(57)【要約】 【課題】    小型・小径のリニアアクチュエータを実現することを可能にするリニアブレーキとソレノイド駆動装置用電源装置とそれらリニアブレーキ及び又はソレノイド駆動装置用電源装置を使用したリニアアクチュエータを提供すること。【解決手段】  リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設けたことを特徴とするリニアブレーキであり、又、直流電源を入力電源として過励磁可能としたことを特徴とするソレノイド駆動装置用電源装置であり、それらリニアブレーキ及び又はソレノイド駆動装置用電源装置を使用したリニアアクチュエータである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設けたことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアブレーキにおいて、
上記ブレーキ駆動力発生装置は励磁コイルを備えていて、該励磁コイルを上記シャフトと同芯に配置したことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項３】
リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いたことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項４】
請求項３記載のリニアブレーキにおいて、
上記ブレーキ可動部は上記シャフトに対して接触するブレーキ可動部ガイドを備えていて、該ブレーキ可動部ガイドとして磁性体を用いたことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項５】
請求項４記載のリニアブレーキにおいて、
上記ブレーキ可動部ガイドの上記シャフトに対する接触面に焼結体層を設けたことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項６】
請求項５記載のリニアブレーキにおいて、
上記焼結体層の表面に樹脂をコーティングしたことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項７】
ブレーキシューをリニアアクチュエータのシャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするリニアブレーキ。  
【請求項８】
リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするリニアブレーキ。     
【請求項９】
リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項１０】
弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項１１】
請求項１０記載のリニアブレーキにおいて、
上記方向変換部材として略円弧形状の弾性体を用いることを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項１２】
リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項１３】
リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするリニアブレーキ。
【請求項１４】
直流電源を入力電源として過励磁可能としたことを特徴とするソレノイド駆動装置用電源装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、
ＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧電源を作るようにしたことを特徴とするソレノイド駆動装置用電源装置。
【請求項１６】
請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、
有接点又は無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるようにしたことを特徴とするソレノイド駆動装置用電源装置。
【請求項１７】
請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、
負荷コイルにキャパシタを並列に接続するようにしたことを特徴とするソレノイド駆動装置用電源装置。
【請求項１８】
請求項１〜請求項１３の何れかに記載のリニアブレーキ及び又は請求項１４〜請求項１７の何れかに記載のソレノイド駆動装置用電源装置を使用したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、精密位置決めシステムに用いる小型のリニアアクチュエータ用のリニアブレーキと同リニアアクチュエータ用のソレノイド駆動装置用電源装置と該リニアブレーキ及び又は該ソレノイド駆動装置用電源装置を搭載したリニアアクチュエータに係り、特に、その小径化を図ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアアクチュエータを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２がある。
【特許文献１】特開２００１−３３３５６７号公報
【特許文献２】特開平１０−３１３５６６号公報
【０００３】
上記特許文献１、特許文献２に記載されているリニアアクチュエータの場合には、十分な推力が得られないという問題があると共に、隣接する永久磁石の界面近傍で磁界の急峻なピークを持った不均一な磁界分布となり、それが原因して推力の変動をもたらし位置決め精度が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本件特許出願人は、これらの問題点を解決するものとして、特許文献３や特願２００７−５１０５１に係る特許願を提出している（特願２００７−５１０５１に係る特許願は未公開である）。
【特許文献３】特開２００７−２８２４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、リニアアクチュエータはギア等が介在しないダイレクトドライブ方式であり、又、電源がオフになった場合には可動部の位置制御は行われない構成になっている。したがって、例えば、リニアアクチュエータを垂直に立てた状態で使用した場合には、電源をオフにすると可動部が自然落下してしまうことになる。そのため、リニアアクチュエータに電源をオフにした場合に作動する無励磁ブレーキを取り付けることが考えられている。
しかしながら、その場合には次のような問題があった、
まず、ブレーキの小型化、小径化が困難であるという問題があった。
又、作動量が多く要求されブレーキ解除力の確保が困難であるという問題があった。すなわち、ダイレクトドライブ方式であってギヤ等が介在していないために、大きなブレーキ力が要求される。又、シャフト等を直接制動するために大きな作動量が要求され、必要なブレーキ力を確保するにはより大型のブレーキ解除力発生装置が必要とされるものである。
【０００６】
因みに、この種のブレーキを開示するものとして、例えば、特許文献４がある。
【特許文献４】特開２００５−２２６８２４号公報  この特許文献４に記載されているブレーキは、リニアアクチュエータ用の優れたブレーキを示すものである。そして、大きな作動量と大きなブレーキ力を得るために、リニアアクチュエータのシャフト部の横にブレーキ解除力発生装置を設け、梃子を用いてその力を取り出してシャフトをクランプ制動するものである。  しかしながら、そのブレーキ解除力発生装置の断面積はリニアアクチュエータ部と同等かそれ以上の大きさであり、リニアアクチュエータの小径化、小型化にとっては大きすぎるという問題があった。
【０００７】
又、ブレーキ用の電源に関しては、従来はＡＣ２００Ｖ又はＡＣ１００Ｖの交流電源を使用している。この場合には交流から全波整流又は半波整流によってソレノイド駆動用の電源を比較的簡単に作り出すことができるという利点がある反面、電源装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、小型・小径のリニアアクチュエータを実現することを可能にするリニアブレーキとソレノイド駆動装置用電源装置とそれらリニアブレーキ及び又はソレノイド駆動装置用電源装置を使用したリニアアクチュエータを提供することを目的とするものである。                                            
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設けたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるリニアブレーキは、請求項１記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ駆動力発生装置は励磁コイルを備えていて、該励磁コイルを上記シャフトと同芯に配置したことを特徴とするものである。
又、請求項３によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いたことを特徴とするものである。
又、請求項４によるリニアブレーキは、請求項３記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ可動部は上記シャフトに対して接触するブレーキ可動部ガイドを備えていて、該ブレーキ可動部ガイドとして磁性体を用いたことを特徴とするものである。
又、請求項５によるリニアブレーキは、請求項４記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ可動部ガイドの上記シャフトに対する接触面に焼結体層を設けたことを特徴とするものである。
又、請求項６によるリニアブレーキは、請求項５記載のリニアブレーキにおいて、上記焼結体層の表面に樹脂をコーティングしたことを特徴とするものである。
又、請求項７によるリニアブレーキは、ブレーキシューをリニアアクチュエータのシャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするものである。
又、請求項８によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするものである。    
又、請求項９によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置したことを特徴とするものである。
又、請求項１０によるリニアブレーキは、  弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするものである。
又、請求項１１によるリニアブレーキは、請求項１０記載のリニアブレーキにおいて、  方向変換部材として略円弧形状の弾性体を用いることを特徴とするものである。
又、請求項１２によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするものである。
又、請求項１３によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いることを特徴とするものである。
又、請求項１４によるソレノイド駆動装置用電源装置は、直流電源を入力電源として過励磁可能としたことを特徴とするものである。
又、請求項１５によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧電源を作るようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１６によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、有接点又は無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１７によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、負荷コイルにキャパシタを並列に接続するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１８によるアクチュエータは、請求項１〜請求項１３の何れかに記載のリニアブレーキ及び又は請求項１４〜請求項１７の何れかに記載のソレノイド駆動装置用電源装置を使用したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本願発明の請求項１によるリニアブレーキによると、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設けた構成になっているので、リニアアクチュエータの外径からリニアブレーキがはみ出るようなこともなく、小型・小径のリニアアクチュエータを提供する上で極めて効果的である。
又、請求項２によるリニアブレーキは、請求項１記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ駆動力発生装置は励磁コイルを備えていて、該励磁コイルを上記シャフトと同芯に配置した構成になっているので、最も大きなコイル断面積を得ることができ、それによって、最も大きな駆動力を得ることができる。
又、請求項３によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いた構成になっているので、案内部の構成の簡素化を図ることができると共にスペースの有効利用を図ることができる。
又、請求項４によるリニアブレーキは、請求項３記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ可動部は上記シャフトに対して接触するブレーキ可動部ガイドを備えていて、該ブレーキ可動部ガイドとして磁性体を用いた構成になっているので、新たにヨークを設けなくても磁気回路を構成することができ、それによって、スペースの有効活用できる。
又、請求項５によるリニアブレーキは、請求項４記載のリニアブレーキにおいて、上記ブレーキ可動部ガイドの上記シャフトに対する接触面に焼結体層を設けた構成になっているので、より円滑な動作を提供することができる。
又、請求項６によるリニアブレーキは、請求項５記載のリニアブレーキにおいて、上記焼結体層の表面に樹脂をコーティングした構成になっているので、より円滑な動作を提供することができる。
又、請求項７によるリニアブレーキは、ブレーキシューをリニアアクチュエータのシャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置した構成になっているので、ブレーキシューをシャフトに対して容易に同芯にすることができ、よって、ブレーキシューを介してシャフトに片当りすることなくより均一にブレーキシューを押し当ててより安定なブレーキ力を得ることができる。又、ブレーキシューがシャフトと同芯に近づけるときブレーキ作動量はより小さくて済み、ブレーキ作動量が少なければ磁気吸引ギャップを狭くでき、その結果、ブレーキ駆動力を大きくすることができる。
又、請求項８によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置した構成になっているので、より理想的なリニアブレーキを得ることができる。
又、請求項９によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、ブレーキシューを上記シャフトに対して略同芯であって上記シャフトの径方向に移動可能な状態で設置した構成になっているので、より理想的なリニアブレーキを得ることができる。
又、請求項１０によるリニアブレーキは、  弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いる構成になっているので、摩擦機構を用いた場合のようなエネルギーロスが少なく、効率を高めることができ小型化に最適である。
又、請求項１１によるリニアブレーキは、請求項１０記載のリニアブレーキにおいて、  方向変換部材として略円弧形状の弾性体を用いる構成になっているので、上記効果を比較的簡単な構成で確実に得ることができる。
又、請求項１２によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用いると共に、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いる構成になっているので、案内部の構成の簡素化を図ることができると共にスペースの有効利用を図ることができ、又、摩擦機構を用いた場合のようなエネルギーロスが少なく、効率を高めることができ小型化に最適である。
請求項１３によるリニアブレーキは、リニアアクチュエータのシャフトの回りにブレーキ駆動力発生装置を設け、リニアアクチュエータのシャフトをブレーキ可動部の案内として用い、弾性案内機構を持つ方向変換部材を用いる構成になっているので、リニアアクチュエータの外径からリニアブレーキがはみ出るようなこともなく、小型・小径のリニアアクチュエータを提供する上で極めて効果的であり、又、案内部の構成の簡素化を図ることができると共にスペースの有効利用を図ることができ、又、摩擦機構を用いた場合のようなエネルギーロスを少なくして効率を高めることができ小型化に最適である。
又、請求項１４によるソレノイド駆動装置用電源装置は、直流電源を入力電源として過励磁可能とした構成になっており、つまり、直流電源を使用することにより過励磁可能なソレノイド駆動装置用電源装置をコンパクトなものとして得ることができる。
又、請求項１５によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧電源を作るようにした構成になっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項１６によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、有接点又は無接点の切替器を用いて過励磁と通常励磁を切り替えるようにした構成になっており、簡単な構成で上記効果を確実に得ることができる。
又、請求項１７によるソレノイド駆動装置用電源装置は、請求項１４記載のソレノイド駆動装置用電源装置において、負荷コイルに並列にキャパシタを接続するようにした構成になっているので、過励磁と通常励磁との間の切替をより円滑なものとすることができる。
又、請求項１８によるリニアアクチュエータは、請求項１〜請求項１３の何れかに記載のリニアブレーキ及び又は請求項１４〜請求項１７の何れかに記載のソレノイド駆動装置用電源装置を使用した構成になっているので、小型・小径のリニアアクチュエータとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態は本発明をリニアアクチュエータに適用した例を示すものである。最初に、リニアアクチュエータの基本構造から説明する。まず、固定子１があり、この固定子１は、ヨーク３と、このヨーク３の内周側に設置されたコイル５とから構成されている。上記コイル５は４組の三相コイル７から構成されていて、上記三相コイル７は、Ｕ相コイル７ａと、Ｖ相コイル７ｂと、Ｗ相コイル７ｃとから構成されている。上記ヨーク３は、透磁率が高い磁性材料、例えば、軟鉄から構成されている。又、上記ヨーク３の両端にはガイド部材９、１１が取り付けられている。
【００１２】
上記コイル５の内周側には可動子１３が図中左右方向に移動可能な状態で収容・配置されている。この可動子１３は、円筒形状をなす複数個（この実施の形態の場合には６個）の永久磁石１５を積層・配置した構成になっている。又、上記複数個の永久磁石１５の両端にはシャフト１７、１９が夫々取り付けられている。これらシャフト１７、１９は上記ガイド部材９、１１を貫通・配置した状態で設置されている。
【００１３】
上記シャフト１９にはリニアスケール部２１が設けられている。この実施の形態の場合には、シャフト１９の全周にわたって上記リニアスケール部２１が設けられた構成になっている。上記リニアスケール部２１は、縞状をなしていてスケール機能を備えた構成のものであり、アルマイト加工によって設けられている。
【００１４】
上記アルマイト加工は次のようなものである。まず、アルミニウム製のシャフト１９にスケール縞ピッチの半分の幅の溝をピッチ間隔で形成する。次に、全周にわたって黒色アルマイト表面処理を施す。次に、シャフト１９に外周切削を施して突出部を削る作業を行う。その結果、突出部が切削除去された部位はアルミの銀白色となり溝部は黒色アルマイトの黒色となる。それによって、高い光反射率部（銀白色部）と低い光反射率部（黒色部）の縞状のリニアスケール部２１が形成されることになる。
尚、段差部に摩耗分などが溜まり易いので、外周切削後の突出部と溝部は段差が無くなるよう切削することが望ましい。
【００１５】
又、上記アルマイト処理は硬質であり、耐摩耗性や耐候性も優れているので、リニアスケールとしての信頼性も高い。又、この実施の形態の場合には、既に説明したように、シャフト１９の全周にわたってリニアスケール部２１を設けているので、シャフト１９が回転してもリニアスケールとしての性能に何ら変化はない。
【００１６】
又、本実施の形態の場合には、図２（ｂ）に示すように、上記リニアスケール部２１の外周側にＡ相センサ３１、Ｂ相センサ３３、Ｚ相センサ３５を９０度ずつずらして設置している。よって、Ａ相センサ３１、Ｂ相センサ３３、Ｚ相センサ３５の長手方向寸法が長くても干渉することはない。上記Ａ相センサ３１、Ｂ相センサ３３、Ｚ相センサ３５は、反射型フォトインタラプタ（ＬＥＤ光を放射してフォトダイオードでその反射光強度を検出する）等の光センサから構成されている。
【００１７】
上記構成をなすリニアアクチュエータにはリニアブレーキ５１が取り付けられている。以下、このリニアブレーキ５１の構成に関して図３を参照して説明する。まず、固定部ベース５３があり、この固定部ベース５３は、図１（ａ）に示すように、ガイド部材９側に固着されている。又、上記固定部ベース５３は円筒状をなしていて、側壁部５５と、この側壁部５５の両端に接合された端部材５７、５９と、上記側壁部５５内の軸方向略中間位置に設けられた中間鍔部６１とを備えた構成になっている。リニアアクチュエータの基本構造の説明で挙げたシャフト１７は上記端部材５７、５９と、中間鍔部６１を貫通した状態で配置されている。
【００１８】
上記固定部ベース５３の内側であって上記シャフト１７の外周には可動部ガイド６３が移動可能な状態で設置されている。この可動部ガイド６３は磁性材料である鋼板を円筒状に曲げたブッシュとして構成されている。又、上記固定部ベース５３の内側であって上記可動部ガイド６３の外周側には可動部ベース６５が設置されている。上記可動部ベース６５は小径円筒部６５ａと大径円筒部６５ｂとから構成されていて、これら小径円筒部６５ａと大径円筒部６５ｂとの間には段付部６５ｃが形成されている。上記小径円筒部６５ａは上記可動部ガイド６３の外周に嵌合・固定されている。又、上記大径部６５ｂの内周側にはテーパ部６７が設けられている。
【００１９】
上記固定部ベース５５と可動部ガイド６３の間であって、上記端部材５９と中間鍔部６１との間には励磁コイル６９が設置されている。又、固定部ベース５５と可動部ベース６５の間であって、可動部ベース６５の段付部６５ｃと中間鍔部６１との間にはコイルスプリング７１が内装されている。
【００２０】
上記シャフト１７と上記可動部ベース６５との間にはブレーキシュー７３が設置されている。上記ブレーキシュー７３は図４に示すような構成になっている。上記ブレーキシュー７３は基本的には略中空円筒形状をなしている。又、図４（ａ）中右端から左方向に向かって所定範囲で複数個（この実施の形態の場合には８個）の割り溝７５が設けられている。つまり、図４（ａ）において、左端の部分は環状部７３ａとなっており、一方、この環状部７３ａの右側の部分は８個の側壁片７３ｂとして構成されているものである。
【００２１】
又、上記複数個の側壁片７３ｂの基端部には環状溝７７が周方向に断続的に形成されている。この環状溝７７を形成することにより、上記複数個の側壁片７３ｂが弾性変形し易い状態としているものである。又、上記複数個の側壁片７３ｂには凹部７９が形成されている。この凹部７９と可動部ベース６５の大径部６５ｂのテーパ部６７との間にはボール８１が設置されている。又、上記ブレーキシュー７３は固定部ベース５５の端部材５７に対して図中上下方向に若干の遊びを持った状態で設置されており、上下方向に僅かに移動可能な状態となっている。
【００２２】
次に、上記リニアブレーキ５１の励磁コイル６９を駆動するための電源装置１０１の構成を図５を参照して説明する。上記電源装置１０１は、２４ＶＤＣ電源１０３、５ＶＤＣ電源１０５、リレー１０７、タイマー１０９、キャパシタ（蓄電器）１１１から構成されている。上記２４ＶＤＣ電源１０３については、例えば、リニアアクチュエータ用の電源から引き回す場合には別途用意する必要はない。本実施の形態の場合にはリニアアクチュエータ用の電源から引き回すことになる。又、上記５ＶＤＣ電源１０５については、小型でコンパクトなＤＣ／ＤＣコンバータにより作り出している。本実施の形態の場合には、過励磁倍率は、下記の式（Ｉ）に示すように、４．８倍である。
２４Ｖ÷５Ｖ＝４．８―――（Ｉ）
【００２３】
そして、励磁コイル６９の駆動初期時においては高い電圧（過励磁、この実施の形態の場合には２４Ｖ）によって勢いよく可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)を吸引する。これに対して、可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)が固定部（端部材５９と鍔部材６１）に吸着するか固定部（端部材５９と鍔部材６１）の近くに来たときには低い電圧（通常励磁、この実施の形態の場合には５Ｖ）に切替えて発熱を抑制するように構成されている。
【００２４】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー１０７とタイマー１０９によって行われる。つまり、タイマー１０９によって過励磁を行う時間を予め設定しておき、その設定時間が経過した時点で上記リレー１０７を動作させてその接点１０７ａを切り替えるものであり、それによって、過励磁から通常励磁に切り替えるものである。
尚、本実施の形態では上記リレー１０７として有接点（接点１０７ａ）のリレーを使用しているが、それ以外にも無接点のＦＥＴリレー等の使用が考えられる。
【００２５】
本実施の形態のような有接点のリレー１０７であっても無接点のＦＥＴリレーであってもその切替は高速である。しかしながら、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまうことが懸念される。その様子を図６を参照して説明する。図６は横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化を示す図である。図６に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行せず、５Ｖ以下に励磁電圧が下がってしまっていることがわかる。このような現象が生じた場合には、吸引された可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)がコイルスプリング７１のスプリング力により戻ってしまうことになる。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、励磁コイル６９にキャパシタ（蓄電器）１１１を並列に接続している。それによって、回路の時定数を上げて２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行させるようにしているものである。その時の電圧変化を図７に示す。図７も横軸に時間（ｍｓ）をとり縦軸に電圧（Ｖ）をとり、過励磁から通常励磁へ切り替える場合の電圧の変化を示す図である。図７に示すように、切替時に２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行していて、励磁電圧が５Ｖ以下に下がってしまうようなことがないことがわかる。
【００２７】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、励磁コイル６９が無励磁の状態、すなわち電源がオフの場合には、可動部ベース６５はコイルスプリング７１のスプリング力によって図３（ａ）中左方向に付勢されている。そして、テーパ部６７及びボール８１を介してブレーキシュー７３が付勢されていてシャフト１７に押し当てられている。それによって、所望のブレーキ力が発生することになる。
【００２８】
これに対して、電源をオンにして励磁コイル６９に電流を流すと、発生した磁束はコイル６９の断面を囲む磁気回路、すなわち、磁性材料である可動部ガイド６３、磁性材料である中間鍔部６１、磁性材料である側壁部５５、磁性材料である端部材５９に沿って流れる。可動部ガイド６３と端部材５９のギャップ（α）は少ない方が磁気的に安定することになるので、結局、励磁コイル６９に電流を流すことにより上記ギャップ（α）をなくすべく可動部ガイド６３が図３（ａ）中右方向へ吸引されることになる。つまり、電源をオンにして励磁コイル６９に電流を流すことにより、コイルスプリング７１のスプリング力によって図３（ａ）中左方向へ押し付けられていた可動部ベース６５を、可動部ガイド６３と端部材５９の磁気吸引力によって図３（ａ）中右方向へ移動させることができ、それによって、ブレーキシュー７３のシャフト１７への押付けを除去してブレーキを解除することになる。
【００２９】
又、上記励磁コイル６９に電流を流す場合について詳しく説明すると、まず、励磁コイル６９の駆動初期時においては高い電圧（過励磁、この実施の形態の場合には２４Ｖ）によって勢いよく可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)を吸引する。これに対して、可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)が固定部（端部材５９及び鍔部材６１）に吸着するか固定部端部材５９及び鍔部材６１）の近くに来たときには低い電圧（通常励磁、この実施の形態の場合には５Ｖ）に切替えて発熱を抑制するようにしている。
【００３０】
上記過励磁と通常励磁の切替は上記リレー１０７とタイマー１０９によって行われる。つまり、タイマー１０９によって過励磁を行う時間を予め設定しておき、その設定時間が経過した時点で上記リレー１０７を動作させてその接点１０７ａを切り替えるものであり、それによって、過励磁から通常励磁に切り替えるものである。
【００３１】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、シャフト１７の周りにリニアブレーキ５１を設けるようにしているので、リニアアクチュエータの外径からリニアブレーキ５１がはみ出るようなこともなく、結局、小型・小径のリニアアクチュエータを提供することができるものである。
又、リニアブレーキ５１の駆動部を構成する励磁コイル６９をシャフト１７と同芯に設置しているので、最大のコイル断面積を得ることができ、それによって、最大の駆動力を得ることができる。
又、可動部ベース６５を移動させるためには案内が必要となるが、この実施の形態の場合には、案内の一構成部品としてシャフト１７を利用しており、それによって、案内部の構成の簡素化を図ることができると共に、スペースの有効利用を図ることができる。
又、シャフト１７に沿って可動部ベース６５を移動させる構成になっているので、可動部ベース６５とシャフト１７を容易に同芯にすることができる。又、シャフト１７の径方向に僅かに移動可能な状態で設置されたブレーキシュー７３についてもボール８１を介して可動部ベース６５が付勢することにより容易にシャフト１７と同芯にすることができる。これらの構成によって、ブレーキシュー７３のシャフト１７に対する片当りをなくし、より均一にブレーキシュー７３をシャフト１７に押し当ててより安定なブレーキ力を得ることができる。
又、可動部ベース６５やブレーキシュー７３をシャフト１７に対して同芯に近付ける構成になっているので、ブレーキ作動量（ブレーキシュー７３の押付け量又は可動部ベース６５の移動量）をより小さなものとすることができる。それによって、磁気吸引ギャップ（α）を狭くすることが可能となり、その結果、ブレーキ駆動力を大きくすることができる。
又、可動部ガイド６３を磁性体、例えば鋼板を円筒状に曲げたブッシュとして構成しているので、新たにヨークを設けなくても磁性体の固定部ベース５３との間で磁気回路を構成することができ、それによって、スペースの有効活用が可能になる。
又、本実施の形態の場合には、励磁コイル６９を駆動するための電源装置として直流電源を使用するようにしているので、電源装置のコンパクト化を図ることができる。
又、励磁コイル６９にキャパシタ（蓄電器）１１１を並列に接続して回路の時定数を上げているので、２４Ｖから５Ｖへ円滑に移行させることができる。その結果、可動部(可動部ガイド６３と可動部ベース６５)は過励磁により急速に吸引され、通常励磁に切替えてもコイルスプリング７１のスプリング力により戻ってしまうことは無く安定に吸引・吸着されることになる。
特に、小型のソレノイドの場合にはギャップ（α）が大きいと吸引力が弱くなり小型化が困難であったが、本実施の形態による電源装置であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを変えることにより、過励磁／定常励磁の倍率を自由に選べるので大変有効である。例えば、本実施の形態の場合には、過励磁倍率は４．８倍であったが３ＶのＤＣ／ＤＣコンバータを用いると過励磁／定常励磁の倍率を８倍にすることができる。
又、本実施の形態の場合には、過励磁と通常励磁の二種類の電圧の切替だけであったが、必要に応じて三種類以上の電圧を切替えてより滑らかなソレノイドの駆動を行うこともできる。
このように直流電源を入力電源として用いることにより、小型コンパクトで且つ過励磁倍率を任意に選択できる電源が実現できるものである。
又、低圧の直流電源（実施例ではｍａｘ２４Ｖ）であるので安全性にも優れている。
【００３２】
次に、図８を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、図８に示すように、可動部ガイド６３のシャフト１７と接触する面に焼結体層９１を形成すると共に、該焼結体層９１の表面に潤滑剤として機能するテフロン（登録商標）樹脂を薄くコーティングしたものである。図８中テフロン（登録商標）樹脂コーティング部を符号９３で示す。上記コーティングされたテフロン（登録商標）樹脂は焼結体層９１の多孔質孔内に入り込んで保持されることになる。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３３】
上記構成によると、前記第１の実施の形態の場合と同等の効果を奏することができることはもとより、可動部ガイド６３とシャフト１７との滑りがより滑らかになるという利点を得ることができる。
尚、潤滑剤としては液体潤滑剤と上記テフロン（登録商標）樹脂のような固体潤滑剤の二種類が想定されるが、液体潤滑剤の場合には飛散が懸念されるため、固体潤滑剤の方が好ましい。
又、固体潤滑剤としてはテフロン（登録商標）が好適であるが、例えば、ポリアセタール等の他の樹脂でも良好である。
【００３４】
次に、図９乃至図１１を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。まず、可動部ベース６５の図９（ｂ）中左側には方向変換部材１２１が設置されている。この方向変換部材１２１は、図１０（ａ）に示すように、８個の方向変換部材要素１２３を環状に連設・配置した構成になっている。上記方向変換部材要素１２３は、図１１に示すような構成になっていて、第１傾斜部１２５、平坦部１２７、第２傾斜部１２９とから構成されている。上記第１傾斜部１２５には取付部１２５ａが屈曲・形成されていて、上記第２傾斜部１２９にも取付部１２９ａが屈曲・形成されている。上記取付部１２５ａ、１２９ａを除くと略円弧形状の弾性体となっている。上記方向変換部材要素１２３は、上記取付部１２５ａを介して可動部ベース６５に固定されていると共に、取付部１２９ａを介して端部材５７に固定されている。又、上記各方向変換部材要素１２３の平坦部１２７にはブレーキシュー１３１が取り付けられている。平坦部１２７を設けたのは、ブレーキシュー１３１を接合し易くするためであり、又、押しつけた場合にシャフト１７に傷が付かないようにするためである。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３５】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、励磁コイル６９が無励磁の状態、すなわち電源がオフの場合には、可動部ベース６５はコイルスプリング７１のスプリング力によって図９（ｂ）中左方向に付勢されている。この可動部ベース６５の付勢によって方向変換部材１２１が圧縮され、それによって、各方向変換部材要素１２３の平坦部１２７が放射方向内側に向かって移動する。この平坦部１２７の移動によってそこに取り付けられているブレーキシュー１３１がシャフト１７に押し付けられることになりブレーキ力が発生することになる。
【００３６】
これに対して、電源をオンして励磁コイル６９に電流を流すことにより、コイルスプリング７１のスプリング力により、図９（ｂ）中左方向へ押し付けられていた可動部ベース６５を、可動部ガイド６３と端部材５９との吸引力及び可動部ベース６５と鍔部材６１との吸引力によって、図９（ｂ）中右方向へ移動させることができる。それによって、方向変換部材１２１は図９（ｂ）中右方向に伸長することになり、ブレーキシュー１３１のシャフト１７に対する押し付けは除かれてブレーキは解除される。
【００３７】
よって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
又、前記第１の実施の形態の場合のように、斜面等の摩擦機構を用いていないのでエネルギーロスが少なくて効率を高めることができ小型化に有利である。
又、本実施の形態における上記方向変換部材１２１は、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）の断面図でみた場合、紙面に平行な方向（図中左右方向）に対しては板厚が薄く剛性が低くなっているが、紙面に直交する方向に対しては板幅が厚く高い剛性を持たせてあるので、紙面に直交する方向への移動は規制されることになる。それによって、いわゆる「弾性案内機構」を提供することができるものである。
【００３８】
又  、本実施の形態における方向変換部材１２１は、第１傾斜部１２５と第２傾斜部１２９の取付部１２５ａ、１２９ａを除くとその断面形状は、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）において左右対称になっていて、且つ、板幅も均等にしてある。よって、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）中左右方向の圧縮／伸長に対して、平坦部１２７は、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）において、略水平のままで下降／上昇することができる。その結果、ブレーキシュー３１はシャフト１７に対して均等に押し付けられることになるので、所望のブレーキ力を確実に得ることができると共にブレーキシュー３１又はシャフト１７の損傷を防止することができる。  
【００３９】
尚、本実施の形態における方向変換部材１２１の場合には、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）中左右方向の圧縮／伸長に対する平坦部１２７の上下方向への下降／上昇の移動量の比は、平坦部１２７に対する第１傾斜部１２５及び第２傾斜部１２９の角度によって決定される。つまり、第１傾斜部１２５及び第２傾斜部１２９の角度を小さくすると、一定の圧縮／伸長でも下降／上昇量は増加する。したがって、この角度を変えることにより平坦部１２７の移動量を調整することができる。そして、ブレーキシュー１３１の下降／上昇の移動量を多くとりたい（ブレーキのオン／オフを明瞭にしたい）ときには大変有効である。
【００４０】
尚、本発明は前記第１、第２、第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記第１、第２、第３の実施の形態の場合には、リニアブレーキをリニアアクチュエータに適用した例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、様々な用途が想定される。
又、前記実施の形態における電源は小型のリニアアクチュエータのブレーキ装置の駆動装置用電源に適用したものとして説明したが、それ以外の様々なソレノイド駆動装置をはじめとする小型の駆動装置にも有効であり、電源の小型化だけでなく駆動装置の小型化等も図ることができる。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、例えば、小型のリニアアクチュエータ用のリニアブレーキと同リニアアクチュエータ用のソレノイド駆動装置用電源装置と該リニアブレーキ及び又は該ソレノイド駆動装置用電源装置を搭載したリニアアクチュエータに係り、特に、その小径化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、精密位置決めシステムに用いる小型のリニアアクチュエータに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１（ａ）はアクチュエータの縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は図１（ａ）のＩＩ部を拡大して示す縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）は図１（ａ）のＩＩＩ部を拡大して示す縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）はブレーキシューの側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のｃ−ｃ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ソレノイド駆動コイルとソレノイド駆動装置用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、直流２４Ｖから直流５Ｖへの切替時における電圧過渡変動を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す図で、リニアブレーキの構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図９（ａ）はリニアブレーキの構成を示す正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図１０（ａ）は方向変換部材とブレーキシューの構成を示す正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図１１（ａ）は方向変換部材の一部とブレーキシューの構成を示す正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  固定子、３  ヨーク、５  コイル、９  ガイド部材、１１  ガイド部材、１３  可動子、１５  永久磁石、１７  シャフト、１９  シャフト、５１  リニアブレーキ、５３  固定部ベース、５５  側壁部、５７  端部材、５９  端部材、６１  中間鍔部、６３  可動部ガイド、６５  可動部ベース、６９  励磁コイル、７１  コイルスプリング、
７３  ブレーキシュー、７３ａ  環状部、７３ｂ  側壁片、７５  割り溝、７７  環状溝、７９  凹部、８１  ボール、９１  焼結体層、９３  テフロン（登録商標）樹脂コーティング部、 １０１  電源装置、１０３  ２４ＶＤＣ電源、１０５  ５ＶＤＣ電源、
１０７  リレー（切替器）、１０７ａ  接点、１０９  タイマー、１１１  キャパシタ、１２１  方向変換部材、１２３  方向変換部材要素、１２５  第１傾斜部、１２７  平坦部、１２９  第２傾斜部、１３１  ブレーキシュー。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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