リニアアクチュエータ
【課題】精度良く組立てを行うことができるとともに、温度変化大きい状況でも安定した動作特性を維持できるリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】インナコア２と、一対の板バネ４１、４２によって支持されつつインナコア２と同一の軸心に設けられたアウタコア３とを具備したリニアアクチュエータ１であって、インナコア２および一対の板バネ４１、４２が同一の軸心に貫通孔を形成され、一端部側に大径部６１を有するシャフト６が各貫通孔に緊密に挿通された上で固定カラー７４が軸方向に圧入して設けられるとともに、一対の板バネ４１、４２のいずれかと大径部６１または固定カラー７４との間にバネ部材７３が設けられ、インナコア２および一対の板バネ４１、４２がバネ部材７３によってシャフト６の軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成した。
【解決手段】インナコア２と、一対の板バネ４１、４２によって支持されつつインナコア２と同一の軸心に設けられたアウタコア３とを具備したリニアアクチュエータ１であって、インナコア２および一対の板バネ４１、４２が同一の軸心に貫通孔を形成され、一端部側に大径部６１を有するシャフト６が各貫通孔に緊密に挿通された上で固定カラー７４が軸方向に圧入して設けられるとともに、一対の板バネ４１、４２のいずれかと大径部６１または固定カラー７４との間にバネ部材７３が設けられ、インナコア２および一対の板バネ４１、４２がバネ部材７３によってシャフト６の軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向の内外に設けたインナコアとアウタコアとを同一の軸心となるように支持し、かつインナコアに対してアウタコアを軸方向に往復動可能に弾性支持する板バネを備えたリニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気の作用によって固定子に対し可動子を一方向に往復動させるリニアアクチュエータとして数多くのタイプのものが知られている。その中でも、下記特許文献１に示す構成を有するリニアアクチュエータが知られている。
【０００３】
このものは、可動子を固定子の外側に配置したアウタ可動型と称されるタイプのものであって、固定子であるインナコアの外側に可動子であるアウタコアを同一の軸心となるように配置するとともに、インナコアの外側には永久磁石を、アウタコアの内側には磁極部を設け、永久磁石と磁極部とを一定の間隔を設けて近接させ、これらの間で形成される磁場を電気的に制御して変化させることによって、アウタコアを上記軸心の軸方向に往復動させるようにしたものである。
【０００４】
当該リニアアクチュエータの構成について具体的に説明すると、インナコアは軸心に設けられた貫通孔を挿通するシャフトによって当該シャフトの半径方向に支持されるとともに、インナコアを前後に挟み込むようにして前記シャフトの外周には一対の板バネが設けられており、アウタコアはそれら一対の板バネによって前面および後面より接続されることによって、シャフトの軸方向に対して弾性的に支持されるようになっている。この板バネはシャフトの軸方向から見て「８」の字形状に形成されるとともに中央の交差部には貫通孔が設けられており、当該貫通孔とインナコアに設けられた貫通孔に同時にシャフトを挿通させることで、インナコアと板バネとが同軸に配置されるとともに、板バネに接続されるアウタコアもインナコアと同軸に配置できるようにされている。
【０００５】
また、上記シャフトの片端部側には前記貫通孔を通過できない大径部が形成されているとともに、他端部側には雄ネジが形成されており、上記のようにして板バネおよびインナコアの貫通孔を挿通させた後にナットを螺着させることによって、シャフトに対して板バネやインナコアの位置を固定することができるようにされている。
【０００６】
こうしたリニアアクチュエータにおいては永久磁石と磁極部とを適切に対向させつつ、所定の間隙を維持させることがリニアアクチュエータとしての特性を維持させるために重要であり、これを目的としてインナコアとアウタコアとの位置関係を規制するための技術についても様々なものが提案されている。
【０００７】
例えば、上述の特許文献１においては、板バネの外周に溝部を設けるとともにアウタコアには軸部を設け、これらの溝部と軸部とが係合することによって板バネとアウタコアとの位置関係を規制し、間接的にアウタコアとインナコアの位置関係を規制している。
【０００８】
また、特許文献２においては、シャフトを多角形状に形成するとともに、これと対応させてインナコアと板バネの貫通孔を多角形状に形成することで、シャフトを介してインナコアと板バネの間の円周方向の位置ズレを抑制している。これにより、間接的にインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制される。
【０００９】
また、特許文献３においては、インナコアとアウタコアとが半径方向に相対変位した際に、永久磁石と磁極部が当接するよりも先に当接してストッパとして機能するための当接部をインナコアとアウタコアとの間に形成したものである。当該当接部によって、動作中におけるインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２２６８７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７９１６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した先行技術に係るリニアアクチュエータでは、製造コスト削減のために各部品を簡素化しつつ組立容易性を向上させるための工夫がいまだ不十分である。
【００１２】
例えば、上記特許文献１や特許文献３のように円柱状に形成したシャフトを用いつつ、当該シャフトを板バネやインナコアの貫通孔に挿通させて先端にナットを螺着しようとすると、ナットに与える回転力が板バネに対して作用し、板バネの位置がインナコアに対して周方向にズレを生じ、その結果、アウタコアに設けた磁極部とインナコアに設けた永久磁石との間の位置関係が変化することによって磁場特性が変化し、リニアアクチュエータとしての動作特性が変化する恐れがある。
【００１３】
こうした組立時の位置ズレを防止するために、専用の組立て治具を用いつつ慎重に組立を行うことも考えられるが、治具の製作費がかかる上に組立工数が増加することで、全体の製作費が増加する恐れがある。
【００１４】
また、特許文献２のようにシャフトを多角形状にしたり、円柱形状の一部にキーや平面部を設けたりしておき、シャフト外周に嵌め込む板バネやインナコアをそれらに対応した形状にすることで、周方向の位置ズレを抑制することも考えられる。しかしながら、こうした加工も製作コストの増大につながる恐れがある。
【００１５】
上記のような組立時の板バネとインナコアとの円周方向の位置ズレを抜本的に解決するための手段として、組立時にネジを用いることなくシャフトの軸方向に板バネとインナコアとを押圧することで各部材の位置を規制する構成にすることが考えられる。具体的には、シャフトの外周に板バネとインナコアとを挿通させた状態で、シャフトの先端にはナットに代わって、締まりバメによって固着される固定カラーを油圧シリンダ等の手段によって軸方向に圧入した構成が考えられる。このように構成することで、シャフトにはネジ、キー溝、平面部等の複雑な加工が不要であるために装置構成を簡単かつ安価なものにできるとともに、容易に組立を行うことができるにもかかわらず、組立時には円周方向の力を作用させないために板バネとインナコアとの間に位置ズレを生じさせることもない。
【００１６】
しかしながら、上記のようなシャフト外周に固定カラーを圧入させる構成では、使用環境によっては固定カラーによる板バネとインナコアの軸方向への位置規制が不十分となる可能性がある。具体的には、温度変化の激しい環境下で使用し、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく上昇した場合には、シャフトの伸びによって固定カラーの位置が板バネやインナコアに対して相対的にずれることになる。また、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく低下した場合には、シャフトが軸方向に縮むことによって固定カラーの位置がずれることになる。
【００１７】
これらの場合には、シャフト外周に嵌め込んだインナコアと板バネの軸方向への位置規制が不十分となり隙間が生じることになる。こうした現象が生じた場合には、インナコアに対してアウタコアを動作させようとしても、隙間の分、動作ストロークが短くなったり応答性が悪くなったりすることが考えられる。また、板バネの支持状態が変化するため、固有振動数等のリニアアクチュエータとしての機器特性が変化することに繋がりかねない。
【００１８】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的にはインナコアとアウタコアを円周方向にずらすことなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい過酷な使用環境の下でも安定した機器特性を有するリニアアクチュエータ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】
【００１９】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００２０】
すなわち、本発明のリニアアクチュエータは、インナコアと、当該インナコアを軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネと、当該一対の板バネによって支持されつつ前記インナコアと同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコアの半径方向外側に設けられたアウタコアとを具備し、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち一方に永久磁石が設けられ、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち他方に前記永久磁石と所定の間隔で対向する磁極部を形成したものであって、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記同一の軸心の位置に各々貫通孔を形成されており、一端部側に大径部を有するシャフトが他端部側より前記各貫通孔に緊密に挿通された上で、前記貫通孔より突出した前記他端部に固定カラーが軸方向に圧入して設けられているとともに、前記一対の板バネのいずれかと前記大径部または前記固定カラーとの間の少なくとも一方にバネ部材が設けられており、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記大径部と前記固定カラーとの間で前記バネ部材によって前記シャフトの軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したことを特徴とする。
【００２１】
このように構成すると、インナコアと板バネとの間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化によってシャフトに伸びが発生した場合やシャフトが縮むことで固定カラーの位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材による付勢力によって変わらず板バネとインナコアとを軸方向に押圧することができるために、内部で軸方向の隙間が生じないとともに板バネによるアウタコアの支持条件がほとんど変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータとしての特性が変わらず、安定して使用することができる。
【００２２】
さらに、上記の効果をより高めるためには板バネを円周方向全体に渡って均一に支持させることが好ましく、そのためには、前記バネ部材が皿バネによって形成されており、当該皿バネの内周が前記シャフトの外周に嵌合されているようにして構成することが好適である。
【００２３】
また、上記の効果に加えて、永久磁石と磁極部の間の位置規制を行う半径方向のストッパとしての機能を兼ね備えつつ、コンパクトに構成することを可能にするためには、前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さくなるようにして構成することが好適である。
【００２４】
さらに、ストッパ機能が作用する際に、部材同士の接触による衝撃を吸収することができるとともに、これらが接触した際であっても摺動抵抗が小さく相対的な往復動作を継続可能にするためには、前記大径部および前記固定カラーの外周、またはこれらの各外周と対応する前記ストッパ部材の内周のうち少なくとも何れか一方に樹脂製カラーを設けることが好適である。
【００２５】
さらに、上記の樹脂製カラーを簡単に取付ができるとともに、アウタコアが何れの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることを可能とするためには、前記樹脂製カラーが円周方向の一箇所に切断部を設けられ、拡径または縮径を可能にされているとともに、前記切断部が軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラーを構成する一部が存在するように形成されているように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明した本発明によれば、インナコアとアウタコアとの間に円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい環境であっても内部に隙間が生じず、アウタコアの支持条件が変化しないため、安定した動作特性を維持できるリニアアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータの斜視図。
【図２】同リニアアクチュエータの断面図。
【図３】同リニアアクチュエータの分解斜視図。
【図４】同リニアアクチュエータの主要部の分解斜視図。
【図５】同リニアアクチュエータの要部の組立方法を示す断面図。
【図６】同リニアアクチュエータを構成するアウタコアの分解斜視図。
【図７】同リニアアクチュエータを構成するストッパ部材の分解斜視図。
【図８】同リニアアクチュエータを構成する板バネの分解斜視図。
【図９】同リニアアクチュエータの要部を示す断面図および斜視図。
【図１０】同リニアアクチュエータで用いるカシメ部の形態を示す模式図。
【図１１】ストッパ部材および樹脂製カラーの変形例を示す断面図および斜視図。
【図１２】図１１とは別のストッパ部材および樹脂製カラーの変形例を示す断面図および斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２９】
この実施形態のリニアアクチュエータは、図１に示すように、大きくは内部に設けられているインナコア２と、当該インナコア２の外周に同一の軸心となるように設けられたアウタコア３と、上記の軸心を構成するシャフト６と、当該シャフト６の外周で上記アウタコア３を支持する一対の板バネ４１、４２と、板バネ４１、４２の前後方向にそれぞれ設けられたストッパ部材５１、５２から構成されている。
【００３０】
この構成を、図２に示す中心断面図を用いてさらに詳細に説明する。
【００３１】
シャフト６は図中右側の後端部６３から図中左側の先端部６２に向かって延出された円柱状に形成されており、長手方向中央より図中右寄りに大径部６１が形成されている。
この大径部６１の端面６１ａから図中左側の先端部６２までが、挿通部６４としてインナコア２や板バネ４１、４２の内部に挿通される。この挿通部６４と大径部６１とは同軸上に形成されている。
【００３２】
シャフト６の挿通部６４には板バネ４２、スペーサ７２、インナコア２、スペーサ７１、板バネ４１が順に嵌合され、さらにシャフト６の先端部６２近傍にはバネ部材としての皿バネ７３および固定カラー７４が嵌合されている。こうすることによって、当該固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間で、板バネ４１、４２とインナコア２とが皿バネ７３によって軸方向に付勢されつつ位置規制されるようになっている。
【００３３】
ここで、本実施形態の説明において、軸方向とはシャフト６における軸方向を意味するとともに、半径方向および円周方向とはそれぞれシャフト６における半径方向および円周方向を意味し、インナコア２やアウタコア３の軸心を基準とした方向と同義であって、特に断らない限り以下の説明においてもこの定義を使用する。
【００３４】
インナコア２は積層鋼板によって形成されるとともに、当該インナコア２を軸方向の前後より挟み込むようにしてコアカバー２１、２２が設けられるとともに、当該コアカバー２１、２２の外側にコイル２５、２６が設けられている。これらのコイル２５、２６に電流を印加することによって、図中の上下方向の磁界を発生させることができる。さらに、インナコア２の上下には永久磁石２３、２４が設けられており、これらの永久磁石２３、２４はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるように構成されるとともに、上下の永久磁石２３、２４で互いに磁極の向きが異なるように配置されている。
【００３５】
インナコア２の軸方向の前後には、円筒状のスペーサ７１、７２がそれぞれ一方の端面を当接させるようにして設けられており、当該スペーサ７１、７２の他方の端面にはそれぞれ板バネ４１、４２が当接するようにして設けられている。板バネ７１、７２はインナコア２の外周にまで延在し、ガイドピン９３を介してアウタコア３を支持するように構成されている。
【００３６】
アウタコア３は、上側コア３１、下側コア３２として図中の上下方向に２分割されて構成されており、それぞれガイドピン９３、９３が挿通されるようにして設けられ、これらを用いて板バネ４１、４２を介して半径方向に位置決めが行われるようになっている。また、アウタコア３を軸方向前後に挟み込むようにしてストッパ部材５１、５２が設けられており、これらもアウタコア３と同様にガイドピン９３、９３によって位置決めが行われる。さらに、このように各部材が配置された状態で、ボルト９１、９１およびナット９２、９２によって軸方向に固定が行われるようになっている。
【００３７】
以上のような大まかな構成を示す各部品の形状および構成について、以下詳細に説明していく。
【００３８】
図３に示す分解斜視図を用いて再度、部品間の構成を説明すると、インナコア２はスペーサ７１、７２を介して軸方向の前後を板バネ４１、４２に挟み込まれた状態とされ、これらの貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａの内部をシャフト６の挿通部６４を挿通させた上で、シャフト６の先端部６２近傍に皿バネ７３と各貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａよりも大径に構成された固定カラー７４が嵌め込まれる。このようにして、インナコア２および板バネ４１、４２はシャフト６の軸心Ｘと同一の軸心を有するようにして半径方向に位置決めされるとともに、軸方向に対して位置決めがなされる。
【００３９】
上記のようにシャフト６の外周への嵌合を行う前に、インナコア２に対しては、図４のようにして周辺部品の取付けを行っておく。インナコア２はそれぞれ軸方向を厚み方向とする積層鋼板により形成されており、後に詳述するようにそれぞれの鋼板に形成されたカシメ部２ｊによって相互に連結されることによって一体化されている。軸方向の前面２ｂ、後面２ｃは平面として構成されるとともに、前面２ｂには軸方向の凸部としてカシメ部２ｊが設けられており、後面２ｃには凹部としてカシメ部（図示せず）が設けられている。そして、前面２ｂから後面２ｃに渡って、中心部に貫通孔２ａが形成されるとともに、上面２ｄと下面２ｅとは円周方向に沿った曲面にほぼ近くなるようにして形成されている。さらに、上面２ｄの下方および下面２ｅの上方で貫通孔２ａ寄りの位置には、コイル２５、２６を巻くための逃げ部としてそれぞれ段差部２ｆ、２ｇが形成されている。
【００４０】
インナコア２を軸方向前後に挟み込むようにして当接するスペーサ７１、７２は円筒状に形成されており、これらの端面にもインナコア２と同様にカシメ部７１ｊ、７２ｊが設けられている。そのため、インナコア２に設けたカシメ部の一部と、スペーサの７１、７２のカシメ部７１ｊ、７２ｊが係合することによって、軸方向に押圧した際に相互に位置規制がなされるようになっている。
【００４１】
また、インナコア２を軸方向前後に挟み込むようにして、コアカバー２１、２２が設けられており、これらによってインナコア２のほぼ全体を覆うことになる。コアカバー２１、２２はそれぞれ開口孔２１ａ、２２ａが設けられており、当該開口孔２１ａ、２２ａは上記スペーサ７１、７２の外径よりも大きく形成されているために、スペーサ７１、７２の端面７１ｂ、７２ｃは軸方向に完全に露出するようになっている。このようにコアカバー７１、７２をインナコア２に取り付けた状態で、上下より永久磁石２３、２４が取り付けられるようになっている。永久磁石２３、２４はそれぞれ半径方向外側に向けて凸となる曲面を有する形状に構成されており、内面２３ｂ、２４ｂがコアカバー２１、２２にガイドされつつインナコア２の上面２ｄまたは下面２ｅに接するようにして取り付けられる。このようにインナコア２に対して取付けた状態で、外面２３ａ、２４ａが貫通孔２ａの軸を中心とする円筒面の一部を構成する曲面となるようにして形成されている。
【００４２】
さらに、インナコア２に対してコアカバー２１、２２を取り付けた状態で、インナコア２の段差部２ｆ、２ｇに対応するコアカバー２１、２２の段差部２１ｂ、２１ｃ、２２ｂ、２２ｃの位置にコイル２５、２６を形成する。これらのコイル２５、２６に対して電流を印加することによって、永久磁石２３、２４が形成する磁場を変化させることができるようになっている。
【００４３】
上記のようにインナコア２、コアカバー２１、２２、スペーサ７１、７２、永久磁石２３、２４およびコイル２５、２６を事前に組み立てた状態とした上で、これらを中心に図３のように他の部品とともにリニアアクチュエータ１として組立てを行っていく。
【００４４】
スペーサ７１、７２と各々隣接するようにして板バネ４１、４２が設けられている。板バネ４１、４２は四角形状に形成された枠部４１ｅ、４２ｅと、当該枠部４１ｅ、４２ｅと図中の上下位置で連結され、「８」の字形状に形成されたバネ部４１ｆ、４２ｆと、その中心に設けられたリング状の取付部４１ｈ、４２ｈとから構成される。このように構成されることで、取付部４１ｈ、４２ｈを固定した状態ではバネ部４１ｆ、４２ｆが変形することによって枠部４１ｅ、４２ｅが軸方向に弾性的に変位することができるようになっている。取付部４１ｈ、４２ｈの端面のうち一方は、スペーサ７１、７２に当接するようにして軸方向に位置決めがなされる。また、取付部４１ｈ、４２ｈの中心に設けられた貫通孔４１ａ、４２ａはインナコア２の貫通孔２ａと同軸上に配置された上で、シャフト６が挿通されるようになっている。板バネ４１、４２の枠部４１ｅ、４２ｅの図中の上下位置には、貫通孔４１ａの中心と一直線に並ぶようにして切り欠き部４１ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４２ｂが形成されている。組立時においては、この切り欠き部４１ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４２ｂに沿ってガイドピン９３、９３が図中の上下より挿入されるようにして、上側コア３１および下側コア３２の位置決めが行われる。また、枠部４１、４２の四隅にはボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇが形成されており、当該部分には組立時の最終段階においてはボルト９１〜９１が挿通されるようになっている。
【００４５】
以下、板バネ４１、４２の詳細な構成について、板バネ４２を例にとって説明していく。板バネ４２は図８に示すようにして、打ち抜き加工によって形成された板バネ用鋼板４２Ｐ１〜４２Ｐ５を積層させ相互に連結することによって構成されている。各板バネ用鋼板４２Ｐ１〜４２Ｐ５は全体形状を同一に形成され、各々形成されたボルト孔部４２ｇ１〜ｇ５、切り欠き部４２ｂ１〜ｂ５、貫通孔部４２ａ１〜ａ５は積層された後には一体化して図３に示すような一個のボルト孔４２ｇ、切り欠き部４２ｂ、貫通孔４２ａを構成する。
【００４６】
それぞれの枠部４２ｅ１〜ｅ５には周方向に１２箇所カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を設け、取付部４２ｈ１〜ｈ５には各々、図中の左右方向に２箇所のカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を設けている。当該カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５は、プレス加工によって断面が逆Ｖ型になるようにして形成されるものであって、図中の左方向に向けて凸になるようにしてある。そのため、凸側の面に対する裏面では同形状の凹型になっている。そのため、こうした形状のカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５の位置を合わせて重ね合わせることによって、凹部と凸部とを係合させることができる。さらに、このようにして薄板を積層させた状態でプレス機等によって積層方向に押圧力を付与することによって、カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を微小に変形させて相互の連結力を強めて一体化することが可能となっている。
【００４７】
本実施形態においては、図３に示した板バネ４２は上記のように構成した板バネ４１と同じものとしており、リニアアクチュエータ１として構成する際に同じ方向となるようにして組み込むものである。
【００４８】
上記のように構成した板バネ４１、４２によって、図３のようにしてスペーサ７１、７２を介してインナコア２を挟み込むように配置した上で、これらの中心にシャフト６を挿通させることになる。なお、インナコア２に対しては上述したように事前にコアカバー２１、２２、永久磁石２３、２４、コイル２５、２６を取り付けておく。
【００４９】
このようにして組み立てた際には、図５に示すような形態になる。インナコア２を中心として、図中の左方向より板バネ４１、スペーサ７１、インナコア２、スペーサ７２、板バネ４２の順に配置した状態で、これらの中心に設けた各貫通孔４１ａ、７１ａ、２ａ、７２ａ、４２ａの内部にシャフト６の挿通部６４を挿通させ、大径部６１の端面６１ａから図中左側の板バネ４１までが軸方向に順次当接するようにしている。インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２の中心に設けた各貫通孔２ａ、７１ａ、７２ａ、４１ａ、４２ａの内径は挿通部６４の外径とほぼ等しく設定されており、挿通部６４が緊密に挿通されることによって半径方向に位置決めがなされる。また、円周方向に対しては、各部材に形成されたカシメ部２ｊ、７１ｊ、７２ｊ、４１ｊ、４２ｊ（図３、図４参照）の一部が係合することによって位置規制が行われるようになっている。このような状態にした上で、バネ部材としての皿バネ７３と固定カラー７４をシャフト６の挿通部６４に嵌め込んでいく。固定カラー７４の中心に設けられた貫通孔７４ａはシャフト６の挿通部６４の外径よりもやや小さな内径を有しており、この固定カラー７４は油圧シリンダ等を用いてシャフト６の先端部６２より図中右方向に圧入されることによって、圧入後は貫通孔７４ａの内周面が挿通部６４の外周面を把持することで強固に位置の固定が行われる。
【００５０】
固定カラー７４の圧入に際しては、軸方向に押圧するのみであり、ネジを締め込む場合のように円周方向の力を作用させないため、組み込みにあたって各部材の位置を円周方向にずらすことがない。そのため、格別注意を働かせることなく容易に組み込みを行うことができるとともに、組立不良を減らすことができる。
【００５１】
この固定カラー７４の外径は、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２の各貫通孔２ａ、７１ａ、７２ａ、４１ａ、４２ａよりも大径に構成されているため、固定カラー７４は軸方向の位置規制部材として作用する。すなわち、固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間でインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２は軸方向に位置規制がなされる。上記のような固定カラー７４の圧入に際して、皿バネ７３は軸方向に圧縮されるようにして変形されるため、この皿バネ７３の復元力が常にインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２に対して軸方向に作用することになる。このため、シャフト６の熱収縮による固定カラー７４の軸方向への位置ズレやシャフト６の熱膨張によって、インナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２と固定カラー７４との軸方向への相対位置が変化する場合であっても、隙間が生じないように皿バネ７３の形状が復元するとともに、常に変わることなくインナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２に対して軸方向への付勢力を働かせることができる。これにより、シャフト６の外周で軸方向に対して隙間が生じないとともに、板バネ４１、４２の支持条件を変化させないようにすることが可能となっている。そのため、温度変化の激しい過酷な状況の下で使用しても、リニアアクチュエータ１としての特性の変化が少なくなる。
【００５２】
さらには、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２に対して軸方向への付勢力を働かせるためのバネ部材として皿バネ７３を用いることで、皿バネ７３の内周面をシャフト６の外周に嵌め込むだけで位置精度良く容易に支持させることが可能であるとともに、円周方向に均一に付勢力を作用させることができる。このため板バネ４１、４２を全周に渡って方向性なく均一に支持することができ、よりリニアアクチュエータ１としての特性の安定化に寄与している。
【００５３】
また、固定カラー７４をシャフト６に対して圧入する際に、固定カラー７４の端面７４ｂがインナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２に対して軸方向に押圧力を付与することになるために、上述のように円周方向の位置決めとして機能していた各部材に形成されたカシメ部２ｊ、７１ｊ、７２ｊ、４１ｊ、４２ｊ（図３、図４参照）の一部は、係合箇所が微小に変形することで互いに連結力が増加して一体化がなされる。
【００５４】
上記のようにして、シャフト６を基準にしてインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２、皿バネ７３および固定カラー７４を組み込んだ後は、図３に示す形態で上側コア３１と下側コア３２がそれぞれ図中の上下より取り付けられ、アウタコア３を構成する。上側コア３１および下側コア３２によって構成されるアウタコア３は、インナコア２の半径方向外側でインナコア２を囲むようにして設けられており、板バネ４１、４２の枠部４１ｅ、４２ｅによって軸方向に挟まれるようにして設けられる。アウタコア３は、内面に磁極部３１ａ、３２ａを形成されており、それぞれが永久磁石２３、２４と適切な隙間を有しつつ対向されるように構成されている。上側コア３１および下側コア３２には、それぞれ磁極部３１ａ、３２ａの外側に設けられたピン孔３１ｂ、３２ｂに挿通されるようにしてガイドピン９３、９３が設けられており、当該ガイドピン９３を上述した板バネ４１、４２に形成された切り欠き部４１ｂ、４２ｂに挿入することによって位置決めを行いつつ組み込むことができるようになっている。
【００５５】
このようなガイドピン９３を用いた位置決め機能を有していることから、組立時において正確にアウタコア３とインナコアとが同一の軸心Ｘを有するように位置決めを行うことができ、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとを衝突させて損傷を生じさせることがないとともに、両者の間で適切な隙間を形成することができるようになっている。また、上側コア３１および下側コア３２は、それぞれ板バネ４１、４２に設けたボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇと対応する位置に貫通孔３１ｃ、３１ｃ、３２ｃ、３２ｃが設けられており、組立の最終段階でボルト９１〜９１を挿通することができるようになっている。
【００５６】
上記のような形状を有する上側コア３１および下側コア３２は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して上側コア３１を用いて説明する。
【００５７】
上側コア３１は、図６のような構成を有しており、軸方向に配置された５つのコア要素３１Ｂ１〜Ｂ５を一体化したものである。それぞれのコア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、コの字型に形成されるとともに、各々打ち抜きによって形成された薄い鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板を連結させるための方法は、図８を用いて板バネ４２を例として説明した薄板４２Ｐ１〜Ｐ５の各部に形成したカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を使用した締結方法と同じものである。
【００５８】
図６に戻って、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、各部にカシメ部３１ｊ１〜ｊ５を有しており、当該カシメ部３１ｊ１〜ｊ５は図中の左方向に向かって凸部を形成するとともに、右方向に向かって凹部を形成しているため、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５を重ね合わせた際にはカシメ部３１ｊ１〜ｊ５が係合して位置規制が行われるようになっている。また、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、それぞれがボルト孔部３１ｃ１〜３１ｃ５とピン孔部３１ｂ１〜ｂ５を形成されており、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５が連結されて一体として上側コア３１を構成した際には、それぞれボルト孔３１ｃとピン孔３１ｂとを構成することになる。当該ピン孔３１ｂの内部には軸方向にガイドピン９３が挿通され、ガイドピン９３の両端部が上側コア３１より突出するようになる。また、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５のコの字型の両端部にはそれぞれ段差部３１ｄ１〜ｄ５、３１ｅ１〜ｅ５が形成されており、当該部分が上側コア３１として一体化された後には下側コア３２（図３参照）の同じ部分と噛み合うように構成されている。
【００５９】
本実施形態においては、図３に示した下側コア３２として、上記のように構成した上側コア３１と同じ形状のものを用いており、上側コア３１とは上下を逆にして使用するものである。
【００６０】
図３に戻って、上側コア３１および下側コア３２をガイドピン９３、９３によって位置決めしつつ板バネ４１、４２の間に配置した後には、これらをさらに軸方向の外側より挟み込むようにしてストッパ部材５１、５２を組み込んでいく。ストッパ部材５１、５２は、それぞれ外形を矩形状に構成され、板バネ４１、４２やアウタコア３の外形とほぼ同一になるようにされている。各ストッパ部材５１、５２は、図中の上下にそれぞれ溝部５１ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５２ｂを備えており、この部分がアウタコア３より軸方向に突出したガイドピン９３、９３の両端に嵌め合わされることにより位置決めが行われ、アウタコア３と同様にシャフト６の軸心Ｘと中心軸が同一になるようにされる。
【００６１】
ストッパ部材５１、５２はそれぞれ「８」の字状に形成されているとともに、その中心部には孔部５１ａ、５２ａが設けられ、これらの孔部５１ａ、５２ａの内径は上述した、固定カラー７４の外径およびシャフト６の大径部６１の外径よりも僅かに大きくなるように設定されている。そのため、固定カラー７４や大径部６１は当該孔部５１ａ、５２ａに干渉することはない。また、ストッパ部材５１、５２にはそれぞれ四隅にボルト孔５１ｃ〜５１ｃ、５２ｃ〜５２ｃが設けられている。
【００６２】
このような形状に構成されるストッパ部材５１、５２は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して図中左側のストッパ部材５１を用いて説明する。
【００６３】
ストッパ部材５１は、図７のような構成を有しており、２つのストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２を軸方向に連結することによって構成されるものである。ストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２は外形がほぼ同一の矩形状に形成されているが、ストッパ要素５１Ｂ１は「８」の字状に、ストッパ要素５１Ｂ２は「Ｏ」の字状に形成されているものである。これらのストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２は、各々薄い打ち抜き鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板は、各々に設けられたカシメ部５１ｊ１〜５１ｊ１、５１ｊ２〜５１ｊ２を軸方向に係合させることによって連結させていくものであり、図３に示した板バネ４１、４２、インナコア２およびアウタコア３と同様の方法によって構成するものである。
【００６４】
なお、ストッパ部材５１はリニアアクチュエータ１として組み立てた際に軸方向に凸部が生じないようにするため、図７におけるカシメ部５１ｊ１〜５１ｊ１が図中の左方向に突出しないように配慮してある。この手法については後に詳述する。
【００６５】
ストッパ部材５２（図３参照）も、上記のようにしてストッパ部材５１と同様に製作するものではあるが、図３のようにしてリニアアクチュエータ１として組立てた際には、ストッパ部材５１とは異なり、軸方向外側に対して凹部が形成される向きにカシメ部材（図７参照）が形成されることになる。
【００６６】
それぞれのストッパ部材５１、５２の中心に設けられた孔部５１ａ、５２ａの内周面は、それぞれ固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１の各外周面との間で隙間を構成する。さらに孔部５１ａ、５２ａと対向する位置には、固定カラー７４の外周に樹脂製カラー７５が嵌め込まれているとともに、大径部６１ａの外周に樹脂製カラー７６が嵌め込まれている。このように樹脂製カラー７５、７６を嵌め込まれた固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１と、これらと対向するストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａとの隙間を、図２に示すようにそれぞれδ２、δ３として定義する。他方、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの間の隙間をδ１として定義する。本実施形態においては、δ２とδ３とは同じ大きさになるように設定するとともに、これらがδ１よりも小さくなるように設定している。そのため、インナコア２とアウタコア３とが半径方向に相対変位した場合であっても、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触する前に、樹脂製カラー７５、７６がストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａの内周面に当接してストッパとして機能するために、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの接触を防止することができるようになっている。
【００６７】
樹脂製カラー７５、７６は、図９（ａ）および（ｂ）に示すようにして、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１に取り付けられる。なお、図９（ｂ）はシャフト６より、インナコア５や板バネ４１、４２等の部品を取り外した場合を想定して、単純化して示した模式図である。固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１にはそれぞれ段差部７４ｃ、６１ｂとして小径部を形成しており、これらの部分に樹脂製カラー７５、７６が嵌め込まれるようになっている。
【００６８】
樹脂製カラー７５、７６は同一の形状を有し、それぞれ薄い円筒状に形成されており、円周方向の一箇所に、切断部７５ａ、７６ａが設けられている。そのため、当該部分より拡径するようにして上記段差部７４ｃ、７４ｂに嵌め込み、それぞれの復元力によって内周面が密着して位置が固定されるようになっている。切断部７５ａ、７５ｂは軸方向に対して斜めに設けられているとともに、上記段差部７４ｃ、７４ｂに取り付けた状態で、円周方向のいずれの箇所においても樹脂製カラー７５、７６を構成する一部が存在するように寸法を設定している。そのため、インナコア２とアウタコア３とが半径方向のいずれの方向に対して相対変位したとしても、変わらずストッパとしての機能が働くようになっている。
【００６９】
上記のようにして、ストッパ部材５１、５２を形成して組み込んだ状態では、ストッパ部材５１、５２に設けたボルト孔５１ｃ〜５１ｃ、５２ｃ〜５２ｃは、板バネ４１、４２に設けたボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇおよびアウタコア３に設けたボルト孔３１ｃ、３１ｃ、３２ｃ、３２ｃと軸方向に連続することになる。そのため、ストッパ部材５１、５２を組み込み終えた状態でボルト９１〜９１を挿通させ、その先端にナット９２〜９２を締め込むことによって、ストッパ部材５１、５２、板バネ４１、４２、アウタコア３を軸方向に締結することができる。
【００７０】
この際には、ストッパ部材５１、５２、板バネ４１、４２、アウタコア３に形成されたカシメ部５１ｊ、５２ｊ、４１ｊ、４２ｊ、３１ｊ、３２ｊを構成する凸部および凹部はそれぞれ軸方向に係合され、さらに押圧力を付与されることによって微小変形を生じ、より強い締結力が発生することになる。
【００７１】
このようにして軸方向への締結を行った後には、アウタコア３は板バネ４１、４２の枠体４１ｅ、４２ｅおよびストッパ部材５１、５２と一体となって動作することができるようになり、図１に示すリニアアクチュエータ１として構成されることになる。
【００７２】
ここで、上述したインナコア２、アウタコア３、バネ部材４１、４２およびストッパ部材５１、５２を構成するために用いた、積層鋼板を相互に連結させるための手法について詳述する。図１０（ａ）にカシメ部の構造を模式的に表した例を示す。
【００７３】
この例では、５枚の薄板８１ａ〜ｅを連結する場合を示している。薄板８１ｃ〜ｅにはそれぞれカシメ部８２ｃ〜ｅとして上述したような凸部を形成している。この凸部は、側方すなわち紙面の奥行きと手前との二箇所に平行な切り込みを入れつつ、その切り込みの間を片側（図中左方向）に向けて逆Ｖ型に凸となるようにして変形させたものである。当該凸部は、裏面方向（図中右方向）に対しては凹部を形成するために、薄板８１ｃ〜ｅを重ね合わせたときには凹凸が重なり合うようにしてカシメ部８２ｃ〜ｅが係合する。また、この例においては薄板８２ａ、８２ｂにはカシメ部８２ａ、８２ｂとして矩形の開口部を形成している。当該部分には、薄板８１ｃに形成したカシメ部８２ｃとしての凸部が挿入されるようにして係合することができる。このようにカシメ部８２ａ〜８２ｅを係合させた状態で、積層方向に押圧することによって、カシメ部８２ａ〜８２ｅが微小変形して相互に締結力を生じるようになっている。
【００７４】
このカシメ部８２ａ〜８２ｅの構成例においては、図中左側の薄板８１ａ、８１ｂのカシメ部８２ａ、８２ｂを矩形の開口部としているために、薄板８１ａ〜ｅを積層して連結させた状態でも、薄板８１ａの表面より図中の左側に凸となる部位を生じさせないようにすることができる。ただし、このように一部のカシメ部８２ａ、８２ｂを開口部として構成することは、鋼板同士を締結するために必須ではなく、全てのカシメ部を上記逆Ｖ型として同じ形状に形成させることも可能である。上記のうち、一部のカシメ部８２ａ、８２ｂに開口部を設ける手法で構成したものが図３に示すストッパ部材５１であり、全てのカシメ部を同じ逆Ｖ型として、外方に向かって凸となる部分が生じるようにして形成したものがストッパ部材５２、インナコア２、アウタコア３、板バネ４２である。板バネ４１は上述したように、皿バネ７３に当接するカシメ部分のみが凸部を形成しないように構成し、その他の部分は凸となる部分が生じるようにして構成している。
【００７５】
このようにして、各部材を、カシメ部を形成した積層鋼板を用いて簡単に形成できるとともに、それらのカシメ部を係合部として用いつつ、さらに積層方向に加圧することで部材間に締結力を働かせることが可能に構成されている。
【００７６】
また、図１０（ｂ）の例のようにカシメ部を構成することも可能である。この例では、カシメ部１８２ａ〜ｅが軸方向より見て円形に形成されており、図１０（ａ）における逆Ｖ型のものとは異なり、側方に切り込みを有していない。そして、図１０（ｂ）におけるカシメ部１８２ａ〜ｅは、薄板１８１ｂ〜１８１ｅに形成したものは、図中の左方向に円形の凸部を構成するとともに、裏面である図中の右方向に対しては円形の凹部を構成する。また、薄板１８１ａにおけるカシメ部１８２ａは同じ円形の孔部として構成されている。これらのカシメ部１８２ａ〜ｅは薄板１８１ａ〜１８１ｅを積層させた際に係合し、さらに軸方向に押圧力を付与することによって相互に締結力を生じさせることができる。
【００７７】
上記のようにして、図１および図２のように構成されたリニアアクチュエータ１は、次のようにして動作する。以下、図２を用いて説明を行う。
【００７８】
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１は、シャフト６を固定して用いるためものであるため、シャフト６の外周（挿通部）６４に嵌め込まれ、固定カラー７４および皿バネ７３によって軸方向に位置決めを行われているインナコア２は、いわゆる固定子として機能する。そして、同様にシャフト６によって支持される板バネ４１、４２によって、インナコア２の半径方向外側に、かつ、同一軸心となるように設けられているアウタコア３は可動子として機能する。アウタコア３は、板バネ４１、４２によってその板厚方向、すなわちシャフト６の軸方向に変位することが可能に弾性支持された状態となっている。
【００７９】
インナコア２に対しては、図中の上下にそれぞれ永久磁石２３、２４が設けられており、これらの永久磁石２３、２４と対向するようにして、アウタコア３の内面には磁極部３１ａ、３２ａが設けられ、両者の間で隙間δ１を形成している。上述したように永久磁石２３、２４はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるようにされており、これらの磁極を中心に磁場が発生するようになっている。永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａの位置関係は、リニアアクチュエータ１としての特性が決まる重要な要素であり、板バネ４１、４２とインナコア２との間で円周方向に位置ズレが生じることは効率の低下に繋がる。そのため、本実施形態のように、固定カラー７４を軸方向に圧入していくのみで円周方向への力を作用させずに組立を行うことのできる構成とすることで、機器としての特性を損なうことがなくなる。
【００８０】
インナコア２に巻き付けるようにして設けたコイル２５、２６に電流を印加することによって、軸方向に磁場の偏りを生じさせることができる。電流を印加していない状態では、磁極部３１ａ、３２ａはそれぞれ永久磁石２３、２４の軸方向中心部に対向するように配置されており、電流を印加して磁場に偏りを生じさせることによって磁極部３１ａ、３２ａに対して軸方向の推力を作用させることができる。こうすることで、アウタコア３を軸方向に変位させることが可能となるとともに、電流を正逆に正弦波状に変化させることによって、任意の加速度および周波数でもってアウタコア３を振動させることもできる。こうした機能を利用して、アクティブ制振器として使用することも可能である。
【００８１】
こうしたリニアアクチュエータ１を温度変化の激しい場所で使用した場合には、一般にはシャフト６の軸方向への寸法変化に起因して特性が変化することがある。具体的には、シャフト６の温度が他の部材よりも上昇して相対的に伸びが生じた場合や、シャフト６の温度が他の部材よりも低下して固定カラー７４が軸方向に押し出されるようにして図の左方向に位置がずれる場合がある。このような場合には、いずれも固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａ間の寸法が他の部材に対して相対的に増大することによって、外周に取り付けているインナコア２、板バネ４１、４２およびスペーサ７１、７２に対して軸方向の隙間が生じることや、板バネ４１の固定が弱くなることで見かけ上バネ長が増大するようにしてアウタコア３の支持条件が変化することにつながる。しかしながら、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１では、固定カラー７４に隣接して皿バネ７３が圧縮された状態で設けられているために、僅かなシャフト６の寸法変化や固定カラー７４の位置ズレによる影響は皿バネ７３の圧縮シロによって吸収され、固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間で位置規制されるインナコア２、板バネ４１、４２、スペーサ７１、７２に対しては常に軸方向に付勢力が働くようになっている。そのため、シャフト６の軸方向に対して隙間が生じたりアウタコア３の支持条件が変化したりすることによって、リニアアクチュエータ１としての特性が変化することがない。
【００８２】
また、上記のようにシャフト６の長さがインナコア２に対して相対的に縮む場合において、固定カラー７４の位置がずれることによってシャフト６やインナコア２等への過大な応力の発生を抑制することもでき、各部材の損傷を防ぐようになっている。
【００８３】
また、同一の電力によって推力を増大させ、効率を向上させるためには、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの隙間δ１を小さくし、漏れ磁束を低減することが有用である。しかしながら、こうした手法は永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが衝突する可能性がある。永久磁石２３、２４は一般に脆い材質によって構成されているために、磁極部３１ａ、３２ａとの衝突で損傷を生じ動作不能となる恐れがある。また、上記隙間δ１が十分に大きく、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触しない場合であっても、半径方向の相対変位が大きすぎると板バネ４１、４２が塑性変形したり、損傷したりすることによって有効なバネとして機能しなくなりリニアアクチュエータ１として必要な特性を失う可能性もある。
【００８４】
上記のような不具合が生じないように本実施形態のリニアアクチュエータ１においては、効率向上のためにδ１を小さな寸法に設定するとともに、軸方向の前後にストッパ部材５１、５２を設け、これらの軸心に形成した孔部５１ａ、５２ａの内周面と、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１との外周面とが、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触する前に接触してストッパとして機能するようになっている。そのために孔部５１ａ、５２ａの内周面と、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１との外周面との隙間δ２、δ３が上記δ１よりも小さく設定されている。また、これらのδ２、δ３の隙間は、板バネ４１、４２の損傷および変形を防ぐ目的としても十分小さなものとなっている。
【００８５】
上記のように、固定カラー７４と大径部６１とは、各端面７４ｂ、６１ａの間でインナコア２、板バネ４１、４２、スペーサ７１、７２の位置規制を行いつつ、皿バネ７３の付勢力を働かせるための基点として作用するとともに、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの接触を防止するためのストッパとしての機能も兼ね備えることができる。そのため、簡単な構成としつつコンパクト化を果たすことも可能になっている。
【００８６】
また、固定カラー７４、大径部６１の外周には、樹脂製カラー７５、７６が嵌め込まれており、ストッパとして機能する際には当該樹脂製カラー７５、７６が、ストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａの内周面に当接する。そのため、当接した際の衝撃を樹脂材料によって吸収することができ、騒音の発生を抑えることができるとともに、当接しつつすべり軸受けとして機能することで摺動抵抗を減らして軸方向への相対変位を行わせることもでき、ストッパ機能を働かせながらアウタコア３の軸方向に対する移動を継続させることも可能である。さらには、シャフト６および固定カラー７４を金属によって構成するとともに、その上に薄い樹脂製カラー７５、７６を設けるだけで上記の効果を発揮させることができるため、拡径自由に構成したことと相俟って簡単に設置することができるとともに隙間δ２、δ３を全周に渡って均一に精度良く構成することが可能である。
【００８７】
以上のように、本発明のリニアアクチュエータ１は、インナコア２と、当該インナコア２を軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネ４１、４２と、当該一対の板バネ４１、４２によって支持されつつ前記インナコア２と同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコア２の半径方向外側に設けられたアウタコア３とを具備し、前記インナコア２に永久磁石２３、２４が設けられ、前記アウタコア３に前記永久磁石２３、２４と所定の間隔で対向する磁極部３１ａ、３２ａを形成したものであって、前記インナコア２および前記一対の板バネ４１、４２が前記同一の軸心の位置に各々貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａを形成されており、一端部６３側に大径部６１を有するシャフト６が他端部６２側より前記各貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａに緊密に挿通された上で、前記貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａより突出した前記他端部６２に固定カラー７４が軸方向に圧入して設けられているとともに、前記板バネ４１と前記固定カラー７４との間にバネ部材７３が設けられており、前記インナコア２および前記一対の板バネ４１、４２が前記大径部６１と前記固定カラー７４との間で前記バネ部材７３によって前記シャフト６の軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したものである。
【００８８】
このように構成しているため、インナコア２と板バネ４１、４２との間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、熱によってシャフト６に伸びが発生した場合や固定カラー７４の位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材７３による付勢力が作用して、常に板バネ４１、４２とインナコア２とを軸方向に押圧することができ、内部で軸方向の隙間が生じないとともに、板バネ４１、４２によるアウタコア３の支持条件が変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータ１としての特性が変わらず、安定して使用することができる。
【００８９】
さらに、前記バネ部材７３が皿バネによって形成されており、当該皿バネ７３の内周が前記シャフト６の外周に嵌合されるようにして構成されているため、板バネ４１、４２とインナコア２に作用させる軸方向の押圧力を、シャフト６の円周方向に対して均一に発生させることができるため、板バネ４１、４２の支持をより安定させることが可能となり、リニアアクチュエータ１としての特性をより安定化させることが可能となる。
【００９０】
また、前記アウタコア３が軸方向の両側で、かつ、前記シャフト６の大径部６１および前記固定カラー７４に対応した位置に各々ストッパ部材５２、５１を備えており、当該各ストッパ部材５２、５１は前記大径部６１および前記固定カラー７４の外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部５２ａ、５１ａを備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石２３、２４と磁極３１ａ、３２ａの間隔よりも小さくなるようにして構成されているため、軸方向の位置決め機能と、径方向のストッパとしての機能を同じ部分が有することで、上記の効果を有しつつ、板バネ４１、４２や永久磁石２３、２４の損傷を生じないリニアアクチュエータ１を簡単かつコンパクトに構成できる。
【００９１】
また、前記大径部６１および前記固定カラー７４の外周に樹脂製カラー７６、７５を設けるようにして構成しているため、これらが径方向のストッパとして機能した際でも、接触時の衝撃を吸収することができるとともに摺動抵抗を少なくすることができるために、インナコア２とアウタコア３の相対動作を継続して行わせることが可能となる。
【００９２】
さらに、前記樹脂製カラー７５、７６が円周方向の一箇所に切断部７５ａ、７６ａを設けられ、拡径可能にされているとともに、前記切断部７５ａ、７６ａが軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラー７５、７６を構成する一部が存在するように形成されているため、上記効果を有する樹脂製カラー７５、７６を簡単に取付ができるとともに、インナコア２とアウタコア３とが半径方向のいずれの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることが可能となる。
【００９３】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、図９を用いて説明した樹脂製カラー７５、７６はこの形態に限らず、図１１（ａ）、（ｂ）のように、ストッパ部材１５１、１５２の孔部１５１ａ、１５２ａ側に設けるように変形することも可能である。このようにしても、孔部１５１ａ、１５２ａと固定カラー１７４およびシャフト１０６の大径部１６１の間の接触時の衝撃緩和や摺動抵抗の低減といった上記と同様の効果を得ることができる。この場合においては、樹脂製カラー１７５（１７６）の寸法を、ストッパ部材１５１（１５２）の板厚より軸方向に長く設定し、軸方向両端に鍔部１７５ｂ、１７５ｂ（１７６ｂ、１７６ｂ）を設けるとともに、円周方向の一部に切断部１７５ｃ（１７６ｃ）を形成するようにして構成する。当該切断部１７５ｃ（１７６ｃ）によって、縮径するように変形させた上で孔部１５１ａ（１５２ａ）の内部に挿入した上で、復元力を利用して孔部１５１ａ（１５２ａ）の内周面に密着させる。このようにして取り付けた後は、鍔部１７５ｂ、１７５ｂ（１７６ｂ、１７６ｂ）によって軸方向に位置規制されることになる。
【００９５】
また、図１２（ａ）、（ｂ）のようにして樹脂製カラー２７５（２７６）を構成することも可能である。この場合に樹脂製カラー２７５（２７６）は一部に切断部２７５ｃ（２７６ｃ）を有する単純なリング形状に形成され、ストッパ部材２５１（２５２）に設けた孔部２５１ａ（２５２ａ）は内部に同心の溝部２５１ｂ（２５２ｂ）が形成されており、当該溝部２５１ｂ（２５２ｂ）に収まるようにして樹脂製カラー２７５（２７６）が挿入される。これらがストッパとして機能する際には、樹脂製カラー２７５（２７６）の内面が固定カラー１７４およびシャフト１０６の大径部１６１と当接することになる。
【００９６】
また、上記の実施形態においては、インナコア２を固定子として、アウタコア３を可動子として構成したが、これを逆にすることも差し支えない。
【００９７】
さらに、上記の実施形態では、インナコア２に永久磁石２３、２４とコイル２５、２６を設け、アウタコア３に磁極部３１ａ、３２ａを形成していたが、これを逆にすることも可能である。
【００９８】
また、上記の実施形態では、シャフト６（１０６）の挿通部６４（１６４）を丸断面になるようにして構成していたが、インナコア２およびアウタコア３を同一の軸心を有するように支持することができ、皿バネ７３を嵌め込んだ上で固定カラー７５（１７５、２７５）を圧入することができる限り、丸断面にすることは必須ではなく、外周の一部に平面部を設けたり、楕円形状や多角形状の断面を有するように構成したりすることも可能である。また、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２、皿バネ７３および固定カラー７５（１７５、２７５）が嵌合される挿通部６４（１６４）を、長手方向全体に渡って外径や断面形状が同一になるように形成することも必須とはいえず、外周に嵌め込む各部材を同一の軸心を有するように支持することができ、それらの部材の間で軸方向に押圧力を順次伝達させることができる限り、各部材が取り付けられる部分に応じて挿通部６４（１６４）の外径や断面形状を異ならせることも可能である。
【００９９】
また、上記の実施形態においては、バネ部材としての皿バネ７３を固定カラー７４（１７４）と板バネ４１の間に取り付ける構成としていたが、軸方向に付勢力を働かせることが可能である限り、シャフト６の大径部６１（１６１）と固定カラー７４（１７４）の間のいずれの位置に設けることも可能である。例えば、シャフト６（１０６）の大径部６１（１６１）と板バネ４２との間に設けることも好適である。さらには、固定カラー７４（１７４）と板バネ４１との間および大径部６１（１６１）と板バネ４２との間の双方に皿バネ７３を取り付ける構成としても良い。
【０１００】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…リニアアクチュエータ
２…インナコア
３…アウタコア
６…シャフト
２１、２２…コアカバー
２３、２４…永久磁石
２５、２６…コイル
３１、３２…分割コア
３３、３４…磁極部
４１、４２…板バネ
５１、５２…ストッパ部材
７１、７２…スペーサ
７３…皿バネ（バネ部材）
７４…固定カラー
７５、７６…樹脂製カラー
９１…ボルト
９２…ナット
９３…ガイドピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向の内外に設けたインナコアとアウタコアとを同一の軸心となるように支持し、かつインナコアに対してアウタコアを軸方向に往復動可能に弾性支持する板バネを備えたリニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気の作用によって固定子に対し可動子を一方向に往復動させるリニアアクチュエータとして数多くのタイプのものが知られている。その中でも、下記特許文献１に示す構成を有するリニアアクチュエータが知られている。
【０００３】
このものは、可動子を固定子の外側に配置したアウタ可動型と称されるタイプのものであって、固定子であるインナコアの外側に可動子であるアウタコアを同一の軸心となるように配置するとともに、インナコアの外側には永久磁石を、アウタコアの内側には磁極部を設け、永久磁石と磁極部とを一定の間隔を設けて近接させ、これらの間で形成される磁場を電気的に制御して変化させることによって、アウタコアを上記軸心の軸方向に往復動させるようにしたものである。
【０００４】
当該リニアアクチュエータの構成について具体的に説明すると、インナコアは軸心に設けられた貫通孔を挿通するシャフトによって当該シャフトの半径方向に支持されるとともに、インナコアを前後に挟み込むようにして前記シャフトの外周には一対の板バネが設けられており、アウタコアはそれら一対の板バネによって前面および後面より接続されることによって、シャフトの軸方向に対して弾性的に支持されるようになっている。この板バネはシャフトの軸方向から見て「８」の字形状に形成されるとともに中央の交差部には貫通孔が設けられており、当該貫通孔とインナコアに設けられた貫通孔に同時にシャフトを挿通させることで、インナコアと板バネとが同軸に配置されるとともに、板バネに接続されるアウタコアもインナコアと同軸に配置できるようにされている。
【０００５】
また、上記シャフトの片端部側には前記貫通孔を通過できない大径部が形成されているとともに、他端部側には雄ネジが形成されており、上記のようにして板バネおよびインナコアの貫通孔を挿通させた後にナットを螺着させることによって、シャフトに対して板バネやインナコアの位置を固定することができるようにされている。
【０００６】
こうしたリニアアクチュエータにおいては永久磁石と磁極部とを適切に対向させつつ、所定の間隙を維持させることがリニアアクチュエータとしての特性を維持させるために重要であり、これを目的としてインナコアとアウタコアとの位置関係を規制するための技術についても様々なものが提案されている。
【０００７】
例えば、上述の特許文献１においては、板バネの外周に溝部を設けるとともにアウタコアには軸部を設け、これらの溝部と軸部とが係合することによって板バネとアウタコアとの位置関係を規制し、間接的にアウタコアとインナコアの位置関係を規制している。
【０００８】
また、特許文献２においては、シャフトを多角形状に形成するとともに、これと対応させてインナコアと板バネの貫通孔を多角形状に形成することで、シャフトを介してインナコアと板バネの間の円周方向の位置ズレを抑制している。これにより、間接的にインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制される。
【０００９】
また、特許文献３においては、インナコアとアウタコアとが半径方向に相対変位した際に、永久磁石と磁極部が当接するよりも先に当接してストッパとして機能するための当接部をインナコアとアウタコアとの間に形成したものである。当該当接部によって、動作中におけるインナコアとアウタコアとの間の位置関係も規制されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２２６８７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７９１６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した先行技術に係るリニアアクチュエータでは、製造コスト削減のために各部品を簡素化しつつ組立容易性を向上させるための工夫がいまだ不十分である。
【００１２】
例えば、上記特許文献１や特許文献３のように円柱状に形成したシャフトを用いつつ、当該シャフトを板バネやインナコアの貫通孔に挿通させて先端にナットを螺着しようとすると、ナットに与える回転力が板バネに対して作用し、板バネの位置がインナコアに対して周方向にズレを生じ、その結果、アウタコアに設けた磁極部とインナコアに設けた永久磁石との間の位置関係が変化することによって磁場特性が変化し、リニアアクチュエータとしての動作特性が変化する恐れがある。
【００１３】
こうした組立時の位置ズレを防止するために、専用の組立て治具を用いつつ慎重に組立を行うことも考えられるが、治具の製作費がかかる上に組立工数が増加することで、全体の製作費が増加する恐れがある。
【００１４】
また、特許文献２のようにシャフトを多角形状にしたり、円柱形状の一部にキーや平面部を設けたりしておき、シャフト外周に嵌め込む板バネやインナコアをそれらに対応した形状にすることで、周方向の位置ズレを抑制することも考えられる。しかしながら、こうした加工も製作コストの増大につながる恐れがある。
【００１５】
上記のような組立時の板バネとインナコアとの円周方向の位置ズレを抜本的に解決するための手段として、組立時にネジを用いることなくシャフトの軸方向に板バネとインナコアとを押圧することで各部材の位置を規制する構成にすることが考えられる。具体的には、シャフトの外周に板バネとインナコアとを挿通させた状態で、シャフトの先端にはナットに代わって、締まりバメによって固着される固定カラーを油圧シリンダ等の手段によって軸方向に圧入した構成が考えられる。このように構成することで、シャフトにはネジ、キー溝、平面部等の複雑な加工が不要であるために装置構成を簡単かつ安価なものにできるとともに、容易に組立を行うことができるにもかかわらず、組立時には円周方向の力を作用させないために板バネとインナコアとの間に位置ズレを生じさせることもない。
【００１６】
しかしながら、上記のようなシャフト外周に固定カラーを圧入させる構成では、使用環境によっては固定カラーによる板バネとインナコアの軸方向への位置規制が不十分となる可能性がある。具体的には、温度変化の激しい環境下で使用し、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく上昇した場合には、シャフトの伸びによって固定カラーの位置が板バネやインナコアに対して相対的にずれることになる。また、シャフトの温度がインナコアの温度よりも著しく低下した場合には、シャフトが軸方向に縮むことによって固定カラーの位置がずれることになる。
【００１７】
これらの場合には、シャフト外周に嵌め込んだインナコアと板バネの軸方向への位置規制が不十分となり隙間が生じることになる。こうした現象が生じた場合には、インナコアに対してアウタコアを動作させようとしても、隙間の分、動作ストロークが短くなったり応答性が悪くなったりすることが考えられる。また、板バネの支持状態が変化するため、固有振動数等のリニアアクチュエータとしての機器特性が変化することに繋がりかねない。
【００１８】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的にはインナコアとアウタコアを円周方向にずらすことなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい過酷な使用環境の下でも安定した機器特性を有するリニアアクチュエータ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】
【００１９】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００２０】
すなわち、本発明のリニアアクチュエータは、インナコアと、当該インナコアを軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネと、当該一対の板バネによって支持されつつ前記インナコアと同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコアの半径方向外側に設けられたアウタコアとを具備し、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち一方に永久磁石が設けられ、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち他方に前記永久磁石と所定の間隔で対向する磁極部を形成したものであって、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記同一の軸心の位置に各々貫通孔を形成されており、一端部側に大径部を有するシャフトが他端部側より前記各貫通孔に緊密に挿通された上で、前記貫通孔より突出した前記他端部に固定カラーが軸方向に圧入して設けられているとともに、前記一対の板バネのいずれかと前記大径部または前記固定カラーとの間の少なくとも一方にバネ部材が設けられており、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記大径部と前記固定カラーとの間で前記バネ部材によって前記シャフトの軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したことを特徴とする。
【００２１】
このように構成すると、インナコアと板バネとの間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化によってシャフトに伸びが発生した場合やシャフトが縮むことで固定カラーの位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材による付勢力によって変わらず板バネとインナコアとを軸方向に押圧することができるために、内部で軸方向の隙間が生じないとともに板バネによるアウタコアの支持条件がほとんど変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータとしての特性が変わらず、安定して使用することができる。
【００２２】
さらに、上記の効果をより高めるためには板バネを円周方向全体に渡って均一に支持させることが好ましく、そのためには、前記バネ部材が皿バネによって形成されており、当該皿バネの内周が前記シャフトの外周に嵌合されているようにして構成することが好適である。
【００２３】
また、上記の効果に加えて、永久磁石と磁極部の間の位置規制を行う半径方向のストッパとしての機能を兼ね備えつつ、コンパクトに構成することを可能にするためには、前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さくなるようにして構成することが好適である。
【００２４】
さらに、ストッパ機能が作用する際に、部材同士の接触による衝撃を吸収することができるとともに、これらが接触した際であっても摺動抵抗が小さく相対的な往復動作を継続可能にするためには、前記大径部および前記固定カラーの外周、またはこれらの各外周と対応する前記ストッパ部材の内周のうち少なくとも何れか一方に樹脂製カラーを設けることが好適である。
【００２５】
さらに、上記の樹脂製カラーを簡単に取付ができるとともに、アウタコアが何れの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることを可能とするためには、前記樹脂製カラーが円周方向の一箇所に切断部を設けられ、拡径または縮径を可能にされているとともに、前記切断部が軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラーを構成する一部が存在するように形成されているように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明した本発明によれば、インナコアとアウタコアとの間に円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、温度変化の激しい環境であっても内部に隙間が生じず、アウタコアの支持条件が変化しないため、安定した動作特性を維持できるリニアアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータの斜視図。
【図２】同リニアアクチュエータの断面図。
【図３】同リニアアクチュエータの分解斜視図。
【図４】同リニアアクチュエータの主要部の分解斜視図。
【図５】同リニアアクチュエータの要部の組立方法を示す断面図。
【図６】同リニアアクチュエータを構成するアウタコアの分解斜視図。
【図７】同リニアアクチュエータを構成するストッパ部材の分解斜視図。
【図８】同リニアアクチュエータを構成する板バネの分解斜視図。
【図９】同リニアアクチュエータの要部を示す断面図および斜視図。
【図１０】同リニアアクチュエータで用いるカシメ部の形態を示す模式図。
【図１１】ストッパ部材および樹脂製カラーの変形例を示す断面図および斜視図。
【図１２】図１１とは別のストッパ部材および樹脂製カラーの変形例を示す断面図および斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２９】
この実施形態のリニアアクチュエータは、図１に示すように、大きくは内部に設けられているインナコア２と、当該インナコア２の外周に同一の軸心となるように設けられたアウタコア３と、上記の軸心を構成するシャフト６と、当該シャフト６の外周で上記アウタコア３を支持する一対の板バネ４１、４２と、板バネ４１、４２の前後方向にそれぞれ設けられたストッパ部材５１、５２から構成されている。
【００３０】
この構成を、図２に示す中心断面図を用いてさらに詳細に説明する。
【００３１】
シャフト６は図中右側の後端部６３から図中左側の先端部６２に向かって延出された円柱状に形成されており、長手方向中央より図中右寄りに大径部６１が形成されている。
この大径部６１の端面６１ａから図中左側の先端部６２までが、挿通部６４としてインナコア２や板バネ４１、４２の内部に挿通される。この挿通部６４と大径部６１とは同軸上に形成されている。
【００３２】
シャフト６の挿通部６４には板バネ４２、スペーサ７２、インナコア２、スペーサ７１、板バネ４１が順に嵌合され、さらにシャフト６の先端部６２近傍にはバネ部材としての皿バネ７３および固定カラー７４が嵌合されている。こうすることによって、当該固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間で、板バネ４１、４２とインナコア２とが皿バネ７３によって軸方向に付勢されつつ位置規制されるようになっている。
【００３３】
ここで、本実施形態の説明において、軸方向とはシャフト６における軸方向を意味するとともに、半径方向および円周方向とはそれぞれシャフト６における半径方向および円周方向を意味し、インナコア２やアウタコア３の軸心を基準とした方向と同義であって、特に断らない限り以下の説明においてもこの定義を使用する。
【００３４】
インナコア２は積層鋼板によって形成されるとともに、当該インナコア２を軸方向の前後より挟み込むようにしてコアカバー２１、２２が設けられるとともに、当該コアカバー２１、２２の外側にコイル２５、２６が設けられている。これらのコイル２５、２６に電流を印加することによって、図中の上下方向の磁界を発生させることができる。さらに、インナコア２の上下には永久磁石２３、２４が設けられており、これらの永久磁石２３、２４はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるように構成されるとともに、上下の永久磁石２３、２４で互いに磁極の向きが異なるように配置されている。
【００３５】
インナコア２の軸方向の前後には、円筒状のスペーサ７１、７２がそれぞれ一方の端面を当接させるようにして設けられており、当該スペーサ７１、７２の他方の端面にはそれぞれ板バネ４１、４２が当接するようにして設けられている。板バネ７１、７２はインナコア２の外周にまで延在し、ガイドピン９３を介してアウタコア３を支持するように構成されている。
【００３６】
アウタコア３は、上側コア３１、下側コア３２として図中の上下方向に２分割されて構成されており、それぞれガイドピン９３、９３が挿通されるようにして設けられ、これらを用いて板バネ４１、４２を介して半径方向に位置決めが行われるようになっている。また、アウタコア３を軸方向前後に挟み込むようにしてストッパ部材５１、５２が設けられており、これらもアウタコア３と同様にガイドピン９３、９３によって位置決めが行われる。さらに、このように各部材が配置された状態で、ボルト９１、９１およびナット９２、９２によって軸方向に固定が行われるようになっている。
【００３７】
以上のような大まかな構成を示す各部品の形状および構成について、以下詳細に説明していく。
【００３８】
図３に示す分解斜視図を用いて再度、部品間の構成を説明すると、インナコア２はスペーサ７１、７２を介して軸方向の前後を板バネ４１、４２に挟み込まれた状態とされ、これらの貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａの内部をシャフト６の挿通部６４を挿通させた上で、シャフト６の先端部６２近傍に皿バネ７３と各貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａよりも大径に構成された固定カラー７４が嵌め込まれる。このようにして、インナコア２および板バネ４１、４２はシャフト６の軸心Ｘと同一の軸心を有するようにして半径方向に位置決めされるとともに、軸方向に対して位置決めがなされる。
【００３９】
上記のようにシャフト６の外周への嵌合を行う前に、インナコア２に対しては、図４のようにして周辺部品の取付けを行っておく。インナコア２はそれぞれ軸方向を厚み方向とする積層鋼板により形成されており、後に詳述するようにそれぞれの鋼板に形成されたカシメ部２ｊによって相互に連結されることによって一体化されている。軸方向の前面２ｂ、後面２ｃは平面として構成されるとともに、前面２ｂには軸方向の凸部としてカシメ部２ｊが設けられており、後面２ｃには凹部としてカシメ部（図示せず）が設けられている。そして、前面２ｂから後面２ｃに渡って、中心部に貫通孔２ａが形成されるとともに、上面２ｄと下面２ｅとは円周方向に沿った曲面にほぼ近くなるようにして形成されている。さらに、上面２ｄの下方および下面２ｅの上方で貫通孔２ａ寄りの位置には、コイル２５、２６を巻くための逃げ部としてそれぞれ段差部２ｆ、２ｇが形成されている。
【００４０】
インナコア２を軸方向前後に挟み込むようにして当接するスペーサ７１、７２は円筒状に形成されており、これらの端面にもインナコア２と同様にカシメ部７１ｊ、７２ｊが設けられている。そのため、インナコア２に設けたカシメ部の一部と、スペーサの７１、７２のカシメ部７１ｊ、７２ｊが係合することによって、軸方向に押圧した際に相互に位置規制がなされるようになっている。
【００４１】
また、インナコア２を軸方向前後に挟み込むようにして、コアカバー２１、２２が設けられており、これらによってインナコア２のほぼ全体を覆うことになる。コアカバー２１、２２はそれぞれ開口孔２１ａ、２２ａが設けられており、当該開口孔２１ａ、２２ａは上記スペーサ７１、７２の外径よりも大きく形成されているために、スペーサ７１、７２の端面７１ｂ、７２ｃは軸方向に完全に露出するようになっている。このようにコアカバー７１、７２をインナコア２に取り付けた状態で、上下より永久磁石２３、２４が取り付けられるようになっている。永久磁石２３、２４はそれぞれ半径方向外側に向けて凸となる曲面を有する形状に構成されており、内面２３ｂ、２４ｂがコアカバー２１、２２にガイドされつつインナコア２の上面２ｄまたは下面２ｅに接するようにして取り付けられる。このようにインナコア２に対して取付けた状態で、外面２３ａ、２４ａが貫通孔２ａの軸を中心とする円筒面の一部を構成する曲面となるようにして形成されている。
【００４２】
さらに、インナコア２に対してコアカバー２１、２２を取り付けた状態で、インナコア２の段差部２ｆ、２ｇに対応するコアカバー２１、２２の段差部２１ｂ、２１ｃ、２２ｂ、２２ｃの位置にコイル２５、２６を形成する。これらのコイル２５、２６に対して電流を印加することによって、永久磁石２３、２４が形成する磁場を変化させることができるようになっている。
【００４３】
上記のようにインナコア２、コアカバー２１、２２、スペーサ７１、７２、永久磁石２３、２４およびコイル２５、２６を事前に組み立てた状態とした上で、これらを中心に図３のように他の部品とともにリニアアクチュエータ１として組立てを行っていく。
【００４４】
スペーサ７１、７２と各々隣接するようにして板バネ４１、４２が設けられている。板バネ４１、４２は四角形状に形成された枠部４１ｅ、４２ｅと、当該枠部４１ｅ、４２ｅと図中の上下位置で連結され、「８」の字形状に形成されたバネ部４１ｆ、４２ｆと、その中心に設けられたリング状の取付部４１ｈ、４２ｈとから構成される。このように構成されることで、取付部４１ｈ、４２ｈを固定した状態ではバネ部４１ｆ、４２ｆが変形することによって枠部４１ｅ、４２ｅが軸方向に弾性的に変位することができるようになっている。取付部４１ｈ、４２ｈの端面のうち一方は、スペーサ７１、７２に当接するようにして軸方向に位置決めがなされる。また、取付部４１ｈ、４２ｈの中心に設けられた貫通孔４１ａ、４２ａはインナコア２の貫通孔２ａと同軸上に配置された上で、シャフト６が挿通されるようになっている。板バネ４１、４２の枠部４１ｅ、４２ｅの図中の上下位置には、貫通孔４１ａの中心と一直線に並ぶようにして切り欠き部４１ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４２ｂが形成されている。組立時においては、この切り欠き部４１ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４２ｂに沿ってガイドピン９３、９３が図中の上下より挿入されるようにして、上側コア３１および下側コア３２の位置決めが行われる。また、枠部４１、４２の四隅にはボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇが形成されており、当該部分には組立時の最終段階においてはボルト９１〜９１が挿通されるようになっている。
【００４５】
以下、板バネ４１、４２の詳細な構成について、板バネ４２を例にとって説明していく。板バネ４２は図８に示すようにして、打ち抜き加工によって形成された板バネ用鋼板４２Ｐ１〜４２Ｐ５を積層させ相互に連結することによって構成されている。各板バネ用鋼板４２Ｐ１〜４２Ｐ５は全体形状を同一に形成され、各々形成されたボルト孔部４２ｇ１〜ｇ５、切り欠き部４２ｂ１〜ｂ５、貫通孔部４２ａ１〜ａ５は積層された後には一体化して図３に示すような一個のボルト孔４２ｇ、切り欠き部４２ｂ、貫通孔４２ａを構成する。
【００４６】
それぞれの枠部４２ｅ１〜ｅ５には周方向に１２箇所カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を設け、取付部４２ｈ１〜ｈ５には各々、図中の左右方向に２箇所のカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を設けている。当該カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５は、プレス加工によって断面が逆Ｖ型になるようにして形成されるものであって、図中の左方向に向けて凸になるようにしてある。そのため、凸側の面に対する裏面では同形状の凹型になっている。そのため、こうした形状のカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５の位置を合わせて重ね合わせることによって、凹部と凸部とを係合させることができる。さらに、このようにして薄板を積層させた状態でプレス機等によって積層方向に押圧力を付与することによって、カシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を微小に変形させて相互の連結力を強めて一体化することが可能となっている。
【００４７】
本実施形態においては、図３に示した板バネ４２は上記のように構成した板バネ４１と同じものとしており、リニアアクチュエータ１として構成する際に同じ方向となるようにして組み込むものである。
【００４８】
上記のように構成した板バネ４１、４２によって、図３のようにしてスペーサ７１、７２を介してインナコア２を挟み込むように配置した上で、これらの中心にシャフト６を挿通させることになる。なお、インナコア２に対しては上述したように事前にコアカバー２１、２２、永久磁石２３、２４、コイル２５、２６を取り付けておく。
【００４９】
このようにして組み立てた際には、図５に示すような形態になる。インナコア２を中心として、図中の左方向より板バネ４１、スペーサ７１、インナコア２、スペーサ７２、板バネ４２の順に配置した状態で、これらの中心に設けた各貫通孔４１ａ、７１ａ、２ａ、７２ａ、４２ａの内部にシャフト６の挿通部６４を挿通させ、大径部６１の端面６１ａから図中左側の板バネ４１までが軸方向に順次当接するようにしている。インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２の中心に設けた各貫通孔２ａ、７１ａ、７２ａ、４１ａ、４２ａの内径は挿通部６４の外径とほぼ等しく設定されており、挿通部６４が緊密に挿通されることによって半径方向に位置決めがなされる。また、円周方向に対しては、各部材に形成されたカシメ部２ｊ、７１ｊ、７２ｊ、４１ｊ、４２ｊ（図３、図４参照）の一部が係合することによって位置規制が行われるようになっている。このような状態にした上で、バネ部材としての皿バネ７３と固定カラー７４をシャフト６の挿通部６４に嵌め込んでいく。固定カラー７４の中心に設けられた貫通孔７４ａはシャフト６の挿通部６４の外径よりもやや小さな内径を有しており、この固定カラー７４は油圧シリンダ等を用いてシャフト６の先端部６２より図中右方向に圧入されることによって、圧入後は貫通孔７４ａの内周面が挿通部６４の外周面を把持することで強固に位置の固定が行われる。
【００５０】
固定カラー７４の圧入に際しては、軸方向に押圧するのみであり、ネジを締め込む場合のように円周方向の力を作用させないため、組み込みにあたって各部材の位置を円周方向にずらすことがない。そのため、格別注意を働かせることなく容易に組み込みを行うことができるとともに、組立不良を減らすことができる。
【００５１】
この固定カラー７４の外径は、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２の各貫通孔２ａ、７１ａ、７２ａ、４１ａ、４２ａよりも大径に構成されているため、固定カラー７４は軸方向の位置規制部材として作用する。すなわち、固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間でインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２は軸方向に位置規制がなされる。上記のような固定カラー７４の圧入に際して、皿バネ７３は軸方向に圧縮されるようにして変形されるため、この皿バネ７３の復元力が常にインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２に対して軸方向に作用することになる。このため、シャフト６の熱収縮による固定カラー７４の軸方向への位置ズレやシャフト６の熱膨張によって、インナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２と固定カラー７４との軸方向への相対位置が変化する場合であっても、隙間が生じないように皿バネ７３の形状が復元するとともに、常に変わることなくインナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２に対して軸方向への付勢力を働かせることができる。これにより、シャフト６の外周で軸方向に対して隙間が生じないとともに、板バネ４１、４２の支持条件を変化させないようにすることが可能となっている。そのため、温度変化の激しい過酷な状況の下で使用しても、リニアアクチュエータ１としての特性の変化が少なくなる。
【００５２】
さらには、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２に対して軸方向への付勢力を働かせるためのバネ部材として皿バネ７３を用いることで、皿バネ７３の内周面をシャフト６の外周に嵌め込むだけで位置精度良く容易に支持させることが可能であるとともに、円周方向に均一に付勢力を作用させることができる。このため板バネ４１、４２を全周に渡って方向性なく均一に支持することができ、よりリニアアクチュエータ１としての特性の安定化に寄与している。
【００５３】
また、固定カラー７４をシャフト６に対して圧入する際に、固定カラー７４の端面７４ｂがインナコア２、スペーサ７１、７２および板バネ４１、４２に対して軸方向に押圧力を付与することになるために、上述のように円周方向の位置決めとして機能していた各部材に形成されたカシメ部２ｊ、７１ｊ、７２ｊ、４１ｊ、４２ｊ（図３、図４参照）の一部は、係合箇所が微小に変形することで互いに連結力が増加して一体化がなされる。
【００５４】
上記のようにして、シャフト６を基準にしてインナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２、皿バネ７３および固定カラー７４を組み込んだ後は、図３に示す形態で上側コア３１と下側コア３２がそれぞれ図中の上下より取り付けられ、アウタコア３を構成する。上側コア３１および下側コア３２によって構成されるアウタコア３は、インナコア２の半径方向外側でインナコア２を囲むようにして設けられており、板バネ４１、４２の枠部４１ｅ、４２ｅによって軸方向に挟まれるようにして設けられる。アウタコア３は、内面に磁極部３１ａ、３２ａを形成されており、それぞれが永久磁石２３、２４と適切な隙間を有しつつ対向されるように構成されている。上側コア３１および下側コア３２には、それぞれ磁極部３１ａ、３２ａの外側に設けられたピン孔３１ｂ、３２ｂに挿通されるようにしてガイドピン９３、９３が設けられており、当該ガイドピン９３を上述した板バネ４１、４２に形成された切り欠き部４１ｂ、４２ｂに挿入することによって位置決めを行いつつ組み込むことができるようになっている。
【００５５】
このようなガイドピン９３を用いた位置決め機能を有していることから、組立時において正確にアウタコア３とインナコアとが同一の軸心Ｘを有するように位置決めを行うことができ、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとを衝突させて損傷を生じさせることがないとともに、両者の間で適切な隙間を形成することができるようになっている。また、上側コア３１および下側コア３２は、それぞれ板バネ４１、４２に設けたボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇと対応する位置に貫通孔３１ｃ、３１ｃ、３２ｃ、３２ｃが設けられており、組立の最終段階でボルト９１〜９１を挿通することができるようになっている。
【００５６】
上記のような形状を有する上側コア３１および下側コア３２は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して上側コア３１を用いて説明する。
【００５７】
上側コア３１は、図６のような構成を有しており、軸方向に配置された５つのコア要素３１Ｂ１〜Ｂ５を一体化したものである。それぞれのコア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、コの字型に形成されるとともに、各々打ち抜きによって形成された薄い鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板を連結させるための方法は、図８を用いて板バネ４２を例として説明した薄板４２Ｐ１〜Ｐ５の各部に形成したカシメ部４２ｊ１〜４２ｊ５を使用した締結方法と同じものである。
【００５８】
図６に戻って、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、各部にカシメ部３１ｊ１〜ｊ５を有しており、当該カシメ部３１ｊ１〜ｊ５は図中の左方向に向かって凸部を形成するとともに、右方向に向かって凹部を形成しているため、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５を重ね合わせた際にはカシメ部３１ｊ１〜ｊ５が係合して位置規制が行われるようになっている。また、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５は、それぞれがボルト孔部３１ｃ１〜３１ｃ５とピン孔部３１ｂ１〜ｂ５を形成されており、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５が連結されて一体として上側コア３１を構成した際には、それぞれボルト孔３１ｃとピン孔３１ｂとを構成することになる。当該ピン孔３１ｂの内部には軸方向にガイドピン９３が挿通され、ガイドピン９３の両端部が上側コア３１より突出するようになる。また、コア要素３１Ｂ１〜Ｂ５のコの字型の両端部にはそれぞれ段差部３１ｄ１〜ｄ５、３１ｅ１〜ｅ５が形成されており、当該部分が上側コア３１として一体化された後には下側コア３２（図３参照）の同じ部分と噛み合うように構成されている。
【００５９】
本実施形態においては、図３に示した下側コア３２として、上記のように構成した上側コア３１と同じ形状のものを用いており、上側コア３１とは上下を逆にして使用するものである。
【００６０】
図３に戻って、上側コア３１および下側コア３２をガイドピン９３、９３によって位置決めしつつ板バネ４１、４２の間に配置した後には、これらをさらに軸方向の外側より挟み込むようにしてストッパ部材５１、５２を組み込んでいく。ストッパ部材５１、５２は、それぞれ外形を矩形状に構成され、板バネ４１、４２やアウタコア３の外形とほぼ同一になるようにされている。各ストッパ部材５１、５２は、図中の上下にそれぞれ溝部５１ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５２ｂを備えており、この部分がアウタコア３より軸方向に突出したガイドピン９３、９３の両端に嵌め合わされることにより位置決めが行われ、アウタコア３と同様にシャフト６の軸心Ｘと中心軸が同一になるようにされる。
【００６１】
ストッパ部材５１、５２はそれぞれ「８」の字状に形成されているとともに、その中心部には孔部５１ａ、５２ａが設けられ、これらの孔部５１ａ、５２ａの内径は上述した、固定カラー７４の外径およびシャフト６の大径部６１の外径よりも僅かに大きくなるように設定されている。そのため、固定カラー７４や大径部６１は当該孔部５１ａ、５２ａに干渉することはない。また、ストッパ部材５１、５２にはそれぞれ四隅にボルト孔５１ｃ〜５１ｃ、５２ｃ〜５２ｃが設けられている。
【００６２】
このような形状に構成されるストッパ部材５１、５２は、詳細には以下のような構成からなる。以下、代表して図中左側のストッパ部材５１を用いて説明する。
【００６３】
ストッパ部材５１は、図７のような構成を有しており、２つのストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２を軸方向に連結することによって構成されるものである。ストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２は外形がほぼ同一の矩形状に形成されているが、ストッパ要素５１Ｂ１は「８」の字状に、ストッパ要素５１Ｂ２は「Ｏ」の字状に形成されているものである。これらのストッパ要素５１Ｂ１、５１Ｂ２は、各々薄い打ち抜き鋼板を積層することによって構成されている。これらの薄板は、各々に設けられたカシメ部５１ｊ１〜５１ｊ１、５１ｊ２〜５１ｊ２を軸方向に係合させることによって連結させていくものであり、図３に示した板バネ４１、４２、インナコア２およびアウタコア３と同様の方法によって構成するものである。
【００６４】
なお、ストッパ部材５１はリニアアクチュエータ１として組み立てた際に軸方向に凸部が生じないようにするため、図７におけるカシメ部５１ｊ１〜５１ｊ１が図中の左方向に突出しないように配慮してある。この手法については後に詳述する。
【００６５】
ストッパ部材５２（図３参照）も、上記のようにしてストッパ部材５１と同様に製作するものではあるが、図３のようにしてリニアアクチュエータ１として組立てた際には、ストッパ部材５１とは異なり、軸方向外側に対して凹部が形成される向きにカシメ部材（図７参照）が形成されることになる。
【００６６】
それぞれのストッパ部材５１、５２の中心に設けられた孔部５１ａ、５２ａの内周面は、それぞれ固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１の各外周面との間で隙間を構成する。さらに孔部５１ａ、５２ａと対向する位置には、固定カラー７４の外周に樹脂製カラー７５が嵌め込まれているとともに、大径部６１ａの外周に樹脂製カラー７６が嵌め込まれている。このように樹脂製カラー７５、７６を嵌め込まれた固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１と、これらと対向するストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａとの隙間を、図２に示すようにそれぞれδ２、δ３として定義する。他方、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの間の隙間をδ１として定義する。本実施形態においては、δ２とδ３とは同じ大きさになるように設定するとともに、これらがδ１よりも小さくなるように設定している。そのため、インナコア２とアウタコア３とが半径方向に相対変位した場合であっても、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触する前に、樹脂製カラー７５、７６がストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａの内周面に当接してストッパとして機能するために、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの接触を防止することができるようになっている。
【００６７】
樹脂製カラー７５、７６は、図９（ａ）および（ｂ）に示すようにして、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１に取り付けられる。なお、図９（ｂ）はシャフト６より、インナコア５や板バネ４１、４２等の部品を取り外した場合を想定して、単純化して示した模式図である。固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１にはそれぞれ段差部７４ｃ、６１ｂとして小径部を形成しており、これらの部分に樹脂製カラー７５、７６が嵌め込まれるようになっている。
【００６８】
樹脂製カラー７５、７６は同一の形状を有し、それぞれ薄い円筒状に形成されており、円周方向の一箇所に、切断部７５ａ、７６ａが設けられている。そのため、当該部分より拡径するようにして上記段差部７４ｃ、７４ｂに嵌め込み、それぞれの復元力によって内周面が密着して位置が固定されるようになっている。切断部７５ａ、７５ｂは軸方向に対して斜めに設けられているとともに、上記段差部７４ｃ、７４ｂに取り付けた状態で、円周方向のいずれの箇所においても樹脂製カラー７５、７６を構成する一部が存在するように寸法を設定している。そのため、インナコア２とアウタコア３とが半径方向のいずれの方向に対して相対変位したとしても、変わらずストッパとしての機能が働くようになっている。
【００６９】
上記のようにして、ストッパ部材５１、５２を形成して組み込んだ状態では、ストッパ部材５１、５２に設けたボルト孔５１ｃ〜５１ｃ、５２ｃ〜５２ｃは、板バネ４１、４２に設けたボルト孔４１ｇ〜４１ｇ、４２ｇ〜４２ｇおよびアウタコア３に設けたボルト孔３１ｃ、３１ｃ、３２ｃ、３２ｃと軸方向に連続することになる。そのため、ストッパ部材５１、５２を組み込み終えた状態でボルト９１〜９１を挿通させ、その先端にナット９２〜９２を締め込むことによって、ストッパ部材５１、５２、板バネ４１、４２、アウタコア３を軸方向に締結することができる。
【００７０】
この際には、ストッパ部材５１、５２、板バネ４１、４２、アウタコア３に形成されたカシメ部５１ｊ、５２ｊ、４１ｊ、４２ｊ、３１ｊ、３２ｊを構成する凸部および凹部はそれぞれ軸方向に係合され、さらに押圧力を付与されることによって微小変形を生じ、より強い締結力が発生することになる。
【００７１】
このようにして軸方向への締結を行った後には、アウタコア３は板バネ４１、４２の枠体４１ｅ、４２ｅおよびストッパ部材５１、５２と一体となって動作することができるようになり、図１に示すリニアアクチュエータ１として構成されることになる。
【００７２】
ここで、上述したインナコア２、アウタコア３、バネ部材４１、４２およびストッパ部材５１、５２を構成するために用いた、積層鋼板を相互に連結させるための手法について詳述する。図１０（ａ）にカシメ部の構造を模式的に表した例を示す。
【００７３】
この例では、５枚の薄板８１ａ〜ｅを連結する場合を示している。薄板８１ｃ〜ｅにはそれぞれカシメ部８２ｃ〜ｅとして上述したような凸部を形成している。この凸部は、側方すなわち紙面の奥行きと手前との二箇所に平行な切り込みを入れつつ、その切り込みの間を片側（図中左方向）に向けて逆Ｖ型に凸となるようにして変形させたものである。当該凸部は、裏面方向（図中右方向）に対しては凹部を形成するために、薄板８１ｃ〜ｅを重ね合わせたときには凹凸が重なり合うようにしてカシメ部８２ｃ〜ｅが係合する。また、この例においては薄板８２ａ、８２ｂにはカシメ部８２ａ、８２ｂとして矩形の開口部を形成している。当該部分には、薄板８１ｃに形成したカシメ部８２ｃとしての凸部が挿入されるようにして係合することができる。このようにカシメ部８２ａ〜８２ｅを係合させた状態で、積層方向に押圧することによって、カシメ部８２ａ〜８２ｅが微小変形して相互に締結力を生じるようになっている。
【００７４】
このカシメ部８２ａ〜８２ｅの構成例においては、図中左側の薄板８１ａ、８１ｂのカシメ部８２ａ、８２ｂを矩形の開口部としているために、薄板８１ａ〜ｅを積層して連結させた状態でも、薄板８１ａの表面より図中の左側に凸となる部位を生じさせないようにすることができる。ただし、このように一部のカシメ部８２ａ、８２ｂを開口部として構成することは、鋼板同士を締結するために必須ではなく、全てのカシメ部を上記逆Ｖ型として同じ形状に形成させることも可能である。上記のうち、一部のカシメ部８２ａ、８２ｂに開口部を設ける手法で構成したものが図３に示すストッパ部材５１であり、全てのカシメ部を同じ逆Ｖ型として、外方に向かって凸となる部分が生じるようにして形成したものがストッパ部材５２、インナコア２、アウタコア３、板バネ４２である。板バネ４１は上述したように、皿バネ７３に当接するカシメ部分のみが凸部を形成しないように構成し、その他の部分は凸となる部分が生じるようにして構成している。
【００７５】
このようにして、各部材を、カシメ部を形成した積層鋼板を用いて簡単に形成できるとともに、それらのカシメ部を係合部として用いつつ、さらに積層方向に加圧することで部材間に締結力を働かせることが可能に構成されている。
【００７６】
また、図１０（ｂ）の例のようにカシメ部を構成することも可能である。この例では、カシメ部１８２ａ〜ｅが軸方向より見て円形に形成されており、図１０（ａ）における逆Ｖ型のものとは異なり、側方に切り込みを有していない。そして、図１０（ｂ）におけるカシメ部１８２ａ〜ｅは、薄板１８１ｂ〜１８１ｅに形成したものは、図中の左方向に円形の凸部を構成するとともに、裏面である図中の右方向に対しては円形の凹部を構成する。また、薄板１８１ａにおけるカシメ部１８２ａは同じ円形の孔部として構成されている。これらのカシメ部１８２ａ〜ｅは薄板１８１ａ〜１８１ｅを積層させた際に係合し、さらに軸方向に押圧力を付与することによって相互に締結力を生じさせることができる。
【００７７】
上記のようにして、図１および図２のように構成されたリニアアクチュエータ１は、次のようにして動作する。以下、図２を用いて説明を行う。
【００７８】
本実施形態におけるリニアアクチュエータ１は、シャフト６を固定して用いるためものであるため、シャフト６の外周（挿通部）６４に嵌め込まれ、固定カラー７４および皿バネ７３によって軸方向に位置決めを行われているインナコア２は、いわゆる固定子として機能する。そして、同様にシャフト６によって支持される板バネ４１、４２によって、インナコア２の半径方向外側に、かつ、同一軸心となるように設けられているアウタコア３は可動子として機能する。アウタコア３は、板バネ４１、４２によってその板厚方向、すなわちシャフト６の軸方向に変位することが可能に弾性支持された状態となっている。
【００７９】
インナコア２に対しては、図中の上下にそれぞれ永久磁石２３、２４が設けられており、これらの永久磁石２３、２４と対向するようにして、アウタコア３の内面には磁極部３１ａ、３２ａが設けられ、両者の間で隙間δ１を形成している。上述したように永久磁石２３、２４はそれぞれ軸方向に異なる磁極が配されるようにされており、これらの磁極を中心に磁場が発生するようになっている。永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａの位置関係は、リニアアクチュエータ１としての特性が決まる重要な要素であり、板バネ４１、４２とインナコア２との間で円周方向に位置ズレが生じることは効率の低下に繋がる。そのため、本実施形態のように、固定カラー７４を軸方向に圧入していくのみで円周方向への力を作用させずに組立を行うことのできる構成とすることで、機器としての特性を損なうことがなくなる。
【００８０】
インナコア２に巻き付けるようにして設けたコイル２５、２６に電流を印加することによって、軸方向に磁場の偏りを生じさせることができる。電流を印加していない状態では、磁極部３１ａ、３２ａはそれぞれ永久磁石２３、２４の軸方向中心部に対向するように配置されており、電流を印加して磁場に偏りを生じさせることによって磁極部３１ａ、３２ａに対して軸方向の推力を作用させることができる。こうすることで、アウタコア３を軸方向に変位させることが可能となるとともに、電流を正逆に正弦波状に変化させることによって、任意の加速度および周波数でもってアウタコア３を振動させることもできる。こうした機能を利用して、アクティブ制振器として使用することも可能である。
【００８１】
こうしたリニアアクチュエータ１を温度変化の激しい場所で使用した場合には、一般にはシャフト６の軸方向への寸法変化に起因して特性が変化することがある。具体的には、シャフト６の温度が他の部材よりも上昇して相対的に伸びが生じた場合や、シャフト６の温度が他の部材よりも低下して固定カラー７４が軸方向に押し出されるようにして図の左方向に位置がずれる場合がある。このような場合には、いずれも固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａ間の寸法が他の部材に対して相対的に増大することによって、外周に取り付けているインナコア２、板バネ４１、４２およびスペーサ７１、７２に対して軸方向の隙間が生じることや、板バネ４１の固定が弱くなることで見かけ上バネ長が増大するようにしてアウタコア３の支持条件が変化することにつながる。しかしながら、本実施形態におけるリニアアクチュエータ１では、固定カラー７４に隣接して皿バネ７３が圧縮された状態で設けられているために、僅かなシャフト６の寸法変化や固定カラー７４の位置ズレによる影響は皿バネ７３の圧縮シロによって吸収され、固定カラー７４の端面７４ｂと大径部６１の端面６１ａとの間で位置規制されるインナコア２、板バネ４１、４２、スペーサ７１、７２に対しては常に軸方向に付勢力が働くようになっている。そのため、シャフト６の軸方向に対して隙間が生じたりアウタコア３の支持条件が変化したりすることによって、リニアアクチュエータ１としての特性が変化することがない。
【００８２】
また、上記のようにシャフト６の長さがインナコア２に対して相対的に縮む場合において、固定カラー７４の位置がずれることによってシャフト６やインナコア２等への過大な応力の発生を抑制することもでき、各部材の損傷を防ぐようになっている。
【００８３】
また、同一の電力によって推力を増大させ、効率を向上させるためには、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの隙間δ１を小さくし、漏れ磁束を低減することが有用である。しかしながら、こうした手法は永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが衝突する可能性がある。永久磁石２３、２４は一般に脆い材質によって構成されているために、磁極部３１ａ、３２ａとの衝突で損傷を生じ動作不能となる恐れがある。また、上記隙間δ１が十分に大きく、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触しない場合であっても、半径方向の相対変位が大きすぎると板バネ４１、４２が塑性変形したり、損傷したりすることによって有効なバネとして機能しなくなりリニアアクチュエータ１として必要な特性を失う可能性もある。
【００８４】
上記のような不具合が生じないように本実施形態のリニアアクチュエータ１においては、効率向上のためにδ１を小さな寸法に設定するとともに、軸方向の前後にストッパ部材５１、５２を設け、これらの軸心に形成した孔部５１ａ、５２ａの内周面と、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１との外周面とが、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとが接触する前に接触してストッパとして機能するようになっている。そのために孔部５１ａ、５２ａの内周面と、固定カラー７４およびシャフト６の大径部６１との外周面との隙間δ２、δ３が上記δ１よりも小さく設定されている。また、これらのδ２、δ３の隙間は、板バネ４１、４２の損傷および変形を防ぐ目的としても十分小さなものとなっている。
【００８５】
上記のように、固定カラー７４と大径部６１とは、各端面７４ｂ、６１ａの間でインナコア２、板バネ４１、４２、スペーサ７１、７２の位置規制を行いつつ、皿バネ７３の付勢力を働かせるための基点として作用するとともに、永久磁石２３、２４と磁極部３１ａ、３２ａとの接触を防止するためのストッパとしての機能も兼ね備えることができる。そのため、簡単な構成としつつコンパクト化を果たすことも可能になっている。
【００８６】
また、固定カラー７４、大径部６１の外周には、樹脂製カラー７５、７６が嵌め込まれており、ストッパとして機能する際には当該樹脂製カラー７５、７６が、ストッパ部材５１、５２の孔部５１ａ、５２ａの内周面に当接する。そのため、当接した際の衝撃を樹脂材料によって吸収することができ、騒音の発生を抑えることができるとともに、当接しつつすべり軸受けとして機能することで摺動抵抗を減らして軸方向への相対変位を行わせることもでき、ストッパ機能を働かせながらアウタコア３の軸方向に対する移動を継続させることも可能である。さらには、シャフト６および固定カラー７４を金属によって構成するとともに、その上に薄い樹脂製カラー７５、７６を設けるだけで上記の効果を発揮させることができるため、拡径自由に構成したことと相俟って簡単に設置することができるとともに隙間δ２、δ３を全周に渡って均一に精度良く構成することが可能である。
【００８７】
以上のように、本発明のリニアアクチュエータ１は、インナコア２と、当該インナコア２を軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネ４１、４２と、当該一対の板バネ４１、４２によって支持されつつ前記インナコア２と同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコア２の半径方向外側に設けられたアウタコア３とを具備し、前記インナコア２に永久磁石２３、２４が設けられ、前記アウタコア３に前記永久磁石２３、２４と所定の間隔で対向する磁極部３１ａ、３２ａを形成したものであって、前記インナコア２および前記一対の板バネ４１、４２が前記同一の軸心の位置に各々貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａを形成されており、一端部６３側に大径部６１を有するシャフト６が他端部６２側より前記各貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａに緊密に挿通された上で、前記貫通孔２ａ、４１ａ、４２ａより突出した前記他端部６２に固定カラー７４が軸方向に圧入して設けられているとともに、前記板バネ４１と前記固定カラー７４との間にバネ部材７３が設けられており、前記インナコア２および前記一対の板バネ４１、４２が前記大径部６１と前記固定カラー７４との間で前記バネ部材７３によって前記シャフト６の軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したものである。
【００８８】
このように構成しているため、インナコア２と板バネ４１、４２との間で円周方向の位置ズレを生じさせることなく簡単に組立を行うことができるとともに、熱によってシャフト６に伸びが発生した場合や固定カラー７４の位置が軸方向にずれた場合であっても、バネ部材７３による付勢力が作用して、常に板バネ４１、４２とインナコア２とを軸方向に押圧することができ、内部で軸方向の隙間が生じないとともに、板バネ４１、４２によるアウタコア３の支持条件が変化しない。そのため、温度変化の激しい過酷な状況下で使用してもリニアアクチュエータ１としての特性が変わらず、安定して使用することができる。
【００８９】
さらに、前記バネ部材７３が皿バネによって形成されており、当該皿バネ７３の内周が前記シャフト６の外周に嵌合されるようにして構成されているため、板バネ４１、４２とインナコア２に作用させる軸方向の押圧力を、シャフト６の円周方向に対して均一に発生させることができるため、板バネ４１、４２の支持をより安定させることが可能となり、リニアアクチュエータ１としての特性をより安定化させることが可能となる。
【００９０】
また、前記アウタコア３が軸方向の両側で、かつ、前記シャフト６の大径部６１および前記固定カラー７４に対応した位置に各々ストッパ部材５２、５１を備えており、当該各ストッパ部材５２、５１は前記大径部６１および前記固定カラー７４の外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部５２ａ、５１ａを備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石２３、２４と磁極３１ａ、３２ａの間隔よりも小さくなるようにして構成されているため、軸方向の位置決め機能と、径方向のストッパとしての機能を同じ部分が有することで、上記の効果を有しつつ、板バネ４１、４２や永久磁石２３、２４の損傷を生じないリニアアクチュエータ１を簡単かつコンパクトに構成できる。
【００９１】
また、前記大径部６１および前記固定カラー７４の外周に樹脂製カラー７６、７５を設けるようにして構成しているため、これらが径方向のストッパとして機能した際でも、接触時の衝撃を吸収することができるとともに摺動抵抗を少なくすることができるために、インナコア２とアウタコア３の相対動作を継続して行わせることが可能となる。
【００９２】
さらに、前記樹脂製カラー７５、７６が円周方向の一箇所に切断部７５ａ、７６ａを設けられ、拡径可能にされているとともに、前記切断部７５ａ、７６ａが軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラー７５、７６を構成する一部が存在するように形成されているため、上記効果を有する樹脂製カラー７５、７６を簡単に取付ができるとともに、インナコア２とアウタコア３とが半径方向のいずれの方向に変位したとしても確実にストッパとしての機能を働かせることが可能となる。
【００９３】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、図９を用いて説明した樹脂製カラー７５、７６はこの形態に限らず、図１１（ａ）、（ｂ）のように、ストッパ部材１５１、１５２の孔部１５１ａ、１５２ａ側に設けるように変形することも可能である。このようにしても、孔部１５１ａ、１５２ａと固定カラー１７４およびシャフト１０６の大径部１６１の間の接触時の衝撃緩和や摺動抵抗の低減といった上記と同様の効果を得ることができる。この場合においては、樹脂製カラー１７５（１７６）の寸法を、ストッパ部材１５１（１５２）の板厚より軸方向に長く設定し、軸方向両端に鍔部１７５ｂ、１７５ｂ（１７６ｂ、１７６ｂ）を設けるとともに、円周方向の一部に切断部１７５ｃ（１７６ｃ）を形成するようにして構成する。当該切断部１７５ｃ（１７６ｃ）によって、縮径するように変形させた上で孔部１５１ａ（１５２ａ）の内部に挿入した上で、復元力を利用して孔部１５１ａ（１５２ａ）の内周面に密着させる。このようにして取り付けた後は、鍔部１７５ｂ、１７５ｂ（１７６ｂ、１７６ｂ）によって軸方向に位置規制されることになる。
【００９５】
また、図１２（ａ）、（ｂ）のようにして樹脂製カラー２７５（２７６）を構成することも可能である。この場合に樹脂製カラー２７５（２７６）は一部に切断部２７５ｃ（２７６ｃ）を有する単純なリング形状に形成され、ストッパ部材２５１（２５２）に設けた孔部２５１ａ（２５２ａ）は内部に同心の溝部２５１ｂ（２５２ｂ）が形成されており、当該溝部２５１ｂ（２５２ｂ）に収まるようにして樹脂製カラー２７５（２７６）が挿入される。これらがストッパとして機能する際には、樹脂製カラー２７５（２７６）の内面が固定カラー１７４およびシャフト１０６の大径部１６１と当接することになる。
【００９６】
また、上記の実施形態においては、インナコア２を固定子として、アウタコア３を可動子として構成したが、これを逆にすることも差し支えない。
【００９７】
さらに、上記の実施形態では、インナコア２に永久磁石２３、２４とコイル２５、２６を設け、アウタコア３に磁極部３１ａ、３２ａを形成していたが、これを逆にすることも可能である。
【００９８】
また、上記の実施形態では、シャフト６（１０６）の挿通部６４（１６４）を丸断面になるようにして構成していたが、インナコア２およびアウタコア３を同一の軸心を有するように支持することができ、皿バネ７３を嵌め込んだ上で固定カラー７５（１７５、２７５）を圧入することができる限り、丸断面にすることは必須ではなく、外周の一部に平面部を設けたり、楕円形状や多角形状の断面を有するように構成したりすることも可能である。また、インナコア２、スペーサ７１、７２、板バネ４１、４２、皿バネ７３および固定カラー７５（１７５、２７５）が嵌合される挿通部６４（１６４）を、長手方向全体に渡って外径や断面形状が同一になるように形成することも必須とはいえず、外周に嵌め込む各部材を同一の軸心を有するように支持することができ、それらの部材の間で軸方向に押圧力を順次伝達させることができる限り、各部材が取り付けられる部分に応じて挿通部６４（１６４）の外径や断面形状を異ならせることも可能である。
【００９９】
また、上記の実施形態においては、バネ部材としての皿バネ７３を固定カラー７４（１７４）と板バネ４１の間に取り付ける構成としていたが、軸方向に付勢力を働かせることが可能である限り、シャフト６の大径部６１（１６１）と固定カラー７４（１７４）の間のいずれの位置に設けることも可能である。例えば、シャフト６（１０６）の大径部６１（１６１）と板バネ４２との間に設けることも好適である。さらには、固定カラー７４（１７４）と板バネ４１との間および大径部６１（１６１）と板バネ４２との間の双方に皿バネ７３を取り付ける構成としても良い。
【０１００】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…リニアアクチュエータ
２…インナコア
３…アウタコア
６…シャフト
２１、２２…コアカバー
２３、２４…永久磁石
２５、２６…コイル
３１、３２…分割コア
３３、３４…磁極部
４１、４２…板バネ
５１、５２…ストッパ部材
７１、７２…スペーサ
７３…皿バネ（バネ部材）
７４…固定カラー
７５、７６…樹脂製カラー
９１…ボルト
９２…ナット
９３…ガイドピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナコアと、当該インナコアを軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネと、当該一対の板バネによって支持されつつ前記インナコアと同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコアの半径方向外側に設けられたアウタコアとを具備し、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち一方に永久磁石が設けられ、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち他方に前記永久磁石と所定の間隔で対向する磁極部を形成したリニアアクチュエータであって、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記同一の軸心の位置に各々貫通孔を形成されており、一端部側に大径部を有するシャフトが他端部側より前記各貫通孔に緊密に挿通された上で、前記貫通孔より突出した前記他端部に固定カラーが軸方向に圧入して設けられているとともに、前記一対の板バネのいずれかと前記大径部または前記固定カラーとの間の少なくとも一方にバネ部材が設けられており、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記大径部と前記固定カラーとの間で前記バネ部材によって前記シャフトの軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記バネ部材が皿バネによって形成されており、当該皿バネの内周が前記シャフトの外周に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記大径部および前記固定カラーの外周、またはこれらの各外周と対応する前記ストッパ部材の内周のうち少なくとも何れか一方に樹脂製カラーを設けたことを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記樹脂製カラーが円周方向の一箇所に切断部を設けられ、拡径または縮径を可能にされているとともに、前記切断部が軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラーを構成する一部が存在するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１】
インナコアと、当該インナコアを軸方向に前後から挟みこむようにして設けられた一対の板バネと、当該一対の板バネによって支持されつつ前記インナコアと同一の軸心を有するように、かつ、当該インナコアの半径方向外側に設けられたアウタコアとを具備し、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち一方に永久磁石が設けられ、前記インナコアおよび前記アウタコアのうち他方に前記永久磁石と所定の間隔で対向する磁極部を形成したリニアアクチュエータであって、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記同一の軸心の位置に各々貫通孔を形成されており、一端部側に大径部を有するシャフトが他端部側より前記各貫通孔に緊密に挿通された上で、前記貫通孔より突出した前記他端部に固定カラーが軸方向に圧入して設けられているとともに、前記一対の板バネのいずれかと前記大径部または前記固定カラーとの間の少なくとも一方にバネ部材が設けられており、前記インナコアおよび前記一対の板バネが前記大径部と前記固定カラーとの間で前記バネ部材によって前記シャフトの軸方向に付勢力を与えられつつ位置規制されるように構成したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記バネ部材が皿バネによって形成されており、当該皿バネの内周が前記シャフトの外周に嵌合されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記アウタコアが軸方向の両側で、かつ、前記シャフトの大径部および前記固定カラーに対応した位置に各々ストッパ部材を備えており、当該各ストッパ部材は前記大径部および前記固定カラーの外周に対して所定の隙間を有しつつ配置される孔部を備えており、前記所定の隙間が前記永久磁石と磁極の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記大径部および前記固定カラーの外周、またはこれらの各外周と対応する前記ストッパ部材の内周のうち少なくとも何れか一方に樹脂製カラーを設けたことを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記樹脂製カラーが円周方向の一箇所に切断部を設けられ、拡径または縮径を可能にされているとともに、前記切断部が軸方向に対して斜めに設けられており、前記円周方向のいずれの箇所においても少なくとも前記樹脂製カラーを構成する一部が存在するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４９４２５（Ｐ２０１２−２４９４２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３３０（Ｐ２０１１−１１９３３０）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
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