(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定支持されて往復回転するロータリーソレノイド（１）と、
該ロータリーソレノイド（１）のロータ（１１）とリンク係合して往復回転するカム（２１）と、
前記カム（２１）の回転中心に固定され、該カム（２１）の往復回転で軸周りに回転するカムシャフト（２０）と、
前記カム（２１）の回転軌道上に進出して前記カム（２１）に当接し、前記カムシャフト（２０）の回転角度を規制する規制手段（３）と、
から成ることを特徴とした往復回転アクチュエータ。
【請求項２】
ロータリーソレノイド（１）とカム（２１）とのリンク係合が、
ロータ（１１）の回転面上に設け、かつロータ（１１）の回転半径に沿って移動可能に構成した係合ピン（１８）と、
カム（２１）の回転半径方向に沿った移動を許容した係合口（２２）との嵌合であることを特徴とした請求項１記載の往復回転アクチュエータ。
【請求項３】
規制手段（３）が、
固定支持した電磁コイル（３０）と、
該電磁コイル（３０）からの磁力作用による移動を自在にして配設した磁性材、又は磁石から成る可動プレートと、
該可動プレート（３１）の移動に従ってカム（２１）の回転軌道上に進出してカム（２１）に当接するストッパ（３８）と、
上記可動プレート（３１）を上記電磁コイル（３０）から離隔させる付勢手段（３５）と、
から成ることを特徴とした請求項１、又は２記載の往復回転アクチュエータ。
【請求項４】
付勢手段がバネ手段、又は反発磁力手段であることを特徴とした請求項３記載の往復回転アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に係る発明（以下、「本発明」）は、単一のカムシャフトから２種以上の回転角度の軸回転力を出力させる往復回転アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常型のロータリーアクチュエータは、所定の角度範囲で往復回転するものである。これは、例えば、流れ移動する紙葉や紙幣の移動経路を切り換えるガイド片（ブレード）の駆動源として用いられている。この移動経路は装置によっては多様な経路を有しており、必要により切り替えて２方向、又は３方向へ流す経路方式を持つものがある。
【０００３】
例えば、この３方向切り換えの技術としては、特許文献１の「循環式紙幣入出金機」の明細書の段落番号〔００３３〕、〔０１００〕〜〔０１０３〕、等において開示されている。これは、３方向切換機構を備えた分岐手段となるガイド部材を、ステッピングモータを用いた分岐用モータで回動させるものである。これはステッピングモータの入力パルスを制御して出力軸の回転角度で回転させてガイド手段を一時停止保持させる構成である。しかし、かかるステッピングモータを用いた構成は単一の出力軸で多数種の回転角の設定を行うことができるメリットがある反面、高速処理のために切り換え速度を高めた場合は、脱調する問題があった。また、切り換えた状態でブレードを保持して置くためには、常に励磁させておく必要があり、省電力上の課題もあった
【０００４】
また、別な公知の技術例としては、特許文献２の「紙葉類搬送方向切換装置」が開示されている。これは、要約書の図面１からも明らかなように、紙葉類の搬送経路の３方向の切換を、１個のゲート手段の回動を１つの駆動手段で行い、このゲート手段の回転制御を別な駆動手段で行う機構であった。そして、この駆動手段として直動ソレノイドを用いている。
【０００５】
しかし、かかる２個の直動ソレノイドを用いた３方向切換機構は、個別配置の２個の直動ソレノイドで行うため部品点数が多くなることに加えて、２個の直動ソレノイドを協働させるための調整が煩雑となって機器の信頼性や耐久性に課題があった。
【特許文献１】特開２００６−１２７１３１
【特許文献２】特開２００６−２１３５２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題の解決を図ることを目的として、一つの出力軸で２種以上の回転角度の出力を可能とした往復回転アクチュエータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の往復回転アクチュエータは、上記目的を達成するため、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、固定支持されて往復回転するロータリーソレノイド（１）と、該ロータリーソレノイド（１）のロータ（１１）とリンク係合して往復回転するカム（２１）と、前記カム（２１）の回転中心に固定され、該カム（２１）の往復回転で軸周りに回転するカムシャフト（２０）と、前記カム（２１）の回転軌道上に進出して前記カム（２１）に当接し、前記カムシャフト（２０）の回転角度を規制する規制手段（３）と、から成ることを特徴としている。
【０００９】
このロータリーソレノイド（１）とカム（２１）とのリンク係合は、入出力ともに回転力として得ることを目的としたリンク係合であり、そのリンク係合の構成は、ロータリーソレノイド（１）を構成するロータ（１１）の回転面上に設け、かつロータ（１１）の回転半径に沿って移動可能に構成した係合ピン（１８）と、カム（２１）の回転半径方向に沿った移動を許容した係合口（２２）との嵌合によるものとしている。
【００１０】
また、前記カム（２１）の回転角度の規制手段としては、ベース等で固定支持した電磁コイル（３０）と、該電磁コイル（３０）からの磁力作用による移動を自在にして配設した磁性材、又は磁石から成る可動プレートと、該可動プレート（３１）の移動に従ってカム（２１）の回転軌道上に進出してカム（２１）に当接するストッパ（３８）と、さらに、上記可動プレート（３１）を上記電磁コイル（３０）から離隔させる付勢手段（３５）と、から構成したことを特徴としている。さらに、この付勢手段としては、スプリングやコイルバネや板バネ、など部材の弾性ひずみを利用したバネ手段の他に、電磁コイルによる反発磁力を用いるようにしても良い。
【００１１】
なお、別書面の特許請求の範囲の請求項と、本書面の課題を解決するための手段の記載における括弧付きの番号は、発明の理解の参考として付記したものであり、この番号を付した図面上の構成や形状に限定するものではない。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成した本願発明は、往復回転するロータの回転角度を所定のリンク比の回転角度に変換して往復回転として出力させることができ、かつロータとリンク係合させたカムの回転を適宜に規制することにより、単一の出力軸から２種（以上）の回転角度の往復回転力を出力させる、いわゆる（多モード）出力を実現することができる。
【００１３】
本構成は、より小さい専有容積で構成することができるため、取付場所の自由度が増し、紙幣や紙葉の流路の多経路間の切り替えを必要とする各種機器（例えば、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）やプリンタ、又は自動販売機、等）への広範な機器への利用を可能としている。また、作動源にソレノイドを用いているため、確実な作動と信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「本実施形態」）の構成について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の各構成要素を分解してリア側（リアカバー側）から示した分解斜視図であり，図２はそのフロント側（外部出力側）から示した分解斜視図であり、図３は本実施形態の縦断面図である。
【００１６】
まず、本実施形態の主要な構成要素は、駆動源となるロータリーソレノイド１、この駆動力を受動して外部出力する出力機素２、及び該出力機素２の作動を規制する規制手段３、とからなるものである。これらは、有底筒状のリアカバー４とこの開口をフロントプレート５で閉塞したケーシング内に収納される。
以下に、これらについて説明する。
【００１７】
［ロータリーソレノイドの構成］
駆動源となるロータリーソレノイド１は、リアカバー４の底部側に配置した電磁コイル（「リア電磁コイル１０」と称する。）と、これに励起動されて揺動（往復回転運動）する略扇形状を呈するロータ１１から成る。リア電磁コイル１０は、中心部にリアコア１２を配設し、ベース板１３を介してリアカバー４の内側に固定支持している。上記ロータ１１には、ハブ１４を介して上記リア電磁コイル１０の外側に位置するシャフト１５を取付け、該シャフト１５をアマチュア側（リア側）に延設して、リア軸受４０によってリアカバー４に回転自在に取り付けている。
【００１８】
上記ロータ１１のアマチュア面１１ａには、回転方向に互いの異極面を並べた２個のマグネット１６を埋め込み状にして配置している。なお、本実施例では上記のように各別にした２個のマグネット１６を用いているが、これに限定するものではなく、片面側を異極着磁させた単一のマグネットを配置してもよい。さらに、このロータ１１におけるマグネット１６配置の背面側（フロント側）には、バックヨーク１７を配設してフロント側への磁力線の漏れを遮断している。
【００１９】
また、ロータ１１の外周縁の中間位置には、円柱状の係合ピン１８をアマチュア面１１ａと反対方向（フロント方向）に立設状に形成している。なお、本実施形態では、この係合ピン１８を１ヶ所固定としているが、図示は省略するが、この他、ロータ（１１）の回転半径に沿って移動可能に構成しても良い。例えは、係合ピン１８の取付孔を回転半径に沿った長孔状に形成してその長手方向（回転半径方向）に適宜調節して取り付ける構成としても良い。これにより、後述するリンク比を適宜に設定することができることとなる。
【００２０】
かかる構成により、ロータリーソレノイド１のロータ１１は、リア電磁コイル１０への通電方向の切換によって、磁極対面したマグネット１６との間で磁気吸引と磁気反発を繰り返し、シャフト１５を軸として往復回転運動を行うこととなる。このロータ１１の運動範囲は、リアカバー４の内面への当接によって規制されるが、別にストッパ部（例えば、緩衝部）を形成するようにしても良い。
【００２１】
［出力機素の構成］
出力機素２は、上記ロータリーソレノイド１とリンク係合して受動した回転運動力を外部へ出力させる手段として機能する。
【００２２】
該出力機素２は、上記ロータリーソレノイド１のシャフト１５と平行な位置関係で配置したカムシャフト２０を主体とする。このカムシャフト２０のリア側（ケース底面側）の端部には、該カムシャフト軸から放射方向に延びるカム２１を一体的に形成している。このカム２１は、ロータ１１のアマチュア面１１ａと平行な位置関係で配置しており、かつ上記係合ピン１８が嵌入して摺動し得る長孔状の係合口２２を有している。この係合口２２の口形の長手方向は、回転するカム２１の回転半径方向（放射方向）に沿わしている。なお、本実施形態では、この係合口２２をカム２１が貫通する開口に形成しているが、係合ピン１８が係合口２２と嵌合して半径方向の移動を許容しつつ回転力を確保できる機能を有する限り、必ずしも貫通させる必要は無く、長溝状に形成しても良い。
【００２３】
また、カム２１の回転方向に沿った周縁部の両端部には、内側に傾斜した当接面２３を形成している。
【００２４】
［規制手段の構成］
次に、上記ロータリーソレノイド１のロータ１１の回転角度を適時に規制する規制手段３について説明する。
【００２５】
図４はこの規制手段３の一例を示したものであり、（１）はリア側からのフロントプレートの平面図、（２）は（１）の左側面図、そして（３）はリア側からの斜視図である。
【００２６】
フロントに配置した電磁コイル（「フロント電磁コイル３０」と称する）は、中心部にフロントコア３２を配設し、取付板３３を介してフロントプレート５の裏面側（リア側）に取り付けている。このフロント電磁コイル３０には、磁性材又は磁石材からなる略矩形平板状の可動プレート３１を磁極対面させて配置している。
【００２７】
この可動プレート３１は、上記フロントプレート５に立設されてフロント電磁コイル３０の両側に平行配置した２本のポスト３４によって、軸方向（磁極面と垂直方向）の移動を自在にして保持している。
【００２８】
該ポスト３４には、可動プレート３１をフロント電磁コイル３０から離隔させる付勢手段としてコイル状のスプリング３５を環装させている。さらにポスト３４の先端部には、可動プレート３１の移動限界を規制するフランジ３６を形成している。
【００２９】
かかる構成により、可動プレート３１は、フロント電磁コイル３０の極性の交換によって反発力、又は吸引力の磁力作用を受けてポスト３４上を軸方向に移動（矢印ａ、矢印ｂ）することとなる。
【００３０】
フロント電磁コイル３０が無通電のときは、磁力は発生しないが上記スプリング３５の伸張力により可動プレート３１は、カム（２１）の方向に付勢移動（矢印ａ）し、ポスト３４のフランジ３６に当接した状態が維持される。なお、この可動プレート３１の移動手段を、フロント電磁コイル３０に反発磁力を発生させて行うようにしても良い
【００３１】
一方、フロント電磁コイル３０を励磁して吸引磁力を発生させると、可動プレート３１は、上記スプリング３５の伸張力に打ち勝ってフロント電磁コイル３０側へ吸引
移動することとなる（矢印ｂ）。なお、可動プレート３１を磁石で構成してこの吸引磁力が、上記スプリング３５の伸張力より大きくなるように設定した場合には、フロント電磁コイル３０を無通電としても、フロントコア３２の着磁力と相俟ってフロント電磁コイル３０へ当接させた状態を維持することが可能である。
【００３２】
また、上記フロントプレート５の下端縁の略中央部には、さらに下方に延長させた延設部３７を形成しており、その中央の下端の一部をカム２１の方向へ略直角に屈曲させてスットパ３８を形成している。なお、該ストッパ３８の形成方法及び形状は、これに限定するものではなく、同様の機能を奏するものである限り、別体で種々の形状で構成しても良い。
【００３３】
［本実施形態の作動行程の説明］
次に、上記のように構成した本実施形態の作動行程について図面に従って説明する。
本実施形態は、単一の出力軸で２種以上の回転角度を出力させる仕様（モード）を持った往復回転アクチュエータにある。以下の作動説明は、２種のモードを例にとって説明する。１のモードを、所定の変位角度（例えば、２０度）の往復回転駆動（以下、「逐次駆動」と称する。）とし、２のモードを、１のモードの変位角度を越えた変位角度（例えば、１２０度）に設定した往復回転駆動（「切替駆動」と称する。）としたものである。
【００３４】
図５は本実施形態における逐次駆動の作動状況を示す説明図であり、図６は本実施形態における切替駆動の作動状況を示す説明図である。
【００３５】
先ず、上記した構成により、ロータリーソレノイド１を起動させると設定によりロータ１１はシャフト１５を軸として回転角度３２度の範囲で往復回転する。この回転角は、リアカバー４の内壁面へのロータ１１の当接により規制されるものであり、本実施形態例では最大の往復回転角を３２度に規制している。
【００３６】
次に、このロータ１１に形成した係合ピン１８が、出力機素２のカム２１に形成した係合口２２と係合してリンク作動することにより、所定のリンク比でロータ１１の回転力がカム２１に回転力として伝達される。これによってカムシャフト２０は所定の回転角度の往復回転力を出力することとなる。本実施形態例では、シャフト１５と係合ピン１８との軸間距離ｍと、該係合ピン１８とカムシャフト２０との軸間距離ｎとの比を１５：４に設定しているため、このリンク比に従ってカムシャフト２０からは１２０度回転角が出力される。
【００３７】
上記構成のもと、逐次駆動は、規制手段３のフロント電磁コイル３０を無通電の状態で行う駆動である。このとき、磁力の作用しない可動プレート３１は、スプリング３５の伸張力によりポスト３４のフランジ３６に押し付けられる（矢印ａ）。これにより可動プレート３１の下部に形成したストッパ３８は、上記カム２１の回転軌道上に進出してカム２１の当接面２３に当接することとなる（図５（２）の状態。）。なお、この当接面２３は、半径方向に対して所定の傾斜（回転軸側へ傾斜）を持って形成しているため、当接時にストッパ３８が垂直に当接することとなり、作動の確実性と耐久性の向上が図られている。本実施形態例では、カム２１の回転を初期状態（図５（１）の状態。）から２０度回転（図示において右回転ＣＷ）したところでストッパ３８よって規制されるようにしているため、カムシャフト２０からは２０度の範囲の往復回転が出力されることとなる。
【００３８】
なお、本実施例では図５（１）に表した状態を初期状態としているが、図６（２）に示した様にカム２１が右側限度まで回転した状態を初期状態とすることも可能である。この場合は左回転（ＣＣＷ）時にストッパ３８が当接して規制することとなる。このように初期設定の変更により各仕様の往復回転アクチュエータを製造することができる。
【００３９】
次に、切替駆動は、図６の（１）（２）（３）に示すように、上記ストッパ３８が係合口２２から外れた状態での駆動である。この状態は、規制手段３のフロント電磁コイル３０を励磁させて可動プレート３１を、スプリング３５の伸張力に打ち勝って吸引した状態である（矢印ｂ）。なお、この吸引状態を維持するには、フロント電磁コイル３０に通電して吸引磁力を発生させて置く必要があるが、本願発明の構成では上記したように可動プレート３１を磁石で構成することにより、無通電であっても吸引状態を維持することができる。
【００４０】
以上、本願発明に係る往復回転アクチュエータは、コンパクトであるにも関わらず信頼性が高くかつ省電力であるため、ＡＴＭの紙幣流路選択用のガイド片の駆動源として、又はプリンタやコピー機の紙葉の流路振り分けガイド片の駆動源、等への応用が可能であり、産業上の利用性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態の各構成要素を分解してリア側から示した分解斜視図である。
【図２】本実施形態の各構成要素を分解してフロント側から示した分解斜視図である。
【図３】本実施形態の縦断面図である。
【図４】本実施形態の規制手段を示したものであり、（１）はリア側からフロントプレートの平面図、（２）は（１）の左側面、そして（３）はリア側から示した斜視図である。
【図５】本実施形態における逐次駆動の作動状況を示す説明図である。
【図６】本実施形態における切替駆動の作動状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ロータリーソレノイド
１０  電磁コイル
１１  ロータ
１６  マグネット
１８  係合ピン
２  出力機素
２０  カムシャフト
２１  カム
２２  係合口
３  規制手段
３０  電磁コイル
３１  可動プレート
３５  スプリング
３８  ストッパ
【図１】
0005405767.tif 000002
【図２】
0005405767.tif 000003
【図３】
0005405767.tif 000004
【図４】
0005405767.tif 000005
【図５】
0005405767.tif 000006
【図６】
0005405767.tif 000007