(57)【要約】【課題】  簡単な原理で、かつ少ない部品点数で開閉部分において回転荷重を支えて落下せずに任意の位置で停止できるモータ駆動ヒンジの提供である。【解決手段】  両軸モータを用い、両軸モータの両側にギアヘッドを装備し、各々のギアヘッドの回転軸にシャフトを連結し、各々のシャフトの先端に丸型あるいは角型の回転ブロックを装備し、各々の回転ブロックに回転動作する開閉ユニットを装着して、モータを回転することにより荷重の重い開閉ユニットを任意の角度で停止しても落下せずに荷重を支えることのできるモータ駆動ヒンジ。【選択図】図１
2007170655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉ヒンジ部として両軸モータを用い両軸の両方にギアヘッドを取り付ける手段と、各々のギアヘッドの回転軸に連結シャフトを取り付ける手段と、各々の連結シャフトの先端に回転するための丸型あるいは角型の回転ブロックを取り付ける手段と、各々の連結シャフトがスムーズに回転するためのベアリングまたはブッシュを取り付ける手段と、モータおよびギアヘッドおよびシャフト軸を有する前記開閉ヒンジ部全体を取り付け板に取り付ける手段と、モータを回転することにより重い重量物を任意の位置で停止して落下せずに支えることのできる手段を有するモータ駆動ヒンジ。
【請求項２】
前記開閉ヒンジ部において、丸型あるいは角型回転ブロックの任意の位置に上限および下限を検出するセンサを用いモータの回転による回転角度に制限を設ける手段と、モータ駆動時にモータに流れる電流を監視してモータの過負荷による損傷を防止する手段と、パルス幅変調方式を用いてモータのトルクと回転速度を調整できる手段を有するモータ駆動ヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、携帯電話およびノートパソコンの開閉部分ならびにコピー機に装備されているＡＤＦと呼ばれるオートマチックドキュメントフィーダーなどの重量のある物体を途中で停止しても落下せずに支える開閉部分が必要な装置またはユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、折りたたみ式の携帯電話ならびにノートパソコンなどの開閉部分において、そのほぼ中心にある開閉部分はヒンジと呼ばれ主にトーションコイルバネと摩擦を利用した機構が多く、開閉部分を途中で停止しても落下しないように、その位置でバランスをとるのに摩擦とバネとの調和に依存しているため調整が難しく携帯電話の機種ごと、つまり開閉荷重ごとに部品を製造しなければならない。またコピー機のＡＤＦであるオートマチックドキュメントフィーダーは重量が重いため高級機種であれば高価な空気を用いたショックアブソーバーなどが使用されるがコスト面で不利なので携帯電話と同じような方式が多く、支える重量が重いため長期間使用するとトーションコイルバネのバネ定数が経年変化で弱くなりＡＤＦユニットを開閉使用中に落下して手をはさんで怪我をするなどの事故が多々生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  携帯電話、ノートパソコン、コピー機のＡＤＦユニットなどの開閉部分を任意の傾斜角度で停止しても落下せずに途中の位置で停止できるモータ駆動ヒンジの提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  前記課題を解決するために、携帯電話、ノートパソコン、コピー機のＡＤＦユニットなどの開閉を行う場合、片側が固定で片側が開閉動作する構造であり、固定部と開閉ヒンジ部の部品で構成される。開閉ヒンジ部には両軸モータを用い、その両軸の両側にギアヘッドを装備する構造で各々のギアヘッドの回転軸に回転駆動伝達用のシャフトを連結し、各々のシャフトの先端に回転用の丸型または角型の回転用ブロックを取り付ける。丸型の回転用ブロックでは丸型の任意の位置に開閉ユニットを取り付ける取り付け板を装備し開閉ユニットとネジなどで固定する。角型の回転用ブロックでは角型の任意の位置に開閉ユニットを取り付けるためのネジ穴を用意して開閉ユニットをネジなどで固定する。丸型あるいは角型の回転用ブロックには中心軸があり、回転駆動伝達用のシャフトを貫通させて中心軸のシャフトとはイモネジまたは貫通ネジなどで固定されシャフトの回転が伝達できる構造とする。また開閉ヒンジ部を固定部に固定するための取り付け板に開閉ヒンジ部を収納し、各々のシャフトの両端にはベアリングあるいはブッシュを用いてスムーズに回転ができる構造とする。及び丸型あるいは角型の回転ブロックのどちらか片側に上限と下限を検出するセンサとセンサに反応する板などを設けてモータが駆動して回転角度の上限と下限を検出することにより開閉ヒンジ部が決められた角度以上にモータが駆動することを防止する構造とする。【０００５】  次に重量の重いコピー機のＡＤＦユニットの開閉を例とすれば、ＡＤＦユニットの重量を５０Ｋｇとしてコピー機の奥側に開閉ヒンジ部を取り付けた構造とする。５０Ｋｇの重量物を２箇所から開閉すると１箇所あたりの荷重が総重量の２分の１になることが知られている。つまり２箇所で開閉する場合では１箇所あたり２５Ｋｇの荷重を開閉できれば良いことになる。モータのトルクは回転軸の力のモーメントであるから荷重を回転させるｇｆで表記される。モータのトルクが１００ｇｆとして、モータの両側に２５０：１のギアヘッドを取り付けた場合、ギアヘッド１個の軸の回転荷重は２５０倍された２５Ｋｇｆに相当するのでギアヘッドが２個では５０Ｋｇｆの荷重を回転して持ち上げることができる。また、開閉ヒンジ部に取り付けたＡＤＦユニットをモータを回転させて持ち上げた後に、モータの電源を切った場合ギアヘッドにより持ち上げたＡＤＦの重量を支えてＡＤＦユニットが落下しないことが知られている。これはモータの電源を切ったとしてもギアヘッドのギア比によりギアヘッドの荷重軸側負荷がモータ軸側には影響を与えず任意の位置で停止しても重量のあるＡＤＦユニットを支えて落下しないことを意味する。【０００６】  次に２５０：１のギアヘッドを用いてモータの回転荷重をギアヘッドを介して２５０倍にすることは本来モータが回転する回転速度がギアヘッドの荷重軸側では２５０分の１になることを意味する。例として３０００ｒｐｍの回転速度を持つモータは２５０：１のギアヘッドを介すことによって２５０分の１である１２ｒｐｍになる。この回転速度は秒あたり０．２回転であり角度に換算すると秒あたり７２度回転できることになる。【０００７】  次にモータの回転速度は電圧に依存しトルクは電���に依存していることが知られている。通常モータの定格回転数と定格トルクは定格電圧でのデュティ１００％の使用条件であるがモータの回転速度とトルクを制御する方法としてパルスウイズスモジュレーション方式、つまりパルス幅変調方式であるＰＷＭ方式が知られている。このＰＷＭ方式はモータに印加する電圧をデュティ１００％ではなくパルス状で制御することにより回転トルクの場合はモータへの印加電圧を定格電圧の２倍程度を印加すれば電流値が２倍になるので回転トルクもほぼ２倍になる。回転速度の場合はモータへの印加電圧をパルス状で制御することにより、パルス時間が短かければ回転速度が遅くなり、パルス時間が長ければ回転速度が速くなる。つまりＰＷＭ方式によりモータへの印加電圧が２倍であったとしてもデュティ１００％ではなくパルス状でモータを駆動するのでモータが損傷することもなくモータの回転トルクが増加でき、かつモータを回転するためのパルス時間を調整することにより回転速度も制御できる特徴を持ったモータ駆動ヒンジである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明のモータ駆動ヒンジによれば簡単な構造であるのと、少ない部品点数でモータの両軸にギアヘッドを用いＡＤＦユニットなどの重い重量物を持ち上げて、任意の停止位置で落下せずに支えることのできるモータ駆動ヒンジの提供である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  本発明のモータ駆動ヒンジの一実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。
本実施の形態において図１はモータ駆動ヒンジの角型ブロックの原理構造図を示している。モータ１０。左側ギアヘッド２０。右側ギアヘッド３０。左側連結シャフト４０。左側角型回転ブロック５０。左側シャフト軸受ベアリング６０。左側角型回転ブロック７０。左側シャフト軸受ベアリング８０。開閉ヒンジ部取り付け板９０。開閉ヒンジ部取り付け板１００。右側連結シャフト１１０。右側角型回転ブロック１２０。右側シャフト軸受ベアリング１３０。右側角型回転ブロック１４０。右側シャフト軸受ベアリング１５０。開閉ヒンジ部取り付け板１６０。回転角度検出板１７０。回転角度検出上限センサ１８０。回転角度検出下限センサ１９０を有する。【００１０】  次に図２はモータ駆動ヒンジの角型ブロックの側面回転状態図である。開閉ユニット下限位置２００。開閉ユニット上限位置２１０。角型ブロック下限位置２２０。角型ブロック上限位置２３０。角型ブロック回転中心軸２４０。下限センサ２５０。上限センサ２６０。下限センサ位置検出板２７０。上限センサ位置検出板２８０を有する。【００１１】  次に図３はモータ駆動ヒンジの丸型ブロックの原理構造図を示している。モータ３００。左側ギアヘッド３１０。右側ギアヘッド３２０。左側連結シャフト３３０。左側丸型回転ブロック３４０。左側シャフト軸受ベアリング３５０。左側開閉ユニット取り付け板３６０。左側丸型回転ブロック３７０。左側シャフト軸受ベアリング３８０。開閉ヒンジ部取り付け板３９０。開閉ヒンジ部取り付け板４００。右側連結シャフト４１０。右側丸型回転ブロック４２０。右側シャフト軸受ベアリング４３０。右側開閉ユニット取り付け板４４０。右側丸型回転ブロック４５０。右側シャフト軸受ベアリング４６０。開閉ヒンジ部取り付け板４７０。回転角度検出板４８０。回転角度検出上限センサ４９０。回転角度検出下限センサ５００を有する。【００１２】  次に図４はモータ駆動ヒンジの丸型ブロックの側面回転状態図である。開閉ユニット下限位置５１０。開閉ユニット上限位置５２０。丸型ブロック５３０。丸型ブロック回転中心軸５４０。下限センサ５５０。上限センサ５６０。下限センサ位置検出板５７０。上限センサ位置検出板５８０を有する。【００１３】  次に図５はモータ駆動ヒンジのＰＷＭ方式モータ駆動回路原理図である。正転ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ６００。逆転ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ６１０。モータ６２０。逆転パルス駆動トランジスタ６３０。正転パルス駆動トランジスタ６４０。逆転モータ電流検出抵抗６５０。逆転電圧増幅器６６０。逆転モータ過電流検出器６７０。正転モータ電流検出抵抗６８０。正転電圧増幅器６９０。正転モータ過電流検出器７００を有する。【００１４】  次に図６はモータ駆動ヒンジのＰＷＭモータ駆動パルス制御状態図である。斜線部分がＰＷＭ方式でモータに電圧を供給したことを示している。モータ速度が遅い場合のパルス波形７１０。モータ速度が速い場合のパルス波形７２０を有する。【００１５】  次に図７はコピー機を例としたモータ駆動ヒンジの丸型ブロックを用いた開閉状態図である。開閉ヒンジ部７３０。開閉ヒンジ固定部７４０。開閉ユニット下限位置７５０。開閉ユニット上限位置７６０。コピー機本体固定部７７０を有する。
【実施例】
【００１６】  前述した本発明の実施の形態のモータ駆動ヒンジの実施例を説明する。
コピー機の開閉部分を示す図７を例とすれば、コピー機本体固定部７７０に開閉ヒンジ部７３０を開閉ヒンジ固定部７４０に取り付け、開閉ヒンジ部７３０に開閉ユニット下限位置７５０のようにＡＤＦユニットを取り付けた構造とする。ＡＤＦユニットを回転させるための上昇および下降信号はコピー機の操作パネルなどに設置されたスイッチから入力されるものとして、ＡＤＦユニットの初期停止位置を図２の下限センサ２５０に下限センサ位置検出板２７０により下限位置にある角型ブロック２２０に取り付けた開閉ユニット下限位置２００のように水平状態にあるものとする。また図５のトランジスタ６００とトランジスタ６４０の組み合わせを正転即ち上昇とし、図５のトランジスタ６１０とトランジスタ６３０の組み合わせを逆転即ち下降とする。この初期状態ではすべてのトランジスタはＯＦＦであるから図１のモータ１０は駆動しないことになる。この時点で外部から下降信号が入力されても図２の下限センサ２５０が下限センサ位置検出板２７０により下限位置であることが検知されているので図１のモータ１０は駆動しない。外部より上昇信号が入力されると図５のトランジスタ６００とトランジスタ６４０がＯＮになり図６の速度調整されたパルス波形７１０あるいはパルス波形７２０が図５のトランジスタ６４０のＯＮおよびＯＦＦを開始すると図１のモータ１０は正転として決められた回転方向に回転駆動し、その回転動作がモータ１０の両側に装備した左側ギアヘッド２０と右側ギアヘッド３０に伝達されて両方のギアヘッドの回転軸が回転する。両方のギアヘッドの回転軸に連結された左側連結シャフト４０と先端に装備された左側角型回転ブロック５０および右側連結シャフト１１０と先端に装備された右側角型回転ブロック１２０も同様に回転する。【００１７】  次に図１の各々の左側角型回転ブロック５０と右側角型回転ブロック１２０が回転すると図２の下限位置にある角型回転ブロック２２０に取り付けたＡＤＦユニットは開閉ユニット下限位置２００から回転により持ち上げられて開閉ユニット上限位置２１０のように上方へ移動する。この時点で外部からの上昇信号がなくなると図５のすべてのトランジスタはＯＦＦになるので図１のモータ１０の回転が停止してＡＤＦユニットは図２の開閉ユニット上限位置２１０のように途中で停止した位置にとどまることになる。更に外部からの上昇信号が入力されると前記同様な動作を行い図２の上限センサ位置検出板２８０が上限センサ２６０の位置までくると上限であることを検知するので図５のすべてのトランジスタがＯＦＦになりモータの回転が停止して図２の上限位置にある角型ブロック２３０の位置で開閉ユニット上限位置２１０のように停止することになる。この時点で外部からの上昇信号が入力されても図２の上限センサ２６０が上限センサ位置検出板２８０により上限位置であることが検知されているので図１のモータ１０は駆動しない。外部からの下降信号が入力された場合においては図５のトランジスタの組み合わせが逆転即ち下降になり図１のモータ１０の回転方向が変わるだけで動作は正転即ち上昇と同じであることは言うまでも無い。
【産業上の利用可能性】
【００１８】  本発明のモータ駆動ヒンジによれば、携帯電話、ノートパソコン、コピー機のＡＤＦのような開閉が必要であり、任意の位置で停止しても落下しないで重量を支えて停止することが必要な分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明のモータ駆動ヒンジの角型ブロックの原理構造図である。
【図２】  本発明のモータ駆動ヒンジの角型ブロックの側面回転状態図である。
【図３】  本発明のモータ駆動ヒンジの丸型ブロックの原理構造図である。
【図４】  本発明のモータ駆動ヒンジの丸型ブロックの側面回転状態図である。
【図５】  本発明のモータ駆動ヒンジのＰＷＭ方式モータ駆動回路原理図である。
【図６】  本発明のモータ駆動ヒンジのＰＷＭモータ駆動パルス制御状態図である。
【図７】  本発明のコピー機を例としたモータ駆動ヒンジの丸型ブロックを用いた開閉状態図である。
【符号の説明】
【００２０】１０・・・モータ、２０・・・左側ギアヘッド、３０・・・右側ギアヘッド、４０・・・左側連結シャフト、５０・・・左側角型回転ブロック、６０・・・左側シャフト軸受ベアリング、７０・・・左側角型角型回転ブロック、８０・・・左側シャフト軸受ベアリング、９０・・・開閉ヒンジ部取り付け板、１００・・・開閉ヒンジ部取り付け板、１１０・・・右側連結シャフト、１２０・・・右側角型回転ブロック、１３０・・・右側シャフト軸受ベアリング、１４０・・・右側角型回転ブロック、１５０・・・右側シャフト軸受ベアリング、１６０・・・開閉ヒンジ部取り付け板、１７０・・・回転角度検出板、１８０・・・回転角度検出上限センサ、１９０・・・回転角度検出下限センサ、２００・・・開閉ユニット下限位置、２１０・・・開閉ユニット上限位置、２２０・・・角型ブロック下限位置、２３０・・・角型ブロック上限位置、２４０・・・角型ブロック回転中心軸、２５０・・・下限センサ、２６０・・・上限センサ、２７０・・・下限センサ位置検出板、２８０・・・上限センサ位置検出板、３００・・・モータ、３１０・・・左側ギアヘッド、３２０・・・右側ギアヘッド、３３０・・・左側連結シャフト、３４０・・・左側丸型回転ブロック、３５０・・・左側シャフト軸受ベアリング、３６０・・・左側開閉ユニット取り付け板、３７０・・・左側丸型回転ブロック、３８０・・・左側シャフト軸受ベアリング、３９０・・・開閉ヒンジ部取り付け板、４００・・・開閉ヒンジ部取り付け板、４１０・・・右側連結シャフト、４２０・・・右側丸型回転ブロック、４３０・・・右側シャフト軸受ベアリング、４４０・・・右側開閉ユニット取り付け板、４５０・・・右側丸型回転ブロック、４６０・・・右側シャフト軸受ベアリング、４７０・・・開閉ヒンジ部取り付け板、４８０・・・回転角度検出板、４９０・・・回転角度検出上限センサ、５００・・・回転角度検出下限センサ、５１０・・・開閉ユニット下限位置、５２０・・・開閉ユニット上限位置、５３０・・・丸型ブロック、５４０・・・丸型ブロック回転中心軸、５５０・・・下限センサ、５６０・・・上限センサ、５７０・・・下限センサ位置検出板、５８０・・・上限センサ位置検出板、６００・・・正転ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ、６１０・・・逆転ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ、６２０・・・モータ、６３０・・・逆転パルス駆動トランジスタ、６４０・・・正転パルス駆動トランジスタ、６５０・・・逆転モータ電流検出抵抗、６６０・・・逆転電圧増幅器、６７０・・・逆転モータ過電流検出器、６８０・・・正転モータ電流検出抵抗、６９０・・・正転電圧増幅器、７００・・・正転モータ過電流検出器、７１０・・・パルス波形、７２０・・・パルス波形、７３０・・・開閉ヒンジ部、７４０・・・開閉ヒンジ固定部、７５０・・・開閉ユニット下限位置、７６０・・・開閉ユニット上限位置、７７０・・・コピー機本体固定部。
【図１】
2007170655.tif 000003
【図２】
2007170655.tif 000004
【図３】
2007170655.tif 000005
【図４】
2007170655.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007170655.tif 000008
【図７】
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