JP2018176118A - 振動型リニアアクチュエータ、および、切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑制しつつパワフルな切断を可能とする。
【解決手段】周期的に変動する磁界により往復動し、対象物に作用する出力可動体１０１と、出力可動体１０１と逆位相で往復動し、振動を抑制する吸振可動体１０２とを備える振動型リニアアクチュエータ１００であって、吸振可動体１０２の重量は、出力可動体１０１の重量よりも軽い振動型リニアアクチュエータ１００。
【選択図】図６

Description

本発明は、一軸方向に往復動する振動型リニアアクチュエータ、および、前記振動型リニアアクチュエータを備え、体毛や草などの対象物を切断する切断装置に関するものである。

一軸方向に往復動する振動型リニアアクチュエータ、特に人間の手に把持される装置においては、手に伝わる振動を抑制するため、重量がほぼ同じで且つ相互に逆位相で駆動される２種の可動体が平行に並設される場合がある。また、これら２種の可動体が相互に連結され、一方の可動体のみに体毛等の対象物を切断するための可動刃が取り付けられた構造が特許文献１に示されている。

特開２００５−１８５０６７号公報

ところが、前記のような振動型リニアアクチュエータは、一方の可動体のみが対象物に対して作用するものであるにも関わらず、振動抑制のために同重量の可動体を逆位相で振動させており、エネルギーを無駄に消費している。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、振動を抑制しつつ、対象物に作用する出力可動体に振動型リニアアクチュエータの推力を集中させてパワフルな駆動を実現できる振動型リニアアクチュエータ、および、振動型リニアアクチュエータを備えた切断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の１つである振動型リニアアクチュエータは、周期的に変動する磁界により往復動し、対象物に作用する出力可動体と、前記出力可動体と逆位相で往復動し、振動を抑制する吸振可動体とを備える振動型リニアアクチュエータであって、前記吸振可動体の重量は、前記出力可動体の重量よりも軽いことを特徴としている。

これによれば、対象物には作用しない吸振可動体の駆動により振動型リニアアクチュエータの推力があまり減じられないため、エネルギーを効率的に使用することができる。

以上の結果、振動型リニアアクチュエータは、エネルギーを効率的に使用でき、さらに推力も向上できるためパワフルな駆動が実現できる。

また、前記吸振可動体は、重量調節用の重りを備えてもよい。

これにより、出力可動体と吸振可動体との重量調整を容易に行う事が可能となる。

また、前記出力可動体、および、前記吸振可動体は、永久磁石をそれぞれ備え、固定された１つの電磁石により往復動するものでもよい。

また、本発明の他の１つである切断装置は、上記振動型リニアアクチュエータと、前記出力可動体が備える可動刃と、前記可動刃と擦れあう固定刃とを備える。

本発明によれば、吸振可動体に振動型リニアアクチュエータの推力をあまり使用することなく、出力される推力を向上させることができる。

図１は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータを備え、体毛を処理する切断装置の外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す斜視図である。 図３は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す正面図である。 図４は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す側面図である。 図５は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す背面図である。 図６は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す分解斜視図である。 図７は、実施の形態に係る出力可動体、および、吸振可動体の概略構成をそれぞれ示す斜視図である。

次に、本発明に係る振動型リニアアクチュエータ、および、振動型リニアアクチュエータを備えた切断装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係る振動型リニアアクチュエータ、および、振動型リニアアクチュエータを備えた切断装置の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

［切断装置］
図１は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータを備え、体毛を処理する切断装置の外観を示す斜視図である。

同図に示すように、切断装置１は、例えば電動バリカンであり、ケース２と、ブレードユニット３と、スイッチ４とを備えている。ケース２には、ブレードユニット３を駆動するための振動型リニアアクチュエータ１００（図２等参照）が収容されている。

ブレードユニット３は、ケース２の先端部分に取り付けられている。ブレードユニット３は、髪などの体毛をカットする役割を持つ。具体的には、ブレードユニット３は、固定刃３１および可動刃３２を備えている。固定刃３１は、ケース２の先端部分に固定されている。可動刃３２は、振動型リニアアクチュエータ１００の出力可動体１０１の軸部５２０（図２等参照）に接続されており、後述の出力可動体１０１の一部に含まれている。また、固定刃３１、および、可動刃３２は、対向する面で相互に接触している。可動刃３２は、振動型リニアアクチュエータ１００により、固定刃３１に対して往復運動する。この往復移動によってブレードユニット３が髪をカットする。

［振動型リニアアクチュエータ］
次に、振動型リニアアクチュエータ１００について詳細に説明する。

図２は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す斜視図である。

図３は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す正面図である。

図４は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す側面図である。

図５は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す背面図である。

図６は、実施の形態に係る振動型リニアアクチュエータの概略構成を示す分解斜視図である。

図７は、実施の形態に係る出力可動体、および、吸振可動体の概略構成をそれぞれ示す斜視図である。

なお、図中において、Ｘ軸方向を出力可動体、および、吸振可動体の振動方向とし、Ｙ軸方向を可動刃３２と固定刃３１との並び方向とし、Ｚ軸方向を出力可動体の延在方向軸方向とした三次元の直交座標系で各部を図示している。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、ＸＹ平面を水平面と、Ｚ軸方向を上下方向として説明する場合がある。

これらの図（特に図６、図７）に示すように、振動型リニアアクチュエータ１００は、出力可動体１０１と、吸振可動体１０２と、電磁コアブロック２００と、フレーム４００とを備えている。

［出力可動体］
出力可動体１０１は、周期的に変動する磁界により往復動し、体毛などの対象物に作用する部材である。本実施の形態の場合、出力可動体１０１は、可動刃３２と、本体部５１０と、第一磁石３０１と、第一ヨーク３０３と、第一錘３０５とを備えている。

本体部５１０は、出力可動体１０１の骨格を形成する構造部材であり、フレーム４００に取り付けられる部位である。本体部５１０は、全体視クランク状に屈曲しており、ＸＹ平面に配置される取付部５１２と、Ｙ軸において取付部５１２の一端に配置されＺ軸に沿って作用部３２まで延在する軸部５２０と、取付部５１２の他端からＺ軸に沿って軸部５２０と反対に向かって延在し、第一錘３０５を保持する錘支持部５３０を備えている。

軸部５２０の先端部は、略円柱状（楕円柱状）になっており、可動刃３２が取り付けられる部分である。

錘支持部５３０は、取付部５１２に対し可動刃３２とのバランスを取るために、取付部５１２から遠い位置に第一錘３０５を保持するための部分である。

第一磁石３０１は、取付部５１２の下方に取り付けられる永久磁石である。第一磁石３０１は、Ｘ軸方向において一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極となっており、電磁コアブロック２００が発生させる周期的に変動する磁界の作用によりＸ軸に沿って往復動し、可動刃３２を往復動させる推力を発生させる部材である。

第一ヨーク３０３は、第一磁石３０１の磁束を集中させて電磁コアブロック２００から発生する磁界との作用を強める磁性体からなる部材である。

第一錘３０５は、第一磁石３０１に対し可動刃３２と反対側の位置に取り付けられ、出力可動体１０１の重心の位置を調整するための部材である。

［吸振可動体］
吸振可動体１０２は、出力可動体１０１と逆位相で往復動し、振動型リニアアクチュエータ１００全体の振動を抑制する部材である。本実施の形態の場合、吸振可動体１０２は、接続部３０９と、第二磁石３０２と、第二ヨーク３０４と、第二錘３０６とを備えている。

接続部３０９は、吸振可動体１０２の骨格を形成する構造部材であり、フレーム４００に取り付けられる部位である。

第二磁石３０２は、接続部３０９の下方に取り付けられる永久磁石である。第二磁石３０２は、Ｘ軸方向において一方の端部がＳ極、他方の端部がＮ極となっており、第一磁石３０１と極性が反対となるように配置されている。例えば、Ｘ軸方向において、第一磁石３０１の負側端部がＮ極、正側端部がＳ極の場合、第二磁石３０２の負側端部がＳ極、正側端部がＮ極となるように配置する。第二磁石３０２は、第一磁石３０１と同様に、電磁コアブロック２００が発生させる周期的に変動する磁界の作用により第一磁石３０１と逆位相でＸ軸に沿って往復動する部材である。

第二ヨーク３０４は、第二磁石３０２の磁束を集中させて電磁コアブロック２００から発生する磁界との作用を強める磁性体からなる部材である。

第二錘３０６は、出力可動体１０１との重量バランスを調節するための部材である。

ここで、吸振可動体１０２の重量、本実施の形態の場合は、接続部３０９、第二磁石３０２、第二ヨーク３０４、第二錘３０６、および、締結部材など一体として往復動する部材（フレーム４００の一部は除く）の総重量は、出力可動体１０１の重量、本実施の形態の場合、本体部５１０、第一磁石３０１、第一ヨーク３０３、第一錘３０５、可動刃３２、および、締結部材など一体として往復動する部材（フレーム４００の一部は除く）の総重量よりも軽くなっている。

［電磁コアブロック］
電磁コアブロック２００は、出力可動体１０１を振動方向（図中Ｘ軸方向）に往復動させる駆動力を発生させる装置であり、コイルボビン２２０と、コイル２３０と、コア２４０と、基台２５０とを備えている。また本実施の形態の場合、電磁コアブロック２００は、吸振可動体１０２も往復動させている。

コイル２３０は、導電性の線材を螺旋状に巻いた部材であり、線材に電流を流すことで磁界を発生させることができる部材である。コイル２３０に交流的な電流を流すことにより発生する磁界の極性を周期的に繰り返し反転させることができ、出力可動体１０１、および、吸振可動体１０２とを往復動させることができる。

コイルボビン２２０は、導電性の線材を巻き付けてコイルを形成する基体となる部材であり、本実施の形態の場合、絶縁体によって角筒状に形成されている。

コア２４０は、磁性体から形成されコイル２３０内で発生した磁界を所定の位置に導く部材である。本実施の形態の場合、コア２４０は、コイルボビン２２０に刺し通される柱部とコイルボビン２２０の両側に並設される２本の柱部とこれらを下端部で繋ぐ基部とを一体に備えた側面視Ｅ字状の部材である。なお、コア２４０の形状はＥ字状に限定されるものでは無く、例えばＵ字状など任意の形状を採用しうる。

基台２５０は、例えば絶縁体から形成されており、コア２４０、および、コア２４０介してコイルボビン２２０を支持する部材である。基台２５０は、コア２４０、コイルボビン２２０、および、コイル２３０をフレーム４００に対して所定の位置に保持する部材である。

［フレーム］
フレーム４００は、出力可動体１０１、および、吸振可動体１０２をこれらの往復動を許容して保持する部材である。また、フレーム４００は、出力可動体１０１、および、吸振可動体１０２と電磁コアブロック２００との隙間を維持する部材である。本実施の形態の場合、フレーム４００は、例えば樹脂により一体成形されており、出力可動体１０１を保持する第一保持部４１０と、吸振可動体１０２を保持する第二保持部４２０と、第一保持部４１０及び第二保持部４２０を連結する一対の連結バネ４３１、４３２と、電磁コアブロック２００を保持する第三保持部４４０とを備えている。

第一保持部４１０は、Ｘ軸方向に長尺な第一固定部４１１と、第一固定部４１１の両端部から垂れ下がり、第三保持部４４０に連結された一対の第一バネ部４１２とを備えている。

第一固定部４１１には、出力可動体１０１が取り付けられている。本実施の形態の場合、第一固定部４１１には、下方から第一磁石３０１、第一ヨーク３０３の順で取り付けられ、上方には取付部５１２が取り付けられている。またこれらは締結部材（例えばネジ）で締結されている。

第二保持部４２０は、第一固定部４１１に並設され、Ｘ軸方向に延在する長尺板状の第二固定部４２１と、第二固定部４２１の両端部から垂れ下がり、第三保持部４４０に連結された一対の第二バネ部４２２とを備えている。第二保持部４２０は、第一保持部４１０に対してＹ軸方向で隣り合っている。

第二固定部４２１には、吸振可動体１０２が取り付けられている。本実施の形態の場合、第二固定部４２１には、下方から第二磁石３０２、第二ヨーク３０４の順で取り付けられ、上方には接続部３０９及び第二錘３０６という順で取り付けられている。

一対の連結バネ４３１は、偏平に湾曲した板バネであり、第一保持部４１０と第二保持部４２０とを揺動自在に連結している。具体的には、一対の連結バネ４３１のうち、一方の連結バネ４３１は、第一保持部４１０の第一固定部４１１の一端部と、第二保持部４２０の第二固定部４２１の一端部とを連結している。また、他方の連結バネ４３１は、第一保持部４１０の第一固定部４１１の他端部と、第二保持部４２０の第二固定部４２１の他端部とを連結している。

また、連結バネ４３１は、Ｘ軸方向において、吸振可動体１０２の振幅は、出力可動体１０１の振幅、つまり、第二固定部４２１の振幅は、第一固定部４１１の振幅よりも広くなることを許容するような構造を備えている。

第三保持部４４０は、上面視矩形状の開口４４１を有する枠体である。この第三保持部４４０の開口４４１に電磁コアブロック２００が差し込まれた状態で電磁コアブロック２００を保持している。

そして、第三保持部４４０には、第一保持部４１０の第一バネ部４１２と、第二保持部４２０の第二バネ部４２２とが連結されている。このため、第一バネ部４１２、第二バネ部４２２は、第三保持部４４０との連結箇所を起点にして揺れ動く。

［動作］
次に、振動型リニアアクチュエータ１００の動作について説明する。

電磁石をなす電磁コアブロック２００のコイル２３０に交流電流が供給されると、コア２４０の各柱部２４２の先端面では、並び順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極の状態とＳ極、Ｎ極、Ｓ極の状態とが周期的に入れ替わる。

一方、第一保持部４１０で保持された第一磁石３０１と、第二保持部４２０で保持された第二磁石３０２とは、互いの極性が反転するように配置されている。このため、１つのコイル２３０から発生する磁力により第一磁石３０１、第二磁石３０２には、Ｘ軸において相互に反対向きの力が発生し、第一磁石３０１と第二磁石３０２とは逆方向に直線移動する。これによって、出力可動体１０１と吸振可動体１０２は逆位相で振動する。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る切断装置１に備えられる振動型リニアアクチュエータ１００は、出力可動体１０１に対し、吸振可動体１０２の重量が軽くなるように設定されている。従って、振動型リニアアクチュエータ１００により発生する推力を体毛などの対象物の切断に寄与しない、吸振可動体１０２により減じられず、推力を対象物の切断に効率的に使用することができる。このため、振動型リニアアクチュエータ１００の推力を効率的に出力可動体１０１に振り分けることができ、対象物をパワフルに切断することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、出力可動体１０１の形状や、部品構成は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば電磁コアブロック２００が永久磁石を備える場合、出力可動体１０１に電磁石が設けられていてもかまわない。

また、出力可動体１０１は、可動刃３２などの作用体を複数備えていてもかまわない。また、出力可動体１０１が複数に分離していたとしても同じ位相で一体として振動し、対象物に作用する推力を発生させるものであればそれらは出力可動体１０１である。また、複数に分離した出力可動体１０１の重量配分を異なるものとしても良く、出力可動体１０１全体としての重量が吸振可動体１０２全体の重量よりも重ければ良い。

また、出力可動体１０１と同様に、吸振可動体１０２の形状や、部品構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、電磁石を備えていてもよい。

また、出力可動体１０１は、可動刃３２などの作用体を複数備えていてもかまわない。また、出力可動体１０１が複数に分離していたとしても同じ位相で一体として振動し、対象物に作用する推力を発生させるものは出力可動体１０１である。また、出力可動体１０１と逆位相に振動するものであれば吸振可動体１０２が、複数に分離されていてもよい。

また、吸振可動体１０２が電磁コアブロック２００との作用により振動するものとして説明したが、吸振可動体１０２は、電磁コアブロック２００から発生する磁力とは作用せず、出力可動体１０１と弾性部材で接続された動吸振器として機能するものでもかまわない。この場合、吸振可動体１０２は、永久磁石、および、電磁石を備えなくてもよい。

本発明は、電動バリカン、電気カミソリなどで体毛を処理する切断装置、草や木の枝を切断するバリカン等切断装置に利用可能である。

１ 切断装置
２ ケース
３ ブレードユニット
４ スイッチ
３１ 固定刃
３２ 可動刃
１００ 振動型リニアアクチュエータ
１０１ 出力可動体
１０２ 吸振可動体
２００ 電磁コアブロック
２２０ コイルボビン
２３０ コイル
２４０ コア
２４２ 柱部
２５０ 基台
３０１ 第一磁石
３０２ 第二磁石
３０３ 第一ヨーク
３０４ 第二ヨーク
３０５ 第一錘
３０６ 第二錘
３０９ 接続部
４００ フレーム
４１０ 第一保持部
４１１ 第一固定部
４１２ 第一バネ部
４２０ 第二保持部
４２１ 第二固定部
４２２ 第二バネ部
４３１ 連結バネ
４４０ 第三保持部
４４１ 開口
５１０ 本体部
５１２ 取付部
５２０ 軸部
５３０ 錘支持部

Claims (4)

1. 周期的に変動する磁界により往復動し、対象物に作用する出力可動体と、前記出力可動体と逆位相で往復動し、振動を抑制する吸振可動体とを備える振動型リニアアクチュエータであって、
   前記吸振可動体の重量は、前記出力可動体の重量よりも軽い、
   振動型リニアアクチュエータ。
2. 前記吸振可動体は、重量調節用の重りを備える
   請求項１に記載の振動型リニアアクチュエータ。
3. 前記出力可動体、および、前記吸振可動体は、永久磁石をそれぞれ備え、固定された１つの電磁石により往復動する
   請求項１または２に記載の振動型リニアアクチュエータ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の振動型リニアアクチュエータと、
   前記出力可動体が備える可動刃と、
   前記可動刃と擦れあう固定刃と
   を備える切断装置。

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