JP5724637B2 - Linear actuator - Google Patents
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Description
本発明は、径方向の内外に設けたインナコアとアウタコアとを同一の軸心となるように支持し、かつインナコアに対してアウタコアを軸方向に往復動可能に弾性支持する板バネを備えたリニアアクチュエータに関するものである。 The present invention provides a linear spring including a leaf spring that supports an inner core and an outer core that are provided inside and outside in the radial direction so as to have the same axial center, and elastically supports the outer core so as to reciprocate in the axial direction with respect to the inner core. It relates to an actuator.
従来より、磁気の作用によって固定子に対し可動子を一方向に往復動させるリニアアクチュエータとして数多くのタイプのものが知られている。その中でも、下記特許文献1に示す構成を有するリニアアクチュエータが知られている。
Conventionally, there are many types of linear actuators that reciprocate a mover in one direction with respect to a stator by the action of magnetism. Among them, a linear actuator having a configuration shown in
このものは、可動子を固定子の外側に配置したアウタ可動型と称されるタイプのものであって、固定子であるインナコアの外側に可動子であるアウタコアを同一の軸心となるように配置するとともに、インナコアの外側には永久磁石を、アウタコアの内側には磁極部を設け、永久磁石と磁極部とを一定の間隔を設けて近接させ、これらの間で形成される磁場を電気的に制御して変化させることによって、アウタコアを上記軸心の軸方向に往復動させるようにしたものである。 This is a type called an outer movable type in which the mover is arranged outside the stator, and the outer core as the mover has the same axial center as the outer core as the stator. In addition, a permanent magnet is provided outside the inner core, and a magnetic pole part is provided inside the outer core. The permanent magnet and the magnetic pole part are placed close to each other with a certain distance therebetween, and the magnetic field formed between them is electrically The outer core is reciprocated in the axial direction of the shaft center by being controlled to be changed.
当該リニアアクチュエータの構成について具体的に説明すると、インナコアは軸心に設けられた貫通孔を挿通するシャフトによって当該シャフトの半径方向に支持されるとともに、インナコアを前後に挟み込むようにして前記シャフトの外周には一対の板バネが設けられており、アウタコアはそれら一対の板バネによって前面および後面より接続されることによって、シャフトの軸方向に対して弾性的に支持されるようになっている。この板バネはシャフトの軸方向から見て「8」の字形状に形成されるとともに中央の交差部には貫通孔が設けられており、当該貫通孔とインナコアに設けられた貫通孔に同時にシャフトを挿通させることで、インナコアと板バネとが同軸に配置されるとともに、板バネに接続されるアウタコアもインナコアと同軸に配置できるようにされている。 The configuration of the linear actuator will be described in detail. The inner core is supported in the radial direction of the shaft by a shaft that passes through a through hole provided in the shaft center, and the outer periphery of the shaft is sandwiched between the inner core and the inner core. A pair of leaf springs is provided, and the outer core is elastically supported with respect to the axial direction of the shaft by being connected from the front surface and the rear surface by the pair of leaf springs. The leaf spring is formed in an “8” shape when viewed from the axial direction of the shaft, and a through hole is provided at the central intersection, and the shaft is simultaneously inserted into the through hole provided in the inner core and the through hole. As a result, the inner core and the leaf spring are arranged coaxially, and the outer core connected to the leaf spring can also be arranged coaxially with the inner core.
また、上記シャフトの片端部側には前記貫通孔を通過できない大径部が形成されているとともに、他端部側には雄ネジが形成されており、上記のようにして板バネおよびインナコアの貫通孔を挿通させた後にナットを螺着させることによって、シャフトに対して板バネやインナコアの位置を固定することができるようにされている。 In addition, a large-diameter portion that cannot pass through the through hole is formed on one end portion side of the shaft, and a male screw is formed on the other end portion side, and the leaf spring and the inner core are formed as described above. The position of the leaf spring or the inner core can be fixed with respect to the shaft by screwing the nut after inserting the through hole.
こうしたリニアアクチュエータにおいては永久磁石と磁極部とを適切に対向させつつ、所定の間隙を維持させることがリニアアクチュエータとしての特性を維持させるために重要であり、これを目的としてインナコアとアウタコアとの位置関係を規制するための技術についても様々なものが提案されている。 In such a linear actuator, it is important to maintain a predetermined gap while appropriately facing the permanent magnet and the magnetic pole portion in order to maintain the characteristics as the linear actuator. For this purpose, the positions of the inner core and the outer core are determined. Various techniques for regulating the relationship have been proposed.
例えば、上述の特許文献1においては、板バネの外周に溝部を設けるとともにアウタコアには軸部を設け、これらの溝部と軸部とが係合することによって板バネとアウタコアとの位置関係を規制し、間接的にアウタコアとインナコアの位置関係を規制している。
For example, in
また、特許文献2においては、シャフトを多角形状に形成するとともに、これと対応させてインナコアと板バネの貫通孔を多角形状に形成することで、シャフトを介してインナコアと板バネの間の円周方向の位置ズレを抑制している。これにより、間接的にインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制される。
Moreover, in
また、特許文献3においては、インナコアとアウタコアとが半径方向に相対変位した際に、永久磁石と磁極部が当接するよりも先に当接してストッパとして機能するための当接部をインナコアとアウタコアとの間に形成したものである。当該当接部によって、動作中におけるインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制されることになる。
Further, in
しかしながら、上述した先行技術に係るリニアアクチュエータでは、製造コスト削減のために各部品を簡素化しつつ組立容易性を向上させるための工夫がいまだ不十分である。 However, in the linear actuator according to the above-described prior art, a device for improving the ease of assembly while simplifying each component for reducing the manufacturing cost is still insufficient.
例えば、上記特許文献1や特許文献3のように円柱状に形成したシャフトを用いつつ、当該シャフトを板バネやインナコアの貫通孔に挿通させて先端にナットを螺着しようとすると、ナットに与える回転力が板バネに対して作用し、板バネの位置がインナコアに対して周方向にズレを生じ、その結果、アウタコアに設けた磁極部とインナコアに設けた永久磁石との間の位置関係が変化することによって磁場特性が変化し、リニアアクチュエータとしての動作特性が変化する恐れがある。
For example, if a shaft formed in a columnar shape as in
こうした組立時の位置ズレを防止するために、専用の組立て治具を用いつつ慎重に組立を行うことも考えられるが、治具の製作費がかかる上に組立工数が増加することで、全体の製作費が増加する恐れがある。 In order to prevent such misalignment during assembly, it may be possible to carefully assemble while using a dedicated assembly jig. However, the manufacturing cost of the jig increases and the number of assembly steps increases, Production costs may increase.
また、特許文献2のようにシャフトを多角形状にしたり、円柱形状の一部にキーや平面部を設けたりしておき、シャフト外周に嵌め込む板バネやインナコアをそれらに対応した形状にすることで、周方向の位置ズレを抑制することも考えられる。しかしながら、こうした加工も製作コストの増大につながる恐れがある。
Moreover, the shaft is made into a polygonal shape as in
上記のような組立時の板バネとインナコアとの円周方向の位置ズレを抜本的に解決するための手段として、組立時にネジを用いることなくシャフトの軸方向に板バネとインナコアとを押圧することで各部材の位置を規制する構成にすることが考えられる。具体的には、シャフトの外周に板バネとインナコアとを挿通させた状態で、シャフトの先端にはナットに代わって、締まりバメによって固着される固定カラーを油圧シリンダ等の手段によって軸方向に圧入した構成が考えられる。このように構成することで、シャフトにはネジ、キー溝、平面部等の複雑な加工が不要であるために装置構成を簡単かつ安価なものにできるとともに、容易に組立を行うことができるにもかかわらず、組立時には円周方向の力を作用させないために板バネとインナコアとの間に位置ズレを生じさせることもない。 As means for drastically solving the circumferential displacement between the leaf spring and the inner core during assembly as described above, the leaf spring and the inner core are pressed in the axial direction of the shaft without using a screw during assembly. Thus, it can be considered that the position of each member is regulated. Specifically, with a leaf spring and an inner core inserted through the outer periphery of the shaft, a fixed collar fixed by a tightening swivel is press-fitted in the axial direction by means such as a hydraulic cylinder instead of a nut at the tip of the shaft. A possible configuration is possible. With this configuration, the shaft does not require complicated processing such as screws, key grooves, and flat portions, so that the device configuration can be made simple and inexpensive, and can be easily assembled. Nevertheless, since no circumferential force is applied during assembly, no positional deviation occurs between the leaf spring and the inner core.
しかしながら、上記のようなシャフト外周に固定カラーを圧入させる構成では、使用環境によっては固定カラーによる板バネとインナコアの軸方向への位置規制が不十分となる可能性がある。具体的には、温度変化の激しい環境下で使用し、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく上昇した場合には、シャフトの伸びによって固定カラーの位置が板バネやインナコアに対して相対的にずれることになる。また、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく低下した場合には、シャフトが軸方向に縮むことによって固定カラーの位置がずれることになる。 However, in the configuration in which the fixed collar is press-fitted into the outer periphery of the shaft as described above, the position regulation in the axial direction of the leaf spring and the inner core by the fixed collar may be insufficient depending on the use environment. Specifically, when used in an environment where the temperature changes drastically and the shaft temperature rises significantly higher than the temperature of the inner core, the fixed collar is positioned relative to the leaf spring or inner core due to the elongation of the shaft. It will shift. Further, when the temperature of the shaft is significantly lower than the temperature of the inner core, the position of the fixed collar is shifted due to the shaft contracting in the axial direction.
これらの場合には、シャフト外周に嵌め込んだインナコアと板バネの軸方向への位置規制が不十分となり隙間が生じることになる。こうした現象が生じた場合には、インナコアに対してアウタコアを動作させようとしても、隙間の分、動作ストロークが短くなったり応答性が悪くなったりすることが考えられる。また、板バネの支持状態が変化するため、固有振動数等のリニアアクチュエータとしての機器特性が変化することに繋がりかねない。 In these cases, the position restriction in the axial direction between the inner core fitted to the outer periphery of the shaft and the leaf spring is insufficient, and a gap is generated. When such a phenomenon occurs, even if the outer core is operated with respect to the inner core, it is conceivable that the operation stroke is shortened or the responsiveness is deteriorated by the gap. In addition, since the support state of the leaf spring changes, it may lead to a change in device characteristics as a linear actuator such as a natural frequency.
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的にはインナコアとアウタコアを円周方向にずらすことなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい過酷な使用環境の下でも安定した機器特性を有するリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to effectively solve such a problem. Specifically, the inner core and the outer core can be easily assembled without shifting in the circumferential direction, and the temperature change is severe. It is an object of the present invention to provide a linear actuator having stable device characteristics even under a use environment.
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明のリニアアクチュエータは、インナコアと、当該インナコアを軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネと、当該一対の板バネによって支持されつつ前記インナコアと同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコアの半径方向外側に設けられたアウタコアとを具備し、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち一方に永久磁石が設けられ、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち他方に前記永久磁石と所定の間隔で対向する磁極部を形成したものであって、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記同一の軸心の位置に各々貫通孔を形成されており、一端部側に大径部を有するシャフトが他端部側より前記各貫通孔に緊密に挿通された上で、前記貫通孔より突出した前記他端部に固定カラーが軸方向に圧入して設けられているとともに、前記一対の板バネのいずれかと前記大径部または前記固定カラーとの間の少なくとも一方にバネ部材が設けられており、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記大径部と前記固定カラーとの間で前記バネ部材によって前記シャフトの軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制され、さらに、前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間を前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さくしたことを特徴とする。 That is, the linear actuator of the present invention has an inner core, a pair of leaf springs provided so as to sandwich the inner core from the front and rear in the axial direction, and the same axial center as the inner core while being supported by the pair of leaf springs. And an outer core provided radially outward of the inner core, wherein one of the inner core and the outer core is provided with a permanent magnet, and the other of the inner core and the outer core is fixed with the permanent magnet. The inner core and the pair of leaf springs are each formed with a through hole at the same axial center, and has a large diameter portion on one end side. A shaft is tightly inserted into each through hole from the other end side, and is fixed to the other end protruding from the through hole. Is provided by being press-fitted in the axial direction, and a spring member is provided on at least one of either the pair of leaf springs and the large diameter portion or the fixed collar, and the inner core and the pair of pairs A leaf spring is positioned between the large-diameter portion and the fixed collar while being biased in the axial direction of the shaft by the spring member , and the outer core is on both sides in the axial direction, and the shaft The stopper member is provided at a position corresponding to the large-diameter portion and the fixed collar, and each stopper member is disposed with a predetermined gap with respect to the outer periphery of the large-diameter portion and the fixed collar. The predetermined gap is made smaller than the interval between the permanent magnet and the magnetic pole .
このように構成すると、インナコアと板バネとの間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化によってシャフトに伸びが発生した場合やシャフトが縮むことで固定カラーの位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材による付勢力によって変わらず板バネとインナコアとを軸方向に押圧することができるために、内部で軸方向の隙間が生じないとともに板バネによるアウタコアの支持条件がほとんど変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータとしての特性が変わらず、安定して使用することができる。 With this configuration, it is possible to easily assemble without causing a circumferential displacement between the inner core and the leaf spring, and when the shaft expands due to a temperature change or the shaft contracts. Even if the position of the fixed collar is shifted in the axial direction, the leaf spring and the inner core can be pressed in the axial direction without being changed by the biasing force of the spring member, so that an axial gap is generated inside. And the support condition of the outer core by the leaf spring hardly changes. Therefore, even when used under severe conditions where the temperature changes drastically, the characteristics as a linear actuator do not change and can be used stably.
さらに、前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さくしていることから、永久磁石と磁極部の間の位置規制を行う半径方向のストッパとしての機能を兼ね備えつつ、コンパクトに構成することもできる。 Further, the outer core is provided with stopper members on both sides in the axial direction and at positions corresponding to the large-diameter portion of the shaft and the fixed collar, and each of the stopper members includes the large-diameter portion and the fixed collar. It has a hole arranged with a predetermined gap with respect to the outer periphery, and since the predetermined gap is smaller than the interval between the permanent magnet and the magnetic pole, A compact configuration can also be achieved while also having a function as a radial stopper for position restriction.
さらに、上記の効果をより高めるためには板バネを円周方向全体に渡って均一に支持させることが好ましく、そのためには、前記バネ部材が皿バネによって形成されており、当該皿バネの内周が前記シャフトの外周に嵌合されているようにして構成することが好適である。Further, in order to further enhance the above effect, it is preferable that the leaf spring is uniformly supported over the entire circumferential direction. For this purpose, the spring member is formed by a disc spring, and the inside of the disc spring is It is preferable that the circumference is fitted to the outer circumference of the shaft.
さらに、ストッパ機能が作用する際に、部材同士の接触による衝撃を吸収することができるとともに、これらが接触した際であっても摺動抵抗が小さく相対的な往復動作を継続可能にするためには、前記大径部および前記固定カラーの外周、またはこれらの各外周と対応する前記ストッパ部材の内周のうち少なくとも何れか一方に樹脂製カラーを設けることが好適である。 Furthermore, when the stopper function is activated, it is possible to absorb the impact caused by the contact between the members, and even when these contact, the sliding resistance is small and the relative reciprocating operation can be continued. It is preferable that a resin collar is provided on at least one of the outer periphery of the large-diameter portion and the fixed collar, or the inner periphery of the stopper member corresponding to each of the outer periphery.
さらに、上記の樹脂製カラーを簡単に取付ができるとともに、アウタコアが何れの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることを可能とするためには、前記樹脂製カラーが円周方向の一箇所に切断部を設けられ、拡径または縮径を可能にされているとともに、前記切断部が軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラーを構成する一部が存在するように形成されているように構成することが好適である。 Furthermore, in order to be able to easily attach the above-mentioned resin collar and to ensure that the function as a stopper can work regardless of which direction the outer core is displaced, the resin collar is arranged in the circumferential direction. A cutting portion is provided at one location, and the diameter can be increased or decreased, and the cutting portion is provided obliquely with respect to the axial direction, and at least at any location in the circumferential direction. It is preferable that the resin collar is formed so that a part of the resin collar is present.
以上説明した本発明によれば、インナコアとアウタコアとの間に円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい環境であっても内部に隙間が生じず、アウタコアの支持条件が変化しないため、安定した動作特性を維持できるリニアアクチュエータを提供することが可能となる。 According to the present invention described above, it is possible to easily assemble without causing a circumferential displacement between the inner core and the outer core, and there is a gap in the interior even in an environment where the temperature changes rapidly. It does not occur, and the support condition of the outer core does not change, so that it is possible to provide a linear actuator that can maintain stable operation characteristics.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施形態のリニアアクチュエータは、図1に示すように、大きくは内部に設けられているインナコア2と、当該インナコア2の外周に同一の軸心となるように設けられたアウタコア3と、上記の軸心を構成するシャフト6と、当該シャフト6の外周で上記アウタコア3を支持する一対の板バネ41、42と、板バネ41、42の前後方向にそれぞれ設けられたストッパ部材51、52から構成されている。
As shown in FIG. 1, the linear actuator of this embodiment includes an
この構成を、図2に示す中心断面図を用いてさらに詳細に説明する。 This configuration will be described in more detail with reference to the central sectional view shown in FIG.
シャフト6は図中右側の後端部63から図中左側の先端部62に向かって延出された円柱状に形成されており、長手方向中央より図中右寄りに大径部61が形成されている。
この大径部61の端面61aから図中左側の先端部62までが、挿通部64としてインナコア2や板バネ41、42の内部に挿通される。この挿通部64と大径部61とは同軸上に形成されている。
The
From the
シャフト6の挿通部64には板バネ42、スペーサ72、インナコア2、スペーサ71、板バネ41が順に嵌合され、さらにシャフト6の先端部62近傍にはバネ部材としての皿バネ73および固定カラー74が嵌合されている。こうすることによって、当該固定カラー74の端面74bと大径部61の端面61aとの間で、板バネ41、42とインナコア2とが皿バネ73によって軸方向に付勢されつつ位置規制されるようになっている。
The
ここで、本実施形態の説明において、軸方向とはシャフト6における軸方向を意味するとともに、半径方向および円周方向とはそれぞれシャフト6における半径方向および円周方向を意味し、インナコア2やアウタコア3の軸心を基準とした方向と同義であって、特に断らない限り以下の説明においてもこの定義を使用する。
Here, in the description of the present embodiment, the axial direction means the axial direction in the
インナコア2は積層鋼板によって形成されるとともに、当該インナコア2を軸方向の前後より挟み込むようにしてコアカバー21、22が設けられるとともに、当該コアカバー21、22の外側にコイル25、26が設けられている。これらのコイル25、26に電流を印加することによって、図中の上下方向の磁界を発生させることができる。さらに、インナコア2の上下には永久磁石23、24が設けられており、これらの永久磁石23、24はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるように構成されるとともに、上下の永久磁石23、24で互いに磁極の向きが異なるように配置されている。
The
インナコア2の軸方向の前後には、円筒状のスペーサ71、72がそれぞれ一方の端面を当接させるようにして設けられており、当該スペーサ71、72の他方の端面にはそれぞれ板バネ41、42が当接するようにして設けられている。板バネ71、72はインナコア2の外周にまで延在し、ガイドピン93を介してアウタコア3を支持するように構成されている。
アウタコア3は、上側コア31、下側コア32として図中の上下方向に2分割されて構成されており、それぞれガイドピン93、93が挿通されるようにして設けられ、これらを用いて板バネ41、42を介して半径方向に位置決めが行われるようになっている。また、アウタコア3を軸方向前後に挟み込むようにしてストッパ部材51、52が設けられており、これらもアウタコア3と同様にガイドピン93、93によって位置決めが行われる。さらに、このように各部材が配置された状態で、ボルト91、91およびナット92、92によって軸方向に固定が行われるようになっている。
The
以上のような大まかな構成を示す各部品の形状および構成について、以下詳細に説明していく。 The shape and configuration of each part showing the above rough configuration will be described in detail below.
図3に示す分解斜視図を用いて再度、部品間の構成を説明すると、インナコア2はスペーサ71、72を介して軸方向の前後を板バネ41、42に挟み込まれた状態とされ、これらの貫通孔2a、41a、42aの内部をシャフト6の挿通部64を挿通させた上で、シャフト6の先端部62近傍に皿バネ73と各貫通孔2a、41a、42aよりも大径に構成された固定カラー74が嵌め込まれる。このようにして、インナコア2および板バネ41、42はシャフト6の軸心Xと同一の軸心を有するようにして半径方向に位置決めされるとともに、軸方向に対して位置決めがなされる。
If the structure between components is demonstrated again using the exploded perspective view shown in FIG. 3, the
上記のようにシャフト6の外周への嵌合を行う前に、インナコア2に対しては、図4のようにして周辺部品の取付けを行っておく。インナコア2はそれぞれ軸方向を厚み方向とする積層鋼板により形成されており、後に詳述するようにそれぞれの鋼板に形成されたカシメ部2jによって相互に連結されることによって一体化されている。軸方向の前面2b、後面2cは平面として構成されるとともに、前面2bには軸方向の凸部としてカシメ部2jが設けられており、後面2cには凹部としてカシメ部(図示せず)が設けられている。そして、前面2bから後面2cに渡って、中心部に貫通孔2aが形成されるとともに、上面2dと下面2eとは円周方向に沿った曲面にほぼ近くなるようにして形成されている。さらに、上面2dの下方および下面2eの上方で貫通孔2a寄りの位置には、コイル25、26を巻くための逃げ部としてそれぞれ段差部2f、2gが形成されている。
Before fitting the outer periphery of the
インナコア2を軸方向前後に挟み込むようにして当接するスペーサ71、72は円筒状に形成されており、これらの端面にもインナコア2と同様にカシメ部71j、72jが設けられている。そのため、インナコア2に設けたカシメ部の一部と、スペーサの71、72のカシメ部71j、72jが係合することによって、軸方向に押圧した際に相互に位置規制がなされるようになっている。
The
また、インナコア2を軸方向前後に挟み込むようにして、コアカバー21、22が設けられており、これらによってインナコア2のほぼ全体を覆うことになる。コアカバー21、22はそれぞれ開口孔21a、22aが設けられており、当該開口孔21a、22aは上記スペーサ71、72の外径よりも大きく形成されているために、スペーサ71、72の端面71b、72cは軸方向に完全に露出するようになっている。このようにコアカバー71、72をインナコア2に取り付けた状態で、上下より永久磁石23、24が取り付けられるようになっている。永久磁石23、24はそれぞれ半径方向外側に向けて凸となる曲面を有する形状に構成されており、内面23b、24bがコアカバー21、22にガイドされつつインナコア2の上面2dまたは下面2eに接するようにして取り付けられる。このようにインナコア2に対して取付けた状態で、外面23a、24aが貫通孔2aの軸を中心とする円筒面の一部を構成する曲面となるようにして形成されている。
Further, core covers 21 and 22 are provided so as to sandwich the
さらに、インナコア2に対してコアカバー21、22を取り付けた状態で、インナコア2の段差部2f、2gに対応するコアカバー21、22の段差部21b、21c、22b、22cの位置にコイル25、26を形成する。これらのコイル25、26に対して電流を印加することによって、永久磁石23、24が形成する磁場を変化させることができるようになっている。
Further, in a state where the core covers 21 and 22 are attached to the
上記のようにインナコア2、コアカバー21、22、スペーサ71、72、永久磁石23、24およびコイル25、26を事前に組み立てた状態とした上で、これらを中心に図3のように他の部品とともにリニアアクチュエータ1として組立てを行っていく。
After the
スペーサ71、72と各々隣接するようにして板バネ41、42が設けられている。板バネ41、42は四角形状に形成された枠部41e、42eと、当該枠部41e、42eと図中の上下位置で連結され、「8」の字形状に形成されたバネ部41f、42fと、その中心に設けられたリング状の取付部41h、42hとから構成される。このように構成されることで、取付部41h、42hを固定した状態ではバネ部41f、42fが変形することによって枠部41e、42eが軸方向に弾性的に変位することができるようになっている。取付部41h、42hの端面のうち一方は、スペーサ71、72に当接するようにして軸方向に位置決めがなされる。また、取付部41h、42hの中心に設けられた貫通孔41a、42aはインナコア2の貫通孔2aと同軸上に配置された上で、シャフト6が挿通されるようになっている。板バネ41、42の枠部41e、42eの図中の上下位置には、貫通孔41aの中心と一直線に並ぶようにして切り欠き部41b、41b、42b、42bが形成されている。組立時においては、この切り欠き部41b、41b、42b、42bに沿ってガイドピン93、93が図中の上下より挿入されるようにして、上側コア31および下側コア32の位置決めが行われる。また、枠部41、42の四隅にはボルト孔41g〜41g、42g〜42gが形成されており、当該部分には組立時の最終段階においてはボルト91〜91が挿通されるようになっている。
Leaf springs 41 and 42 are provided so as to be adjacent to the
以下、板バネ41、42の詳細な構成について、板バネ42を例にとって説明していく。板バネ42は図8に示すようにして、打ち抜き加工によって形成された板バネ用鋼板42P1〜42P5を積層させ相互に連結することによって構成されている。各板バネ用鋼板42P1〜42P5は全体形状を同一に形成され、各々形成されたボルト孔部42g1〜g5、切り欠き部42b1〜b5、貫通孔部42a1〜a5は積層された後には一体化して図3に示すような一個のボルト孔42g、切り欠き部42b、貫通孔42aを構成する。
Hereinafter, the detailed configuration of the
それぞれの枠部42e1〜e5には周方向に12箇所カシメ部42j1〜42j5を設け、取付部42h1〜h5には各々、図中の左右方向に2箇所のカシメ部42j1〜42j5を設けている。当該カシメ部42j1〜42j5は、プレス加工によって断面が逆V型になるようにして形成されるものであって、図中の左方向に向けて凸になるようにしてある。そのため、凸側の面に対する裏面では同形状の凹型になっている。そのため、こうした形状のカシメ部42j1〜42j5の位置を合わせて重ね合わせることによって、凹部と凸部とを係合させることができる。さらに、このようにして薄板を積層させた状態でプレス機等によって積層方向に押圧力を付与することによって、カシメ部42j1〜42j5を微小に変形させて相互の連結力を強めて一体化することが可能となっている。 Each frame portion 42e1 to e5 is provided with twelve crimping portions 42j1 to 42j5 in the circumferential direction, and each of the attachment portions 42h1 to h5 is provided with two crimping portions 42j1 to 42j5 in the left-right direction in the drawing. The caulking portions 42j1 to 42j5 are formed so as to have an inverted V-shaped cross section by pressing, and are convex toward the left in the drawing. Therefore, it has a concave shape of the same shape on the back surface with respect to the convex surface. Therefore, the concave portions and the convex portions can be engaged with each other by aligning the positions of the caulking portions 42j1 to 42j5 having such shapes. Further, by applying a pressing force in the laminating direction with a press or the like in the state where the thin plates are laminated in this way, the caulking portions 42j1 to 42j5 are slightly deformed and the mutual coupling force is strengthened and integrated. Is possible.
本実施形態においては、図3に示した板バネ42は上記のように構成した板バネ41と同じものとしており、リニアアクチュエータ1として構成する際に同じ方向となるようにして組み込むものである。
In the present embodiment, the
上記のように構成した板バネ41、42によって、図3のようにしてスペーサ71、72を介してインナコア2を挟み込むように配置した上で、これらの中心にシャフト6を挿通させることになる。なお、インナコア2に対しては上述したように事前にコアカバー21、22、永久磁石23、24、コイル25、26を取り付けておく。
The plate springs 41 and 42 configured as described above are arranged so as to sandwich the
このようにして組み立てた際には、図5に示すような形態になる。インナコア2を中心として、図中の左方向より板バネ41、スペーサ71、インナコア2、スペーサ72、板バネ42の順に配置した状態で、これらの中心に設けた各貫通孔41a、71a、2a、72a、42aの内部にシャフト6の挿通部64を挿通させ、大径部61の端面61aから図中左側の板バネ41までが軸方向に順次当接するようにしている。インナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42の中心に設けた各貫通孔2a、71a、72a、41a、42aの内径は挿通部64の外径とほぼ等しく設定されており、挿通部64が緊密に挿通されることによって半径方向に位置決めがなされる。また、円周方向に対しては、各部材に形成されたカシメ部2j、71j、72j、41j、42j(図3、図4参照)の一部が係合することによって位置規制が行われるようになっている。このような状態にした上で、バネ部材としての皿バネ73と固定カラー74をシャフト6の挿通部64に嵌め込んでいく。固定カラー74の中心に設けられた貫通孔74aはシャフト6の挿通部64の外径よりもやや小さな内径を有しており、この固定カラー74は油圧シリンダ等を用いてシャフト6の先端部62より図中右方向に圧入されることによって、圧入後は貫通孔74aの内周面が挿通部64の外周面を把持することで強固に位置の固定が行われる。
When assembled in this way, the configuration is as shown in FIG. With the
固定カラー74の圧入に際しては、軸方向に押圧するのみであり、ネジを締め込む場合のように円周方向の力を作用させないため、組み込みにあたって各部材の位置を円周方向にずらすことがない。そのため、格別注意を働かせることなく容易に組み込みを行うことができるとともに、組立不良を減らすことができる。
When the fixed
この固定カラー74の外径は、インナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42の各貫通孔2a、71a、72a、41a、42aよりも大径に構成されているため、固定カラー74は軸方向の位置規制部材として作用する。すなわち、固定カラー74の端面74bと大径部61の端面61aとの間でインナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42は軸方向に位置規制がなされる。上記のような固定カラー74の圧入に際して、皿バネ73は軸方向に圧縮されるようにして変形されるため、この皿バネ73の復元力が常にインナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42に対して軸方向に作用することになる。このため、シャフト6の熱収縮による固定カラー74の軸方向への位置ズレやシャフト6の熱膨張によって、インナコア2、スペーサ71、72および板バネ41、42と固定カラー74との軸方向への相対位置が変化する場合であっても、隙間が生じないように皿バネ73の形状が復元するとともに、常に変わることなくインナコア2、スペーサ71、72および板バネ41、42に対して軸方向への付勢力を働かせることができる。これにより、シャフト6の外周で軸方向に対して隙間が生じないとともに、板バネ41、42の支持条件を変化させないようにすることが可能となっている。そのため、温度変化の激しい過酷な状況の下で使用しても、リニアアクチュエータ1としての特性の変化が少なくなる。
Since the outer diameter of the fixed
さらには、インナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42に対して軸方向への付勢力を働かせるためのバネ部材として皿バネ73を用いることで、皿バネ73の内周面をシャフト6の外周に嵌め込むだけで位置精度良く容易に支持させることが可能であるとともに、円周方向に均一に付勢力を作用させることができる。このため板バネ41、42を全周に渡って方向性なく均一に支持することができ、よりリニアアクチュエータ1としての特性の安定化に寄与している。
Further, the
また、固定カラー74をシャフト6に対して圧入する際に、固定カラー74の端面74bがインナコア2、スペーサ71、72および板バネ41、42に対して軸方向に押圧力を付与することになるために、上述のように円周方向の位置決めとして機能していた各部材に形成されたカシメ部2j、71j、72j、41j、42j(図3、図4参照)の一部は、係合箇所が微小に変形することで互いに連結力が増加して一体化がなされる。
Further, when the fixed
上記のようにして、シャフト6を基準にしてインナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42、皿バネ73および固定カラー74を組み込んだ後は、図3に示す形態で上側コア31と下側コア32がそれぞれ図中の上下より取り付けられ、アウタコア3を構成する。上側コア31および下側コア32によって構成されるアウタコア3は、インナコア2の半径方向外側でインナコア2を囲むようにして設けられており、板バネ41、42の枠部41e、42eによって軸方向に挟まれるようにして設けられる。アウタコア3は、内面に磁極部31a、32aを形成されており、それぞれが永久磁石23、24と適切な隙間を有しつつ対向されるように構成されている。上側コア31および下側コア32には、それぞれ磁極部31a、32aの外側に設けられたピン孔31b、32bに挿通されるようにしてガイドピン93、93が設けられており、当該ガイドピン93を上述した板バネ41、42に形成された切り欠き部41b、42bに挿入することによって位置決めを行いつつ組み込むことができるようになっている。
After the
このようなガイドピン93を用いた位置決め機能を有していることから、組立時において正確にアウタコア3とインナコアとが同一の軸心Xを有するように位置決めを行うことができ、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとを衝突させて損傷を生じさせることがないとともに、両者の間で適切な隙間を形成することができるようになっている。また、上側コア31および下側コア32は、それぞれ板バネ41、42に設けたボルト孔41g〜41g、42g〜42gと対応する位置に貫通孔31c、31c、32c、32cが設けられており、組立の最終段階でボルト91〜91を挿通することができるようになっている。
Since it has a positioning function using such guide pins 93, positioning can be performed so that the
上記のような形状を有する上側コア31および下側コア32は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して上側コア31を用いて説明する。
The
上側コア31は、図6のような構成を有しており、軸方向に配置された5つのコア要素31B1〜B5を一体化したものである。それぞれのコア要素31B1〜B5は、コの字型に形成されるとともに、各々打ち抜きによって形成された薄い鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板を連結させるための方法は、図8を用いて板バネ42を例として説明した薄板42P1〜P5の各部に形成したカシメ部42j1〜42j5を使用した締結方法と同じものである。
The
図6に戻って、コア要素31B1〜B5は、各部にカシメ部31j1〜j5を有しており、当該カシメ部31j1〜j5は図中の左方向に向かって凸部を形成するとともに、右方向に向かって凹部を形成しているため、コア要素31B1〜B5を重ね合わせた際にはカシメ部31j1〜j5が係合して位置規制が行われるようになっている。また、コア要素31B1〜B5は、それぞれがボルト孔部31c1〜31c5とピン孔部31b1〜b5を形成されており、コア要素31B1〜B5が連結されて一体として上側コア31を構成した際には、それぞれボルト孔31cとピン孔31bとを構成することになる。当該ピン孔31bの内部には軸方向にガイドピン93が挿通され、ガイドピン93の両端部が上側コア31より突出するようになる。また、コア要素31B1〜B5のコの字型の両端部にはそれぞれ段差部31d1〜d5、31e1〜e5が形成されており、当該部分が上側コア31として一体化された後には下側コア32(図3参照)の同じ部分と噛み合うように構成されている。
Returning to FIG. 6, the
本実施形態においては、図3に示した下側コア32として、上記のように構成した上側コア31と同じ形状のものを用いており、上側コア31とは上下を逆にして使用するものである。
In the present embodiment, the
図3に戻って、上側コア31および下側コア32をガイドピン93、93によって位置決めしつつ板バネ41、42の間に配置した後には、これらをさらに軸方向の外側より挟み込むようにしてストッパ部材51、52を組み込んでいく。ストッパ部材51、52は、それぞれ外形を矩形状に構成され、板バネ41、42やアウタコア3の外形とほぼ同一になるようにされている。各ストッパ部材51、52は、図中の上下にそれぞれ溝部51b、51b、52b、52bを備えており、この部分がアウタコア3より軸方向に突出したガイドピン93、93の両端に嵌め合わされることにより位置決めが行われ、アウタコア3と同様にシャフト6の軸心Xと中心軸が同一になるようにされる。
Returning to FIG. 3, after the
ストッパ部材51、52はそれぞれ「8」の字状に形成されているとともに、その中心部には孔部51a、52aが設けられ、これらの孔部51a、52aの内径は上述した、固定カラー74の外径およびシャフト6の大径部61の外径よりも僅かに大きくなるように設定されている。そのため、固定カラー74や大径部61は当該孔部51a、52aに干渉することはない。また、ストッパ部材51、52にはそれぞれ四隅にボルト孔51c〜51c、52c〜52cが設けられている。
The
このような形状に構成されるストッパ部材51、52は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して図中左側のストッパ部材51を用いて説明する。
The
ストッパ部材51は、図7のような構成を有しており、2つのストッパ要素51B1、51B2を軸方向に連結することによって構成されるものである。ストッパ要素51B1、51B2は外形がほぼ同一の矩形状に形成されているが、ストッパ要素51B1は「8」の字状に、ストッパ要素51B2は「O」の字状に形成されているものである。これらのストッパ要素51B1、51B2は、各々薄い打ち抜き鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板は、各々に設けられたカシメ部51j1〜51j1、51j2〜51j2を軸方向に係合させることによって連結させていくものであり、図3に示した板バネ41、42、インナコア2およびアウタコア3と同様の方法によって構成するものである。
The
なお、ストッパ部材51はリニアアクチュエータ1として組み立てた際に軸方向に凸部が生じないようにするため、図7におけるカシメ部51j1〜51j1が図中の左方向に突出しないように配慮してある。この手法については後に詳述する。
The
ストッパ部材52(図3参照)も、上記のようにしてストッパ部材51と同様に製作するものではあるが、図3のようにしてリニアアクチュエータ1として組立てた際には、ストッパ部材51とは異なり、軸方向外側に対して凹部が形成される向きにカシメ部材(図7参照)が形成されることになる。
The stopper member 52 (see FIG. 3) is also manufactured in the same manner as the
それぞれのストッパ部材51、52の中心に設けられた孔部51a、52aの内周面は、それぞれ固定カラー74およびシャフト6の大径部61の各外周面との間で隙間を構成する。さらに孔部51a、52aと対向する位置には、固定カラー74の外周に樹脂製カラー75が嵌め込まれているとともに、大径部61aの外周に樹脂製カラー76が嵌め込まれている。このように樹脂製カラー75、76を嵌め込まれた固定カラー74およびシャフト6の大径部61と、これらと対向するストッパ部材51、52の孔部51a、52aとの隙間を、図2に示すようにそれぞれδ2、δ3として定義する。他方、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとの間の隙間をδ1として定義する。本実施形態においては、δ2とδ3とは同じ大きさになるように設定するとともに、これらがδ1よりも小さくなるように設定している。そのため、インナコア2とアウタコア3とが半径方向に相対変位した場合であっても、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとが接触する前に、樹脂製カラー75、76がストッパ部材51、52の孔部51a、52aの内周面に当接してストッパとして機能するために、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとの接触を防止することができるようになっている。
The inner peripheral surfaces of the
樹脂製カラー75、76は、図9(a)および(b)に示すようにして、固定カラー74およびシャフト6の大径部61に取り付けられる。なお、図9(b)はシャフト6より、インナコア5や板バネ41、42等の部品を取り外した場合を想定して、単純化して示した模式図である。固定カラー74およびシャフト6の大径部61にはそれぞれ段差部74c、61bとして小径部を形成しており、これらの部分に樹脂製カラー75、76が嵌め込まれるようになっている。
The
樹脂製カラー75、76は同一の形状を有し、それぞれ薄い円筒状に形成されており、円周方向の一箇所に、切断部75a、76aが設けられている。そのため、当該部分より拡径するようにして上記段差部74c、74bに嵌め込み、それぞれの復元力によって内周面が密着して位置が固定されるようになっている。切断部75a、75bは軸方向に対して斜めに設けられているとともに、上記段差部74c、74bに取り付けた状態で、円周方向のいずれの箇所においても樹脂製カラー75、76を構成する一部が存在するように寸法を設定している。そのため、インナコア2とアウタコア3とが半径方向のいずれの方向に対して相対変位したとしても、変わらずストッパとしての機能が働くようになっている。
The
上記のようにして、ストッパ部材51、52を形成して組み込んだ状態では、ストッパ部材51、52に設けたボルト孔51c〜51c、52c〜52cは、板バネ41、42に設けたボルト孔41g〜41g、42g〜42gおよびアウタコア3に設けたボルト孔31c、31c、32c、32cと軸方向に連続することになる。そのため、ストッパ部材51、52を組み込み終えた状態でボルト91〜91を挿通させ、その先端にナット92〜92を締め込むことによって、ストッパ部材51、52、板バネ41、42、アウタコア3を軸方向に締結することができる。
In the state where the
この際には、ストッパ部材51、52、板バネ41、42、アウタコア3に形成されたカシメ部51j、52j、41j、42j、31j、32jを構成する凸部および凹部はそれぞれ軸方向に係合され、さらに押圧力を付与されることによって微小変形を生じ、より強い締結力が発生することになる。
At this time, the convex portions and the concave portions constituting the
このようにして軸方向への締結を行った後には、アウタコア3は板バネ41、42の枠体41e、42eおよびストッパ部材51、52と一体となって動作することができるようになり、図1に示すリニアアクチュエータ1として構成されることになる。
After fastening in the axial direction in this way, the
ここで、上述したインナコア2、アウタコア3、バネ部材41、42およびストッパ部材51、52を構成するために用いた、積層鋼板を相互に連結させるための手法について詳述する。図10(a)にカシメ部の構造を模式的に表した例を示す。
Here, the method for mutually connecting the laminated steel plates used for constituting the
この例では、5枚の薄板81a〜eを連結する場合を示している。薄板81c〜eにはそれぞれカシメ部82c〜eとして上述したような凸部を形成している。この凸部は、側方すなわち紙面の奥行きと手前との二箇所に平行な切り込みを入れつつ、その切り込みの間を片側(図中左方向)に向けて逆V型に凸となるようにして変形させたものである。当該凸部は、裏面方向(図中右方向)に対しては凹部を形成するために、薄板81c〜eを重ね合わせたときには凹凸が重なり合うようにしてカシメ部82c〜eが係合する。また、この例においては薄板82a、82bにはカシメ部82a、82bとして矩形の開口部を形成している。当該部分には、薄板81cに形成したカシメ部82cとしての凸部が挿入されるようにして係合することができる。このようにカシメ部82a〜82eを係合させた状態で、積層方向に押圧することによって、カシメ部82a〜82eが微小変形して相互に締結力を生じるようになっている。
In this example, a case where five
このカシメ部82a〜82eの構成例においては、図中左側の薄板81a、81bのカシメ部82a、82bを矩形の開口部としているために、薄板81a〜eを積層して連結させた状態でも、薄板81aの表面より図中の左側に凸となる部位を生じさせないようにすることができる。ただし、このように一部のカシメ部82a、82bを開口部として構成することは、鋼板同士を締結するために必須ではなく、全てのカシメ部を上記逆V型として同じ形状に形成させることも可能である。上記のうち、一部のカシメ部82a、82bに開口部を設ける手法で構成したものが図3に示すストッパ部材51であり、全てのカシメ部を同じ逆V型として、外方に向かって凸となる部分が生じるようにして形成したものがストッパ部材52、インナコア2、アウタコア3、板バネ42である。板バネ41は上述したように、皿バネ73に当接するカシメ部分のみが凸部を形成しないように構成し、その他の部分は凸となる部分が生じるようにして構成している。
In the configuration example of the
このようにして、各部材を、カシメ部を形成した積層鋼板を用いて簡単に形成できるとともに、それらのカシメ部を係合部として用いつつ、さらに積層方向に加圧することで部材間に締結力を働かせることが可能に構成されている。 In this way, each member can be easily formed using a laminated steel sheet with crimped portions, and the fastening force between the members can be increased by applying pressure in the stacking direction while using these crimped portions as engaging portions. It is possible to work.
また、図10(b)の例のようにカシメ部を構成することも可能である。この例では、カシメ部182a〜eが軸方向より見て円形に形成されており、図10(a)における逆V型のものとは異なり、側方に切り込みを有していない。そして、図10(b)におけるカシメ部182a〜eは、薄板181b〜181eに形成したものは、図中の左方向に円形の凸部を構成するとともに、裏面である図中の右方向に対しては円形の凹部を構成する。また、薄板181aにおけるカシメ部182aは同じ円形の孔部として構成されている。これらのカシメ部182a〜eは薄板181a〜181eを積層させた際に係合し、さらに軸方向に押圧力を付与することによって相互に締結力を生じさせることができる。
Moreover, it is also possible to comprise a crimping part like the example of FIG.10 (b). In this example, the
上記のようにして、図1および図2のように構成されたリニアアクチュエータ1は、次のようにして動作する。以下、図2を用いて説明を行う。
As described above, the
本実施形態におけるリニアアクチュエータ1は、シャフト6を固定して用いるためものであるため、シャフト6の外周(挿通部)64に嵌め込まれ、固定カラー74および皿バネ73によって軸方向に位置決めを行われているインナコア2は、いわゆる固定子として機能する。そして、同様にシャフト6によって支持される板バネ41、42によって、インナコア2の半径方向外側に、かつ、同一軸心となるように設けられているアウタコア3は可動子として機能する。アウタコア3は、板バネ41、42によってその板厚方向、すなわちシャフト6の軸方向に変位することが可能に弾性支持された状態となっている。
Since the
インナコア2に対しては、図中の上下にそれぞれ永久磁石23、24が設けられており、これらの永久磁石23、24と対向するようにして、アウタコア3の内面には磁極部31a、32aが設けられ、両者の間で隙間δ1を形成している。上述したように永久磁石23、24はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるようにされており、これらの磁極を中心に磁場が発生するようになっている。永久磁石23、24と磁極部31a、32aの位置関係は、リニアアクチュエータ1としての特性が決まる重要な要素であり、板バネ41、42とインナコア2との間で円周方向に位置ズレが生じることは効率の低下に繋がる。そのため、本実施形態のように、固定カラー74を軸方向に圧入していくのみで円周方向への力を作用させずに組立を行うことのできる構成とすることで、機器としての特性を損なうことがなくなる。
インナコア2に巻き付けるようにして設けたコイル25、26に電流を印加することによって、軸方向に磁場の偏りを生じさせることができる。電流を印加していない状態では、磁極部31a、32aはそれぞれ永久磁石23、24の軸方向中心部に対向するように配置されており、電流を印加して磁場に偏りを生じさせることによって磁極部31a、32aに対して軸方向の推力を作用させることができる。こうすることで、アウタコア3を軸方向に変位させることが可能となるとともに、電流を正逆に正弦波状に変化させることによって、任意の加速度および周波数でもってアウタコア3を振動させることもできる。こうした機能を利用して、アクティブ制振器として使用することも可能である。
By applying a current to the
こうしたリニアアクチュエータ1を温度変化の激しい場所で使用した場合には、一般にはシャフト6の軸方向への寸法変化に起因して特性が変化することがある。具体的には、シャフト6の温度が他の部材よりも上昇して相対的に伸びが生じた場合や、シャフト6の温度が他の部材よりも低下して固定カラー74が軸方向に押し出されるようにして図の左方向に位置がずれる場合がある。このような場合には、いずれも固定カラー74の端面74bと大径部61の端面61a間の寸法が他の部材に対して相対的に増大することによって、外周に取り付けているインナコア2、板バネ41、42およびスペーサ71、72に対して軸方向の隙間が生じることや、板バネ41の固定が弱くなることで見かけ上バネ長が増大するようにしてアウタコア3の支持条件が変化することにつながる。しかしながら、本実施形態におけるリニアアクチュエータ1では、固定カラー74に隣接して皿バネ73が圧縮された状態で設けられているために、僅かなシャフト6の寸法変化や固定カラー74の位置ズレによる影響は皿バネ73の圧縮シロによって吸収され、固定カラー74の端面74bと大径部61の端面61aとの間で位置規制されるインナコア2、板バネ41、42、スペーサ71、72に対しては常に軸方向に付勢力が働くようになっている。そのため、シャフト6の軸方向に対して隙間が生じたりアウタコア3の支持条件が変化したりすることによって、リニアアクチュエータ1としての特性が変化することがない。
When such a
また、上記のようにシャフト6の長さがインナコア2に対して相対的に縮む場合において、固定カラー74の位置がずれることによってシャフト6やインナコア2等への過大な応力の発生を抑制することもでき、各部材の損傷を防ぐようになっている。
In addition, when the length of the
また、同一の電力によって推力を増大させ、効率を向上させるためには、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとの隙間δ1を小さくし、漏れ磁束を低減することが有用である。しかしながら、こうした手法は永久磁石23、24と磁極部31a、32aとが衝突する可能性がある。永久磁石23、24は一般に脆い材質によって構成されているために、磁極部31a、32aとの衝突で損傷を生じ動作不能となる恐れがある。また、上記隙間δ1が十分に大きく、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとが接触しない場合であっても、半径方向の相対変位が大きすぎると板バネ41、42が塑性変形したり、損傷したりすることによって有効なバネとして機能しなくなりリニアアクチュエータ1として必要な特性を失う可能性もある。
Further, in order to increase the thrust with the same electric power and improve the efficiency, it is useful to reduce the gap δ1 between the
上記のような不具合が生じないように本実施形態のリニアアクチュエータ1においては、効率向上のためにδ1を小さな寸法に設定するとともに、軸方向の前後にストッパ部材51、52を設け、これらの軸心に形成した孔部51a、52aの内周面と、固定カラー74およびシャフト6の大径部61との外周面とが、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとが接触する前に接触してストッパとして機能するようになっている。そのために孔部51a、52aの内周面と、固定カラー74およびシャフト6の大径部61との外周面との隙間δ2、δ3が上記δ1よりも小さく設定されている。また、これらのδ2、δ3の隙間は、板バネ41、42の損傷および変形を防ぐ目的としても十分小さなものとなっている。
In the
上記のように、固定カラー74と大径部61とは、各端面74b、61aの間でインナコア2、板バネ41、42、スペーサ71、72の位置規制を行いつつ、皿バネ73の付勢力を働かせるための基点として作用するとともに、永久磁石23、24と磁極部31a、32aとの接触を防止するためのストッパとしての機能も兼ね備えることができる。そのため、簡単な構成としつつコンパクト化を果たすことも可能になっている。
As described above, the fixed
また、固定カラー74、大径部61の外周には、樹脂製カラー75、76が嵌め込まれており、ストッパとして機能する際には当該樹脂製カラー75、76が、ストッパ部材51、52の孔部51a、52aの内周面に当接する。そのため、当接した際の衝撃を樹脂材料によって吸収することができ、騒音の発生を抑えることができるとともに、当接しつつすべり軸受けとして機能することで摺動抵抗を減らして軸方向への相対変位を行わせることもでき、ストッパ機能を働かせながらアウタコア3の軸方向に対する移動を継続させることも可能である。さらには、シャフト6および固定カラー74を金属によって構成するとともに、その上に薄い樹脂製カラー75、76を設けるだけで上記の効果を発揮させることができるため、拡径自由に構成したことと相俟って簡単に設置することができるとともに隙間δ2、δ3を全周に渡って均一に精度良く構成することが可能である。
In addition,
以上のように、本発明のリニアアクチュエータ1は、インナコア2と、当該インナコア2を軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネ41、42と、当該一対の板バネ41、42によって支持されつつ前記インナコア2と同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコア2の半径方向外側に設けられたアウタコア3とを具備し、前記インナコア2に永久磁石23、24が設けられ、前記アウタコア3に前記永久磁石23、24と所定の間隔で対向する磁極部31a、32aを形成したものであって、前記インナコア2および前記一対の板バネ41、42が前記同一の軸心の位置に各々貫通孔2a、41a、42aを形成されており、一端部63側に大径部61を有するシャフト6が他端部62側より前記各貫通孔2a、41a、42aに緊密に挿通された上で、前記貫通孔2a、41a、42aより突出した前記他端部62に固定カラー74が軸方向に圧入して設けられているとともに、前記板バネ41と前記固定カラー74との間にバネ部材73が設けられており、前記インナコア2および前記一対の板バネ41、42が前記大径部61と前記固定カラー74との間で前記バネ部材73によって前記シャフト6の軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したものである。
As described above, the
このように構成しているため、インナコア2と板バネ41、42との間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、熱によってシャフト6に伸びが発生した場合や固定カラー74の位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材73による付勢力が作用して、常に板バネ41、42とインナコア2とを軸方向に押圧することができ、内部で軸方向の隙間が生じないとともに、板バネ41、42によるアウタコア3の支持条件が変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータ1としての特性が変わらず、安定して使用することができる。
With this configuration, the assembly can be easily performed without causing a circumferential displacement between the
さらに、前記バネ部材73が皿バネによって形成されており、当該皿バネ73の内周が前記シャフト6の外周に嵌合されるようにして構成されているため、板バネ41、42とインナコア2に作用させる軸方向の押圧力を、シャフト6の円周方向に対して均一に発生させることができるため、板バネ41、42の支持をより安定させることが可能となり、リニアアクチュエータ1としての特性をより安定化させることが可能となる。
Further, since the
また、前記アウタコア3が軸方向の両側で、かつ、前記シャフト6の大径部61および前記固定カラー74に対応した位置に各々ストッパ部材52、51を備えており、当該各ストッパ部材52、51は前記大径部61および前記固定カラー74の外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部52a、51aを備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石23、24と磁極31a、32aの間隔よりも小さくなるようにして構成されているため、軸方向の位置決め機能と、径方向のストッパとしての機能を同じ部分が有することで、上記の効果を有しつつ、板バネ41、42や永久磁石23、24の損傷を生じないリニアアクチュエータ1を簡単かつコンパクトに構成できる。
Further, the
また、前記大径部61および前記固定カラー74の外周に樹脂製カラー76、75を設けるようにして構成しているため、これらが径方向のストッパとして機能した際でも、接触時の衝撃を吸収することができるとともに摺動抵抗を少なくすることができるために、インナコア2とアウタコア3の相対動作を継続して行わせることが可能となる。
Further, since the
さらに、前記樹脂製カラー75、76が円周方向の一箇所に切断部75a、76aを設けられ、拡径可能にされているとともに、前記切断部75a、76aが軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラー75、76を構成する一部が存在するように形成されているため、上記効果を有する樹脂製カラー75、76を簡単に取付ができるとともに、インナコア2とアウタコア3とが半径方向のいずれの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることが可能となる。
Further, the
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。 The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment.
例えば、図9を用いて説明した樹脂製カラー75、76はこの形態に限らず、図11(a)、(b)のように、ストッパ部材151、152の孔部151a、152a側に設けるように変形することも可能である。このようにしても、孔部151a、152aと固定カラー174およびシャフト106の大径部161の間の接触時の衝撃緩和や摺動抵抗の低減といった上記と同様の効果を得ることができる。この場合においては、樹脂製カラー175(176)の寸法を、ストッパ部材151(152)の板厚より軸方向に長く設定し、軸方向両端に鍔部175b、175b(176b、176b)を設けるとともに、円周方向の一部に切断部175c(176c)を形成するようにして構成する。当該切断部175c(176c)によって、縮径するように変形させた上で孔部151a(152a)の内部に挿入した上で、復元力を利用して孔部151a(152a)の内周面に密着させる。このようにして取り付けた後は、鍔部175b、175b(176b、176b)によって軸方向に位置規制されることになる。
For example, the
また、図12(a)、(b)のようにして樹脂製カラー275(276)を構成することも可能である。この場合に樹脂製カラー275(276)は一部に切断部275c(276c)を有する単純なリング形状に形成され、ストッパ部材251(252)に設けた孔部251a(252a)は内部に同心の溝部251b(252b)が形成されており、当該溝部251b(252b)に収まるようにして樹脂製カラー275(276)が挿入される。これらがストッパとして機能する際には、樹脂製カラー275(276)の内面が固定カラー174およびシャフト106の大径部161と当接することになる。
Further, the resin collar 275 (276) can be configured as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). In this case, the resin collar 275 (276) is formed in a simple ring shape having a
また、上記の実施形態においては、インナコア2を固定子として、アウタコア3を可動子として構成したが、これを逆にすることも差し支えない。
Further, in the above embodiment, the
さらに、上記の実施形態では、インナコア2に永久磁石23、24とコイル25、26を設け、アウタコア3に磁極部31a、32aを形成していたが、これを逆にすることも可能である。
Furthermore, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、シャフト6(106)の挿通部64(164)を丸断面になるようにして構成していたが、インナコア2およびアウタコア3を同一の軸心を有するように支持することができ、皿バネ73を嵌め込んだ上で固定カラー75(175、275)を圧入することができる限り、丸断面にすることは必須ではなく、外周の一部に平面部を設けたり、楕円形状や多角形状の断面を有するように構成したりすることも可能である。また、インナコア2、スペーサ71、72、板バネ41、42、皿バネ73および固定カラー75(175、275)が嵌合される挿通部64(164)を、長手方向全体に渡って外径や断面形状が同一になるように形成することも必須とはいえず、外周に嵌め込む各部材を同一の軸心を有するように支持することができ、それらの部材の間で軸方向に押圧力を順次伝達させることができる限り、各部材が取り付けられる部分に応じて挿通部64(164)の外径や断面形状を異ならせることも可能である。
In the above embodiment, the insertion portion 64 (164) of the shaft 6 (106) is configured to have a round cross section, but the
また、上記の実施形態においては、バネ部材としての皿バネ73を固定カラー74(174)と板バネ41の間に取り付ける構成としていたが、軸方向に付勢力を働かせることが可能である限り、シャフト6の大径部61(161)と固定カラー74(174)の間のいずれの位置に設けることも可能である。例えば、シャフト6(106)の大径部61(161)と板バネ42との間に設けることも好適である。さらには、固定カラー74(174)と板バネ41との間および大径部61(161)と板バネ42との間の双方に皿バネ73を取り付ける構成としても良い。
In the above embodiment, the
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other configurations can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
1…リニアアクチュエータ
2…インナコア
3…アウタコア
6…シャフト
21、22…コアカバー
23、24…永久磁石
25、26…コイル
31、32…分割コア
33、34…磁極部
41、42…板バネ
51、52…ストッパ部材
71、72…スペーサ
73…皿バネ(バネ部材)
74…固定カラー
75、76…樹脂製カラー
91…ボルト
92…ナット
93…ガイドピン
DESCRIPTION OF
74 ... Fixed
Claims (4)
さらに、前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間を前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さくしたことを特徴とするリニアアクチュエータ。 An inner core, a pair of leaf springs provided so as to sandwich the inner core from the front and rear in the axial direction, a radius of the inner core so as to have the same axis as the inner core while being supported by the pair of leaf springs An outer core provided on the outer side in the direction, one of the inner core and the outer core is provided with a permanent magnet, and the other of the inner core and the outer core is formed with a magnetic pole portion facing the permanent magnet at a predetermined interval. In the linear actuator, the inner core and the pair of leaf springs are each formed with a through hole at the same axial center position, and the shaft having a large diameter portion on one end side is formed on the shaft from the other end side. A fixed collar is axially press-fitted to the other end protruding from the through hole after being closely inserted into each through hole. And at least one of the pair of leaf springs and at least one of the large-diameter portion or the fixed collar is provided, and the inner core and the pair of leaf springs are connected to the large-diameter portion and the The position is restricted while being given an urging force in the axial direction of the shaft by the spring member between the fixed collar ,
Further, the outer core is provided with stopper members on both sides in the axial direction and at positions corresponding to the large-diameter portion of the shaft and the fixed collar, and each of the stopper members includes the large-diameter portion and the fixed collar. A linear actuator comprising a hole portion having a predetermined gap with respect to an outer periphery, wherein the predetermined gap is made smaller than an interval between the permanent magnet and the magnetic pole .
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