JP2006118719A - スクリュー駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体構成を小型化できて不測の事態にあっても無理なく外力に対応し、被駆動体の動きを制御容易な機能を備えるスクリュー駆動装置を提供する。
【解決手段】所要リードで螺旋溝３１ａを周面に形成されて軸心に軸挿入孔３２を貫通形成される駆動スクリュー３１と、このスクリューの前記軸挿入孔３２に摺動自在に嵌挿されて回転力を伝達する駆動軸３４，３４’と、この駆動軸に動力を与える減速モータ４０と、前記駆動スクリュー３１に定常以上の推力が作用すると電源を遮断する自動復帰型の制御手段および前記構造各部位を囲って機体等に取付ける支持構造部材とで構成され、前記スクリューのリードに間隔を合わせて配列される複数の動力伝達ローラ７ａを備えた作動体（動力伝達アーム７）を、その動力伝達ローラ７ａが前記スクリューの螺旋溝３１ａに係合して直進駆動される構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転動力を直線運動に変換して僅かな動力で物体を作動させるスクリュー駆動装置に関するものである。

従来、例えば自動ドアの駆動装置としては、歯付きベルトなどを使用する巻掛け駆動手段が採用され、吊下げ式の扉体をガイドレールに沿って横行駆動するものが知られている。また、スクリュー軸に雌ねじを有する部材を螺合させて、そのスクリュー軸を回転駆動することによって雌ねじを備える部材を横行させるようなスクリュー駆動方式のものがある。

前記自動ドアの駆動装置のように低速で駆動して出力される装置にあっては、モータの出力を大きな減速比で減速して目的物を作動させる必要があるので、減速機構が大きくなる。そして、巻掛け駆動による場合、ベルトなどを懸架するために大きな設置スペースを必要とする。しかも歯付きベルトなど可撓性材料にてなる部品を使用するので、長期使用によって伸びが生じて動力伝達に支障を来たす。また、狭いスペースを利用してベルトなどを巻掛ける場合、メンテナンスでの操作が困難でその保全に不都合なことが多い、という問題がある。

また、前述のスクリュー駆動式によれば、移動体（例えば扉体）の移動距離に応じた長さのスクリュー軸を必要とし、かつそのスクリュー軸に螺合する雌ねじを備えた部材（この例ではドア吊り車との連結金具）を変則的な外力が作用しないようにしてスムーズに動かし得るガイド手段を必要とするなどの問題がある。

本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、全体構成を小型化できて不測の事態にあっても無理なく外力に対応し、被駆動体の動きを制御容易な機能を備えるスクリュー駆動装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるスクリュー駆動装置は、
所要リードで螺旋溝を周面に形成されて軸心に軸挿入孔を貫通形成されるスクリューと、このスクリューの前記軸挿入孔に摺動自在に嵌挿されて回転力を伝達する駆動軸と、この駆動軸に動力を与える減速電動機と、前記スクリューに定常以上の推力が作用すると電源を遮断する自動復帰型の制御手段および前記構造各部位を囲って機体等に取付ける筐体とで構成され、
前記スクリューのリードに間隔を合わせて配列される複数の動力伝達ローラを備えた作動体を、その動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋溝に係合して直進駆動される構成であることを特徴とするものである（第１発明）。

前記発明において、前記スクリューの駆動軸は、前記スクリューの全長より長くされ、スクリューの軸挿入孔内でスプライン構造にて周方向に噛合して軸線方向摺動自在にされ、スクリュー外部でスクリューに対向して推力を受け止めるカラーが固着されている構成とされるのがよい（第２発明）。

前記自動復帰型の制御手段は、前記スクリューの両端部と駆動軸上の前記カラーとの間にそれぞれリターンスプリングが平衡状態で介挿され、前記スクリューの両端縁により推進力でオン操作されるスイッチが各対向位置で筐体に付設され、それらスイッチのいずれか一方がオン操作されると減速電動機の出力部と前記駆動軸との間に設けられたクラッチを遮断してスクリューの回転を停止させ、前記リターンスプリングの平衡作用でスクリューを定位置に復帰させるように構成されるのがよい（第３発明）。

また、前記減速電動機からスクリューの駆動軸までの間に回転エンコーダを設けて、スクリューの回転状況を制御部で記憶するように構成されるのがよい（第４発明）。

さらに、前記スクリューの軸線と前記作動体の移動軸線とが、前記動力伝達ローラとスクリューの螺旋溝との係合状態を一定に保持されるように、前記筐体にて作動体の付設側を案内する構造部が設けられているのがよい（第５発明）。

本発明によれば、駆動スクリューがその軸心を貫通して配される支持軸上で軸方向にスライド可能に支持された構造にして、回転することで周面に形成される螺旋溝に係合する動力伝達ローラを直進させる構成とされているので、前記動力伝達ローラの移動に際して過負荷による推力が作用すると、スクリューを推力で軸方向に移動させて、そのスクリュー端部に対向して設けられている自動復帰型の制御手段（スイッチ）を操作し、駆動停止させる。こうすることにより、過負荷によって駆動部における障害の発生を防止することができる。また、前記制御手段によってスクリューが軸線方向に推力で移動させられたとき、所定量スライドすると電源を遮断し、反転駆動させて内蔵するリターンスプリングの平衡作用で定常位置に復帰させることができる。

また、本発明によれば、駆動スクリューと原則電動機の出力部との間に回転エンコーダを設けることにより、前記駆動スクリューの回転数ならびに回転角を検知して、回転に同僚を制御部で逐次記憶させるようにすると、駆動の途中でスクリューが停止しても、継の作動開始時に先の動作で停止した状態に戻って駆動を開始することができるという利点がある。

次に、本発明のスクリュー駆動装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、この実施の形態では、自動ドア装置の駆動部に用いた物を中心に説明する。

図１には本発明に係るスクリュー駆動装置の一部を断面で表わす全体正面図が示されている。図２には本実施形態のスクリュー駆動装置を駆動部に用いた自動ドアを表わす図が、図３には図２のＡ−Ａ視拡大断面図が、それぞれ示されている。

この実施形態のスクリュー駆動装置は、図２に示されるように、駆動スクリュー３１と、その駆動スクリュー３１を歯車伝導で駆動する減速機付きのモータ４０と、前記駆動スクリュー３１が支持される駆動軸３４（３４’）と、その支持軸受３５，３５’および電磁クラッチ４２とで構成されている。前記駆動スクリュー３１は、その軸心に貫通する軸挿通孔３２が設けられ、その軸挿通孔３２の中央部にはスプライン軸孔３２ａが形成されており、この軸挿通孔３２に、端部を支持軸受３５，３５’で回転自在に支持される左右二分されて同一軸心で挿入される駆動軸３４，３４’により、軸線方向にスライド可能に支持されている。そして、前記駆動軸３４，３４’は、前記駆動スクリュー３１の軸挿通孔３２内で、その各先端部に形成されたスプライン軸部３４ａを両側からほぼ対称に、前記スプライン軸孔３２ａに摺動可能に挿入するとともに、中間部を前記軸挿通孔３２に嵌合設置されている軸受ブッシュ３３を介して受支されている。また、この駆動スクリュー３１は、その外周部に所要のリードで螺旋溝３１ａが形成されており、この螺旋溝３１ａに、後述する動力伝達アーム７（本発明における動力伝達ローラを備えた作動体に対応）上で前記駆動スクリュー３１のリードに対応した間隔で配置された複数の動力伝達ローラ７ａが順次係合して送られるようにされている。

このように形成される駆動スクリュー３１は、その駆動軸３４，３４’の一方の軸端に取り付く歯車４３を、駆動モータ４０の出力軸端に取り付く電磁クラッチ４２の出力歯車４２ａ（クラッチの従動側に取り付く）と噛み合わせて動力が伝達されるようになされている。一方、前記駆動スクリュー３１の駆動軸３４，３４’上にはその軸頸部にストップカラー３６がそれぞれ取り付けられ、そのストップカラー３６と駆動スクリュー３１の内部に固着されている軸受ブッシュ３３（片側の軸受ブッシュは図示せず）の外端との間に、リターンスプリング３７（本発明の復帰用ばねに相当）がそれぞれ被嵌して介挿されている。そして、その駆動スクリュー３１のニュートラル位置での両端部に対向する前記軸受３５，３５’の取付け部隣接位置には、リミットマイクロスイッチ３８，３８が配置されている。そして、それらマイクロスイッチ３８は、制御部（図示せず）と接続されて、その作動片３８ａ端に前記駆動スクリュー３１のいずれか一方の端部が接触すると前記モータ４０への電源が遮断、または反転駆動されるようになされている。

また、前記モータ４０の出力軸４１に接続される前記電磁クラッチ４２の従動軸４４ａ端には、軸受部３５’の外端側で回転エンコーダ４４が付設され、この回転エンコーダ４４によって前記駆動スクリュー３１の回転数を検知できるようにされており、所要回転数でスクリュー溝３１ａによって横移動される動力伝達アーム７の移動距離が検知され、あるいは移動距離を設定することもできるようにされている。そのために、従動軸４４ａには駆動軸３４’上の歯車４３と噛み合う歯車４４ｂが設けられている。したがって、予め所定の回転数を検知すると駆動スクリュー３１の作動を停止させて動力伝達アーム７の移動を停止させることができる。そして、回転エンコーダ４４を駆動スクリュー３１の駆動軸３４’と歯車４４ｂで関連させることにより、例えば停電から復帰した場合でも、回転エンコーダ４４の計測したデータが制御部（図示せず）における記憶手段（メモリ）に記憶されているから、距離設定を改めてする必要がないという利点がある。

このように構成されるスクリュー駆動装置は、例えば図２に示されるように、自動開閉するドアの駆動部として採用される場合について説明すると、建物の出入口の上側に装着される上框２に駆動装置３としてガイドレール４とともに仕組まれて、この上框２の内側で引き戸となるドア８を吊下げるランナー１０，１０が動力で駆動されて開閉できる。

このスクリュー駆動装置３は、建物の出入口上側の鴨居下側に沿って取り付ける上框２を形成した下側開放の溝形部材内部に、図１で示されるように、図上左側の支持軸受３５を形成するブロックと、モータ４０を支持するブロック３５”との間を箱型構造の部材（具体的な形状について図示せず）で囲うように形成して、前記上框２の一側面を切欠いた個所に収まるようにユニット化されて、組付けられる。なお、前記箱型構造の部材は、前記支持軸受３５を形成するブロックとモータ４０を支持するブロック３５”とで、上框２の一部と分解可能にボルト締結されて全体の安定保持ができるようにされる。

一方、ドア８には、多数の動力伝達ローラ７ａを備える動力伝達アーム７が付設されて、その動力伝達ローラ７ａを前記駆動スクリュー３１に係合させてドアの開閉ができるようにされる。前記動力伝達アーム７は、その両端部をガイドレール４に案内されて横行自在なドア吊下げ用の一対のランナー１０，１０の上頂部に、端部を上側からボルト７ｂにて締結され、両ランナー１０を相互に連結するようにされる断面Ｌ字形に板材を曲げ加工された長尺の部材であり、その上面に前記駆動スクリュー３１に形成される螺旋溝３１ａのリードに合わせたピッチで多数の動力伝達ローラ７ａが軸線を上下方向に向けて取り付けられたものである。

前述のようにされたスクリュー駆動装置３は、前記上框２の上半部２ａにおける空間の長手方向中央部に配置され、ドア８を前記ガイドレール４に案内されて移動自在な二個のランナー１０，１０によって吊下げ配置することで、駆動スクリュー３１を回転させると動力伝達アーム７を介してドア８の開閉駆動を行うことができる。

こうすると、スクリュー駆動装置３がモータ４０の起動とともに電磁クラッチ４２を作動させると、電磁クラッチ４２の出力歯車４２ａから歯車４３に動力が伝達されて駆動スクリュー３１を回転させる。すると、この駆動スクリュー３１の螺旋溝３１ａによって係合する動力伝達ローラ７ａがスクリューの軸線方向に移動して、その動力伝達ローラ７ａが多数取り付く動力伝達アーム７を介してランナー１０，１０がガイドレール上を走行することになり、結果的にドア８が開閉される。この際、動力伝達ローラ７ａは、所定ピッチで配置された支持されている動力伝達アーム７がドア８のランナー１０，１０に取り付けられて、ランナー１０がガイドレール４に案内される構造になっているので、駆動スクリュー３１の螺旋溝３１ａに対して一定の条件が保たれ、駆動スクリュー３１の回転による螺旋溝３１ａの回動変位で、無理なく回転力を直進運動に変換されて移動することになる。

また、駆動スクリュー３１は、ドア８の開閉操作に際して、ドア８を所定の距離移動させて出入口を閉止すると動力伝達ローラ７ａの移動が阻止されるので、それ以上に回転が続くことにより停止している動力伝達ローラ７ａに対し螺旋溝３１ａが逆に案内される状態となり、その結果、駆動軸３４に対して軸方向に移動可能に支持されている駆動スクリュー３１が前進することになる。すると、駆動スクリュー３１は、その端部に対向する位置で固定側に配置されているリミットスイッチ３８の作動片３８ａをスクリュー端部が接触してリミットスイッチ３８を作動させるので、図示されない制御部で直ちに駆動電源の遮断指令信号が発せられてモータ４０の駆動停止ならびに電磁クラッチ４２の遮断がなされる。なお、この際駆動軸３４’（または駆動軸３４）上に被嵌装着されているリターンスプリング３７（本発明の復帰用ばねに対応）を押圧して軸方向に移動しているので、その押圧力が除かれると（駆動が停止すると）、速やかに蓄勢力によって押し戻され、反対端部に同様にして設けられているリターンスプリング３７とによる平衡が保たれる位置まで後退し、待機状態に戻る。

このようにして、駆動スクリュー３１は、ドア８の閉止による以後の作動で過剰な負荷が作用しても、リミットスイッチ３８によって移動を停止され、併せて内部に組み込まれたリターンスプリングによる復帰作用で次に作動するときには正常な状態で駆動させることができる機能を備えているのである。

また、駆動スクリュー３１のモータ４０による回転駆動に際して、その動力伝達部には回転エンコーダ４４が付されているので、この回転エンコーダ４４により駆動スクリュー３１の回転量が計測され、その回転量でスクリューの送り量が常時計測される。したがって、そのデータを制御部においてメモリーに記憶するようにしておけば、ドア８の移動位置を記憶して位置ずれを起こしても、次に作動するときにはメモリーに記憶された位置に戻して正常に作動させることができる。

前記駆動スクリュー３１の軸方向でのスライドに際しては、駆動軸３４，３４’が軸方向には移動できない構造であるが、その駆動軸３４，３４’と駆動スクリュー３１との間では、軸挿通孔３２内におけるスプライン軸孔３２ａ個所で、駆動軸３４，３４’の端部におけるスプライン軸部３４ａが摺動して支障なく作動できるのである。

なお、前記説明では、一方に移動させることについて記載したが、ドア８を反対方向に移動させるには、モータ４０を逆転させることにより前記説明と同様に作動し、ドアの開閉を行うことができる。

また、前記実施形態におけるスクリュー駆動装置は、駆動スクリュー３１の駆動軸３４を軸受３５から先に延長することで、前述の構成によるスクリュー駆動装置を連接して使用することもできる。

さらに、本実施形態のスクリュー駆動装置は、前述のようなドア開閉用駆動装置のみならず、小型の搬送装置や自動機などで、回転力を直進運動に変換して駆動する装置などに採用することができる。また、駆動スクリューを駆動するモータとの接続に関しては、前記実施形態に限定されるものではなく、一軸上で連結して使用することもできる。当然のことながら回転エンコーダの取付け位置（回転盤）についてもスクリュー軸上に配置して使用することができる。そのほかに駆動スクリューの支持構造に関しても前記実施形態に限定されるものではなく、一つのベース上に支持構造部材を配置する構造にできる。

本発明に係るスクリュー駆動装置の一部を断面で表わす全体正面図 本実施形態のスクリュー駆動装置を駆動部に用いた自動ドアを表わす図 図２のＡ−Ａ視拡大断面図

符号の説明

２ 上框
３ スクリュー駆動装置
４ ガイドレール
７ 動力伝達アーム
７ａ 動力伝達ローラ
８ ドア
９ ドアの取付金具
１０ ランナー
３１ 駆動スクリュー
３３ 軸受ブッシュ
３４，３４’ 駆動軸
３６ ストップカラー
３７ リターンスプリング
３８ リミットスイッチ
３８ａ リミットスイッチの作動片
４０ モータ
４２ 電磁クラッチ
４４ 回転エンコーダ

Claims (5)

1. 所要リードで螺旋溝を周面に形成されて軸心に軸挿入孔を貫通形成されるスクリューと、このスクリューの前記軸挿入孔に摺動自在に嵌挿されて回転力を伝達する駆動軸と、この駆動軸に動力を与える減速電動機と、前記スクリューに定常以上の推力が作用すると電源を遮断する自動復帰型の制御手段および前記構造各部位を囲って機体等に取付ける筐体とで構成され、
   前記スクリューのリードに間隔を合わせて配列される複数の動力伝達ローラを備えた作動体を、その動力伝達ローラが前記スクリューの螺旋溝に係合して直進駆動される構成であることを特徴とするスクリュー駆動装置。
2. 前記スクリューの駆動軸は、前記スクリューの全長より長くされ、スクリューの軸挿入孔内でスプライン構造にて周方向に噛合して軸線方向摺動自在にされ、スクリュー外部でスクリューに対向して推力を受け止めるカラーが固着されている請求項１に記載のスクリュー駆動装置。
3. 前記自動復帰型の制御手段は、前記スクリューの両端部と駆動軸上の前記カラーとの間にそれぞれリターンスプリングが平衡状態で介挿され、前記スクリューの両端縁により推進力でオン操作されるスイッチが各対向位置で筐体に付設され、それらスイッチのいずれか一方がオン操作されると減速電動機の出力部と前記駆動軸との間に設けられたクラッチを遮断してスクリューの回転を停止させ、前記リターンスプリングの平衡作用でスクリューを定位置に復帰させるように構成される請求項１に記載のスクリュー駆動装置。
4. 前記減速電動機からスクリューの駆動軸までの間に回転エンコーダを設けて、スクリューの回転状況を制御部で記憶するように構成される請求項１に記載のスクリュー駆動装置。
5. 前記スクリューの軸線と前記作動体の移動軸線とが、前記動力伝達ローラとスクリューの螺旋溝との係合状態を一定に保持されるように、前記筐体にて作動体の付設側を案内する構造部が設けられている請求項１に記載のスクリュー駆動装置。

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