JP2004100909A

JP2004100909A - カム回転制御機構

Info

Publication number: JP2004100909A
Application number: JP2002266744A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nakamura; 中村　亘志
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Also published as: US20040050190A1; EP1398540A3; EP1398540A2; CN100347468C; EP1398540B1; CN1490539A

Abstract

【課題】確実にホームポジションを検出することができるとともに、部品点数を削減してコストダウンの実施が可能なカム回転制御機構を提供する。
【解決手段】弾性部材であるスプリングの一端を回動自在なカムに取り付け、カムに対する駆動力の伝達を切断した場合、スプリングの引力により、強制的にホームポジションにカムを回動させる構成としている。これにより、確実なホームポジションの検出と、部品点数削減によるコストダウンと、を同時に可能にしている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムを用いることにより、複数のモード切り替え、又はカムに接するアーム等の位置制御を行うカム回転制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
＜例１＞
図２は、従来のカム回転制御機構の１例を示した簡略図である。カム２１は、偏芯形状のカム２１ａと、一部に切り欠き２１ｃのある円形のカム２１ｂと、の２枚の板カムが一体となった形状である。また、図上に十字で示したカム２１の回転中心には、図外の回転軸が接続されている。カム２１ａの外周部には、アーム２２の先端部が常に当接するようになっており、カム２１ａの回転位置（角度）に応じて、アーム２２を図における水平（左右）方向へ移動させる構造となっている。カム２１は、モータなどの図外の動力源から駆動力によって、例えば反時計回りに回転する。
【０００３】
図２に示したカム回転制御機構では、アーム２２の位置を制御するにあたり、カム２１の回転位置（角度）の検出が必要となるが、上記のようにカム２１に設けた切り欠き部２１ｃをセンサ２３で検出することにより、アーム２２の動作を制御する。すなわち、センサ２３は、検出部２３ａの先端がカム２１ｂの外周部に当接し、カム２１ｂが回動して切り欠き２１ｃが最もセンサ２３に接近すると、検出部２３ａの先端がカム２１ｂに当接しないように配置されている。また、図２に示した例では、センサ２３の検出部２３ａがカム２１ｂに当接する時をオン、カム２１ｂに当接しない時をオフとし、検出部２３ａがカム２１ｂに当接しない時の位置をホームポジションに設定している。
【０００４】
したがって、センサ２３のオン／オフ信号を検出することで、ホームポジションを検出することが可能となる。また、アーム２２の位置を制御するにあたり、図２（Ｂ）に示したように、カム２１のホームポジションからの回転角度をθ_Ｘ　に制御すれば、アーム２２を位置ｘに制御でき、図２（Ａ）に示したように、回転角度をθ_Ｙに制御すれば、アーム２２を位置ｙに制御できる。
【０００５】
また、センサによってカムの回転位置（角度）を検出する構成としては、切り欠きが形成されたカムにイニシャルレバーを当接させ、また、このイニシャルレバーの先端をセンサの検出部に当接させることにより、カムの回転位置を検出する構成もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
＜例２＞
図３は、従来のカム回転制御機構の図２とは別の例を示した概略図である。カム３１は、偏芯形状のカム３１ａと、欠円形状のカム３１ｂと、の二つの板カムを一体化した形状である。また、図上に十字で示したカム３１の中心には、図外の回転軸が接続されている。カム３１ａの外周部には、アーム３２の先端が常に当接するようになっており、アーム３２を図における水平（左右）方向に移動させる構造となっている。カム３１は、図外のモータなどの動力源から駆動力を受けると、例えば反時計回りに回転する。
【０００７】
図３に示したカム回転制御機構では、カム３１ｂの外周部に保持板３３を当接させている。すなわち、保持板３３は、一端を支点として回動可能であり、他端をバネ３４によって所定の圧力で押圧されて、平面３３ａがカム３１ｂに当接している。上記のように、カム３１ｂは欠円形状でフラット面３１ｃを備えており、図３（Ｂ）に示したように、このフラット面３１ｃに保持板３３が当接する。本構成では、この状態でのカム１の回転位置をホームポジションとすることで、ホームポジションを正確に検出することが可能となる。したがって、アーム３２の位置を制御するにあたり、カム３１の回転位置（角度）を検出できる。
【０００８】
また、図３に示したような構成を加圧ローラに適用して、カムの回転位置に応じて加圧力を変化させる構成のものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−２１１３６７号公報　（第６頁、第１６図）
【特許文献２】
特開平５−１３９５８８号公報　（第１１頁、第１５図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
カム回転制御機構では、始動時にまずホームポジションを検出して、そこからステッピングモータのパルス数などにより回転を制御するのが一般的である。したがって、ホームポジションの検出は不可欠である。しかしながら、従来のカム回転制御機構は、初期状態においてホームポジションを検出するためには、一度動力源に通電してカムを回転させないと、カムがどのポジションにあるのかを検出するのが困難であった。
【００１１】
また、外的な要因によって、モータの駆動が停止した場合や電源がリセットされた場合、カムの位置を検出するセンサもリセットされて、カムの回転位置がわからなくなる。そのため、再度ホームポジションを検出しなければならず、初期状態と同様にカムを回転させなければならない。
【００１２】
また、前記例１、例２に示した構成は、カムの回転位置の完全な検出機構とは言えないという問題があった。すなわち、例１の構成の場合、切り欠き部２１ｃの幅や、センサ２３がＯＦＦを検出してからカム２１が回転を停止するまでのタイムラグ等の要因により、ホームポジションの位置に多少のバラツキが生じる。
【００１３】
一方、例２の構成の場合、カム３１ｂのフラット部３１ｃと保持板３３とを密接させることにより、上記のようにカム３１を正確なホームポジションに安定させることが可能である。しかしながら、保持板３３がカム３１のフラット面３１ｃ以外の部分に当接していた場合、上記の効果は得られない。したがって、初期状態でカム３１がどの状態にあるかを検出しなければ、ホームポジションを正確に検出することができない。また、この構成には、絶対位置を検出する手段が装備されていない。
【００１４】
また、従来のカム回転制御機構は、例１に示した構成及び例２に示した構成を複合させて正確なホームポジション位置を検出することが一般的となっている。しかし、このような構成では、ホームポジションを検出するためだけに、複数の部品を必要とし、カム自体の形状も複雑にならざるを得ないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は上記の問題を解決して、確実にホームポジションを検出することができるとともに、部品点数を削減してコストダウンの実施が可能なカム回転制御機構を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１７】
（１）回動自在なカムと、上記カムを回転させる回転手段と、上記カムへ上記回転手段の動力を伝達、及び遮断するクラッチ手段と、上記クラッチ手段によって上記カムへの動力が遮断されると、上記カムをホームポジションに回動させるホームポジション設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、ホームポジション設定手段は、クラッチ手段によってカムを回転させる動力が遮断されると、カムをホームポジションに回動させるので、カムの回転角度を検出する構成が不要になり、また、動力源である回転手段に通電してカムを回転させなくても良くなる。したがって、カム回転制御機構を停止する際や、外的な要因によって、回転手段の駆動が停止した場合や電源がリセットされた場合に、回転手段の動力を遮断するようにクラッチ手段を設定しておくことで、カムを速やかにホームポジションに回動させることが可能となる。
【００１９】
（２）前記ホームポジション設定手段は、一端が前記カムの端部近傍に接続され、他端が前記カムの外周よりも外側であって、前記カムがホームポジションに位置する時に、引っ張り長さが最も短くなる位置に固定された弾性部材である。
【００２０】
この構成においては、カムがホームポジションに位置する時に、弾性部材の引っ張り長さが最も短くなるように弾性部材を固定しているので、確実にカムをホームポジションに回動させることができる。
【００２１】
（３）前記ホームポジション設定手段は、前記カムがホームポジションに位置する時に所定の引力で前記カムを牽引する。
【００２２】
この構成においては、カムをホームポジションの位置に安定させることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の概要を説明する。本発明では、弾性部材であるスプリングの一端をカムに取り付け、カムに対する駆動力の伝達を切断した場合、スプリングの引力により、強制的にホームポジションにカムを回動させる構成としている。これにより、確実なホームポジションの検出と、部品点数削減によるコストダウンと、を同時に可能にしている。
【００２４】
以下、本発明の詳細について説明する。図１は、本発明のカム回転制御機構を示した概略図である。本発明のカム回転制御機構は、カム１、アーム２、スプリング３、図外のモータなどの動力源、及び図外のクラッチ機構から成る。カム１は、偏芯形状のカム１ａと、円形のカム１ｂと、を一体化した形状であり、カム１の中心に図外の回転軸が接続されている。また、カム１ａの外周部には、アーム２の先端部が常に当接するようになっており、カム１の回転位置（角度）に応じて、アーム２を図における水平（左右）方向に移動させる構造となっている。カム１は、図外のモータ（動力源）から駆動力を受けて回転する。また、カム１は、図外のクラッチ機構によってモータの動力が伝達せずに切断されている場合、回動自在である。
【００２５】
スプリング３は、一端３ａがカム１の側面における端部（外周部）近傍に接続され、他端３ｂがカム１の外周よりも外側であって、カム１がホームポジションに位置する時に、引っ張り長さが最も短くなる位置に固定されている。また、スプリング３は、カム１がホームポジションに位置する時にも、所定の引力でカム１を牽引している。さらに、スプリング３は、引っ張り長さが最も長くなる位置において、カム１が問題なく回転する引力であって、カム１に対する駆動力が図外のクラッチ機構により切断されると、カム１が速やかにホームポジションに回動する引力に設定されている。加えて、ホームポジション以外の位置の時に、カム１に対する駆動力が図外のクラッチ機構により切断されると、カム１はスプリング３に牽引されて時計回りまたは反時計回りに回動し、ホームポジションに速やかに戻る。
【００２６】
このように、カム１に対するモータからの駆動力の伝達を、クラッチ機構を動作させて切断すれば、カム１は回動自在であるので、スプリング１０に牽引されることにより、回動してホームポジションに戻る。
【００２７】
アーム２の位置を制御するにあたっては、従来と同様、カム１をホームポジションからの回転角度をθ_Ｘに制御すれば、アーム２を位置ｘに制御でき、回転角度をθ_Ｙに制御すれば、アーム２を位置ｙに制御できる。
【００２８】
また、アーム２において、カム１の接触部に突起部（ボス）を設け、カム１の外周辺に沿って、そのアーム２に設けた突起部が納まる溝部を設け、カム１と同様にアーム２の可動方向のホームポジションに自動的に戻るように、スプリング（弾性部材）を設けることも可能である。
【００２９】
なお、上記のスプリング（弾性部材）としては、コイルスプリング、樹脂スプリング、テンションスプリング、板バネ等を用いることができる。
【００３０】
以上の構成から、カムのホームポジションの正確な検出が可能であると同時に、ホームポジションにカムを回動させて、その位置に安定させることができる。また、従来のカム機構のように、カムの回転位置を検出するためのセンサや、ホームポジションでカムを保持する保持板等が不要であり、カムに対して切り欠きなどの加工を施す必要が無いため、部品点数や部品加工の手間を削減できる。また、カムをホームポジションに移動させるのに必要な部品は、カムに対するモータからの駆動力の伝達をクラッチ機構を動作させて切断した状態では、スプリングのみであり、大幅なコストダウン、及び部品点数削減によるダウンサイジングが実現できる。
【００３１】
なお、本発明で使用するカムとしては、偏芯構造を有するカム、多角形状のカムなどが好適である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３３】
（１）カム回転制御機構を停止する際や、外的な要因によって、回転手段の駆動が停止した場合や電源がリセットされた場合に、回転手段の動力を遮断するようにクラッチ手段を設定しておくことで、カムを速やかにホームポジションに回動させることができる。
【００３４】
（２）カムがホームポジションに位置する時に、弾性部材の引っ張り長さが最も短くなるように弾性部材を固定しているので、確実にカムをホームポジションに回動させることができる。
【００３５】
（３）前記ホームカムをホームポジションの位置に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカム回転制御機構を示した概略図である。
【図２】従来のカム回転制御機構の１例を示した簡略図である。
【図３】従来のカム回転制御機構の図２とは別の例を示した概略図である。
【符号の説明】
１，２１，３１−カム
２，２２，３２−アーム
３−スプリング

Claims

回動自在なカムと、上記カムを回転させる回転手段と、上記カムへ上記回転手段の動力を伝達、及び遮断するクラッチ手段と、上記クラッチ手段によって上記カムへの動力が遮断されると、上記カムをホームポジションに回動させるホームポジション設定手段と、を備えたことを特徴とするカム回転制御機構。
前記ホームポジション設定手段は、一端が前記カムの端部近傍に接続され、他端が前記カムの外周よりも外側であって、前記カムがホームポジションに位置する時に、引っ張り長さが最も短くなる位置に固定された弾性部材である請求項１に記載のカム回転制御機構。
前記ホームポジション設定手段は、前記カムがホームポジションに位置する時に所定の引力で前記カムを牽引する請求項１または２に記載のカム回転制御機構。