JP2009257543A - 回転軸連結構造及びギヤドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸嵌合穴と軸との隙間及びキー溝とキーの間の隙間に起因する振動や騒音の発生を防止するとともに、高負荷や負荷の急激な変動によって位相がずれることのない回転軸連結構造及びギヤドモータを提供すること。
【解決手段】入力軸１１０の軸端にキー溝１１３を有する軸嵌合穴１１１が設けられ、出力軸１２０には外周にキー溝１２３が設けられ、軸嵌合穴１１１にキー溝１１３を通るスリット１１２が設けられるとともに、環状の締結部材１３０が入力軸１１０の軸端に外嵌されるように構成されていること。
【選択図】図２

Description

本発明は、同一軸線上に配置された２本の回転軸を連結して回転を伝達する回転軸連結構造に関し、特にモータと減速機を連結してなるギヤドモータのモータの出力軸と減速機の入力軸の連結に用いられる回転軸連結構造及びギヤドモータに関するものである。

従来、同一軸線上に配置された２本の回転軸を連結する構造として、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有する一方の軸と、外周に軸方向に伸びるキー溝を有する他方の軸とを嵌合し、両キー溝に嵌合するキーを介して回転を伝達する回転軸連結構造が周知である。

これらの周知の回転軸連結構造は、軸嵌合穴と他方の軸及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間にわずかな隙間が存在し、当該隙間に起因する振動や騒音が生じるという問題があった。
特にサーボモータ等を使用した高精度が要求されるギヤドモータにおいては、当該振動や騒音を回避するために弾性体等を使用することも知られているが、繰り返し負荷に起因した発熱等が生じ、変形や溶融に至った場合に障害が発生するという問題があった。

これらの問題を回避するため、軸嵌合穴にスリットを設け、該スリットの間隔を締結部材により狭めて他方の軸を締め込み、キーを用いることなく摩擦により回転を伝達する回転軸連結構造を採用したギヤドモータが知られている。

この公知の回転軸連結構造を採用したギヤドモータ５００は、図６、図７に示すように、減速機５０１とモータ５０２が一体に連結され、減速機５０１の入力軸５１０とモータ５０２の出力軸５２０が同一軸線上で上記回転軸連結構造によって連結され回転が伝達される。

減速機の入力軸５１０にはモータ５０２側の軸端に軸嵌合穴５１１が設けられており、該軸嵌合穴５１１には軸端から軸嵌合穴５１１の途中まで伸びるスリット５１２が設けられるとともに、分断部５３２を有する環状の締結部材５３０が入力軸５１０の軸端に外嵌されている。

そして、減速機５０１とモータ５０２が一体に連結された時にモータ５０２の出力軸５２０が減速機の入力軸５１０の軸嵌合穴５１１に挿入され、締結ボルト５３３により締結部材５３０の分断部５３２に間隔を狭めることにより、モータ５０２の出力軸５２０が減速機の入力軸５１０の軸嵌合穴５１１に締め付けられて同一軸線上で摩擦により回転を伝達するように連結される（例えば、特許文献１参照。）。

また、前述の周知の回転軸連結構造の問題を回避するため、軸嵌合穴と挿入される軸と間にブシュを介在させて隙間を無くすようにした回転軸連結構造を採用したギヤドモータも公知である。

この公知の回転軸連結構造は、図８に示すように、減速機の入力軸６１０には内周にキー溝６１３を有する軸嵌合穴６１１が設けられ、モータの出力軸６２０には外周にキー溝６２３が設けられており、入力軸６１０の軸嵌合穴６１１に出力軸６２０がその隙間にブシュ６５０を介在させて挿入され、キー６４０が両キー溝６１３、６２３に嵌合して回転を伝達するように構成されている。

ブシュ６５０は、図９に示すように、樹脂、銅系合金、アルミニウム系合金等の入力軸６１０及び出力軸６２０よりも弾性係数の小さな素材からなる平板６５９を、キー溝６１３、６２３に合致する切欠き部６５１を設けたＣ形状に湾曲させて構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００５−２０１４２８号公報（第４頁、図１、図３） 特開２００２−２０６５６０号公報（第３頁、図２、図３）

しかしながら、公知の摩擦により回転を伝達する回転軸連結構造の場合、隙間に起因する振動や騒音は解決するものの、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動により摩擦力の限界を超えた場合、モータの出力軸と減速機の入力軸の位相がずれるという問題があり、特にサーボモータ等を使用して高精度の位相制御を行うような用途では、高負荷や負荷の急激な変動を伴う条件での使用が困難であるという問題があった。

また、公知のブシュを介在させて隙間を無くすようにした回転軸連結構造の場合、軸と軸嵌合穴の間に存在する隙間に起因する振動や騒音はほぼ解決するものの、軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間には依然としてわずかな隙間が存在し、回転方向、回転数の変化に伴う負荷の変動によって発生する回転方向の振動や騒音を排除することができず、またブシュの損傷や劣化により隙間が発生したり、ブシュ自体が変形や溶融に至り障害が発生したりするという問題があった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、周知の回転軸連結構造のものとほぼ同じスペースで構成でき、組み立て作業の負担増もほとんどなく、軸嵌合穴と軸との隙間及びキー溝とキーの間の隙間に起因する振動や騒音の発生を防止し、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動によって位相がずれることのない回転軸連結構造を提供するとともに、高精度の位相制御を行うような用途でも、高負荷や負荷の急激な変動を伴う条件での使用が可能なギヤドモータを提供することである。

本請求項１に係る発明は、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有する第１軸と、外周に軸方向に伸びるキー溝を有する第２軸と、両キー溝に嵌合するキーとからなる回転軸連結構造において、前記第１軸が、中心軸を含みかつキー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された回転軸連結構造の構成に加えて、前記締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記第１軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載された回転軸連結構造の構成に加えて、前記締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された回転軸連結構造の構成に加えて、前記第１軸と第２軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、モータと減速機を連結し、モータの出力軸と減速機の入力軸を同一軸線上に配置して回転を伝達するように連結してなるギヤドモータにおいて、前記入力軸が、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有するとともに、中心軸を含みかつ前記キー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有し、前記出力軸が、外周に軸方向に伸びるキー溝を有するとともに、該キー溝に嵌合するキーを介して前記入力軸に回転を伝達することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項５に記載されたギヤドモータの構成に加えて、前記締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記入力軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項７に係る発明は、請求項６に記載されたギヤドモータの構成に加えて、前記締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項８に係る発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載されたギヤドモータの構成に加えて、前記入力軸と出力軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項１に係る発明の回転軸連結構造は、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有する第１軸と、外周に軸方向に伸びるキー溝を有する第２軸と、両キー溝に嵌合するキーとからなる回転軸連結構造において、前記第１軸が、中心軸を含みかつキー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有することにより、軸嵌合穴と第２軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間の両方を排除することができるため隙間に起因する振動や騒音の発生を防止することできるとともに、回転の伝達を両キー溝に嵌合するキーにより行うことができるため、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動によって位相がずれることを防止できる。

そして、本請求項２に係る発明の回転軸連結構造は、請求項１に係る回転軸連結構造が奏する効果に加えて、締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記第１軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることにより、締結ボルトを締め付けるだけで、軸嵌合穴と第２軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間の両方を排除することができるため、組み立て作業の負担増は従来周知の回転軸連結構造のものと比べてもごく僅かとすることができる。

また、本請求項３に係る発明の回転軸連結構造は、請求項２に係る回転軸連結構造が奏する効果に加えて、締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することにより、締結部材の外嵌のための第１軸の軸端部分の突出を少なくすることができるため、従来周知の回転軸連結構造のものとほぼ同じスペースで構成することができる。

また、本請求項４に係る発明の回転軸連結構造は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る回転軸連結構造が奏する効果に加えて、第１軸と第２軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることにより、製造誤差等の影響で軸嵌合穴と第２軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間が締結部材の締め付け後に不規則に残った場合でも、当該部分に潤滑剤が介在することによって振動や騒音の発生を防止することができる。

本請求項５に係る発明のギヤドモータは、モータと減速機を連結し、モータの出力軸と減速機の入力軸を同一軸線上に配置して回転を伝達するように連結してなるギヤドモータにおいて、前記入力軸が、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有するとともに、中心軸を含みかつ前記キー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有し、前記出力軸が、外周に軸方向に伸びるキー溝を有するとともに、該キー溝に嵌合するキーを介して前記入力軸に回転を伝達することにより、軸嵌合穴とモータの出力軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間の両方を排除することができるため隙間に起因する振動や騒音の発生を防止することできるとともに、回転の伝達を両キー溝に嵌合するキーにより行うことができるため、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動によって位相がずれることを防止でき、高精度の位相制御を行うような用途でも、高負荷や負荷の急激な変動を伴う条件での使用が可能となる。

そして、本請求項６に係る発明のギヤドモータは、請求項５に係るギヤドモータが奏する効果に加えて、締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記入力軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることにより、締結ボルトを締め付けるだけで、軸嵌合穴とモータの出力軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間の両方を排除することができるため、組み立て作業の負担増は従来周知のギヤドモータと比べてもごく僅かとすることができる。

また、本請求項７に係る発明の回転軸連結構造は、請求項６に係るギヤドモータが奏する効果に加えて、締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することにより、締結部材の外嵌のための減速機の入力軸の軸端部分の突出を少なくすることができるため、従来周知のギヤドモータとほぼ同じスペースで構成することができる。

また、本請求項８に係る発明のギヤドモータは、請求項５乃至請求項７のいずれかに係るギヤドモータが奏する効果に加えて、入力軸と出力軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることにより、製造誤差等の影響で軸嵌合穴とモータの出力軸との隙間及び軸嵌合穴内周のキー溝とキーの間の隙間が締結部材の締め付け後に不規則に残った場合でも、当該部分に潤滑剤が介在することによって振動や騒音の発生を防止することができる。

本発明の回転軸連結構造は、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有する第１軸と、外周に軸方向に伸びるキー溝を有する第２軸と、両キー溝に嵌合するキーとからなる回転軸連結構造において、前記第１軸が、中心軸を含みかつキー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有しており、周知の回転軸連結構造のものとほぼ同じスペースで構成でき、組み立て作業の負担増もほとんどなく、軸嵌合穴と軸との隙間及びキー溝とキーの間の隙間に起因する振動や騒音の発生を防止し、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動によって位相がずれることがないという効果を発揮するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

すなわち、本発明の回転軸連結構造は、継手を用いずに直接回転軸を連結するものであればいかなる機器に用いられても良く、特にモータの出力軸と減速機の入力軸の連結に適用するのが好適である。

また、本発明の締結部材は、軸周りを周方向に締結ボルト等で締め付けてスリットの間隔を狭めるものでも良く、テーパ面等を利用して軸方向に進退させることによりスリットの間隔を狭めるものでも良い。

また、本発明のギヤドモータは、モータと減速機を連結し、モータの出力軸と減速機の入力軸を同一軸線上に配置して回転を伝達するように連結してなるギヤドモータにおいて、前記入力軸が、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有するとともに、中心軸を含みかつ前記キー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有し、前記出力軸が、外周に軸方向に伸びるキー溝を有するとともに、該キー溝に嵌合するキーを介して前記入力軸に回転を伝達しており、高精度の位相制御を行うような用途でも、高負荷や負荷の急激な変動を伴う条件での使用が可能という効果を発揮するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

すなわち、本発明のギヤドモータのモータは、いかなるタイプのモータでも良く、特にサーボモータやステッピングモータ等の高精度の位相制御を行うものが好適である。
また、本発明のギヤドモータの減速機は、いかなるタイプの減速機でも良く、入力に対して出力が等速あるいは増速される広義の減速機を含むものである。

以下に、本発明の回転軸連結構造及びギヤドモータの実施例について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例であるギヤドモータの側面一部断面図であり、図２は、図１Ａ−Ａ線の断面図であり、図３は、本発明の一実施例であるギヤドモータの軸嵌合穴の拡大断面図であり、る。図４、本発明の締め付け前のキー、締結部材、軸嵌合穴及び出力軸の断面図であり、図５は、本発明の締め付け後のキー、締結部材、軸嵌合穴及び出力軸の断面図である。

本発明の一実施例であるギヤドモータ１００は、図１に示すように、減速機１０１とモータ１０２が一体に連結され、減速機１０１の入力軸１１０とモータ１０２の出力軸１２０が同一軸線上で上記回転軸連結構造によって連結され回転が伝達される。
減速機１０１の入力軸１１０には、図１乃至図４に示すように、モータ１０２側の軸端に内周にキー溝１１３を有する軸嵌合穴１１１が設けられ、モータ１０２の出力軸１２０には外周にキー溝１２３が設けられている。

そして、該軸嵌合穴１１１には入力軸１１０の中心軸を含みかつキー溝１１３を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴１１１の途中まで伸びるスリット１１２が設けられるとともに、分断部１３２を有する環状の締結部材１３０が入力軸１１０の軸端に外嵌されている。

締結部材１３０は、分断部１３２の間隔を狭める締結ボルト１３３を有するとともに、しており、締結部材１３０の軸方向の長さは、スリット１１２の軸方向長さより短くされており、軸嵌合穴１１１の途中まで伸びるスリット１１２部に外嵌された締結部材１３０の締結ボルト１３３を締め付けることにより、軸嵌合穴１１１の内径を縮小するとともにキー溝１１３の幅も狭められるように構成されている。

以上の構成のギヤドモータ１００の組立及び動作について以下に説明する。
まず、図４に示すように、モータ１０２の出力軸１２０のキー溝１２３とキー１４０は密に嵌合するように構成されており、あらかじめモータ１０２の出力軸１２０のキー溝１２３にキー１４０を嵌合させた状態でモータ１０２の出力軸１２０を減速機１０１の入力軸１１０に設けられた軸嵌合穴１１１に挿入する。
この時、モータ１０２の出力軸１２０には薄くグリース等の潤滑材を塗布しておく。

そして、減速機１０１のモータ側フランジ１０３とモータ１０２の減速機側フランジ１０４をボルト１０５等で固定することにより、モータ１０２と減速機１０１が一体となったギヤドモータ１００し、図５に示すように、締結部材１３０の締結ボルト１３３を締め付けることにより、キー１４０をキー溝１１３の両側から固定するとともに、モータ１０２の出力軸１２０を軸嵌合穴１１１の内周に密着させる。

回転の伝達はモータ１０２の出力軸１２０と軸嵌合穴１１１の内周との摩擦力ではなくキー１４０を介して行われ、スリット１１２の間隔はキー溝１１３とキー１４０の隙間を埋めて固定できる程度の細い隙間で十分であり、締結ボルト１３３の締め付け力もキー溝１１３とキー１４０の隙間を埋めて固定できる程度の締結力で良い。

また、キー溝１１３とキー１４０の隙間を埋めて固定した際に、製造誤差等の影響でモータ１０２の出力軸１２０と軸嵌合穴１１１の内周との隙間が部分的に僅かに残る場合も有り得るが、あらかじめ塗布されているグリース等の潤滑材が当該わずかな隙間に充填される。

このように構成されたギヤドモータ１００の回転時には、キー１４０とモータ１０２の出力軸１２０のキー溝１２３の間及びキー１４０と軸嵌合穴１１１内周のキー溝１１３の間には隙間がないため、当該隙間に起因する振動や騒音の発生を防止することができるとともに、高負荷や回転方向、回転数の変化に伴う負荷の急激な変動によってもモータ１０２の出力軸１２０と減速機１０１の入力軸１１０の位相がずれることはなく、高精度の位相制御を行うことができる。

また、モータ１０２の出力軸１２０と軸嵌合穴１１１の内周は密着、あるいは、わずかな隙間が残った場合でも当該わずかな隙間にグリース等の潤滑材が充填されているため、当該隙間に起因する振動や騒音の発生を防止することができる。

さらに、締結ボルト１３３の締め付け力もキー溝１１３とキー１４０の隙間を埋めて固定できる程度の締結力で良いため、締結に伴う組立時の作業負担の増加はごく僅かであり、締結部材１３０の軸方向長さがスリット１１２の軸方向長さより短いため、締結部材１３０の外嵌のための減速機１０２の入力軸１２０の軸端部分の突出を少なくすることができるため、従来周知のギヤドモータとほぼ同じスペースで構成することができるなど、その効果は甚大である。

なお、上記実施例では、軸嵌合穴１１１には入力軸１１０の中心軸を含みかつキー溝１１３を通る平面に沿って、図２の図示下方のキー溝１１３が存在しない部分にもスリット１１２を設けているが、キー溝１１３側にだけスリット１１２を設けても良い。
また、締結部材１３０の分断部１３２に加えて、回転中心軸に対称の位置の内周側から一部切り込みを設けても良い。

本発明の一実施例であるギヤドモータの側面一部断面図。 図１Ａ−Ａ線の断面図。 本発明の一実施例であるギヤドモータの軸嵌合穴の拡大断面図。 本発明の締め付け前のキー、締結部材、軸嵌合穴及び出力軸の断面図。 本発明の締め付け後のキー、締結部材、軸嵌合穴及び出力軸の断面図。 従来の回転軸連結構造の側面一部断面図。 従来の回転軸連結構造の図６のＢ−Ｂ線の断面図。 従来の他の回転軸連結構造の断面図。 従来の他の回転軸連結構造のブシュの斜視図。

符号の説明

１００，５００ ・・・ギヤドモータ
１０１，５０１ ・・・減速機
１０２，５０２ ・・・モータ
１０３ ・・・フランジ
１０４ ・・・フランジ
１０５ ・・・ボルト
１１０，５１０，６１０ ・・・入力軸
１１１，５１１，６１１ ・・・軸嵌合穴
１１２，５１２ ・・・スリット
１１３， ６１３ ・・・キー溝
１２０，５２０，６２０ ・・・出力軸
１２３， ６２３ ・・・キー溝
１３０，５３０ ・・・締結部材
１３２，５３２ ・・・分断部
１３３，５３３ ・・・締結ボルト
１４０， ６４０ ・・・キー
６５０ ・・・ブシュ
６５１ ・・・切欠き部
６５９ ・・・平板

Claims (8)

1. 軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有する第１軸と、外周に軸方向に伸びるキー溝を有する第２軸と、両キー溝に嵌合するキーとからなる回転軸連結構造において、
   前記第１軸が、中心軸を含みかつキー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有することを特徴とする回転軸連結構造。
2. 前記締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記第１軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることを特徴とする請求項１に記載の回転軸連結構造。
3. 前記締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することを特徴とする請求項２に記載の回転軸連結構造。
4. 前記第１軸と第２軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転軸連結構造。
5. モータと減速機を連結し、モータの出力軸と減速機の入力軸を同一軸線上に配置して回転を伝達するように連結してなるギヤドモータにおいて、
   前記入力軸が、軸端に軸嵌合穴を有し該軸嵌合穴内周の軸端から軸方向に延びるキー溝を有するとともに、中心軸を含みかつ前記キー溝を通る平面に沿って軸端から少なくとも軸嵌合穴の途中まで伸びるスリットと、該スリットの間隔を狭める締結部材を有し、
   前記出力軸が、外周に軸方向に伸びるキー溝を有するとともに、該キー溝に嵌合するキーを介して前記入力軸に回転を伝達することを特徴とするギヤドモータ。
6. 前記締結部材が、分断部を有する環状に形成されるとともに該分断部の間隔を狭める締結ボルトを有し、前記入力軸のスリットが設けられた部分の外周に外嵌されていることを特徴とする請求項５に記載のギヤドモータ。
7. 前記締結部材が、前記スリットの軸方向長さより短い軸方向の長さを有することを特徴とする請求項６に記載のギヤドモータ。
8. 前記入力軸と出力軸が、潤滑剤を介在させて嵌合されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のギヤドモータ。

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