JP3100776U - 電動ストロークユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 停電時でも主軸を機械的にワンハンドリングで瞬時にストロークできる電動ストロークユニットを提供する。
【解決手段】 主軸3を引込方向に付勢するスプリング9を設け、停電時には解除ピン14を引く抜いて解除ピン14とベースナット10の溝との結合を外すことで、スプリング9の付勢力によってベースナット10、カップリング8及び主軸3を一体的に瞬時に引込方向に引き戻す。
一方、主軸3の押出し時には、モーター4を回転させ、その回転力を平行ピン7を介してカップリング8に伝える。ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であり、ベースナット10は移動せず、よって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8がベースナット10に対して相対移動し主軸3が前進する。
【選択図】 図1
【解決手段】 主軸3を引込方向に付勢するスプリング9を設け、停電時には解除ピン14を引く抜いて解除ピン14とベースナット10の溝との結合を外すことで、スプリング9の付勢力によってベースナット10、カップリング8及び主軸3を一体的に瞬時に引込方向に引き戻す。
一方、主軸3の押出し時には、モーター4を回転させ、その回転力を平行ピン7を介してカップリング8に伝える。ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であり、ベースナット10は移動せず、よって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8がベースナット10に対して相対移動し主軸3が前進する。
【選択図】 図1
Description
本考案は、リニアなストロークを行う電動ストロークユニットに係わり、詳しくは、使用形態として例えば電気的に制御されてドアの施錠及び解錠を行う装置に適用して便利(特に、停電時などに強制解錠できる)な電動ストロークユニットに関する。
一般に、ストロークユニットとしては、例えばロック装置などがあり、従来のロック装置としては、ソレノイド駆動型が知られている。ソレノイド駆動型では、ソレノイドユニットの大型化に、ロック装置の用途や使用箇所に対応して一定の制約があり、ロックボルトの施錠位置と施錠位置間のストロークの大きさには一定の限界があった。そのため典型的には、特開2001−28310号公報に開示される電動ロック装置が知られており、その装置では、駆動源をソレノイドから電動モーターへ変更するとともに、特殊推進ネジ構造を用いている。これにより、この電動ロック装置はねじ主軸、ロックボルトおよび固定ガイドを変更することで、ストロークを長くすることを可能にしている。ここで、特殊推進ネジ構造は、回転運動を直線運動に変えるものであり、これにより、モーターの回転力をストロークという動きに変えている。
従来のこの種の電動ロック装置としては、例えば以下の特許文献に記載されているものがある。
従来のこの種の電動ロック装置としては、例えば以下の特許文献に記載されているものがある。
特許文献1は、電動ロック装置に関するもので、振動衝撃による偶発的な解錠動作がなく、ロックボルトと受金部の迫り合い現象に対して強く、必要に応じて十分に長い作動ストロークが得られる電動ロック装置であることを開示している。
特開2001−28310
しかしながら、このような従来の電動ストロークユニットにあっては、電気的に制御して主軸をストロークする構成になっていたため、例えば停電が発生した場合などには、主軸を制御できず、この面では改良の余地があった。
また、この種の電動ストロークユニットは特殊推進ネジ構造によって、主軸がストロークするという構成であるため、例えばドアのロック装置に適用した場合に、解錠時にモーターの回転運動を所定の機構を介して直線運動に変換して主軸が後退するという動作であるから、一連の解錠動作に時間がかかるという問題点があった。
また、この種の電動ストロークユニットは特殊推進ネジ構造によって、主軸がストロークするという構成であるため、例えばドアのロック装置に適用した場合に、解錠時にモーターの回転運動を所定の機構を介して直線運動に変換して主軸が後退するという動作であるから、一連の解錠動作に時間がかかるという問題点があった。
そこで本考案は、停電時でも主軸を機械的にワンハンドリングで瞬時にストロークできる電動ストロークユニットを提供することを目的とする。
上記目的達成のため、請求項1記載の考案による電動ストロークユニットは、 押出方向及び引込方向に直線的なストロークをする主軸と、
前記主軸に対して正回転力または逆回転力を付与するモーターと、
前記主軸を移動自由に支持する支持部材と、
前記モーターの駆動を制御する制御手段と、
前記主軸の位置を検知する位置検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記主軸のトルクを制御するトルク制御手段と、
前記主軸のストローク位置を制御する位置制御手段と、
前記主軸のストローク速度を制御する速度制御手段と、
のうち少なくとも1つ以上を備えた電動ストロークユニットにおいて、
一端側が前記主軸側に固定されるとともに他端側が他の部材に固定され、前記主軸を引込方向に付勢する弾性部材と、
ねじ構造を有するともに、一端側が前記主軸に結合し、他端側には一定長のスリットが形成されるとともに該スリットに挿入される平行ピンを介してモーターの回転力を受けるカップリングと、
ねじ構造によって前記カップリングを挿通させて、かつ前記カップリングを移動自在に保持し、主軸と同じ軸線方向に移動する中間移動部材と、
前記中間移動部材の溝に結合することによって、該中間移動部材を一定位置に停止保持し、解除方向に引くことによって当該結合を外して中間移動部材と一緒に前記主軸が引込方向に移動することを許容する解除ピンと、
を設けたことを特徴とする。
前記主軸に対して正回転力または逆回転力を付与するモーターと、
前記主軸を移動自由に支持する支持部材と、
前記モーターの駆動を制御する制御手段と、
前記主軸の位置を検知する位置検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記主軸のトルクを制御するトルク制御手段と、
前記主軸のストローク位置を制御する位置制御手段と、
前記主軸のストローク速度を制御する速度制御手段と、
のうち少なくとも1つ以上を備えた電動ストロークユニットにおいて、
一端側が前記主軸側に固定されるとともに他端側が他の部材に固定され、前記主軸を引込方向に付勢する弾性部材と、
ねじ構造を有するともに、一端側が前記主軸に結合し、他端側には一定長のスリットが形成されるとともに該スリットに挿入される平行ピンを介してモーターの回転力を受けるカップリングと、
ねじ構造によって前記カップリングを挿通させて、かつ前記カップリングを移動自在に保持し、主軸と同じ軸線方向に移動する中間移動部材と、
前記中間移動部材の溝に結合することによって、該中間移動部材を一定位置に停止保持し、解除方向に引くことによって当該結合を外して中間移動部材と一緒に前記主軸が引込方向に移動することを許容する解除ピンと、
を設けたことを特徴とする。
請求項1に従属する請求項2記載の考案は、前記解除ピンが引き抜かれた状態のときに、オンするスイッチを設け、
該スイッチがオンすることによって前記モーターが逆回転し、このモーターの逆回転力を前記カップリングが平行ピンを介してスリットで受けて、該カップリングが回転し、前記中間移動部材をねじ構造により前記主軸の押出方向に移動させて初期位置に戻し、解除ピンが再び前記中間移動部材の溝に結合するように構成したことを特徴とする。
該スイッチがオンすることによって前記モーターが逆回転し、このモーターの逆回転力を前記カップリングが平行ピンを介してスリットで受けて、該カップリングが回転し、前記中間移動部材をねじ構造により前記主軸の押出方向に移動させて初期位置に戻し、解除ピンが再び前記中間移動部材の溝に結合するように構成したことを特徴とする。
請求項1又は2に従属する請求項3記載の考案は、電動ストロークユニットは、ドアの施錠及び解錠に適用されるものであり、
前記位置検出手段、前記制御手段の情報を外部に出力し、外部から電動ストロークユニットをコントロールしてドアの施錠及び解錠を行うように構成されていることを特徴とする。
前記位置検出手段、前記制御手段の情報を外部に出力し、外部から電動ストロークユニットをコントロールしてドアの施錠及び解錠を行うように構成されていることを特徴とする。
本考案によれば、停電時でも主軸を機械的にワンハンドリングで瞬時にストロークさせることができる。また、解除ピンを引くことにより、弾性部材によって主軸を瞬時に引込方向に移動させることができる。
したがって、例えば本考案をドアのロック装置に適用した場合には、停電時でも機械的に手動で強制解除することができる。すなわち、停電により電気制御されたドアが働かなくなった場合でも、手動でドアを強制解除(アンロック)することができる。
また、解除ピンを引けば、弾性部材によって主軸が瞬時に引込方向に移動するので、瞬時にドアを解錠することができる。
したがって、例えば本考案をドアのロック装置に適用した場合には、停電時でも機械的に手動で強制解除することができる。すなわち、停電により電気制御されたドアが働かなくなった場合でも、手動でドアを強制解除(アンロック)することができる。
また、解除ピンを引けば、弾性部材によって主軸が瞬時に引込方向に移動するので、瞬時にドアを解錠することができる。
(第1の実施の形態)
以下、本考案の実施の形態を電動ロック装置に適用した例について説明する。 まず、電動ロック装置の構成を説明する。
図1は、パネル扉を施錠および解錠する電動ロック装置を示す断面図である。また、図2は電動ロック装置の内部断面図、図3は電動ロック装置の側面図、図4は電動ロック装置の端面図及び断面図、図5及び図6は電動ロック装置の動作を説明する断面図、図7は制御系統図である。
まず、図1において、電動ロック装置1は、筐体であるベース2により覆われており、内部に主軸3、モーター4(DCモータ)を有している。モーター4にはMガイドピン5が挿入されており、Mガイドピン5によりモーター4の回転部分が回転しても、その本体が動かないように固定されている。モーター4の軸にはジョイント6を介して平行ピン7が固定されており、平行ピン7はカップリング8に係合接触するようになっている。カップリング8は後述のように主軸3に結合している。主軸3は、図1中左方向(押出方向)及び右方向(引込方向)に移動(ストローク)可能なものである。
以下、本考案の実施の形態を電動ロック装置に適用した例について説明する。 まず、電動ロック装置の構成を説明する。
図1は、パネル扉を施錠および解錠する電動ロック装置を示す断面図である。また、図2は電動ロック装置の内部断面図、図3は電動ロック装置の側面図、図4は電動ロック装置の端面図及び断面図、図5及び図6は電動ロック装置の動作を説明する断面図、図7は制御系統図である。
まず、図1において、電動ロック装置1は、筐体であるベース2により覆われており、内部に主軸3、モーター4(DCモータ)を有している。モーター4にはMガイドピン5が挿入されており、Mガイドピン5によりモーター4の回転部分が回転しても、その本体が動かないように固定されている。モーター4の軸にはジョイント6を介して平行ピン7が固定されており、平行ピン7はカップリング8に係合接触するようになっている。カップリング8は後述のように主軸3に結合している。主軸3は、図1中左方向(押出方向)及び右方向(引込方向)に移動(ストローク)可能なものである。
主軸3にはスプリング9(弾性部材)の一端側が固定されており、スプリング9の他端側はベース2(他の部材)に固定されている。したがって、スプリング9は主軸3を引込方向に付勢する機能を有している(図3を参照)。
また、主軸3にはカップリング8が結合固定されており、カップリング8はシャフト形状で、一端側が主軸3に結合し、中間部がベースナット10(中間移動部材)にねじ構造11(おねじ)で挿通されてかつベースナット10に対してねじ構造11(特殊推進ネジ構造)で主軸3と一体になって同じ軸線方向に移動自在であり、さらにカップリング8の他端側には一定長のスリット12が形成されるとともに、このスリット12に挿入される平行ピン7を介してモーター4の回転力を受けて回転するようになっている。カップリング8は主軸3に結合しているから、主軸3と一体的に回転する。
上記特殊推進ネジ構造は、カップリング8とベースナット10とに形成された複数の溝によりモーター4側から受けた回転運動をカップリング8(主軸3と一体的)の直線運動に変換するものである。
なお、ベース2には上記主軸3、カップリング8、ベースナット10を通過させるだけの穴13(内部空間)が形成されており、その内径は主軸3及びベースナット10(つまりこれらの外径に対応したもの)に接する大きさになっている。
また、主軸3にはカップリング8が結合固定されており、カップリング8はシャフト形状で、一端側が主軸3に結合し、中間部がベースナット10(中間移動部材)にねじ構造11(おねじ)で挿通されてかつベースナット10に対してねじ構造11(特殊推進ネジ構造)で主軸3と一体になって同じ軸線方向に移動自在であり、さらにカップリング8の他端側には一定長のスリット12が形成されるとともに、このスリット12に挿入される平行ピン7を介してモーター4の回転力を受けて回転するようになっている。カップリング8は主軸3に結合しているから、主軸3と一体的に回転する。
上記特殊推進ネジ構造は、カップリング8とベースナット10とに形成された複数の溝によりモーター4側から受けた回転運動をカップリング8(主軸3と一体的)の直線運動に変換するものである。
なお、ベース2には上記主軸3、カップリング8、ベースナット10を通過させるだけの穴13(内部空間)が形成されており、その内径は主軸3及びベースナット10(つまりこれらの外径に対応したもの)に接する大きさになっている。
ここで、図2(a)、(b)はカップリング8と平行ピン7の構造関係を示す図であり、カップリング8の図中右側部に形成されたスリット12に対して平行ピン7が挿通される構成であり、平行ピン7はスリット12を自由に移動できるようになっている。平行ピン7はモーター4によって回転駆動され、スリット12に挿通された平行ピン7が回転することによってカップリング8が回転するようになっている。一方、詳細は後述するが、カップリング8が主軸3とともに図中右側方向に瞬時に引き戻されるときは、スリット12にある平行ピン7は左右方向には移動せず、カップリング8が右側方向に移動することを平行ピン7が妨げないようになっている。
ベースナット10(中間移動部材)は筒状に形成され、図1の左側部がねじ構造11(めねじ)でカップリング8とねじ結合し、右側部は中空円筒部が形成された構成となっている。すなわち、カップリング8には「おねじ」がきってあり、ベースナット10には「めねじ」がきってあり、これらがねじ構造11で結合している。
ここで、主軸3を移動(ストローク)させる主要な部材は上記の通りであるが、本実施の形態では、モーター4、モーター軸4a、ジョイント6、平行ピン7、カップリング8のスリット12、カップリング8本体、主軸3というような配列で、モーター4の回転力が結果的に主軸3に伝達されることになり、途中にベースナット10が介在するが、その構造が複雑であるので、この順に細かく説明していく。
ここで、主軸3を移動(ストローク)させる主要な部材は上記の通りであるが、本実施の形態では、モーター4、モーター軸4a、ジョイント6、平行ピン7、カップリング8のスリット12、カップリング8本体、主軸3というような配列で、モーター4の回転力が結果的に主軸3に伝達されることになり、途中にベースナット10が介在するが、その構造が複雑であるので、この順に細かく説明していく。
まず、図2に示すようにモーター4にはモーター軸4aがあり、モーター軸4aにはジョイント6が固定されている。ジョイント6には平行ピン7が挿通して固定されており、平行ピン7はカップリング8のスリット12に挿入されるようになっている。
カップリング8のスリット12は一定長に形成され、このスリット12に平行ピン7が挿入されることにより、モーター4の回転力を受けて平行ピン7が回転すると、スリット12を介してカップリング8(つまりカップリング8本体)も回転する。このとき、カップリング8に結合する主軸3も一体的に回転する。
ここまでであれば、主軸3はモーター4の回転力を受けて回転するだけであるが、前述したベースナット10がカップリング8に対してねじ結合しており、かつベースナット10は解除ピン14によって一定位置に停止保持されるようになっているから、カップリング8が固定のベースナット10を介して、結局、主軸3と共に回転することによって前後にストロークする構成となっている。
すなわち、カップリング8はスリット12の範囲内で移動するようになっており、詳しくは、カップリング8は回転するが、このとき固定的なベースナット10によって回転支持されるため、結果的にベースナット10に対して相対移動し、そのことによってカップリング8は主軸3と共に一体的に前進/後退(押出方向及び引込方向への直線的なストローク)をし、その範囲はスリット12長に対応している。すなわち、カップリング8の移動範囲は主軸3のストローク長に対応している。
カップリング8のスリット12は一定長に形成され、このスリット12に平行ピン7が挿入されることにより、モーター4の回転力を受けて平行ピン7が回転すると、スリット12を介してカップリング8(つまりカップリング8本体)も回転する。このとき、カップリング8に結合する主軸3も一体的に回転する。
ここまでであれば、主軸3はモーター4の回転力を受けて回転するだけであるが、前述したベースナット10がカップリング8に対してねじ結合しており、かつベースナット10は解除ピン14によって一定位置に停止保持されるようになっているから、カップリング8が固定のベースナット10を介して、結局、主軸3と共に回転することによって前後にストロークする構成となっている。
すなわち、カップリング8はスリット12の範囲内で移動するようになっており、詳しくは、カップリング8は回転するが、このとき固定的なベースナット10によって回転支持されるため、結果的にベースナット10に対して相対移動し、そのことによってカップリング8は主軸3と共に一体的に前進/後退(押出方向及び引込方向への直線的なストローク)をし、その範囲はスリット12長に対応している。すなわち、カップリング8の移動範囲は主軸3のストローク長に対応している。
このようにベースナット10はねじ構造11によってカップリング8を挿通させて、かつカップリング8を移動自在に保持し、主軸3と同じ軸線方向に移動するものであるが、ベースナット10の図1中の右側部には周囲に一定深さの溝が形成されており、この溝に解除ピン14が係合する構成になっている。
ベースナット10の溝に解除ピン14が係合すると、ベースナット10は一定位置に停止保持される(図1の状態)。一方、解除ピン14を解除方向に引くことによって、解除ピン14と溝との結合が外れると、スプリング9の付勢力によって主軸9は引込方向に引き戻される(図6の状態)。すなわち、解除ピン14はベースナット10の溝に結合することによって、ベースナット10を一定位置に停止保持し、解除方向に引くことによって当該結合を外してベースナット10と一緒に主軸3が引込方向に移動することを許容する機能を有する。
ベースナット10の溝に解除ピン14が係合すると、ベースナット10は一定位置に停止保持される(図1の状態)。一方、解除ピン14を解除方向に引くことによって、解除ピン14と溝との結合が外れると、スプリング9の付勢力によって主軸9は引込方向に引き戻される(図6の状態)。すなわち、解除ピン14はベースナット10の溝に結合することによって、ベースナット10を一定位置に停止保持し、解除方向に引くことによって当該結合を外してベースナット10と一緒に主軸3が引込方向に移動することを許容する機能を有する。
解除ピン14にはスイッチ15が近接して設けられており、スイッチ15は解除ピン14が引き抜かれた状態のときにオンし、引き抜かれれる前の状態ではオフしている。スイッチ15がオンすると、モーター4が逆回転し、このモーター4の逆回転力をカップリング8が平行ピン7を介してスリット12で受けてカップリング8が回転し、ベースナット10をねじ構造11により主軸3の押出方向と同じ方向に移動させて初期位置(図5の状態)に戻し、解除ピン14が再びベースナット10の溝に結合するように構成されている。
一方、主軸3の開口部側の周りにはリニアライナベアリング16が配置されており、リニアライナベアリング16はベース2側に設置され、主軸3のストローク運動の摩擦を低減させ、円滑なストロークを可能にする。リニアライナベアリング16の開口部側の端部には、Oリング17が設置され、シールされる。
一方、主軸3の開口部側の周りにはリニアライナベアリング16が配置されており、リニアライナベアリング16はベース2側に設置され、主軸3のストローク運動の摩擦を低減させ、円滑なストロークを可能にする。リニアライナベアリング16の開口部側の端部には、Oリング17が設置され、シールされる。
図3は電動ストロークユニット1の外観図であり、図3に示すように、上述したようにスプリング9を介してバネフックA31、バネフックB32が設けられている。バネフックA31は主軸3側に固定されていて、バネフックB32はベース2側に固定されている。また、電動ストロークユニット1の中央には解除ピン14が存在するが、この解除ピン14を固定している受板33が設けられている。
一方、電動ストロークユニット1の外部から水分が入らないように主軸3側とモーター4側との境に防水リング34が設けられている。
一方、電動ストロークユニット1の外部から水分が入らないように主軸3側とモーター4側との境に防水リング34が設けられている。
また、図4(a)は、制御系統を中心に見た断面図であり、図4(b)は、解除ピンを中心に見た断面図であり、図4(c)は、電動ストロークユニットの背面図である。
図4(a)において、主軸3にはスプリング9の他に遮光板カラー41が備えられ、遮光板42を固定している。後述で制御系統についての説明をするが、その遮光板42をセンサーが検知することにより主軸3を止めるようになっている。 また、これら情報を制御するプリント基板43が備えられ、プリント基板43の情報を電動ストロークユニット1の内部と外部の掛け渡しになるリード線穴44がある。
図4(b)において、上述したように解除ピン14は受板33があり、解除ピン14を支えている。また、解除ピン14の両脇には圧縮ばね45によって解除ピン14が再び主軸3方向に戻るように働いている。主軸3を挟んでBナットガイド46が備えられている。Bナットガイド46は電動ストロークユニット1に常時固定されている。
図4(c)は、電動ストロークユニット1を背面から見た図であり、電動ストロークユニット1の背面から、リード線穴44があり、ここから外部との情報をやり取りできるようになっている。
図4(a)において、主軸3にはスプリング9の他に遮光板カラー41が備えられ、遮光板42を固定している。後述で制御系統についての説明をするが、その遮光板42をセンサーが検知することにより主軸3を止めるようになっている。 また、これら情報を制御するプリント基板43が備えられ、プリント基板43の情報を電動ストロークユニット1の内部と外部の掛け渡しになるリード線穴44がある。
図4(b)において、上述したように解除ピン14は受板33があり、解除ピン14を支えている。また、解除ピン14の両脇には圧縮ばね45によって解除ピン14が再び主軸3方向に戻るように働いている。主軸3を挟んでBナットガイド46が備えられている。Bナットガイド46は電動ストロークユニット1に常時固定されている。
図4(c)は、電動ストロークユニット1を背面から見た図であり、電動ストロークユニット1の背面から、リード線穴44があり、ここから外部との情報をやり取りできるようになっている。
電動ストロークユニット1の制御系統は図7に示すようになっている。また、電動ストロークユニット1の内部にはプリント基板43が設置されており、プリント基板43は、主軸3のトルク、位置、速度制御の1つもしくは複数の制御を可能とする各機能ICが基盤上に搭載されている。各機能ICは、後述する回転制御回路112、ベースドライブ回路114などであり、プリント基板43は、各機能ICおよび、例えばPLD(プログラマブル・ロジック・デバイス)を用いることにより部品点数が削減され、プリント基板43の小型化および低価格化が可能となる。さらに、プリント基板43上にはフォトインタラプタ51、22(リミットセンサ)が設置されており、フォトインタラプタ51、52は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するフォトセンサであり、主軸3のストローク位置を検出するものである。フォトインタラプタ51、52の近傍には、遮光板42が設置されており、遮光板42は、フォトインタラプタ51、52への外部からの光を遮断する。
なお、図7に示すように、ユーザーによる操作は、主軸3の引き込み時には、引込指令入力104とGND102とを短絡するだけでよく、主軸3の押し出し時には、押出指令入力105とGND102とを短絡するだけでよく、ユーザーのシステム設計の負担を軽減している。
また、前述した解除ピン14を引抜きいたときにオンするスイッチ15からの信号は、非常解除109という端子に入力され、スイッチオンにより非常解除109とGND102間が短絡されてモーター4が逆回転するようになっている。
なお、フォトインタラプタ51、52は、上記のように2つではなく複数個を設置するようにしてもよい。
なお、図7に示すように、ユーザーによる操作は、主軸3の引き込み時には、引込指令入力104とGND102とを短絡するだけでよく、主軸3の押し出し時には、押出指令入力105とGND102とを短絡するだけでよく、ユーザーのシステム設計の負担を軽減している。
また、前述した解除ピン14を引抜きいたときにオンするスイッチ15からの信号は、非常解除109という端子に入力され、スイッチオンにより非常解除109とGND102間が短絡されてモーター4が逆回転するようになっている。
なお、フォトインタラプタ51、52は、上記のように2つではなく複数個を設置するようにしてもよい。
次に、電動ストロークユニット1におけるプリント基板43の制御の詳細について説明する。
トルクおよび速度制限方式における制御の構成を説明する。
図7において、Vcc101は例えばコンセント等の電源ラインであり、GND102はアースである。Vcc101はヒューズを介してインターフェース103を稼働させる電源を供給し、インターフェース103は引込指令入力104、押出指令入力105、引込リミット出力106,押出リミット出力107,COM端子108、非常解錠109の各種信号の入出力を行う。引込指令入力104と押出指令入力105からの信号は、インターフェース103を介してインターロック回路110に入力される。インターロック回路110に入力された信号は、インターロック回路110により後述するリミットセンサの信号が来るまで差し止められる。
トルクおよび速度制限方式における制御の構成を説明する。
図7において、Vcc101は例えばコンセント等の電源ラインであり、GND102はアースである。Vcc101はヒューズを介してインターフェース103を稼働させる電源を供給し、インターフェース103は引込指令入力104、押出指令入力105、引込リミット出力106,押出リミット出力107,COM端子108、非常解錠109の各種信号の入出力を行う。引込指令入力104と押出指令入力105からの信号は、インターフェース103を介してインターロック回路110に入力される。インターロック回路110に入力された信号は、インターロック回路110により後述するリミットセンサの信号が来るまで差し止められる。
一方、プリント基板43上には主軸3のストローク位置を検出するフォトインタラプタ51、52が設置されている。フォトインプラント51、52は光エネルギーにより主軸3のストローク位置を検出し、検出した光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、フォトインプラント51、52と課らセンサインターフェース111に入力される。この入力された電気信号は、回転制御回路112とインターフェース103へ送られ、インターフェース103へ送られたフォトインプラント51、52の電気信号は、引込リミット出力106、押出リミット出力107およびCOM端子108へと送られる。引込リミット出力106、押出リミット出力107およびCOM端子108は、例えば主軸3のストローク位置等の情報を外部で表示するためなどに使用される外部接続端子である。
回転制御回路112にセンサインターフェース111の電気信号が送られると共に、前述したインターロック回路110からの引込指令入力104および押出指令入力105の電気信号が回転制御回路112に送られる。回転制御回路112は、引込指令入力104、押出指令入力105、引込リミット出力106、押出リミット出力107の電気信号による情報と、後述するトルク・速度設定器の情報とによりモーター4への入力電力を制御する。回転制御回路112からの入力電力は、ベースドライブ回路114に送られ、ベースドライブ回路114は、モーター4の駆動の制御を行うものである。ベースドライブ回路114に送られた入力電力は、Hブリッジ115を介してモーター4に送られる。
トルク・速度設定器113は、PWM制御回路116と接続されており、PWM制御回路116は前述した回転制御回路112と接続されている。トルク・速度設定器113では、主軸3のストローク運動に関するトルクおよび速度の設定を行うものであり、その設定は、例えばプリント基板43上の可変抵抗器または、外部からの指令入力により行われる。設定の制御はPWM制御回路116により行われ、PWMにより設定された情報の信号を回転制御回路112に伝送し、モーター4の入力電力を制限し、モーター4の出力であるトルクおよび速度を制御する。
ここで、電動ストロークユニット1におけるストローク運動の仕組みについて説明する。
図1において、この電動ストロークユニット1では、モーター4を駆動すると、モータ軸4aに固定されたジョイント6が回転して平行ピン7に回転が伝わり、平行ピン7を介してカップリング8が回転する。このとき、ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であるから、ベースナット10は移動せず、したがって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8はベースナット10に対して相対移動しカップリング8が主軸3と共に前進する。
図1において、この電動ストロークユニット1では、モーター4を駆動すると、モータ軸4aに固定されたジョイント6が回転して平行ピン7に回転が伝わり、平行ピン7を介してカップリング8が回転する。このとき、ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であるから、ベースナット10は移動せず、したがって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8はベースナット10に対して相対移動しカップリング8が主軸3と共に前進する。
カップリング8を主軸3と共に後退させる場合は、上記と逆の論理でモーター4を逆回転することで行われる。このようにして、主軸3を移動させる。
カップリング8の推進と後退(ストローク)の際に、フォトインタラプタ51、52は、光エネルギーによりカップリング8の位置を検出し、検出したものを電気信号に変換してプリント基板43に伝える。一方、主軸3のストロークの際にプリント基板43は主軸3のトルク、位置、速度制御の1つもしくは複数の制御をするようにモーター4に指令を出す。
電動ストロークユニット1をドアの施錠及び解錠に適用した場合には、位置検出手段、制御手段の情報を外部に出力し、外部から電動ストロークユニット1をコントロールしてドアの施錠及び解錠を行うように構成されている。
カップリング8の推進と後退(ストローク)の際に、フォトインタラプタ51、52は、光エネルギーによりカップリング8の位置を検出し、検出したものを電気信号に変換してプリント基板43に伝える。一方、主軸3のストロークの際にプリント基板43は主軸3のトルク、位置、速度制御の1つもしくは複数の制御をするようにモーター4に指令を出す。
電動ストロークユニット1をドアの施錠及び解錠に適用した場合には、位置検出手段、制御手段の情報を外部に出力し、外部から電動ストロークユニット1をコントロールしてドアの施錠及び解錠を行うように構成されている。
上記主軸は主軸3に対応し、モーターはモーター4に対応する。支持部材はベース2に対応する。トルク制御手段はプリント基板43、モーター4に対応し、位置制御手段はプリント基板43、モーター4、フォトインプラント51、52及び遮光板42に対応する。速度制御手段はプリント基板43、モーター4に対応する。弾性部材はスプリング9に対応し、カップリングはカップリング8と対応する。中間移動部材はベースナット10に対応し、解除ピンは解除ピン14に対応し、スイッチはスイッチ15に対応する。
次に、動作について説明する。
(主軸の前進(押出方向へのストローク))
図5は、電動ストロークユニット1が初期位置にある状態である。図5において、カップリング8のスリット12に平行ピン7が挿通されて接触している状態が動作初期の状態である。ドアの解錠状態に相当する。
押出指令(図7参照)を入力すると、モーター4が正回転し、その回転力が平行ピン7を介してジョイント6に伝わり、カップリング8が回転する。ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であり、ベースナット10は移動しない。よって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8がベースナット10に対して相対移動し主軸3が前進する((押出方向へストロークする)。また、フォトインプラント51が主軸3に付いている遮光板42を検出すると、モーター4の正回転力が停止し、主軸3が押し出されなくなる。図1に示されているのは、主軸3が最大に押し出された状態であり、フォトインプラント51が検知されてモーター4の正回転が停止した状態である。つまり、図1は最大ストロークの状態である。ドアの施錠状態に相当する。
(主軸の前進(押出方向へのストローク))
図5は、電動ストロークユニット1が初期位置にある状態である。図5において、カップリング8のスリット12に平行ピン7が挿通されて接触している状態が動作初期の状態である。ドアの解錠状態に相当する。
押出指令(図7参照)を入力すると、モーター4が正回転し、その回転力が平行ピン7を介してジョイント6に伝わり、カップリング8が回転する。ベースナット10には解除ピン14が溝に嵌合して固定された状態であり、ベースナット10は移動しない。よって、カップリング8とベースナット10とが結合するねじ構造11によってカップリング8がベースナット10に対して相対移動し主軸3が前進する((押出方向へストロークする)。また、フォトインプラント51が主軸3に付いている遮光板42を検出すると、モーター4の正回転力が停止し、主軸3が押し出されなくなる。図1に示されているのは、主軸3が最大に押し出された状態であり、フォトインプラント51が検知されてモーター4の正回転が停止した状態である。つまり、図1は最大ストロークの状態である。ドアの施錠状態に相当する。
(主軸の後退(引込方向へのストローク))
引込指令を入力すると、モーター4が逆回転し、上記と逆の論理によってカップリング8が主軸と共に後退する。また、フォトインプラント52が主軸3に付いている遮光板42を検出すると、モーター4の逆回転が停止して主軸3の引き込みが停止する。ドアの解錠を行うことに相当する。
引込指令を入力すると、モーター4が逆回転し、上記と逆の論理によってカップリング8が主軸と共に後退する。また、フォトインプラント52が主軸3に付いている遮光板42を検出すると、モーター4の逆回転が停止して主軸3の引き込みが停止する。ドアの解錠を行うことに相当する。
(非常解除の動作)
例えば、停電時になると、モーター4を駆動して主軸3をストロークさせることができなくなる。ドアを施錠したまま停電したような場合には、解錠のときに困る。そこで、解除ピン14を引くと、解除ピン14とベースナット10の溝との結合が外れてスプリング9の付勢力によってベースナット10、カップリング8及び主軸3が一体的に瞬時に引込方向に引き戻され、センター間座61にベースナット10が接触する(図6の状態になる)。すなわち、主軸3がドアを解錠する位置まで後退する。
これにより、停電時であっても、メカ的に直ちに主軸3を引き込んで、ドアを解錠することができる。停電が継続している間は、この状態に異常される。
例えば、停電時になると、モーター4を駆動して主軸3をストロークさせることができなくなる。ドアを施錠したまま停電したような場合には、解錠のときに困る。そこで、解除ピン14を引くと、解除ピン14とベースナット10の溝との結合が外れてスプリング9の付勢力によってベースナット10、カップリング8及び主軸3が一体的に瞬時に引込方向に引き戻され、センター間座61にベースナット10が接触する(図6の状態になる)。すなわち、主軸3がドアを解錠する位置まで後退する。
これにより、停電時であっても、メカ的に直ちに主軸3を引き込んで、ドアを解錠することができる。停電が継続している間は、この状態に異常される。
(停電から復帰するとき)
停電が直って復電した直後は図6の状態にあるが、電気が入ることにより、モーター4が回転してカップリング8を回転させると、このときベースナット10の溝には解除ピン14が嵌合していないから、フリーの状態であり、ベースナット10は前進移動する。そして、図6の状態から図5の位置までベースナット10が移動すると、ベースナット10の溝には解除ピン14が嵌合し、ベースナット10の移動が停止されて固定された状態となる。この状態が図5に示す初期位置である。
したがって、停電がなければ、図5の初期位置がドアの解錠状態、図1の前進位置がドアを施錠位置に相当する。
停電が直って復電した直後は図6の状態にあるが、電気が入ることにより、モーター4が回転してカップリング8を回転させると、このときベースナット10の溝には解除ピン14が嵌合していないから、フリーの状態であり、ベースナット10は前進移動する。そして、図6の状態から図5の位置までベースナット10が移動すると、ベースナット10の溝には解除ピン14が嵌合し、ベースナット10の移動が停止されて固定された状態となる。この状態が図5に示す初期位置である。
したがって、停電がなければ、図5の初期位置がドアの解錠状態、図1の前進位置がドアを施錠位置に相当する。
(他の実施の形態)
なお、ベースナット10及びカップリング8をユーザーの要求する大きさにすることにより主軸3のストローク長を長くしても短くしてもよい。
このようなことから、ユーザーの要求する主軸3をストロークすることにより、電動ストロークユニット1をドアノブの開閉に適用するだけではなく、リニアな運動を要求するベッド、椅子などに適用することができる他、工場の各種制御の分野でストロークを必要とするものに適用することができる。
なお、ベースナット10及びカップリング8をユーザーの要求する大きさにすることにより主軸3のストローク長を長くしても短くしてもよい。
このようなことから、ユーザーの要求する主軸3をストロークすることにより、電動ストロークユニット1をドアノブの開閉に適用するだけではなく、リニアな運動を要求するベッド、椅子などに適用することができる他、工場の各種制御の分野でストロークを必要とするものに適用することができる。
1 電動ストロークユニット
3 主軸
4 モーター
6 平行ピン
8 カップリング
9 スプリング(弾性部材)
10 ベースナット(中間移動部材)
14 解除ピン
15 スイッチ
43 プリント基板(制御手段)
3 主軸
4 モーター
6 平行ピン
8 カップリング
9 スプリング(弾性部材)
10 ベースナット(中間移動部材)
14 解除ピン
15 スイッチ
43 プリント基板(制御手段)
Claims (3)
- 押出方向及び引込方向に直線的なストロークをする主軸と、
前記主軸に対して正回転力または逆回転力を付与するモーターと、
前記主軸を移動自由に支持する支持部材と、
前記モーターの駆動を制御する制御手段と、
前記主軸の位置を検知する位置検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記主軸のトルクを制御するトルク制御手段と、
前記主軸のストローク位置を制御する位置制御手段と、
前記主軸のストローク速度を制御する速度制御手段と、
のうち少なくとも1つ以上を備えた電動ストロークユニットにおいて、
一端側が前記主軸側に固定されるとともに他端側が他の部材に固定され、前記主軸を引込方向に付勢する弾性部材と、
ねじ構造を有するともに、一端側が前記主軸に結合し、他端側には一定長のスリットが形成されるとともに該スリットに挿入される平行ピンを介してモーターの回転力を受けるカップリングと、
ねじ構造によって前記カップリングを挿通させて、かつ前記カップリングを移動自在に保持し、主軸と同じ軸線方向に移動する中間移動部材と、
前記中間移動部材の溝に結合することによって、該中間移動部材を一定位置に停止保持し、解除方向に引くことによって当該結合を外して中間移動部材と一緒に前記主軸が引込方向に移動することを許容する解除ピンと、
を設けたことを特徴とする電動ストロークユニット。 - 前記解除ピンが引き抜かれた状態のときに、オンするスイッチを設け、
該スイッチがオンすることによって前記モーターが逆回転し、このモーターの逆回転力を前記カップリングが平行ピンを介してスリットで受けて、該カップリングが回転し、前記中間移動部材をねじ構造により前記主軸の押出方向に移動させて初期位置に戻し、解除ピンが再び前記中間移動部材の溝に結合するように構成したことを特徴とする請求項1記載の電動ストロークユニット。 - 電動ストロークユニットは、ドアの施錠及び解錠に適用されるものであり、
前記位置検出手段、前記制御手段の情報を外部に出力し、外部から電動ストロークユニットをコントロールしてドアの施錠及び解錠を行うように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電動ストロークユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003271524U JP3100776U (ja) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | 電動ストロークユニット |
Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP3100776U (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016086549A (ja) * | 2014-10-27 | 2016-05-19 | 株式会社デンソー | 検出システム |
-
2003
- 2003-09-30 JP JP2003271524U patent/JP3100776U/ja not_active Expired - Fee Related
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