JPH0652379U - リニヤー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で、リニヤー駆動装置の推力を微
妙に調整しつつ長ストロークにわたって良好に作動させ
ることを目的とする。 【構成】 環状コイル２への通電電流量に比例した推力
を、環状磁石８を介して出力軸５に付与するとととも
に、中空筒状シリンダ１内の空気粘性による移動抵抗を
出力軸５に与えることによって、出力軸５の移動速度を
微調整可能としたもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種装置、機器類の駆動源として使用されるリニヤー駆動装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、各種装置、機器類の駆動源として、直線状の往復移動作用を行う様々 な型式のリニヤー駆動装置が採用されている。例えば一般生産設備等においては 、簡単に位置決めできるエアーシリンダーがリニヤー駆動装置として多く使用さ れており、また磁気方式のリニヤー駆動装置の一つとして、リラクタンス型のプ ランジャー等が用いられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところがこの種のリニヤー駆動装置には、一般に高応答な動作が要求されるこ とが多く、その特性向上のために、可動部の速度を検出して速度制御の安定性や ダンピング特性を改善すること等が行われている。このため装置自体が複雑化し ているとともに、制御回路等も比較的複雑な装置となっている。

【０００４】 例えば上述したエアーシリンダーを用いた装置では、小型化が可能で高推力が 得られるという利点はあるが、推力を微妙に調整するには複雑な装置が必要であ る。また磁気方式によるプランジャーでは、ゆっくりした動きや推力調整が難し い上、ストロークが長く取れない等の問題がある。

【０００５】 そこで本考案は、簡易な構成で、推力を微妙に調整しつつ長ストロークにわた って良好に作動することができるようにしたリニヤー駆動装置を提供することを 目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため本考案は、シリンダーとピストンとの組合せによって リニヤーモータを構成したものであって、所定の軸方向長さを有する中空筒状シ リンダと、この中空筒状シリンダの内壁面に、周状に巻き付きつつ軸方向に延在 する環状コイルと、上記中空筒状シリンダ内を、軸方向に向かって往復移動自在 に貫通する出力軸と、前記出力軸上に固定して上記環状コイルの内周側に同芯で 近接対向し、内外周を異極とした環状磁石とを備えた構成を有している。

【０００７】

【作用】

このような構成を有する手段においては、環状コイルへの通電電流量に比例し た推力が、環状磁石を介して出力軸に付与されるととともに、環状磁石と環状コ イルとが近接対向して空気通路を絞っているので、中空筒状シリンダ内の空気粘 性による移動抵抗が出力軸に与えられ、これにより出力軸の移動速度が微妙に調 整されるようになっている。すなわちピストンが動こうとしたときに空気の移動 による粘性抵抗により急激な動きを制動することを積極的に取り入れてピストン の動きを調整できるようにしている。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１及び図２に示された実施例において、磁性材からなる中空筒状シリンダ１ は軸方向に所定の長さを有しており、その中空筒状シリンダ１の内壁面に環状コ イル２が周状に巻き付けられている。上記中空筒状シリンダ１の一端（図示右端 ）側部分には、支持壁３が厚肉壁状に一体形成されており、この支持壁３の軸方 向内端面に当接するようにして上記環状コイル２は、中空筒状シリンダ１の外部 側から引き込まれている。

【０００９】 前記環状コイル２は、中空筒状シリンダ１の内壁面に周状に巻き付きつつ軸方 向反対側（図示左側）に延在している。この環状コイル２の延在端（図示左側端 ）は、上記中空筒状シリンダ１内に図示左側から圧入固定された支持壁４に当接 することによって位置規制されており、そこから中空筒状シリンダ１の外部側へ 引き出されている。

【００１０】 また上記中空筒状シリンダ１の内部には、磁性材からなる出力軸５が軸方向に 貫通するように配置されている。この出力軸５の軸方向両端部分には、ボールス ライダー６，７がそれぞれ固定されており、これらの各ボールスライダー６，７ が、前述した中空筒状シリンダ１の支持壁３，４の内周壁面に対し軸方向に滑動 可能に支持されることによって、出力軸５が軸方向に往復移動自在に保持されて いる。

【００１１】 さらに上記出力軸５の軸方向略中央部分には、中空円筒形状の環状磁石８が固 定されている。この環状磁石８は、上記環状コイル２と同芯で配置されており、 当該環状磁石８の外周面が、前記環状コイル２の内周に近接して僅かなギャップ を保つように環状に対向している。またこの環状磁石８は、内外周が異極に着磁 されており、外周側がＮ極に着磁されているとともに、内周側がＳ極に着磁され ている。

【００１２】 前記中空筒状シリンダ１に設けられた支持壁３，４の両端部には、リング状の シール体１０，１１が装着されており、これらのシール体１０，１１によって外 部の塵や空気が進入しないように構成されている。

【００１３】 このような実施例において、環状磁石８による磁束ループＡは、環状磁石８の 中心を境として軸方向（図示左右方向）に対称な２つの磁束として形成される。 そしてまず環状コイル２に通電が行われていない場合には、上記磁束ループＡの 流れは軸方向にほぼバランスがとれており、したがって環状磁石８及び出力軸５ は静止状態に置かれる。一方、環状コイル２への通電が行われると、環状コイル ２による磁束ループＢが形成されるため、その磁束ループＢによって上記環状磁 石８の磁束ループＡが軸方向にバランスを崩されて、環状磁石８が軸方向への推 力を受けることとなり、出力軸５が軸方向に移動される。この出力軸５への軸方 向移動力（推力）は、環状コイル２への通電電流量に比例しているとともに、そ の作用方向は、環状コイル２への通電方向により切り替えられる。

【００１４】 このことは、出力軸５を外部から駆動したときの環状コイル２の起電力として 考えることもできる。すなわち環状磁石８の図示右側の磁気ループＡ内にある環 状コイル２の巻数と、図示左側の磁気ループＡ内にある環状コイル２の巻数とは 、環状磁石８の位置により変化するものであり、かつ上記各磁気ループＡ内にあ る磁束は同じで向きが逆である。したがって環状コイル２に誘起される電圧は、 環状磁石８の移動方向と速度に比例して現れるものである。

【００１５】 このように出力軸５には、環状磁石８を通して所定方向に所定の大きさで移動 力が付与されるが、このとき図３中の矢印で示されているように中空筒状シリン ダ１内の空気が、環状磁石８の外周部に形成されている微小ギャップを抜けるよ うにして流動し、これにより空気粘性による移動抵抗が出力軸５に与えられる。 この空気の粘性抵抗は、環状磁石８の移動速度に比例するため、出力軸５が速く 動こうとすればするほど移動抵抗は増し制動力が大きくなる。すなわち出力軸５ 移動速度は、印加電流による発生推力と、空気の粘性抵抗とがバランスした速さ で動くことになって、出力軸５の急激な動きが制動され、出力軸５の移動速度が 微妙に調整されるようになっている。

【００１６】 一方、物をつかむ動作のように出力軸５の移動力を大きく一定に維持したい場 合には、環状コイル２への印加電流量を大きくすれば良く、したがって出力軸５ の移動速度は簡単にコントロールされる。そのため簡単な回路で推力コントロー ルが可能となる。

【００１７】 図１に表された実施例と同一の構成物を同一の符号で示した図４にかかる実施 例では、出力軸５の磁石固定部分に、軸方向に向かって延出する空気パス５ａが 軸方向に延びる溝状に凹設されている。このようにすれば、出力軸５の移動時に 中空筒状シリンダ１内の空気が、環状磁石８の外周微小ギャップを抜けていくほ かに、空気パス５ａを抜けるようにして流動し、これによって空気粘性による移 動抵抗が出力軸５に与えられ、出力軸５の移動速度が調整されるようになってい る。そして空気パス５ａを設けたことにより、出力軸５の動きは図１の場合より 速くなる。

【００１８】 また図１に表された実施例と同一の構成物を同一の符号で示した図５にかかる 実施例では、出力軸２５が、中ぐりやパイプ等によって形成される長尺状の中空 体から構成されているとともに、さらにこの中空状出力軸２５の内部側に、中空 パイプ２０が回転自在に近接挿入されている。中空パイプ２０は、圧入その他の 手段によって装着される。これら出力軸２５及び中空パイプ２０には、環状磁石 ８の軸方向両側部分に通穴２１，２１及び２２，２２が、軸方向に重り合うよう にして設けられ、通穴２１，２２が重ならないと出力軸２５内に空気が入らない ようになっている。これら通穴２１，２１及び２２，２２の重り合いにより形成 される開口の面積は、中空パイプ２０を回転させることによって変化されるよう になっている。

【００１９】 さらに上記中空パイプ２０の一端部からは回転軸２３が延出しており、その回 転軸２１の延出端に、上記出力軸２５の外側からつまみ２４が取り付けられてい る。このつまみ２３及び出力軸２５には、前記両通穴２１，２２の重り合い程度 を示す指標（図示省略）が形成されている。

【００２０】 このような実施例によれば、出力軸２５の移動時に、図５中の矢印で示されて いるように、中空筒状シリンダ１内の空気が、出力軸２５の通穴２１及び中空パ イプ２０の通穴２２を通して中空パイプ２０を抜けるように流動し、これにより 空気粘性による移動抵抗が出力軸２５に与えられて出力軸２５の移動速度が調整 されるようになっている。このとき、つまみ２３を回すことによって中空パイプ ２０を回転させれば、通穴２１，２１及び２２，２２の重り合い程度すなわち開 口量が変化されて、空気によるダンピング量が容易に調整され、出力軸２５の移 動速度が可変とされるようになっている。

【００２１】

【考案の効果】

以上述べたように本考案は、環状コイルへの通電電流量に比例した推力を、環 状磁石を介して出力軸に付与するととともに、中空筒状シリンダ内の空気粘性に よる移動抵抗を出力軸に与えることによって、出力軸の移動速度を微調整可能と したものであるから、簡易な構成で、推力を微妙に調整しつつ長ストロークにわ たって良好に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例におけるリニヤー駆動装置
の構造を表した縦断面図である。

【図２】図１中のII−II線に沿う横断面説明図である。

【図３】図１及び図２に示した実施例おけるリニヤー駆
動装置の制動作用を表した縦断面説明図である。

【図４】本考案の第２実施例におけるリニヤー駆動装置
の構造を表した縦断面説明図である。

【図５】本考案の第３実施例におけるリニヤー駆動装置
の構造を表した縦断面説明図である。

【符号の説明】

１ 中空筒状シリンダ ２ 環状コイル ５，２５ 出力軸 ８ 環状磁石

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の軸方向長さを有する中空筒状シリ
   ンダと、 この中空筒状シリンダの内壁面に、周状に巻き付きつつ
   軸方向に延在する環状コイルと、 上記中空筒状シリンダ内を、軸方向に向かって往復移動
   自在に貫通する出力軸と、 前記環状コイルの内周側に同芯で近接対向するように上
   記出力軸に固定され、内外周を異極とした環状磁石と、
   を備えていることを特徴とするリニヤー駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリニヤー駆動装置におい
   て、 出力軸に環状磁石を跨ぐ空気通路を設け、当該空気通路
   の大小を調整する手段を設けたことを特徴とするリニヤ
   ー駆動装置。