説明

ソレノイド式係合解除装置

【課題】係合部材を係合解除位置に確実に移動できるソレノイド式係合解除装置を提案すること。
【解決手段】ソレノイド式ロック解除装置1は、ソレノイド11の可動鉄心12とロックピン4との間が連結機構13によって連結されている。連結機構13は可動鉄心12に固定した連結部材16と、ロックピン4の下端部に形成した連結部17とを備え、これらは距離δだけ相対移動可能な状態で連結されている。ソレノイド11をオンして可動鉄心12が距離δだけ移動するまでの初動期間は無負荷状態にあり、可動鉄心12が十分な速度になった後に連結機構13が連結状態に切り替わり、可動鉄心12によってロックピン4がロック位置4Aからロック解除位置4Bに向けて移動を開始する。可動鉄心12の初動時に大きな負荷が作用せず、可動鉄心12が大きな運動エネルギをもった後にロックピン4に衝撃力が作用してその移動が開始し、確実にロックピン4を解除できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソレノイドを駆動源として用いてロック部材、ラッチ爪、ストッパなどの係合部材を係合位置から係合解除位置に移動させるソレノイド式係合解除装置に関し、特に、容量の大きなソレノイドを用いることなく係合部材の係合解除動作を円滑に行うことのできるソレノイド式係合解除装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ソレノイドはばね力によって例えば突出位置に保持されている可動鉄心を備えており、励磁されると、電磁力によって可動鉄心が引き込まれるように構成されている(特許文献1参照)。ソレノイドは、ロック機構などにおいてロック部材などの係合部材を係合位置から係合解除位置に移動させるための係合解除装置の駆動源として利用されている。かかるソレノイド式係合解除装置では、可動鉄心が係合部材に連結されており、ソレノイドを励磁すると可動鉄心によって係合部材が係合位置から係合解除位置に移動して、係合解除状態に切り替わる。
【特許文献1】特開平8−270544号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ここで、係合解除時には、静止状態にある係合部材を引き込む必要があり、また、係合部材が係合している被係合部材との間の静摩擦力に逆らって係合部材を引き込む必要がある。したがって、係合部材を係合位置から移動させる際には大きな負荷がソレノイドの可動鉄心に掛かる。さらには、係合部材に被係合部材がばね力などによって押し付けられている場合には、これらの間の摩擦力が大きく、また、これらの間にかじりなどが生じて、係合部材を移動させる際に非常に大きな負荷がソレノイドの可動鉄心に掛かる可能性がある。
【0004】
これに対して、駆動源であるソレノイドによる係合部材を移動させるための駆動力は、その可動鉄心の初動時において最も小さい。したがって、可動鉄心の初動時に大きな負荷が作用すると可動鉄心を起動できず、係合部材の係合を解除できないおそれがある。そこで、従来のソレノイド式係合解除装置では、初動時の大きな負荷に対応可能な大型のソレノイドを使用せざるを得なかった。
【0005】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、大型のソレノイドを用いることなく係合解除動作を確実に行うことのできるソレノイド式係合解除装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明のソレノイド式係合解除装置は、係合部材を係合位置から係合解除位置に移動させるためのソレノイドと、このソレノイドの可動鉄心および前記係合部材の間を連結している連結機構とを有し、この連結機構は、前記可動鉄心が移動を開始して所定量だけ移動した後の時点で、当該可動鉄心と前記係合部材の間を連結状態に切り替えることを特徴としている。
【0007】
ここで、前記連結機構としては、前記可動鉄心および前記係合部材の間を所定量だけ相対移動可能な状態で連結している構成のものを用いることができる。
【0008】
例えば、この連結機構は、前記可動鉄心の側に連結されている駆動側連結部材と、前記係合部材の側に連結されている被駆動側連結部材とを備え、前記駆動側連結部材と前記被駆動側連結部材は、前記可動鉄心の移動方向において所定量の遊びのある状態で対峙している係合部をそれぞれ備えた構成のものとすることができる。
【0009】
本発明のソレノイド式係合解除装置の係合解除動作において、ソレノイドが励磁されて可動鉄心が移動を開始する時点では、当該可動鉄心と負荷側の係合部材との間は連結が解除された状態にある。したがって、初動時には可動鉄心に負荷が作用しないので速やかに可動鉄心が移動を開始する。可動鉄心が所定量移動して十分な移動速度になった後に、連結機構は、可動鉄心と負荷側の係合部材の間を連結状態に切り替える。可動鉄心は十分な移動速度で移動しており、大きな運動エネルギをもった状態で負荷側に連結される。この時に、係合部材の側には、係合部材を係合位置から係合解除位置に向けて移動させるための衝撃力が作用する。よって、大きな係合解除力を係合部材の初動時に加えることができるので、係合部材を係合位置から係合解除位置に向けて確実に移動させることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明のソレノイド式係合解除装置では、ソレノイドの可動鉄心の初動時には負荷を掛けず、可動鉄心が十分な移動速度に達する助走期間を経た後に、係合部材に連結させて当該係合部材の移動を開始させるようにしている。したがって、ソレノイドの立ち上がりと、係合部材の係合解除動作が同時に発生する従来方式とは異なり、係合部材に大きな係合解除力を加えて係合解除位置に向けて移動させることができる。
【0011】
よって、本発明によれば、ソレノイドの可動鉄心の初動時に係合位置にある係合部材の側から大きな負荷が作用して、可動鉄心が移動せずに、係合解除動作が不能になるという弊害を防止できる。また、可動鉄心の初動時に作用する大きな負荷に対応できるように大型のソレノイドを駆動源として用いる必要がなくなるので、ソレノイド式係合解除装置の小型化、低コスト化も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したソレノイド式係合解除装置の実施の形態を説明する。
【0013】
(実施の形態1)
図1は本発明を適用したロック解除装置を示す概略構成図である。ロック解除装置1は、例えば、本体フレーム2に取り付けられている開閉蓋3を閉じ位置にロックしているロックピン4をロック解除位置に引き込むためのものである。ロックピン4は本体フレーム2に形成したピンガイド穴5に沿って上下に移動可能な状態に保持されており、本体フレーム2の上面2aから上方に突出したロック位置4Aと、上面2aからピンガイド穴5内に引き込まれた想像線で示すロック解除位置4Bとの間を移動可能である。ロックピン4がロック位置4Aに突出している状態では、開閉蓋3の下端側の前面3aがロックピン4に当たり、開閉蓋3のロック状態が形成される。
【0014】
ロック解除装置1は本体フレーム2の下側に、ロックピン4と同軸状態となるように垂直に取り付けられているソレノイド11と、このソレノイド11の円柱状の可動鉄心12およびロックピン4の間を連結している連結機構13とを有している。ソレノイド11は、可動鉄心12を突出方向に付勢しているコイルばね14と、可動鉄心12を吸引するための電磁石15を備えている。ソレノイド11を励磁すると、電磁石15によって可動鉄心12が吸引される。
【0015】
連結機構13は、可動鉄心12の上端部に同軸状態で固定した駆動側連結部材16と、ロックピン4の下端部に一体形成された被駆動側連結部17とを備えている。被駆動側連結部17は、ロックピン4の円柱状の下端部に形成した所定幅の小径軸部17aと、この小径軸部の上端に形成されている円環状下端面17bと、小径軸部の下端に形成されている円環状上端面17cによって規定されている。
【0016】
駆動側連結部材16は、円筒状の胴部16aと、この下端を封鎖している円形の底板部分16bと、胴部16aの上端に取り付けた円環状の天板部分16cとを備えている。底板部分16bには同軸状態で可動鉄心12の上端部が連結固定されている。円環状の天板部分16cの中心開口16dには、被駆動側連結部17の小径軸部17aが遊びのある状態で差し通されている。小径軸部17aの軸線方向の長さは、天板部分16cの厚さよりもδだけ長い。また、中心開口16dは、小径軸部17aの円環状下端面17bおよび円環状上端面17cより小径である。したがって、駆動側連結部材16と被駆動側連結部17とは、可動鉄心12の移動方向に沿って所定量δだけ相対移動すると、駆動側連結部材16の天板部分16cが円環状下端面17bあるいは円環状上端面17cに係合して、相互に連結した状態に切り替わるようになっている。
【0017】
なお、本例では、ロックピン4のロック位置4Aを規定する上側ストッパ18と、ロックピン4のロック解除位置を規定する下側ストッパ19とを備えている。可動鉄心12に固定されている連結部材16が上昇すると、当該連結部材16の天板部分16cの上面が上側ストッパ18に当たるようになっている。また、連結部材16が下降すると、その底板部分16bの裏面が下側ストッパ19に当たるようになっている。
【0018】
図2はソレノイド式ロック解除装置1の動作説明図である。まず、図2(a)に示すロック状態では、ソレノイド11がオフ状態にあり、その可動鉄心12がコイルばね14のばね力によって上方に押し上げられている。したがって、その上端部に固定されている連結部材16の天板部分16cの上面が上側ストッパ18に当たった状態となっている。また、連結部材16の天板部分16cが、ロックピン4の連結部17の円環状下端面17bを下側から押し上げており、これにより、ロックピン4がロック位置4Aに保持されている。
【0019】
このロック状態において、ソレノイド11をオンに切り替えると、可動鉄心12が下方に引かれて、その上端部に固定されている連結部材16が下方に移動を開始する。ここで、連結部材16とロックピン側の連結部17の間には、可動鉄心移動方向に隙間δがあるので、連結部材16が隙間δだけ移動する間は、可動鉄心12とロックピン4の間は連結解除状態に維持される。この移動期間は、可動鉄心12が所定の移動速度に達するための助走期間である。
【0020】
可動鉄心12が十分な速度に達して大きな運動エネルギを持った後に、図2(b)に示すように、連結部材16がロックピン側の連結部17に連結された連結状態に切り替わり、ロックピン4に大きな衝撃力が加わり、この後は、可動鉄心12によってロックピン4が引き下げられる。ロックピン4に連結されて当該ロックピン4を移動させるための大きな初動負荷が作用する時点では、可動鉄心12は十分な運動エネルギを持っているので、ロックピン4を速やかにロック解除位置に向けて移動させることができる。
【0021】
可動鉄心12の引き込み動作は、その連結部材16の裏面が下側ストッパ19に当たるまで行われる。下側ストッパ19に当たると、図2(c)に示すように、ロックピン4がロック解除位置4Bまで引き込まれたロック解除状態になる。これにより、開閉蓋3は矢印の方向に開けることができる。
【0022】
なお、図2(b)に示す状態から図2(c)に示す状態に移行する際、ロックピン4と開閉蓋3との係合部分における静摩擦力やかじりなどによって、大きな負荷がソレノイド11に掛かった場合に、一回の動作でロックピン4をロック位置から移動させることができない場合がある。この場合には、ソレノイド11を一旦オフ状態にし、所定時間経過後に再びソレノイド11をオン状態にして、ロックピン4を解除するためのリトライ動作が繰り返される。
【0023】
以上説明したように、ソレノイド式ロック解除装置1では、ソレノイド11によりロックピン4をロック解除位置に移動させる際に、まず、可動鉄心12を移動させ、これが十分な移動速度になるための助走期間をおいた後に、可動鉄心12をロックピン4の側に連結して、ロックピン4の移動を開始させるようにしている。
【0024】
したがって、ソレノイドの可動鉄心12の初動時に、ロックピン4の側から大きな負荷が作用して、移動不能の状態に陥ることを回避できる。よって、従来に比べて小型のソレノイドを用いてもロックピン4によるロックを確実に解除できる。また、リトライ動作においては、ロックピン4に対して繰り返し衝撃力を与えることができるので、スタック状態にあるロックピンを移動させることが容易である。さらに、ソレノイド11の可動鉄心12の動作性能を損ねない範囲で、連結部材16の質量を大きくしておけば、ロックピン4の初動時に大きな衝撃力を当該ロックピン4に加えて、ロックピン4を確実に移動させることができる。
【0025】
なお、本例では、可動鉄心12に連結部材16を固定し、当該連結部材16とロックピン4の側に形成した連結部17とを相対移動可能としてある。この代わりに、ロックピン4に連結部材16を固定し、可動鉄心12の側に連結部材16と相対移動可能な連結部17を形成してもよい。また、連結機構13は、可動鉄心12の移動方向に所定量相対移動した後に相互に連結状態に切り替わる機構であればよく、本例の機構に限定されるものではない。
【0026】
(実施の形態2)
図3は、本発明を適用した位置決めピン引き抜き装置を示す概略構成図である。位置決めピン21は移動部材22を所定の位置に位置決めするためのものであり、移動部材22を所定位置に位置決めした後に、その底面に形成されている垂直な位置決め穴23に下側から位置決めピン21を差し込むことにより、移動部材22が位置決めされる。位置決めピン引き抜き装置20を用いて、位置決め穴23に差し込まれている位置決めピン21を、そこから下方に引き抜いた位置決め解除位置21Bに移動させることができる。
【0027】
このような位置決めピン引き抜き装置においては、位置決め精度を上げるために、位置決めピン21と移動部材22の位置決め穴23との嵌合隙間をほとんど設けず、あるいは、軽い圧入状態となるように、これらを係合させるか、または、ばね等の付勢部材によって移動部材22を付勢して、その位置決め穴23の内周側面を位置決めピン21の外周面に対して積極的に押し当てるようにしている。このようにして位置決め精度を上げると、位置決めピン21を位置決め穴23から引き抜く際には、これらの間に大きな接触摩擦が発生するので、位置決めピン21の引き抜きが困難になる。したがって、このような位置決めピン引き抜き装置に本発明を適用した場合には、位置決めピン21の引き抜きを確実に行うことができるので、極めて有効である。
【0028】
図3を参照して説明すると、本発明を適用した位置決めピン引き抜き装置20は、位置決めピン21と一定の間隔で平行となるように垂直姿勢で下向きに配置したソレノイド24と、このソレノイド24の可動鉄心25および位置決めピン21の間を連結している連結機構26とを有している。ソレノイド24の可動鉄心25はコイルばね27によって下方に突出した位置に保持されており、電磁石28を励磁すると、上方に引き込まれるようになっている。
【0029】
連結機構26は、位置決めピン21の下端部21aに連結されている昇降部材29と、この昇降部材29を昇降させるための揺動リンク30とを備えている。位置決めピン下端部21aと昇降部材29は一定量δだけ相対的に昇降可能な状態で連結されており、この構造は前述の実施の形態1における駆動側連結部材16および被駆動側連結部17と同一である。昇降部材29の下端には連結ピン31が取り付けられており、揺動リンク30の一端に形成された長穴32に回転およびスライド可能な状態で差し込まれている。揺動リンク30は、ソレノイド24と位置決めピン21の間に位置する支軸33を中心として上下に揺動可能であり、当該揺動リンク30の他方の端部は連結ピン34によって回転自在の状態で可動鉄心25の下端部に連結されている。
【0030】
この構成の位置決めピン引き抜き装置20において、位置決め状態においてソレノイド24をオンすると、可動鉄心25が上方に引かれる。昇降部材29が距離δだけ下降する間は、可動鉄心25は位置決めピン21から切り離されており、実質的に無負荷状態で移動して所定の速度に達する。この後に、図3(b)に示すように、昇降部材29が位置決めピン21に衝突して、当該位置決めピン21が下方に引き下げられる位置決め解除動作が開始する。本例においても実施の形態1の場合と同様に、可動鉄心25の初動時には負荷が作用せず、所定の速度に達する助走期間を経た後に位置決めピン21の移動を開始させるので、位置決め解除動作を確実に行うことができる。
【0031】
(実施の形態3)
次に、図4は、本発明を適用したストッパ解除装置の概略構成図である。本例のストッパ解除装置40は、カード挿入部41に挿入されているカード42を当該カード挿入部41に保持しているストッパ43を解除位置に移動させるためのものである。カード挿入部41の底板44は、その背面側からばね部材45によってカード排出方向に付勢されており、この底板44にカード42が乗っている。底板44の前端部には係合穴46が形成されており、ここに、下側からストッパ43の係合突起47が差し込まれて、底板44の移動が阻止されている。
【0032】
ストッパ43は、支軸48を中心として上下に揺動可能であり、その前端部に上方に直角に折れ曲がった係合突起47が形成されている。ストッパ43の後端部には上方に垂直に突出しているばね受け49が形成されており、このばね受け49と底板背面部分との間にばね部材45が圧縮状態で装着されている。
【0033】
ストッパ解除装置40は、ストッパ43の後端50の真上に、下向き姿勢で垂直に配置したソレノイド51と、このソレノイド51の可動鉄心52およびストッパ後端50の間を連結している連結機構53とを備えている。連結機構53は、可動鉄心52の先端に固定したコの字状断面の駆動側連結部材54と、ストッパ後端50に固定した被駆動側連結部材55とを備えている。これらの連結部材54、55はコの字状断面のものであり、所定距離δだけ相対移動可能な状態で相互に組み合わせた状態に配置されている。
【0034】
ストッパ43によってカード42の排出が阻止されている図4(a)の状態において、ソレノイド51をオンすると、その電磁石56によって可動鉄心52が付勢ばね57のばね力に逆らって上方に引き込まれる。可動鉄心52の初動期間においては、連結部材54、55には隙間があるので、可動鉄心52は実質的に無負荷状態で移動する。可動鉄心52が所定距離δだけ移動した後は、図4(b)に示すように、連結部材54、55が相互に連結された状態になり、ストッパ43の後端50が上方に引き上げられる。
【0035】
このように、ストッパ43の初動時には可動鉄心52の側から衝撃力が作用するので、ストッパ43が確実に駆動される。図4(c)に示すように、ストッパ43の前端側の係合突起47が係合穴46から下方に外れて、ストッパ解除状態に切り替わると、ばね部材45によって前方に押されている底板44が前方に排出され、そこに乗っているカード42がカード挿入部41から排出される。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明を適用したロック解除装置の概略構成図である。
【図2】図1のロック解除装置の動作説明図である。
【図3】本発明を適用した位置決めピン引き抜き装置の動作説明図である。
【図4】本発明を適用したストッパ解除装置の動作説明図である。
【符号の説明】
【0037】
1 ロック解除装置
4 ロックピン
11 ソレノイド
12 可動鉄心
13 連結機構
16 連結部材
17 連結部
20 位置決めピン引き抜き装置
21 位置決めピン
21a 下端部
24 ソレノイド
25 可動鉄心
26 連結機構
29 昇降部材
30 揺動リンク
40 ストッパ解除装置
43 ストッパ
51 ソレノイド
52 可動鉄心
53 連結機構
54、55 連結部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
係合部材を係合位置から係合解除位置に移動させるためのソレノイドと、
このソレノイドの可動鉄心および前記係合部材の間を連結している連結機構とを有し、
この連結機構は、前記可動鉄心が移動を開始して所定量だけ移動した後の時点で、当該可動鉄心と前記係合部材の間を連結状態に切り替えることを特徴とするソレノイド式係合解除装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記連結機構は、前記可動鉄心および前記係合部材の間を所定量だけ相対移動可能な状態で連結していることを特徴とするソレノイド式係合解除装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記連結機構は、前記可動鉄心の側に連結されている駆動側連結部材と、前記係合部材の側に連結されている被駆動側連結部材とを備え、前記駆動側連結部材と前記被駆動側連結部材は、前記可動鉄心の移動方向において所定量の遊びのある状態で相互に対峙している係合部をそれぞれ備えていることを特徴とするソレノイド式係合解除装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−32118(P2007−32118A)
【公開日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−217811(P2005−217811)
【出願日】平成17年7月27日(2005.7.27)
【出願人】(000128946)マミヤ・オーピー株式会社 (122)