(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
該ケース内に配置されて駆動手段によって所定回転角で揺動するロータと、
該ロータを前記ケース内で支持すると共にこの揺動力を外部に軸回転として出力させる出力シャフトと、
前記ケースの内側に配置して前記ロータの運動行程を規定するストッパと、
前記ケースの外側に配置して該ケースと外部の取付機器とを係合する係合手段と、から成るロータリーアクチュエータにおいて、
前記ストッパと前記係合手段に一体成形した緩衝部材を、前記ストッパの当接部と前記係合手段の当接部とを一連に覆う構成で配置したことを特徴としたロータリーアクチュエータの防振機構。
【請求項２】
ケースと、
該ケース内に配置されて駆動手段によって所定回転角で揺動するロータと、
該ロータを前記ケース内で支持すると共にこの揺動力を外部に軸回転として出力させる出力シャフトと、
前記ケースの内側に配置して前記ロータの運動行程を規定するストッパと、
前記ケースの外側に配置して該ケースと外部の取付機器とを係合する係合手段と、から成るロータリーアクチュエータにおいて、
前記ストッパと前記係合手段に一体成形した緩衝部材を、前記ストッパと前記係合手段のいずれか一方側を緩衝部材の成形体で形成すると共に、該成形体と一体に成形した緩衝部材で他方側の当接面を覆う構成で配置したことを特徴としたロータリーアクチュエータの防振機構。
【請求項３】
ケースと、
該ケース内に配置されて駆動手段によって所定回転角で揺動するロータと、
該ロータを前記ケース内で支持すると共にこの揺動力を外部に軸回転として出力させる出力シャフトと、
前記ケースの内側に配置して前記ロータの運動行程を規定するストッパと、
前記ケースの外側に配置して該ケースと外部の取付機器とを係合する係合手段と、から成るロータリーアクチュエータにおいて、
前記ストッパと前記係合手段の両方を緩衝部材で一体成形すると共に、この１の成形体に前記ロータの揺動時の往復行程を規定する２箇所の当接部を設けたことを特徴としたロータリーアクチュエータの防振機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ロータリーアクチュエータの技術分野に属し、特に、回転揺動するロータによる振動の防止に主眼をおいたロータリーアクチュエータの防振機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力エネルギーを物理的な回転力へと変換する機構としてのロータリーアクチュエータ（以下、「アクチュエータ」と略称する。）は、種々の産業機器類、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、等における可動機構の動力源として広く利用されている。
【０００３】
アクチュエータの機構については、動力源として電磁力を利用して出力シャフトを所定の回転角度をもって往復回転運動（以下、「揺動」と略称する。）をさせる機構が一般的に知られている。その一例としては、本願の出願人が特許文献１において既に開示している機構がある。
【０００４】
この出願に係るアクチュエータの構成は、中心に磁性体のコアを配置した２つの電磁コイルを対向させて離隔配置すると共に、この電磁コイルの間にエアギャップをもって永久磁石を配置したものである。この永久磁石は、出力シャフトに片持ち状に支持したロータに保持されて、上記電磁コイルの磁極の切り替えによる永久磁石への吸引又は反発作用によって揺動し、これを駆動力として出力するものである。
【０００５】
また、他の構成例として、特許文献２のアクチュエータ（ロータリーソレノイド）がある。この構成は、ケーシングに回動自在に支持したシャフト部と、このシャフト部の一端側を固定すると共に他端側にマグネットを保持する可動部と、可動部の両側に配置した一対の電磁コイル部とを備えるものである。
【０００６】
上記構成のアクチュエータは、ロータの運動工程を規定するストッパをケース内部に配置していた。このストッパは、ロータの当接又は衝突により振動源や騒音源となるため、ストッパの全体や一部に防振又は吸振性を有する緩衝部材を被覆し、又はストッパ自体を緩衝部材で成形していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１７４４０９号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−１７８３０６号公報（第３〜４頁、第６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらアクチュエータは、取り付け対象となる産業機器類、例えば、ＡＴＭ装置、プリンタ装置、コピー機、ＦＡＸ装置、等（以下、「取付機器」と称する。）の駆動源として組み込まれるものである。一般的にこの組み込みは、取付機器のフレームへ取付手段を介して行われている。図６に示すように、出力シャフトの周囲に成形したボスａ１を、取付機器のフレームｆの貫通口ｆ１に嵌合させる構成もその一例である。
【０００９】
また、アクチュエータは、揺動時の反動によりフレームに対してアクチュエータ自体が回転することを抑えるため、緩衝部材（例えば、バネやゴム等の緩衝部材）を介した係合手段を設けていた。例えば、図６に示すように、フレーム側に成形した爪部ｆ２を、アクチュエータａに配置した緩衝部材を備えた係合部ａ２に係止する構成がある。
【００１０】
従来のアクチュエータは、この係合手段がケースの外側に配置する構成である一方、内部にはロータの運動工程を規定するストッパを配置する構成であるため、それぞれ独立して緩衝部材を配置する必要があった。しかし、このような別個独立した配置構成では、部品の小型化の要請において十分な衝撃吸収を確保できなくなる恐れがあった。
【００１１】
すなわち、アクチュエータの小型化により全体の重量も低下するため、慣性力も小さくなって緩衝部材への衝撃力が小さくなると思われるが、実際は緩衝部材の配置領域がますます狭小となることに加えて、近年の高磁束密度の磁石の普及により小型でも高出力のアクチュエータが出現してきており、慣性力はむしろ大きくなる傾向にあった。そのため、小容積の緩衝部材では十分な衝撃力の吸収ができ難くなるという問題があった。また、当然にアクチュエータの小型化においても、組立性、信頼性、及び耐久性の向上は、不断の要請であった。
【００１２】
そこで、本願発明は上記課題に着目し、アクチュエータ駆動時の振動の抑制を向上させると共に、全体構造の簡略化にも寄与するアクチュエータの防振機構の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を実現するため、本願発明に係るアクチュエータの防振機構は、以下のように構成している。
【００１４】
すなわち、ケースと、該ケース内に配置されて駆動手段によって所定回転角で揺動（円心揺動）するロータと、該ロータを前記ケース内で支持すると共にこの揺動力を外部に出力させる出力シャフトと、前記ケースの内側に配置して前記ロータの運動行程を規定するストッパと、前記ケースの外側に配置して該ケースと外部の取付機器とを係合する係合手段と、から成るアクチュエータにおいて、前記ストッパと前記係合手段に一体成形した緩衝部材を、前記ストッパの当接部と前記係合手段の当接部とを一連に覆う構成で配置したことを特徴としている。
【００１５】
ここで、「ストッパ」とは、ロータの行程上に配置した当接要素であり、「係合手段」とは、取付機器のフレームと螺合又は嵌合して能動的に揺動するロータの反動力に対抗するための要素である。例えば、取付機器のフレームに成形した凹部又は凸部に、貫入、螺合、又は嵌合させるためにアクチュエータ側に設けた突起体や開口部などの要素である。
【００１６】
また、緩衝部材の材質は、ロータの揺動による部材に急激な当接（衝突）した場合に生じる押圧力を吸収又は減衰させる機能を発揮し得る部材、例えば、ゴム質材、発泡質材、ジェル質材、など公知の技術水準を基に適宜に選択又は組み合わせて用いられるものである。この衝突は揺動サイクルにしたがって繰り返し起こり、振動となって緩衝部材やケース、取付機器に伝達される。そのため、この緩衝部材は、衝撃吸収性と共に高い復元性を有する弾力性材が好適である。
【００１７】
なお、この係合手段は、取付機器からアクチュエータ側へ及ぼす反動力の抑止にあるため取付機器への取付手段（又は固定手段）とは、別個に構成されるものであるが、これに限らず取付手段と係合手段を兼ねる一体構造体としても良い。例えば、図示は省略するが、係合を螺合して結合することによってアクチュエータ自体を保持する構成としても良い。
【００１８】
まとめると、請求項１で特定するアクチュエータの防振機構の構成の主眼は、上記緩衝部材の配置にあり、ストッパと係合手段とはそれぞれ別個に形成するが、それらの当接部に配置する緩衝部材を一体成形体としたことにある。
【００１９】
ここで「ストッパの当接部」とは、ロータと接触するストッパの部位を意味する。また、「係合部手段の当接部」とは、上記構成の係合手段が取付機器と係わり合って接触する部位を意味するものである。
【００２０】
また、請求項２で特定する上記緩衝部材の配置は、前記ストッパと前記係合手段のいずれか一方を緩衝部材の成形体で形成すると共に、該成形体と一体に成形した緩衝部材で他方側の当接面を覆うことを特徴とした構成である。
【００２１】
ここで、「当接部を覆う」とは、ストッパ又は係合手段の全体表面を覆う構成はもちろんのこと、これに限らずストッパ又は係合手段の一部の表面である当接部の部位のみを覆う構成としても良いことを意味する。すなわち、緩衝部材で覆うのは、ストッパ及び係合部の少なくとも当接部であること意味する。
【００２２】
また、請求項３で特定する上記緩衝部材の配置は、前記ストッパと前記係合手段の両方を緩衝部材で一体成形した構成である。すなわち、上記請求項１、及び請求項２で特定した構成のように当接部を緩衝部材で覆うのではなく、ストッパ機能と係合手段機能とを兼ね備えるように構成した機素自体を緩衝部材で一体成形すると共に、この１の成形体に前記ロータの揺動時の往復行程を規定する２箇所の当接部を設けたものである。
【００２３】
なお、一般的にアクチュエータの駆動手段の動力源には、電磁力、油圧、空圧、等があり、これらの各方式を用いたアクチュエータにおいても本願の発明を適用することができることはもちろんであるが、特に、本願発明は、電磁力による回転揺動において好適である。電磁力によってロータを回転揺動させるための基本的構成は、ロータ側に配置した永久磁石による固定磁界と、対向配置した電磁コイルからの磁力と磁界の繰り返しの変更によって電磁相互作用を利用して揺動させる構成である。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明にかかるアクチュエータの防振機構は、以上のように構成しているため、次のような効果を奏する。
【００２５】
すなわち、請求項１の構成によれば、緩衝部材を一連一体なものとして形成しているため、ストッパの当接により発生する衝撃波と係合手段の当接への反動によって発生する衝撃波とが同一体の緩衝部材内を伝播することになり、その互いの衝撃波が干渉して減衰又は相殺させる効果が期待できる。敷衍すると、能動的に揺動するアクチュエータからの衝撃の発生時点は、往復行程の折り返し点、すなわちロータのストッパへの衝突時である。そして、この衝突によるストッパからの反作用力が、ロータからケースを介して係合手段へ伝播して行き、係合手段から緩衝部材へ急速な押圧力となって作用することとなる。これが繰り返し起きることにより、特定振幅の振動となる。
【００２６】
別言すると、ストッパへの衝突時の急速な撓みによる衝撃波の発生時と、上記反作用力の係合手段への伝達による衝撃波の発生時は、略同時（伝達距離が短いため）に起きると見ることができる。そして、この撓みが同一体内の離隔２点間で同時に生じることによって、それぞれの点から発生した２個の衝撃波が打ち消し合ったり干渉したりして、相殺又は減衰させるものと想定できる。かかる想定のもと、本願発明にかかる緩衝部材は、従来構成に比べて、はるかに防振性、吸振性、又は消振性を発揮する効果を有するものである。
【００２７】
また、従来は別個に配置していたストッパの緩衝部材と係合手段の緩衝部材を一体成形体としたため、従来との比較で緩衝部材の容積を大きくすることができ、それだけ効果的な振動の減衰緩和が期待できる。
【００２８】
さらに、部品小型化の要請においても、緩衝部材のアクチュエータ全体に占める割合を大きくすることができ、より振動の減衰性と吸収性を高めることができる。別言すると、アクチュエータの小型化により質量や慣性力も小さくなる中、緩衝部材の占める割合が大きくなり、それだけ振動の吸収効率が高まるという効果が期待できる。
【００２９】
さらにまた、一体成形体とすることは、緩衝部材を外側から内側に臨むように進入させてストッパの当接部を構成することができるため、精度を要するロータとケースとの組み付け後に、ケースの外側から緩衝部材を配置することができる効果がある。このことは、組み付け精度を高めることに役立つと共に、緩衝部材の交換や材質交換が容易となり、アクチュエータの耐久性や保守管理性を高めることができる。
【００３０】
もちろん、一体成形体とすることは、部品点数の低減に繋がり、迅速な組み付けによる製造サイクルの短縮が図れることとなり、部品コストや生産コストの低減にも寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１のアクチュエータを示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】実施例１のアクチュエータを示す組立斜視図である。
【図３】実施例１のアクチュエータを示す横断面図である。
【図４】実施例１のアクチュエータを示す側面図である。
【図５】実施例２のアクチュエータを示す横断面図（Ａ）と一部切り欠き側面図（Ｂ）である。
【図６】従来例のアクチュエータの防振機構を示す斜視図（Ａ）と組立斜視図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本願発明にかかる防振機構を配置したアクチュエータの実施例１及び２について、それぞれ図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
まず、実施例１にかかるアクチュエータ１Ａについて説明する。
アクチュエータ１Ａは、取付機器のフレームｆと係合する係合手段としての突起体２３を備えたケース２と、該ケース２の内部側に配置して駆動手段の構成要素となる電磁コイル３と、該電磁コイル３と所定ギャップをもって対面させた永久磁石５２を内包したロータ５と、該ロータ５を片持ち状に支点支持とすると共にロータ５の揺動力を外部に軸出力させる出力シャフト４と、前記ロータ５の運動工程を規定するストッパ６１と、及び該ストッパと前記係合手段とに一体として配置した緩衝部材６、とから構成している。
【００３４】
図示するケース２は、上方開放（紙面上方向）の有底筒状の本体２１と、該本体２１の上方開放の開口と適合する蓋板２２とから成り、この蓋体２２の閉塞により内部空洞を有する封止した箱状に構成している。該蓋体２２には、前記出力シャフト４が貫通する貫通口２５と、前記突起体２３の周囲の一部を溝状に切り欠いて貫通させたスリット２４を形成している。また、貫通口２５の縁部周囲を環状に盛り上げて、取付機器のフレームｆの貫通口ｆ３と嵌合するボス２２ａを成形している。
【００３５】
前記出力シャフト４の貫通位置と対向したケース２の本体２１の側壁２１ａには、２個の矩形柱状の突起体２３、２３を所定間隔もって対向させて立設配置している。この突起体２３は、取付機器のフレームｆとの係合手段となるものであり、その側周囲を緩衝部材６で覆っている。この突起体２３の基部の周囲には、蓋板２２及び側壁２１ａに形成した切欠き溝２６と、これと連なり貫通してケース内に通じるスリット２４を成形している。
【００３６】
ケース本体２１の底面２１ｂに内側には、その上面の中央付近に所定高さの円柱状の電磁コイル３を配置しており、この電磁コイル３と干渉しない位置には、出力シャフト４を立設状に配置している。該出力シャフト４は、アクチュエータ１Ａの出力軸となるものであり、蓋板２２とは回動自在に構成している。
【００３７】
なお、本実施例では、出力シャフト４をケース外部に延出させた凸部としているが、これを延出させずに凹部状の嵌入部（図示省略。）としても良い。この場合、この嵌入部には取付機器の入力軸を嵌入して駆動力の継手としている。
【００３８】
さらに、出力シャフト４には、厚肉盤状のロータ５を片持ち状にして取り付けている。このロータ５には、図３に示すように正面視において略六角形の形状を成し、その形状の１角部に取り付けた出力シャフト４の位置から対向した位置にケース側壁２１ａの方向に突出させた当接体５１を一体形として形成している。また、このロータ５には、前記電磁コイル３との対面側に永久磁石５２を内包させ、かつその背面側にバックヨーク５３を配置している。
かかる構成により、ロータ５は、電磁コイル３と永久磁石５２との電磁相互作用により所定回転角で能動的に揺動し、この揺動力が出力シャフト４から出力として外部へ供給される。
【００３９】
次に、本願発明の主眼となる緩衝部材６について説明する。
緩衝部材６は、対向した２個の矩形筒状の当接部６２、６２と、これら当接部６２どうしを連結する帯状の連結部６３と、及び各当接部６２の下部外側からそれぞれ垂下状に延びかつ前記連結部６３の延長方向と直角でかつ反対方向（出力シャフト４の配置方向）に延設させた板状のストッパ６１との各部位から構成し、かつそれらの部位を一体形として形成している。本実施例においては、この緩衝部材６は、振動や衝撃を緩和又は吸収する機能のあるゴム質の部材（以下、「防振ゴム」と略称する。）で形成している。
【００４０】
このように形成した緩衝部材６の配置は、本体２１を蓋板２２で閉じた状態で、筒状の当接部６２を、突起体２３に上方から環装するようにして装着する。この時、連結部６３は、ケース本体２１の側壁２１ｂの出力シャフト４の反対方向に形成した平面壁２１ｃと略密着すると共に切欠き溝２６に適合して適切に保持されるこことなる。また、この装着によりストッパ６１は、スリット２４の間隙からケース２内に挿入して所定位置で保持される。これにより、スリット２４にストッパ６１が適合してケース２は封止される。
【００４１】
図示する突起体２３は、アクチュエータの取付機器への取り付けにおいて、フレームｆの係合口ｆ３に適合嵌入する。これにより、ロータ５の回転運動の反動力によって、アクチュエータ１Ａがフレームｆに対して相対回転することを阻止している。
【００４２】
係合手段としての突起体２３は、上記のようにして緩衝部材６を取り付けることにより、突起体２３の当接部２３ａが緩衝部材６で覆われることになる。このことは突起体２３と取付機器のフレームｆとの直接接触がなくなって、緩衝部材６が介在物となってロータ５からの反動力（ロータの回転方向とは逆方向の回転力）の伝達を和らげることになる。
【００４３】
また、ケース２の内部に進出して所定位置に配置したストッパ６１は、前記ロータ５の当接体５１と衝突してロータ５の運動工程を規制する。それと共に緩衝部材６で形成しているため、衝突時の衝撃を緩和又は吸収することとなる。なお、ストッパとして機能する緩衝部材６を構成するストッパ６１は、その配置仕様については、所望するロータ５の回転揺動角と、ロータ５に対する当接体５１の配置構成（１点配置か、２点配置か）により適宜に設定されるものである。
【００４４】
さらに、ケース２の出力シャフト周囲に形成したボス２２ａは、図４に示すように、突起体２３及び当接体６２と同様に取付機器のフレームｆと係合する形態である。このボス２２ａがアクチュエータ１Ａの全体の取付け保持及び位置決めを行っている。一方、係合手段を構成する突起体２３及び緩衝部材６は、上述のようにアクチュエータ１Ａへの反動による相対的回転を防止すると共に防振手段として機能している。
【００４５】
本願発明にかかるアクチュエータ１Ａは、上記の緩衝部材６を配置することにより、従来はストッパ６１の緩衝部材とは別途に設ける必要があった突起体２３の緩衝部材を、一体成形して用いることができるだけでなく、剛性材となるストッパ自体を省略可能としている。
【００４６】
ここで、上記構成のアクチュエータ１Ａの駆動手段の基本的な構成について説明する。
【００４７】
このアクチュエータ１Ａの駆動手段は、一般的な技術であり、上記本出願人が既に開示している特許文献１によってもその詳細を明らかにしているため、詳細は省略する。
【００４８】
本実施例で用いる構成の概略は、以下の通りである。
アクチュエータ１Ａは、無通電状態の場合には、ロータ５が一方側の永久磁石５２と電磁コイル３のコア（図示省略）との磁気吸引作用、及びストッパ６１による規制とが相俟って停止状態を維持している。次に、この電磁コイル３に通電すると、電磁コイル３が励磁して磁気力を発生して、コアに吸引していた永久磁石５２の磁気力を越えた段階で反発力となってロータ５は反対方向に移動する。この電磁コイル３への通電の継断が、ロータ５の往復運動を促し、揺動となって出力シャフト４から回転揺動力として出力される。
【実施例２】
【００４９】
次に、実施例２であるアクチュエータ１Ｂについて説明する。なお、実施例１のアクチュエータ１Ａと同機能を有する構成要素については、同一符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００５０】
図５として示すアクチュエータ１Ｂは、実施例１のアクチュエータ１Ａの変形例であり、ケース２ｂ、ロータ５ｂ、及び緩衝部材６ｂを異なる構成としている。
【００５１】
アクチュエータ１Ｂで用いる緩衝部材６ｂは、上記のストッパとしての機能と係合手段としての機能を兼ね備えた仕様でブロック状に一体成形体として成形したものである。該ブロック状の緩衝部材（以下、「ブロック体」と称する。）６ｂは、矩形体を成し、ケース２の側壁２１ａの出力シャフト４の対向位置であって、かつ後述する当接体５１ｂの移動軌跡と干渉する位置に配置している。該ブロック体６ｂの略中央部には、出力シャフト４の軸方向と略平行な嵌入穴６４を、所定深さをもって開設している。なお、この嵌入穴６４の形態は、貫通口でも良く又は有底穴であっても良い。さらに図示は省略するが、取付機器への取付仕様よっては、雌ネジ状やワンウェイの嵌合受け状に構成しても良い。またブロック体６ｂには、その（図面上）正面視において嵌入穴６４の両側の肩部６５を形成している。
【００５２】
また、ケース２び内部には、実施例１と同様に出力シャフト４によって片持ち支持されたロータ５ｂを配置している。このロータ５ｂには出力シャフト４を中心とする放射方向（又はケース２の側壁２１ａ方向）に延びる当接体５１ｂを所定の離隔間隔をもって２個を突出させた状態で一体成形している。
【００５３】
このように構成した実施例２のブロック体６ｂは、その嵌入穴６４が取付機器のフレームｆから折り曲げ突出させた爪部ｆ２を受け入れ係合し、揺動の反動によるアクチュエータ１Ｂの相対的回転揺動を阻止すると共に、その両肩部６５、６５がロータ５ｂに離隔配置した２個の当接体５１ｂ、５１ｂと交互に当接してストッパとして機能する。これによりロータ５ｂの揺動時の回転角、すなわち揺動時の往復行程が規定される。
【００５４】
この結果、ブロック体６ｂは緩衝部材で形成しているため、当接体５１ｂの当接時の衝撃力及びその反動により爪部ｆ２から衝撃力を減衰又は緩和させることができる。
【００５５】
上記構成によりブロック体６ｂは、一体成形体でストッパと係合手段を備えることができ、小型であっても効果的な緩衝部材の十分な緩衝領域を確保することができる。また部品点数も低減されて組立性、耐久性、信頼性が向上することに加え、部品コストや生産コストの低減等の経済的効果も期待できるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ  実施例１のアクチュエータ
１Ｂ  実施例２のアクチュエータ
２、２ｂ  ケース
２３  突起体（係合手段）
３  電磁コイル（駆動手段の構成要素）
４  出力シャフト
５、５ｂ  ロータ
５１、５１ｂ  当接体
６  緩衝部材
６ｂ  ブロック体（実施例２の緩衝部材）
６１  ストッパ
６２  当接部
６３  連結部
６４  嵌入穴
６５  肩部
【図１】
0005912380.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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