JP2004018105A

JP2004018105A - 蓋開閉装置

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Publication number: JP2004018105A
Application number: JP2002207573A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshinuma; 吉沼　隆史; Minoru Chino; 千野　実; Shunsuke Furuya; 古谷　俊輔; Motoko Iwadare; 岩垂　素子; Hiroshi Kurata; 蔵田　洋志; Daichi Shino; 篠　大地; Fumihiko Tsujimoto; 辻本　史彦; Takahiro Tobe; 戸部　孝広; Hiroaki Ninomiya; 二ノ宮　博明; Kotaro Matsushita; 松下　幸太郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】蓋開閉装置において固定部の構造を単純にすること、対象物の位置あわせを容易にすること及び、蓋開閉時の螺子山による摩擦抵抗を減らすことを目的とする。
【解決手段】本発明の蓋開閉装置中の万力装置は螺子軸及びそれに接続される一対のバイスから構成される。バイスが両端逆螺子軸により左右から等速で移動し、筒状の物体を挟み込むことで対象物を保持すると同時に装置の中心に位置あわせをする。また、本発明の蓋開閉装置は上下板１３、１対の万力装置１０，２２及び回転軸１８、回転通電装置１９から構成され、一方の万力を上下方向自由にすることにより蓋開閉時の蓋の上下移動に応じて万力が自由に動き、蓋と対象物本体との間での螺子山の摩擦を軽減し、蓋の開閉に必要なトルクを減少する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は螺子式の蓋を自動で開閉することのできる蓋開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジョーを利用して対象物下部を固定し、アームによって蓋部を保持しアームを回転させて蓋の開閉を行う、例えば特開平０８−２７６９８９のような装置や、ガイドに沿って移動可能なフックにより対象物上下の固定を行い、一方を回転させて蓋の開閉を行う、例えば特開平１２−３５５３９６のような装置が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の方式の蓋開閉装置では、対象物を回転軸の中心に合わせて設置しなければならない。
【０００４】
また、固定部にジョーを使用すると部品点数が増えてしまい、移動可能なフックを使うとフックの移動とフックの開閉の２段階の操作が必要になってしまう。
【０００５】
さらに、従来の方式の蓋開閉装置では蓋を固定する部分が蓋の開閉時の上下運動に対応していないため、蓋開閉時に押し付け力を発生させ、螺子山同士の摩擦力を増大させてしまう。
【０００６】
本発明はこのような課に鑑みてなされたものであり、単純な固定装置で対象物を回転軸の中心に容易に位置あわせをし、単純な操作で対象物を固定することができ、かつ蓋の開閉時に蓋と本体の螺子山の間での押し付け力の発生を小さくする蓋開閉装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓋開閉装置は次のものを含む。すなわち、装置本体である。また、万力装置であり、この２つの万力装置が装置の下部と上部に配置され、上部のものは上下機構により上下し、どちらか一方は回転機構により回転することができる。また、上下機構である。この上下機構が１つあり、上部万力を上下させる機能を持つ。また、回転機構である。この回転機構が１つあり、２つの万力のうち片方と接続され、それを回転させることが出来る。また、回転通電機構である。この回転通電機構が１つあり、回転機構の周辺に設置され、固定部分から回転部分へコードを介さず電力を供給する機能を持つ。
【０００８】
上述の蓋開閉装置は、上部万力が開栓の対象となる物体の高さに自動的に移動し、万力装置で装置の中央に対象物を固定し、どちらか一方の万力装置を回転させることで蓋の開閉を行うものである。
【０００９】
上述の蓋開閉装置は、開栓の対象となる物体が回転軸の中心からずれて置かれている場合にへの字型を有する万力のバイス形状及びその左右対称な動きにより自動的に物体を回転軸の中心に位置あわせをすることができる。
【００１０】
上述の蓋開閉装置は、開栓時に上部の万力を上下方向自由にすることにより、蓋開閉時の蓋の上下移動に応じて万力が自由に動き、蓋と対象物本体との間での螺子山同士の摩擦を軽減し、蓋の開閉に必要なトルクを減少することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
蓋開閉装置に係わる発明の実施の形態について図１、図２、図３、図４を参照しながら説明する。
【００１２】
最初に蓋開閉装置の構成について説明する。図１は本発明の蓋開閉装置を表したものである。図１から分かるように蓋開閉装置は下部万力装置１０、支柱１１、螺子軸１２、上下板１３、ＤＣモータ１４、タイミングベルト１５、ＤＣモータ１６、タイミングベルト１７、回転軸１８、回転通電装置１９、ベース２０、天井板２１、上部万力装置２２、ストップスイッチ２３、２４からなっている。
【００１３】
ここで、下部万力装置１０、上部万力装置２２は図２に記載した万力装置で、下部万力装置１０は回転軸１８上に固定され、回転通電装置１９を介して４極の電流が通電できるようになっている。２極は動力用、２極は信号用である。なお、下部万力装置１０及び上部万力装置２２は蓋開閉時のトルクに耐えられる万力装置であれば良い。
【００１４】
ここで、下部万力装置１０及び上部万力装置２２の構成について説明する。図２は下部万力装置１０及び上部万力装置２２を表したものである。図２から分かるように万力装置は両端逆螺子軸１、一対のバイス２、テーブル３、ＤＣモータ４、動力伝達装置（タイミングベルト）５、一対のガイドレール６、一対のベアリング及びベアリングホルダ７、ストップスイッチ８、９からなっている。
【００１５】
ここで、テーブル３はねじ軸１、一対のガイドレール６の上部にあり対象物２６を載せるためのもので、形状、材質などは対象物２６の重量に耐えうるものであれば良い。
【００１６】
次に、バイス２は図２に示したようなへの字の形状を有し、両端逆螺子軸１の両側に螺子を介して取り付けられている。また、この１対のバイス２はテーブル３の中心からｘ軸方向に等距離かつｙ座標が同じになるよう配置される。さらに、バイス２のｙ方向両端の下部にはバイス２が回転しないよう両端逆螺子軸１と平行に設置されたガイドレール６が当てられている。なお、バイス２の形状は一つのバイスにつきｙ軸方向に関してその中心から等距離の２箇所以上で対象物２６と接触すればよく、半円形や、楕円の一部のような形状も採用できる。また、ガイドレール６はバイス２が回転しないように支える機能があるものならば良く、例えばリニアシャフトなどを採用し、万力にリニアブッシュなどを介して接続することもできる。
【００１７】
次に、ベアリング及びベアリングホルダ７は図２に示した凸の字状の板にベアリングを受ける円状の穴をあけ、そこにベアリングを取り付けたものである。また、ベアリング及びベアリングホルダ７は両端逆螺子軸１の回転を妨げず、固定できるものであれば良い。
【００１８】
次に、動力源にはＤＣモータ４を使用し、動力伝達装置にはタイミングベルト５を使用している。動力源、動力伝達装置共に螺子軸に回転を伝えるものであれば良く、例えばＡＣモータ、歯車やカップリングなども採用できる。
【００１９】
次にストラップスイッチ８はバイス２のへの字の谷の部分に、ストップスイッチ９はガイドレール６の端にそれぞれ固定されている。
【００２０】
また、下部万力装置１０及び上部万力装置２２は以下のような動きをする。
最初に筒状の対象物２６をテーブル３の上に置き、スイッチ（図示していない）を入れるとＰＣ４０に信号が入力され、ＤＣモータ４に正方向電流が供給され、ＤＣモーター４が回転し、その動力がタイミングベルト５を介して両端逆螺子軸１に伝わる。バイス２は両端逆螺子軸１に螺子を介して接続されているので装置の中心に向かい図２の矢印ａの方向に移動する。このとき対象物２６の中心が、ｘ軸方向にずれている場合、バイス２がｘ軸に関して常に中心から等距離にあるので、ずれている側のバイスに先に対象物２６が接触し、ｘ軸中心方向の力が対象物２６に加えられるため、そのずれは修正される。両端逆螺子軸１とｙ軸方向にずれている場合バイス２の形状がへの字型をしているためへの字のｙ座標の正の部分もしくは負の部分のどちらかが先に接触することになり、ｙ軸中心方向の力が対象物２６にかかり、修正される。この２つが同時に行われることにより対象物２６はテーブル３の中心に位置合わせされる。ストップスイッチ８に対象物２６が接触すると信号がＰＣに入力されモータ４への電源の供給が止まりバイス２が静止し、対象物２６はテーブル３の中心に固定される。さらに、締め付けの解除時にはＤＣモータ４に逆方向電流が供給されバイス２は図２の矢印ｂの方向に移動し、締め付けが解除され、バイス２がストップスイッチ９に接触するとＰＣに信号が入力され電流の供給が止まり締め付けが停止する。なお、万力の締め付けの終了をストップスイッチを使用して判断しているが、モータに負荷がかかるとモータを流れる電流が増大することを利用して、モータに流れる電流の測定装置をＰＣに接続し、電流の変化を感知することにより締め付けの終了を判断することもできる。
【００２１】
次に図１にあるように回転軸１８はベース２０中央部にベアリングを介して接続され、ＤＣモータ１６にタイミングベルト１７を介して接続されている。ＤＣモータ１６は回転力を発生させるものであれば良くＡＣモータなども使用でき、タイミングベルト１７は回転力を伝達できるものであれば良く歯車なども使用できる。
【００２２】
次に、回転通電装置１９は図３にあるようにベース円盤２５に４本の溝が同心円上に掘られ、そこにリング状の電極２７，２８，２９，３０が固定されている。電極２７，２８，２９，３０それぞれの位置にバネからなる端子３１，３２，３３，３４が固定され、それぞれの端子は電極とすべり接触をする。
【００２３】
次に、図１にあるように支柱１１はベース２０の対角位置に２本設置され、天井板２１の荷重を支えると同時に上部万力装置２２及び上下板１３のガイドの役割も持っている。なお、支柱１１は天井板の過重に耐えうるもので、表面がなめらかであれば良い。
【００２４】
次に、螺子軸１２はベース２０の奥に設置され上下板１３に螺子を介して接続され、ＤＣモータ１４にタイミングベルト１５を介して接続されていて、天井板２１の荷重を支えると同時に上下板１３を上下させる役割も持っている。なお、ＤＣモータ１４は回転力を発生させるものであれば良くＡＣモータなども使用でき、タイミングベルト１５は回転力を伝達できるものであれば良く歯車なども使用できる。
【００２５】
次に、ベース２０及び天井板２１は装置の最下部及び最上部に設置され、支柱１１はそれぞれに固定され、螺子軸１２はベアリングを介してそれぞれに接続される。また、ＤＣモータ１４、１６及び回転軸１８はベアリングを介してベース２０に接続される。なお、ＤＣモータ１４，１６はベース２０に螺子により固定されている。また、ベース２０は装置の荷重に耐えかつ蓋開閉時のトルクに耐えうるものであれば良く、天井板２１は蓋開閉時のトルクに耐えうるものであれば良く、共に形状、材質などは問わない。
【００２６】
次にストップスイッチ２３は支柱１１の下部万力装置１０最上部と同じ高さに取り付けられており、ストップスイッチ２４は天井板２１の下部の上部万力に関する部分の最上部と接触する部分に取り付けれれている。
【００２７】
次に蓋開閉装置の制御に関して図４を参考に説明する。
図４にあるように蓋開閉装置は家庭用の電源（ＡＣ１００Ｖ）を電源に作動する。電源はまずＡＣ→ＤＣ変換機３５に入りＤＣに変換され、各モータドライバ３６〜３９にＤＣ電源が供給される。各モータドライバ３６〜３９はそれぞれＰＣ４０とも接続されており、その指示により接続された各モータ４、１４、１６を作動、停止させることができる。また、ＰＣ４０には各ストップスイッチ８，９，２３からの信号も入力されている。
【００２８】
次に図２〜図４を参考に蓋開閉装置の動きについて説明する。
蓋開時には以下のような動きをする。
【００２９】
最初に筒状の対象物２６をテーブル３に置きスイッチ（図示していない）を入れるとＰＣ４０に信号が入力され下部万力装置１０のＤＣモータに正方向電流が供給され対象物２６下部の締め付けおよび中心合わせが行われ、ストップスイッチ８に対象物２６が接触して次の信号がＰＣに入力され、電流の供給が止まる。
【００３０】
次に、ＤＣモータ１４に正方向電流が供給され上下板１３を図１の矢印ｃの向きに移動させる。ストップスイッチ２３に上下板１３が接触するとＰＣに信号が入力されＤＣモータ１４への電流の供給が止まり、上下板１３は静止する。この動きの途中で、上部万力装置２２は上下方向自由であるため、上部万力装置２２のテーブル３が対象物２６の上面と接触し、上部万力装置２２は対象物２６に支えられ、その位置で静止する。
【００３１】
次に、上部万力装装置２２のＤＣモータ４に正方向電源が供給され対象物２６の蓋の締め付けおよび中心合わせが行われ、ストップスイッチ８に対象物２６の蓋が接触して信号がＰＣに入力され、電源の供給が止まる。
【００３２】
次に、ＤＣモータ１６に正方向電流が供給され回転軸１８を対象物２６の螺子蓋を開ける方向に１０８０度回転させる。このときの回転角の制御はＤＣモータ１６の特性により回転速度が決まっていることを利用し電流を供給する時間をＰＣにより調整することで行う。なお、電流の供給時間はモータの特性などを考慮しＰＣに設定をしておく。なお、回転角は１０８０度に限定されず蓋を開けるのに十分な角度であれば何度でも良い。さらに、電流の供給時間について設定をせずに角度センサを利用し必要角の回転をＰＣが感知し次の行程に移る方法をとっても良い。
【００３３】
次に、上部万力２２のＤＣモータ４に逆方向電流が供給され締め付けを解除し、ストップスイッチ９にバイス２が接触するとＰＣに信号が入力され電流の供給が止まり、停止する。同時に下部万力１０のＤＣモータ４にも逆方向電流が供給され締め付けを解除し、ストップスイッチ９にバイス２が接触するとＰＣに信号が入力され電流の供給が止まり、停止する。両方のストップスイッチからの信号をＰＣが受け取ると次の行程に移る。
【００３４】
ＤＣモータ１４に逆方向電流が供給され、上下板１３が図１の矢印ｄの向きに移動し、上部万力装置２２に接触し一体となって動作する。上部万力装置２２の最上部がストップスイッチ２４に接触するまで上下板１３及び上下万力装置２２は図１の矢印ｄの向きに移動する。ストップスイッチ２４からの信号をＰＣが受け取ると電源が切れ作業を終了する。
【００３５】
蓋閉時には以下のような動きをする。
【００３６】
最初に蓋をのせた状態の対象物２６を下部万力装置１０のテーブル３上に設置する。
【００３７】
次に、スイッチ（図示していない）を入れると信号がＰＣ４０に入力され、下部万力装置１０のＤＣモータ４に正方向電流が供給され、対象物２６下部の中心合わせ及び締め付けが行われる。ストップスイッチ８に対象物２６が接触し、ＰＣ４０に信号が入力されると電流の供給が止まる。
【００３８】
次に、ＤＣモータ１４に正方向電流が供給され上下板１３を図１の矢印ｃの向きに移動させる。ストップスイッチ２３に上下板１３が接触するとＰＣ４０に信号が入力されＤＣモータ１４への電流の供給が止まり、上下板１３は静止する。この動きの途中で、上部万力装置２２は上下方向自由であるため、上部万力装置２２のテーブル３が対象物２６の上面と接触し、上部万力装置２２は対象物２６に支えられ、その位置で静止する。
【００３９】
次に、蓋を固定するため上部万力装置２２のテーブル３に蓋の上部を接触させスイッチ（図示していない）を入れる。ＰＣ４０に信号が入力され上部万力装置２２のＤＣモータ４に正方向電流が供給され蓋の締め付けおよび中心合わせが行われ、ストップスイッチ８に蓋が接触して信号がＰＣ４０に入力され、電流の供給が止まる。
【００４０】
次に、ＤＣモータ１６に逆方向電流が供給され回転軸１８を螺子蓋を閉める方向に１０８０度回転させる。このときの回転角の制御はＤＣモータ１６の特性により回転速度が決まっていることを利用し電流を供給する時間をＰＣにより調整することで行う。なお、電流の供給時間はモータの特性などを考慮しＰＣに設定をしておく。また、回転角は１０８０度に限定されず蓋を閉めるのに十分な角度であれば何度でも良い。さらに、電流の供給時間について設定をせずに角度センサを利用し必要角の回転をＰＣが感知し次の行程に移る方法をとっても良い。
【００４１】
次に、上部万力２２のＤＣモータ４に逆方向電流が供給され締め付けを解除し、ストップスイッチ９にバイス２が接触するとＰＣに信号が入力され電流の供給が止まり、停止する。
【００４２】
次に、ＤＣモータ１４に逆方向電流が供給され、上下板１３が図１の欠印ｄの向きに移動し、上下万力装置２２に接触し一体となって動作する。上部万力装置２２の最上部がストップスイッチ２４に接触するまで上下板１３及び上部万力装置２２は図１の矢印ｄの向きに移動する。ストップスイッチ２４からの信号がＰＣに入力されると電流の供給が止まり、停止する。
【００４３】
次に下部万力装置１０のＤＣモータ４に逆方向電流が供給され締め付けを解除し、ストップスイッチ９にバイス２が接触するとＰＣに信号が入力され電流の供給が止まり、作業を終了する。
【００４４】
以上のことから本実施の形態によれば、万力装置のバイスの形状及び動きにより筒状の物体を容易に装置の中央に固定でき、蓋開閉装置の一方の万力を上下方向自由にすることにより、蓋開閉時の蓋の上下移動に応じて万力が自由に動き、蓋と対象物２６本体との間での螺子山同士の摩擦を軽減し、蓋の開閉をより少ないトルクで行うことができる。
【００４５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【発明の効果】
本発明は以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明蓋開閉装置によれば、固定に１対の万力装置を使用することにより固定部の構成と動作を単純にすることができる。
また、請求項２記載の発明蓋開閉装置によれば、万力の移動、締め付け、回転の３段階の操作で蓋の開閉を行うことができる。
また、請求項３記載の発明蓋開閉装置によれば、固定部の万力装置のバイスの形状及びその動きにより、対象物２６の回転軸中心への装置あわせを容易に行うことができる。
さらに、請求項４記載の発明蓋開閉装置によれば、蓋と対象物２６本体との間での螺子山同士の摩擦を軽減し、蓋の開閉に必要なトルクを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓋開閉装置の全体図である。
【図２】図１記載の万力装置１０，２２の全体図である。ただし、この図では簡単のためＤＣモータ４の位置を図１とはずらして記載した。
【図３】図１記載の回転通電装置１９及びそれに接続する軸１８の図である。ただし、この回転通電装置１９とＤＣモータ４は直接関係しないのでＤＣモータ４を省略した。
【図４】電気回路の概念図である。
【符号の説明】
１…両端逆螺子軸、２…バイス、３…テーブル、４…ＤＣモータ、５…動力伝達装置、６…ガイドレール、７…ベアリング及びベアリングホルダ、８、９…ストップスイッチ、１０…下部万力装置、１１…支柱、１２…螺子軸、１３…上下板、１４…ＤＣモータ、１５…動力伝達装置、１６…ＤＣモータ、１７…動力伝達装置、１８…回転軸、１９…回転通電装置、２０…ベース、２１…天井板、２２…上部万力装置、２３、２４…ストップスイッチ、２５…ベース円盤、２６…対象物、２７，２８，２９，３０…電極、３１，２１，３３，３４…端子、３５…ＡＣ→ＤＣ変換機、３６…上部万力装置２２用モータドライバ、３７…下部万力装置１０用モータドライバ、３８…転装置用モータドライバ、３９…上下機構用モータドライバ、４０…中央制御装置（ＰＣ）

Claims

以下のものを含む蓋開閉装置。
（イ）装置本体
（ロ）万力装置
（ロ−１）上記万力装置が２つある
（ロ−２）上記２つの万力装置が装置の下部および上部にそれぞれ配置される
（ロ−３）上記２つの万力装置のうち上部に配置されるものは（ハ）記載の上下機構により上下方向に移動することができ、どちらか一方は（ニ）記載の回転機構により回転することができる
（ハ）上下機構
（ハ−１）上記上下機構が１つある
（ハ−２）上記上下機構は（ロ）記載の上部万力を上下させる機能を持つ
（ニ）回転機構
（ニ−１）上記回転機構が１つある
（ニ−２）上記回転機構は（ロ）記載の万力装置の一方に接続される
（ニ−３）上記回転機構はこれに接続された（ロ）記載の万力装置の一方を回転させる機能をもつ
（ホ）回転通電機構
（ホ−１）上記回転通電機構が１つある
（ホ−２）上記回転通電機構は回転機構の周辺に設置される
（ホ−３）上記回転通電機構は固定部分から回転部分にコードを介さずに電力の供給を行う機能を持つ
請求項１記載の蓋開閉装置において、上部万力が開栓の対象となる物体の高さに自動的に移動し、その上下を万力装置で固定し、どちらか一方が回転することにより螺子式の蓋を開閉することのできるもの。
請求項１記載の蓋開閉装置において、開栓の対象となる物体が回転軸の中心からずれて置かれている場合にへの字型を有する万力のバイス形状及びその左右対称な動きにより自動的に物体を回転軸の中心に位置あわせをすることのできるもの。
請求項１記載の蓋開閉装置において、上下に移動する、開栓の対象となる物体を固定する装置を、開栓時に上下方向自由にし、蓋と共に上下することによって蓋の螺子山と本体の螺子山との間での押し付け力を低減し、より少ないトルクで蓋の開閉を行うことができるもの。