JP2013051836A - ロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動や騒音を低減すると共に、組立、分解作業、及び他の装置への組み付け後の保守が容易となるロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造を提供する。
【解決手段】本構造は、フレームに対向配置した支持部と、支持部間に配置した被駆動体と、被駆動体を保持して回動軸と成るシャフトと、シャフトに連結したロータリーアクチュエータと、から成り、シャフトは、一端部を一方の支持部で回動自在に支持すると共に、他端部を対向側のフレームを貫通延出させてロータリーアクチュエータと連結して支持する。シャフトとロータリーアクチュエータとの連結は、シャフトの他端部をロータリーアクチュエータの出力軸に形成した管状凹部への嵌合とする。ロータリーアクチュエータとフレームと固定は、ロータリーアクチュエータに形成した回動方向への緩衝を備えた突起体を、フレームに開設した係合口への嵌合とする。
【選択図】図１

Description

本願発明は、ロータリーアクチュエータの配置、及び駆動力伝達の技術分野に属し、特に、ロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造に関する。

従来から、一定角度で回転往復運動（揺動）するロータリーアクチュエータの出力軸と軸部を有する被駆動体との連結は、機械要素であるカップリング（軸継手）が用いられていた。

例えば、図５の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、対向配置したフレームｆ間に被駆動体４を配置する場合、被駆動体４を保持するシャフトｓの一端部を一方のフレームｆに回動自在に軸受ｂをもって支持し、他端側を他方のフレームｆに取り付けたロータリーアクチュエータａの出力軸ａ１とカップリングｃをもって連結する構造であった。また、ロータリーアクチュエータａは、防振ゴムを備えた凹部ａ２をもってフレームｆに係合し、ロータリーアクチュエータａの全体の回動を防止すると共に振動の発生を抑制していた。

上記のカップリングには、一般的な両端開放の筒状の形態（以下、「汎用カップリング」と称する。）に加え、金属板ばね式、金属スリット式、樹脂部ローズ式、さらには、溝と弾性材を組み合わせた特許文献１に示すような所謂フレキシブルカップリングがあり、他にも特許文献２に示すような非接触で被駆動体と出力軸とを連結する磁気カップリングがある。これらのフレシキブルカップリングや磁気カップリングは、軸連結時の軸間の位置ズレを吸収できるメリットがあった。

特開２００７−４０３５１号公報（第３―５頁、第１図） 特開平１１−３１１２６０号公報（第４―５頁、第１、４図）

汎用カップリングを用いたロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造では、被駆動体の軸とロータリーアクチュエータの出力軸との機械的連結に位置ズレが生じるものであった。このため、組立時の調整が必要である上、駆動時の振動によって被駆動体側には「びびり」、ロータリーアクチュエータ側には「騒音」が発生する問題があった。

特許文献１の「フレキシブルカップリング」や特許文献２の「磁気カップリング」を用いた連結構造は、連結する軸間の位置ズレを吸収できるため、上記の「びびり」や「騒音」を低減又は排除できるメリットがあり、さらに磁気カップリングを用いた場合は、非接触連結による連結部の摩耗も排除できるメリットがあった。その一方、汎用カップリングより軸長が長くなり、専用の磁気回路を必要とするために構造全体が複雑化する問題があった。

そもそも、カップリング自体を連結要素として用いる上記構造は、ロータリーアクチュエータの保守や交換作業が煩雑となった。例えば、ロータリーアクチュエータを交換する場合には、被駆動体と出力軸を分離するためにカップリング部分の連結解除や調整作業の必要があった。しかし、被駆動体やカップリングの配置場所が狭小な場合は、この場所での作業が困難となり、構造全体の分解が必要となることがあった。

また、フレーム間にカップリングの配置スペースを確保するために構造全体の軸長が長くなり、この構造を配置する他の装置、例えば、ＡＴＭ装置（現金自動預け払い装置）、プリンタ装置、コピー機、ＦＡＸ装置等、も大型化し、適用対象の装置を限定する問題もあった。

そこで、本願発明は上記課題を解決するために為されたものであり、振動や騒音を低減すると共に、組立及び分解作業を容易とし、さらには他の装置への組み付け後の保守が容易となるロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造を提供する。

上記目的を実現するため、本願発明にかかるロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造（以下、「本連結構造」と略称する。）は、以下のように構成している。

すなわち、フレームに対向して配置した支持部と、該支持部間に配置した被駆動体と、該被駆動体を保持して回動軸と成るシャフトと、該シャフトに連結したロータリーアクチュエータと、から成り、前記シャフトは、その一端部を前記一方の支持部で回動自在に支持すると共に、他端部を対向側のフレームを貫通延出させてロータリーアクチュエータと連結して支持したことを特徴としている。

上記のフレームは、対向する支持部を備えていれば、板状、枠状の何れの形態でも良く、本連結構造を組み付ける他の装置のフレームであっても良い。また、ロータリーアクチュエータのフレームへの位置決めとしては、出力軸の周囲にボスを形成し、これをフレームに形成した位置決め用の貫通口に嵌合させる形態が好適である。

シャフトとロータリーアクチュエータとの連結は、シャフトの他端部をロータリーアクチュエータの出力軸に形成した管状凹部へ嵌合させて固定したことを特徴としている。

この連結において、ロータリーアクチュエータのシャフトへの駆動力の伝達を確実なものとするため、少なくとも回動方向が係合した構造としている。より具体的には、シャフトにＤカット面を形成し、ロータリーアクチュエータの管状凹部はＤカット面が倣う形状とすることが好適である。他にも、シャフトと管状凹部との嵌合部分にキーやキー溝を配置するようにしても良い。

さらに、ロータリーアクチュエータとフレームとの固定は、ロータリーアクチュエータ又はフレームのいずれかに形成した１又は複数の突起体と、両者のいずれかに開設した係合口との嵌合であることを特徴としている。そして、前記突起体と前記係合口との嵌合は、少なくとも回動方向への緩衝を備えた嵌合であることを特徴としている。ここで、緩衝手段としては、突起体に防振ゴム等の弾性体を環装させることが好適である。

上記の固定形態により、ロータリーアクチュエータの駆動時における回動が防止されるだけでなく、緩衝手段の介在によりロータリーアクチュエータからフレームへの振動の伝播が抑制されることとなる。

上記構成により、本連結構造は、以下の効果を奏する。
ロータリーアクチュエータと被駆動体を保持するシャフトとの連結を、対向した支持部を備えたフレームの外側で行っている。より具体的には、シャフトの他端部を対向側のフレームから貫通延出させ、この他端部とロータリーアクチュエータの出力軸に形成した管状凹部とが嵌合することにより連結している。また、ロータリーアクチュエータのフレームへの固定も一方に形成した突起体と他方に形成した係合口との嵌合としている。

上記構成により、ロータリーアクチュエータの着脱作業がフレームの外側で可能となる。この結果、本連結構造を他の装置に組み付けた後も、本連結構造の全体や他の装置の一部を分解、つまり、フレームとシャフトに一体化させた被駆動体との位置関係を変更することなく、ロータリーアクチュエータのみの保守や交換作業が可能となる。

また、被駆動体とロータリーアクチュエータの出力軸を連結するカップリングを省略することができる。このカップリングの省略により、従来あった軸間の位置ズレが生じることが無く、全体構成の簡略化により組立や分解も容易となる。例えば、組み立て過程において、フレーム及びフレームを配置する他の装置の機素（ソータやシートガイド）との位置決め（パラメータ１）を設定し、次に、フレームの外側からロータリーアクチュエータのみの位置決め（パラメータ２）を設定して取り付けることができる。すなわち、従来はカップリングを介在させる連結のために、パラメータ１とパラメータ２とを同時にバランスさせながら位置決めを行う必要があったが、本連結構造では、先ずパラメータ１の調整の設定操作を行った後にパラメータ２の調整の設定操作を行う個別かつ順次の作業が可能になり、それぞれを正確かつ迅速に行うことができる。

さらには、カップリング介在に起因する軸間の位置ズレによって生じていた振動や騒音の発生を抑制できる。これに加え、ロータリーアクチュエータと被駆動体との距離も短くできるために全体構造を小型化でき、本連結構造を配置する装置の適用範囲を広げ、その装置全体の小型化も図ることができる。

本連結構造を示す一部切り欠き縦断面図である。 本連結構造を示す一部切り欠きの組立斜視図である。 本連結構造のロータリーアクチュエータの組立斜視図である。 本連結構造の他の実施例のシャフト及びロータリーアクチュエータを示す一部切り欠き組立斜視図である。 従来のロータリーアクチュエータと被駆動体との連結を示す縦断面図（Ａ）と組立斜視図（Ｂ）である。

以下に、本連結構造の実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。
本連結構造１は、支持部を対向させて配置するフレーム２に揺動（回転往復運動）可能に被駆動体４を保持して回動軸と成るシャフト３を配置し、このシャフト３に一方のフレーム２の外側に固定したロータリーアクチュエータ５の駆動力を伝達する構造である。

本連結構造１は、例えば、ＡＴＭ装置、プリンタ装置、等において、流れる紙幣や紙媒体等のシート材を振り分けるガイド部材として機能する被駆動体４の駆動部位に用いられるものである。

フレーム２は、本連結構造１を保持する筐体であり、所定距離で対向して配置している。なお、図面においては、フレーム２は、対向した支持部を構成する２枚の平板状の部分のみを描き、他の部分は省略している。また、上記フレーム２は本連結構造１の構成要素であるが、本連結構造１を配置するＡＴＭ装置やプリンタ装置等の他の装置の部品やブラケットの一部をフレームとして用いても良い。

対向設置した一方側のフレーム２１は、シャフト３の一端部を回動自在に支持する軸受２１ａを配置している。他方側のフレーム２２は、シャフト３の他端部をフレーム外に貫通延出せさる貫通口２２ａを形成している。また、この貫通口２２ａの下方には、後述するロータリーアクチュエータ５とフレーム２２の固定手段となる突起体５４が嵌合する２箇所の係合口２２ｂを並列状態で開設している。

シャフト３は、フレーム２の支持部間に配置している。シャフト３の一端部は上述のように一方側のフレーム２１の軸受２１ａによって回動自在に支持され、他端部は対向する他方側のフレーム２２の貫通口２２ａを貫通して外側に延出している。また、シャフト３のフレーム２２の外側への延出部分には、Ｄカット面３１を形成すると共に、端部側に止輪３３が係合する溝３２を形成している。

シャフト３のフレーム２の支持部間に位置する部分には、被駆動体４を固定している。被駆動体４は、外周部に５個のフラップ４１を形成した管状部を有し、この管状部をシャフト３に環装させて固定している。なお、被駆動体４は、各フラップ４１の形状や配置数を増減しても良く、シャフト３への固定方法に関しても、その外周にフラップ４１を別個に固着したり、シャフト３と一体形成としても良い。被駆動体４は、この実施例の形態に限定するものではなく、シャフト３への配置位置がフレーム２の支持部間に収まれば、他の装置（ＡＴＭ装置、プリンタ装置）の要求仕様によって、形状やシャフト３への固定方法も適宜に変更するものである。

シャフト３の他方側のフレーム２２の外側に延出した端部は、ロータリーアクチュエータ５の出力軸に形成した管状凹部５１ａに嵌合させて固定している。シャフト３の管状凹部５１ａからロータリーアクチュエータ５の外部に露出した端部側の溝３２には、止輪３３を係合してシャフト３の抜け止めとしている。

ロータリーアクチュエータ５は、シャフト３の一方側のフレーム２２の外側へ延出した端部を内嵌して連結する。そして一方で、管状凹部５１ａの周囲に形成したボス５３をフレーム２２の貫通口２２ａに嵌合させている。これにより、ロータリーアクチュエータ５は、ケース５２の一方側の面を一方側のフレーム２２の外側面（反被駆動体側）に当接状態で取り付けている。

ロータリーアクチュエータ５は、管状凹部５１ａとシャフト３の連結時に出力軸とシャフト３の軸合わせ（芯出し）を行っている。一方、ボス５３の貫通口２２ａへの嵌合は、フレーム２２に対するロータリーアクチュエータ全体の位置合わせを行っている

また、ロータリーアクチュエータ５の下部側には、２個の突起体５４を並列状に配置しており、これをフレーム２２の係合口２２ｂに嵌合している。前記突起体５４には緩衝手段として弾性体から成る防振ゴム５４ａを環装している。この防振ゴム５４ａは２個の突起体５４に環装可能な筒体を連結した形状としている。ロータリーアクチュエータ５は、この防振ゴム５４ａの配置により、駆動時のシャフト３の回動方向への共回りが防止され、フレーム２２への振動の伝播が抑制されている。

ロータリーアクチュエータ５の管状凹部５１ａは、ロータ５１の出力軸の部分を貫通させて形成したものであり、内嵌したシャフト３に駆動力を伝達している。また、管状凹部５１ａはシャフト３のＤカット面３１に倣うように一部を内部に突出させており、駆動力の伝達を確実なものとしている。

なお、ロータリーアクチュエータ５は、ロータ５１に形成した管状凹部５１ａを介して駆動力を伝達する以外は、ケース５２の内部にロータ５１、ロータ５１に配置した永久磁石（図示省略）、ロータ５１を揺動させる電磁コイルから成るステータ（図示省略）を配置して構成する既存のものと同等である。このため、ロータリーアクチュエータ５の内部構造については、これ以上の詳細な説明は省略する。

上記構成の本連結構造１は、被駆動体４を固定したシャフト３をロータリーアクチュエータ５が直接的に保持することによって被駆動体４と連結している。このため、軸連結用のカップリングを省略できる結果、カップリング介在による被駆動体側とロータリーアクチュエータ側との軸ズレによる振動や騒音の発生も抑制でき、構造全体の軸長も短くなっている。

また、本連結構造１はロータリーアクチュエータ５とシャフト３との内嵌状態を解除し、ボス５３や突起体５４をフレーム２２の貫通口２２ａや係合口２２ｂから引き抜けば、ロータリーアクチュエータ５のみをフレーム２２の外部方向（反被駆動体方向）に取り外して待避できる。このため、本連結構造１を他の装置への組み付けた後においても、ロータリーアクチュエータ５の保守及び交換作業が容易となる。
［他の実施形態の可能性］

上記実施形態の本連結構造１では、シャフト３とロータ５１の管状凹部５１ａとの抜け止め用に止輪３３を用いているが、シャフト３とロータ５１をネジ３５で固定しても良い。つまり、図４に示すように、シャフト３のＤカット面３１にネジ穴３４を形成し、ロータ５１にネジ用穴５１ｂを形成し、さらにはロータ５１のネジ締結部を露出させるためにケース５２の一部に開口部５２ａや切り欠きを形成する形態としても良い。

また、本連結構造１は、ロータリーアクチュエータ５とフレーム２２の固定を上記実施例に限定するものではなく、突起体５４及び係合口２２ａの配置位置や個数を適宜に変更しても良い。例えば、フレーム側に突起体を形成し、これをロータリーアクチュエータ側に形成した係合口や凹部に嵌合や係合させる形態（図５に示す従来例の形態）としても良い。

緩衝手段の配置に関しても、突起体５４に防振ゴム５４ａを環装させる形態だけでなく、フレーム２の係合口２２ｂの周囲や回動方向側（図面上の横方向）のみに弾性体を配置するようにしても良い。

１ 本連結構造
２ フレーム
２１ 一方側のフレーム
２１ａ 軸受
２２ 他方側のフレーム
２２ａ 貫通口
２２ｂ 係合口
３ シャフト
３１ Ｄカット面
３２ 溝
３３ 止輪
３４ ネジ穴
３５ ネジ
４ 被駆動体
４１ フラップ
５ ロータリーアクチュエータ
５１ ロータ
５１ａ 管状凹部
５１ｂ ネジ用穴
５２ ケース
５２ａ 開口部
５３ ボス
５４ 突起体
５４ａ 防振ゴム
ａ 従来のロータリーアクチュエータ
ａ１ 出力軸
ａ２ 凹部
ｂ 軸受
ｃ カップリング
ｆ フレーム
ｓ シャフト

Claims (5)

1. フレームに対向して配置した支持部と、
   該支持部間に配置した被駆動体と、
   該被駆動体を保持すると共にその回動軸と成るシャフトと、
   該シャフトに連結したロータリーアクチュエータと、
   から成り、
   前記シャフトは、その一端部を前記一方の支持部で回動自在に支持すると共に、他端部を対向側のフレームを貫通延出させてロータリーアクチュエータと連結して支持したことを特徴とするロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造。
2. シャフトとロータリーアクチュエータとの連結が、
   該ロータリーアクチュエータの出力軸に管状凹部を形成すると共に、該管状凹部に前記シャフトの他端部を嵌合させて、少なくとも回動方向が係合した構造であることを特徴とする請求項１記載のロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造。
3. シャフトと連結するロータリーアクチュエータの支持が、
   前記フレームへの固定によることを特徴とする請求項１、又２記載のロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造。
4. ロータリーアクチュエータのフレームへの固定が、
   ロータリーアクチュエータ又はフレームのいずれかに形成した突起体と、
   ロータリーアクチュエータ又はフレームのいずれかに開設した係合口との嵌合であることを特徴とする請求項３記載のロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造。
5. 前記突起体と前記係合口との嵌合が、
   少なくとも前記回動方向への緩衝を備えた嵌合であることを特徴とする請求項４記載のロータリーアクチュエータと被駆動体の連結構造。

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