アクチュエータ
【課題】 より小型でかつ比較的簡素な構成によって、より大きな推力、好適にはより衝撃的な推力を得ることができるアクチュエータを得る。
【解決手段】 回転体（着磁筒３ｃ）に設けた螺旋状の磁石２１Ｎ，２１Ｓと、着磁筒３ｃの筒内を挿通させた棒状の直動体４に設けた螺旋状の突条４ａ（４ａ１，４ａ２）との磁気的結合によって、着磁筒３ｃの回転動作を直動体４に直進動作に変換するアクチュエータにおいて、直動体４の軸方向一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって磁石２１Ｎ，２１Ｓと突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とを脱調させることにより、当該直動体４を断続動作あるいは往復動作させるようにした。
【解決手段】 回転体（着磁筒３ｃ）に設けた螺旋状の磁石２１Ｎ，２１Ｓと、着磁筒３ｃの筒内を挿通させた棒状の直動体４に設けた螺旋状の突条４ａ（４ａ１，４ａ２）との磁気的結合によって、着磁筒３ｃの回転動作を直動体４に直進動作に変換するアクチュエータにおいて、直動体４の軸方向一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって磁石２１Ｎ，２１Ｓと突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とを脱調させることにより、当該直動体４を断続動作あるいは往復動作させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動機構の回転動作から直線状の断続動作あるいは往復動作を得るアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転動作から往復動作を得るアクチュエータとして、レシプロ機構や、ボールネジ機構等、種々の機構が知られている。これらの機構によれば、モータ等の回転駆動機構による回転動作から往復動作を得ることができる。
【０００３】
レシプロ機構は、回転体の回転中心から離間した所定の一点が所定の直線方向に関しては往復動作することを利用したものであり、例えば、回転体に設けられた案内子と、所定の直線方向に往復動可能な可動子とを備え、この可動子に、可動子の往復動方向と直交する方向に案内子をガイドするガイドを設けたものとして構成することができる。この場合、回転体の回転に伴って可動子が往復動作することになる。
【０００４】
また、ボールネジ機構は、ネジ軸に螺合したナットの回転を規制した状態で当該ネジ軸を回転させると、ナットがネジ軸の軸方向に移動することを利用したものである。
【０００５】
一方、これらの機構とは別に、回転体と直動体との磁気的な結合を利用したアクチュエータが知られている。このアクチュエータは、例えば、回転動作が規制されるとともに軸方向の移動が許容される筒状体と、当該筒状体の筒内に挿通されて回転する棒状の挿通体とを備え、挿通体の外周面に螺旋状の磁石を設けて当該挿通体を回転させることで、この磁石と筒状体との磁気的結合によって、筒状体の直進動作を得るものとして構成することができる（例えば特許文献１）。
【０００６】
このアクチュエータは、磁気的結合を利用して機械的な摺動部分を減らすことができる分、ボールネジ機構等に比べて粉塵等の発生量を減らすことができるという利点があり、例えば、半導体製造装置のウエハ搬送機構等に利用されている。
【特許文献１】特開２０００−１３０５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記レシプロ機構で大きなストロークを得ようとすると、回転体が大きくなり、装置構成が大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
この点、上記ボールネジ機構や、上記磁気的結合を利用したアクチュエータによれば、装置構成が径方向に大型化するのを抑制することは可能であるが、往復動作させるには、回転駆動機構の回動方向の切り替えが必要となる分、制御のための装置構成が複雑化してしまう。
【０００９】
また、かかるアクチュエータを釘打ち工具等の電動工具に用いる場合、より衝撃的な推力を出力するものが望ましいが、上記従来の機構で、衝撃的な往復動作や直進動作を得ることは難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、より小型でかつ比較的簡素な構成によって、より大きな推力、好適にはより衝撃的な推力を得ることができるアクチュエータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明にあっては、回転駆動機構によって回転駆動される回転体と、当該回転体の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体と、を備え、上記回転体および直動体のうちいずれか一方に筒状部を形成するとともに、他方に当該筒状部の筒内に挿通される挿通部を形成し、筒状部の内面および挿通部の外面のうち少なくともいずれか一方に螺旋状に配置された磁石を設ける一方、他方には当該磁石に対応する結合部を設け、上記回転体の回転に応じて、上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって、上記直動体に回転軸方向の推力を与えるアクチュエータにおいて、上記直動体の軸方向の一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって上記磁石と上記結合部とを脱調させることにより、当該直動体を断続動作あるいは往復動作させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明にあっては、上記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って弾性変形し、上記直動体の移動再開に伴って復元することで直動体の他方側への移動を補助する弾性体を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明にあっては、上記弾性体が、上記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って上記回転体と上記直動体との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明にあっては、上記移動規制機構は、上記直動体が上記回転体の回転に伴って上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって上記一方側へ移動するのを規制し、その他方側に脱調によって移動するのを許容するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明にあっては、上記移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に上記直動体の移動方向に沿って設けられた鋸歯列と、上記直動体側に設けられて当該鋸歯列と係合する係合爪と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明にあっては、上記鋸歯列における鋸歯のピッチを、上記螺旋状に配置された磁石の軸方向ピッチの１／２以下に設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明にあっては、上記移動規制機構として、上記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面上を当該直動体の移動方向に沿って摺動する摺動子を設け、上記摺動子と摺動面との摩擦による抵抗力が、上記回転体の回転に伴って上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって上記直動体に作用する推力より大きく、かつ脱調時に上記直動体に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明にあっては、上記移動規制機構として、上記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された転動面上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明にあっては、アクチュエータの固定部側に、上記移動規制機構による移動規制を解除した状態で、上記直動体側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明にあっては、アクチュエータの固定部側の上記直動体の脱調による移動経路の端部で上記移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、上記回転体と上記直動体との磁気的結合状態を遷移させる（脱調させる）ことにより、断続的な直進動作あるいは往復動作を得るアクチュエータを、より簡素な構成によって具現化することができる。また、脱調によって上記回転体と上記直動体との磁気的結合状態を遷移させる際に、当該直動体を磁力によって加速させることができ、その分、より大きな衝撃的な推力を得ることができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、上記直動体の一方側への移動を規制している際に上記弾性体に蓄積したエネルギによって、上記直動体の他方側への推力を高めることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、上記直動体の移動を規制している際に上記弾性体をより確実に弾性変形させ、上記直動体の推力をより確実に高めることができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、回転体の回転方向を切り替えることなく、当該回転体を一回転方向に回転させることで、脱調による上記逆方向への直進動作を得ることができる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、上記鋸歯列と上記係合爪とを含む比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、上記直動体を、上記逆方向（脱調による移動方向）に断続的に直進動作させることができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、上記摺動子と上記摺動面との摩擦抵抗を利用した比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、上記ラッチローラが上記他方向（脱調による移動方向）にのみ転動することを利用することにより、比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２９】
請求項９の発明によれば、上記移動規制機構による上記直動体の移動規制を解除して、磁気的結合を維持したまま回転体の回転に伴って直動体を所定方向に直進動作させることができるようになる。よって、脱調によって移動した直動体を、回転体の回転方向を変化させることなく移動前の位置に戻すことができる。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、一定区間における脱調による移動が完了した上記直動体を、脱調による移動前の状態に復帰させることができる。よって、所定区間における直動体の脱調による移動を、容易に反復実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるアクチュエータの斜視図、図２は、アクチュエータの回転体を含む一部の斜視図、図３は、アクチュエータの回転体を含む一部の縦断面図、図４は、アクチュエータの回転体を含む一部の分解斜視図、図５は、アクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の分解斜視図、図６は、アクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図、図７は、回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図、図８は、回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図、図９は、移動規制機構の動作を示す説明図、図１０は、スライダの動作軌跡を示す説明図である。
【００３３】
本実施形態にかかるアクチュエータ１は、モータ等の回転駆動機構２と、回転駆動機構２によって回転駆動される回転体３と、回転体３の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体４とを備える。なお、本実施形態では、回転駆動機構２による回転は、複数のギヤ５ａ，５ｂ，５ｃを含む減速機構５によって減速されて、回転体３に伝達される。
【００３４】
回転体３は、アクチュエータ１の固定部に回転自在に支持されている。本実施形態では、回転体３の軸方向両端部が、固定部としての二つのブラケット８，８によって、ベアリング７，７を介して回転自在に支持されている。各ベアリング７は、ブラケット８の下側部材８ａと上側部材８ｂとによって狭持されている。また、本実施形態では、回転体３の両端部に、スペーサ６が固定されており、このスペーサ６がベアリング７に回転自在に支持されている。
【００３５】
また、この回転体３は、全体として筒状に形成されている。本実施形態では、基体筒３ａと、基体筒３ａの一端側で外装される外筒３ｂと、基体筒３ａ内に嵌装される着磁筒３ｃとを備えている。これら基体筒３ａ、外筒３ｂ、および着磁筒３ｃは、相互に固定され、相対移動できないようにしてある。
【００３６】
そして、回転体３（着磁筒３ｃ）の筒内には、棒状の直動体４が装通されている。ここで、本実施形態では、スペーサ６の貫通穴の内径を、直動体４の外径とほぼ同じかあるいは僅かに大きく、かつ着磁筒３ｃの内径より小さくし、さらに、スペーサ６の貫通穴の中心と着磁筒３ｃの軸心とが略同心となるようにして、これにより、直動体４が、スペーサ６の貫通穴内を摺動し、かつ着磁筒３ｃの中心に配置されて、直動体４の外周と着磁筒３ｃの内周とが接触することなく、かつ直動体４の外周の全周に亘って、着磁筒３ｃとの間でほぼ一定距離の間隙Ｇが形成されるようにしてある。
【００３７】
一方、直動体４の一端側には、アクチュエータ１の固定部としてのガイド体９と、ガイド体９によって直動案内されるスライダ１０とが設けられている。直動体４は、スライダ１０に固定されているため、ガイド体９に対するスライダ１０の動作規制にしたがって動作することになる。
【００３８】
ガイド体９は、帯状の底壁部９ａの短手方向両端部に帯状の側壁部９ｂを固定して、全体として矩形断面を有する溝状に形成されている。底壁部９ａ上には、長手方向に連続的に一定のピッチで鋸歯１７ａを配列してなる鋸歯板１７が配置されている。なお、側壁部９ｂの溝内側の上部には、底壁部９ａから一定の高さ位置に、長手方向のほぼ全域に亘る段差９ｃが形成されており、さらに、この段差９ｃから一定の間隔をあけてほぼ平行に、溝内側に突出する突壁部１８が、長手方向に沿って延設されている。
【００３９】
一方、スライダ１０は、略矩形の筐体部１１と、筐体部１１に往復動可能（底壁部９ａに対して接離可能）に支持される可動部１３と、可動部１３をガイド体９の底壁部９ａ側（鋸歯板１７側）に付勢する付勢機構としてのコイルスプリング１４と、可動部１３を往復動可能に支持するとともにコイルスプリング１４を底壁部９ａの反対側から押さえる蓋部１２と、を備える。
【００４０】
このうち、筐体部１１は、ガイド体９の底壁部９ａから遠い側とガイド体９の長手方向一方側とを開放した箱状に形成されており、その底壁部１１ａには、可動部１３の爪部１５およびピン１６を挿通する貫通穴１１ｂ，１１ｃが形成されている。
【００４１】
また、可動部１３は、細長い略円柱状の支持軸１３ｂと、支持軸１３ｂの軸方向一端側に配設される爪部１５と、支持軸１３ｂと爪部１５との境界部に形成されるフランジ部１３ａと、爪部１５の両側壁から側方に突出するピン１６とを備える。
【００４２】
また、蓋部１２は、底壁部９ａから遠い側の筐体部１１の開放部を塞ぐようにして、当該筐体部１１に取り付けられる。
【００４３】
さらに、コイルスプリング１４は、支持軸１３ｂに外装されて、その軸方向に伸張する付勢力を作用させる圧縮バネとして機能する。
【００４４】
そして、筐体部１１の底壁部１１ａに設けられた貫通穴１１ｂ，１１ｃに、当該筐体部１１の内側から可動部１３の爪部１５とピン１６とを挿通させるとともに、当該可動部１３の支持軸１３ｂを蓋部１２の貫通穴に緩挿させた状態で、蓋部１２を筐体部１１に固定する。これにより、コイルスプリング１４が蓋部１２と可動部１３のフランジ部１３ａとの間に狭持され、以て、可動部１３の爪部１５は、ガイド体９の底壁部９ａ側に向けて付勢された状態で、筐体部１１の底壁部１１ａから露出することになる。
【００４５】
このスライダ１０については、ガイド体９によって、当該ガイド体９の長手方向の軸回りに回転するのが規制されている。ここで、ガイド体９は、回転体３および直動体４の軸方向に沿って延設されており、また、直動体４は、このスライダ１０に例えばネジ止め等によって固定されている。すなわち、本実施形態では、このガイド体９とスライダ１０との係合によって、直動体４の軸回りの回動が規制されている。
【００４６】
一方、ガイド体９にスライダ１０がセットされた状態で、鋸歯板１７上に形成される鋸歯１７ａの列は、スライダ１０から露出する爪部１５と係合することができ、それらが係合した状態では、スライダ１０はガイド体９の長手方向の一方側のみにしか移動できないようになっている。図６では、鋸歯１７ａの尖端は左側を指向しており、爪部１５の尖端１５ａは右側を指向している。よって、この場合、爪部１５の尖端１５ａと鋸歯１７ａとが相互に食いこんでスライダ１０が同図の右方向に移動するのは規制されるが、同図の左方向に移動するのは許容されることになる。すなわち、本実施形態では、このガイド体９の鋸歯板１７（鋸歯１７ａの列）と、スライダ１０の爪部１５とによって、移動規制機構が構築されている。なお、この移動規制機構は、直動体４が、回転体３と直動体４との磁気的結合による移動方向に移動するのを規制するが、その作用については後述する。
【００４７】
ここで、図７〜図９を参照して、本実施形態にかかるアクチュエータ１の動作について説明する。
【００４８】
まずは、図７および図８を参照しながら、回転体３および直動体４のより詳細な構成および動作について説明する。なお、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々において、左欄は軸方向からみた正面図、右欄は軸方向と直交する一方向から見た側面図である。また、図７中、左欄の実線の丸印は、回転体３上のある一点の軌跡（図７の（ａ）からの回動角度）を示すために便宜上付与したものである。破線の丸印は、図７の（ａ）における丸印の初期位置を示す。また、図７〜９は、ガイド体９および直動体４を全て同じ方向から見た図である。
【００４９】
まず、回転体３の着磁筒３ｃの内周面には、螺旋状の磁化領域が形成されている。本実施形態では、内周側がＮ極となる螺旋磁石２１Ｎ（以下、単にＮ極と記す）と、内周側がＳ極となる螺旋磁石２１Ｓ（以下、単にＳ極と記す）とが、一定のピッチで二重螺旋状に相互に並行して配設されており、着磁筒３ｃの内周面には、軸方向に沿って、Ｎ極２１ＮとＳ極２１Ｓとが等間隔で交互に出現するようになっている。
【００５０】
一方、直動体４の外周には、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓの二重螺旋と同じピッチで、二重螺旋状の突条４ａ（４ａ１，４ａ２）が設けられている。これら突条４ａが、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対向（正対）したとき、着磁筒３ｃと直動体４とが磁気的に結合される。すなわち、本実施形態では、これら突条４ａが結合部に相当する。
【００５１】
さて、図７および図８の（ａ）の状態では、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと、二重螺旋状の二つの突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とが対向（正対）している。このとき、Ｎ極２１Ｎに対向している突条は、４ａ２であり、Ｓ極２１Ｓに対向している突条は、４ａ１である。
【００５２】
この状態から、回転体３を回転させると、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓが、見かけ上（固定部に対して固定された回転軸を含む特定の平面において）、突条４ａ１，４ａ２に対して二重螺旋の巻方向と回転体３の回転方向とで決定される軸方向一方側（図７および図８では右側）に相対移動し、図７および図８の（ｂ）の状態を経由して（ｃ）の状態となる。
【００５３】
図７および図８の（ｂ）の状態では、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと突条４ａ１，４ａ２との軸方向の相対的な位置ずれに伴い、磁気的な結合によって、直動体４には、図７および図８の右方向に推力が生じるが、ここで、上記移動規制機構、すなわち爪部１５と鋸歯１７ａとの係止によって、直動体４の図７および図８の右側への移動が規制されるとともに、軸回りの回動も規制されているため、直動体４は、図７および図８の（ａ）の状態から移動することができずに静止したままとなる。
【００５４】
また、図７および図８の（ｃ）の状態では、軸方向については、螺旋磁石２１Ｎおよび２１Ｓの丁度中間に突条４ａ１，４ａ２が位置しており、この状態では、着磁筒３ｃと直動体４とに生じる磁気回路が相殺され、これらの磁気的な結合が解消される。
【００５５】
ところが、さらに回転体３が回転して図７および図８の（ｄ）の状態になると、突条４ａ１，４ａ２には、図７および図８の（ａ）の状態で磁気的に結合していたＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとは別の（図では左隣の）Ｓ極２１ＳおよびＮ極２１Ｎが近接して、直動体４には、図７および図８の左方向に磁気的な結合に伴う推力が作用する。これにより、突条４ａ１，４ａ２と磁気的に結合する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが入れ替わることになる。すなわち、Ｎ極２１Ｎに対向する突条が、４ａ２から４ａ１に変化し、Ｓ極２１Ｓに対向している突条が、４ａ１から４ａ２に変化する。
【００５６】
このとき、上記移動規制機構、すなわち爪部１５と鋸歯１７ａとによっては、直動体４の図７および図８の左方向への移動は規制されないため、磁気的な結合の新たな組み合わせによって、図８の（ｅ）に示すように、直動体４は、図７および図８の左方向に移動する。
【００５７】
このときのスライダ１０および直動体４の一連の動作を、図９を参照して説明すると、まず、図７および図８の（ａ）〜（ｃ）の状態では、図９の（ａ）に示すように、爪部１５と鋸歯１７ａとが係合し、鋸歯１７ａの縦壁面１７ｂと爪部１５の縦壁面１５ｂとが相互に当接しているため、スライダ１０およびこれに固定される直動体４は、図９の右方向（すなわち図７および図８の右方向）には、移動することができない。なお、爪部１５は、付勢機構としてのコイルスプリング１４によって、鋸歯１７ａの根元側に押し付けられている。
【００５８】
一方、図７および図８の（ｄ）の状態では、直動体４には図７および図８の左方向に推力が生じるため、図９の（ｂ）および（ｃ）に示すように、爪部１５は、左側に隣接する鋸歯１７ａの傾斜面を上り、図９の（ｄ）に示すように、爪部１５と当該左側に隣接する鋸歯１７ａとが係止する状態に遷移する。
【００５９】
ここで、図８の（ｃ）（すなわち磁気的に中立の状態）と（ｄ）（すなわち次の組み合わせに移行しようとする状態）とを比較参照すると、相互に隣接する突条４ａの軸方向のピッチ（＝相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチ）をＰとしたとき、直動体４の軸方向の移動距離は、最大でもその１／２（略０．５Ｐ）となることが理解できよう。本実施形態では、鋸歯１７ａのピッチを、ほぼ０．５Ｐとし、脱調による移動距離を大きくとっている。
【００６０】
なお、鋸歯１７ａのピッチが０．５Ｐより低い場合には、当該ピッチが０．５Ｐに近いほど、スライダ１０の動作は、移動速度が速い断続動作となり、ピッチが小さいほど、スライダ１０の動作は往復動作に近付き、その移動速度が遅くなる。一方、鋸歯１７ａのピッチを０．５Ｐより大きくすると、スライダ１０は所定区間内で往復動作することになる。
【００６１】
このように、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、移動規制機構によって、回転体３の回転方向と螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓおよび突条４ａ（４ａ１，４ａ２）の巻回方向とによって定まる磁気的結合による移動方向（順方向）に直動体４が移動する（回転体３に従動する）のを規制することで、磁気的結合の変化、すなわち脱調を生じさせて、直動体４を、当該順方向とは逆の方向に移動させるようにしたものである。
【００６２】
かかるアクチュエータ１によれば、脱調による移動の際、回転体３と直動体４との磁気的な結合力によって直動体４が加速される分、当該直動体４により大きな衝撃的な推力を与えることができるという利点がある。
【００６３】
また、本実施形態では、鋸歯板１７に設けた鋸歯１７ａのピッチを、相互に隣接する突条４ａ１，４ａ２の軸方向のピッチ、すなわち相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチの１／２以下としたことで、直動体４を、脱調による移動方向に、断続的に移動させることができる。したがって、このアクチュエータ１は、断続的かつ衝撃的に一方向に打撃力を発生させる電動工具（例えば釘打ち工具等）に利用するのが好適である。この場合、出力（軸方向の出力）は、例えば直動体４の端部やスライダ１０等から取り出すようにすればよい。
【００６４】
さらに、本実施形態では、直動体４の脱調による移動経路の端部で、移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けるとともに、アクチュエータ１の固定部側に、当該移動規制機構による移動規制を解除した状態で、直動体４側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けている。本実施形態では、爪部１５に設けたピン１６を案内子として用いるとともに、ガイド体９の側壁部９ｂに設けた突壁部１８を利用して、当該突壁部１８に対して底壁部９ａの反対側となる領域に非規制案内経路２０を設けている。なお、移動規制機構による移動規制が有効な状態では、案内子としてのピン１６は、突壁部１８と、段差９ｃとの間に形成される溝状の移動経路１９内で移動することになる。
【００６５】
これら爪部１５およびピン１６の動作を、図１０を参照して説明する。なお、図１０は、図７〜図９と同じ視点から見た図である。
【００６６】
移動規制機構による移動規制が有効な状態では、上述したように、爪部１５は、脱調が生じるたびに、鋸歯１７ａを一つずつ乗り越えて左方向に移動する。このとき、ピン１６は、爪部１５の動作にしたがって、移動経路１９内を上下しながら図１０の左側に移動する。
【００６７】
ここで、本実施形態では、鋸歯板１７の鋸歯１７ａの列の終端部、すなわち、脱調による爪部１５の移動方向の先方側の端部に、爪部１５の移動に伴って当該爪部１５を鋸歯１７ａから離間させる傾斜面１７ｃが形成されている。すなわち、爪部１５が傾斜面１７ｃの手前（図１０では右側）に位置する状態で脱調が生じると、爪部１５には、図１０の左方向に向かう推力が生じるが、この推力によって、爪部１５は傾斜面１７ｃに沿って図１０の左上方向に移動する。このとき、この爪部１５の移動に伴って、案内子としてのピン１６は、非規制案内経路２０内に移動する。そして、ピン１６が非規制案内経路２０にある状態では、コイルスプリング１４から爪部１５に付勢力が作用しても、ピン１６が突壁部１８に係合するため、爪部１５は鋸歯１７ａから離間した状態を維持することができる。
【００６８】
したがって、爪部１５が傾斜面１７ｃに沿って鋸歯１７ａから離間すると、ピン１６が非規制案内経路２０に沿って案内されることにより、回転体３の回転に応じて、当該回転体３と同期した直動体４およびスライダ１０の移動に伴って、爪部１５は、鋸歯１７ａから離間した状態のまま、図１０の右方向に移動することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、突壁部１８を、爪部１５の脱調による移動方向の最も手前側の位置の近傍まで延設して、非規制案内経路２０によって案内された爪部１５が、脱調による移動方向の最も手前側の鋸歯１７ａと係止する位置まで戻るようにしている。こうすることで、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。
【００７０】
ここで注目すべきは、こうした爪部１５、ひいては直動体４の一連の動作、すなわち、直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作ならびに戻り動作について、回転体３の回転方向の切り替えを一切必要としない点である。すなわち、上記本実施形態によれば、複雑な制御回路等を要することなく、従来に比べて小型で、かつ簡素な構成によって、より大きな衝撃的かつ断続的な推力を得ることができるのである。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、回転体３と直動体４との磁気的結合状態を遷移させる（脱調させる）ことにより、断続的な直進動作あるいは往復動作を得るアクチュエータ１を、より簡素な構成によって具現化することができる。また、脱調によって回転体３と直動体４との磁気的結合状態を遷移させる際に、当該直動体４を磁力によって加速させることができ、その分、より大きな衝撃的な推力を得ることができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、回転体３の回転方向を切り替えることなく、当該回転体３を一回転方向に回転させることで、磁気的結合による直動体４の一方向への直進動作と、脱調による他方向への直進動作とを得ることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、鋸歯１７ａの列と爪部１５とを含む比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、直動体４を、上記逆方向（すなわち脱調による移動方向）に断続的に直進動作させることができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、上記移動規制機構による直動体４の移動規制を解除して、磁気的結合を維持したまま回転体３の回転に伴って直動体４を所定方向に直進動作させることができるようになる。よって、脱調によって移動した直動体４を、回転体の回転方向を変化させることなく移動前の位置に戻すことができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、一定区間における脱調による移動が完了した直動体４を、回転体３の回転方向を変化させることなく脱調による移動前の状態に復帰させることができる。よって、所定区間における直動体４の脱調による移動を、容易に反復実行することができる。
【００７７】
（第２実施形態）図１１は、本実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図、図１２は、アクチュエータの脱調時における直動体の推力エネルギを他の実施形態と比較して示す図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００７８】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構による直動体４に対する移動規制に伴って弾性変形し、かつ直動体４の移動再開に伴って復元することで直動体４の移動を補助する弾性体２２を設けたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態とほぼ同様の構成である。
【００７９】
具体的には、直動体４のスライダ１０と連結される側の軸方向端部にフランジ２３を固定し、このフランジ２３とスライダ１０との間に、弾性体２２としてコイルスプリングを配置している。フランジ２３には、ガイド体９の開口部にスライド可能に係合して、直動体４の回転を防止する回転止め２３ａが設けられる。
【００８０】
この弾性体２２には、適宜な弾性係数を設定し、移動規制機構によってスライダ１０の移動（図１１では右方向への移動）が規制された状態で、直動体４に磁気的結合による推力（図１１では右方向への推力）が生じたときに、当該推力によって弾性変形（圧縮変形）するように構成される。
【００８１】
図１２は、横軸を回転体３と直動体４との軸方向の相対変位、縦軸を直動体４に作用する軸方向の推力（図１１の右方向への推力を正とする）として、これらの相関関係を示したものであり、（ａ）は、上記第１実施形態の場合、（ｂ）は本実施形態の場合を示したものである。
【００８２】
まず、コイルスプリング等の弾性体２２を設けない上記第１実施形態の場合（図１２の（ａ））、回転体３の回転に伴って、螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが、見かけ上（回転軸を含む特定の平面において）、突条４ａに対して軸方向に沿って図１１の右方向に０．５Ｐだけ相対移動する間は、直動体４およびスライダ１０ともに、移動規制機構によって移動が規制されるため、出力として用い得るエネルギは無い（図７および図８の（ａ）〜（ｃ）に相当）。
【００８３】
その後、回転体３の回転に伴って、螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが、見かけ上、図１１の右方向にさらに進むと、脱調が生じ、そのときに作用する推力（磁気的結合の変化による推力）に基づくエネルギ（図１２の（ａ）の面積Ｅａ）を出力として用いることができる。
【００８４】
一方、本実施形態の場合（図１２の（ｂ））、回転体３との磁気的結合によって、直動体４に、その移動が規制される方向（図１１では右方向）の推力が作用すると、弾性体２２が弾性変形して縮む。なお、直動体４はこの分だけ右側に移動することが許容される。このとき、図１２中、ハッチングを施した領域の面積Ｅｃ分だけ、弾性体２２にエネルギが蓄積される。
【００８５】
さらに回転体３が回転し、回転体３と直動体４との磁気的結合力が弱まると、弾性体２２は伸張しようとする。このとき、直動体４には弾性体２２から図１１の左側方向に付勢する推力が作用する。すなわち、この推力に基づくエネルギ（図１２の（ｂ）の面積Ｅｃ）を、出力として用いることができる。
【００８６】
脱調による推力に基づくエネルギ（図１２の（ｂ）の面積Ｅｂ）は、弾性体２２に引張力が作用する分だけ僅かに減少するが、その減少分は、上記弾性体２２に蓄積されたエネルギより小さく、以て、エネルギの合計（Ｅｂ＋Ｅｃ）は、上記第１実施形態のエネルギ（Ｅａ）より大きくなる。
【００８７】
なお、弾性体２２のバネ定数を、回転体３と直動体４との間のピーク推力を相対変位量で除した値（図１２の（ｂ）中のＫｍ）より小さく設定することで、かかる効果をより確実に得ることができる。
【００８８】
以上の本実施形態によれば、弾性体２２を設けたため、直動体４の移動を規制している際に弾性体２２に蓄積したエネルギによって、直動体４の推力を高めることができ、以て、出力として用いるエネルギを高めることができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、弾性体２２が、上記移動規制機構による直動体４に対する移動規制に伴って回転体３と直動体４との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたため、直動体４の移動を規制している際に弾性体２２をより確実に弾性変形させ、直動体４の推力をより確実に高めることができ、以て、出力として用いるエネルギをより確実に高めることができる。
【００９０】
（第３実施形態）図１３は、本実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す縦断面図、図１４は、移動規制機構の構成を示す正面図、図１５は、スライダの動作軌跡を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００９１】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面１７ｄ上を直動体４の移動方向に沿って摺動する摺動子１５Ｂを設け、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦による抵抗力が、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力より大きく、かつ脱調時に直動体４に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態と同様の構成である。
【００９２】
具体的には、鋸歯板１７に替えて、摺動面１７ｄが形成された摺動板１７Ｂを設ける一方、スライダ１０Ｂに、爪部１５に替えて、底壁部９ａ側の端面を曲面状に形成した摺動子１５Ｂを設け、摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとの摺動摩擦によって、スライダ１０Ｂ、ひいては直動体４の動作を制御しようとするものである。
【００９３】
すなわち、脱調時の磁気的結合によって直動体４に作用する推力は、同期時の磁気的結合によって直動体４に作用する推力に比べて大きくなる。よって、脱調時には、摺動子１５Ｂが動いて摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとが動摩擦の状態となり、同期時の静摩擦の状態と比較して摩擦抵抗が小さい状態となる。一方、摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとの摩擦力は、コイルスプリング１４による付勢力Ｎの他、摺動面１７ｄや摺動子１５Ｂの材質や、形状（接触面積や曲率等）、面粗度等によって調整することができる。したがって、これらのうち少なくとも一つを適宜に調整することで、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦による抵抗力Ｆが、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力Ｆｓより大きく、かつ脱調時に直動体４に作用する衝撃的な推力より小さくなるように設定することができる。
【００９４】
そして、本実施形態の場合にも、図１４および図１５に示すように、上記第１実施形態と同様の突壁部１８によって、脱調時の移動経路１９と非規制案内経路２０とを形成し、さらに脱調時の移動経路１９の終端部に摺動子１５Ｂを摺動面１７ｄから離間させる傾斜面１７ｅを設けることで、案内子としてのピン１６を、図１５に示すように移動案内することができ、以て、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。
【００９５】
以上の本実施形態によれば、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦抵抗を利用した比較的簡素な構成によって、移動規制機構を構築することができる。
【００９６】
（第４実施形態）図１６は、本実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を側方から見た縦断面図、図１７は、移動規制機構を正面から見た縦断面図、図１８は、スライダの動作軌跡を示す説明図、図１９は、ラッチローラの動作を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００９７】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に設定された転動面１７ｄ上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態と同様の構成である。
【００９８】
具体的には、また、筐体部１１の底壁部１１ａの裏面側には、相互に平行な一対の脚板１１ｅを立設し、この脚板１１ｅ間に回動可能に架設したシャフト２６に、歯車２４と摩擦ローラ２５を一体的に固定するとともに、可動部１３に設けた爪部１５Ｃを、歯車２４と係合させるようにしている。すなわち、かかる構成では、歯車２４と摩擦ローラ２５とを一体的に回転させるようにするともに、歯車２４に爪部１５Ｃを係合させることで、シャフト２６回りのいずれか一方の回転が規制されるラッチローラを構成している。
【００９９】
そして、摩擦ローラ２５と転動面１７ｄとの摩擦（摺動摩擦）による抵抗力が、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力より大きくなるようにしておく。摩擦力を増大させるために、摩擦ローラ２５の外周面にはゴム等を装着するようにしてもよい。こうすることで、歯車２４と爪部１５Ｃとの係合によってラッチローラの転動が規制された状態では、摩擦ローラ２５と転動面１７ｄとの摺動摩擦によって、スライダ１０Ｃが直動しないようにすることができる。
【０１００】
ここで、ラッチローラが、脱調時に直動体４およびスライダ１０Ｃに対して推力が作用する方向（図１６の右方向）には転動するように構成し、かつ、同期時に直動体４およびスライダ１０Ｃに対して推力が作用する方向（図１６の左方向）には転動できないようにすれば、非転動時には、摩擦力が大きく摺動することもできないため、脱調時にのみ直動体４およびスライダ１０Ｃの移動を許容する所期の移動規制機構を構築することができる。
【０１０１】
歯車２４には、図１９に示すように、その尖端側が一回転方向（図１９では時計回り方向）を指向した複数の歯２４ａが形成されるとともに、爪部１５Ｃは、コイルスプリング１４によって、歯車２４に押し付けられている。したがって、図１９の（ａ）の状態では、爪部１５Ｃの縦壁面１５ｂと歯２４ａの端面２４ｂとが当接して係合することにより、図１９では反時計回り方向の歯車２４の回転が規制される。
【０１０２】
一方、直動体４およびスライダ１０Ｃに、図１９の右側方向に向かう力が作用すると、図１９の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、爪部１５Ｃが歯２４ａの緩斜面上を乗り越え、歯車２４は図１９の時計回り方向に回転することができる。なお、歯車２４の歯２４ａのピッチは、スライダ１０Ｃが０．５Ｐ（Ｐ：相互に隣接する突条４ａの軸方向のピッチ；相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチ）以下の所定ピッチで動くことができる角度に設定する。
【０１０３】
そして、本実施形態の場合にも、図１７および図１８に示すように、上記第１実施形態と同様の突壁部１８によって、脱調時の移動経路１９と非規制案内経路２０とを形成し、さらに脱調時の移動経路１９の終端部に摩擦ローラ２５を摺動面１７ｄから離間させる傾斜面１７ｅを設けることで、案内子としてのピン１６を、図１８に示すように移動案内することができ、以て、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。なお、ピン１６は、一対の脚板１１ｅに設けた二つの長穴１１ｆを貫通して移動経路１９内に挿入されている。
【０１０４】
以上の本実施形態によれば、ラッチローラを脱調による移動方向にのみ転動させることができ、比較的簡素な構成によって、移動規制機構を構築することができる。
【０１０５】
（第５実施形態）図２０は、本実施形態にかかるアクチュエータの斜視図、図２１は、アクチュエータの側面図、図２２は、回転体と直動体との位置関係を示す説明図、図２３は、回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【０１０６】
本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄは、上記第１実施形態における直動体４と略同形状の棒状部材を回転体４Ｄとし、上記第１実施形態における回転体３と略同形状の筒状体を直動体３Ｄとしたものである。また、筒状の直動体３Ｄと棒状の回転体４Ｄとの間隙Ｇは、上記第１実施形態のスペーサ６と同形状のスペーサ２７によって確保している。
【０１０７】
すなわち、直動体（着磁筒）３Ｄの筒内には、棒状の回転体４Ｄが装通されている。そして、本実施形態でも、スペーサ２７の中心に設けた貫通穴の内径を、回転体４Ｄの外径とほぼ同じかあるいは僅かに大きく、かつ直動体（着磁筒）３Ｄの内径より小さくし、さらに、スペーサ２７の貫通穴の中心と着磁筒３Ｄの軸心とが略同心となるようにして、これにより、回転体４Ｄが、スペーサ２７の貫通穴内を摺動し、かつ着磁筒３Ｄの中心に配置されて、回転体４Ｄの外周と着磁筒３Ｄの内周とが接触することなく、かつ回転体４Ｄの外周の全周に亘って、着磁筒３Ｄとの間でほぼ一定距離の間隙Ｇが形成されるようにしてある。
【０１０８】
そして、直動体３Ｄの内周面には、螺旋状の磁化領域が形成されている。本実施形態では、内周側がＮ極となる螺旋磁石２１Ｎ（以下、単にＮ極と記す）と、内周側がＳ極となる螺旋磁石２１Ｓ（以下、単にＳ極と記す）とが、一定のピッチで二重螺旋状に配設されており、直動体３Ｄの内周面には、軸方向に向かうにつれて、Ｎ極２１ＮとＳ極２１Ｓとが等間隔で交互に出現するようになっている。
【０１０９】
一方、回転体４Ｄの外周には、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓの二重螺旋と同じピッチで、二重螺旋状の突条４ａが設けられている。これら突条４ａが、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対向（正対）したとき、直動体３Ｄと回転体４Ｄとが磁気的に結合される。すなわち、本実施形態では、これら突条４ａが結合部に相当する。
【０１１０】
図２３の（ａ）の状態では、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと、二重螺旋状の二つの突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とが対向（正対）している。このとき、Ｎ極２１Ｎに対向している突条は、４ａ２であり、Ｓ極２１Ｓに対向している突条は、４ａ１である。
【０１１１】
この状態から、回転体４Ｄを回転させると、突条４ａ１，４ａ２が、見かけ上（回転軸を含む特定の平面において）、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対して、当該二重螺旋の巻方向と回転体４Ｄの回転方向とで決定される軸方向一方側（図２３では右側）に相対移動し、図２３の（ｂ）の状態を経由して（ｃ）の状態となる。
【０１１２】
図２３の（ｂ）の状態では、突条４ａ１，４ａ２とＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとの軸方向の相対的な位置ずれに伴い、磁気的な結合によって、直動体３Ｄには、図２３の右方向に推力が生じるが、ここで、ガイド体９とスライダ１０とによって形成される移動規制機構によって、直動体３Ｄの図２３の右側への移動が規制されるとともに、軸回りの回動も規制されているため、直動体３Ｄは、図２３の（ａ）の状態から移動することができずに静止したままとなる。
【０１１３】
また、図２３の（ｃ）の状態では、軸方向については、螺旋磁石２１Ｎおよび２１Ｓの丁度中間に突条４ａ１，４ａ２が位置しており、この状態では、着磁筒３ｃと直動体４とに生じる磁気回路が相殺され、これらの磁気的な結合が解消される。
【０１１４】
ところが、さらに回転体４Ｄが回転して図２３の（ｄ）の状態になると、突条４ａ１，４ａ２には、図２３の（ａ）の状態で磁気的に結合していたＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとは別の（図では左隣の）Ｓ極２１ＳおよびＮ極２１Ｎが近接して、直動体３Ｄには、図２３の左方向に磁気的な結合に伴う推力が作用する。これにより、突条４ａ１，４ａ２と磁気的に結合する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが入れ替わることになる。すなわち、Ｎ極２１Ｎに対向する突条が、４ａ２から４ａ１に変化し、Ｓ極２１Ｓに対向している突条が、４ａ１から４ａ２に変化する。
【０１１５】
このとき、移動規制機構によっては、直動体３Ｄの図２３の左方向への移動が規制されないため、磁気的な結合の新たな組み合わせにより、図２３の（ｅ）に示すように、直動体３Ｄは、図２３の左方向に移動する。
【０１１６】
すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄでも、移動規制機構によって、回転体４Ｄの回転方向と螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓおよび突条４ａ（４ａ１，４ａ２）の巻回方向とによって定まる磁気的結合による移動方向（順方向）に直動体３Ｄが移動する（回転体４Ｄに従動する）のを規制することで、磁気的結合の変化、すなわち脱調を生じさせて、直動体３Ｄを、当該順方向とは逆の方向に移動させるようにしたものである。
【０１１７】
かかるアクチュエータ１Ｄによっても、脱調による移動の際、回転体４Ｄと直動体３Ｄとの磁気的な結合力によって直動体３Ｄが加速される分、当該直動体４により大きな衝撃的な推力を与えることができるという利点がある。
【０１１８】
なお、本実施形態においても、移動規制機構による直動体３Ｄに対する移動規制に伴って弾性変形し、かつ直動体３Ｄの移動再開に伴って復元することで直動体３Ｄの移動を補助する弾性体を設け、直動体３Ｄの移動を規制している際に弾性体に蓄積したエネルギによって、直動体３Ｄの推力を高めることができ、以て、出力として用いるエネルギを高めるようにすることができる。例えば、直動体３Ｄ（スペーサ２７）とスライダ１０との間にコイルスプリング等の弾性体を設ければよい。
【０１１９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【０１２０】
例えば、上記各実施形態で開示した回転体や直動体、移動規制機構、その他の構成はあくまで一例に過ぎず、種々に変形して構成することができるし、回転体の回転方向や直動体の直進方向についても、上記実施形態には限定されない。
【０１２１】
また、各実施形態で開示した構成は、適宜に組み合わせて用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの斜視図。
【図２】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の斜視図。
【図３】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の縦断面図。
【図４】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の分解斜視図。
【図５】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図。
【図７】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図。
【図８】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図。
【図９】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の動作を示す説明図。
【図１０】本発明の実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータの脱調時における直動体の推力エネルギを他の実施形態と比較して示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す縦断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す正面図。
【図１５】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１６】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を側方から見た縦断面図。
【図１７】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構を正面から見た縦断面図。
【図１８】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１９】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータのラッチローラの動作を示す説明図。
【図２０】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの斜視図。
【図２１】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの側面図。
【図２２】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図。
【図２３】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１Ｄ アクチュエータ
２ 回転駆動機構
３，４Ｄ 回転体
３Ｄ，４ 直動体
４ａ（４ａ１，４ａ２） 突条（結合部）
１５ 爪部
１５Ｂ 摺動子
１６ ピン（案内子）
１７ 鋸歯板（鋸歯列）
１７ａ 鋸歯
１７ｄ 摺動面
１９ 移動経路
２１Ｎ，２１Ｓ 磁石
２２ 弾性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動機構の回転動作から直線状の断続動作あるいは往復動作を得るアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転動作から往復動作を得るアクチュエータとして、レシプロ機構や、ボールネジ機構等、種々の機構が知られている。これらの機構によれば、モータ等の回転駆動機構による回転動作から往復動作を得ることができる。
【０００３】
レシプロ機構は、回転体の回転中心から離間した所定の一点が所定の直線方向に関しては往復動作することを利用したものであり、例えば、回転体に設けられた案内子と、所定の直線方向に往復動可能な可動子とを備え、この可動子に、可動子の往復動方向と直交する方向に案内子をガイドするガイドを設けたものとして構成することができる。この場合、回転体の回転に伴って可動子が往復動作することになる。
【０００４】
また、ボールネジ機構は、ネジ軸に螺合したナットの回転を規制した状態で当該ネジ軸を回転させると、ナットがネジ軸の軸方向に移動することを利用したものである。
【０００５】
一方、これらの機構とは別に、回転体と直動体との磁気的な結合を利用したアクチュエータが知られている。このアクチュエータは、例えば、回転動作が規制されるとともに軸方向の移動が許容される筒状体と、当該筒状体の筒内に挿通されて回転する棒状の挿通体とを備え、挿通体の外周面に螺旋状の磁石を設けて当該挿通体を回転させることで、この磁石と筒状体との磁気的結合によって、筒状体の直進動作を得るものとして構成することができる（例えば特許文献１）。
【０００６】
このアクチュエータは、磁気的結合を利用して機械的な摺動部分を減らすことができる分、ボールネジ機構等に比べて粉塵等の発生量を減らすことができるという利点があり、例えば、半導体製造装置のウエハ搬送機構等に利用されている。
【特許文献１】特開２０００−１３０５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記レシプロ機構で大きなストロークを得ようとすると、回転体が大きくなり、装置構成が大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
この点、上記ボールネジ機構や、上記磁気的結合を利用したアクチュエータによれば、装置構成が径方向に大型化するのを抑制することは可能であるが、往復動作させるには、回転駆動機構の回動方向の切り替えが必要となる分、制御のための装置構成が複雑化してしまう。
【０００９】
また、かかるアクチュエータを釘打ち工具等の電動工具に用いる場合、より衝撃的な推力を出力するものが望ましいが、上記従来の機構で、衝撃的な往復動作や直進動作を得ることは難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、より小型でかつ比較的簡素な構成によって、より大きな推力、好適にはより衝撃的な推力を得ることができるアクチュエータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明にあっては、回転駆動機構によって回転駆動される回転体と、当該回転体の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体と、を備え、上記回転体および直動体のうちいずれか一方に筒状部を形成するとともに、他方に当該筒状部の筒内に挿通される挿通部を形成し、筒状部の内面および挿通部の外面のうち少なくともいずれか一方に螺旋状に配置された磁石を設ける一方、他方には当該磁石に対応する結合部を設け、上記回転体の回転に応じて、上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって、上記直動体に回転軸方向の推力を与えるアクチュエータにおいて、上記直動体の軸方向の一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって上記磁石と上記結合部とを脱調させることにより、当該直動体を断続動作あるいは往復動作させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明にあっては、上記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って弾性変形し、上記直動体の移動再開に伴って復元することで直動体の他方側への移動を補助する弾性体を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明にあっては、上記弾性体が、上記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って上記回転体と上記直動体との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明にあっては、上記移動規制機構は、上記直動体が上記回転体の回転に伴って上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって上記一方側へ移動するのを規制し、その他方側に脱調によって移動するのを許容するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明にあっては、上記移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に上記直動体の移動方向に沿って設けられた鋸歯列と、上記直動体側に設けられて当該鋸歯列と係合する係合爪と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明にあっては、上記鋸歯列における鋸歯のピッチを、上記螺旋状に配置された磁石の軸方向ピッチの１／２以下に設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明にあっては、上記移動規制機構として、上記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面上を当該直動体の移動方向に沿って摺動する摺動子を設け、上記摺動子と摺動面との摩擦による抵抗力が、上記回転体の回転に伴って上記磁石と上記結合部との磁気的結合によって上記直動体に作用する推力より大きく、かつ脱調時に上記直動体に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明にあっては、上記移動規制機構として、上記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された転動面上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明にあっては、アクチュエータの固定部側に、上記移動規制機構による移動規制を解除した状態で、上記直動体側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明にあっては、アクチュエータの固定部側の上記直動体の脱調による移動経路の端部で上記移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、上記回転体と上記直動体との磁気的結合状態を遷移させる（脱調させる）ことにより、断続的な直進動作あるいは往復動作を得るアクチュエータを、より簡素な構成によって具現化することができる。また、脱調によって上記回転体と上記直動体との磁気的結合状態を遷移させる際に、当該直動体を磁力によって加速させることができ、その分、より大きな衝撃的な推力を得ることができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、上記直動体の一方側への移動を規制している際に上記弾性体に蓄積したエネルギによって、上記直動体の他方側への推力を高めることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、上記直動体の移動を規制している際に上記弾性体をより確実に弾性変形させ、上記直動体の推力をより確実に高めることができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、回転体の回転方向を切り替えることなく、当該回転体を一回転方向に回転させることで、脱調による上記逆方向への直進動作を得ることができる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、上記鋸歯列と上記係合爪とを含む比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、上記直動体を、上記逆方向（脱調による移動方向）に断続的に直進動作させることができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、上記摺動子と上記摺動面との摩擦抵抗を利用した比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、上記ラッチローラが上記他方向（脱調による移動方向）にのみ転動することを利用することにより、比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００２９】
請求項９の発明によれば、上記移動規制機構による上記直動体の移動規制を解除して、磁気的結合を維持したまま回転体の回転に伴って直動体を所定方向に直進動作させることができるようになる。よって、脱調によって移動した直動体を、回転体の回転方向を変化させることなく移動前の位置に戻すことができる。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、一定区間における脱調による移動が完了した上記直動体を、脱調による移動前の状態に復帰させることができる。よって、所定区間における直動体の脱調による移動を、容易に反復実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるアクチュエータの斜視図、図２は、アクチュエータの回転体を含む一部の斜視図、図３は、アクチュエータの回転体を含む一部の縦断面図、図４は、アクチュエータの回転体を含む一部の分解斜視図、図５は、アクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の分解斜視図、図６は、アクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図、図７は、回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図、図８は、回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図、図９は、移動規制機構の動作を示す説明図、図１０は、スライダの動作軌跡を示す説明図である。
【００３３】
本実施形態にかかるアクチュエータ１は、モータ等の回転駆動機構２と、回転駆動機構２によって回転駆動される回転体３と、回転体３の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体４とを備える。なお、本実施形態では、回転駆動機構２による回転は、複数のギヤ５ａ，５ｂ，５ｃを含む減速機構５によって減速されて、回転体３に伝達される。
【００３４】
回転体３は、アクチュエータ１の固定部に回転自在に支持されている。本実施形態では、回転体３の軸方向両端部が、固定部としての二つのブラケット８，８によって、ベアリング７，７を介して回転自在に支持されている。各ベアリング７は、ブラケット８の下側部材８ａと上側部材８ｂとによって狭持されている。また、本実施形態では、回転体３の両端部に、スペーサ６が固定されており、このスペーサ６がベアリング７に回転自在に支持されている。
【００３５】
また、この回転体３は、全体として筒状に形成されている。本実施形態では、基体筒３ａと、基体筒３ａの一端側で外装される外筒３ｂと、基体筒３ａ内に嵌装される着磁筒３ｃとを備えている。これら基体筒３ａ、外筒３ｂ、および着磁筒３ｃは、相互に固定され、相対移動できないようにしてある。
【００３６】
そして、回転体３（着磁筒３ｃ）の筒内には、棒状の直動体４が装通されている。ここで、本実施形態では、スペーサ６の貫通穴の内径を、直動体４の外径とほぼ同じかあるいは僅かに大きく、かつ着磁筒３ｃの内径より小さくし、さらに、スペーサ６の貫通穴の中心と着磁筒３ｃの軸心とが略同心となるようにして、これにより、直動体４が、スペーサ６の貫通穴内を摺動し、かつ着磁筒３ｃの中心に配置されて、直動体４の外周と着磁筒３ｃの内周とが接触することなく、かつ直動体４の外周の全周に亘って、着磁筒３ｃとの間でほぼ一定距離の間隙Ｇが形成されるようにしてある。
【００３７】
一方、直動体４の一端側には、アクチュエータ１の固定部としてのガイド体９と、ガイド体９によって直動案内されるスライダ１０とが設けられている。直動体４は、スライダ１０に固定されているため、ガイド体９に対するスライダ１０の動作規制にしたがって動作することになる。
【００３８】
ガイド体９は、帯状の底壁部９ａの短手方向両端部に帯状の側壁部９ｂを固定して、全体として矩形断面を有する溝状に形成されている。底壁部９ａ上には、長手方向に連続的に一定のピッチで鋸歯１７ａを配列してなる鋸歯板１７が配置されている。なお、側壁部９ｂの溝内側の上部には、底壁部９ａから一定の高さ位置に、長手方向のほぼ全域に亘る段差９ｃが形成されており、さらに、この段差９ｃから一定の間隔をあけてほぼ平行に、溝内側に突出する突壁部１８が、長手方向に沿って延設されている。
【００３９】
一方、スライダ１０は、略矩形の筐体部１１と、筐体部１１に往復動可能（底壁部９ａに対して接離可能）に支持される可動部１３と、可動部１３をガイド体９の底壁部９ａ側（鋸歯板１７側）に付勢する付勢機構としてのコイルスプリング１４と、可動部１３を往復動可能に支持するとともにコイルスプリング１４を底壁部９ａの反対側から押さえる蓋部１２と、を備える。
【００４０】
このうち、筐体部１１は、ガイド体９の底壁部９ａから遠い側とガイド体９の長手方向一方側とを開放した箱状に形成されており、その底壁部１１ａには、可動部１３の爪部１５およびピン１６を挿通する貫通穴１１ｂ，１１ｃが形成されている。
【００４１】
また、可動部１３は、細長い略円柱状の支持軸１３ｂと、支持軸１３ｂの軸方向一端側に配設される爪部１５と、支持軸１３ｂと爪部１５との境界部に形成されるフランジ部１３ａと、爪部１５の両側壁から側方に突出するピン１６とを備える。
【００４２】
また、蓋部１２は、底壁部９ａから遠い側の筐体部１１の開放部を塞ぐようにして、当該筐体部１１に取り付けられる。
【００４３】
さらに、コイルスプリング１４は、支持軸１３ｂに外装されて、その軸方向に伸張する付勢力を作用させる圧縮バネとして機能する。
【００４４】
そして、筐体部１１の底壁部１１ａに設けられた貫通穴１１ｂ，１１ｃに、当該筐体部１１の内側から可動部１３の爪部１５とピン１６とを挿通させるとともに、当該可動部１３の支持軸１３ｂを蓋部１２の貫通穴に緩挿させた状態で、蓋部１２を筐体部１１に固定する。これにより、コイルスプリング１４が蓋部１２と可動部１３のフランジ部１３ａとの間に狭持され、以て、可動部１３の爪部１５は、ガイド体９の底壁部９ａ側に向けて付勢された状態で、筐体部１１の底壁部１１ａから露出することになる。
【００４５】
このスライダ１０については、ガイド体９によって、当該ガイド体９の長手方向の軸回りに回転するのが規制されている。ここで、ガイド体９は、回転体３および直動体４の軸方向に沿って延設されており、また、直動体４は、このスライダ１０に例えばネジ止め等によって固定されている。すなわち、本実施形態では、このガイド体９とスライダ１０との係合によって、直動体４の軸回りの回動が規制されている。
【００４６】
一方、ガイド体９にスライダ１０がセットされた状態で、鋸歯板１７上に形成される鋸歯１７ａの列は、スライダ１０から露出する爪部１５と係合することができ、それらが係合した状態では、スライダ１０はガイド体９の長手方向の一方側のみにしか移動できないようになっている。図６では、鋸歯１７ａの尖端は左側を指向しており、爪部１５の尖端１５ａは右側を指向している。よって、この場合、爪部１５の尖端１５ａと鋸歯１７ａとが相互に食いこんでスライダ１０が同図の右方向に移動するのは規制されるが、同図の左方向に移動するのは許容されることになる。すなわち、本実施形態では、このガイド体９の鋸歯板１７（鋸歯１７ａの列）と、スライダ１０の爪部１５とによって、移動規制機構が構築されている。なお、この移動規制機構は、直動体４が、回転体３と直動体４との磁気的結合による移動方向に移動するのを規制するが、その作用については後述する。
【００４７】
ここで、図７〜図９を参照して、本実施形態にかかるアクチュエータ１の動作について説明する。
【００４８】
まずは、図７および図８を参照しながら、回転体３および直動体４のより詳細な構成および動作について説明する。なお、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々において、左欄は軸方向からみた正面図、右欄は軸方向と直交する一方向から見た側面図である。また、図７中、左欄の実線の丸印は、回転体３上のある一点の軌跡（図７の（ａ）からの回動角度）を示すために便宜上付与したものである。破線の丸印は、図７の（ａ）における丸印の初期位置を示す。また、図７〜９は、ガイド体９および直動体４を全て同じ方向から見た図である。
【００４９】
まず、回転体３の着磁筒３ｃの内周面には、螺旋状の磁化領域が形成されている。本実施形態では、内周側がＮ極となる螺旋磁石２１Ｎ（以下、単にＮ極と記す）と、内周側がＳ極となる螺旋磁石２１Ｓ（以下、単にＳ極と記す）とが、一定のピッチで二重螺旋状に相互に並行して配設されており、着磁筒３ｃの内周面には、軸方向に沿って、Ｎ極２１ＮとＳ極２１Ｓとが等間隔で交互に出現するようになっている。
【００５０】
一方、直動体４の外周には、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓの二重螺旋と同じピッチで、二重螺旋状の突条４ａ（４ａ１，４ａ２）が設けられている。これら突条４ａが、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対向（正対）したとき、着磁筒３ｃと直動体４とが磁気的に結合される。すなわち、本実施形態では、これら突条４ａが結合部に相当する。
【００５１】
さて、図７および図８の（ａ）の状態では、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと、二重螺旋状の二つの突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とが対向（正対）している。このとき、Ｎ極２１Ｎに対向している突条は、４ａ２であり、Ｓ極２１Ｓに対向している突条は、４ａ１である。
【００５２】
この状態から、回転体３を回転させると、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓが、見かけ上（固定部に対して固定された回転軸を含む特定の平面において）、突条４ａ１，４ａ２に対して二重螺旋の巻方向と回転体３の回転方向とで決定される軸方向一方側（図７および図８では右側）に相対移動し、図７および図８の（ｂ）の状態を経由して（ｃ）の状態となる。
【００５３】
図７および図８の（ｂ）の状態では、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと突条４ａ１，４ａ２との軸方向の相対的な位置ずれに伴い、磁気的な結合によって、直動体４には、図７および図８の右方向に推力が生じるが、ここで、上記移動規制機構、すなわち爪部１５と鋸歯１７ａとの係止によって、直動体４の図７および図８の右側への移動が規制されるとともに、軸回りの回動も規制されているため、直動体４は、図７および図８の（ａ）の状態から移動することができずに静止したままとなる。
【００５４】
また、図７および図８の（ｃ）の状態では、軸方向については、螺旋磁石２１Ｎおよび２１Ｓの丁度中間に突条４ａ１，４ａ２が位置しており、この状態では、着磁筒３ｃと直動体４とに生じる磁気回路が相殺され、これらの磁気的な結合が解消される。
【００５５】
ところが、さらに回転体３が回転して図７および図８の（ｄ）の状態になると、突条４ａ１，４ａ２には、図７および図８の（ａ）の状態で磁気的に結合していたＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとは別の（図では左隣の）Ｓ極２１ＳおよびＮ極２１Ｎが近接して、直動体４には、図７および図８の左方向に磁気的な結合に伴う推力が作用する。これにより、突条４ａ１，４ａ２と磁気的に結合する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが入れ替わることになる。すなわち、Ｎ極２１Ｎに対向する突条が、４ａ２から４ａ１に変化し、Ｓ極２１Ｓに対向している突条が、４ａ１から４ａ２に変化する。
【００５６】
このとき、上記移動規制機構、すなわち爪部１５と鋸歯１７ａとによっては、直動体４の図７および図８の左方向への移動は規制されないため、磁気的な結合の新たな組み合わせによって、図８の（ｅ）に示すように、直動体４は、図７および図８の左方向に移動する。
【００５７】
このときのスライダ１０および直動体４の一連の動作を、図９を参照して説明すると、まず、図７および図８の（ａ）〜（ｃ）の状態では、図９の（ａ）に示すように、爪部１５と鋸歯１７ａとが係合し、鋸歯１７ａの縦壁面１７ｂと爪部１５の縦壁面１５ｂとが相互に当接しているため、スライダ１０およびこれに固定される直動体４は、図９の右方向（すなわち図７および図８の右方向）には、移動することができない。なお、爪部１５は、付勢機構としてのコイルスプリング１４によって、鋸歯１７ａの根元側に押し付けられている。
【００５８】
一方、図７および図８の（ｄ）の状態では、直動体４には図７および図８の左方向に推力が生じるため、図９の（ｂ）および（ｃ）に示すように、爪部１５は、左側に隣接する鋸歯１７ａの傾斜面を上り、図９の（ｄ）に示すように、爪部１５と当該左側に隣接する鋸歯１７ａとが係止する状態に遷移する。
【００５９】
ここで、図８の（ｃ）（すなわち磁気的に中立の状態）と（ｄ）（すなわち次の組み合わせに移行しようとする状態）とを比較参照すると、相互に隣接する突条４ａの軸方向のピッチ（＝相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチ）をＰとしたとき、直動体４の軸方向の移動距離は、最大でもその１／２（略０．５Ｐ）となることが理解できよう。本実施形態では、鋸歯１７ａのピッチを、ほぼ０．５Ｐとし、脱調による移動距離を大きくとっている。
【００６０】
なお、鋸歯１７ａのピッチが０．５Ｐより低い場合には、当該ピッチが０．５Ｐに近いほど、スライダ１０の動作は、移動速度が速い断続動作となり、ピッチが小さいほど、スライダ１０の動作は往復動作に近付き、その移動速度が遅くなる。一方、鋸歯１７ａのピッチを０．５Ｐより大きくすると、スライダ１０は所定区間内で往復動作することになる。
【００６１】
このように、本実施形態にかかるアクチュエータ１は、移動規制機構によって、回転体３の回転方向と螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓおよび突条４ａ（４ａ１，４ａ２）の巻回方向とによって定まる磁気的結合による移動方向（順方向）に直動体４が移動する（回転体３に従動する）のを規制することで、磁気的結合の変化、すなわち脱調を生じさせて、直動体４を、当該順方向とは逆の方向に移動させるようにしたものである。
【００６２】
かかるアクチュエータ１によれば、脱調による移動の際、回転体３と直動体４との磁気的な結合力によって直動体４が加速される分、当該直動体４により大きな衝撃的な推力を与えることができるという利点がある。
【００６３】
また、本実施形態では、鋸歯板１７に設けた鋸歯１７ａのピッチを、相互に隣接する突条４ａ１，４ａ２の軸方向のピッチ、すなわち相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチの１／２以下としたことで、直動体４を、脱調による移動方向に、断続的に移動させることができる。したがって、このアクチュエータ１は、断続的かつ衝撃的に一方向に打撃力を発生させる電動工具（例えば釘打ち工具等）に利用するのが好適である。この場合、出力（軸方向の出力）は、例えば直動体４の端部やスライダ１０等から取り出すようにすればよい。
【００６４】
さらに、本実施形態では、直動体４の脱調による移動経路の端部で、移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けるとともに、アクチュエータ１の固定部側に、当該移動規制機構による移動規制を解除した状態で、直動体４側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けている。本実施形態では、爪部１５に設けたピン１６を案内子として用いるとともに、ガイド体９の側壁部９ｂに設けた突壁部１８を利用して、当該突壁部１８に対して底壁部９ａの反対側となる領域に非規制案内経路２０を設けている。なお、移動規制機構による移動規制が有効な状態では、案内子としてのピン１６は、突壁部１８と、段差９ｃとの間に形成される溝状の移動経路１９内で移動することになる。
【００６５】
これら爪部１５およびピン１６の動作を、図１０を参照して説明する。なお、図１０は、図７〜図９と同じ視点から見た図である。
【００６６】
移動規制機構による移動規制が有効な状態では、上述したように、爪部１５は、脱調が生じるたびに、鋸歯１７ａを一つずつ乗り越えて左方向に移動する。このとき、ピン１６は、爪部１５の動作にしたがって、移動経路１９内を上下しながら図１０の左側に移動する。
【００６７】
ここで、本実施形態では、鋸歯板１７の鋸歯１７ａの列の終端部、すなわち、脱調による爪部１５の移動方向の先方側の端部に、爪部１５の移動に伴って当該爪部１５を鋸歯１７ａから離間させる傾斜面１７ｃが形成されている。すなわち、爪部１５が傾斜面１７ｃの手前（図１０では右側）に位置する状態で脱調が生じると、爪部１５には、図１０の左方向に向かう推力が生じるが、この推力によって、爪部１５は傾斜面１７ｃに沿って図１０の左上方向に移動する。このとき、この爪部１５の移動に伴って、案内子としてのピン１６は、非規制案内経路２０内に移動する。そして、ピン１６が非規制案内経路２０にある状態では、コイルスプリング１４から爪部１５に付勢力が作用しても、ピン１６が突壁部１８に係合するため、爪部１５は鋸歯１７ａから離間した状態を維持することができる。
【００６８】
したがって、爪部１５が傾斜面１７ｃに沿って鋸歯１７ａから離間すると、ピン１６が非規制案内経路２０に沿って案内されることにより、回転体３の回転に応じて、当該回転体３と同期した直動体４およびスライダ１０の移動に伴って、爪部１５は、鋸歯１７ａから離間した状態のまま、図１０の右方向に移動することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、突壁部１８を、爪部１５の脱調による移動方向の最も手前側の位置の近傍まで延設して、非規制案内経路２０によって案内された爪部１５が、脱調による移動方向の最も手前側の鋸歯１７ａと係止する位置まで戻るようにしている。こうすることで、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。
【００７０】
ここで注目すべきは、こうした爪部１５、ひいては直動体４の一連の動作、すなわち、直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作ならびに戻り動作について、回転体３の回転方向の切り替えを一切必要としない点である。すなわち、上記本実施形態によれば、複雑な制御回路等を要することなく、従来に比べて小型で、かつ簡素な構成によって、より大きな衝撃的かつ断続的な推力を得ることができるのである。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、回転体３と直動体４との磁気的結合状態を遷移させる（脱調させる）ことにより、断続的な直進動作あるいは往復動作を得るアクチュエータ１を、より簡素な構成によって具現化することができる。また、脱調によって回転体３と直動体４との磁気的結合状態を遷移させる際に、当該直動体４を磁力によって加速させることができ、その分、より大きな衝撃的な推力を得ることができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、回転体３の回転方向を切り替えることなく、当該回転体３を一回転方向に回転させることで、磁気的結合による直動体４の一方向への直進動作と、脱調による他方向への直進動作とを得ることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、鋸歯１７ａの列と爪部１５とを含む比較的簡素な構成によって、上記移動規制機構を構築することができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、直動体４を、上記逆方向（すなわち脱調による移動方向）に断続的に直進動作させることができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、上記移動規制機構による直動体４の移動規制を解除して、磁気的結合を維持したまま回転体３の回転に伴って直動体４を所定方向に直進動作させることができるようになる。よって、脱調によって移動した直動体４を、回転体の回転方向を変化させることなく移動前の位置に戻すことができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、一定区間における脱調による移動が完了した直動体４を、回転体３の回転方向を変化させることなく脱調による移動前の状態に復帰させることができる。よって、所定区間における直動体４の脱調による移動を、容易に反復実行することができる。
【００７７】
（第２実施形態）図１１は、本実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図、図１２は、アクチュエータの脱調時における直動体の推力エネルギを他の実施形態と比較して示す図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００７８】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構による直動体４に対する移動規制に伴って弾性変形し、かつ直動体４の移動再開に伴って復元することで直動体４の移動を補助する弾性体２２を設けたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態とほぼ同様の構成である。
【００７９】
具体的には、直動体４のスライダ１０と連結される側の軸方向端部にフランジ２３を固定し、このフランジ２３とスライダ１０との間に、弾性体２２としてコイルスプリングを配置している。フランジ２３には、ガイド体９の開口部にスライド可能に係合して、直動体４の回転を防止する回転止め２３ａが設けられる。
【００８０】
この弾性体２２には、適宜な弾性係数を設定し、移動規制機構によってスライダ１０の移動（図１１では右方向への移動）が規制された状態で、直動体４に磁気的結合による推力（図１１では右方向への推力）が生じたときに、当該推力によって弾性変形（圧縮変形）するように構成される。
【００８１】
図１２は、横軸を回転体３と直動体４との軸方向の相対変位、縦軸を直動体４に作用する軸方向の推力（図１１の右方向への推力を正とする）として、これらの相関関係を示したものであり、（ａ）は、上記第１実施形態の場合、（ｂ）は本実施形態の場合を示したものである。
【００８２】
まず、コイルスプリング等の弾性体２２を設けない上記第１実施形態の場合（図１２の（ａ））、回転体３の回転に伴って、螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが、見かけ上（回転軸を含む特定の平面において）、突条４ａに対して軸方向に沿って図１１の右方向に０．５Ｐだけ相対移動する間は、直動体４およびスライダ１０ともに、移動規制機構によって移動が規制されるため、出力として用い得るエネルギは無い（図７および図８の（ａ）〜（ｃ）に相当）。
【００８３】
その後、回転体３の回転に伴って、螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが、見かけ上、図１１の右方向にさらに進むと、脱調が生じ、そのときに作用する推力（磁気的結合の変化による推力）に基づくエネルギ（図１２の（ａ）の面積Ｅａ）を出力として用いることができる。
【００８４】
一方、本実施形態の場合（図１２の（ｂ））、回転体３との磁気的結合によって、直動体４に、その移動が規制される方向（図１１では右方向）の推力が作用すると、弾性体２２が弾性変形して縮む。なお、直動体４はこの分だけ右側に移動することが許容される。このとき、図１２中、ハッチングを施した領域の面積Ｅｃ分だけ、弾性体２２にエネルギが蓄積される。
【００８５】
さらに回転体３が回転し、回転体３と直動体４との磁気的結合力が弱まると、弾性体２２は伸張しようとする。このとき、直動体４には弾性体２２から図１１の左側方向に付勢する推力が作用する。すなわち、この推力に基づくエネルギ（図１２の（ｂ）の面積Ｅｃ）を、出力として用いることができる。
【００８６】
脱調による推力に基づくエネルギ（図１２の（ｂ）の面積Ｅｂ）は、弾性体２２に引張力が作用する分だけ僅かに減少するが、その減少分は、上記弾性体２２に蓄積されたエネルギより小さく、以て、エネルギの合計（Ｅｂ＋Ｅｃ）は、上記第１実施形態のエネルギ（Ｅａ）より大きくなる。
【００８７】
なお、弾性体２２のバネ定数を、回転体３と直動体４との間のピーク推力を相対変位量で除した値（図１２の（ｂ）中のＫｍ）より小さく設定することで、かかる効果をより確実に得ることができる。
【００８８】
以上の本実施形態によれば、弾性体２２を設けたため、直動体４の移動を規制している際に弾性体２２に蓄積したエネルギによって、直動体４の推力を高めることができ、以て、出力として用いるエネルギを高めることができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、弾性体２２が、上記移動規制機構による直動体４に対する移動規制に伴って回転体３と直動体４との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたため、直動体４の移動を規制している際に弾性体２２をより確実に弾性変形させ、直動体４の推力をより確実に高めることができ、以て、出力として用いるエネルギをより確実に高めることができる。
【００９０】
（第３実施形態）図１３は、本実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す縦断面図、図１４は、移動規制機構の構成を示す正面図、図１５は、スライダの動作軌跡を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００９１】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面１７ｄ上を直動体４の移動方向に沿って摺動する摺動子１５Ｂを設け、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦による抵抗力が、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力より大きく、かつ脱調時に直動体４に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態と同様の構成である。
【００９２】
具体的には、鋸歯板１７に替えて、摺動面１７ｄが形成された摺動板１７Ｂを設ける一方、スライダ１０Ｂに、爪部１５に替えて、底壁部９ａ側の端面を曲面状に形成した摺動子１５Ｂを設け、摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとの摺動摩擦によって、スライダ１０Ｂ、ひいては直動体４の動作を制御しようとするものである。
【００９３】
すなわち、脱調時の磁気的結合によって直動体４に作用する推力は、同期時の磁気的結合によって直動体４に作用する推力に比べて大きくなる。よって、脱調時には、摺動子１５Ｂが動いて摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとが動摩擦の状態となり、同期時の静摩擦の状態と比較して摩擦抵抗が小さい状態となる。一方、摺動面１７ｄと摺動子１５Ｂとの摩擦力は、コイルスプリング１４による付勢力Ｎの他、摺動面１７ｄや摺動子１５Ｂの材質や、形状（接触面積や曲率等）、面粗度等によって調整することができる。したがって、これらのうち少なくとも一つを適宜に調整することで、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦による抵抗力Ｆが、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力Ｆｓより大きく、かつ脱調時に直動体４に作用する衝撃的な推力より小さくなるように設定することができる。
【００９４】
そして、本実施形態の場合にも、図１４および図１５に示すように、上記第１実施形態と同様の突壁部１８によって、脱調時の移動経路１９と非規制案内経路２０とを形成し、さらに脱調時の移動経路１９の終端部に摺動子１５Ｂを摺動面１７ｄから離間させる傾斜面１７ｅを設けることで、案内子としてのピン１６を、図１５に示すように移動案内することができ、以て、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。
【００９５】
以上の本実施形態によれば、摺動子１５Ｂと摺動面１７ｄとの摩擦抵抗を利用した比較的簡素な構成によって、移動規制機構を構築することができる。
【００９６】
（第４実施形態）図１６は、本実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を側方から見た縦断面図、図１７は、移動規制機構を正面から見た縦断面図、図１８は、スライダの動作軌跡を示す説明図、図１９は、ラッチローラの動作を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００９７】
本実施形態にかかるアクチュエータは、移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に設定された転動面１７ｄ上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とするものであり、この点以外は、上記第１実施形態と同様の構成である。
【００９８】
具体的には、また、筐体部１１の底壁部１１ａの裏面側には、相互に平行な一対の脚板１１ｅを立設し、この脚板１１ｅ間に回動可能に架設したシャフト２６に、歯車２４と摩擦ローラ２５を一体的に固定するとともに、可動部１３に設けた爪部１５Ｃを、歯車２４と係合させるようにしている。すなわち、かかる構成では、歯車２４と摩擦ローラ２５とを一体的に回転させるようにするともに、歯車２４に爪部１５Ｃを係合させることで、シャフト２６回りのいずれか一方の回転が規制されるラッチローラを構成している。
【００９９】
そして、摩擦ローラ２５と転動面１７ｄとの摩擦（摺動摩擦）による抵抗力が、回転体３の回転に伴って磁気的結合によって直動体４に作用する推力より大きくなるようにしておく。摩擦力を増大させるために、摩擦ローラ２５の外周面にはゴム等を装着するようにしてもよい。こうすることで、歯車２４と爪部１５Ｃとの係合によってラッチローラの転動が規制された状態では、摩擦ローラ２５と転動面１７ｄとの摺動摩擦によって、スライダ１０Ｃが直動しないようにすることができる。
【０１００】
ここで、ラッチローラが、脱調時に直動体４およびスライダ１０Ｃに対して推力が作用する方向（図１６の右方向）には転動するように構成し、かつ、同期時に直動体４およびスライダ１０Ｃに対して推力が作用する方向（図１６の左方向）には転動できないようにすれば、非転動時には、摩擦力が大きく摺動することもできないため、脱調時にのみ直動体４およびスライダ１０Ｃの移動を許容する所期の移動規制機構を構築することができる。
【０１０１】
歯車２４には、図１９に示すように、その尖端側が一回転方向（図１９では時計回り方向）を指向した複数の歯２４ａが形成されるとともに、爪部１５Ｃは、コイルスプリング１４によって、歯車２４に押し付けられている。したがって、図１９の（ａ）の状態では、爪部１５Ｃの縦壁面１５ｂと歯２４ａの端面２４ｂとが当接して係合することにより、図１９では反時計回り方向の歯車２４の回転が規制される。
【０１０２】
一方、直動体４およびスライダ１０Ｃに、図１９の右側方向に向かう力が作用すると、図１９の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、爪部１５Ｃが歯２４ａの緩斜面上を乗り越え、歯車２４は図１９の時計回り方向に回転することができる。なお、歯車２４の歯２４ａのピッチは、スライダ１０Ｃが０．５Ｐ（Ｐ：相互に隣接する突条４ａの軸方向のピッチ；相互に隣接する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓの軸方向のピッチ）以下の所定ピッチで動くことができる角度に設定する。
【０１０３】
そして、本実施形態の場合にも、図１７および図１８に示すように、上記第１実施形態と同様の突壁部１８によって、脱調時の移動経路１９と非規制案内経路２０とを形成し、さらに脱調時の移動経路１９の終端部に摩擦ローラ２５を摺動面１７ｄから離間させる傾斜面１７ｅを設けることで、案内子としてのピン１６を、図１８に示すように移動案内することができ、以て、一定区間における直動体４の断続的かつ衝撃的な直進動作を反復して実行することができる。なお、ピン１６は、一対の脚板１１ｅに設けた二つの長穴１１ｆを貫通して移動経路１９内に挿入されている。
【０１０４】
以上の本実施形態によれば、ラッチローラを脱調による移動方向にのみ転動させることができ、比較的簡素な構成によって、移動規制機構を構築することができる。
【０１０５】
（第５実施形態）図２０は、本実施形態にかかるアクチュエータの斜視図、図２１は、アクチュエータの側面図、図２２は、回転体と直動体との位置関係を示す説明図、図２３は、回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるアクチュエータは、上記実施形態にかかるアクチュエータと同様の構成要素を備えている。よってそれら対応する構成要素については、共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略するものとする。
【０１０６】
本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄは、上記第１実施形態における直動体４と略同形状の棒状部材を回転体４Ｄとし、上記第１実施形態における回転体３と略同形状の筒状体を直動体３Ｄとしたものである。また、筒状の直動体３Ｄと棒状の回転体４Ｄとの間隙Ｇは、上記第１実施形態のスペーサ６と同形状のスペーサ２７によって確保している。
【０１０７】
すなわち、直動体（着磁筒）３Ｄの筒内には、棒状の回転体４Ｄが装通されている。そして、本実施形態でも、スペーサ２７の中心に設けた貫通穴の内径を、回転体４Ｄの外径とほぼ同じかあるいは僅かに大きく、かつ直動体（着磁筒）３Ｄの内径より小さくし、さらに、スペーサ２７の貫通穴の中心と着磁筒３Ｄの軸心とが略同心となるようにして、これにより、回転体４Ｄが、スペーサ２７の貫通穴内を摺動し、かつ着磁筒３Ｄの中心に配置されて、回転体４Ｄの外周と着磁筒３Ｄの内周とが接触することなく、かつ回転体４Ｄの外周の全周に亘って、着磁筒３Ｄとの間でほぼ一定距離の間隙Ｇが形成されるようにしてある。
【０１０８】
そして、直動体３Ｄの内周面には、螺旋状の磁化領域が形成されている。本実施形態では、内周側がＮ極となる螺旋磁石２１Ｎ（以下、単にＮ極と記す）と、内周側がＳ極となる螺旋磁石２１Ｓ（以下、単にＳ極と記す）とが、一定のピッチで二重螺旋状に配設されており、直動体３Ｄの内周面には、軸方向に向かうにつれて、Ｎ極２１ＮとＳ極２１Ｓとが等間隔で交互に出現するようになっている。
【０１０９】
一方、回転体４Ｄの外周には、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓの二重螺旋と同じピッチで、二重螺旋状の突条４ａが設けられている。これら突条４ａが、Ｎ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対向（正対）したとき、直動体３Ｄと回転体４Ｄとが磁気的に結合される。すなわち、本実施形態では、これら突条４ａが結合部に相当する。
【０１１０】
図２３の（ａ）の状態では、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓと、二重螺旋状の二つの突条４ａ（４ａ１，４ａ２）とが対向（正対）している。このとき、Ｎ極２１Ｎに対向している突条は、４ａ２であり、Ｓ極２１Ｓに対向している突条は、４ａ１である。
【０１１１】
この状態から、回転体４Ｄを回転させると、突条４ａ１，４ａ２が、見かけ上（回転軸を含む特定の平面において）、二重螺旋状のＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓに対して、当該二重螺旋の巻方向と回転体４Ｄの回転方向とで決定される軸方向一方側（図２３では右側）に相対移動し、図２３の（ｂ）の状態を経由して（ｃ）の状態となる。
【０１１２】
図２３の（ｂ）の状態では、突条４ａ１，４ａ２とＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとの軸方向の相対的な位置ずれに伴い、磁気的な結合によって、直動体３Ｄには、図２３の右方向に推力が生じるが、ここで、ガイド体９とスライダ１０とによって形成される移動規制機構によって、直動体３Ｄの図２３の右側への移動が規制されるとともに、軸回りの回動も規制されているため、直動体３Ｄは、図２３の（ａ）の状態から移動することができずに静止したままとなる。
【０１１３】
また、図２３の（ｃ）の状態では、軸方向については、螺旋磁石２１Ｎおよび２１Ｓの丁度中間に突条４ａ１，４ａ２が位置しており、この状態では、着磁筒３ｃと直動体４とに生じる磁気回路が相殺され、これらの磁気的な結合が解消される。
【０１１４】
ところが、さらに回転体４Ｄが回転して図２３の（ｄ）の状態になると、突条４ａ１，４ａ２には、図２３の（ａ）の状態で磁気的に結合していたＮ極２１ＮおよびＳ極２１Ｓとは別の（図では左隣の）Ｓ極２１ＳおよびＮ極２１Ｎが近接して、直動体３Ｄには、図２３の左方向に磁気的な結合に伴う推力が作用する。これにより、突条４ａ１，４ａ２と磁気的に結合する螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓが入れ替わることになる。すなわち、Ｎ極２１Ｎに対向する突条が、４ａ２から４ａ１に変化し、Ｓ極２１Ｓに対向している突条が、４ａ１から４ａ２に変化する。
【０１１５】
このとき、移動規制機構によっては、直動体３Ｄの図２３の左方向への移動が規制されないため、磁気的な結合の新たな組み合わせにより、図２３の（ｅ）に示すように、直動体３Ｄは、図２３の左方向に移動する。
【０１１６】
すなわち、本実施形態にかかるアクチュエータ１Ｄでも、移動規制機構によって、回転体４Ｄの回転方向と螺旋磁石２１Ｎ，２１Ｓおよび突条４ａ（４ａ１，４ａ２）の巻回方向とによって定まる磁気的結合による移動方向（順方向）に直動体３Ｄが移動する（回転体４Ｄに従動する）のを規制することで、磁気的結合の変化、すなわち脱調を生じさせて、直動体３Ｄを、当該順方向とは逆の方向に移動させるようにしたものである。
【０１１７】
かかるアクチュエータ１Ｄによっても、脱調による移動の際、回転体４Ｄと直動体３Ｄとの磁気的な結合力によって直動体３Ｄが加速される分、当該直動体４により大きな衝撃的な推力を与えることができるという利点がある。
【０１１８】
なお、本実施形態においても、移動規制機構による直動体３Ｄに対する移動規制に伴って弾性変形し、かつ直動体３Ｄの移動再開に伴って復元することで直動体３Ｄの移動を補助する弾性体を設け、直動体３Ｄの移動を規制している際に弾性体に蓄積したエネルギによって、直動体３Ｄの推力を高めることができ、以て、出力として用いるエネルギを高めるようにすることができる。例えば、直動体３Ｄ（スペーサ２７）とスライダ１０との間にコイルスプリング等の弾性体を設ければよい。
【０１１９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【０１２０】
例えば、上記各実施形態で開示した回転体や直動体、移動規制機構、その他の構成はあくまで一例に過ぎず、種々に変形して構成することができるし、回転体の回転方向や直動体の直進方向についても、上記実施形態には限定されない。
【０１２１】
また、各実施形態で開示した構成は、適宜に組み合わせて用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの斜視図。
【図２】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の斜視図。
【図３】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の縦断面図。
【図４】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体を含む一部の分解斜視図。
【図５】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図。
【図７】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図。
【図８】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図。
【図９】本発明の実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の動作を示す説明図。
【図１０】本発明の実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータの固定部と直動体とを含む一部の縦断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかるアクチュエータの脱調時における直動体の推力エネルギを他の実施形態と比較して示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す縦断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を示す正面図。
【図１５】本発明の第３実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１６】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構の構成を側方から見た縦断面図。
【図１７】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータの移動規制機構を正面から見た縦断面図。
【図１８】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータのスライダの動作軌跡を示す説明図。
【図１９】本発明の第４実施形態にかかるアクチュエータのラッチローラの動作を示す説明図。
【図２０】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの斜視図。
【図２１】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの側面図。
【図２２】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との位置関係の変化を示す説明図。
【図２３】本発明の第５実施形態にかかるアクチュエータの回転体と直動体との磁気的結合状態の変化を示す説明図。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１Ｄ アクチュエータ
２ 回転駆動機構
３，４Ｄ 回転体
３Ｄ，４ 直動体
４ａ（４ａ１，４ａ２） 突条（結合部）
１５ 爪部
１５Ｂ 摺動子
１６ ピン（案内子）
１７ 鋸歯板（鋸歯列）
１７ａ 鋸歯
１７ｄ 摺動面
１９ 移動経路
２１Ｎ，２１Ｓ 磁石
２２ 弾性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動機構によって回転駆動される回転体と、当該回転体の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体と、を備え、
前記回転体および直動体のうちいずれか一方に筒状部を形成するとともに、他方に当該筒状部の筒内に挿通される挿通部を形成し、
筒状部の内面および挿通部の外面のうち少なくともいずれか一方に螺旋状に配置された磁石を設ける一方、他方には当該磁石に対応する結合部を設け、
前記回転体の回転に応じて、前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって、前記直動体に回転軸方向の推力を与えるアクチュエータにおいて、
前記直動体の軸方向の一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって前記磁石と前記結合部とを脱調させることにより、当該直動体を断続動作あるいは往復動作させるようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って弾性変形し、前記直動体の移動再開に伴って復元することで直動体の他方側への移動を補助する弾性体を設けたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記弾性体が、前記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って前記回転体と前記直動体との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記移動規制機構は、前記直動体が前記回転体の回転に伴って前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって前記一方側へ移動するのを規制し、その逆方向に脱調によって移動するのを許容するものであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に前記直動体の移動方向に沿って設けられた鋸歯列と、前記直動体側に設けられて当該鋸歯列と係合する係合爪と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記鋸歯列における鋸歯のピッチを、前記螺旋状に配置された磁石の軸方向ピッチの１／２以下に設定したことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記移動規制機構として、前記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面上を当該直動体の移動方向に沿って摺動する摺動子を設け、
前記摺動子と摺動面との摩擦による抵抗力が、前記回転体の回転に伴って前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって前記直動体に作用する推力より大きく、かつ脱調時に前記直動体に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記移動規制機構として、前記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された転動面上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
アクチュエータの固定部側に、前記移動規制機構による移動規制を解除した状態で、前記直動体側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けたことを特徴とする請求項５〜８のうちいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
アクチュエータの固定部側の前記直動体の脱調による移動経路の端部で前記移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けたことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１】
回転駆動機構によって回転駆動される回転体と、当該回転体の回転軸方向に往復動作可能でありかつ回転軸回りの回転が規制される直動体と、を備え、
前記回転体および直動体のうちいずれか一方に筒状部を形成するとともに、他方に当該筒状部の筒内に挿通される挿通部を形成し、
筒状部の内面および挿通部の外面のうち少なくともいずれか一方に螺旋状に配置された磁石を設ける一方、他方には当該磁石に対応する結合部を設け、
前記回転体の回転に応じて、前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって、前記直動体に回転軸方向の推力を与えるアクチュエータにおいて、
前記直動体の軸方向の一方側への移動を規制する移動規制機構を設け、当該移動規制機構によって前記磁石と前記結合部とを脱調させることにより、当該直動体を断続動作あるいは往復動作させるようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って弾性変形し、前記直動体の移動再開に伴って復元することで直動体の他方側への移動を補助する弾性体を設けたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記弾性体が、前記移動規制機構による直動体に対する移動規制に伴って前記回転体と前記直動体との間で作用する磁気的結合力よって弾性変形するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記移動規制機構は、前記直動体が前記回転体の回転に伴って前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって前記一方側へ移動するのを規制し、その逆方向に脱調によって移動するのを許容するものであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記移動規制機構として、アクチュエータの固定部側に前記直動体の移動方向に沿って設けられた鋸歯列と、前記直動体側に設けられて当該鋸歯列と係合する係合爪と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記鋸歯列における鋸歯のピッチを、前記螺旋状に配置された磁石の軸方向ピッチの１／２以下に設定したことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記移動規制機構として、前記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された摺動面上を当該直動体の移動方向に沿って摺動する摺動子を設け、
前記摺動子と摺動面との摩擦による抵抗力が、前記回転体の回転に伴って前記磁石と前記結合部との磁気的結合によって前記直動体に作用する推力より大きく、かつ脱調時に前記直動体に作用する推力より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記移動規制機構として、前記直動体側に、アクチュエータの固定部側に設定された転動面上を転動するラッチローラを設けたことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
アクチュエータの固定部側に、前記移動規制機構による移動規制を解除した状態で、前記直動体側の案内子を移動可能に案内する非規制案内経路を設けたことを特徴とする請求項５〜８のうちいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
アクチュエータの固定部側の前記直動体の脱調による移動経路の端部で前記移動規制機構による移動規制を解除する移動規制解除機構を設けたことを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−５７０８３（Ｐ２００７−５７０８３Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４６７５８（Ｐ２００５−２４６７５８）
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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