JP6442936B2

JP6442936B2 - カバー開閉構造

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Publication number: JP6442936B2
Application number: JP2014179321A
Authority: JP
Inventors: 憲一東; 都築　一郎; 一郎都築
Original assignee: サクサ株式会社
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: JP2016052416A

Description

本発明は、ヒンジ式のカバー開閉構造に関するものである。

保守・点検等を要する装置においては、装置本体内部へのアクセスを容易にするために、開閉自在なカバーが設けられていることが多い。この種の開閉自在なカバーの多くは、枢軸周りで回動するヒンジ式の開閉構造から構成されている。ヒンジ式のカバー開閉構造においては、厚みのあるカバーを１８０°開口させることは構造的に難しく、ある程度の角度までカバーが開くと本体部分と干渉し、外側に突き出た状態で静止する構造が一般的である。このため、外側に突き出たカバーと人体とが接触するなどしてカバーに過度な外力が加わり、本体との取付部近傍に過大な負荷が掛かることでこの部分が破損するといった問題が生じる。この問題は、金属に比べ強度が低い樹脂等の素材からなるカバーにおいて特に顕著に現れる。

前記本体とカバーとの取付部近傍の破損を防止するための先行技術として、カバーと連結した回動軸を本体に固定された板ばねで挟み込むようにして係止し、この板ばねの弾性力を超える力が回動軸部に加わると、回動軸ごとカバーが外れる構造に関する技術が知られている（特許文献１参照）。この先行技術においては、カバー先端部に過度な外力が加わると、このカバー先端部を力点、本体側に突設された係止片（ストッパー）およびこれと圧接する部位を支点、板ばねによって軸支された回動軸部を作用点としてテコの原理が働き、この原理を直接的に利用して回動軸を板ばねから外す構造となっている。

また、開放角度を規制するための係止部が設けられたヒンジ式のカバー開閉構造において、所定の開放角度を越えてカバーが開こうとすると、このカバーに設けられた係止片近傍が弾性変形して本体からカバーが外れる技術が知られている（特許文献２参照）。この先行技術においても、カバー先端部に過度な外力が加わると、このカバー先端部を力点、無理に開放したとき本体とカバーとが圧接する部位を支点、係止片近傍の弾性変形させる部位を作用点としてテコの原理が働き、この原理を直接的に利用してカバーを弾性変性させる構造となっている。

特開平１０−２４７７８８号公報特開２０１２−１５１８８号公報

本発明は、一般的なヒンジ式カバー開閉構造が抱える問題、すなわち装置本体から突き出たカバーに人体が接触するなどしてカバーに過度な外力が加わると、本体との取付部近傍に過負荷がかかりこの部分が破損するという問題の解決を主な課題とするものである。

加えて、本発明は、破損防止のための前記先行技術が抱える以下の問題を併せて解決することを課題とする。すなわち、破損防止のための前記先行技術のうち、回動軸の係止に板ばねを使用する先行技術では、カバーを捩じるような外力が加わると、回動軸が板ばねから速やかに外れない事態が想定され、このとき支点となる部位には過大な力が加わり破損するおそれがある。またテコの原理によって増幅された力が直接作用することで回動軸部が破損することも懸念される。この破損については、金属に比べ強度の低い合成樹脂等の素材からなるカバーにおいて特に顕著に現れる。さらに、本先行技術においては、構造的に板ばねの使用が必須であり、かつその取り付けのための工数も必要となることから、部品点数および製造工程が増えて生産コストが高くなるという問題もある。

また、係止片を備えるカバーが弾性変形することでカバーが外れる先行技術においても、カバーを捩じるような外力が加わったり係止部の抵抗や係止部近傍の剛性が必要以上に高いと、弾性変形させる部位が速やかに外れない事態が想定される。このとき、前記板ばねを用いた先行技術と同様に、支点となる部位や弾性変形させる部位が破損するおそれがある。この破損については、金属に比べ強度が低い合成樹脂等の素材からなるカバーにおいて特に顕著に現れる。

以上の問題に鑑み、本発明では、所定の開き角度を越えてカバーを開口させる外力が加わったとき、この外力およびテコの原理によって生じる力（以下、過度な外力等という）を直接作用させることなくカバー開閉構造を構成する部位を無理なく弾性変形させ、これにより円滑かつ確実にカバーが外れる開閉構造を提案することを目的とする。加えて、開閉構造を構成する一般的な構造以外の部材、例えば板ばね等の特別な部品を用いることなく、前記目的を達成することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために、枢支部が設けられた本体と、この本体に一対のピンを介して回動自在に枢支されたカバーと、このカバーと一体に成形され前記ピンの軸線方向に弾性変形可能な一対のアームと、前記カバーの回動により前記本体から離間する方向に前記カバーを変位させる前記アームと前記本体との間に設けられた第一のカム要素と、前記カバーのさらなる回動を前記ピンの軸線方向の変位に変換する前記アームと前記本体との間に設けられた第二のカム要素とを備えたカバー開閉構造を提供するものである。

前記第一のカム要素および前記第二のカム要素は、いずれも運動の方向を変換する機能を有する要素である。前記第一のカム要素は、回動する前記カバー側に形成される。また、前記第二のカム要素は、回動する前記カバー側と静止する前記本体側のいずれか一方または双方に形成される要素である。

また、前記課題を解決する本発明は、前記第一のカム要素が、前記アームの先端部周縁に設けられた周縁カムであるカバー開閉構造である。

また、前記課題を解決する本発明は、前記第二のカム要素が、前記アームの先端部に突設されている前記ピンの頂面に形成された斜面カムであるカバー開閉構造である。

また、前記課題を解決する本発明は、前記カバーに設けられたアームの根元部分の両側に、アームの先端方向へ開口する溝を設けたものである。

本発明によれば、第一と第二の２つのカム要素が有する前記機能がほぼ同時に働くことで、カバー開閉構造の一部を構成するアームが無理なく弾性変形し、これにより、カバーを捻るような過度な外力等が加わってもカバーを円滑かつ確実に外すことができる。この結果、本体とカバーとの取付部近傍等に過大な負荷が掛かる事態が回避され、この部分の破損を防止することができる。また、過度な外力等は、２つのカム要素を経由することで、回動のための力と２つのカム要素の働きによって方向変換された運動のための力とに分散されることから、支点となる部位や弾性変形させるアームに過度な外力等が直接作用することはなく、カバーに過度な外力が加わったときの破損を効果的に防止することができる。

加えて、前記円滑なカバー取外効果と破損防止の効果を、板ばね等の特別な部品を要することなく実現していることから、前記先行技術との関係で部品点数と固定のための製造工程が不要となり、製造コストの低減が見込める。

図１は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置を備えた遊技球搬送装置の斜視図であって、カバーが閉じている状態を示す。図２は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置を備えた遊技球搬送装置の斜視図であって、カバーが所定の角度で開いた状態を示す。図３は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置のカバーを内側から見た斜視図である。図４は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置のカバーが備えるアームとピン部分の拡大図である。図５（ａ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の右側面視における図１内のＡ−Ａ拡大断面図であってカバーが閉じている状態を示し、図５（ｂ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の図５（ａ）におけるＢ−Ｂ拡大断面図である。図６（ａ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の右側面視における図１内のＡ−Ａ拡大断面図であってカバーが所定の角度で開き保持されている状態を示し、図６（ｂ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の図６（ａ）におけるＣ−Ｃ拡大断面図である。図７（ａ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の右側面視における図１内のＡ−Ａ拡大断面図であってカバーが本体から外れた状態を示し、図７（ｂ）は、本発明の実施の形態によるカバー開閉装置の枢支部の図７（ａ）におけるＤ−Ｄ拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。なお、上下左右および前後の位置関係については、特に記載がない限り、本体とカバーから構成される遊技機用球払出装置が、カバーを正面にして設置された状態を基準に定めるものとする。また、カバーは閉じた状態を基準とする。

先ず、本発明に係るカバー開閉構造を構成する各部位の構成、形状、配置等について、図１ないし図５に基づいて説明する。

図１において符号１で示される装置は、本体１０とカバー１００とから構成される遊技球払出装置である。本体１０は、図２に示すように、内部に遊技球搬送通路４０を備えており、この遊技球搬送通路４０の一側面を覆うカバー１００を一対の枢支部２０、２０を介して回動自在に枢支している。カバー１００は、本体１０に設けられている３つの係止受け３０と、この係止受け３０に対応するようにカバー１００に設けられている３つの係止片１１０とが係合することで、閉じた状態で本体１０に係止される。

本体１０には、前記一対の枢支部２０の一部分を構成する一対の凹部１１が設けられている。この一対の凹部１１は、本体１０の正面側左右両端からやや中央寄りの位置にあって、遊技球払出装置１の全高の略３分の１の高さの位置に設けられている（図２参照）。凹部１１の右側面視形状は、図５に示すように、本体１０の前方側にあたる左半分が略半円形状、本体１０の後方側にあたる右半分が矩形状を呈しており（図５（ａ）参照）、また後述するピン１４０の高さより深い空隙により形成されている（図５（ｂ）参照）。凹部１１の前記略半円形状部分の内壁面には、後述するピン１４０を枢支するための枢支面１１ｂが形成されている（図５（ａ）、（ｂ）参照）。また、前記凹部１１の形状および配置は、各々の開口端面１１ａが内側に向き合うように、左右幅方向の中間線に対して線対称となっている（図２参照）。

前記凹部１１の開口端面１１ａと隣接する位置には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、この開口端面１１ａと略直角をなす垂直面が帯状に形成されている。この垂直面には、後述する周縁カム１３１が圧接し摺動する摺動面１０ａが形成されている。

前記カバー１００は、前述のように、本体１０内に設けられた遊技球搬送通路４０の一側面を覆うものであり、この遊技球搬送通路４０を保守・点検等するとき、簡単にアクセスできるように開閉自在に設けられたものである。したがって、カバー１００は、図１および図２に示すように、閉じた状態から所定の角度まで回動し開くことのできる構造となっている。カバー１００は、適度な強度・剛性と弾性とを兼ね備えた素材からなるものが望ましく、かつ遊技球搬送通路４０の搬送状態を外から目視できるように、例えば透明な合成樹脂製の成形品であることが好ましい。また、カバー１００は、図３に示すように、カバー本体１２０と一対のアーム１３０と前記３つの係止片１１０とを主な要素として構成されており、これらカバー本体１２０とアーム１３０および前記係止片１１０とはいずれも一体に形成されている。

前記カバー本体１２０は、図１ないし図３に示すように、左右に長く上端の一部が突き出た略逆Ｔ字状を呈しており、左右縁端に本体１０の側面の一部を覆う側壁１２０ａが、上下両端縁に補強用のリブ１２０ｂが一体となって備わっている。カバー本体１２０の上端部には、３つの係止片１１０が略等間隔おいて設けられている。またカバー本体１２０の下端部にあって左右両端よりやや中央寄りの位置には、一対のアーム１３０が下方に向かって突出するように設けられている。

前記アーム１３０は、後述するピン１４０の軸芯Ｐの軸線方向（以下、単に軸線方向という）に弾性変形することが可能なように、その形状は軸線方向に薄く上下方向に伸びた薄板状を呈している。また、アーム１３０には、後述するように、先端部の周縁に周縁カム１３１が形成され、頂面に傾斜面１４０ａを備えるピン１４０が突設されている。これら周縁カム１３１およびピン１４０を各々備えた一対のアーム１３０の形状および配置は、互いの左右幅方向の中間に位置する中間線ＣＬに対して線対称である（図３参照）。また、アーム１３０の根元の両側には、アーム１３０の弾性変形を容易にするために、それぞれ一対の深溝１５０が設けられている（図３および図４参照）。

前記周縁カム１３１は、請求項１における第一のカム要素および請求項２における周縁カムに相当するものである。周縁カム１３１の図５（ａ）に示す右側面視形状では、カバー１００の後方側にあたる右半分が半円弧形状を呈しており、カバー１００の前方側にあたる左半分が略矩形状を呈している。前記半円弧形状の部分に、軸芯Ｐを中心に一定の半径Ｒで回動する領域（以下、この領域を定常域１３１ａという）が形成されている。この定常域１３１ａは、曲率半径が一定の曲面によって形成されている。

一方、前記矩形状の部分のうち、定常域１３１ａとの境界に位置する点α（以下カム作用始点αという）から図５（ａ）において時計回りに０°ないし略４５°回動した範囲に、カム作用が働く領域（以下、この領域をカム作用域１３１ｂという）が形成されている。このカム作用域１３１ｂは、カバー１００が閉じた状態において略水平な平面と略直角な角部とから構成され、このうちの平面部分は周縁カム１３１が時計回りに回動するにしたがって軸芯Ｐからの距離が次第に大きくなるように形成されている。

以上に述べたように、本実施の形態による周縁カム１３１においては、カム作用始点αから図５（ａ）において反時計回りに０°ないし１８０°の範囲に一定の半径Ｒで回動する定常域１３１ａが形成され、カム作用始点αから図５（ａ）において時計回りに０°ないし４５°の範囲にカム作用域１３１ｂが形成されている。

前述したように、アーム１３０の先端部側面には、図３に示すように、ピン１４０が一体に突設されている。このピン１４０が前記本体１０に設けられた凹部１１に嵌合することで枢支部２０が構成される。このピン１４０の基本形状は円柱体であり、その頂面には後述す傾斜面１４０ａが設けられている（図４参照）。この傾斜面１４０ａが設けられたピン１４０によって斜面カム１４１が形成される。この斜面カム１４１は、請求項１における第二のカム要素および請求項３における斜面カムに相当するものである。ピン１４０の周面には、ピン１４０が凹部１１と嵌合した際に枢支面１１ａと摺動する周面１４０ｂが形成されている（図４参照）。本実施の形態では、一対のピン１４０は、各々の頂面が互いに背向するように線対称の位置に設けられているが（図３参照）、他の実施の形態として、互いの頂面が対向する位置に設けてもよい。

前記傾斜面１４０ａは、図５に示すように、カバー１００が閉じた状態におけるピン１４０の頂面右斜め略半分、すなわち前記カム作用始点αから図５（ａ）において反時計回りに、略４５°ないし１３５°回動した範囲に設けられており、ピンの頂面から根元に向かって略４５°の傾斜角で面取りするようにして形成されている（図４参照）。これにより傾斜面１４０ａの形状は、ピン１４０の頂面との交線が直線で、ピン１４０の周面１４０ｂとの交線が略半円形状となっている（図４参照）。また、斜面１４０ａは、ピン１４０の頂面から根元にわたって形成されており、前記半円形状部分の最下部はピン１４０の根元１４０ｄに位置している（図４参照）。なお、本実施の形態では、前述したように、周縁カム１３１のカム作用域１３１ｂが、カム作用始点αから図５（ａ）において時計回りに４５°の範囲で設けられていることから、傾斜面１４０ａとカム作用域１３１ｂとは、ピン１４０の軸芯Ｐ周りに最大１８０°ほど位相がずれている（図５参照）。

カバー１００は、図５に示すように、前記本体１０に設けられた凹部１１の枢支面１１ｂとピン１４０の周面１４０ｂとが一定の隙間を有しながら嵌合することによって、上下および前方向への動きが本体１０によって規制されながら回動自在に枢支される。なお、図５ないし図７においては、説明の都合上前記隙間を誇張して描いているが、実際には円滑に回動するのに必要最小限な隙間となっている。

また、カバー１００の後方向への動きは、アーム１３０の先端部に形成された周縁カム１３１が、アーム１３０の後方に位置する本体１０の一部である摺動面１０ａと接することで規制される。カバー１００が閉じた状態では、周縁カム１３１は、前記カム作用始点αから図５（ａ）において反時計回りに９０°回動した接点βで摺動面１０ａと接している（図５参照）。

次に、本実施の形態におけるカバー開閉構造の動作態様について、図５ないし図７に基づいて説明する。

遊技球払出装置１内に設けられた遊技球搬送通路４０を保守・点検等するときには、カバー１００を開いて遊技球搬送通路４０にアクセスする。閉じた状態にある前記カバー１００は、係止片１１０が備える爪を押し下げるように摘んで係止受３０と係止片１１０との係合を解除したのち手前側に引くことで、枢支部２０を介し本体１０に枢支されながら開く。

前記構成によれば、図５（ａ）に示すように、カバー１００が閉じた状態から反時計回りに略９０°の範囲で回動するとき、周縁カム１３１は、定常域１３１ａにおける前記接点βから前記カム作用始点αの範囲で摺動面１０ａと摺動することになる。このときカバー１００は、ピン１４０と凹部１１との間に一定の隙間を有しながら枢支部２０によって回動自在に枢支される（図５（ａ）、（ｂ）参照）。

また、前記構成によれば、図６（ａ）に示すように、カバー１００が反時計回りに略９０°を越えて回動するとき、周縁カム１３１のカム作用域１３１ｂと摺動面１０ａとが摺動することになる。カム作用域１３１ｂは、前述したように、時計回りに回動するにしたがって軸芯Ｐからの距離が次第に大きくなる略平面から形成されているため、カム作用域１３１ｂでの回動が進むにつれてカバー１００の回動中心である軸芯Ｐは、本体１０の摺動面１０ａから次第に離れる。このとき、摺動面１０ａは略垂直面によって形成され、また、周縁カム１３１は摺動面１０ａの前方に配置されていることから、カバー１００は後方から前方向に押し出されるように変位する。

ここで、傾斜面１４０ａは、前述したように、前記周縁カム１３１のカム作用域１３１ｂに対して、軸芯Ｐ周りに最大１８０°ほど位相がずれた位置に設けられていることから、カム作用域１３１ｂがカバー１００の後方に位置する摺動面１０ａと摺動しているとき、傾斜面１４０ａは、凹部１１の前方内壁面に形成されている枢支面１１ｂと接する位置にくることになる（図６参照）。

遊技球搬送通路４０を清掃する作業者が謝って腕をカバー１００に当てるなどしてカバー１００に過度な外力が加わると、カバー１００はさらに回動して、前記離間変位が増大する。この結果、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜面１４０ａが枢支面１１ｂを圧接部γで押圧することになる。また、周縁カム１３１が摺動面１０ａを圧接部ωで押圧することになる。

傾斜面１４０ａが、前記枢支面１１ｂの開口縁端を押圧しながら前記離間変位に伴って移動すると、傾斜面１４０ａが設けられているアーム１３０先端部には、傾斜面１４０ａの傾斜角に起因して軸芯Ｐの軸線方向（以下、単に軸線方向と称する）への変位が生じる。このアーム１３０先端部における軸線方向の変位は、前記斜面カム１４１のカム作用によるものであり、斜面カム１４１と凹部１１とがいずれも線対称にある前記構成によれば、一対のアーム１３０の先端部に線対称となって生じる。よって、斜面カム１４１のカム作用に基づく軸線方向への変位は、互いに相反する向きに等しく生じることから、この変位によってカバー１００が軸線方向に移動することはない。このとき、一対のアーム１３０の先端部には、左右から挟まれるように前記軸線方向への変位が作用することから、図３および図７（ｂ）内に示す矢印の向きにアーム１３０の先端部が弾性変形する。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー１００が、カム作用域１３１ｂ上のカム作用終点εと摺動面１０ａとが接するまで回動すると、傾斜面１４０ａは枢支面１１ｂを滑りきり、ピン１４０の頂面平坦部１４０ｃと凹部１１の開口端面１１ａとが接するに至る。これにより、ピン１４０と凹部１１との嵌合が解除され、本体１０からカバー１００が外れる。

なお、取り外したカバー１００を本体１０に取り付けるには、アーム１３０の弾性に抗してピン１４０を凹部１１に差し込むことでこれらを係合させる。

なお、本実施の形態とは異なり、一対の斜面カム１４１および凹部１１が線対称にない場合であっても、アーム１３０先端部に作用する軸線方向の変位を受け止める部位を本体１０側に別途設けることで、カバー１００の軸線方向への移動を回避し、アーム１３０を弾性変形させることができる。

以上の動作態様によれば、所定の角度を越えてカバー１００を開口させる過度な外力等は、周縁カム１３１と斜面カム１４１とを介することで、カバー１００を回動させる力と、前記本体１０から離間する変位に関わる力と、前記軸方向への変位に関わる力とに分散される。このうち、アーム１３０の先端部を弾性変形させる力は、前記軸方向への変位に関わる力であることから、アーム１３０の先端部には、過度な外力等は直接作用せず、これらが減殺されるかたちで作用することになる。

なお、他の実施の形態として、第一のカム要素は前記アーム１３０の先端部周縁に形成される周縁カム１３１としつつ、第二のカム要素は本体１０側に設けた円錐台形状のピンによって形成される斜面カムとし、また、カバー１００側のアーム１３０の先端部にこの円錐台形状のピンによって形成される斜面カムと嵌合する凹部もしくは孔を設けた形態であってもよい。この実施の形態によっても前記実施の形態と同じ作用によって一対のアーム１３０先端部が弾性変形し、カバー１００が所定の開き角度を越えて回動すると本体１０から外れることになる。

本発明に係る開閉構造を備えたカバーとしては、合成樹脂からなることが好ましい。すなわち、本発明の効果を享受するためには、前述したように、弾性変形させるアーム部が適度な強度・剛性と弾性とを兼ね備えた素材からなることが望ましく、また、コスト面から素材原価が低廉で加工性に優れた素材が好ましい。さらに搬送装置においては、被搬送物のつまり等を外から目視できることが作業性の点からきわめて重要であり、透明なカバーとすることが求められる。これらは合成樹脂からなるカバーとすることで実現される。すなわち、合成樹脂からなるカバーとすれば、適度な強度・剛性と弾性とを兼ね備え、素材原価も比較的低廉であり、かつ射出成形等によってカバー本体とアーム部とを容易に一体成形することができる。また、透明なカバーを創作することも可能である。以上から、本発明に係る開閉構造を備えた合成樹脂製カバーとすることで、上記要請を高い次元で満たすことが可能となり、本発明の効果を最大限生かしたカバーを提供することができる。

以上、本発明に係るカバー開閉構造の実施の形態として、搬送通路の一側を構成するカバーを備えた遊技球搬送装置について説明してきたが、同様の形態のカバーを必要とするものとして、ＩＣカードやプリペイドカードおよび通硬貨の被搬送物を、搬送通路を通じて移送する装置全般が想定される。

１…遊技球払出装置、１０…本体、２０…枢支部、１００…カバー、１２０…カバー本体、１３０…アーム、１３１…周縁カム、１４０…ピン、１４０ａ…傾斜面、１４１…斜面カム、１５０…溝。

Claims

枢支部が設けられた本体と、この本体に一対のピンを介して回動自在に枢支されたカバーと、このカバーと一体に成形され前記ピンの軸線方向に弾性変形可能な一対のアームと、前記アームと前記本体との間に設けられた第一のカム要素と、前記アームと前記本体との間に設けられた第二のカム要素とを備え、前記第一のカム要素は、前記カバーの回動に伴って前記本体に形成された面と摺動して前記カバーの回動中心を前記本体から離間する方向に変位させ、前記第二のカム要素は、前記カバーの回動を前記ピンの軸線方向の変位に変換することを特徴とするカバー開閉構造。
前記第一のカム要素は、前記アームの先端部周縁に設けられた周縁カムであることを特徴とする請求項１に記載のカバー開閉構造。
前記第二のカム要素は、前記アームの先端部に突設されている前記ピンの頂面に形成された斜面カムであることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のカバー開閉構造。
前記カバーに設けられたアームの根元部分の両側に、アームの先端方向へ開口する溝を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のカバー開閉構造。