特許ウォッチ

公開番号2024077813
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-10
出願番号2022189989
出願日2022-11-29
発明の名称アクチュエータ
出願人株式会社不二越
代理人個人,個人
主分類H01F 7/16 20060101AFI20240603BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】小型化を図りつつ、シャフトの中間位置の位置決め精度を向上させることができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ100は、ハウジング108と、ハウジングの内部に収容された円筒状の少なくとも1つのコイル110と、コイルの内側に対向配置された2つの可動鉄心112a、112bと、可動鉄心に挿通されたシャフト102と、コイルが励磁されたときに電流の向きに応じて移動する側の可動鉄心とシャフトとを係合する2つのワンウェイ機構104a、104bと、2つの可動鉄心を初期位置に付勢するリターンスプリング114と、シャフトに形成された複数の溝136a、136bと、溝に係合する係合部材138とを有するラッチ機構106と、を備え、通電時に可動鉄心によってシャフトが送られる毎に、ラッチ機構の係合部材が溝136aを乗り越えて、溝の隣の溝136bに係合する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容された円筒状の少なくとも１つのコイルと、
前記コイルの内側に対向配置された２つの可動鉄心と、
前記可動鉄心に挿通されたシャフトと、
前記２つの可動鉄心のうち、前記コイルが励磁されたときに電流の向きに応じて移動する側の可動鉄心と前記シャフトとを係合する２つのワンウェイ機構と、
前記２つの可動鉄心を初期位置に付勢するリターンスプリングと、
前記シャフトに形成された複数の溝と、該溝に係合する係合部材とを有するラッチ機構と、を備え、
通電時に前記可動鉄心によって前記シャフトが送られる毎に、前記ラッチ機構の前記係合部材が前記溝を乗り越えて、該溝の隣の溝に係合することを特徴とするアクチュエータ。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記可動鉄心によって前記シャフトを送るワンストロークの送り量は、前記溝の間隔の２つ分よりも小さく、
前記可動鉄心によって送られた前記シャフトのストロークエンドにおいて、前記可動鉄心を吸引する吸引力は、前記ラッチ機構による前記シャフトの保持力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記２つの可動鉄心のうち前記ハウジングに密着する側のストローク端に切欠きが形成されていて、前記ストローク端における磁路の断面積が狭くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記２つの可動鉄心の対向面には、非磁性スペーサが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記２つの可動鉄心の間には、非磁性弾性体が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記リターンスプリングは、圧縮されるほどばね定数が増加する非線形ばねであることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向に能動的にシャフトを移動させることが可能なアクチュエータに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一例として、コイルと可動鉄心を用いたアクチュエータでは、コイルを励磁すると、可動鉄心が吸引されて移動可能となっている（例えば特許文献１、２）。特許文献１には、往復運動するシャフトを３段階の停止位置で停止させることが可能な電磁ソレノイドが記載されている。
【０００３】
この電磁ソレノイドは、２つのコイルと、シャフトに固定された１つの可動鉄心（プランジャ）と、可動鉄心を付勢する２つのスプリングとを備える。２つのコイルは、ケースの軸方向に直列に内蔵されている。可動鉄心は、コイルを通電させると、スプリングの付勢力に抗して吸引されてシャフトとともに移動し、非通電時にはスプリングによって押し戻されて中間位置に復帰する。このようにして電磁ソレノイドは、バルブ制御などに利用可能な中間位置を含む３つの位置でシャフトを停止させることができる。
【０００４】
特許文献２には、いわゆるステップ送りの構成を有するアクチュエータが記載されている。このアクチュエータは、１つのコイルと、２つの可動鉄心と、２つのロック機構（ワンウェイ機構）とを備える。ワンウェイ機構は、可動鉄心とシャフトの間に配置されていて、転動体と、可動鉄心に固定された係合部材とを有する。ワンウェイ機構では、コイルの励磁時、非励磁時の可動鉄心の動きに合わせて、転動体が係合部材に当接してシャフトとの間に挟まることで楔として機能して、可動鉄心とシャフトを係合させる。
【０００５】
このアクチュエータは、可動鉄心の動きに合わせて可動鉄心とシャフトとの係合と解除を繰り返し、これによってシャフトを少しずつ繰り出すことで大きな移動距離を得ることができ、これによって電磁部の体格を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００４－２５３４１８号公報
特願２０２０－１６３６６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１の電磁ソレノイドでは、２つのコイルを対向配置するため体格が大きくなってしまう。また特許文献２のアクチュエータでは、シャフトをストローク両端以外の中間位置で停止させるソレノイドとして使用する場合、シャフトは移動方向の反対方向には動かないが、移動方向にはロックフリー状態であることから、シャフトのストローク量がばらついてしまう場合がある。例えば、シャフトに送り方向の負荷がかかっている場合や、シャフトに接続された部材の質量が大きくて慣性が付いてしまう場合などに、想定（設計）より送りすぎになってしまう。このため、中間位置の位置決め精度が低下してしまう、という問題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、小型化を図りつつ、シャフトの中間位置の位置決め精度を向上させることができるアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかるアクチュエータの代表的な構成は、ハウジングと、ハウジングの内部に収容された円筒状の少なくとも１つのコイルと、コイルの内側に対向配置された２つの可動鉄心と、可動鉄心に挿通されたシャフトと、２つの可動鉄心のうち、コイルが励磁されたときに電流の向きに応じて移動する側の可動鉄心とシャフトとを係合する２つのワンウェイ機構と、２つの可動鉄心を初期位置に付勢するリターンスプリングと、シャフトに形成された複数の溝と、溝に係合する係合部材とを有するラッチ機構と、を備え、通電時に可動鉄心によってシャフトが送られる毎に、ラッチ機構の係合部材が溝を乗り越えて、溝の隣の溝に係合することを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、ワンウェイ機構によって、２つの可動鉄心のうちコイルが励磁されたときに電流の向きに応じて移動する側の可動鉄心とシャフトとの係合と解除を繰り返して、シャフトを少しずつ繰り出すことで大きな移動距離を得る、ステップ送りを行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許