JPH0639150A

JPH0639150A - 駆動機構

Info

Publication number: JPH0639150A
Application number: JP21553592A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Amamiya; 弘樹雨宮; Atsushi Aoyama; 敦青山
Original assignee: Tomy Co Ltd
Current assignee: Tomy Co Ltd
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】磁石によって例えば玩具の所定動作部にゆっ
くりとした運動を行わせ得る駆動機構を提供する。【構成】コイルが巻回されたボビンに鉄芯を貫通させ
て、前記ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成するとと
もに、前記鉄芯における前記ボビンの外方にそれぞれ磁
石を設けて前記鉄芯をヨークとなし、前記コイルにパル
ス電流を通ずることによって前記ボビンと前記鉄芯とを
相対移動させ、この相対移動を利用して所定動作部を動
作させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動機構に関するもの
で、さらに詳しくは、磁石を利用した駆動機構に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄道模型の付属部品として踏切
模型があり、この踏切模型における遮断機の駆動は、例
えば、特公昭６０−３７７４５号（特許第１３１４１２
０号）公報記載の方式によって行っていた。

【０００３】この遮断機の駆動方式について説明すれ
ば、この駆動方式では、ポスト（支柱）に開閉可能に遮
断機が取り付けられ、この遮断機の基端には永久磁石と
重錘とが取り付けられている。そして、この後者の重錘
の働きによって遮断機は常態では上がった位置に保持さ
れている。また、ポストが立設された踏切ベース内には
電磁石が組み込まれている。そして、模型車両の通過に
よって電磁石を励磁させることにより、この電磁石によ
って前記永久磁石を反発させて遮断機を下げるようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
方式によれば、電磁石が励磁されると、電磁石の斥力に
よって遮断機は瞬時に閉じてしまい、また、電磁石が消
磁されると、重錘の働きによって遮断機は瞬時に開いて
しまう。したがって、ゆっくり開閉する実物の踏切とは
かけ離れたものとなっており、その改良が望まれてい
る。

【０００５】なお、前記では、鉄道模型における踏切模
型の駆動機構について説明したが、一般に、電磁石を用
いて玩具の所定動作部を動作させる場合には、その動作
部の動作は瞬時に行われてしまい、従来は、玩具におい
て動作部にゆっくりとした動作を行わせるにはモータあ
るいはぜんまいを駆動源とする歯車機構、巻掛け伝動機
構あるいはリンク機構など機械的機構を用いるか、モー
タとしてステッピングモータなどを用いるほかなかっ
た。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、磁石によって例えば玩具の所定動作部にゆっくりと
した運動を行わせ得る駆動機構を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る駆動機構は、コイルが巻回されたボビンに鉄芯を貫通
させて、前記ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成する
とともに、前記鉄芯における前記ボビンの外方にそれぞ
れ磁石を設けて前記鉄芯をヨークとなし、前記コイルに
パルス電流を通ずることによって前記ボビンと前記鉄芯
とを相対移動させ、この相対移動を利用して所定動作部
を動作させるようにしたものである。

【０００８】請求項２記載の発明に係る駆動機構は、コ
イルが互いに反対向きに巻回され相互に連結された２個
のボビンそれぞれに鉄芯を貫通させて、前記ボビンと鉄
芯とを相対移動可能に構成するとともに、前記２個のボ
ビン間に磁石を設けて前記鉄芯をヨークとなし、前記コ
イルにパルス電流を通ずることによって前記ボビンと前
記鉄芯とを相対移動させ、この相対移動を利用して所定
動作部を動作させるようにしたものである。

【０００９】請求項３記載の発明に係る駆動機構は、コ
イルが巻回されたボビンに永久磁石を貫通させて、前記
ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成し、前記コイルに
パルス電流を通ずることによって前記ボビンと前記鉄芯
とを相対移動させ、この相対移動を利用して所定動作部
を動作させるようにしたものである。

【００１０】また、請求項４記載の発明に係る駆動機構
は、請求項１〜請求項３記載のコイルにパルス電流を通
ずるためのパルス電流供給手段にパルス幅変調部を設け
たものである。

【００１１】

【作用】前記した手段によれば、パルス電流をコイルに
通じている間ボビン（あるいは鉄芯など）は間欠的に相
対運動するので、玩具などの所定動作部をゆっくりと動
作させることが可能となる。また、パルス幅を変調する
ことによって動作のなめらかさの調整が可能となる。

【００１２】また、前記した手段によれば、パルス電流
を通ずるだけでボビン（あるいは鉄芯など）が所定平面
内で面内運動をするので、駆動機構を極めて薄く構成で
きるという作用によって、３次元的に広がる駆動機構が
設けられない部分にも容易に設けることができる。

【００１３】この動作原理を図１〜図３を用いて説明す
る。

【００１４】図１において符号１はコイルを表してお
り、このコイル１はボビン２に巻回されている。ボビン
２には鉄芯３が貫通されている。鉄芯３の両端にはボビ
ン２を挟み込むようにして永久磁石４，５が取り付けら
れ、鉄芯３はヨークとして機能するようにされている。
この場合の永久磁石４，５の鉄芯３への取付けは同じ極
（ここではＮ極）が内側を向くように配慮されている。

【００１５】ここで、図２に示すように右側がＮ極、左
側がＳ極になるようにコイル１にパルス電流を通ずる
と、ボビン２は左側に間欠的に動く。すなわち、パルス
電流がハイとなっている間ボビン２は（左右永久磁石
４，５の作用により）左に移動し、パルス電流がローと
なっている間ボビン２は止まる。パルス電流を通じてい
る間中、ボビン２は前記動作を繰り返す。また、図３に
示すようにコイル１にパルス電流を逆向きに流すと、ボ
ビン２は前記方向とは逆の方向すなわち右側に間欠的に
動く。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る駆動機構の実施例を説明
する。

【００１７】実施例はこの駆動機構を鉄道模型における
踏切模型に適用したものであり、図４および図５におい
て符号２１は踏切ベースを表している。この踏切ベース
２１には、保安室２２が取り付けられているとともに、
ポスト２３が立設されている。そして、踏切ベース２１
に突起２１ｂに遮断機２４が、ポスト２３には色灯２５
および標識板２６が取り付けられている。

【００１８】このうち遮断機２４は突起２１ｂにリベッ
トで開閉可能に取り付けられており、その基端部には永
久磁石２７が取り付けられている。一方、踏切ベース２
１内には、図６（下側から見た分解斜視図）に示すよう
に、コイル２８を巻回したボビン２９が設置されてい
る。このボビン２９には図６に示すように平板状の鉄芯
３０が貫通され、その鉄芯３０の両端には永久磁石３
１，３２がＮ極が下側になるようにそれぞれ取り付けら
れている。これにより、鉄芯３０をヨークとして利用し
ている。なお、鉄芯３０の一端部を段状に下側におり曲
げているのは踏切ベース２１内部の場所的制約のためで
あって、機能的に特に意味があるものではない。また、
鉄芯３０に取り付けた永久磁石３１，３２の下側をとも
にＮ極としているが、ともにＳ極としても良い。ただ
し、この場合には、同じ向きの電流をコイル２８に流し
たときに、Ｎ極が下側の場合とはボビン２９の動きが逆
になる。

【００１９】ボビン２９の一端には図６に示すようにＬ
字状のアーム３３が付設され、このアーム３３の先端部
上面には永久磁石３４が取り付けられている。この永久
磁石３４の上側の極性は前記遮断機２４の永久磁石２７
の下側の極性とは逆になっている。そして、この永久磁
石３４は、ボビン２９の移動行程途中で、前記永久磁石
２７の真下を通過するようにされている。よって、ボビ
ン２９が鉄芯３０に沿って左右に移動すると、永久磁石
２７，３４間に働く吸引力によって遮断機２４は開閉動
作することになる。なお、図６において符号２１ａは踏
切ベース２１の裏蓋を、符号３５は鉄芯３０の一端を支
えるための支持部材を、符号３６はコイル２８を押さえ
るための部材を表している。

【００２０】また、この実施例の玩具用駆動装置では、
前記コイル２８にパルス電流を供給するようになってい
る。このためのパルス電流供給手段４０が図８に示され
ている。

【００２１】このパルス電流供給手段４０は、図８に示
すように基本周波発生部４０ａ、パルス発生部４０ｂ、
デューティコントロール部４０ｃ、増幅部４０ｄおよび
遮断機開閉コントロール部４０ｅを含んで構成されてい
る。

【００２２】基本周波発生部４０ａはマルチバイブレー
タで構成されている。このマルチバイブレータはゲート
（インバータ）Ｇ１，Ｇ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデン
サＣ１により構成され、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ２
によってＰＷＭ波の発振周波数が決定される。

【００２３】パルス発生部４０ｂはコンデンサＣ２、抵
抗Ｒ３、ダイオードＤ１およびゲートＧ４，Ｇ５で構成
されている。ここでコンデンサＣ２はゲートＧ３の出力
パルスを微分する。これにより、ＰＷＭ波の立上りタイ
ミングパルスが生成される。このパルス発生部４１ｂに
おけるダイオードＤ１は微分波を半波整流する役目を果
たす。つまり、微分された後のタイミングパルスの負成
分を除去する働きをする。また、ゲートＧ４，Ｇ５は波
形成形用ゲートであり、狭幅のパルスを発生させる役目
を果たす。

【００２４】デューティコントロール部４０ｃはダイオ
ードＤ２、コンデンサＣ３、可変抵抗ＶＲ１、抵抗Ｒ４
およびゲートＧ６で構成されている。ここで、ダイオー
ドＤ２は逆流防止ダイオードで、コンデンサＣ３、可変
抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ４から構成される時定数回路に
蓄積される電荷がゲートＧ６に流出することを防止す
る。このデューティコントロール部４０ｃで可変抵抗Ｖ
Ｒ１の値を大きくするとコンデンサＣ３、可変抵抗ＶＲ
１および抵抗Ｒ４で決まる時定数が大きくなる。つま
り、デューティひいてはパルス幅が大きくなる。また、
このデューティコントロール部４１ｃにおけるゲートＧ
６は波形整形用ゲートで、時定数回路で平滑化されたパ
ルスを所定幅のパルスに整形する。これにより、デュー
ティを微小から１００％近くまで変化させることができ
る。

【００２５】増幅部４０ｄはトランジスタＴｒ１および
ダイオードＤ３，Ｄ４で構成されている。ここでトラン
ジスタＴｒ１のゲートに入力されたパルスはトランジス
タＴｒ１によって増幅され、低インピーダンス負荷を駆
動することが可能となる。なお、ダイオードＤ３はオー
バーシュートを、ダイオードＤ４はアンダーシュートを
除去してパルスを整形する。

【００２６】遮断機開閉コントロール部４０ｅはコイル
２８に供給されるパルス電流の向きを反転させるスイッ
チ１５によって構成されている。

【００２７】次に、実施例の踏切装置の作用について説
明する。

【００２８】車両模型（図示せず）が踏切に接近する
と、その接近を図示しないセンサが検知する。そして、
このセンサからの信号によってパルス電流供給手段４０
からパルス電流がコイル２８に供給される。コイル２８
にパルス電流が供給されると、ボビン２９はポスト２３
側に間欠的に移動する。すると、永久磁石２７，３４間
に働く吸引力によって遮断機２４は閉鎖される（図９参
照）。一方、車両模型が踏切を通過すると、その通過を
図示しないセンサが検知する。そして、このセンサから
の信号によってパルス電流供給手段４０からパルス電流
が前記とは逆の向きにコイル２８に供給される。する
と、永久磁石２７，３４間に働く吸引力によって遮断機
２４は開放される（図１０参照）。

【００２９】このように構成された鉄道模型によれば、
下記のような効果を得ることができる。

【００３０】前記鉄道模型によれば、パルス電流をコイ
ル２８に通じている間ボビン２９は間欠的に運動するの
で、遮断機２４をゆっくりと動作させることが可能とな
る。その結果、実物に接近した鉄道模型の実現が図れ
る。また、パルス幅を変調することによって動作のなめ
らかさの調整が可能となる。

【００３１】また、前記鉄道模型によれば、パルス電流
を通ずるだけでボビン２９が所定平面内で面内運動をす
るので、駆動機構を極めて薄く構成できるという作用に
よって、薄い踏切ベース２１内に容易に設けることがで
きる。

【００３２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【００３３】たとえば、前記実施例では、本発明を鉄道
玩具における踏切模型に適用した例について述べたが、
幅広い範囲でその適用が可能である。たとえば、鉄道模
型におけるホーム内で人を動かすとか、ロータリでバス
を動かすとかにも適用可能である。また、鉄道模型に限
らず、ロボット玩具や玉送りゲーム装置やカーレーシン
グ装置などにも適用可能である。

【００３４】また、前記実施例で示した駆動機構に限定
されず、図１１に示すように鉄芯３０を途中で切ったも
のや、図１２に示すように実施例の駆動機構を２つ連結
したものや、図１３に示すように鉄芯３０を環状とした
もの、図１４に示すように２つのボビン３０を相互に連
結しその間に永久磁石３１を設けたもの、図１５に示す
ように２つのボビン３０を相互に連結しその間に２つの
永久磁石３１，３２を設けたものを用いるようにしたも
のなどを用いても良い。

【００３５】また、前記実施例では永久磁石を利用して
鉄芯をヨーク化したが、永久磁石の変わりに電磁石を用
いて鉄芯をヨーク化するようにしても良い。

【００３６】さらに、鉄芯３０の代わりに永久磁石をボ
ビン２に貫通させるような構造としても良い。つまり、
図１６のように永久磁石４１ａ，４１ｂの同極同士を接
合あるいは突き合わせたものをボビン２に貫通させた
り、図１７のような１本の永久磁石４１をボビン２に貫
通させたり、図１８（ａ），（ｂ）のように２本の永久
磁石４１ａ，４１ｂをプラスチックなどのスペーサ４２
を挟んで接合したものをボビン２に貫通させたり、図１
９（ａ），（ｂ）のように１本の永久磁石４１の一端に
プラスチックなどからなる延長部４３を設けたものをボ
ビン２に貫通させたりしても同様の効果を得ることがで
きる。なお、図１６〜図１９において符号４４は、永久
磁石を押さえたりあるいはボビン２の行程を規制するた
めの部材または部分を表している。この図１６〜図１９
ではボビン２側を移動させるようにしているが、それを
貫通する永久磁石側を移動させるようにしても良い。

【００３７】なお、本発明の応用として、鉄芯の代わり
に永久磁石を用いることも可能であるし、また、電磁石
の両端、あるいは互いに連結された電磁石の間に永久磁
石を設けるようにしても、同様の効果を得ることができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、パルス電流をコイルに
通じている間ボビン（あるいは鉄芯など）は間欠的に運
動するので、所定動作部をゆっくりと動作させることが
可能となる。また、パルス幅を変調することによって動
作のなめらかさの調整が可能となる。また、パルス電流
を通ずるだけでボビン（あるいは鉄芯など）が所定平面
内で面内運動をするので、駆動機構を極めて薄く構成で
きるという作用によって、３次元的に広がる駆動機構が
設けられない部分にも容易に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための駆動機構の斜視
図である。

【図２】本発明の原理を説明するための駆動機構の動作
図である。

【図３】本発明の原理を説明するための駆動機構の動作
図である。

【図４】本発明を適用した踏切模型の斜視図である。

【図５】図４の踏切模型の縦断面図である。

【図６】踏切模型の下側から見た分解斜視図である。

【図７】駆動機構の正面縦断面である。

【図８】パルス電流供給手段の回路図である。

【図９】踏切模型の動作を示す一部正面縦断面図であ
る。

【図１０】踏切模型の動作を示す一部正面縦断面図であ
る。

【図１１】他の駆動機構の平面図である。

【図１２】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１３】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１４】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１５】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１６】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１７】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１８】さらに他の駆動機構の平面図である。

【図１９】さらに他の駆動機構の平面図である。

【符号の説明】

１コイル２ボビン３鉄芯４，５磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｋ 33/18 Ａ 7227−5Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルが巻回されたボビンに鉄芯を貫通
させて、前記ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成する
とともに、前記鉄芯における前記ボビンの外方にそれぞ
れ磁石を設けて前記鉄芯をヨークとなし、前記コイルに
パルス電流を通ずることによって前記ボビンと前記鉄芯
とを相対移動させ、この相対移動を利用して所定動作部
を動作させるようにしたことを特徴とする駆動機構。
【請求項２】コイルが互いに反対向きに巻回され相互
に連結された２個のボビンそれぞれに鉄芯を貫通させ
て、前記ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成するとと
もに、前記２個のボビン間に磁石を設けて前記鉄芯をヨ
ークとなし、前記コイルにパルス電流を通ずることによ
って前記ボビンと前記鉄芯とを相対移動させ、この相対
移動を利用して所定動作部を動作させるようにしたこと
を特徴とする駆動機構。
【請求項３】コイルが巻回されたボビンに永久磁石を
貫通させて、前記ボビンと鉄芯とを相対移動可能に構成
し、前記コイルにパルス電流を通ずることによって前記
ボビンと前記鉄芯とを相対移動させ、この相対移動を利
用して所定動作部を動作させるようにしたことを特徴と
する駆動機構。
【請求項４】前記コイルにパルス電流を通ずるための
パルス電流供給手段にはパルス幅変調部が設けられてい
ることを特徴とする請求項１〜請求項２いずれか記載の
駆動機構。