JP2008190193A - 錠装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】汎用性に優れた駆動ユニットを使用することにより、製造コストを低減させることができ、かつ、組立作業性も良好な錠装置の提供を目的とする。
【解決手段】ユニットケース1内に収容されたアクチュエータ2の動力を回り止め部3を一体に備えた回転出力軸4から取り出す動力ユニット5と、
回転出力軸4の回転により施解錠駆動されるデッドボルト6とを錠ケース7内に収容してなり、
前記回転出力軸4は、一端がユニットケース1に固定されて動力ユニット5内を挿通する固定軸8周りに空転自在に支持されるとともに、
該固定軸8の他端が錠ケース7に固定されるように構成する。
【選択図】 図15

Description

本発明は錠装置に関するものである。
アクチュエータを使用した駆動部を予めユニット化した錠装置としては、特許文献1に記載のものが知られている。この従来例において、錠装置は錠ケース内に収容されるデッドボルトを駆動制御ユニット(動力ユニット)により進退駆動するように構成される。動力ユニットは、アクチュエータ、歯車列等の動力伝達機構、およびプリント実装基板を扁平容器に収容して形成され、扁平容器から動力出力部としてのスイッチ駆動板が引き出される。
電気錠の組立は、動力ユニットのスイッチ駆動板を錠ケース内に予め配置されたダルマに連結して行われ、組立状態で動力ユニットを起動すると、スイッチ駆動板の直進操作力によりダルマが回転し、ダルマに連結されたデッドボルトが進退駆動される。
しかし、上述した従来例は、動力ユニット内で生成された駆動力がスイッチ駆動板の往復駆動力として取り出されるために、駆動ユニットの汎用性に欠け、結果製造コストが上昇するという欠点がある。
すなわち、上記従来例においては、スイッチ駆動板の錠ケースからの突出方向、突出距離、往復ストローク等は全て駆動ユニットにより決定されるために、錠ケース側に予め装着されるダルマ等の位置、操作ストローク等がこれらに合致する場合にのみ使用することができ、これらのいずれかが異なると、新たに駆動ユニットを設定する必要が生じる。
また、この問題を解決するためには、特許文献2に記載されるように、動力ユニットの出力を回転出力とすることが有効であるが、上記特許文献2記載の従来例においては、動力ユニットを装着した後に、クラッチギア等を錠ケースに装着する作業が必要であるために、組立作業性が悪いという欠点がある。
特開2005-282302号公報 特開2006-193990号公報
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、汎用性に優れた駆動ユニットを使用することにより、製造コストを低減させることができ、かつ、組立作業性も良好な錠装置の提供を目的とする。
錠ケース7内に収容されたデッドボルト6の施解錠駆動は、ユニットケース1内にアクチュエータ2等を収容した動力ユニット5からの施解錠操作動力を適宜手段でデッドボルト6に伝達して行われる。
動力ユニット5の出力が回転動作である本発明において、動力ユニット5の回転出力軸4とデッドボルト6との位置関係が異なっても、ラック部材16、あるいは適宜のギア列を利用してデッドボルト6の操作部に動力伝達できるために、同一の動力ユニット5を多機種で共用することが可能になる。
また、デッドボルト6の駆動部の組立は、動力ユニット5を錠ケース7に固定した後、回転出力軸4とデッドボルト6とを適宜手段で連結するだけで完了するために、組立作業性が向上する。
さらに、動力ユニット5に回転出力軸4を配置する場合には、例えばユニットケース1の対向壁により回転出力軸4の両端を支持する等して、両端支持状態とすることが必要である。片持状に支持された空転回転軸は傾き等が発生しやすく、後段にギア等が使用される場合には、噛合不良による動力伝達効率の低下を招来する。
この問題を解決するために、回転出力軸4をユニットケース1外に露出させて中継ギア11等の連結を可能にし、かつ、両端をユニットケース1に支持することが可能であるが、この場合、回転出力軸4をユニットケース1に対して空転可能な軸部材として形成することが必要であり、中継ギア11等に対する回り止め部3を別途固定する必要があり部品点数の増加をもたらす。
回転出力軸4を固定軸8周りに空転自在とし、固定軸8の一端を錠ケース7に固定する本発明において、回転出力軸4の傾きが発生することなく、上記問題の発生が防止できる。
本発明によれば、汎用性に優れた動力ユニットを使用することにより、製造コストを低減させることができ、かつ、組立作業性も向上させることができる。
図1、2に示すように、錠装置は、錠ケース7内に動力ユニット5により駆動されるデッドボルト6を収容して形成され、扉体に固定して使用される。
錠ケース7は、図4に示すように、四周に立ち上がり片を立ち上げた下ケース7Aの上部開口を上ケース7Bにより閉塞して中空ボックス形状に形成され、前端面に取付プレート7aが固定される。取付プレート7aは、扉体内に挿入して固定するときの扉体への固定用フランジを提供し、扉体に固定した後、化粧プレート7bにより覆われる。
図2に示すように、動力ユニット5内で生成された動力は回転出力軸4に出力され、回転出力軸4に連結された中継ギア11を回転させる。中継ギア11の回転は、ラック部材16を介してデッド駆動カム13に伝達される。
図2、3に示すように、デッド駆動カム13は入力ギア12とデッド操作アーム13aを備え、動力ユニット5の施解錠動作に伴ってほぼ90°施解錠回転位置間で回転駆動される。デッド駆動カム13が施錠回転位置側に回転駆動されると、デッド操作アーム13aがデッドボルト6に形成された施錠用被押動部6aを前方に押し出し、デッドボルト6を先端が前方に飛び出した施錠位置に移動させる(図3参照)。また、この状態からデッド駆動カム13が解錠回転位置側に回転駆動されると、デッド操作アーム13aはデッドボルト6の解錠用被押動部6bを後方に押し込み、デッドボルト6を図2に示す解錠位置に移動させる。
また、図1(b)に示すように、扉体に固定されるシリンダ錠17A、あるいはサムターン装置17B等の手動操作部17によりデッドボルト6を駆動するために、デッド駆動カム13の回転中心部には、シリンダ錠17A等の回転軸部材17aを嵌合するための連結孔13bが形成される。
上記デッド駆動カム13にはリンク杆18が連結され、リンク杆18の一端部が、錠ケース7に回転自在に立設された支柱19に側方から摺動自在に貫通する。リンク杆18には一端が支柱19に、他端がリンク杆18に形成されるストッパフランジ18aに押さえ付けられた圧縮スプリング20が巻装されており、デッド駆動カム13を施解錠いずれかのストローク終端位置に節度停止させる。
図6に示すように、ラック部材16は、一端に中継ギア11に噛合する中継ギア側ラック15が形成された合成樹脂製のラック本体16aの他端に金属材料により板状に形成される入力ギア側ラック14を固定して形成される。中継ギア11は動力ユニット5の外周壁面の一部を低くして形成されるラックスライド面1aに外周を露出させて装着され、中継ギア側ラック15は、ラックスライド面1aと上ケース7Bの内壁面との間の間隙に形成される積層スペースに収容可能な厚さに形成される。
ラック本体16aのラックスライド面1aとの摺接部には、摺動抵抗を少なくするためのリブ21が形成され、さらに、ラックスライド面1aには、中継ギア側ラック15の背面を支承するラックガイド1bが形成される。
また、ラック本体16aは全長にわたって上ケース7Bの内壁面を摺動面として移動自在であり、中継ギア側ラック15の上ケース7Bとの摺接部、およびラック本体16aの反対端には、上ケース7Bの内壁面に摺接するリブ21が形成される。
ラック部材16の移動方向線周りの座りをよくして当該方向の転びを防止し、噛合不良の発生を防止するために、上記リブ21は、ラック本体16aの全幅、すなわち、ラック部材16の移動方向に直交する方向の全長にわたって形成される。さらに、上記方向の転びを防止するために、上記ラックガイド1bは、中継ギア側ラック15の全高にほぼ一致する高さに形成され、支承寸法の増加が図られる。
また、ラック部材16は入力ギア側ラック14を錠ケース7に立設されるガイド支柱7cにより移動方向がガイドされるとともに、ガイド支柱7c基端部に形成されるラック支承部7dに支承される。ガイド支柱は上下ケース7A、7Bを連結するビスの挿通部材の周壁が利用され、この挿通部材に空転自在なリングを外嵌合してラック支承部7dが形成される。
図5に示すように、上記デッドボルト6を円滑にスライドさせ、作動時の異音発生等を防止するために、錠ケース7には合成樹脂製のガイド部材22が固定される。ガイド部材22は、図示したものとほぼ同形のものが対になって矩形筒形状をなし、デッドボルト6の側壁全体を囲むが、図5においては一方のガイド部材22のみが図示されている。
さらに、錠ケース7には、ストッパレバー23が支軸周りに揺動自在に連結される。ストッパレバー23は先端部に円柱状のデッドストッパ23aを有し、図外のトーションスプリングにより図5において反時計回りに付勢される。このストッパレバー23は、上記デッド駆動カム13が施錠回転位置から解錠回転位置に移動する途上でデッド操作アーム13aに干渉して上部ストローク終端位置まで押し上げられる。
デッドボルト6は、厚板鋼板をU字形状に折り曲げて形成される。このデッドボルト6は開放断面部を下方に向けた姿勢でガイド部材22に長手方向摺動自在に嵌合され、後部上端にストッパ用段部6cが形成される。このストッパ用段部6cは、図3に示すように、デッドボルト6が施錠位置にあるときにデッドストッパ23aが係止してデッドボルト6の解錠位置側への移動を規制する。
上述したように、デッドストッパ23aは、デッド駆動カム13の解錠回転位置側への回転初期、すなわち、デッドボルト6の解錠位置側への移動に先立って上部ストローク終端側にドライブされてストッパ用段部6cとの係止を解除し、デッドボルト6の解錠位置側への移動を許容する。
上記デッドボルト6には、鎌部材24が支軸24a周りに揺動自在に軸支される。図1に示すように、鎌部材24は前後端部に係止爪24bと作動突部24cとを備える。この鎌部材24は、デッドボルト6が解錠位置にある時には、図2に示すように、係止爪24bがデッドボルト6内に格納されて施錠動作時の係止爪24bのストライク25との衝接が防止される格納姿勢を取る。この格納姿勢は、上記ガイド部材22に形成された干渉部22aに作動突部が乗りあがることにより維持されており、この状態からデッドボルト6が施錠位置側に移動すると、図3に示すように、作動突部24cがガイド部材22に形成される鎌操作突条22bに当接し、鎌部材24に反時計回りに回転力を付与する。
図1に示すように、鎌部材24の回転により、鎌部材24の係止爪24bはデッドボルト6の下端縁から突出し、以後、ストライク25がデッドボルト6脱離方向、すなわち、図1において左側に移動した場合には係止孔25aの周壁に係止し、当該方向への移動を規制する。
図7以下に動力ユニット5の詳細を示す。動力ユニット5は、下ユニットケース1Aに上記ラックスライド面1aが形成された上ユニットケース1Bを連結して形成されるユニットケース1を有し、該ユニットケース1内にアクチュエータ2としてのモータ、モータ2の動力を回転出力軸4の回転動力に変換する歯車列等が収容される。上記歯車列は、モータ2の回転軸に固定されるウォーム26の回転を、ウォームホイル27、第1ギア28、第2ギア29、最終段ギア9、回転出力軸4の順に伝達するように構成される。モータ2への給電、あるいは制御信号の入出力を行うために、ユニットケース1には、リード線30が引き込まれる。
図7(a)に示すように、上記最終段ギア9は、下ユニットケース1Aとプリント基板31により平板部9aが挟まれた姿勢で装着される。プリント基板31には、後述する回転出力軸4の筒状軸部4aが挿入される軸挿通穴31aが開設され、下ユニットケース1Aには、最終段ギア9から突出する軸部9bが嵌合する軸受凹部1cと、軸受凹部1cの中心から突出して最終段ギア9の軸部9bに形成される貫通状の軸貫通孔9cが外嵌合する軸固定突部1dが形成される。
図9、10に示すように、最終段ギア9は、平板部9a裏面に上記軸部9bを突設して形成され、軸部9bの形成面と反対面にクラッチ部(連結部10)を構成するクラッチスライダ32が装着される。クラッチスライダ32は、同一形状のものを反転させた一対が使用され、杆部32aの中心部から角度規制突部32bを突設させてT字形状に形成される。また、クラッチスライダ32は、角度規制突部32b裏面に突出するスライド突部32cと、杆部32aから突出するばね受け杆32dとを有し、スライド突部32cを最終段ギア9のスライダ受容長孔9d内に摺動自在に挿入して装着される。
装着状態においてばね受け杆32dは他のクラッチスライダ32の貫通孔32eを貫通し、相互に離接動作をすることができる。図10に示すように、これらばね受け杆32eの間には、圧縮スプリング33が介装され、各クラッチスライダ32は互いに離間する方向に付勢される。
さらに、最終段ギア9のプリント基板31に対向する側の平板部9aにはブラシ状の導体部34が固定される。導体部34は、導電性の良好な金属材料に形成され、図10(d)に示すように、接点脚34aの自由端に半球状の接点34bが形成される。
この最終段ギア9は、1回の施解錠操作により初期回転位置と施解錠いずれかの回転位置との間で往復駆動され、例えば、解錠操作の場合、初期回転位置を基点として一旦解錠回転位置まで駆動された後、再び逆回転駆動されて初期回転位置に復帰する。
図11(a)に示すように、これら最終段ギア9の回転位置を検出するために、プリント基板31には、グランドパターン35と、回転位置検出パターン36が軸挿通穴31aと同心円上に形成される。図11(b)に示すように、最終段ギア9が初期回転位置にあるとき、接点34bは、グランドパターン35と回転位置検出パターン36の双方に接触しているために、上記両パターンは導体部34を介して短絡しており、回転位置検出パターン36はグランド電位になる。この状態から、最終段ギア9が図11(c)に示す解錠操作位置、あるいは図11(d)に示す施錠操作位置まで移動すると、接点34bは回転位置検出パターン36から外れるために、回転位置検出パターン36はドライブ電位に変化する。
回転位置検出パターン36の電位変化は、プリント基板31上に形成される図外のパターン配線を経由してプリント基板31上、あるいはコネクタ、上記リード線を30経由して図外のコントローラに通知され、モータ駆動の制御確認信号として利用される。
図7(b)、図15に示すように、上記下ユニットケース1Aには、軸固定突部1dに一端が固定されて固定軸8が立設され、該固定軸8周りに回転出力軸4が空転自在に装着される。図12に示すように、回転出力軸4は平板部4bの一面に筒状軸部4aを有しており、該筒状軸部4aを上記プリント基板31の軸挿通穴31aに挿通させて装着される。
また、回転出力軸4の平板部4bにはプリント基板31に対峙して導体部37が形成される。導体部37は上述した最終段ギア9に使用されたものと同様に、導電性の良好な薄板材により形成され接点脚37aの自由端に半球状の接点37bを備える。
さらに、回転出力軸4の筒状軸部4aには上述したクラッチスライダ32と共に連結部10を構成するクラッチ凹部38が形成される。最終段ギア9が背向位置に2個の角度規制突部32bを有することに対応して、クラッチ凹部38は回転出力軸4の回転中心を挟んで対称位置2箇所に形成される。図12(c)に示すように、各クラッチ凹部38は、回転出力軸4の回転中心を中心とする第1円弧面38aと角度規制壁39とを境界とし、上記クラッチスライダ32は、角度規制突部32bが第1円弧面38aに摺接させた状態で、角度規制壁39により回転範囲を規制される角度θ(この実施の形態においては90°)に相当する範囲で回転することができる。
また、角度規制壁39を境にクラッチ凹部38に隣接して第2クラッチ凹部40が形成される。第2クラッチ凹部40は、上記角度規制壁39と第1円弧面38aに比して小径の第2円弧面40aを境界とし、クラッチスライダ32は、角度規制突部32bの回転軌跡径が小さな場合にのみこの第2クラッチ凹部40内を回転できる。
連結部10の動作を図13を使用して説明する。まず、図13(a)は、最終段ギア9が中立位置で、回転出力軸4は解錠状態にある場合を示す。この状態からモータ2が施錠駆動されると、最終段ギア9は反時計回りに90°回転して図13(b)の状態に移行する。上記条件下で、角度規制突部32bは、反時計回り方向の壁面が角度規制壁39に当接した状態であるために、回転出力軸4は、最終段ギア9の回転に追随して反時計回りに90°回転し、図13(b)の施錠位置に移動する。
上述したように、最終段ギア9は90°反時計回りに回転した後、再び反対方向、すなわち、時計回りに回転して中立位置に復帰する。この状態が施錠動作終了であり、図13(c)にこの状態を示す。施錠状態から再び解錠駆動されると、図13(c)の状態から最終段ギア9が回転出力軸4を伴って時計回りに回転し、図13(d)の状態に移行し、次いで、最終段ギア9のみが中立位置に復帰し、図13(a)の解錠状態になる。
また、例えば、図13(a)の解錠状態で、手動操作部17を利用して施錠操作をする場合、手動操作部17からの回転操作力は回転出力軸4に入力され、回転出力軸4は施錠方向回転である反時計回りに回転する。図13(a)に示すように、回転出力軸4は反時計回りに最終段ギア9の施解錠時の駆動角(90°)に一致する角度だけ遊び角が設けられるために、回転出力軸4の回転に最終段ギア9が追随することなく、結果、歯車列からの抵抗なしに施解錠操作ができる。
さらに、例えば、図13(c)に示す施錠状態からモータ2による解錠駆動をしている途中にモータ2が停止し、図13(e)に示す状態になった場合、手動操作により解錠状態に戻すことは、施錠方向に遊び角が存在するために、回転出力軸4を時計回りに回転させるだけで足りる。
これに対し、回転出力軸4を反時計回りに強制回転させると、角度規制突部32bの先端は、角度規制壁39から内方に向けた分力を受ける。操作トルクが所定値に達して上記分力が圧縮スプリング33の反力を超えると、クラッチスライダ32は圧縮スプリング33の反力に抗して中心向きに移動し、結果、図13(f)に示すように、角度規制突部32bは角度規制壁39を越えて第2クラッチ凹部40内に進入する。この状態で回転出力軸4は歯車列により回転不能な最終段ギア9に対して空転することができ、所望の施錠位置まで回転させることができる。
図14に示すように、プリント基板31には、上記回転出力軸4の回転位置を検出するためのグランドパターン35と回転位置検出パターン36とが形成される。これらのパターン35、36は、回転出力軸4の導体部形成面に正対する面、すなわち、最終段ギア9の回転位置検出用パターン36が形成される面と反対面に形成される。
回転位置検出パターン36は解錠検出パターン36Aと、施錠検出パターンとからなり、図14(a)において、長寸のグランドパターン35から時計回りに施錠検出パターン36B、解錠検出パターン36A、施錠検出パターン36B、解錠検出パターン36Aの順に配置される。
したがってこの実施の形態において、図14(b)に示すように、回転出力軸4が解錠位置にあるときには、解錠検出パターン36Aがグランドパターン35に短絡し、図14(c)に示す施錠位置では施錠検出パターン36Bとグランドパターン35が短絡する。グランドパターン35との短絡による電位変化を図外の制御部で検出すると、施解錠完了を知ることができる。
これを利用して錠制御部は、施解錠いずれかの方向にモータ2を駆動し、施解錠検出パターン36Aからの出力変化を検出を待つ。出力変化を検知すると、モータ2に逆方向の駆動命令を出力し、最終段ギア9に対応する回転位置検出パターン36が最終段ギア9の中立位置への復帰を検知すると、モータ2の駆動を停止する。
図8に示すように、動力ユニット5は、上記回転出力軸4等を装着した下ユニットケース1Aに上ユニットケース1Bを固定して形成され、錠ケース7に組み込まれる。図15に示すように、錠ケース7に組み込んだ状態で、動力ユニット5内に立設される固定軸8は、回転出力軸4を貫通して上方に突出し、上ケース7Bに固定される。
動力ユニット5内の固定軸8を錠ケース7に固定することにより、回転出力軸4等の傾きを防止して動作を円滑にすることができる上に、デッド駆動カム13等、錠ケース7基準に位置決めされる部品との位置関係を正確に決定することができる。
本発明を示す図で、(a)は施錠状態を示す側面図、(b)は(a)の1B方向矢視図である。 錠装置の内部を示す図である。 施錠時の錠装置の内部を示す図である。 錠装置の組立を示す図で、(a)は上ケースに上ケースを固定する状態を示す図、(b)は錠ケースに取付プレートと化粧プレートを固定する状態を示す図である。 デッド駆動カムを示す図で、(a)はデッドボルトを施錠操作した状態を示す図、(b)はデッドボルトを解錠操作する途中の状態を示す図である。 ラック部材を示す図で、(a)は分解斜視図、(b)は組立後を示す斜視図、(c)は装着状態を示す図、(d)は(c)におけるラック部材の6D方向矢視図である。 動力ユニットの組み立て工程を示す図である。 下ユニットケースに上ユニットケースを固定して動力ユニットを完成させる手順を示す斜視図である。 最終段ギアを示す図で、(a)は組立方法を示す図、(b)はクラッチスライダの9B方向矢視図である。 最終段ギアを示す図で、(a)は平面図、(b)は(a)の10B-10B線断面図、(c)は(a)の10C-10C線断面図、(d)は接点突部を示す拡大図である。 プリント基板を示す図で、(a)は裏面のパターンを実線で示した説明図、(b)は中立位置におけるブラシとパターンの関係を示す説明図、(c)(d)は中立位置以外の回転位置におけるブラシとパターンの関係を示す説明図である。 回転出力軸を示す図で、(a)は平面図、(b)は(a)の12B-12B線断面図、(c)は(b)の12C方向矢視図である。 クラッチ部の動作を示す図である。 プリント基板を示す図で、(a)は表面のパターンを実線で示した説明図、(b)は解錠位置における導体部とパターンの関係を示す説明図、(c)は施錠位置の回転位置における導体部とパターンの関係を示す説明図である。 図2の15A-15A線断面図である。
符号の説明
1 ユニットケース
2 アクチュエータ
3 回り止め部
4 回転出力軸
5 動力ユニット
6 デッドボルト
7 錠ケース
8 固定軸
9 最終段ギア
10 連結部
11 中継ギア
12 入力ギア
13 デッド駆動カム
14 入力ギア側ラック
15 中継ギア側ラック
16 ラック部材

Claims (4)

  1. ユニットケース内に収容されたアクチュエータの動力を回り止め部を一体に備えた回転出力軸から取り出す動力ユニットと、
    回転出力軸の回転により施解錠駆動されるデッドボルトとを錠ケース内に収容してなり、
    前記回転出力軸は、一端がユニットケースに固定されて動力ユニット内を挿通する固定軸周りに空転自在に支持されるとともに、
    該固定軸の他端が錠ケースに固定される錠装置。
  2. 前記動力ユニット内には、アクチュエータの動力を伝達するギア列が収容されるとともに、
    前記回転出力軸は、ユニットケース内においてギア列の最終段ギアに連結される連結部を備える請求項1記載の錠装置。
  3. 前記ユニットケースは前記回転出力軸の突出側壁面を錠ケースの壁面に接近させて配置されるとともに、
    ユニットケースの回転出力軸突出側壁面は回転出力軸周辺において低背とされて前記回転出力軸に連結される中継ギアと、該中継ギアに噛合してデッドボルトに施解錠操作動力を伝達する伝達部材の積層スペースが形成される請求項1または2記載の錠装置。
  4. 入力ギアへの回転操作動力の入力によりデッドボルトを施解錠位置に並進駆動するデッド駆動カムと、
    一端に入力ギアに噛合する入力ギア側ラックを備えるとともに他端に前記中継ギアに噛合して前記積層スペース内に収容される中継ギア側ラックを備えるラック部材とを有する請求項3記載の錠装置。
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