特許 5698162 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5698162

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/18 20060101AFI20150319BHJP

   F16D 63/00 20060101ALI20150319BHJP

   F16D 65/14 20060101ALI20150319BHJP

   F16D 121/20 20120101ALN20150319BHJP

【ＦＩ】

   F16D65/18

   F16D63/00 H

   F16D65/14

   F16D121:20

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-25550(P2012-25550)

(22)【出願日】2012年2月8日

(65)【公開番号】特開2013-160378(P2013-160378A)

(43)【公開日】2013年8月19日

【審査請求日】2012年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106944

【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100135622

【弁理士】

【氏名又は名称】菊地 挙人

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 岳

(72)【発明者】

【氏名】板橋 頼行

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２３０２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１８２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２６２５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ６５／１８

Ｆ１６Ｄ ６３／００

Ｆ１６Ｄ ６５／１４

Ｆ１６Ｄ １２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロック装置と、
前記ロック装置と一体に設けられた駆動源と、を備え、
前記ロック装置は、
第１磁性体と、
前記駆動源の駆動部と前記第１磁性体との間を移動可能であり前記駆動部に当接して前記駆動部の駆動を規制可能な第２磁性体と、
前記第２磁性体を前記駆動部側へ付勢する付勢部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記第２磁性体を前記第１磁性体側へ吸引する磁力を発生可能な第１コイルと、
前記第１コイルへの通電によって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生可能な第２コイルと、
前記駆動部に当接している前記第２磁性体を前記駆動部から退避させるために、前記第１コイルを無通電状態から通電状態に切り替え、前記駆動部から退避している前記第２磁性体を前記付勢部の付勢力に従って前記駆動部に当接させるために、前記第１コイルを通電状態から無通電状態に、前記第２コイルを無通電状態から通電状態に切り替えた後に前記第２コイルを無通電状態に切り替える制御部と、を備え、
前記第１及び第２コイルに同じ電力を印加した場合には、前記第１コイルによって発生した磁力の方が前記第２コイルによって発生した磁力よりも大きく、
前記第１及び第２磁性体、前記第１及び第２コイル、及び前記付勢部は、前記駆動源の外側に配置されている、駆動装置。

【請求項2】

ロック装置と、
前記ロック装置と一体に設けられた駆動源と、を備え、
前記駆動源は、出力軸、前記出力軸に固定され前記出力軸と共に回転する回転板、を含み、
前記ロック装置は、
第１磁性体と、
前記駆動源の前記回転板と前記第１磁性体との間を移動可能であり前記回転板に当接して前記回転板の回転を規制可能な第２磁性体と、
前記第２磁性体を前記回転板側へ付勢する付勢部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記第２磁性体を前記第１磁性体側へ吸引する磁力を発生可能な第１コイルと、
前記第１コイルへの通電によって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生可能な第２コイルと、
前記回転板に当接している前記第２磁性体を前記回転板から退避させるために、前記第１コイルを無通電状態から通電状態に切り替え、前記回転板から退避している前記第２磁性体を前記付勢部の付勢力に従って前記回転板に当接させるために、前記第１コイルを通電状態から無通電状態に、前記第２コイルを無通電状態から通電状態に切り替えた後に前記第２コイルを無通電状態に切り替える制御部と、を備え、
前記第１及び第２コイルに同じ電力を印加した場合には、前記第１コイルによって発生した磁力の方が前記第２コイルによって発生した磁力よりも大きく、
前記第１及び第２コイルは、前記出力軸と間隔をおいて前記出力軸を包囲するように巻回されて、同心状に配置され、
前記第１及び第２コイルの一方は、他方の外側に配置されている、駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電磁石を利用して駆動源の駆動部ロックするロック装置が知られている。特許文献１には、これに関連した装置が開示されている。このような装置では、電磁石へのコイルへの通電を遮断した後も磁力が残留する場合がある。この残留した磁力によって、ロック装置として正常に動作しない場合がある。特許文献１では、ロータの材料を工夫することにより、ロータとアーマチュアとの間に磁気的吸引力が残留しにくくする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１３８３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、ロータの製造コストが増大する。

【0005】

そこで本発明は、低コストで正常な動作を確保したロック装置を備えた駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、第１磁性体と、駆動源の駆動部と前記第１磁性体との間を移動可能であり前記駆動部に当接して前記駆動部の駆動を規制可能な第２磁性体と、前記第２磁性体を前記駆動部側へ付勢する付勢部と、前記付勢部の付勢力に抗して前記第２磁性体を前記第１磁性体側へ吸引する磁力を発生可能な第１コイルと、前記第１コイルへの通電よって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生可能な第２コイルと、前記駆動部に当接している前記第２磁性体を前記駆動部から退避させるために、前記第１コイルを無通電状態から通電状態に切り替え、前記駆動部から退避している前記第２磁性体を前記付勢部の付勢力に従って前記駆動部に当接させるために、前記第１コイルを通電状態から無通電状態に、前記２コイルを無通電状態から通電状態に切り替えた後に前記第２コイルを無通電状態に切り替える制御部と、を備えたロック装置によって達成できる。

【0007】

第２コイルを通電状態にすることにより、第１コイルへの通電により生じた第１及び第２磁性体間の磁気的吸引力を弱めることができる。これにより、第１及び第２磁性体間に残留する磁気的吸引力を早期に消すことができる。よって、第２磁性体を駆動部に当接させてロックすることができる。

【0008】

上記目的は、前記ロック装置と、前記ロック装置と一体に設けられた前記駆動源と、を備えた駆動装置によっても達成できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、低コストで正常な動作を確保したロック装置を備えた駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１Ａ、１Ｂは、駆動装置の説明図である。

【図2】図２は、駆動装置の問題点の説明図である。

【図3】図３Ａは、第２コイルが通電状態での駆動装置を示し、図３Ｂは、第２コイルが通電状態から無通電状態に切り替えられた後の駆動装置を示している。

【図4】図４は、第１及び第２コイルの通電状態を示したタイミングチャートである。

【図5】図５Ａ〜５Ｃは、第１及び第２コイルの通電状態を制御する制御回路の例示図である。

【図6】図６は、変形例の駆動装置１ａの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１Ａ、１Ｂは、駆動装置１の説明図である。駆動装置１は、出力軸１２を備えたモータ１０、出力軸１２に固定され出力軸１２と共に回転する回転板２０、出力軸１２が貫通し出力軸１２の軸方向に移動可能な可動部３０、可動部３０を回転板２０へ向けて付勢するスプリングＳ、モータ１０に固定された固定板４０、固定板４０上に配置されたコイルＣ、Ｄ、を含む。

【0012】

モータ１０は駆動源の一例である。出力軸１２及び回転板２０は、駆動部の一例である。スプリングＳは、付勢部の一例である。スプリングＳは、コイル状であるが、板バネ状であってもよい。また、付勢部はゴム等であってもよい。可動部３０は、第２磁性体の一例である。固定板４０は、第１磁性体の一例である。コイルＣ、Ｄ、スプリングＳ、可動部３０、固定板４０は、ロック装置の一例である。コイルＣは、第１コイルの一例である。コイルＤは、第２コイルの一例である。

【0013】

可動部３０は、出力軸１２の軸方向に延びて出力軸１２が回転可能に貫通した孔を有した本体部３２、本体部３２の先端側に形成されたロック部３４、回転板２０と対向するロック部３４の面に形成された凹凸状の係合部３６、を含む。可動部３０は、出力軸１２の軸方向に移動可能であり、換言すれば、可動部３０は回転板２０、固定板４０間を移動可能である。ロック部３４は円板状に形成されている。ロック部３４と対向する回転板２０の面には凹凸状の係合部２６が形成されている。可動部３０の係合部３６と回転板２０の係合部２６とは互いに係合して噛み合う。固定板４０には、出力軸１２が回転可能に貫通した孔が形成されている。可動部３０、固定板４０は磁性材料により形成されている。

【0014】

コイルＣは、不図示のコイルボビンに巻回された一本の銅線である。コイルＣは、出力軸１２と間隔をおいて出力軸１２を包囲するように巻回されている。コイルＤは、不図示のコイルボビンに巻回された一本の銅線である。コイルＤは、コイルＣと同心状に配置されており、コイルＣよりも外側に配置されている。コイルＣ、Ｄは、コイルボビンを介して互いに接触しないように配置されている。

【0015】

コイルＣ、Ｄは同じ材質である。よって、コイルＣ、Ｄは、線径や抵抗値が同じである。巻き数は、コイルＤはコイルＣよりも少ない。コイルＤの全長は、コイルＣの全長よりも短い。コイルＣ、Ｄは後述する制御回路によって通電状態が切り替えられる。コイルＣに印加される電流の方向とコイルＤに印加される電流の方向とは逆向きである。換言すれば、コイルＤは、コイルＣとは逆方向に巻回されている。従って、コイルＤが通電されることにより、コイルＣへの通電よって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生させる。

【0016】

スプリングＳは、一端がコイルボビンに固定され、他端がロック部３４に固定されている。スプリングＳは、可動部３０が回転板２０に当接するように付勢している。スプリングＳは、圧縮された状態で配置されている。可動部３０の係合部３６と回転板２０の係合部２６とが係合して噛み合うことにより、回転板２０の回転が停止される。これにより、出力軸１２の回転が規制される。図１Ａは、出力軸１２の回転が規制されたロック状態の駆動装置１を示している。図１Ａにおいては、コイルＣ、Ｄは無通電状態である。

【0017】

コイルＣが通電されると、コイルＣの周囲には磁束が発生する。これにより、可動部３０、固定板４０が励磁され、可動部３０、固定板４０間には磁気的吸引力が発生する。この磁気的吸引力がスプリングＳの付勢力よりも増大すると、可動部３０は回転板２０から退避して固定板４０側に移動する。これにより、出力軸１２の回転は許容される。図１Ｂは、出力軸１２の回転を許容されるアンロック状態の駆動装置１を示している。例えば、コイルＣが第１方向に通電されると、可動部３０の本体部３２の先端側がＳ極に励磁され本体部３２の基端側がＮ極に励磁される。

【0018】

尚、可動部３０と固定板４０とは直接当接できなくてもよい。例えば、固定板４０の表面に、非磁性材料で形成されたカバー等が設けられていた場合であっても、可動部３０、固定板４０間に生じる磁気的吸引力によって可動部３０がスプリングＳの付勢力に抗して回転板２０から退避できればよい。

【0019】

コイルＣが通電状態から無通電状態に切り替えられると、可動部３０、固定板４０間の磁気的吸引力が消失する。これにより、スプリングＳの付勢力に従って、可動部３０は固定板４０から退避して回転板２０に当接する。このように、コイルＣの通電状態を切り替えることによって、可動部３０を駆動し、ロック状態、アンロック状態の切り替えが行われる。このように、コイルＣ、固定板４０は電磁石として機能する。

【0020】

次に、このような駆動装置で考えられる問題点について説明する。図２は、駆動装置の問題点の説明図である。図１Ｂに示した状態の後にコイルＣへの通電を遮断した場合であっても、図２に示すように可動部３０が元の位置に戻らない恐れがある。コイルＣへの通電を遮断した後であっても可動部３０、固定板４０間に磁気的吸引力が残留することがあり得るからである。この場合、コイルＣへの通電を遮断したにもかかわらず出力軸１２の回転が規制することができず、駆動装置１として正常に動作しないことになる。

【0021】

そこで、本実施例の駆動装置１では、コイルＣを通電状態から無通電状態にし、コイルＤを無痛電状態から通電状態に切り替えその後に無通電状態にする。コイルＤが通電状態に切り替えられることにより、コイルＣによって発生した磁束の向きとは逆方向に磁束が発生する。これにより、可動部３０、固定板４０間に残留している磁気的吸引力が弱められる。図３Ａは、コイルＤが通電状態での駆動装置１を示している。

【0022】

コイルＤが通電状態から再び無通電状態に切り替えられる。これにより、可動部３０はスプリングＳの付勢力に従って固定板４０から退避して回転板２０に当接する。図３Ｂは、コイルＤが通電状態から無通電状態に切り替えられた後の駆動装置１を示している。これにより、正常に可動部３０を元の位置に戻すことができ出力軸１２を正常にロックすることができる。

【0023】

尚、コイルＤの通電状態を長期間継続していると、コイルＣの通電状態後に可動部３０、固定板４０間に残留していた磁気的吸引力は消えるが、再び可動部３０、固定板４０間に磁気的吸引力が発生する。例えば、コイルＣが通電状態となることにより可動部３０の本体部３２の先端側がＳ極に励磁され本体部３２の基端側がＮ極に励磁されている場合には、コイルＤの通電状態を継続することにより本体部３２の先端側がＮ極に励磁され基端側がＳ極に励磁される。これにより、コイルＤが通電状態から無通電状態に切り替えられた場合であっても、可動部３０、固定板４０間に磁気的吸引力が残留する恐れがある。従って、コイルＤの通電状態の継続期間は、コイルＣの通電状態時に発生した磁気的吸引力が弱めまるのに必要な期間だけであることが望ましい。

【0024】

上記例では、コイルＣの通電状態からコイルＤの通電状態との間にコイルＣ、Ｄの双方を無通電状態としているがこれに限定されない。例えば、コイルＣ、Ｄの通電状態を制御する駆動回路が問題なければ、コイルＣを通電状態から無通伝状態に切り替える間にコイルＤを無通電状態から通電状態に切り替えるようにしてもよい。即ち、コイルＣを通電状態から無通電状態に切り替えるタイミングと、コイルＤを無通電状態から通電状態に切り替えるタイミングの順番は問わない。
例えば、コイルＣ、Ｄへの通電状態を制御する制御回路が別々に設けられている場合にはこのようなことが可能となる。また、駆動装置１をアンロック状態からロック状態に移行させる間に、コイルＤの通電状態と無通電状態との切り替えを複数回行ってもよい。

【0025】

図４は、コイルＣ、Ｄの通電状態を示したタイミングチャートである。図４は、駆動装置１がロック状態からアンロック状態に移行し、次にロック状態に移行する場合でのコイルＣの通電状態を示している。例えば、コイルＣ、Ｄへの通電を制御するコントローラに操作信号が入力されると、コントローラはコイルＣ、Ｄの通電状態を制御する制御回路（制御部）に指令を出して、コイルＣを無通電状態から通電状態に切り替える。これにより、駆動装置１は、図１Ｂに示したように、ロック状態からアンロック状態に切り替えられる。

【0026】

コントローラに停止信号が入力されると、コントローラはコイルＣを通電状態から無通電状態へ切り替え、その後にコイルＤを無通電状態から通電状態に切り替える。これにより、図３Ａに示したように可動部３０、固定板４０間に残留した磁気的吸引力が弱められる。その後、コイルＤが無通電状態に切り替えられることにより、駆動装置１は図３Ｂに示したように再びロック状態となる。尚、コイルＣ、Ｄのそれぞれに印加されるパルスのデューティ比を調整することによって、単位時間当たりのコイルＣでの電流量よりもコイルＤでの電流量のほうが小さくなるように調整してもよい。

【0027】

図５Ａ〜５Ｃは、コイルＣ、Ｄの通電状態を制御する制御回路１００の例示図である。制御回路１００は、制御部の一例である。図５Ａは、コイルＣ、Ｄが無通電状態での制御回路１００、図５Ｂは、コイルＣが通電状態での制御回路１００、図５Ｃは、コイルＤが通電状態での制御回路１００を示している。制御回路１００は、トランジスタＴ１、Ｔ２を備えている。コイルＣは、電源電位ＶＤＤとトランジスタＴ１との間に接続される。コイルＤは、電源電位ＶＤＤとトランジスタＴ２との間に接続される。トランジスタＴ１は、コイルＣの一端とグラウンド電位との間に接続される。トランジスタＴ２は、コイルＤの一端とグラウンド電位との間に接続される。

【0028】

トランジスタＴ１に入力信号１ｓが与えられることにより、図５Ｂに示すようにコイルＣに電流が流れる。トランジスタＴ１への入力信号１ｓが遮断されることにより、コイルＣは無通電状態となる。トランジスタＴ２に入力信号２ｓが与えられることにより、図５Ｃに示すように、コイルＤに電流が流れる。トランジスタＴ２への入力信号２ｓが遮断されることにより、コイルＤは無通電状態となる。本実施例の場合、コイルＣが無通電状態に切り替えられた後にコイルＤが通電状態にされまたコイルＣ、Ｄは同じ材質であるため、コイルＣ、Ｄには同じ電圧がかかる。尚、制御回路１００はコイルＣ、Ｄの通電状態を切り替えることができる回路の一例であり、このような回路に限定されない。

【0029】

以上のように、コイルＣへの通電を遮断した後にコイルＤへ通電することにより可動部３０、固定板４０間に残留する磁気的吸引力を弱めることができる。これにより、可動部３０、固定板４０の材質を変更することにより上記問題を解決する場合と比較して、低コストで磁力が残留することを防止できる。

【0030】

また、コイルＣ、Ｄは同じ材質であるが巻き数が異なっている。このため、両コイルＣ、Ｄに同じ電力を印加した場合であっても、コイルＤ周囲に発生する磁力は、コイルＣ周囲に発生する磁力よりも弱い。このため、例えば、コイルＣ、Ｄにそれぞれ印加される電力を調整することなく、残留磁力を弱めるだけの弱い磁力をコイルＤを通電することにより発生させることができる。従って、コイルＣ、Ｄへの通電状態を制御する制御回路を低コストで製造できる。

【0031】

図６は、変形例の駆動装置１ａの説明図である。コイルＣａ、Ｄａは、回転軸１２の方向に重ねて配置されている。コイルＤａは、コイルＣａと固定板４０との間に配置されている。コイルＤａは、コイルＣａよりも巻き数が少ない。このようにコイルＣａ、Ｄａを配置してもよい。

【0032】

尚、駆動装置１では、コイルＣの外側にコイルＤが巻かれているが、コイルＣの内側にコイルＤを巻いてもよい。また、駆動装置１ａでは、コイルＣａの下にコイルＤａが配置されているが、コイルＣａの上にコイルＤａを配置してもよい。

【0033】

コイルＣ、Ｄの巻き数や全長、線径、材質は、上述した場合に限定されない。コイルＣ、Ｄに同じ電力を印加した場合にコイルＣによって発生した磁力の方がコイルＤによって発生した磁力よりも大きければ、コイルＣ、Ｄの巻き数や全長、線径、材質は問わない。

【0034】

本実施例の駆動装置１は、例えばプリンタや工作機械、自動車、シャッタ装置、携帯機器、自動開閉扉、家電等に用いることができる。駆動源は、例えばモータに限定されず、エンジンであってもよい。ロック装置は、駆動部と一体に設けられていなくてもよい。

【0035】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0036】

１ 駆動装置
１０ モータ（駆動源）
１２ 出力軸（駆動部）
２０ 回転板（駆動部）
２６ 係合部
３０ 可動部
３２ 本体部
３４ ロック部
３６ 係合部
１００ 制御回路（制御部）
Ｃ コイル（第１コイル）
Ｄ コイル（第２コイル）
Ｓ スプリング（付勢部）
Ｔ１、Ｔ２ トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】