(57)【要約】【課題】揺動アームの保形性を高めて揺動型アクチュエータの高耐久性と高出力性を実現したものである。【解決手段】揺動アーム１は、非磁性樹脂製で肉厚板状の基体２と、基体の揺動中心部に被駆動体５のシャフト５１が貫通し得る開口径をもった軸支孔２１と、基体２の片面側に互いに異極となる磁極を並置した永久磁石３と、前記軸支孔の周囲からシャフトの貫通方向に延出した連結片４１と、連結片から軸支孔の周囲及び永久磁石３の反対磁極側を覆う位置まで一連に形成してなる金属製の補強基板４と、からなり該補強基板４と前記基体２とを一体化させて形成したものである。また、揺動型アクチュエータ８は、ケース６内に回動自在に軸支された前記構成の揺動アーム１と、永久磁石３と対面配置した電磁コイル７と、軸支孔と同軸連通した軸受孔９１を有する軸受部材９をケースに取付け保持した構成を採ったのもである。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性樹脂材で肉厚板状に形成した基体と、
該基体の揺動中心部に被駆動体のシャフトが貫通し得る開口径をもって形成した軸支孔と、
前記基体の片面側に互いに異極となる磁極を並置した永久磁石と、
前記軸支孔の周囲から前記シャフトの貫通方向に沿って延出した連結片と、
該連結片から軸支孔の周囲、及び前記永久磁石の反対磁極側を覆う位置まで一連に形成してなる硬質磁性材の補強基板と、
からなり，該補強基板と前記基体とを一体化させて構成したことを特徴とする揺動アーム。
【請求項２】
前記補強基板が、
磁性金属材であることを特徴とする請求項１記載の揺動アーム。
【請求項３】
前記補強基板が、
少なくとも前記永久磁石の反対磁極側を覆う範囲が磁性材で構成したことを特徴とする請求項１、又は２記載の揺動アーム。
【請求項４】
前記補強基板が、
永久磁石の反対磁極側の異極間を連絡する磁路が、前記軸支孔の周囲に至る経路より短い磁路となる連絡部を有することを特徴とする請求項１、２、又は３記載の揺動アーム。
【請求項５】
前記連結片が、
前記軸支孔を貫通させて延出させた前記シャフトと着脱可能な連結固定であることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の揺動アーム。
【請求項６】
ケースと、
該ケース内に回動自在に軸支された前記構成の揺動アームと、
該揺動アームに並置した永久磁石の磁極面とエアギャップをもってケース内に対面配置した電磁コイルと、
前記揺動アームの軸支孔と同軸連通し得る軸受孔を有して成り、かつケースに取付け保持した軸受部材と、
から成ることを特徴とする揺動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記揺動アームのケース内での軸支が、
前記軸受孔と前記軸受部材との環状嵌合であり、かつ回転摺動可能であることを特徴とする請求項６記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記揺動型アクチュエータの被駆動体への取付けであって、
該被駆動体のシャフトをケース外から前記軸受部材の軸受孔へ挿入し、
連通した揺動アームの軸支孔を貫通してケース外に延出させた後、
前記補強基板と一体化した連結片と着脱可能な固定手段で連結固定することより、
前記シャフトの回転軸と揺動アームの揺動中心軸とを一致させたことを特徴とする揺動アクチュエータの被駆動体への連結方法。
【請求項９】
前記連結片と前記シャフトとの連結固定が、
ネジを用いた螺合締結であることを特徴とする請求項９記載の揺動アクチュエータの被駆動体への連結方法。
【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、揺動アーム及びこれを用いた揺動型アクチュエータ、並びに該揺動型アクチュエータの被駆動体への連結方法に関し、特に、樹脂材を主体とする揺動アームの高い保形性、高速駆動性、及び高耐久性の向上を主眼とした技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の往復回転力（以下、「揺動力」）を被駆動体に供給する揺動型アクチュエータ（Ｂ１）としては、例えば、本出願人が先に特許文献１として開示しているものがある。これは、図７に示すように、ケースａ内に配置した単一の電磁コイルｂと、該電磁コイルｂにエアギャップをもって回転方向に沿って異極面を並べて配置（以下、「並置」）した永久磁石ｃと、該永久磁石ｃを一体的に保持した略扇形状の揺動アームｄと、該揺動アームｄの扇の要の部分に取付け、かつケースａ内に回転自在に軸支して外部に延出させた出力シャフトｅとから成るものである。そして、前記電磁コイルｂの磁極の極性を適宜のタイミングで変えることによって、永久磁石ｃへの吸引と反発を交互に作用させて揺動アームｄを揺動させるものである。
【０００３】
また、揺動アームｄの永久磁石ｃの背面側（反電磁コイル側）の全体を被うようにして磁性金属材からなるバックヨークｆを配設している。揺動アームｄの揺動範囲は、ケースａに配置したストッパｇへの当接によって規制している。ここで用いられる揺動アームｄは、軽量化と成形容易性、及び低コストの目的から樹脂材で成形している。
【０００４】
このように構成した揺動型アクチュエータＢ１は、前記出力シャフトｅと被駆動体（図示省略）の入力シャフト（図示省略）とをカップリング（図面省略）を介して往復回転力（又は揺動力）を伝達している。
【０００５】
これら被駆動体との接続構造として本出願人は、他の効果的な構成例を特許文献２として開示している。この開示された揺動型アクチュエータＢ２は、被駆動体ｈの入力シャフトｉを取付け部位のフレームｊから延出させ、この入力シャフトｉと揺動アームｋとを直接接続したものである。すなわち、この接続による回転力の伝達は、入力シャフトｉを揺動アームｋの揺動中心部に形成した管状凹部ｌに挿入して軸合わせ（通称、「芯出し」）して、揺動アームｋに作用する回転力を直接入力シャフトｉに伝達させるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２００１７４号
【特許文献２】特開２０１１−１８８８８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の揺動型アクチュエータＢ１の被駆動体ｈへの連結は、特許文献１の開示発明では、揺動アームｄの出力シャフトｅとをカップリング部材を用いて行うか、又は互いに適合形成した凹凸形状を嵌合させて行うものであった。また特許文献２の構成においては、揺動アームｋから出力シャフトを無くして揺動中心となる位置に管状の管状凹部ｌを形成し、これに被駆動体ｈ側の入力シャフトｉを嵌合させて揺動力を伝達させるものであった。
【０００８】
かかる構成の揺動アームｄ、ｋは、軽量化による慣性力やストッパ当り音の低減を目的として樹脂材で形成している。そして、省スペースで高いトルク特性を得るため、円盤状ではなく、扇型状の片持ち状態で軸支したものとなっている。
【０００９】
しかし、上記従来の構成であっても、所定速度以下で往復回転する低回転仕様の揺動型アクチュエータでは、特段の問題点は少なく、取付け製品（例えば、プリンタ）に要求される耐用年数維持の障害となるものではなかった。
【００１０】
しかしながら、これら取付け製品に対する高性能化への不断の追求は、その組込み部品である揺動型アクチュエータにも及び、その高速化や高出力化は、ストッパへの衝撃音、樹脂製嵌合部の磨耗変形、さらには樹脂製ネジ孔との螺合の緩み、などが発生して作動の確実性、騒音性、及び耐久性に課題があった。
【００１１】
そこで、本出願は、これら課題に鑑みて更なる改良を図り、軽量を維持しながら揺動アームの強度を高めると共に、該揺動アームと被駆動体との連結を強固なものとして高耐久性と高出力性を実現した新規の揺動アーム及びこれを用いた揺動型アクチュエータ、並びに該揺動型アクチュエータの被駆動体への連結方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成している。
本願にかかる揺動アームは、
非磁性樹脂材で肉厚板状に形成した基体と、
該基体の揺動中心部に被駆動体のシャフトが貫通し得る開口径をもって形成した軸支孔と、
前記基体の片面側に互いに異極となる磁極を並置した永久磁石と、
前記軸支孔の周囲から前記シャフトの貫通方向に沿って延出した連結片と、
該連結片から軸支孔の周囲、及び前記永久磁石の反対磁極側を覆う位置まで一連に形成してなる硬質磁性材の補強基板と、
からなり，該補強基板と前記基体とを一体化させて成ることを特徴としている。
【００１３】
かかる構成を採ることにより、揺動アームに補強基体を配置して保形性を高めると共に、長期間に渡る動作の確実性と耐久性を確保することができる。
【００１４】
また、上記構成の揺動アームを組み込んで構成した揺動型アクチュエータは、ケースと、該ケース内に回動自在に軸支された前記構成の揺動アームと、該揺動アームに並置した永久磁石とエアギャップをもってケース内に対面配置した電磁コイルと、前記揺動アームの軸支孔と同軸連通し得る軸受孔を有して成り、かつケースに取付け保持した軸受部材と、から成ることを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成した揺動型アクチュエータの被駆動体への取付けは、該被駆動体のシャフトをケース外から前記軸受部材の軸受孔内へ挿入し、連通した揺動アームの軸支孔を貫通してケース外に延出させた後、前記補強基板と一体化した連結片と着脱可能な固定手段で連結固定することより、前記シャフトの回転軸と揺動アームの揺動中心軸とを一致させる連結方法を取っている。
【００１６】
この構成により、揺動アームの揺動力を金属等の硬質部材である補強基板を介して前記シャフトと直接連結しているため、確実に回転力を伝達することができると共に、長年の使用においても、また高回転の揺動においても経年変化の少ない揺動型アクチュエータの実現と、被駆動体への取付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の揺動アームを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】本実施例の揺動型アクチュエータの分解斜視図である。
【図４】本実施例の揺動型アクチュエータの縦断面図である。
【図５】本実施例の揺動型アクチュエータの取付け状態を示す分解斜視図である。
【図６】本実施例の揺動型アクチュエータの取付け状態を示す要部を断面で表した側面図である。
【図７】従来例の揺動型アクチュエータを示す一部切欠き斜視図である。
【図８】従来例の揺動型アクチュエータの取付構造を示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本願発明を実施するため形態（以下「実施例」）について、図面を基に説明する。
【００１９】
Ａ．揺動アームの実施例の構成と作用効果
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施例に係る揺動アーム１は、その外観形状として肉厚矩形状を呈する基体２を、非磁性の樹脂材を主材として、例えば射出成形法によって成形している。この基体２の（図面上）上方に偏った位置には、基体２の表裏間を筒状に貫通した軸支孔２１を形成している。この軸支孔２１は、被駆動体５への取付け時にその駆動力を伝達するためのシャフト５１を貫通させるためのものである。また、この軸支孔２１は、前記シャフト５１が余裕をもって貫入できる程度開口径としている。
【００２１】
次に、前記基体２の片面側（図面１において前面側、図２において右側）には、２個の永久磁石３を揺動方向に並べて埋設するようにして配設している。この２個の永久磁石３、３の磁極面は、互いに異極を呈して、基体２の片面側に露出した状態で取り付けている。
【００２２】
また、揺動アーム１の基体２には、一部又は全部が磁性硬質材からなる補強基板４を一連に形成して、一体的に取り付けている。この補強基板４の配設は、本願発明の主眼の１つとなるものである。すなわち、この補強基板４は、一端側の部分を前記軸支孔２１の内側から前記軸支孔２１の延長方向（貫通方向）に沿って露出させた連結片４１と、該連結片４１から前記軸支孔２１の周囲を迂回するようにして前記２個の永久磁石３の背面側（電磁コイルの反対側）を被うようにして板状の磁性金属板で一連に形成したものである。
【００２３】
さらにまた補強基板４の背面側の形状は、２個の永久磁石３、３の背面側の磁極間を連絡する磁路長が、前記軸支孔２１の周囲を経て前記連結片４１を経由する磁路長より短い経路となる連絡部４２を形成している。これは、連結片４１を介してシャフト５１に磁束がシャフト５１へ漏れることを回避するためのものである。
【００２４】
なお、上記補強基板４は、全部が磁性材、特に磁性金属板のプレス加工で成形するのが、低コストで好ましいが、その他に、少なくとも２個の永久磁石３の背面側のみを磁性金属材（又は、硬質磁性樹脂材）で形成し、それ以外の部分を非磁性金属材（又は硬質非磁性樹脂材）で構成した合金成形としてもよい。これは、永久磁石３のバックヨークとして機能させるためである。
【００２５】
なお、上記本実施例では、個別に２個の永久磁石３、３を配置して異極並置を構成しているが、単一の永久磁石の片面を異極に着磁させた構成としても良い。
【００２６】
また基体２の揺動方向の両側下端部には、同質材でストッパ２２を形成している。このストッパ２２は、ケース６の内面に当接して揺動範囲を規制するためのものである。
【００２７】
上記揺動アーム１の形成は、例えば、基体２のモールド成形型枠に永久磁石３と補強基板４を所定位置に配置して行うインサート成型により一体成形しても良く、また永久磁石３をモールド成形後に装着してもよい。
【００２８】
Ｂ．揺動アームの作用効果
【００２９】
揺動アーム１を上記のように構成することより、揺動アーム１を軽量に維持しながら曲げモーメントに強い保形性を維持する効果を有する。すなわち、本揺動アーム１は、基体２の偏った位置に揺動中心があるため、その中心部に生じる回転モーメントと電磁コイル７の吸引と反発力に起こる繰り返しの曲げモーメントに対して充分に耐えることができる。その結果、揺動アーム１を高速に揺動させる高出力の揺動型アクチュエータを実現することができる。
【００３０】
逆に、従来は曲げモーメントに耐えるため基体２の肉厚を厚くして強度を確保していたが、補強基板４があるため基体２の肉厚を薄くすることができる。
Ｃ．揺動型アクチュエータの実施例
【００３１】
次に、上記のように構成した揺動アーム１を組み込んだ揺動型アクチュエータ８の実施例ついて、図３、図４をもって説明する。
【００３２】
該揺動型アクチュエータ８は、ケース本体６１とその開放側を閉じる蓋板６４とで構成した殻体状のケース６を構成し、その内部に、前記構成の揺動アーム１を揺動可能に保持すると共に、電磁コイル７を前記永久磁石３とエアギャップをもって対面するようにして蓋板６４の内面に取り付けている。この電磁コイル７は、外部の制御回路により、適宜のタイミングで磁力の向きを変えて、永久磁石３に作用させて揺動アーム１を揺動（往復回転）させるものである。また、この蓋板６４には、電磁コイル７の取付け位置の上部に、隅丸矩形状の締結用開口６５を形成している。この締結用開口６５は、前記補強基板４の連結片４１をケース６外に延出させるための開口である。
【００３３】
一方、ケース本体６１側には、前記揺動アーム１の軸支孔２１と開口が連通した軸受孔９１が形成された軸受部材９を、ケース本体６１の取付口６２に取り付けている。この軸受部材９の外形は、円筒状を成しその先端側（ケース挿入側）に凸状の２段の縮径段差部９３を形成している。その最大外径は、前記取付口６２の径より大径にし、１段目の縮径段差部９３が前記取付口６２と嵌合密着するように設定している。また２段目の縮径段差部９３は、前記揺動アーム１の軸支孔２１に形成した凹状の内径段差部２１ａに嵌入させている。この嵌入は、回転摺動が可能となるように設定している。
【００３４】
また、前記軸受孔９１の外側の内周端縁９１ａには、面取り又はフィレット加工が施されて、被駆動体５のシャフト５１の挿入を円滑にしている。
【００３５】
以上のように構成した揺動型アクチュエータ８は、次のようにして組み付けられる。
【００３６】
先ず、ケース本体６１の内面に、外側から軸受部材９を取付口６２に嵌合固定する。次に、このケース本体６１の内側に延出した軸受部材９の２段目の縮径段差部９３に、揺動アーム１の軸支孔２１を外環させるように装着して保持する。それと共に、揺動アーム１に配設した永久磁石３と対面するように位置合わせをして、蓋板６４の内面に取り付けた電磁コイル７と共に蓋板６４を取り付ける。これにより、揺動型アクチュエータ８を構成する。この状態では、蓋板６４の締結用開口６５から、前記連結片４１が所定長さだけ延出した状態となっている。
【００３７】
なお、この状態では、揺動アーム１の揺動中心軸と軸受部材９の軸受孔９１の空間軸とは、同芯固定状態、いわゆる「芯出し状態」には至っていない。
Ｄ．揺動型アクチュエータの被駆動体への取り付け
【００３８】
上記のように構成した本実施例の揺動型アクチュエータ８は、図５、図６に示したように、被駆動体５のフレーム５２から延出したシャフト５１を、軸受部材９の軸受孔９１へ挿入させて、揺動型アクチュエータ８をフレーム５２に当接する。このときケース本体６１の外側下部に配設した凸状の嵌合部材６３が、フレーム５２の下部に開設した嵌合受口５２ａと嵌合するにより、揺動型アクチュエータ８のフレーム５２への取付けが固定状態となる。
【００３９】
一方、それと共に前記軸受孔９１から進入したシャフト５１は、揺動アーム１の軸支孔２１を貫通して蓋板６４から延出し、このシャフト５１に沿うように延出させている補強基板４の連結片４１と連結固定させる。この連結固定は、シャフト５１の先端部９２に設けたネジ孔５１ａと、連結片４１に形成した締結用開口６５を通ったネジ４３との螺合によって固定している。
【００４０】
この締結により揺動アーム１の揺動中心軸とシャフト５１の回転軸が一致（通称「芯出し）が行われる、それと共に揺動型アクチュエータ８の被駆動体５への取付け固定が完了することとなる。
【００４１】
このように、ネジ４３の螺合仕様としているため、揺動型アクチュエータ８の交換と保守を迅速かつ容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  揺動アーム
２  基体
２１  軸支孔
３  永久磁石
４  補強基板
４１  連結片
４２  連絡部
５  被駆動体
５１  シャフト
６  ケース
６１  ケース本体
６４  蓋板
６５  締結用開口
７  電磁コイル
８  揺動型アクチュエータ
９  軸受部材
９１  軸受孔
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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