JP6644574B2 - Direct actuator and cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、コイル部に電流を流すことにより発生する電磁気力に基づく変位を特定の機械的作用として直接出力するダイレクトアクチュエータ及びこのダイレクトアクチュエータを利用したカッティング装置に関する。 The present invention relates to a direct actuator that directly outputs a displacement based on an electromagnetic force generated by flowing a current through a coil portion as a specific mechanical action, and a cutting device using the direct actuator.
従来、コイル部に電流を流すことにより発生する電磁気力を用いて機械的出力部の位置を少なくとも第一位置又は第二位置に変位させることを目的としたアクチュエータは知られており、本出願人も、既に、かかる用途に好適なロータリソレノイドであって、特に、全体の小型コンパクト化を実現したロータリソレノイドを特許文献1により提案した。
Conventionally, an actuator aimed at displacing a position of a mechanical output unit to at least a first position or a second position by using an electromagnetic force generated by flowing an electric current to a coil unit is known. Also,
ところで、ロータリソレノイドは、軸受部により支持される出力シャフトを介して回転力を出力するため、例えば、カッターを変位させてカッティングを行うカッティング装置を構成する場合、カッターとロータリソレノイドをダイレクトに結合しても目的のカッティング装置を構築できない。このため、通常は、特許文献2に示すように、カッターとロータリソレノイド(出力シャフト)間に運動変換機構や方向変換機構等の所定の伝達機構を介在させている。一例として挙げた特許文献2は、材料ウェブの実質的に一定速度の流れを処理するための切断機構と、カッタの上流にあるウェブ蓄積部とを含む装置であり、可動プレートの側面によってウェブを止め、蓄積部の寸法および切断速度を、ウェブの上流の切断端とブレードとの間に適切なレベルの力を生じさせるように設計することを含み、いくつかの特徴が低い切断時間を達成し、異なる特性を有するウェブ領域を切断するために切断力を変化させるとともに、低慣性回転ソレノイド(ロータリソレノイド)がブレードを加速してウェブに通過させ、弾性ストッパに当接させ、さらに、ブレードは、ストッパで跳ね返り、そのばね偏倚されたホームポジションに戻るとともに、ソレノイト電流が発生すると、永久磁石または電磁石がブレードをホームポジションに保持し、結果として、騒音が減少し、切断時間が短縮されるように構成したものである。
By the way, since a rotary solenoid outputs a rotational force via an output shaft supported by a bearing portion, for example, when configuring a cutting device that performs cutting by displacing a cutter, the cutter and the rotary solenoid are directly connected. However, the intended cutting device cannot be constructed. For this reason, as shown in
しかし、上述した従来におけるロータリソレノイドは、次のような解決すべき課題も存在した。 However, the conventional rotary solenoid described above has the following problems to be solved.
第一に、この種のロータリソレノイドは、出力シャフトから回転力を出力するため、通常、コイル部とマグネット部は、出力シャフトの軸芯に対して径方向において対向する。したがって、全体の外郭形状は円柱状又はこの類似形状となるなど、特に、厚さの薄いロータリソレノイドを得ることは構造上容易でない。このため、例えば、比較的狭い間隔置きに配される複数の供給路をそれぞれ搬送される線材やウェブ材等を、従来のロータリソレノイドを用いたカッティング装置によりカッティングする場合、カッティング装置の設置が困難になるなど、汎用性の観点からは必ずしも万能と云えるものではない。なお、他のリンク機構等と組合わせれば、技術的には実現可能となるが、反面、大型化,高コスト化及び複雑化を招くことになり実施は容易でない。 First, since this type of rotary solenoid outputs a rotational force from an output shaft, the coil portion and the magnet portion usually face the axis of the output shaft in the radial direction. Therefore, it is structurally difficult to obtain a thin rotary solenoid, for example, in which the entire outer shape is a columnar shape or a similar shape. For this reason, for example, when cutting a wire, a web, or the like conveyed through a plurality of supply paths arranged at relatively narrow intervals by a conventional cutting device using a rotary solenoid, it is difficult to install the cutting device. It is not necessarily universal from the viewpoint of versatility. It should be noted that, when combined with other link mechanisms, etc., it is technically feasible, but on the other hand, the size, cost and complexity are increased, and implementation is not easy.
第二に、このようなカッティング装置を生産ラインに組込むことにより生産機械として用いる場合、通常、高い生産性や品質性が要求されるとともに、カッティング対象も、硬質材など、様々なものが対象となる。したがって、この種のカッティング装置には、高速動作及び必要な切断力、更には寸法等の正確性が要求されるが、従来のロータリソレノイドとカッター間に運動変換機構等の伝達機構を介在させた場合、これらの介在はいずれの要求に対してもマイナス要因として作用する。このため、カッティング装置の基本的性能を高め、これらの要求を十分に満たす観点からは限界があった。 Second, when such a cutting device is used as a production machine by incorporating it into a production line, usually high productivity and quality are required, and various objects such as hard materials are also targeted for cutting. Become. Therefore, this type of cutting device requires high-speed operation, required cutting force, and accuracy in dimensions and the like, but a transmission mechanism such as a motion conversion mechanism is interposed between the conventional rotary solenoid and the cutter. In these cases, these interventions act as negative factors for any of the requests. Therefore, there is a limit from the viewpoint of improving the basic performance of the cutting device and sufficiently satisfying these requirements.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したダイレクトアクチュエータ及びカッティング装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a direct actuator and a cutting device which solve the problems existing in such background art.
本発明に係るダイレクトアクチュエータ1は、上述した課題を解決するため、コイル部に電流を流すことにより発生する電磁気力を用いて機械的出力部の位置を少なくとも第一位置又は第二位置に変位させるダイレクトアクチュエータであって、位置が固定された固定体部2と、この固定体部2に設けた支持機構部3と、この支持機構部3により中間部6mが回動可能に支持されるとともに、一端6s側に機械的出力部5を設け、他端6t側に電磁気力を発生する電磁気力発生部を配設するための可動側配設部位6cを有し、かつこの可動側配設部位6cの位置として、当該電磁気力を増幅して機械的出力部5から出力可能な位置を選定してなる可動体部6と、可動側配設部位6cとこの可動側配設部位6cに対向する固定体部2における固定側配設部位2cの一方に配したマグネット部7m及び他方に配したコイル部7cを有する電磁気力発生部7と、可動体部6の回動範囲Zxを少なくとも第一位置Xp又は第二位置Xqに規制する位置規制部8と、固定体部2又は可動体部6に対して、一体的に、かつ第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位したマグネット部7mに対して近接した位置に配することにより、第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位した可動体部6の位置を保持する磁性材により形成した被吸引子17p,17qとを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the
この場合、好適な実施の態様により、固定体部2は、磁性材によりプレート状に形成することができる。一方、可動体部6は、支持機構部3により回動自在に支持され、かつ磁性材により形成した支持リング体11と、この支持リング体11の一端面11sに、一端6s側の面を固定し、かつ磁性材により形成した可動プレート体12とを備えて構成できる。また、支持機構部3は、一端を固定体部2に固定した支軸部3sと、この支軸部3sの外周により内輪部が支持され、かつ外輪部により可動体部6を支持する一又は二以上のベアリング3b…とを備えて構成できる。なお、可動体部6は、可動側配設部位6cと支持機構部3間の距離Lfが、機械的出力部5と支持機構部3間の距離Lsよりも長くなるように、可動側配設部位6cの位置を選定することができる。
In this case, according to a preferred embodiment, the
さらに、好適な実施の態様により、マグネット部7mは、可動体部6の回動変位方向Frに沿って配した前後一対のマグネット13p,13qを、少なくとも一組以上備えて構成できるとともに、コイル部7cには、可動体部6の回動変位方向Frに対して直角方向Fsの軸芯を有する単一のコイル14を用いることができる。なお、位置規制部8は、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを備えて構成できる。
Further, according to a preferred embodiment, the
また、本発明に係るカッティング装置Mは、上述した課題を解決するため、コイル部に電流を流すことにより発生する電磁気力を用いてカッターの位置を少なくとも第一位置又は第二位置に変位させるカッティング装置であって、位置が固定された固定体部2と、この固定体部2に設けた支持機構部3と、この支持機構部3により中間部6mが回動可能に支持されるとともに、一端6s側にカッターCを設け、他端6t側に電磁気力を発生する電磁気力発生部7を配設するための可動側配設部位6cを有し、かつこの可動側配設部位6cの位置として、電磁気力を増幅してカッターCの切断力として出力可能な位置を選定してなる可動体部6と、可動側配設部位6とこの可動側配設部位6に対向する固定体部2における固定側配設位置2cの一方に配したマグネット部7m及び他方に配したコイル部7cを有する電磁気力発生部7と、可動体部6の回動範囲Zxを少なくとも第一位置Xp又は第二位置Xqに規制する位置規制部8と、固定体部2又は可動体部6に対して、一体的に、かつ第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位したマグネット部7mに対して近接した位置に配することにより、第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位した可動体部6の位置を保持する磁性材により形成した被吸引子17p,17qとを備えてなることを特徴とする。
Further, in order to solve the above-described problem, the cutting device M according to the present invention is configured to use a magnetic force generated by applying a current to a coil unit to shift a position of a cutter to at least a first position or a second position. A
この場合、好適な実施の態様により、可動体部6は、支持機構部3により回動自在に支持され、かつ磁性材により形成した支持リング体11と、この支持リング体11の一端面11sに、一端6s側の面を固定し、かつ磁性材により形成した可動プレート体12とを備えて構成できる。また、支持リング体11は、カッターCを支持するカッター支持部30を有し、支持リング体11の外周面11fからカッターCを突出させることができる。他方、支持機構部3には、一端を固定体部2に固定し、外周により、可動体部6の一端側を回動自在に支持する支軸部3sを設けるとともに、この支軸部3sは、軸方向に配した複数の可動体部3…を支持可能な長さに選定することもできる。また、位置規制部8には、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを設けるとともに、この規制ストッパ部15p,15qは、軸方向に配した複数の可動体部3…における係止部16…が当接可能な長さに選定することもできる。
In this case, according to a preferred embodiment, the
このような構成を有する本発明に係るダイレクトアクチュエータ1及びカッティング装置Mによれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) ダイレクトアクチュエータ1(カッティング装置M)におけるマグネット部7mとコイル部7cの配置は、基本的に、支持機構部3に対する径方向ではなく軸方向において対面するため、ダイレクトアクチュエータ1の全体の厚さを、概ね、マグネット部7mの厚さとコイル部7cの厚さに、ヨークとケーシングの厚さを加えた厚さに抑制することができるなど、ダイレクトアクチュエータ1全体の薄形化(扁平化)を容易に実現できる。この結果、例えば、カッティング装置として構成し、複数の線材やウェブ材等を搬送する比較的狭い間隔置きに配される複数の供給路に設置する場合であっても、容易に設置できるとともに、的確なカッティング工程を構築できる。このように、ダイレクトアクチュエータ1全体の飛躍的な薄形化が可能になるため、様々な用途に広く利用できるとともに、加えて、他のリンク機構等との組合わせも不要になるため、設置スペースの大幅なサイズダウン,コストダウン及びシンプル化を実現できる。
(1) The arrangement of the
(2) カッティング装置Mは、固定体部2に設けた支持機構部3により中間部6mが回動可能に支持されるとともに、一端6s側にカッターCを設け、他端6t側に電磁気力を発生する電磁気力発生部7を配設するための可動側配設部位6cを有し、かつこの可動側配設部位6cの位置として、電磁気力を増幅してカッターCの切断力として出力可能な位置を選定してなる可動体部6と、可動側配設部位6とこの可動側配設部位6に対向する固定体部2における固定側配設位置2cの一方に配したマグネット部7m及び他方に配したコイル部7cを有する電磁気力発生部7とを備えてなるため、発生する電磁気力をカッターCに対して直接的に伝達可能となり、カッティング装置Mに要求される各種性能、即ち、高速化,大きい切断力,寸法等の正確性などに対しても十分に応えることができる。したがって、例えば、新素材による連続した硬質材を一定長さ毎に高速でカッティングする用途に最適となる。
(2) In the cutting device M, the
(3) ダイレクトアクチュエータ1(カッティング装置M)には、固定体部2又は可動体部6に対して、一体的に、かつ第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位したマグネット部7mに対して近接した位置に配することにより、第一位置Xp及び(又は)第二位置Xqに変位した可動体部6の位置を保持する磁性材により形成した被吸引子17p,17qを設けたため、被吸引子17p,17qに基づく吸引力により、非通電時であっても、停止時における確実かつ安定した自己保持作用を実現できるとともに、消費電力の低減効果及び無用な温度上昇抑制効果にも寄与できる。
(3) The direct actuator 1 (cutting device M) has a
(4) 好適な態様により、固定体部2を、磁性材によりプレート状に形成するようにすれば、基本的には、平坦な一枚の金属プレート材で足りるため、部品(材料)コストの観点から低コスト化を実現できるともに、製造加工なども容易に行えるため、製造コストの観点からも低コスト化を実現できる。
(4) According to a preferred embodiment, if the fixed
(5) 好適な態様により、可動体部6を構成するに際し、支持機構部3により回動自在に支持され、かつ磁性材により形成した支持リング体11と、この支持リング体11の一端面11sに、一端6s側の面を固定し、かつ磁性材により形成した可動プレート体12とを備えて構成すれば、支持リング体11の一部を機械的出力部5として利用できるとともに、他方、可動プレート体12を電磁気力発生部7の配設部位6cとして利用できるため、全体の薄形化を実現するダイレクトアクチュエータ1を得る観点からシンプルかつ合理的に構成できるなど、実施の容易化に寄与できる。
(5) According to a preferred embodiment, when forming the
(6) 好適な態様により、可動体部6を構成するに際し、可動側配設部位6cと支持機構部3間の距離Lfが、機械的出力部5と支持機構部3間の距離Lsよりも長くなるように、可動側配設部位6cの位置を選定するようにすれば、発生した電磁気力を、いわば梃子の原理により増幅できるため、カッターCによる大きな切断力を確実かつ安定に得ることができるとともに、シンプルな構造により容易に得ることができる。
(6) According to a preferred aspect, when configuring the
(7) 好適な態様により、マグネット部7mを構成するに際し、可動体部6の回動変位方向Frに沿って配した前後一対のマグネット13p,13qを、少なくとも一組以上備えて構成すれば、必要最少限のマグネット部品で足りるため、小型化及びシンプル化を実現する観点から最適な形態として実施できる。
(7) In a preferred embodiment, when configuring the
(8) 好適な態様により、コイル部7cに、可動体部6の回動変位方向Frに対して直角方向Fsの軸芯を有する単一のコイル14を用いれば、コイル14の内側空間における透磁率に比例するインダクタンスを、数mHの僅かな大きさに設定できるため、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できる。この結果、高速動作、更にはカッティング装置等に使用した際の生産性向上等に大きく寄与できる。
(8) According to a preferred embodiment, if a
(9) 好適な態様により、位置規制部8を構成するに際し、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを備えて構成すれば、支持機構部3と係止部16間の距離Lfを最も長くできるため、規制ストッパ部15p,15qに対して係止部16が衝突する力を相対的に低下させことができるなど、安定した位置規制作用を行わせることができる。しかも、同時に、機械的出力部5の変位量の誤差も相対的に小さくできるため、可動体部6の回動範囲Zxにおいても正確な変位量を得ることができる。
(9) In a preferred embodiment, when forming the
(10) 好適な態様により、支持リング体11に、カッターCを支持するカッター支持部30を設け、支持リング体11の外周面11fからカッターCを突出させるようにすれば、支持リング体11に、カッターCを支持する支持機能を兼用させることができるため、カッターCの支持を確実かつ安定に行うことができるとともに、カッターCによる切断力を最大に設定できる。
(10) According to a preferred embodiment, the
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係るダイレクトアクチュエータ1の構成について、図1〜図4を参照して具体的に説明する。
First, the configuration of the
ダイレクトアクチュエータ1は、大別して、位置が固定された固定体部2と、この固定体部2に設けた支持機構部3と、この支持機構部3に回動可能に支持された可動体部6と、この可動体部6の可動側配設部位6cと固定体部2の固定側配設部位2c間に配した電磁気力発生部7と、可動体部6の一端6s側に設けた機械的出力部5と、可動体部6の回動範囲Zxを規制する位置規制部8と、固定体部2に対して反対側に配したカバープレート9(図2)とを備えて構成する。
The
この場合、固定体部2は、磁性材を用いた一枚の平坦なプレート状に形成する。例示の固定体部2は、全体が長方形となるため、所定の厚さを有する一枚の金属プレート材から打ち抜き形成することにより容易に得ることができる。この固定体部2は、バックヨーク(固定側ヨーク)となり、後述する可動体部6に対して位置が固定される固定側となる。このように、固定体部2を、磁性材によりプレート状に形成するようにすれば、基本的には、平坦な一枚の金属プレート材で足りるため、部品(材料)コストの観点から低コスト化を実現できるともに、製造加工なども容易に行えるため、製造コストの観点からも低コスト化を実現できる利点がある。
In this case, the fixed
また、この固定体部2における一つの隅部付近には、支持機構部3を配設する。支持機構部3は、一端を固定体部2に固定した支軸部3sと、この支軸部3sの外周により内輪部が支持され、かつ外輪部により可動体部6を支持するベアリング3b…とを備える。ベアリング3bには、ボールベアリングを用いることができる。例示の場合、二つのベアリング(ボールベアリング)3b…を使用し、一方のベアリング3bにより支軸部3sの一端側を支持し、他方のベアリング3bにより支軸部3sの他端側を支持する構造を備えている。支軸部3sは、剛性の高い金属素材(ステンレス素材等)を用いて円柱形に形成する。なお、支軸部3sの形成素材には磁性材を用いることが望ましいが、必ずしも磁性材を用いることを要しない。支軸部3sの一端は、固定体部2に対して溶接或いはネジ止め等の固定手段により固定する。これにより、支軸部3sの他面側は固定体部2の面から直角方向に突出する。
A
一方、この支軸部3sは、可動体部6の一端6s側を回動可能に支持する機能を備える。可動体部6は、図2に示すように、支持機構部3により回動自在に支持され、かつ磁性材により形成した支持リング体11と、この支持リング体11の一端面11sに、一端6s側の面を固定し、かつ磁性材により形成した可動プレート体12との組合わせにより構成する。この場合、支持リング体11は、軸方向に所定の厚さを有し、中心にはベアリング3b…を装着する円孔部23を有する。また、支持リング体11の一端面11sには、軸方向に突出した小径の係合リング部11cを一体形成する。さらに、可動プレート体12は、所定の厚さを有する細長形状に形成し、一端6s側を、支持リング体11の外周面に沿う半円形に形成するとともに、支持リング体11の係合リング部11cに対面する位置には、当該係合リング部11cが嵌合する嵌合孔12pを形成する。したがって、係合リング部11cの軸方向における突出長は、可動プレート体12の厚さに一致させることが望ましい。
On the other hand, the support shaft portion 3s has a function of rotatably supporting the one end 6s side of the
そして、可動プレート体12の嵌合孔12pに、支持リング体11の係合リング部11cを嵌合し、複数(例示は三つ)の固定ねじ21…を用いることにより、可動プレート体12の一端6s側の面を、支持リング体11の一端面11sに固定する。これにより、可動プレート体12と支持リング体11は一体化される。支持リング体11と可動プレート体12は可動側ヨークを構成する。
Then, the
また、円孔部23には、ベアリング3b…の外輪部を固定し、さらに、ボールベアリング22の内輪部を、支軸部3sの外周面に装着して固定する。これにより、可動体部6の一端6s側が支軸部3sにより回動自在に支持される。そして、可動体部6における一端6s側の一部が機械的出力部5として構成される。
Further, the outer ring portion of the
このように、可動体部6を構成するに際し、支持機構部3により回動自在に支持され、かつ磁性材により形成した支持リング体11と、この支持リング体11の一端面11sに、一端6s側の面を固定し、かつ磁性材により形成した可動プレート体12とを備えて構成すれば、支持リング体11の一部を機械的出力部5として利用できるとともに、他方、可動プレート体12を電磁気力発生部7の配設部位6cとして利用できるため、全体の薄形化を実現するダイレクトアクチュエータ1を得る観点からシンプルかつ合理的に構成できるなど、実施の容易化に寄与できる利点がある。
As described above, when the
なお、本実施形態で使用する磁性材には、冷間圧延鋼板等の軟磁性の鋼材が好適である。特に、純鉄やケイ素鋼板を用いた場合、飽和磁束密度を高くできるため、薄肉化も可能である。また、可動プレート体12の厚さの選定や前述した固定体部2の厚さの選定を選定するに際しては、後述するマグネット13p,13qの厚さ程度に選定することが望ましい。これにより、磁気飽和を防止し、磁束の漏れを低減できる利点がある。
The magnetic material used in the present embodiment is preferably a soft magnetic steel material such as a cold-rolled steel plate. In particular, when a pure iron or silicon steel plate is used, the saturation magnetic flux density can be increased, so that the thickness can be reduced. In addition, when selecting the thickness of the
また、可動体部6における他端6t側には、電磁気力を発生する電磁気力発生部7を配設する。図2に示すように、可動体部6を支軸部3sに組付けた場合、可動プレート体12と固定体部2間には、支持リング体11の厚さに相当する空隙が設けられるため、この空隙を利用して電磁気力発生部7を配設する。即ち、可動プレート体12の固定体部2に対向する面であって、支持リング体11よりも他端6t側に位置する面は、可動側配設部位6cとして確保されるため、この可動側配設部位6cに、電磁気力発生部7のマグネット部7mを配設する。
On the other end 6t side of the
この場合、可動側配設部位6cの位置は、電磁気力発生部7に基づいて発生する電磁気力が増幅され、機械的出力部5から出力可能な位置を選定する。具体的には、機械的出力部5と支軸部3s間の距離Lsに対して、可動側配設部位6cと支軸部3s間の距離Lfが長くなるように選定する。例示の場合、距離〔Lf:Ls〕は、概ね〔2:1〕である。このように、可動体部6を構成するに際し、可動側配設部位6cと支軸部3s(支持機構部3)間の距離Lfが、機械的出力部5と支軸部3s(支持機構部3)間の距離Lsよりも長くなるように、可動側配設部位6cの位置を選定するようにすれば、発生した電磁気力を、いわば梃子の原理により増幅できるため、カッターCによる大きな切断力を確実かつ安定に得ることができるとともに、シンプルな構造により容易に得ることができる利点がある。
In this case, as the position of the movable-
また、電磁気力発生部7を構成するマグネット部7mは、可動体部6の回動変位方向Frに沿って配した一対のマグネット13p,13qにより構成する。各マグネット13p,13qは偏平な直方体状に形成し、一方のマグネット13pはN極が固定体部2に対向し、他方のマグネット13qはS極が固定体部2に対向する。マグネット13p…には、フェライトマグネット,希土類マグネット等の各種永久磁石を用いることができる。特に、Ne−Fe−B磁石を用いれば、高い空隙磁束密度により、より大きなトルクを得ることが可能になる。さらに、マグネット13p…の厚み方向に配向されるため、マグネット13p…の磁気特性を最大限利用し、前述した可動プレート体12と固定体部2間に生じる空隙の磁束密度をより高くすることができる。
Further, the
このように、マグネット部7mを構成するに際し、可動体部6の回動変位方向Frに沿って配した前後一対のマグネット13p,13q、一般的には、前後一対のマグネット13p,13qを少なくとも一組以上配して構成すれば、必要最少限のマグネット部品で足りるため、小型化及びシンプル化を実現する観点から最適な形態として実施できる利点がある。
As described above, when configuring the
他方、マグネット部7mに対向する固定体部2における固定側配設部位2cにはコイル部7cを配設する。このコイル部7cには、可動体部6の回動変位方向Frに対して直角方向Fsの軸芯を有する単一のコイル14により構成する。このコイル14は、マグネットワイヤ(軟銅線等)を巻回して構成できる。なお、マグネットワイヤの断面は通常円形となるが、平角線を用いることにより、アンペアターンを上げることができる。また、巻線時に熱融着等により予め固めたものを用いることが望ましい。このように、コイル部7cを構成するに際し、可動体部6の回動変位方向Frに対して直角方向Fsの軸芯を有する単一のコイル14を用いれば、コイル14の内側空間における透磁率に比例するインダクタンスを、数mHの僅かな大きさに設定できるため、駆動電圧を印加した際には、電流をほぼ瞬時に飽和電流まで立ち上げることができるなど、極めて高い応答性を実現できる。この結果、高速動作、更にはカッティング装置等に使用した際の生産性向上等に大きく寄与できる利点がある。
On the other hand, a
さらに、可動体部6の回動範囲Zxを、第一位置Xp又は第二位置Xqに規制する位置規制部8を配設する。例示の位置規制部8は、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを備えて構成する。この場合、各規制ストッパ部15p,15qは、円柱ピン状に形成し、一方の規制ストッパ部15pは、可動体部6を第一位置Xpに規制する機能を有するとともに、他方の規制ストッパ部15qは、可動体部6を第二位置Xqに規制する機能を有する。また、係止部16は、前述した可動プレート体12の他端6t側に、突起片状に一体形成し、この係止部16が規制ストッパ部15p,15qの外面に当接する。
Further, a
このように、位置規制部8を構成するに際し、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを備えて構成すれば、支持機構部3と係止部16間の距離Lfを最も長くできるため、規制ストッパ部15p,15qに対して係止部16が衝突する力を相対的に低下させことができるなど、安定した位置規制作用を行わせることができる。しかも、同時に、機械的出力部5の変位量の誤差も相対的に小さくできるため、可動体部6の回動範囲Zxにおいても正確な変位量を得ることができる利点がある。なお、規制ストッパ部15p,15qと係止部16の一方(又は双方)は、必要に応じて、一部の素材変更,表面処理,部材(ゴム素材やエラストマ樹脂素材等)の被覆などにより、衝撃吸収性を持たせ、可動体部6のバウンドを低減させることにより高速化や静音化を高めることも可能である。
As described above, when configuring the
ところで、可動体部6の回動範囲Zxは、図4に示すように、20〜30°、望ましくは25°に設定する。したがって、可動体部6の回動範囲Zxを得るための第一位置Xpと第二位置Xqを選定するとともに、この回動範囲Zxに対して、最も良好に動作するコイル部7c(コイル14)とマグネット部7m(マグネット13p,13q)の位置関係を設定する。
Incidentally, the rotation range Zx of the
具体的には、図1に示すように、コイル14を扇形に巻回して構成する。これにより、可動体部6の回動変位方向Frに対して直交する位置関係となるコイル14における二つの巻回部14p,14q(図4)は、支軸部3sからの放射方向に沿って設けられる。そして、図4に示すように、この巻回部14pと14qの角度範囲をZcとした場合、この角度範囲Zcと可動体部6の回動範囲Zx(角度範囲)を同じになるように設定する。また、コイル14の位置に対する一対のマグネット13p,13qの位置は、可動体部6が第一位置Xpと第二位置Xqに変位した際に、可動体部6のマグネット13p,13qの領域とコイル14の巻回部14p,14qの領域間にオーバーラップ領域が生じるように位置の選定を行う。これにより、可動体部6が回動範囲Zxを変位した場合であっても、電磁気力発生部7に基づく有効な電磁気力が作用し、確実に動作させることができる。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
以上により、基本形態となるダイレクトアクチュエータ1が構成される。なお、例示の場合、図2及び図3に示すように、固定体部2に対して反対側、即ち、固定体部2に対面する他方側には、固定体部2と同一形状のカバープレート9を配設する。これにより、ダイレクトアクチュエータ1は、固定体部2とカバープレート9間の空間に、主要機構部分が配されるサンドイッチ構造となる。なお、カバープレート9は固定体部2と同一のものを転用できる。カバープレート9は、磁性材で形成することが望ましいが、例示の実施形態では、必ずしも磁性材を用いることを要しない。
As described above, the
したがって、このような構成を有するダイレクトアクチュエータ1は、コイル部7cに電流を流すことにより発生する電磁気力に基づく変位を特定の機械的作用として直接出力する機能を備えている。この場合、特定の機械的作用とは、後述するカッターCを用いたカッティグ作用であり、その他、スイッチのON−OFF操作のための作用やレバーの開閉操作のための作用などを適用できる。例示の場合、機械的出力部5は、前述した回動範囲Zxに対応して位置の変位を出力するため、出力された変位量を、カッターC,スイッチ,レバー等に対して、いわば直接作用させる。
Therefore, the
このように本実施形態に係るダイレクトアクチュエータ1は、基本構成として、位置が固定された固定体部2と、この固定体部2に設けた支持機構部3と、この支持機構部3により中間部6mが回動可能に支持されるとともに、一端6s側に機械的出力部5を設け、他端6t側に電磁気力を発生する電磁気力発生部を配設するための可動側配設部位6cを有し、かつこの可動側配設部位6cの位置として、当該電磁気力を増幅して機械的出力部5から出力可能な位置を選定してなる可動体部6と、可動側配設部位6cとこの可動側配設部位6cに対向する固定体部2における固定側配設部位2cの一方に配したマグネット部7m及び他方に配したコイル部7cを有する電磁気力発生部7と、可動体部6の回動範囲Zxを少なくとも第一位置Xp又は第二位置Xqに規制する位置規制部8とを備えるため、ダイレクトアクチュエータ1におけるマグネット部7mとコイル部7cの配置は、基本的に、支持機構部3に対する径方向ではなく軸方向において対面し、ダイレクトアクチュエータ1の全体の厚さを、概ね、マグネット部7mの厚さとコイル部7cの厚さに、ヨークとケーシングの厚さを加えた厚さに抑制することができるなど、ダイレクトアクチュエータ1全体の薄形化(扁平化)を容易に実現できる。
As described above, the
ところで、本実施形態に係るダイレクトアクチュエータ1は、機械的出力部5にカッター(刃)Cを取付けることにより、カッターCに対して当該アクチュエータ1の変位量をいわばダイレクトで伝達するカッティング装置Mとして構築できる。
By the way, the
次に、ダイレクトアクチュエータ1を用いた本実施形態に係るカッティング装置Mの構成について、図1〜図4及び図7を参照して説明する。なお、説明については、上述したダイレクトアクチュエータ1の部分を省略し、カッティング装置Mとして追加構成する部分についてのみ説明する。
Next, a configuration of the cutting device M according to the present embodiment using the
まず、図1及び図2に示すように、支持リング体11における機械的出力部5にはカッターCを取付ける。この場合、支持リング体11の周面に収容凹部32を形成し、この収容凹部32に、カッターCを支持する支持ブロック33を収容して固定する。この場合、支持ブロック33は、収容凹部32に嵌合し、この収容凹部32を埋める形状に形成する。これにより、支持ブロック33に、スリット状に形成した収容孔を設け、この収容孔に、カッターCを挿入するとともに、固定ネジ34により締付けて固定できる。なお、カッターCとしては、刃物用炭素工具鋼等の硬度や靭性の高い鋼を用いることが望ましい。カッターCは、特定の型式に限定されるものではなく、各種カッターの利用が可能である。この場合、カッターCに対するメンテナンスや交換が必要となるが、このカッターCは、固定ネジ34により着脱することができる。
First, as shown in FIGS. 1 and 2, the cutter C is attached to the
これにより、カッター支持部30が構成され、カッターCは、支持リング体11により支持されるとともに、カッターCの先端側は、支持リング体11の外周面11fから突出する。このように構成すれば、支持リング体11にカッターCを支持する支持機能を兼用させることができるため、カッターCの支持を確実かつ安定に行うことができるとともに、カッターCによる切断力を最大に設定できる利点がある。
As a result, the
また、図1に示すように、カッターCに対向するバックアップローラ41を配設する。例示のカッティング装置Mは、硬質のウェブ材Woを一定長さ間隔で切断し、ワークWを得るためのカッティング装置である。このため、カッターCとバックアップローラ41間の隙間は、カッターCが変位し、バックアップローラ41の周面に対して直角の位置関係で切断が終了するように選定する。このため、バックアップローラ41の周面強度や弾性力等も適宜設定する。
Further, as shown in FIG. 1, a
硬質のウェブ材Woとしては、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバ等を想定したものであり、図7には、硬質となるウェブ材Woの一例として、カーボン系素材であるCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を用いることにより、厚さLdが0.1〜0.5mm,幅Lwが0.1〜10.0mmに設定したウェブ材Woを示す。この種の素材(材料)に対してカッティングを行う場合、かなりの切断力を必要とし、通常、少なくとも数kg前後の切断力が必要となる。 As the hard web material Wo, carbon nanotube, cellulose nanofiber, or the like is assumed. FIG. 7 shows a carbon-based material, CFRP (carbon fiber reinforced plastic), as an example of the hard web material Wo. By using, the web material Wo whose thickness Ld is set to 0.1 to 0.5 mm and whose width Lw is set to 0.1 to 10.0 mm is shown. When cutting is performed on this kind of material (material), a considerable cutting force is required, and usually a cutting force of at least about several kg is required.
図7に、この種のウェブ材WoをカッターCにより切断する状態を模式的に示すとともに、このときのトルク関係を示す。図7中、位置PuはカッターCのホームポジション(第一位置Xp)、位置Psはウェブ材Woに対する切断開始位置、位置Peはウェブ材Woに対する切断終了位置、位置PdはカッターCの最前進位置(第二位置Xq)をそれぞれ示している。また、Tcはダイレクトアクチュエータ1の出力トルク〔Nm〕、Twはウェブ材Woを切断する際におけるトルク〔Nm〕をそれぞれ示す。このように、切断中におけるダイレクトアクチュエータ1の出力トルクは、ほぼ一定であり、例示の場合、概ね1〔Nm〕を確保している。一方、ウェブ材Woにおける切断時のトルク〔Nm〕は、切断開始位置Psから切断終了位置Peまで、徐々に高くなるように変化する。このときのカッターCによる切断力は、前述したカッティングに要する数kgの大きさは確保されている。
FIG. 7 schematically shows a state in which this kind of web material Wo is cut by the cutter C, and also shows a torque relationship at this time. 7, the position Pu is the home position (first position Xp) of the cutter C, the position Ps is the cutting start position for the web material Wo, the position Pe is the cutting end position for the web material Wo, and the position Pd is the most advanced position of the cutter C. (Second position Xq). Tc indicates the output torque [Nm] of the
このように構成するカッティング装置Mは、基本的に、前述したダイレクトアクチュエータ1を利用するため、全体構造としては、固定体部2に設けた支持機構部3により中間部6mが回動可能に支持されるとともに、一端6s側にカッターCを設け、他端6t側に電磁気力を発生する電磁気力発生部7を配設するための可動側配設部位6cを有し、かつこの可動側配設部位6cの位置として、電磁気力を増幅してカッターCの切断力として出力可能な位置を選定してなる可動体部6と、可動側配設部位6とこの可動側配設部位6に対向する固定体部2における固定側配設位置2cの一方に配したマグネット部7m及び他方に配したコイル部7cを有する電磁気力発生部7とを備えている。
Since the cutting device M thus configured basically uses the above-described
これにより、発生する電磁気力は、カッターCに対して直接的に伝達されることになり、カッティング装置Mに要求される各種性能、即ち、高速化,大きい切断力,寸法等の正確性などに対しても十分に応えることができる。したがって、例えば、上述した新素材による連続した硬質材(ウェブ材Wo)を一定長さ毎に高速でカッティングする用途に最適となる。 As a result, the generated electromagnetic force is transmitted directly to the cutter C, and various performances required for the cutting device M, that is, high speed, large cutting force, accuracy of dimensions, and the like are obtained. I can fully respond to it. Therefore, for example, it is most suitable for use in cutting a continuous hard material (web material Wo) made of the above-described new material at a constant speed at a high speed.
次に、本実施形態に係るダイレクトアクチュエータ1を含むカッティング装置Mの動作について、図4〜図9を参照して説明する。
Next, the operation of the cutting device M including the
本実施形態に係るカッティング装置Mにおける可動体部6の回動範囲Zx、即ち、両端位置における第一位置Xpと第二位置Xq間の角度(回動範囲Zx)は、上述した図4に示すように、25〔°〕に設定するため、可動体部6の停止位置となる第一位置Xpでは、可動体部6の係止部16が規制ストッパ部15pに当接するとともに、他方、可動体部6の他方の停止位置となる第二位置Xqでは、可動体部6の係止部16が規制ストッパ部15qに当接する。
The rotation range Zx of the
一方、カッティング装置Mを用いたカッティング動作時には、コイル14に対して、図8(b)に示す駆動電圧Vcを付加することにより、カッティング装置Mに対するカッティング制御を行う。 On the other hand, at the time of a cutting operation using the cutting device M, the cutting control for the cutting device M is performed by adding the drive voltage Vc shown in FIG.
今、図8(b)に示すように、ダイレクトアクチュエータ1のコイル14に対し、t0時点において、負の比較的低い電圧を印加すれば、可動体部6は第一位置Xpに保持される。また、ウェブ材Woは、図9(a)に示すように、カッターCとバックアップローラ41間の搬送路を矢印Fc方向(前進方向)に搬送される。図8(a)おけるt0時点では、ウェブ材Woが搬送されている。したがって、図9(a)に示すように、前進方向への搬送時には、ウェブ材Woの上面とカッターCの下端間には、ウェブ材Woの搬送を阻害しない所定の隙間Lcが確保されている。
Now, as shown in FIG. 8B, if a relatively low negative voltage is applied to the
なお、図5及び図6には、コイル14に逆方向となる負の電流が流れたときにおける磁力線の分布状態を点線矢印Fm…で示している。
5 and 6, the distribution of the lines of magnetic force when a negative current flows in the
この後、ウェブ材Woが図8(a)のt1時点に達したときに、規定長さ分だけ搬送されたものとすれば、図8(a)に示すように、このt1時点でウェブ材Woの搬送を停止するとともに、図8(b)に示すように、コイル14に対しては、正の比較的高い電圧となる規定電圧を印加する。これにより、可動体部6は、第一位置Xpから第二位置Xqに回動変位するとともに、この回動変位に対応してカッターCも矢印Fd方向に回動変位する。そして、図9(b)に示すように、カッターCがバックアップローラ41の周面に対して直角となる位置に達すれば、カッターCの先端はバックアップローラ41の周面に当接(圧接)し、ウェブ材Woに対するカッティンク工程が終了する。
Thereafter, assuming that the web material Wo has been transported by the specified length when it reaches the time point t1 in FIG. 8A, as shown in FIG. While the transport of Wo is stopped, a specified voltage that is a positive relatively high voltage is applied to the
この後、カッターCの先端は、さらに、図9(c)に示すように、バックアップローラ41の周面から離れる方向に回動変位する。図9(c)に示すカッターCの位置は、カッティンク直後の位置を示すとともに、この時点は、図8のt2時点に対応する。このカッティンク直後となるt2時点では、カッターCの回動変位に対してブレーキ制御を行う。具体的には、図8(b)に示すように、コイル14に対して、負の比較的高い電圧を短時間だけ印加するとともに、この印加直後となるt3時点に達したなら、比較的低い正電圧の印加に切換える。これにより、カッターC(可動体部6)は、ブレーキ制御により低速化された速度で、図9(d)に示す第二位置Xqまで回動変位する。
Thereafter, the tip of the cutter C is further rotationally displaced away from the peripheral surface of the
また、t3時点に達したなら、停止中のウェブ材Woを、図8(a)に示すように、設定した距離だけ反対方向(矢印Fn方向)へ後退移動させる。この状態を図9(e)に示す。そして、後退移動が完了するt4時点に達したなら、図8(b)に示すように、コイル14に対して、負の比較的高い電圧を印加し、カッターC(可動体部6)を第二位置Xqから第一位置Xpまで回動変位させるカッターCに対する戻し処理を行う。この場合、ウェブ材Woは後退させた位置にあるため、戻り時のカッターCがウェブ材Woに接触するなどの悪影響は回避される。
When the time t3 is reached, the stopped web material Wo is moved backward in the opposite direction (the direction of the arrow Fn) by the set distance, as shown in FIG. 8A. This state is shown in FIG. Then, when reaching the time point t4 when the retreating movement is completed, as shown in FIG. 8B, a relatively high negative voltage is applied to the
カッターCの戻し処理が終了するt5時点に達したなら、図8(b)に示すように、コイル14に対して負の比較的低い電圧の印加に切換えれば、可動体部6は、第一位置Xpに保持される。この状態を図9(f)に示す。また、t5時点に達したなら、図8(a)に示すように、ウェブ材Woの搬送を開始する。これにより、ウェブ材Woは矢印Fc方向(前進方向)へ搬送される。
At time t5 when the return process of the cutter C is completed, as shown in FIG. 8B, by switching to the application of a relatively low negative voltage to the
以上により、1サイクルの工程が終了し、図4に示すように、ウェブ材Woから予め設定した規定長さのワークWを得ることができる。なお、例示の場合、駆動電圧Vcとして、比較的高い電圧と低い電圧を使用して制御するようにしたが、その他、PWM制御等を用いた他の同様の制御を行ってもよい。 As described above, the process of one cycle is completed, and as shown in FIG. 4, a work W having a predetermined specified length can be obtained from the web material Wo. In the example, the control is performed using a relatively high voltage and a low voltage as the drive voltage Vc, but other similar control using PWM control or the like may be performed.
次に、本発明の変更実施形態に係るカッティング装置M(ダイレクトアクチュエータ1)ついて、図10〜図17を参照して説明する。 Next, a cutting device M (direct actuator 1) according to a modified embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図10及び図11は、複数のカッティング装置M…を組合わせたシステム構築例を示す。図10は、八台のカッティング装置M…を連結して構成したものであり、特に、支軸部3s,規制ストッパ部15p,15qは、それぞれ八台のカッティング装置M…の全体を貫通する一本の支軸部3s,一本の規制ストッパ部15p(15qも同じ)により構成した。各カッティング装置M…の構造は、基本的に、図1〜図3に示した一台のカッティング装置Mと同じである。このようにシステム構築すれば、コスト低減及び剛性アップ等に寄与できるとともに、配設スペースを確保しつつ、生産性を飛躍的に高めることができる利点がある。
10 and 11 show examples of system construction in which a plurality of cutting apparatuses M are combined. FIG. 10 shows a configuration in which eight cutting devices M are connected to each other. In particular, the support shaft portion 3s and the
したがって、図10に示すシステム構築例では、狭い間隔で配された八つ(ハ種)のウェブ材Wo…を搬送する八つの搬送路に対しても設置が可能となる。この場合、複数の各カッティング装置M…は、それぞれ独立して異なる制御を行ってもよいし、同期させた同一の制御を行ってもよい。その他、図10において、図1〜図9に示したカッティング装置Mと同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。 Therefore, in the system construction example shown in FIG. 10, it is possible to install even eight transport paths that transport eight (C type) web materials Wo arranged at narrow intervals. In this case, the plurality of cutting devices M may perform different controls independently of each other, or may perform the same synchronized control. In addition, in FIG. 10, the same portions as those of the cutting apparatus M shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, the configuration is clarified, and the detailed description thereof is omitted.
このように、カッティング装置M…は、複数の線材やウェブ材Wo等を搬送する比較的狭い間隔置きに配される複数の供給路に設置する場合であっても、容易に設置できるとともに、的確なカッティング工程を構築できる。特に、カッティング装置M(ダイレクトアクチュエータ1)は、全体の飛躍的な薄形化が可能になるため、様々な用途に広く利用できるとともに、加えて、他のリンク機構等との組合わせも不要になるため、設置スペースの大幅なサイズダウン,コストダウン及びシンプル化を実現できる。 In this way, the cutting devices M can be easily installed and accurately installed even when they are installed in a plurality of supply paths arranged at relatively narrow intervals for transporting a plurality of wires or web materials Wo. A simple cutting process can be constructed. In particular, since the cutting device M (direct actuator 1) can be drastically reduced in thickness as a whole, it can be widely used for various applications, and in addition, it is not necessary to combine with other link mechanisms. Therefore, the size, cost, and simplification of the installation space can be significantly reduced.
図11は、二台のカッティング装置M,Mを離間して配し、細長いカッターCにおける左右の両端位置を、各カッティング装置M,Mによりそれぞれ支持するように構成したものである。この場合、二台のカッティング装置MとMは、相互に同期させることにより同一の動作を行うように制御する。このような使用形態では、二台のカッティング装置M,Mを用意し、両者の間隔を任意に設定すれば、様々な幅寸法を有するウェブ材Woに適合するカッティング装置を構成できる。その他、図11において、図1〜図10に示したカッティング装置Mと同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。 FIG. 11 shows a configuration in which two cutting devices M, M are arranged apart from each other, and the left and right ends of the elongated cutter C are supported by the respective cutting devices M, M. In this case, the two cutting devices M and M are controlled to perform the same operation by synchronizing with each other. In such a usage form, if two cutting devices M, M are prepared and the interval between them is set arbitrarily, a cutting device suitable for web material Wo having various width dimensions can be configured. In addition, in FIG. 11, the same parts as those of the cutting device M shown in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, the configuration is clarified, and the detailed description is omitted.
図12(及び図13)に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、カッターCを変更したものである。図1に示したカッティング装置Mは、カッターCの長手方向を支軸部3sの軸方向に対して平行に配し、このカッターCをウェブ材Woの搬送方向に回動変位させてカッティンクを行う例を示したが、図12に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、カッターCの長手方向を支軸部3sの軸方向に対して直交する方向に配するとともに、このカッターCを可動体部6の回動変位に従って旋回変位する可動側のカッターCmとし、他方、このカッターCmに対して固定側のカッターCcを配して構成したものである。したがって、カッターCmとCcによる切断原理は、いわばハサミの切断原理となる。なお、図12は、固定体部2に配設したコイル部7cと可動体部6に配設したマグネット部7mの位置関係を明確にするため、可動体部6における可動プレート体12の一部を破断して示した。その他、図12において、図1〜図11に示したカッティング装置Mと同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
A cutting device M according to a modified embodiment shown in FIG. 12 (and FIG. 13) is a modification of the cutter C. The cutting device M shown in FIG. 1 arranges the longitudinal direction of the cutter C in parallel to the axial direction of the support shaft portion 3s, and performs the cutting by rotating and displacing the cutter C in the transport direction of the web material Wo. Although an example is shown, the cutting device M according to the modified embodiment shown in FIG. 12 arranges the longitudinal direction of the cutter C in a direction orthogonal to the axial direction of the support shaft 3s, and attaches the cutter C to a movable body. A movable side cutter Cm that is turned and displaced in accordance with the turning displacement of the
図12に示すカッティング装置Mを用いたカッティンク工程では、ダイレクトアクチュエータ1のコイル14に対して、図13(b)に示す駆動電圧Vcを付加することにより制御を行うことができる。
In the cutting step using the cutting device M shown in FIG. 12, control can be performed by adding a drive voltage Vc shown in FIG. 13B to the
今、コイル14に対し、t10時点において、負の比較的低い電圧を印加すれば、可動体部6は、第一位置Xpに保持される。なお、ウェブ材Woは、図12に示すように、カッターCmとCc間の搬送路を、紙面手前方向に搬送されるものとする。そして、ウェブ材Woが図13(a)のt11時点で規定の長さ分だけ搬送されたものとすれば、このt11時点で、図13(a)に示すように、ウェブ材Woの搬送を停止する。また、図13(b)に示すように、カッティング装置Mのコイル14に対して、正となる比較的高い規定電圧を印加する。
If a relatively low negative voltage is applied to the
これにより、可動体部6は、第一位置Xpから第二位置Xqに回動変位するとともに、この回動変位に対応してカッターCmもカッティング方向に回動変位し、カッターCmとCcによるウェブ材Woに対するカッティンクが行われる。さらに、カッターCm(可動体部6)は、第二位置Xq側へ変位するとともに、第二位置Xqに対応するt12時点に達したなら、図13(b)に示すように、コイル14に対して、負の比較的高い電圧を印加し、カッターC(可動体部6)を第一位置Xpまでの戻し処理を行う。そして、戻し処理が終了するt13時点に達したなら、図13(b)に示すように、コイル14に対して負の比較的低い電圧の印加に切換えれば、可動体部6は、第一位置Xpに保持される。また、t13時点に達したなら、図8(a)に示すように、ウェブ材Woの搬送を開始する。これにより、ウェブ材Woは前進方向へ搬送される。
As a result, the
以上により、1サイクルの工程が終了し、ウェブ材Woから予め設定した規定長さのワークWを得ることができる。なお、例示の場合、駆動電圧Vcとして、比較的高い電圧と低い電圧を使用して制御するようにしたが、その他、PWM制御等を用いた他の同様の制御を行ってもよい。 As described above, one cycle of the process is completed, and a work W having a predetermined length set in advance can be obtained from the web material Wo. In the illustrated example, the control is performed using a relatively high voltage and a low voltage as the driving voltage Vc. However, other similar control using PWM control or the like may be performed.
図14に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、カッターCを機械的出力部5に取付ける際の変更例を示す。図1及び図12に示したカッティング装置Mは、いずれもカッターCを可動体部6における支持リング体11に対して、いわば直接的に固定した例を示したが、図14に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、支持リング体11にピニオン部51を固定するとともに、このピニオン部51に噛合するラック部52を変位自在に配し、このラック部52に対してカッターC(Cm)を一体に組付けたものである。
The cutting device M according to the modified embodiment shown in FIG. 14 shows a modified example when the cutter C is attached to the
これにより、可動体部6が回動変位し、ピニオン部51が追従して旋回変位すれば、この変位はピニオン部51に伝達され、ピニオン部51、更にはカッターCが進退変位する。したがって、このカッターC(可動側のカッターCm)の前方に、固定側のカッターCcを配すれば、このカッターCcとCm間に位置するウェブ材Coに対してカッティンク処理を行うことができる。この場合、ピニオン部51とラック部52は回転運動を直進運動に変換する運動変換機構を構成する。その他、図14において、図1〜図12に示したカッティング装置Mと同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
As a result, if the
図15に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、電磁気力発生部7の変更例を示す。図1に示したカッティング装置Mは、固定体部2にコイル部7cを配設し、可動体部6にマグネット部7mを配設した例を示したが、図15に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、固定体部2にマグネット部7mを配設し、可動体部6にコイル部7cを配設したものである。この場合であっても、基本的な動作原理は、図1に示したカッティング装置Mと同じになる。その他、図15において、図1〜図12に示したカッティング装置Mと同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
A cutting device M according to a modified embodiment shown in FIG. 15 shows a modified example of the electromagnetic
図16及び図17に示す変更実施形態に係るカッティング装置Mは、磁気的な自己保持機構を付設したものである。図1に示したカッティング装置Mは、第一位置Xp及び第二位置Xqに回動体部6を停止させる場合、コイル部7cに電流を流すことにより、いわば電気的に停止させることができる。これに対して、図16及び図17に示すカッティング装置Mは、磁気的な自己保持機構により停止させるものである。
A cutting device M according to a modified embodiment shown in FIGS. 16 and 17 is provided with a magnetic self-holding mechanism. The cutting device M shown in FIG. 1 can be electrically stopped by flowing a current through the
図16は、固定体部2に対して、一体的に、かつ第一位置Xpに変位したマグネット部7mに対して近接した位置Xspに配することにより、第一位置Xpに変位した可動体部6の位置を保持する磁性材により形成した被吸引子17pを設けたものであり、特に、図16は、固定体部2にコイル部7cを配設し、可動体部6にマグネット部7mを配設した形態となるため、この形態に適用したものである。図16は、可動体部6が第一位置Xpに回動変位し、マグネット部7mにおける一方のマグネット13pが被吸引子17pに近接した状態を示している。この場合、被吸引子17pに基づく吸引力により、非通電時であっても、可動体部6を第一位置Xpに確実に停止させることができるとともに、停止時における安定した自己保持作用を確保できる。
FIG. 16 shows the movable body portion displaced to the first position Xp by disposing the movable body portion integrally with the fixed
図17は、可動体部6に対して、一体的に、かつ第一位置Xp及び第二位置Xqに変位したマグネット部7mに対して近接した位置Xsp,Xsqに配することにより、第一位置Xp及び第二位置Xqに変位した可動体部6の位置を保持する磁性材により形成した被吸引子17p,17qを設けたものであり、特に、図17は、固定体部2にマグネット部7mを配設し、可動体部6にコイル部7cを配設した形態となるため、この形態に適用したものである。これにより、可動体部6が第一位置Xpに回動変位した際には、可動体部6に設けた一方の被吸引子17qがマグネット部7mにおける一方のマグネット13qに近接し、この際、被吸引子17qに基づく吸引力により非通電時であっても、可動体部6を第一位置Xpに確実に停止させることができるとともに、停止時における安定した自己保持作用を確保できる。一方、可動体部6が第二位置Xqに回動変位した際には、可動体部6に設けた他方の被吸引子17pがマグネット部7mにおける他方のマグネット13pに近接し、この際、被吸引子17pに基づく吸引力により非通電時であっても、可動体部6を第二位置Xqに確実に停止させることができるとともに、停止時における安定した自己保持作用を確保できる。
FIG. 17 shows that the first position Xsp and Xsq are arranged integrally with the
このような機械的な被吸引子17p,17qを設けることにより、その分、電気的な制御による保持機能を無くすことが可能になるため、消費電力の低減効果や無用な温度上昇抑制効果に寄与できる利点がある。なお、例示の場合、被吸引子17p,17qを設けるに際しては、別体に形成したピン状の被吸引子17p,17qを取付ける例を示したが、その他、固定体部2の一部をコの字形に切り欠き、さらに、直角に折曲げるなどにより、被吸引子17p,17qを固定体部2に一体に形成してもよい。
By providing such
以上、好適実施形態及び変更実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 As described above, the preferred embodiment and the modified embodiment have been described in detail. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the present invention is not limited to the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical value, and the like. Any change, addition, or deletion can be made without departing from the gist.
例えば、例示の可動体部6は、支持リング体11と可動プレート体12を組合わせて構成したが、支持リング体11と可動プレート体12は同一素材により一体形成してもよい。また、支持機構部3を構成するベアリング3b…は、実施形態で述べたように、二つのベアリング3b…を用意し、支軸部3sの一端側と他端側にそれぞれ配することが、機械的強度,高い剛性及び安定性を確保する上で望ましい形態になるが、一つ又は三つ以上のベアリング3b…を使用する形態を排除するものではない。また、ベアリング3bには、ボールベアリングをはじめ、ローラベアリング,カラー式のベアリング等の各種ベアリングを利用可能である。一方、マグネット部7mは、固定体部2に対して、可動体部6の回動変位方向Frに沿って配した前後一対のマグネット13p,13qを一組配した例を挙げたが、カバープレート9側にも追加、即ち、可動体部6を挟む位置関係で二組配してもよい。また、コイル部7cには、可動体部6の回動変位方向Frに対して直角方向Fsの軸芯を有する単一のコイル14を用いた場合を示したが、二つ以上のコイル14…を配する場合を排除するものではない。さらに、位置規制部8は、固定体部2に対して一体的に設けた一対の規制ストッパ部15p,15qと、可動体部6の他端6t側に一体的に設けることにより規制ストッパ部15p,15qに当接する係止部16とを備えて構成する場合を例示したが、可動体部6を回動範囲Zxに規制する機能を有するものであれば、他の構成により置換可能である。
For example, although the illustrated
本発明に係るダイレクトアクチュエータ1は、機械的出力部5にカッターCを設けたカッティング装置Mとして利用できることをはじめ、機械的出力部5を特定の機械的作用として出力させ、特定の対象物に対して開閉や切換等を行う各種用途に利用できる。
The
また、本発明に係るカッティング装置Mは、炭素繊維強化プラスチックを用いた硬質のウェブ材をはじめ、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバ等の素材を用いた硬質のウェブ材や線材等のカッティングに好適となるが、大きな切断力や高速化などが要求される各種素材のカッティングに幅広く利用できる。 Further, the cutting device M according to the present invention is suitable for cutting a hard web material using a carbon fiber reinforced plastic, a hard web material using a material such as a carbon nanotube or a cellulose nanofiber, or a wire material. However, it can be widely used for cutting various materials that require a large cutting force and high speed.
1:ダイレクトアクチュエータ,2:固定体部,2c:配設部位,3:支持機構部,3s:支軸部,3b…:ベアリング,5:機械的出力部,6:可動体部,6s:可動体部の一端,6t:可動体部の他端,6c:配設部位,7:電磁気力発生部,7m:マグネット部,7c:コイル部,8:位置規制部,11:支持リング体,11s:支持リング体の一端面,11f:支持リング体の外周面,13p:マグネット,13q:マグネット,14:コイル,15p:規制ストッパ部,15q:規制ストッパ部,16:係止部,17p:被吸引子,17q:被吸引子,30:カッター支持部,Zx:可動体部の回動範囲,Xp:第一位置,Xq:第二位置,Lf:配設部位と支持機構部間の距離,Ls:機械的出力部と支持機構部間の距離,Fr:可動体部の回動変位方向,Fs:回動変位方向に対する直角方向,M:カッティング装置,C:カッター 1: Direct actuator, 2: Fixed body part, 2c: Installation site, 3: Support mechanism part, 3s: Support shaft part, 3b ...: Bearing, 5: Mechanical output part, 6: Movable body part, 6s: Movable One end of the body part, 6t: the other end of the movable body part, 6c: an arrangement part, 7: an electromagnetic force generating part, 7m: a magnet part, 7c: a coil part, 8: a position regulating part, 11: a support ring body, 11s : One end face of the support ring body, 11f: outer peripheral face of the support ring body, 13p: magnet, 13q: magnet, 14: coil, 15p: regulating stopper, 15q: regulating stopper, 16: locking part, 17p: covered Suction element, 17q: suction element, 30: cutter support portion, Zx: rotation range of the movable body portion, Xp: first position, Xq: second position, Lf: distance between the arrangement portion and the support mechanism portion, Ls: distance between mechanical output unit and support mechanism, Fr Rotational displacement direction of the movable body, Fs: perpendicular direction relative rotational displacement direction, M: cutting device, C: Cutter
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