JP2009303476A - 往復回転アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】１つの出力軸に２種以上の往復回転駆動力を出力させる往復回転アクチュエータを提供する。
【解決手段】駆動源を供給するロータリーソレノイド（１０１）と、このシャフト（１３２）に回転力伝達可能に係合させたリンク体（１０４）と、該リンク体と連係させた出力機素（１０５）と、該リンク体と出力機素との連係を切り替える切替作動手段（１０６）とからなる。上記リンク体と出力機素の回転力伝達は、ギアの噛み合いによるギア駆動と、リンク比に従ったリンク駆動のいずれかを適時に切り替えることによって、２種又は３種の回転角をもった往復回転駆動力を出力させている。上記切替えは、電磁力の斥力又は引力を利用して、リンク体のシャフト軸方向の移動によって行う。このリンク体の移動は、電磁力を直接作用させて行うほか、アームを介してテコの原理を利用して行う。
【選択図】 図９

Description

本願に係る発明（以下、「本発明」）は、単一の出力シャフトから２種以上の回転角度変位の軸回転力を出力させる往復回転アクチュエータに関する。

通常型のロータリーアクチュエータは、所定の角度範囲で往復回転するものである。これは、例えば、流れ移動する紙葉や紙幣の移動経路を切り換えるガイド片（ブレード）の駆動源として用いられている。この移動経路は装置によっては多様な経路を有しており、必要により切り換えて２方向、又は３方向へ流す経路方式を持つものがある。

例えば、この３方向切り換えの技術としては、特許文献１の「循環式紙幣入出金機」の明細書の段落番号〔００３３〕、〔０１００〕〜〔０１０３〕、等において開示されている。これは、３方向切換機構を備えた分岐手段となるガイド部材を、ステッピングモータを用いた分岐用モータで回動させるものである。これはステッピングモータの入力パルスを制御して出力軸の回転角度で回転させてガイド手段を一時停止保持させる構成である。しかし、かかるステッピングモータを用いた構成は単一の出力軸で多数種の回転角の設定を行うことができるメリットがある反面、高速処理のために切り換え速度を高めた場合は、脱調する問題があった。また、切り換えた状態でブレードを保持し置くためには、常に励磁させておく必要があり、省電力上の課題もあった

また、別な公知の技術例としては、特許文献２の「紙葉類搬送方向切換装置」が開示されている。これは、要約書の図面１からも明らかなように、紙葉類の搬送経路の３方向の切換を、１個のゲート手段の回動を１つの駆動手段で行い、このゲート手段の回転制御を別な駆動手段で行う機構であった。そして、この駆動手段として直動ソレノイドを用いている。

しかし、かかる２個の直動ソレノイドを用いた３方向切換機構は、個別配置の２個の直動ソレノイドで行うため部品点数が多くなることに加えて、２個の直動ソレノイドを協働させるための調整が煩雑となって機器の信頼性や耐久性に課題があった。

特開２００６−１２７１３１号公報 特開２００６−２１３５２８号公報

そこで、本発明は、上記課題の解決を図ることを目的として、一つの出力軸で２種以上の回転角度変位の出力を可能とした往復回転アクチュエータを提供するものである。

本発明の往復回転アクチュエータは、上記目的を達成するため、次のように構成している。

すなわち、ベースに支持されて往復回転力を供給するロータリーソレノイドと、該ロータリーソレノイドのシャフトに軸方向移動と回転力伝達とを可能にして係合させたリンク体と、該リンク体の外環軸から２種以上の異なるリンク比、又は回転力伝達比となる係合手段から１つを選択して回転力を受動する出力機素と、上記係合手段の選択を上記シャフトに係合したリンク体の軸方向移動によって行わせる切替作動手段と、から成ることを特徴としている。

また、上記２種以上の異なるリンク比、又は回転力伝達比となる係合は、該リンク体の回転軸から異なる回転半径の係合点となる２種以上の係合手段から選択して出力機素に回転力を伝達させる構成を含むものである。

そして、上記リンク体と上記出力機素との係合においては、例えば、嵌入係合又は回転力伝達係合から選択される係合手段であることを特徴としている。

本発明は、上記のように構成することにより、単一の出力軸から２種以上の回転角度変位の往復回転力を出力させる、いわゆる多モード出力を実現することができる。その結果、より小さい専有容積で構成することができるため、取付場所の自由度が増し、紙幣や紙葉の流路の多経路間の切り替えを必要とする各種機器（例えば、ＡＴＭやプリンタ、又は自動販売機、等）への広範な機器への利用を可能としている。また、作動源にソレノイドを用いているため、確実な作動と信頼性を得ることができる。

実施例１の各構成要素を分解してリア側からの分解斜視図である。 実施例１の各構成要素を分解してフロント側からの分解斜視図である。 実施例１の縦断面図である。 実施例１の逐次駆動時の状態を説明する正面図、一部切欠き断面を含む側面図、及び斜視図である。 実施例１の逐次駆動時の状態を説明する正面図、一部切欠き断面を含む側面図、及び斜視図である。 実施例１の切替駆動時の状態を説明する正面図、側面図、及び斜視図である。 実施例１の切替駆動時の状態を説明する正面図、側面図、及び斜視図である。 本願発明にかかる他の実施形態例を説明する一部切欠き断面を含む側面図、及び斜視図である。 実施例２の各構成要素を分解してリア側（リアカバー側）から示した分解斜視図である。 実施例２の各構成要素を分解してフロント側（出力側）から示した分解斜視図である。 実施例２の構成要素の組み付けた状態をリア側から示した斜視図である。 実施例２の構成要素の組み付けた状態を示した側面図である。 実施例２における切替作動手段とリンク体、及び出力機素との連係を示す斜視図である。 実施例２におけるリンク体と出力機素、及びロータとの連係を示す側面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。 実施例２におけるリンク体と出力機素、及びロータとの連係を示す側面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。 実施例２の作動工程の各回転状態を示す平面図である。 実施例２の作動工程の各回転状態を示す平面図である。

以下に、本発明の実施の形態例について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図８は、本願発明の実施例１を示すものある。
まず、実施例１の主要な構成要素は、駆動源となるロータリーソレノイド、この駆動力を伝達するリンク体、及びこのリンク体に係合されて２種以上の角度変位を持った往復回転力を出力させる出力機素、並びに上記リンク体の切り換え動作を行う切替作動手段、とからなるものである。

以下に、基本的構成毎に項分けして説明する。
実施例１は、有底筒状のリアカバー７とこの開口をフロントプレート８で閉塞したケーシング内に収納される。
［ロータリーソレノイドの構成］

図示番号１はロータリーソレノイドであり、駆動源となる電磁コイル２とこれに起動されて揺動（往復回転運動）するロータ３から構成される。電磁コイル２は、中心部にコア２１が配され、ベース板２２を介して、ベースとなるリアカバー７の内側底面に固定される。ロータ３は、回転軸を上記電磁コイル２の外側に位置させたハブ３１に保持されたシャフト３２と、上記電磁コイル２の磁極面と対面させる位置関係で上記ハブ３１に連なるアマチュアプレート３４とからなる。

シャフト３２は、リアカバー７の底面に形成したリア軸受７１と、フロントプレート８の対応位置に開設した軸受８１に掛け渡すようにして回動自在に保持している。

アマチュアプレート３４には、電磁コイル２と対面する側の面に２個のマグネット（磁石）３５、３５を互いに異極面を電磁コイル２へ向けて配設している。なお、実施例では上記のように２個のマグネットを併設させているが、これに限るものではなく、１個のマグネットの片面側を回転方向に異極着磁させたものでもよい。また、これらのマグネット３５の裏面側（フロント側）にはバックヨーク３６を配設してフロント側への磁力線の漏れを遮断している。

このように構成することにより、ロータリーソレノイド１のロータ３は、電磁コイル２の磁極の切り換えによって、マグネット３５との間で吸引と反発を繰り返して、ハブ３１を軸として往復運動を行い、シャフト３２からは往復回転力が出力される。なお、ロータ３の揺動範囲はリアカバー７の内面壁への当接によって規制されるが、別にストッパ部材（図示省略）を配置するようにしても良い。
［リンク体の構成］

リンク体４は、上記シャフト３２に連結される。
該リンク体４は、外環軸４１と、この外環軸４１から上記シャフト３２の回転軸と垂直方向（ロータ３と対面する面方向）に形成したギアプレート４４からなる。この外環軸４１は、リンク体４の回転軸となるものであり、貫通形成した環装口４２を有し、該環装口４２に上記シャフト３２に嵌入して係合させることにより回転力を得ている。この回転力の受動のための構成は、上記環装口４２から外環軸４１の側面に開口し、かつ外環軸４１の側面の中程からロータ３の方向に向かって略Ｕ字状に切欠いた係合溝４３を形成し、この係合溝４３にシャフト３２の側周面に形成した凸状の係合ピン３３を移動可能に適合させるものである。この係合溝４３を略Ｕ字状に形成しているのは、リンク体４がシャフト３２に環装して軸方向への移動を許容しつつ、周方向（回転方向）への移動を規制するためである。これにより、シャフト３２の軸回転力が移動位置に関わらずリンク体４へ伝達されることとなる。なお、この係合溝４３のＵ字状の形成長さは、後述する能動ギア４５と受動ギア５４の噛み合い幅を考慮して最適に設定される。また、この略Ｕ字状の係合溝４３の形状はこれに限定するものではなく、軸方向移動を規制すること無く回転力のみを伝達し得る機構であれば良い。例えば、上記係合溝４３と係合ピン３３の配置を逆にして、シャフト３２の方に係合溝を形成して、リンク体４に係合ピン３３を配設するようにしても良い。

リンク体４のギアプレート４４は、扇形状を成し、外環軸４１を回転軸とする回転周縁に沿って能動ギア４５を形成している。該能動ギア４５は複数歯からなる湾曲ラック状を呈している。ギアプレート４４のロータ側の面には、ギアプレート４４と後述するカム５１とがリンク結合した場合の結合点（ピン結合）となる凸状の嵌入軸４６を形成している。この嵌入軸４６の形成位置は、嵌入軸４６の回転中心からロータ３のシャフト３２の回転中心までの距離と、嵌入軸４６の回転中心から出力機素５の出力シャフト５２の回転中心までの距離がリンク比となるように設定している。本実施例１ではリンク比が２：３となるように設定している。また、上記ギアプレート４４のフロント側の面には、マグネット４７を埋め込み配設している。
［出力機素の構成］

出力機素５は上記リンク体４と連係されるものである。
該出力機素５は、上記ロータリーソレノイド１のシャフト３２と平行な位置関係で配置されて外部へ回転力を出力する出力シャフト５２を主体とする。この出力シャフト５２のロータ３と対面する端部には、軸直角方向（軸から放射方向）に延長させて形成したカム５１を形成している。また、このカム５１の先端部にはギアプレート４４の嵌入軸４６と遊びをもって係合する長孔状の軸受孔５３を形成している。さらに、出力シャフト５２には、カム５１からフロント側へ嵌入軸４６の長さ以上の離隔距離をもって、受動ギア５４を周回移動可能にして環装している。

さらに、受動ギア５４には、ロータ方向に突出させたストッパーピン５５をギア歯を形成していない周側部に形成している。また、このストッパーピン５５が嵌合し得る形状の嵌合孔５６を、出力シャフト５２への取付け部分（元部）に２個形成している。この２個の嵌合孔５６ａ、５６ｂと選択的に嵌合させることにより受動ギア５４を出力シャフト５２と一体化させている。これにより、ストッパーピン５５を嵌合させる嵌合孔５６の選択により、カム５１の回転方向をＣＷ（時計回り）又はＣＣＷ（反時計回り）に設定している。出力シャフト５２は、その先端がフロントプレート８に設けられた出力軸受８２によって回動自在に保持され、外部出力として機能している。
［切替作動手段の構成］

切替作動手段６は、リンク体４を直線方向に移動させるものである。
この切替作動手段６は、フロントプレート８とリンク体４のギアプレート４４との間に配置している。この構成は、中心部にコア６２を配置した電磁コイル６１をフロントプレート８のリア側に取り付け、前記ギアプレート４４に配置したマグネット４７の磁極と対面するように配設している。これにより、電磁コイル６１へ磁極の切替によってマグネット４７に作用する反発力、又は吸引力を利用してシャフト３２に沿って直線運動をさせている。
［その他］

なお、図中、電磁コイル２、６１への通電は外部制御装置からのリード線によって行うが、この回路構成は、一般的なものであるため図示を省略する。

また、図示番号９は、ストッパであり、このストッパ９は、リアカバー７にカシメ固定され、その先端に形成した突起９１が出力シャフト５２のリア側端面に当接して、出力シャフト５２から伝わるスラスト力を受けるものである。
［実施例１の作動説明］

次に、上記のように構成した実施例１の動作について図面を用いて説明する。
図４は実施例１の動作を示す説明図であり、図４から図７はその主要構成部品の作動状況を示す平面図と斜視図である。

実施例１の特徴は、単一の出力軸で２種以上の回転角度の変位を出力させる仕様（モード）を持った往復回転力を出力させることにある。以下においては、２種のモードを例に取って説明する。１のモードは特定した基準位置からの変位角度（例えば、２０度）の往復回転駆動（これを「逐次駆動」と略称する。）とし、２のモードは１のモードの変位角度を切り替えて基準位置から別な変位角度（例えば、１２０度）に設定した往復回転駆動（「切替駆動」と称する。）としたものである。

なお、本実施例１では、駆動源となるロータリーソレノイド１から供給される駆動力は、シャフト３２からの回転角３０度の往復回転力である。

先ず、図４、図５を参照しながら１のモードである逐次駆動について説明する。図４、図５は逐次駆動時における主要構成部品の位置関係を正面図、側面図、及び斜視図で表したものである。

実施例１における逐次駆動は、切替作動手段６の反発磁力によりリンク体４をロータ側に移動させて能動ギア４５と受動ギア５４との噛み合いを解除した状態で行う駆動である（同図（Ｂ）を参照）。このとき、ギアプレート４４の嵌入軸４６は、カム５１の軸受孔５３に嵌入し、リンク体４と出力機素５とはカム５１を介してリンク係合する（同図（Ｂ）を参照）。この位置状態でロータリーソレノイド１を駆動させると、シャフト３２は３０度の範囲で軸回転する（同図（Ａ）を参照）。そして、この回転角度の変位は、嵌入軸４６との係合位置関係で決まるリンク比（２：３）に従って、出力シャフト５２に伝達される。その結果、出力シャフト５２に伝達される回転角度の変位は、２０度となる。この範囲での往復する軸回転力として出力される。また、実施例１では、嵌合軸４６をギアプレート４４に一体的に形成しているが、これに限らずギアプレート４４に対する嵌入軸４６の形成位置を可変できるよう構成しても良い。例えば、複数位置での選択的取付や溝内での摺動固定などである。この場合、嵌入軸４６と係合する軸受孔５３は長孔状に形成しているため、十分に対応は可能である。このようにしてリンク比は適宜に設定されるものである。

なお、切替作動手段６を構成する電磁コイル６１への通電を遮断しても、リンク体４のマグネット４７がロータ側に引き付けられた状態で維持される。

次に、図６、図７を参照しながら２のモードである切替駆動について説明する。図６、図７は切替駆動時における主要構成部品の位置関係を正面図、側面図、及び斜視図で表したものである。

実施例１における切替駆動は、切替作動手段６の吸引磁力よってリンク体４をロータ側からフロント側に移動させて、ギアプレート４４の嵌入軸４６が、カム５１の軸受孔５３から外して行う駆動である。これに従って能動ギア４５と受動ギア５４とが噛み合い（同図（Ｂ）を参照）、シャフト３２の回転力はギアによる回転力伝達係合を介して出力シャフト５２に回転力が伝達される。このときの回転角度の変位量は、回転力伝達比に従って出力シャフト５２に伝えられる。この回転力伝達比は、能動ギア４５のシャフト３２からの回転半径と、受動ギア４５の出力シャフト５２からの回転半径との長さによって決まるものである。実施例１では、シャフト３２が３０度の範囲で軸回転すると出力シャフト５２からは１２０度の軸回転力が出力される。なお、実施例１では、回転するカム５１の移動規制は、リアカバー７の内壁への当接によって行っている。

また、この切替駆動におけるカム５１の回転の方向は、組み立て時の設定により、ＣＷ（時計回り）仕様、又はＣＣＷ（反時計回り）仕様のアクチュエータとすることができる。これは上記ストッパーピン５５の嵌合孔５６への嵌合位置の変更によって行うものである。すなわち、図面正面の左側の嵌合孔５６ａにストッパーピン５５を嵌合させた場合、能動ギア４５との噛み合いが、左端から右端へ移動してカム５１は時計回り方向に回転をすることとなる。一方、ストッパーピン５５を右側の嵌合孔５６ｂに嵌合させた場合は、能動ギア４５との噛み合いが、右端から左端へ移動してカム５１は反時計回り方向に回転をすることとなる。
［他の実施例］

上記した実施例１では、リンク体４と出力機素５との回転力伝達手段を能動ギア４５と受動ギア５４との噛み合わせによって行っているが、この構成に限定されるものではない。例えば、図示は省略するが、リンク体４の外環軸４１の外周にプーリーを取り付けると共に、出力シャフト５２にこれと対応したプーリーを取り付けて、プーリーとベルトによる構成としても良い。この場合、リンク体のプーリーは摺動可能として回転力の伝達を継断できるように構成しておく必要がある。また、このプーリーを歯車としてギアベルトで連係するようにしても良い。

また、後述したように２種のリンク体を組み合わせた構成としても良い。更には、ギアプレート４４の先端部に配置した磁石を、出力シャフトの外周に磁着させて回転力を伝達するようにしても良い。
〔２モード以上の出力構成〕

次に、上記した実施例１は、逐次駆動と切替駆動の２モード構成について説明したものであるが、本願発明にかかる技術的思想はこれに限定するものではない。

例えば、３種の往復回転の角度変位を出力させる構成例としては、例えば、図８に側面図と斜視図で示した構成がある。これは、上記した出力機素５の構成をさらに発展させたものであり、主力シャフト５２に取り付けた受動ギア５４を挟むようにして上記カム５１の反対側（フロント側）に第２カム５７を配置したものである。この第２カム５７においてもカム５１と同様に長孔状の第２嵌合孔５８を形成して、これに嵌合させる第２嵌入軸４８をギアプレート４４のフロント側に突出形成している。嵌入軸４６と第２嵌入軸４８とはシャフト３２からの回転半径距離を違えて形成しているため、ギアプレート４４とカム５１のリンク比は、嵌入軸４６と嵌合孔５６との係合、又は第２嵌入軸４８と第２嵌合孔５８との係合では異なるものとなる。

上記構成により、切替作動手段６によってギアプレート４４を３段階に順次移動させることよって、（１）嵌入軸４６と嵌合孔５６との係合（図８（Ｂ）の状態）、（２）能動ギア４５と受動ギア５４との係合（図８（Ｃ）の状態）、（３）第２嵌入軸４８と第２嵌合孔５８との係合（図８（Ｄ）の状態）、の３種の係合を選択的に行うことができるため、３種の往復回転の角度変位を出力させることができる。

以上、本願にかかる往復回転アクチュエータは、コンパクトであるにも関わらず信頼性が高くかつ省電力であるため、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ：現金自動預け払い機）の紙幣流路選択用のガイド片の駆動源として、またはプリンターやコピー機の紙葉振り分けのガイド片の駆動源、等への応用が可能である。

次に、実施例２について説明する。
図９〜図１７は本願発明の実施例２を示すものある。図面符号は、１で始まる３桁の数字を用いているが、下２桁の数字が実施例１と同一である場合は、実施例１の構成要素と実質上同一の構成要素であることを意味する。また、これらの図面は、各構成要素の連係を明確にするため実施例１の図面とは上下逆に描いている。

以下の説明において、実施例２は、本願発明思想の下、基本的構成要素を維持しつつ、実施例１のリンク体、出力機素、及び切替作動手段の構成に変更を加えたものである。したがって、実施例１と同様の目的機能を有する構成部分については、重複説明を避けるため、その説明を省略、又は簡略している。

先ず、実施例２も実施例１と同様にリアカバー１０７とフロントプレート１０８で構成されたケーシング内に収納される。

以下に、基本的構成毎に項分けして説明する。
［ロータリーソレノイドの構成］

駆動源は、実施例１と同様に、ロータリーソレノイド１０１であり、電磁コイル１０２とロータ１０３とからなり、リアカバー１０７の内側底面に固定している。ロータ１０３は、回転支持軸となるシャフト１３２と、該シャフト１３２に環装状（外周面へ環状に装着した状態）に固定したハブ１３１と、該ハブ１３１からシャフト１３２と直角方向に取り付けた扇形状のアマチュアプレート１３４とから成る。ハブ１３１のアマチュアプレート１３４の反対側（図面上、下側）には、シャフト１３２と平行に出力側（フロント側）へ延出させた係合キー１３７を形成している。この係合キー１３７を介して、ロータ１０３の往復回転運動を伝達している。この点が、実施例１の回転力伝達手段（シャフト３２上の係合ピン３３の係合）と異なる。

なお、シャフト１３２は、実施例１と同様に、リアカバー１０７のリア軸受１７１と、フロントプレート１０８の軸受１８１の間に回動自在にして架設される。また、アマチュアプレート１３４には、電磁コイル１０２と対面する２個のマグネット（磁石）１３５、１３５と、その裏面側（フロント側）にバックヨーク１３６を配設している。
［リンク体の構成］

リンク体１０４は、上記シャフト１３２に連係して取り付けられる。
このリンク体１０４は、実施例１のリンク体４の構成と同様であり、シャフト１３２が回動自在に貫通される環装口１４２を形成した外環軸１４１と、該外環軸１４１からシャフト１３２軸と垂直方向に形成したギアプレート１４４と、該ギアプレート１４１の先端の周縁に形成した能動ギア１４５と、及びギアプレート１４４のリア側（リアーカバー側）の側面に形成した嵌入軸１４６と、から構成している。

この嵌入軸１４６は、ギアプレート１４４と後述するカム１５１とがリンク結合した場合の結合点（ピン結合）となるものである。実施例２ではリンク比が２：３となるようにギアプレート１４４への嵌入軸１４６の位置を設定している。すなわち、このリンク比２：３に設定するとは、嵌入軸１４６の回転中心Ｃｇから外環軸１４１を貫通したロータ１０３のシャフト１３２の回転中心Ｃｒまでの距離Ｌｍと、嵌入軸１４６の回転中心Ｃｇから出力機素１０５の出力シャフト１５２の回転中心Ｃａまでの距離Ｌｎとの比（Ｌｍ：Ｌｎ）が２：３であることを意味する。

このリンク体１０４において、実施例１のリンク体４と異なる構成は、前記ロータ１０３側の係合キー１３７が係合する係合溝１４３と、外環軸１４１から放射方向に両翼状に形成した立片状の受動片１４１ｐと、から成る。係合溝１４３は、実施例１の構成（Ｕ字状切欠き溝）とは異なり、外環軸１４１の周側面から（図面上）下方に突設させて軸方向Ａの両端側を開放した長溝状に形成している。この係合溝１４３の端部から前記係合キー１３７を挿入するように係合させることによって、リンク体１０４の軸方向Ａへの移動を許容しつつ、リンク体１０４へ回転力を伝達している。

また、受動片１４１ｐは、後述するアーム１６３と係合してアーム１６３からの作動力を受けるためのものである。その形状は、アーム１６３の作動片１６３ｐと係合して軸方向の作用力を受け得る形状に設計される。図示する実施例２では立片状の受動片１４１ｐを軸方向で挟持するようにアーム１６３の作動片１６３ｐを形成している。

このように構成したリンク体１０４は、環装口１４２がロータ１０３のシャフト１３２に環装し、かつ回転自在に保持される。実施例２においては、さらにリンク体１０４とフロントプレート１０８の軸受１８１の間には拡張力をもった付勢手段としてコイルスプリング１４９を取り付けている。なお、このコイルスプリング１４９は必須ものではないが、作動の安定性を図る上では好ましい構成である。
［出力機素の構成］

出力機素１０５は、上記リンク体１０４と連係して配置されるものであり、この連係構成は本願発明の主眼となるものである。

出力機素１０５には、実施例１と同様に、出力シャフト１５２のロータ側の端部に、軸直角方向へ延出させたカム１５１を形成している。このカム１５１の先端部には上記ギアプレート１４４の嵌入軸１４６と若干の間隙（「遊び」）をもって嵌合させるための長孔状又は丸孔状の軸受孔５３を形成している。

また、カム１５１は、放射方向に１２０度の挟み角（又は回転角）をもって２方向へ延出させた２個のカム１５１ａ、１５１ｂを同一回転面上に形成している。それぞれのカム１５１ａ、１５１ｂの先端部には、一方を長孔状、及び他方を丸孔状に開口させた軸受孔１５３を形成している。さらに、カム１５１ａ、１５１ｂの間には、ギアプレート１４４の嵌入軸１４６の移動軌跡に対面する位置で、カム１５１ａ、１５１ｂ同士を連結するようにして帯板状で、かつ円弧状のリブ１５１ｒを一体形成している。

実施例２では、各カム１５１ａ、１５１ｂの軸受孔１５３を、それぞれ長孔状と丸孔状に形成しているが、両方ともに長孔状に形成しても良い。

さらに、出力シャフト１５２には、カム１５１からフロント側へ嵌入軸１４６の突出高さＬｈ以上の離隔距離Ｌｄをもって（Ｌｈ＜Ｌｄ）、かつカム１５１と平行に配置した受動ギア１５４を形成している。この出力シャフト１５２は、その先端部がフロントプレート１０８に設けた出力軸受１８２によって回動自在に保持されて外部出力として機能する。
［切替作動手段の構成］

切替作動手段１０６は、実施例１と同様、リンク体１０４を直線方向に移動させる機構であり、フロントプレート１０８とリンク体１０４との間に配置される。実施例１と異なる実施例２の特徴点は、逐次駆動から切替駆動への切替操作をアーム１６３を介して行う点である。このアーム１６３は、リンク体１０４の揺動運動に干渉しないように湾曲状に形成されている。その上端部１６３ｔをフロントプレート１０８の（図面上）上部面に取り付けた支持金具１６４によって垂下状に支持して、下端部が軸方向Ａへ揺動（前後往復運動）するように保持にしている。

また、アーム１６３の（図面上）下端部には、前記リンク体１０４の外環軸１４１に形成した受動片１４１ｐと係合する作動片１６３ｐを形成している。この作動片１６３ｐは、前述したように、出力シャフト１５２の軸方向Ａへの作用力（往復方向）を得るように受動片１４１ｐを挟持する形状としている。なお、実施例２では、受動片１４１ｐを立片状に、作動片１６３ｐを凹片状に形成しているが、逆の組合せとしても良い。

さらに、アーム１６３の中程にはマグネット１６３ｍを埋め込んだ状態で取り付けている。このマグネット１６３ｍは、プレート１０８のリア側に取り付けた電磁コイル１６１と磁極対面させている。これにより、電磁コイル１６１への通電方向の切替によって電磁力による斥力又は引力を発生させて適時にアーム１６３を軸方向Ａに移動させている。

さらにまた、アーム１６３の作動片１６３ｐには、リアカバー１０７から露出し得る突出量をもった突起１６３ｎを形成している。この突起１６３ｎは、故障時等の復帰のために、外部からアーム１６３を手動で操作するためのものである。なお、この操作手段は、必須のものではなく、図示した突起状の構成に限定するものではない。同様の目的で他の機構を選択することも可能である。例えば、磁石よる操作、ボタンやシーソー機構による操作、又は突起ではなく凹部を操作棒で操作する機構、など公知の種々機構を適宜に選択すれば良い。
［実施例２の作動説明］

次に、上記のように構成した実施例２の作動について、添付図面を参照して説明する。図１６、図１７は、実施例２の作動工程の各回転状態を示す平面図である。

実施例２は、上記した実施例１と同様に、ロータリーソレノイド１のシャフト１３２から供給される回転角３０度の往復回転力を駆動源として、これに往復回転角に変更を加えて、外部へ異なる２種又は３種の回転角をもった駆動力を供給するものである。

この外部への駆動出力端となる出力シャフト１５２は、ホームポジション（初期状態）から回転角α（例えば、２０度）の往復回転を行わせる逐次駆動と、これを切り替えてホームポジションから変位角β（例えば、１２０度）の往復回転を行わせる切替駆動の２モードの駆動回転力を出力させるものである。さらに、切替駆動時の回転軌道の両端部で切り替えて再度逐次駆動（第２逐次駆動）を行わせる３モードの出力を得ることもできるものである。この３モード出力とは、ホームポジション（図面上、破線表示の状態）での逐次駆動から切り替えて回転させ、その回転軌道端（図面上、実線表示の状態）の位置で切り替え、その位置で逐次駆動（ホームポジションからの回転角として見ると１００度と１２０度の範囲の往復回転）を行わせることである。

なお、図面１６、１７ではホームポジション時のカム１５１ｂの軸受孔１５３のみを長孔状とし、他方のカム１５１ａの軸受孔１５３を丸孔状としているため、この場合はロック機構として作動するのみである。

以下の説明においては、重複記載を避けるため、実施例１と同様な基本的な２モードの切り替え動作過程の部分は説明を簡略し、実施例２の特徴的な作動について、説明する。
［実施例２の作動の特徴点とその効果］

実施例２の作動と実施例１のそれとは、次の点を特徴としている。
（１）ギアプレートを主体とするリンク体の作動。

実施例１が電磁コイル６１の励磁によってギアプレート４４のマグネット４７と直接作用して切替え操作を行っているのに対して、実施例２は電磁コイル１６１をアーム１６３のマグネット１６３ｍに作用させることよりアーム１６３を操作し、これを介してリンク体１０４を移動させている。このアーム１６３を一種のテコとして用いてギアプレート１４４の外環軸１４１をシャフト１３２に沿って往復移動させることより、小さい電磁力でも確実な動作を行わせるようにしている。

これに従って係合したリンク体１０４は、シャフト方向へ往復の摺動移動を行い、ロータ側の対向面に形成した嵌入軸１４６が、カム１５１の先端部に形成した軸受孔１５３の内部へ出入りすることになる。

かかる構成の下、アーム１６３は、マグネット１６３ｍに電磁コイル１６１からの引力が作用して引き寄せられ、ギアプレート１４４はフロント側に移動して、嵌入軸１４６が軸受孔１５３から外れ、それと共に、能動ギア１４５が受動ギア１５４と噛み合って、ギア噛合によるギアプレート１４４から出力機素１０５への回転力の伝達が行われる。これによって、図１６に示すようにカム１５１は１２０度の回転角で往復回転することとなる。

逆に、電磁コイル１６１への通電方向を切り替えて電磁コイル１６１に斥力を作用させてアーム１６３をリア側に押しやると、ギアプレート１４４はリア側に移動して、嵌入軸１４６がカム１５１の軸受孔１５３へ嵌入してリンク結合すると共に、能動ギア１４５は受動ギア１５４から外れて噛み合が解除されて、リンク結合によるギアプレート１４４から出力機素１０５へのリンク比に従った回転力の伝達が行われる。これによって、図１７に示すようにカム１５１は２０度の回転角で往復回転することとなる。

ここで、アーム１６３に取り付けたマグネット１６３ｍをシャフト１３２から離れた位置に配置して電磁コイル１６１からの電磁力（斥力と引力）を作用させるようにしているため、作動時にはギアプレート１４４の先端側が傾いた状態となる。これはギアプレート１４４の取付け部である外環軸１４１の内周面とシャフト１３２の外側周面とのクリアランス（間隙量）によって生じるものである。この傾きの発生は、能動ギア１４５と受動ギア１５４とが噛み合い易くなる効果を奏する。

なお、実施例２では、外環軸１４１とフロントプレート１０８との間にコイルスプリング１４９を装着してリンク体１０４の作動の安定を図っているが、これは必須のものではなく、無い場合でも、実施例１の場合と同様に、アーム１６３のマグネット１６３ｍがロータ側の磁力作用によって引力（コイルスプリング１４９の付勢力と同方向）が作用して、同様なリンク体１０４の作動の安定を図ることができる。
（２）出力シャフトの回転ロック機構の作動。

実施例２も実施例１と同様に、実施例１の作動原理と同様に、嵌入軸１４６が軸受孔１５３から外れた状態では、能動ギア１４５が受動ギア１５４に噛み合って、出力シャフト１５２は規定した１２０度の範囲内で回転往復運動（切替駆動）を行うこととなる。

この回転往復運動の両端位置においては、放射方向に１２０度の挟み角（又は回転角）で配置した２個のカム１５１ａ、１５１ｂを対応させており、この回転の両端位置で切替作動手段１０６の電磁コイル１６１を起動させると、嵌入軸１４６をカム１５１の軸受孔１５３へ嵌入させることができる。

この軸受け孔１５３を丸孔状に形成した場合は、カム１５１の回転を規制することになるため、出力シャフト１５２の回転をロック状態にするができる。また、この軸受孔１５３を長孔状に形成した場合は、この位置での回転角２０度の往復回転（第２逐次駆動）を行わせることができる。

すなわち、実施例２の構成は、２個のカム１５１の各軸受孔１５３の形状の一方を長孔状、他方を丸孔状とした場合は、２種類（２モード）の往復回転とロック機構を備えた機構となり、軸受孔１５３の形状の両方を長孔状とした場合は、３種類（３モード）の往復回転の駆動出力を備えた機構とすることができる。
（３）切替作動手段の誤作動防止のための機構

実施例２では、１２０度の挟み角をもって２方向に形成した２個のカム１５１ａ、１５１ｂとを連結するように、帯板円弧状のリブ１５１ｒを一体的に形成している。そのため、１２０度の往復回転時の回転途中（この場合、嵌入軸１４６は軸受孔１５３から外れた状態）において、何らかの原因により電磁コイル１６１の通電が切り替わって切替作動手段１０６が逆動して嵌入軸１４６がリア側に移動しようした場合（誤動作）、嵌入軸１４６の先端部がリブ１５１ｒに当接してギアプレート１４４の移動を阻止することができる。これよって能動ギア１４５と受動ギア１５４との噛み合いが維持され、１２０度の往復回転駆動が継続されることとなる。すなわち、１２０度の切替駆動時の誤動作を回避することができる効果を奏する。
（４）手動切替え機構の作動

実施例２では、アーム１６３の作動片１６３ｐの近傍に、リアカバー１０７から露出させた突起１６３ｎを形成している。これにより、外部から手や操作棒で突起１６３ｎを操作して、手動でギアプレート１４４を移動させることができ、停電時や出力シャフト１５２に連結した外部機器に起因した動作停止状態を、手動操作で復帰させることができる効果を奏する。

１ ロータリーソレノイド
２ 電磁コイル
３ ロータ
３２ シャフト
３３ 係合ピン
４ リンク体
４１ 外環軸
４３ 係合溝
４４ ギアプレート
４５ 能動ギア
４６ 嵌入軸
５ 出力機素
５１ カム
５２ 出力シャフト
５３ 軸受孔
５４ 受動ギア
５６ 嵌合孔
６ 切替作動手段
７ リアカバー
８ フロントプレート
９ ストッパ
１０１ ロータリーソレノイド
１０２ 電磁コイル
１０３ ロータ
１３２ シャフト
１３７ 係合キー
１０４ リンク体
１４１ 外環軸
１４４ ギアプレート
１４５ 能動ギア
１４６ 嵌入軸
１０５ 出力機素
１５１ カム
１５２ 出力シャフト
１５３ 軸受孔
１５４ 受動ギア
１０６ 切替作動手段
１６１ 電磁コイル
１６３ アーム
１６３ｍ マグネット

Claims (14)

1. ベースに支持されて所定回転角の往復回転力を供給するロータリーソレノイドと、
   該ロータリーソレノイドのシャフトに、軸方向移動と回転力伝達とを可能にして係合させたリンク体と、
   該リンク体から２種以上の異なるリンク比、又は回転力伝達比となる係合手段の１つを選択して回転力を受動する出力機素と、
   上記係合手段の選択を上記シャフトに環装したリンク体の軸方向移動によって行わせる切替作動手段と、
   からなることを特徴とする往復回転アクチュエータ。
2. 該ベースに支持されて所定回転角の往復回転力を供給するロータリーソレノイドと、
   該ロータリーソレノイドのシャフトに軸方向移動と回転力伝達とを可能にして係合させたリンク体と、
   該リンク体の外環軸から異なる回転半径の係合点となる２種以上の係合手段の１つを選択して回転力を受動する出力機素と、
   該出力機素と上記リンク体との選択係合を、上記シャフトに連結されたリンク体の移動によって行わせる切替作動手段と、
   からなることを特徴とする往復回転アクチュエータ。
3. 上記リンク体と上記出力機素との係合手段が、
   リンク係合又は回転力伝達係合であることを特徴とする請求項１、又は２記載の往復回転アクチュエータ。
4. 上記リンク体が、
   前記シャフトからの軸方向移動と回転力伝達とを可能にしてシャフトに取り付ける外環軸と、
   該外環軸から上記シャフトと垂直方向に形成したギアプレートと、
   該ギアプレートの回転周縁に回転方向に沿って形成した能動ギアと、
   ギアプレートの側面に突出状に形成した嵌入軸と、
   から成り、
   該嵌入軸のギアプレートにおける形成位置を、嵌入軸の回転中心からロータのシャフトの回転中心までの距離と、嵌入軸の回転中心から出力機素の出力シャフトの回転中心までの距離が所定のリンク比となるように設定していることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の往復回転アクチュエータ。
5. 上記出力機素が、
   出力シャフトと、
   該出力シャフトから軸直角方向に形成すると共に、その先端部に前記ギアプレートに形成された嵌入軸が嵌入し得る形状の軸受孔を形成した１又は２個以上のカムと、
   該カムから前記嵌入軸の長さ以上の離隔距離をもって出力シャフト上に形成すると共に、 前記能動ギアと歯合する歯列を持って形成した受動ギアと、
   から成ることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の往復回転アクチュエータ。
6. 上記受動ギアを出力シャフトへ回転自在に環装すると共に、受動ギアの側にストッパーピンを設け、該ストッパーピンが嵌合孔をカムの元部の回転方向の２ヶ所に開設した嵌合孔と嵌合させて受動ギアの出力シャフトに対する回転を規制したことを特徴とする請求項５記載の往復回転アクチュエータ。
7. 上記シャフトに沿ったリンク体を摺動させる切替作動手段が、
   上記リンク体のギアプレートの嵌入軸の形成面の裏面側に配置したマグネットと、
   このマグネットと磁極対面させて配置した電磁コイルとの電磁力により行う構成であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６記載の往復回転アクチュエータ。
8. 前記切替作動手段が、
   シャフトに沿った移動を可能にして保持すると共に、上記リンク体に移動力を作用させるアームと、
   該アームに配置したマグネットと、
   該マグネットと磁極対面させて配置した電磁コイルと、
   から成ることを特徴とする請求項１から７のいずれか記載の往復回転アクチュエータ。
9. 前記アームが、
   シャフトの軸に沿って揺動可能に保持すると共に、先端揺動部に前記リンク体の外環軸と係合する作動片と、中間部に配置したマグネットとから構成したことを特徴とする請求項８記載の往復回転アクチュエータ
10. 前記アームが、
    ケース外部からシャフトに沿った移動を可能にするための作動手段を有することを特徴とする請求項８、又は９記載の往復回転アクチュエータ。
11. 上記２以上のカムの形成において、
    前記出力シャフトの軸垂直面上に所定の回転角の挟み角をもって２個のカムを形成すると共に、各カムの先端部の同一回転半径上にそれぞれ軸受孔を形成したことを特徴とする請求項５、６、７、８、９、又は１０記載の往復回転アクチュエータ。
12. ２個のカムの先端部にそれぞれ形成した軸受孔の形成において、一方を長孔状に、他方を長孔状又は丸孔状に形成したことを特徴とする請求項１１記載の往復回転アクチュエータ。
13. 複数個のカムの形成において、
    さらに各軸受孔の移動軌跡に対応した位置で各カム同士を連結する弧状のリブを形成したことを特徴とする請求項１１、又は１２記載の往復回転アクチュエータ。
14. リンク体の外環軸をロータ側に付勢する付勢手段をシャフトに環装配置したことを特徴とする請求項１から１３のいずれか記載の往復回転アクチュエータ。

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