JP4991219B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ＯＡ機器あるいは一般開閉体などの開閉装置に関するものである。

現在、ほとんどの複写機の開閉蓋は、オペレーターによる手動開閉となっている。また、一部電動開閉するものはあるものの、その駆動部分が複写機の本体側に組み込まれており、本体設計等に少なからぬ悪影響を与えている結果となっている。
また、オペレーターが、身体障害者などにあっては、重量物である 原稿自動送り圧着板などの開閉蓋の開閉動作は、オペレーターの身体的疲労が大きく、その対策が要請されていた。

本発明は、複写機の開閉部分に使用されている開閉装置（ヒンジ）をオペレーターの手動での操作負担が大幅に軽減できるように、電動で開閉可能な構造とすることを課題とする。また開閉装置に電動駆動装置をコンパクトに一体化して、複写機本体側への設計上の制限等の悪影響が最小限となるようにすることを課題とする。
また、

本発明の開閉装置は、複写機等のＯＡ機器あるいは一般開閉体などの開閉装置であって、該開閉装置の固定部に固定される固定部材と、該固定部材にヒンジ軸を介して枢着される開閉部材から構成され、電動モーター部と減速機構部（ｄ２）から成ると共に上記ヒンジ軸を介して上記開閉部材を回転駆動する駆動部を一体的に取り付けた開閉装置において、上記減速機構部が、自由に回転できるように設けられたスリーブギヤの内歯と噛み合う外歯を有し、該スリーブギヤ内を転動しながら該転動方向とは逆方向に自転する遊星ギヤによる高減速作用を行い、上記スリーブギヤの回転を停止させたり自由に回転するように切り換えるクラッチ機構を組み込んで、手動による上記開閉部材の開閉操作を可能としたことを特徴とする。また、前記クラッチ機構が、前記スリーブギヤの外歯と噛み合って該スリーブギヤの回転を停止させたり、噛み合わせを解除して該スリーブギヤが自由に回転できるようにするロック歯を駆動するクラッチ駆動用ソレノイドから成ることを特徴とする。さらに、前記駆動部にスリップ機構を組み込んで、過負荷による装置の破損を防止するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、駆動装置に多段式の遊星ギヤを採用することで、小型・高減速化を図り、必要な入力トルクを小さくして電動モーターも小型化し、開閉装置（ヒンジ）の内部に駆動装置がコンパクトに組み込むことができるようになった。
また、開閉操作を楽にすることにより、オペレーターの身体的負担を軽くすることができた。

図１〜図３は、本発明の開閉装置（複写機等の原稿圧着板用ヒンジ）の一実施例を示すものであって、Ｈは開閉部、Ｄは駆動部である。該開閉部Ｈは、複写機等の機器本体に固定される固定部材ｈ１と、該固定部材ｈ１にヒンジ軸ｈ２を介して枢着される開閉部材ｈ３から構成されている。

図４は駆動部Ｄの全体斜視図であって、主として電動モーター部ｄ１と減速機構部ｄ２から構成されている。

上記電動モーター部ｄ１は、主として、電動モーター１と、その出力軸１ａに取り付けられる出力プーリー２および回転数板３と、該回転数板３の回転数を光学的に読み取る光学センサー４から構成される。電動モーター１の回転数を読み取る機器は、上記回転数板３と光学センサー４の組み合わせに限定するものではなく、従来公知の回転計であればいずれでもよい。

図５および図６Ａ、６Ｂから明らかなように、上記減速機構部ｄ２は、以下に説明する各部材から構成されている。

５は本体ケースであって、これに入力軸６が回転自在に取り付けられている。該入力軸６には入力プーリー７が取り付けられている。該入力プーリー７と上記出力プーリー２の間には、伝動ベルト８が掛け回されている。（図４参照）

また、上記入力軸６には、偏芯軸６ａが一体的に形成または取り付けられている。該偏芯軸６ａには、ベアリング９を介して第一遊星ギヤ１０が回転自在に外挿されている。該第一遊星ギヤ１０には外歯１０ａが形成されていて、固定ギヤ１１の内歯１１ａと噛み合っており、第一遊星ギヤ１０が固定ギヤ１１内を転動しながら自転するようになっている。

上記第一遊星ギヤ１０の端面には、多数のピン１０ｂが軸方向に植設されていて、従動フランジ１２の穴１２ａに嵌挿されている。なお、該従動フランジ１２には、上記偏芯軸６ａの先端部が回転自在に支持されている。

上記従動フランジ１２には、偏芯軸１２ｂが一体的に形成または取り付けられている。該偏芯軸１２ｂには、ニードルベアリング１３を介して第二遊星ギヤ１４が回転自在に外挿されている。該第二遊星ギヤ１４には外歯１４ａが形成されていて、スリーブギヤ１５の内歯１５ａと噛み合っており、第二遊星ギヤ１４がスリーブギヤ１５内を転動しながら自転するようになっている。

上記第二遊星ギヤ１４の端面には、多数のピン１４ｂが軸方向に植設されていて、従動フランジ１６の穴１６ａに嵌挿されている。なお、該従動フランジ１６には、上記偏芯軸１２ｂの先端部が回転自在に支持されている。

上記従動フランジ１６には外歯１６ｂが設けされていて、回転ホルダー１７の内歯１７ａと噛み合っている。

１８はスリップリングであって、上記回転ホルダー１７のスリーブ部内面と、出力ギヤ１９のスリーブ部外面との間に、摩擦接触する状態で間挿されている。

上記出力ギヤ１９は、支持軸２０に回転自在に支持されている。該支持軸２０の内端部は、上記回転ホルダー１６のボス部１６ｃに回転自在に支持されている。

図３に示すように、上記出力ギヤ１９は、ヒンジ軸ｈ２に取り付けられたセクトルギヤｈ４に噛み合っている。

次に、上記実施例の駆動装置による減速作用について説明する。
上記伝動モーター１を稼動させると、伝動ベルト８を介して、入力プーリー７が回転し、入力軸６が回転する。入力軸６が回転すると、これと一体になった偏芯軸６ａも回転する。

図７から明らかなように、上記偏芯軸６ａには、ベアリング９を介して第一遊星ギヤ１０が回転自在に取り付けられていると共に、該第一遊星ギヤ１０の外歯１０ａが固定ギヤ１１の内歯１１ａと噛み合っているので、上記偏芯軸６ａが回転すると、上記第一遊星ギヤ１０は固定ギヤ１１内をゆっくり回転する。偏芯軸６ａの回転方向を時計方向とすると、第一遊星ギヤ１０の回転方向は反時計方向となると共に、その回転数は、偏芯軸６ａが一回転すると、第一遊星ギヤ１０の回転数は、上記内歯１１ａの数と外歯１０ａの数の差を、外歯１０ａの数で除した回転数となる。例えば、外歯１０ａの数を３６枚、内歯１１ａの数を３５枚とすると、３６分の１回転、すなわち、１０度だけ回転する。その結果、入力軸６が３６回転して、第一遊星ギヤ１０は１回転することになる。

上記第一遊星ギヤ１０が回転すると、これに植設されたピン１０ｂを介して、従動フランジ１２が同方向に同じ回転数で回転する。該従動フランジ１２は、上記偏芯軸１２ｂと一体になっているので、偏芯軸１２ｂも同じように回転する。

図８から明らかなように、上記偏芯軸１２ｂには、ニードルベアリング１３を介して第二遊星ギヤ１４が回転自在に取り付けられていると共に、該第二遊星ギヤ１４の外歯１４ａがスリーブギヤ１５の内歯１５ａと噛み合っているので、上記偏芯軸１２ｂが回転すると、上記第二遊星ギヤ１４はスリーブギヤ１５内を自転しながら、ゆっくり転動する。該第二遊星ギヤ１４の回転数や回転方向は、上述の第一遊星ギヤ１０と同様に、偏芯軸１２ｂとは逆方向に、しかも、大きく減速されて、転動しながら、自転する。

上記第二遊星ギヤ１４が回転すると、これに植設されたピン１４ｂを介して、従動フランジ１６が同方向に同じ回転数で回転する。該従動フランジ１６は、上記固定用セレーション１６ａと一体になっているので、歯車１６ａも同じように回転する。

上記歯車１６ａの歯１６ｂには、回転ホルダー１７の内歯１７ａが噛み合っているので、歯車１６ａが回転すると、回転ホルダー１７も同じように回転する。該回転ホルダー１７は、上記スリップリング１８に摩擦係合していると共に、該スリップリング１８は出力ギヤ１９に一体になっているので、回転ホルダー１７が回転すると、所定の伝動摩擦トルクで出力ギヤ１９が回転する。出力ギヤ１９に開閉部ｈ３からの過負荷がかかると、出力ギヤ１９は空回りする。

なお、図９において、２１はクラッチ駆動用ソレノイドであって、ロック歯２２を上記スリーブギヤ１５の外歯と噛み合わせて、該スリーブギヤ１５の回転を停止（ロック）させたり、上記噛み合わせを解除して、スリーブギヤ１５が自由に回転できるようにする。スリーブギヤ１５がフリー状態の時には、第二遊星ギヤ１４が転動することなく空回りするので、通常の手動操作が可能となる。スリーブギヤ１５がロック状態にあると、上記第二遊星ギヤ１４が正常に作動して減速作用が行われる。

図１０は、開閉部材ｈ３を開く時の駆動操作を説明するフロー図であって、まず、装置の開ボタンを押すと、開閉部材ｈ３の開位置の検知機構が働き、開位置が、例えば６０°以上開いている（ＹＥＳ）ことを検知すると、開閉部材ｈ３は動作しない。なお、開ボタンを直接押す代わりに、リモコンで遠隔操作してもよい。

開位置が６０°以下である（ＮＯ）と、上記クラッチ駆動用ソレノイド２１が働いて、ロック歯２２によりスリーブギヤ５の回転をロックする。（クラッチロック）

続いて、電動モーター１が稼働して、上述のように、駆動部Ｄが働いて開閉部材ｈ３がゆっくりと開く。電動動作に逆らって開閉を行うと、上記スリップリング１８が働いて、上記遊星ギヤ等による駆動が空回りする。

上記開閉部材ｈ３が全開停止位置を開ボタン操作時から例えば４秒以内に検知すると、一定時間のスローダウン後に、全開停止位置から少し動いた位置で、電動モーター１が停止すると共に、上記クラッチロックを解除する。
一方、開ボタン操作時から例えば４秒以上経過しても、全開停止位置を検知しなかった場合も、電動モーター１は停止して、クラッチロックが解除される。
さらに、電動動作中に開動作を妨げるような過負荷が加わった場合、電流値・タイムカウント等によりこれを検知し、電動モーター１を停止しクラッチロックが解除する。
その後は、いずれの場合も通常の手動開閉が可能となる。
クラッチロックは負荷のかかった状態では解除できないため、モーターの停止時に若干逆回転制御を行うことにより、クラッチ部にかかる負荷を抜いた上で、解除する。

図１１は、開閉部材３ｈを閉じる時の駆動操作を説明するフロー図であって、まず、装置の閉ボタンを押すと、開閉部材ｈ３の開位置の検知機構が働き、開位置が、例えば６０°以上である（ＹＥＳ）ことを検知すると、開閉部材ｈ３が動作しない。閉ボタンを直接押す代わりに、リモコンで遠隔操作してもよい。

開位置が６０°以上でない（ＮＯ）ことを検知すると、上記クラッチ駆動用ソレノイド２１が働いて、ロック歯２２によりスリーブギヤ１５の回転をロックする。（クラッチロック）

続いて、電動モーター１が稼働して、駆動部Ｄが働いて開閉部材ｈ３がゆっくりと閉じる。開閉部材ｈ３を電動の開閉動作に逆らって手動で閉じると、上記スリップリング１８が働いて、上記遊星ギヤ等による駆動が空回りする。

上記開閉部材ｈ３が全閉停止位置を閉ボタン操作時から例えば４秒以内に検知すると、一定時間のスローダウン後に、電動モーター１が停止すると共に、上記クラッチロックを解除する。
一方、閉ボタン操作時から例えば４秒以上経過しても、全閉停止位置を検知しなかった場合も、電動モーター１は停止して、クラッチロックが解除される。
さらに、電動動作中に閉動作を妨げるような過負荷が加わった場合、電流値・タイムカウント等によりこれを検知し、電動モーター１を停止しクラッチロックが解除する。
その後は、いずれも通常の手動開閉が可能となる。
クラッチロックは負荷のかかった状態では解除できないため、モーターの停止時に若干逆回転制御を行うことにより、クラッチ部にかかる負荷を抜いた上で、解除する。

図１２は、開閉部材ｈ３が電動・手動にかかわらず閉動作を行う際に、接地時の衝撃緩和機能を行うフロー図であって、全閉前の小開領域でセンサが検知（ＯＮ）すると、クラッチがロックして、モータが短絡あるいは逆回転してブレーキが掛かかると共に、低速回転して、開閉部材ｈ３の閉動作がスロー接地となり、その後、モータ停止、クラッチが解放される。

本発明の駆動部を組み込んだ開閉装置の斜視図である。 図１の開閉装置を反対方向から見た斜視図である。 図１の要部の斜視図である。 本発明の駆動部の一実施例を示す全体斜視図である。 図４の減速機構部の断面図である。 図５の減速機構部の分解斜視図である。 図６Ａの異なる方向からの分解斜視図である。 第一遊星ギヤの作用説明図である。 第二遊星ギヤの作用説明図である。 減速機構部の要部の分解斜視図（Ａ）および異なる方向からの分解斜視図（Ｂ）である。 開閉部材を開く時の駆動操作を説明するフロー図である。 開閉部材を閉じる時の駆動操作を説明するフロー図である。 開閉部材が電動・手動にかかわらず閉動作を行う際に、接地時の衝撃緩和機能を行うフロー図である。

符号の説明

１ 電動モーター
１ａ 出力軸
２ 出力プーリー
３ 回転数板
４ 光学センサー
５ 本体ケース
６ 入力軸
６ａ 偏芯軸
７ 入力プーリー
８ 伝動ベルト
９ ベアリング
１０ 第一遊星ギヤ
１０ａ 外歯
１０ｂ ピン
１１ 固定ギヤ
１１ａ 内歯
１２ 従動フランジ
１２ａ 穴
１２ｂ 偏芯軸
１３ ニードルベアリング
１４ 第二遊星ギヤ
１４ａ 外歯
１４ｂ ピン
１５ スリーブギヤ
１５ａ 内歯
１６ 従動フランジ
１６ａ 穴
１６ｂ 外歯
１６ｃ ボス部
１７ 回転ホルダー
１７ａ 内歯
１８ スリップリング
１９ 出力ギヤ
２０ 支持軸
２１ クラッチ駆動用ソレノイド
２２ ロック歯
Ｄ 駆動部
ｄ１ 電動モーター部
ｄ２ 減速機構部
Ｈ 開閉部
ｈ１ 固定部材
ｈ２ ヒンジ軸
ｈ３ 開閉部材
ｈ４ セクトルギヤ

Claims (3)

1. 複写機等のＯＡ機器あるいは一般開閉体などの開閉装置であって、該開閉装置の固定部に固定される固定部材（ｈ１）と、該固定部材（ｈ１）にヒンジ軸（ｈ２）を介して枢着される開閉部材（ｈ３）から構成され、電動モーター部（ｄ１）と減速機構部（ｄ２）から成ると共に上記ヒンジ軸（ｈ２）を介して上記開閉部材（ｈ３）を回転駆動する駆動部（Ｄ）を一体的に取り付けた開閉装置において、上記減速機構部（ｄ２）が、自由に回転できるように設けられたスリーブギヤ（１５）の内歯（１５ａ）と噛み合う外歯（１４ａ）を有し、該スリーブギヤ（１５）内を転動しながら該転動方向とは逆方向に自転する遊星ギヤ（１４）による高減速作用を行い、上記スリーブギヤ（１５）の回転を停止させたり自由に回転するように切り換えるクラッチ機構を組み込んで、手動による上記開閉部材（ｈ３）の開閉操作を可能としたことを特徴とする開閉装置。
2. 前記クラッチ機構が、前記スリーブギヤ（１５）の外歯と噛み合って該スリーブギヤ（１５）の回転を停止させたり、噛み合わせを解除して該スリーブギヤ（１５）が自由に回転できるようにするロック歯（２２）を駆動するクラッチ駆動用ソレノイド（２１）から成ることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記駆動部（Ｄ）にスリップ機構（１８）を組み込んで、過負荷による装置の破損を防止するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。