JP2018003413A - 作動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転力を出力部材のスライド移動に変換する効率と耐久性の向上を図ることができる作動装置を提供すること。【解決手段】ハウジング２と、該ハウジング２に収容された正逆転可能なモータ３と、該モータ３の出力軸３ａの回転に連動して回転する軸部材４と、該軸部材４に回転不能且つ摺動可能に巻装された螺旋状の圧縮ばね５と、前記ハウジング２に回転不能且つ摺動可能に収容され、モータ３の出力軸３ａの回転によって該出力軸３ａに沿った方向に進退動する出力部材６と、を備えた作動装置１において、軸部材４と圧縮ばね５が貫通する円孔６ａを出力部材６に形成するとともに、該円孔６ａの内周面に、圧縮ばね５のピッチ間隙を遊動して出力部材６がハウジング２から最大距離突出する突出限界位置とハウジング２内に最大距離没入する没入限界位置とにおいて圧縮ばね５との噛み合いが外れる略ねじ状の突条６ｂを突設する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの回転を出力部材の直線的な移動に変換するための作動装置に関するものである。

例えば、電気錠の施錠と解錠を行うアクチュエータとして、モータの回転力を出力部材の直線的な作動力に変換して利用する作動装置が用いられることがある。この種の作動装置として、特許文献１には、図１１に示すものが提案されている。

即ち、図１１は特許文献１において提案された作動装置の部分縦断面図であり、図示の作動装置１０１においては、枠板１０２に固設されたモータ１０３の出力軸１０３ａに、円柱状のばね案内部材１０４が同心的に固設されている。そして、ばね案内部材１０４の外周には螺旋状のばね１０５が可動に嵌め込まれて保持されており、このばね１０５は、ばね案内部材１０４に対して互いに軸線回りに回動可能であり、長さ方向に摺動可能である。

又、ばね案内部材１０４の長手方向両端には、ばね案内部材１０４の胴部１０４ａに巻装されたばね１０５の抜け出しを阻止するためのフランジ板１０６がそれぞれ固定されており、ばね案内部材１０４の長手方向中央部には、ばね１０５のピッチ間隙を遊動可能な突起１０７が突設されている。

そして、ばね１０５の両端は、平行を成すようにしてばね案内部材１０４の胴部１０４ａより径方向外方（図１１の下方）に向けて延出する突出端１０５ａを構成しており、これらの突出端１０５ａは、枠板１０２に枢軸１０８によって揺動可能に軸支された被動部材１０９の係合孔１０９ａに可動に係合している。

以上のように構成された作動装置１０１において、図示のようにばね１０５がばね案内部材１０４上の左方位置にある状態からモータ１０３の出力軸１０３ａが矢印ａ方向に回転すると、同方向に回転するばね案内部材１０４の突起１０７に対して可動に係合しているばね１０５がばね案内部材１０４の胴部１０４ａで案内されつつ矢印ｂ方向に向かって直線的に変位する。すると、被動部材１０９の係合孔１０９ａに突出端１０５ａが係合するばね１０５は、被動部材１０９を枢軸１０８を中心として図示矢印ｃ方向に揺動させる。

斯かる作動装置１０１によれば、被動部材１０９に対して付与される作動力は、ばね１０５の両突出端１０５ａを介して弾性的に伝達されるため、他の緩衝機構やクラッチ類の付設が不要となる。又、被動部材１０９がロックして負荷が急激に増加した場合であっても、モータ１０３は空転するだけであるために該モータ１０３の焼損が防がれる。

特許第３９６３９８１号公報

しかしながら、特許文献１において提案された図１１に示す作動装置１０１においては、ばね１０５とばね案内部材１０４との間及びばね案内部材１０４に突設された突起１０７とばね１０５との間に摺動抵抗がそれぞれ生じるという問題がある。又、被動部材１０９をばね１０５の突出端１０５ａによって駆動する構成を採用しているため、ばね１０５の弾性変形によって駆動力が吸収され、モータ１０３の回転を被動部材１０９のスライド移動に変換する効率が悪いという問題もある。

更に、モータ１０３の出力軸１０３ａとずれた位置に配置された被動部材１０９を駆動する構成を採用しているため、ばね１０５に倒れ力が発生し、ばね１０５とばね案内部材１０４との間の摺動抵抗が大きくなり、摩耗による耐久性の低下を招くという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、モータの回転力を出力部材のスライド移動に変換する効率と耐久性の向上を図ることができる作動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
ハウジングと、
該ハウジングに収容された正逆転可能なモータと、
該モータの出力軸の回転に連動して回転する軸部材と、
該軸部材に回転不能且つ摺動可能に巻装された螺旋状の圧縮ばねと、
前記ハウジングに回転不能且つ摺動可能に収容され、前記モータの出力軸の回転によって該出力軸に沿った方向に進退動する出力部材と、
を備えた作動装置であって、
前記軸部材と前記圧縮ばねが貫通する円孔を前記出力部材に形成するとともに、該円孔の内周面に、前記圧縮ばねのピッチ間隙を遊動して前記出力部材が前記ハウジングから最大距離突出する突出限界位置と前記ハウジング内に最大距離没入する没入限界位置とにおいて前記圧縮ばねとの噛み合いが外れる略ねじ状の突条を突設したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧縮ばねには、両端が閉じられていない螺旋状の胴部と、該胴部の両端から径方向内側に突出する腕部が形成され、
前記軸部材には、前記圧縮ばねの腕部のそれぞれを前記モータの出力軸に沿った方向に移動可能に収容する溝と、前記圧縮ばねを軸方向に移動可能に巻装するばね装着部が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記出力部材の突出限界位置で前記突条と協働して前記圧縮ばねが自然長よりも圧縮された状態で該圧縮ばねの前記胴部の一端を保持する第１当接部と、
前記出力部材の没入限界位置で前記突条と協働して前記圧縮ばねが自然長よりも圧縮された状態で該圧縮ばねの前記胴部の他端を保持する第２当接部と、
を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記出力部材の突出限界位置における前記第１当接部と前記突条間の距離は、前記圧縮ばねの密着高さよりも大きく、前記出力部材の没入限界位置における前記第２当接部と前記突条間の距離は、前記圧縮ばねの密着高さよりも大きいことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記出力部材の突出限界位置における前記第１当接部と前記突条間の距離と、前記出力部材の没入限界位置における前記第２当接部と前記突条間の距離は、一方が他方よりも大きいことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記モータの出力軸の回転は、減速機構を介して前記軸部材に伝達されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、圧縮ばねと該圧縮ばねが貫通する出力部材の円孔を、モータの回転に連動する軸部材と同軸に配置したため、圧縮ばねに倒れが発生することがなく、モータの回転を出力部材の移動に変換する効率が高められる。又、余計な摩擦力が発生しないため、作動装置の耐久性が高められる。

そして、モータの正転／逆転駆動によって出力部材が突出／没入方向の限界位置まで到達すると、出力部材の突条が圧縮ばねの螺旋状の胴部の端部から外れて、そのままモータが駆動し続けても、出力部材に対してモータと軸部材及び圧縮ばねが空転するため、モータの負荷が出力部材に掛からず、出力部材の破損やモータの焼損が防がれて当該作動装置の耐久性が高められる。又、モータの回転制御を厳密に行わなくて済むため、制御装置を簡素化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、圧縮ばねの腕部は、径方向内側に突出して軸部材の溝内に配置されるため、圧縮ばねに製造過程でバリや寸法誤差が発生しても、該圧縮ばねの腕部が軸部材や出力部材等と干渉することがなく、当該作動装置の作動安定性が高められる。

請求項３に記載の発明によれば、出力部材の突条が圧縮ばねの螺旋状の胴部から外れる位置（出力部材の突出限界位置又は没入限界位置）において、圧縮ばねが自然長よりも圧縮された状態で突条に軸方向から付勢するように圧接されるため、モータの逆転駆動によって圧縮ばねが軸部材と共に逆転した際には、突条が螺旋状の圧縮ばねと噛み合うため、モータが逆転駆動される場合の作動装置の動作がスムーズに行われる。

請求項４に記載の発明によれば、出力部材が突出方向に移動した状態において、該出力部材に対して突出／没入させる方向に外力が加わった場合や、出力部材が突出／没入方向に移動する途中に障害物がある場合において、圧縮ばねの密着高さまでは出力部材が突出／没入方向に移動又は留まることができる。このため、出力部材が動けないような場合であっても、突条が圧縮ばねの端部に達するまで移動すると、圧縮ばねの螺旋部分がなくなり、突条と圧縮ばねとの噛み合いは外れているため、モータの回転がロックしてしまうことがなく、モータの破損が免れる。又、モータ停止後においても、出力部材には圧縮ばねによる付勢力（ばね力）が加わり続けるため、障害物が除去されると同時に出力部材を圧縮ばねの付勢力によって突出／没入状態に復帰させることができる。

出力部材から出力される荷重は、圧縮ばねの圧縮量に依存し、最大でも圧縮ばねの密着高さまでの圧縮量に応じたばね荷重となるため、モータの出力に関わらず、安定した出力荷重を得ることができ、出力荷重も容易に計算することができ、モータの選定に制限を受けることがない。

請求項５に記載の発明によれば、出力部材の突出時と没入時に必要となる荷重が異なる場合等に、出力部材の突出駆動時の出力荷重と没入駆動時の出力荷重を容易に変更することができる。

請求項６に記載の発明によれば、モータの出力軸の回転を減速機構を介して軸部材に伝達することによって、出力部材に大きなストロークを確保したり、大きな駆動力を得ることができる。ここで、軸部材は、モータの回転軸と同軸であっても、モータの回転軸に対してオフセットしていても良く、減速機構を用いることによって当該作動装置のレイアウトの自由度を高めることができる。

本発明に係る作動装置の平断面図である。 本発明に係る作動装置要部の分解斜視図である。 本発明に係る作動装置の出力部材の破断斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る作動装置の圧縮ばねの軸部材への装着状態を示す横断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明に係る作動装置の各動作を示す平断面図である。 没入限界位置にある出力部材に外力が作用した状態を示す作動装置の平断面図である。 突出限界位置にある出力部材に外力が作用した状態を示す作動装置の平断面図である。 電気錠に用いられる作動装置の施錠状態における動作を示す平断面図である。 電気錠に用いられる作動装置の解錠状態における動作を示す平断面図である。 図８のＡ−Ａ線断面図であって、（ａ）は施錠状態、（ｂ）は解錠状態、（ｃ）は半開き状態をそれぞれ示す図である。 特許文献１において提案された作動装置の部分縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜作動装置の構成＞
図１は本発明に係る作動装置の平断面図、図２は同作動装置要部の分解斜視図、図３は同作動装置の出力部材の破断斜視図、図４（ａ）〜（ｃ）は同作動装置の圧縮ばねの軸部材への装着状態を示す横断面図である。

本発明に係る作動装置１は、図１に示すように、ハウジング２と、該ハウジング２に収容された正逆転可能なモータ３と、該モータ３の出力軸３ａの回転に連動して回転する軸部材４と、該軸部材４に回転不能且つ摺動可能に巻装された螺旋状の圧縮ばね５と、ハウジング２に回転不能且つ摺動可能に収容された出力部材６を備えている。

上記軸部材４は、図２に示すように、略円柱状の大小異径の連結部４Ａとばね装着部４Ｂが軸方向に一体に形成されており、これらの連結部４Ａとばね装着部４Ｂの軸中心部には円孔４ａが軸方向に沿って貫設されている。そして、この円孔４ａにモータ３の出力軸３ａを図１に示すように嵌着させることによって、軸部材４がモータ３の出力軸３ａに連結されて両者が一体に回転する。

又、軸部材４のばね装着部４Ｂの外周の一部は面取りされており、この面取りされた箇所には、円孔４ａに連通する溝４ｂが軸方向に沿って形成されている。ここで、軸部材４の連結部４Ａとばね装着部４Ｂとの境界には、圧縮ばね５の一端を受けることができる第１当接部７が形成されており、ばね装着部４Ｂの端部（先端部）外周に形成された溝４ｃ（図２参照）には、圧縮ばね５の他端を受けることができるＣリング状の第２当接部８が嵌着されている。

而して、前記圧縮ばね５には、図２に示すように、両端が閉じられていない螺旋状の胴部５ａと、該胴部５ａの両端から径方向内側に突出する腕部５ｂが形成されており、該圧縮ばね５は、その胴部５ａが軸部材４のばね装着部４Ｂに通されることによって該ばね装着部４Ｂに軸方向（図１の左右方向）に移動可能に巻装される。そして、図４に示すように、圧縮ばね５の軸方向両端に形成された腕部５ｂが軸部材４のばね装着部４Ｂに形成された溝４ｂに差し込まれて係合することによって、圧縮ばね５は、軸部材４と共に一体に回転するとともに、溝４ｂに沿って軸部材４のばね装着部４Ｂの外周に沿って軸方向（モータ３の出力軸３ａに沿った方向）に移動することができる。ここで、図４（ａ）に示すように、圧縮ばね５の各腕部５ｂ（図４には一方のみ図示）の先端部は、軸部材４の軸中心部に貫設された円孔４ａに差し込まれているが、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、軸部材４が矢印方向に回転したために該軸部材４の溝４ｂが圧縮ばね５の腕部５ｂに係合すると、圧縮ばね５は、軸部材４と共に同方向に回転する。このとき、図４（ａ）〜（ｃ）に示す何れの状態においても、圧縮ばね５の腕部５ｂの先端は、軸部材４の軸中心部を貫通する円孔４ａに収容されているために軸部材４との干渉が避けられる。

前記出力部材６の内部には、軸部材４とこれに装着された圧縮ばね５に直交する方向の壁６Ａが一体に形成されており、この壁６Ａの中心部には、図２に示すように、円孔６ａが形成されている。そして、この円孔６ａには、図１に示すように、軸部材４とこれに装着された圧縮ばね５が貫通している。ここで、図３に詳細に示すように、出力部材６の壁６Ａに形成された円孔６ａの内周面には、圧縮ばね５の胴部５ａに噛み合ってピッチ間隙を遊動する略ねじ状の突条６ｂが一体に突設されている。尚、壁６Ａは出力部材６と一体的に形成されていれば、別部材として出力部材６に組み付けても良い。

＜作動装置の作用＞
次に、以上のように構成された作動装置１の作用を図５（ａ）〜（ｄ）、図６及び図７に基づいて以下に説明する。

図５（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る作動装置の各動作を示す平断面図、図６は没入限界位置にある出力部材に外力が作用した状態を示す作動装置の平断面図、図７は突出限界位置にある出力部材に外力が作用した状態を示す作動装置の平断面図である。

モータ３が起動されて出力軸３ａが回転駆動されると、この出力軸３ａと共に軸部材４とこれに装着された圧縮ばね５が一体的に回転するが、圧縮ばね５の胴部５ａには出力部材６の突条６ｂが噛み合っているため、該圧縮ばね５が軸部材４のねじ装着部４Ｂに沿って軸方向に移動する。尚、この圧縮ばね５の軸方向の移動は、該圧縮ばね５の軸方向両端の腕部５ｂが軸部材４のばね装着部４Ｂに形成された軸方向に長い溝４ｂに沿って摺動可能であるために許容される。ここで、圧縮ばね５の腕部５ｂは、径方向内側に突出して軸部材４の溝４ｂ内に配置されるため、圧縮ばね５の腕部５ｂの先端に製造過程でバリや寸法誤差が発生しても、圧縮ばね５の腕部５ｂが軸部材４や出力部材６等と干渉することがなく、当該作動装置１の作動が安定的になされる。

而して、上述のように圧縮ばね５が軸部材４のねじ装着部４Ｂに沿って軸方向に移動すると、該圧縮ばね５の胴部５ａの長手方向両端は、出力部材６の突条６ｂと第１当接部７又は第２当接部８によって受けられ、その付勢力（ばね力）の出力部材６への作用方向が変化するために出力部材６が軸方向（モータ３の出力軸３ａに沿った方向）に進退動してハウジング２に対して突出／没入する。

ここで、図５（ａ）は出力部材６がハウジング２内に最大距離没入する没入限界位置にある状態を示すが、このとき、圧縮ばね５は、軸部材４上を図の左限位置まで移動し、その胴部５ａの軸方向両端が第２当接部８と出力部材６の突条６ｂによって受けられている。この状態においては、突条６ｂは、圧縮ばね５の螺旋状の胴部５ａの端部から飛び出して圧縮ばね５との噛み合いが外れており、圧縮ばね５は、圧縮状態にあって、その長さＬ_１は自然長Ｌ_０よりも短く（Ｌ_１＜Ｌ_０）、出力部材６には次式で示されるばね力ｆ_１が矢印方向（図の右向き）に作用する。

ｆ_１＝ｋ（Ｌ_０−Ｌ_１） … （１）
ここに、ｋは圧縮ばね５のばね定数
このため、出力部材６は、図５（ａ）に示すように没入限界位置で停止している。このように出力部材６が没入限界位置にあるときには、没入方向へモータ３が継続的に駆動されていても、前述のように出力部材６の突条６ｂと圧縮ばね５との噛み合いが外れているため、モータ３と軸部材４及び圧縮ばね５は空転する。このため、モータ３への通電が断たれた後の慣性による回転が生じても、モータ３の負荷が出力部材６に掛からず、出力部材６の破損やモータ３の焼損が防がれて当該作動装置１の耐久性が高められる。又、モータ３の回転制御を厳密に行わなくて済むため、制御装置を簡素化することができる。

出力部材６が図５（ａ）に示す没入限界位置にある状態から、モータ３が逆転駆動されて出力軸３ａが逆回転すると、没入限界位置において圧縮ばね５は、式（１）にて表される大きさのばね荷重ｆ_１で出力部材６の突条６ｂを押圧しているため、該圧縮ばね５の螺旋部分に出力部材６の突条６ｂがスムーズに噛み合うことができる。このため、モータ３が逆転駆動される場合の作動装置１の次の動作がスムーズに行われる。

而して、上述のように出力部材６の突条６ｂが圧縮ばね５の胴部５ａに噛み合った状態でモータ３の出力軸３ａが逆回転すると、図５（ｂ）に示すように、圧縮ばね５は、軸部材４のばね装着部４Ｂに沿って右方へと移動する。すると、圧縮ばね５は、その胴部５ａの両端が出力部材６の突条６ｂと第１当接部７によって受けられて圧縮される。そして、突条６ｂと胴部５ａの螺旋部分の係合により、胴部５ａが左右に送られることによって、圧縮された圧縮ばね５の圧縮量に応じて、出力部材６には図の左方（突出方向）のばね力が作用し、このばね力によって出力部材６はハウジング２からの突出動作を開始する。

而して、図５（ｃ）に示すように圧縮ばね５が出力部材６の突条６ｂとの噛み合いが外れる位置まで移動すると、該圧縮ばね５は、その胴部５ａの軸方向両端が突条６ｂと第１当接部７によって受けられた圧縮状態となり、その長さＬ_２が自然長Ｌ_０よりも短くなるため（Ｌ_２＜Ｌ_０）、出力部材６には次式で示されるばね力ｆ_２が矢印方向（図の左向き）に作用する。

ｆ_２＝ｋ（Ｌ_０−Ｌ_２） … （２）
このため、出力部材６は、図５（ｃ）に示すようにハウジングから最大距離突出する突出限界位置へと移動する。このように出力部材６が突出限界位置にあるときには、前述のように出力部材６の突条６ｂと圧縮ばね５との噛み合いが外れているため、モータ３と軸部材４及び圧縮ばね５が空転する。このため、通電が断たれた後のモータ３の慣性力による回転の負荷が出力部材６に掛からず、出力部材６の破損やモータ３の焼損が防がれて当該作動装置１の耐久性が高められる。又、モータ３の回転制御を厳密に行わなくて済むため、制御装置を簡素化することができる。

そして、出力部材６が図５（ｃ）に示す突出限界位置にある状態から、モータ３が再び逆転駆動されて出力軸３ａが逆回転すると、突出限界位置において圧縮ばね５は、式（２）にて表される大きさのばね荷重ｆ_２で出力部材６の突条６ｂを押圧しているため、該圧縮ばね５の螺旋部分と出力部材６の突条６ｂとはスムーズに噛み合うことができる。このように出力部材６の突条６ｂが圧縮ばね５に噛み合った状態でモータ３の出力軸３ａが逆回転すると、図５（ｄ）に示すように、圧縮ばね５は、軸部材４のばね装着部４Ｂに沿って左方へと移動する。

すると、圧縮ばね５は、出力部材６の突条６ｂと第２当接部８によって受けられて圧縮状態される。そして、突条６ｂと胴部５ａの螺旋部分の係合により、胴部５ａが左方に送られることによって、圧縮された圧縮ばね５の圧縮量に応じて、出力部材６には図の右方（没入方向）のばね力が作用し、このばね力によって出力部材６はハウジング２への没入動作を開始し、最終的に出力部材５は図５（ａ）に示す没入限界位置へと移動する。

而して、本発明に係る作動装置１においては、圧縮ばね５と該圧縮ばね５が貫通する出力部材６の円孔６ａを、モータ３の回転に連動する軸部材４と同軸に配置したため、圧縮ばね５に倒れが発生することがなく、モータ３の回転を出力部材６の移動に変換する効率が高められる。又、余計な摩擦力が発生しないため、作動装置１の耐久性が高められるという効果が得られる。

尚、図５（ａ）に示す出力部材６の没入限界位置における第２当接部８と突条６ｂ間の距離（圧縮ばね５の圧縮長さ）Ｌ_１と、図５（ｃ）に示す出力部材６の突出限界位置における第１当接部７と突条６ｂ間の距離（圧縮ばね５の圧縮長さ）Ｌ_２を異なる値に設定し（Ｌ_１≠Ｌ_２）、一方を他方よりも大きくすれば、出力部材６の突出時と没入時に必要となる荷重が異なる場合等に、出力部材６の突出駆動時の出力荷重と、没入駆動時の出力荷重を容易に変更することができる。

ところで、出力部材６が図５（ａ）に示す没入限界位置にある状態から突出方向（図の左向き）の外力が出力部材６に作用すると、出力部材６は、図６に示すように、圧縮ばね５をその密着高さＬ_３まで圧縮するまでハウジング２から突出する。ここで、図５（ａ）に示すように出力部材６が没入限界位置にある状態での第２当接部８と突条６ｂ間の距離（圧縮ばね５の圧縮長さ）Ｌ₁は、圧縮ばね５の密着高さＬ_３よりも大きく設定されている（Ｌ₁＞Ｌ_３）。

又、出力部材６が図５（ｃ）に示す突出限界位置にある状態から没入方向（図の右向き）の外力が出力部材６に作用すると、出力部材６は、図７に示すように、圧縮ばね５をその密着高さＬ_３まで圧縮するまでハウジング２内に没入する。ここで、図５（ｃ）に示すように出力部材６が突出限界位置にある状態での第１当接部７と突条６ｂ間の距離（圧縮ばね５の圧縮長さ）Ｌ₂は、圧縮ばね５の密着高さＬ_３よりも大きく設定されている（Ｌ₂＞Ｌ_３）。

従って、出力部材６が突出方向又は没入方向に移動した状態において、出力部材６に対して突出／没入させる方向に外力が加わった場合や、出力部材６が突出／没入方向に移動する途中に障害物がある場合において、圧縮ばね５の密着高さＬ_３までは出力部材６が突出／没入方向に移動又は留まることができる。このため、出力部材６が動けないような場合であっても、モータ３が空転してその回転がロックしてしまうことがなく、モータ３の破損が免れる。又、そのような場合であっても、出力部材６には圧縮ばね５による付勢力（ばね力）が加わり続けるため、障害物が除去されると同時に出力部材６を圧縮ばねの付勢力によって突出／没入状態に復帰させることができる。

ところで、出力部材６から出力される荷重は、圧縮ばね５の圧縮量に依存し、最大でも圧縮ばね５の密着高さＬ_３までの圧縮量に応じたばね荷重となるため、モータ３の出力に関わらず、安定した出力荷重を得ることができ、出力荷重も容易に計算することができ、モータ３の選定に制限を受けることがない。尚、本実施の形態に係る作動装置１は、例えばホテル用電気錠の錠装置に出力部材６を連結して錠機構を作動させるアクチュエータとして使用することができる。

＜作動装置の適用例＞
次に、本発明の別実施形態に係る作動装置の引き出し等の錠機構を作動させる電気錠への適用例を図８〜図１０に基づいて以下に説明する。

図８は電気錠に用いられる作動装置の施錠状態における動作を示す平断面図、図９は同作動装置の解錠状態における動作を示す平断面図、図１０は図８のＡ−Ａ線断面図であって、（ａ）は施錠状態、（ｂ）は解錠状態、（ｃ）は半開き状態をそれぞれ示す図であり、これらの図においては図１〜図４において示したものと同一要素には同一符号を付している。

本適用例において電気錠のアクチュエータとして使用される作動装置１は、図１０に示すように、可動部材２０の内側に設けられており、ロック部材９を上下動させて図１０（ａ）に示すように該ロック部材９を固定部材３０の内周に形成された凹部３０ａに没入させることによって、可動部材２０の移動を阻止する施錠状態とすることができる。又、この施錠状態からロック部材９を下動させて図１０（ｂ）に示すように該ロック部材９を固定部材３０の凹部３０ａから退避させることによって、可動部材２０を引き出すことができる解錠状態とすることができる。尚、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）に示す解錠状態から可動部材２０を引き出している途中の状態（半開き状態）を示す。

而して、電気錠のアクチュエータとして使用される作動装置１の構成の詳細を図８及び図９に示すが、この作動装置１は、ハウジング２と、該ハウジング２に収容された正逆転可能なモータ３と、ハウジング２に回転可能に支持された軸部材４と、該軸部材４に回転不能且つ摺動可能に巻装された螺旋状の圧縮ばね５と、ハウジング２に回転不能且つ摺動可能に収容された出力部材６を備えている。そして、図１０に示すように、出力部材６にはロック部材９が連結されており、両者は一体に移動する。

上記軸部材４には、溝４ｂが軸方向に沿って形成されており、その外周には、圧縮ばね５が巻装されている。この圧縮ばね５は、その軸方向両端に内側に向かって突出する不図示の腕部が軸部材４の溝４ｂに挿入されることによって、軸部材４と一体に回転可能、且つ、軸部材４の軸方向（図８及び図９の上下方向）に沿って摺動可能に保持されている。

又、前記出力部材６には、軸部材４とこれに装着された圧縮ばね５が挿通する円孔６ａが形成されており、この円孔６ａの内周には、圧縮ばね５に噛み合う突条６ｂが一体に突設されている。尚、ハウジング２の軸部材４と圧縮ばね５及び出力部材６を収容する空間を構成する下の壁は、図８に示すように、施錠状態において出力部材６が上限位置へと移動した際に、圧縮ばね５の下端を出力部材６の突条６ｂとの間で受ける第１当接部７を構成し、上の壁は、図９に示すように、解錠状態において出力部材６が下限位置へと移動した際に、圧縮ばね５の上端を出力部材６の突条６ｂとの間で受ける第２当接部８を構成している。

而して、本例においては、モータ３の出力軸３ａと軸部材４とはオフセットして互いに平行に配置されており、モータ３の出力軸３ａの回転は、減速機構１０を介して軸部材４に伝達されるよう構成されている。ここで、減速機構１０は、モータ３の出力軸３ａの端部に結着された小径のピニオン１１と、軸部材４の端部に結着された大径のホイールギア１２とを噛合させることによって構成されている。

以上のように構成された作動装置１において、モータ３が例えば正転駆動されて出力軸３ａが正回転すると、その回転は、減速機構１０を構成するピニオン１１とホイールギア１２を経て減速されて軸部材４へと伝達される。すると、軸部材４と共に圧縮ばね５が回転し、圧縮ばね５が出力部材６の突条６ｂとの噛み合いによるねじ作用によって軸部材４に沿って下動する。そして、圧縮ばね５が図８に示すように下限まで移動した状態では、圧縮ばね５は、その両端が出力部材６の突条６ｂとハウジング２の第１当接部７との間で圧縮されるとともに、出力部材６の突条６ｂとの噛み合いが外れる。

上記状態においては、圧縮ばね５は、ばね力によって出力部材６を押し上げて図８に示すように上限位置まで移動させるため、この出力部材６に連結されたロック部材９も図１０（ａ）に示すように上限まで移動して固定部材３０の凹部３０ａ内に没入する。このため、電気錠は、可動部材２０を引き出すことができない施錠状態となる。

次に、図８及び図１０（ａ）に示す施錠状態からモータ３を逆転駆動すると、該モータ３の出力軸３ａが逆回転し、その回転は、減速機構１０を構成するピニオン１１とホイールギア１２を経て減速されて軸部材４へと伝達される。すると、軸部材４と共に圧縮ばね５が逆回転し、圧縮ばね５が出力部材６の突条６ｂとの噛み合いによるねじ作用によって軸部材４に沿って上動する。そして、圧縮ばね５が図９に示すように上限まで移動した状態では、圧縮ばね５は、その両端が出力部材６の突条６ｂとハウジング２の第２当接部８との間で圧縮されるとともに、出力部材６の突条６ｂとの噛み合いが外れる。

上記状態においては、圧縮ばね５は、ばね力によって出力部材６を押し下げて図９に示すように下限位置まで移動させるため、この出力部材６に連結されたロック部材９も図１０（ｂ）に示すように下限まで移動して固定部材３０の凹部３０ａから抜け出る。このため、電気錠は、可動部材２０を引き出すことができる解錠状態となる。

図１０（ｃ）は、可動部材２０を引き出している途中の状態（半開き状態）を示しており、このとき、モータ３が例えば正転駆動されて出力軸３ａが正回転すると、その回転は、減速機構１０を構成するピニオン１１とホイールギア１２を経て減速されて軸部材４へと伝達される。すると、軸部材４と共に圧縮ばね5が回転し、圧縮ばね５が出力部材６の突条６ｂとの噛み合いによるねじ作用によって軸部材４に沿って下動する。そして、圧縮ばね５が下限まで移動した状態では、圧縮ばね５は、その両端が出力部材６の突条６ｂとハウジング２の第１当接部７との間で圧縮されるとともに、出力部材６の突条６ｂとの噛み合いが外れる点は図１０（ａ）に示した施錠状態と同様である。しかしながら、この位置ではロック部材９が固定部材３０の凹部３０ａに没入することができないで固定部材３０と当接して途中位置で留まっており、圧縮ばね５は、その両端が出力部材６の突条６ｂとハウジング２の第１当接部７との間で密着高さに近い状態まで圧縮される。

このように、出力部材６が動けないような場合であっても、モータ３が空転してその回転がロックしてしまうことがなく、モータ３の破損が免れる。又、そのような場合であっても、出力部材６に圧縮ばね５による付勢力（ばね力）が加わり続けるため、可動部材２０を押し込めば障害物が除去されると同時に圧縮ばね５の付勢力によってロック部材９を固定部材３０の凹部３０ａに突出させ、図１０（ａ）に示す施錠状態に復帰させることができる。

半開きで施錠できない状態においても、モータ３の作動後に可動部材２０を押し込めば施錠することができる事例を説明したが、同様に、図１０（ａ）の施錠状態においてロック部材９と凹部３０ａとが圧接しており、解錠できないような状態であっても、モータ３を作動させると、図８に示す状態で、圧縮ばね３のみが移動して、円孔６ａと第２当接部８との間で圧縮ばね５が密着高さに近い状態で圧縮され、出力部材６には圧縮ばね５による付勢力（ばね力）が加わり続けるため、可動部材２０を押し込み、障害物であるロック部材９と固定部材３０の凹部３０ａ間の圧接力が除去されると同時に圧縮ばね５の付勢力によってロック部材９を固定部材３０の凹部３０ａから脱出させ、図１０（ｂ）に示す解錠状態に復帰させることができるため、使用者にとって利便性の高い作動装置を提供することができる。

而して、本例に示したように、モータ３の出力軸３ａの回転を減速機構１０を介して軸部材４に伝達する構成を採用することによって、出力部材６に大きなストロークを確保したり、大きな駆動力を得ることができる。又、減速機構１０を用いることによって当該作動装置１のレイアウトの自由度を高めることができるという効果も得られる。

尚、何れの実施形態における作動装置も、例えばホテル用電気錠等の錠装置に出力部材６を連結して錠機構を作動させるアクチュエータとして使用することができる。又、減速機構を採用することによって、スペース的に制約のある引き出し等の錠機構にも採用することができる。

更に、本例では、本発明に係る作動装置を電気錠のアクチュエータとして使用した場合について説明したが、本発明に係る作動装置は、電気錠以外の任意の機器のアクチュエータとして利用可能であることは勿論である。

１ 作動装置
２ ハウジング
３ モータ
３ａ モータの出力軸
４ 軸部材
４Ａ 軸部材の連結部
４Ｂ 軸部材のばね装着部
４ａ 軸部材の円孔
４ｂ 軸部材の溝
５ 圧縮ばね
５ａ 圧縮ばねの胴部
５ｂ 圧縮ばねの腕部
６ 出力部材
６Ａ 出力部材の壁
６ａ 出力部材の円孔
６ｂ 出力部材の突条
７ 第１当接部
８ 第２当接部
９ ロック部材
１０ 減速機構
１１ ピニオン
１２ ホイールギア
２０ 可動部材
３０ 固定部材
３０ａ 固定部材の凹部
Ｌ_０ 圧縮ばねの自然長
Ｌ_１，Ｌ_２ 圧縮ばねの圧縮長さ
Ｌ_３ 圧縮ばねの密着高さ
ｆ_１,ｆ_２ ばね力

Claims (6)

1. ハウジングと、
   該ハウジングに収容された正逆転可能なモータと、
   該モータの出力軸の回転に連動して回転する軸部材と、
   該軸部材に回転不能且つ摺動可能に巻装された螺旋状の圧縮ばねと、
   前記ハウジングに回転不能且つ摺動可能に収容され、前記モータの出力軸の回転によって該出力軸に沿った方向に進退動する出力部材と、
   を備え、
   前記軸部材と前記圧縮ばねが貫通する円孔を前記出力部材に形成するとともに、該円孔の内周面に、前記圧縮ばねのピッチ間隙を遊動して前記出力部材が前記ハウジングから最大距離突出する突出限界位置と前記ハウジング内に最大距離没入する没入限界位置とにおいて前記圧縮ばねとの噛み合いが外れる略ねじ状の突条を突設したことを特徴とする作動装置。
2. 前記圧縮ばねには、両端が閉じられていない螺旋状の胴部と、該胴部の両端から径方向内側に突出する腕部が形成され、
   前記軸部材には、前記圧縮ばねの腕部のそれぞれを前記モータの出力軸に沿った方向に移動可能に収容する溝と、前記圧縮ばねを軸方向に移動可能に巻装するばね装着部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の作動装置。
3. 前記出力部材の突出限界位置で前記突条と協働して前記圧縮ばねが自然長よりも圧縮された状態で該圧縮ばねの前記胴部の一端を保持する第１当接部と、
   前記出力部材の没入限界位置で前記突条と協働して前記圧縮ばねが自然長よりも圧縮された状態で該圧縮ばねの前記胴部の他端を保持する第２当接部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の作動装置。
4. 前記出力部材の突出限界位置における前記第１当接部と前記突条間の距離は、前記圧縮ばねの密着高さよりも大きく、前記出力部材の没入限界位置における前記第２当接部と前記突条間の距離は、前記圧縮ばねの密着高さよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の作動装置。
5. 前記出力部材の突出限界位置における前記第１当接部と前記突条間の距離と、前記出力部材の没入限界位置における前記第２当接部と前記突条間の距離は、一方が他方よりも大きいことを特徴とする請求項３又は４に記載の作動装置。
6. 前記モータの出力軸の回転は、減速機構を介して前記軸部材に伝達されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の作動装置。
   

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