JP2008150815A - 電動扉開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量的に重い重量扉でも簡単にモータで左右に自動開閉でき、肉体的疲労を軽減することができる電動扉開閉装置を提供する。
【解決手段】重量扉を有する装置または棚等の本体に取り付けられる取付部材と、該取付部材にヒンジ軸を介して回動自在に枢着されると共に建材等の重量扉の開閉部材を支持する支持部材から成る開閉装置において；クランクシャフトと、該クランクシャフトに回動自在に取り付けられる遊星ギヤと、該遊星ギヤの外歯が内歯に噛み合うと共にカバー内に摺動回転可能に設けられるリングギヤと、上記遊星ギヤに植設されている作動ピンが作動穴内に挿設される継手から構成される減速手段を備え、上記クランクシャフトを電動モータの回転軸に取り付けると共に、上記継手を上記ヒンジ軸に連結して、上記電動モータにより上記開閉部材を開閉するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動扉開閉装置に関するものである。

従来、電動開閉装置としては、例えば、複写機の原稿圧着板など被開閉部材が上下方向に開閉するものはあったが、左右に開く重量的に重い重量扉を有する建材等では、自動で扉を開閉する機構は存在せず、手動で重量扉を開閉するために肉体的疲労を伴っていた。
特願２００５−５６７７４

本発明は、重量的に重い重量扉でも簡単にモータで左右に自動開閉でき、肉体的疲労を軽減することができる電動扉開閉装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、手動で重量扉を左右に開閉しても、開閉部材、建材等本体、動力源であるモータに負荷を掛け破壊するおそれがない電動扉開閉装置を提供することを課題とする。

本発明が解決しようとする課題は、１つまたは複数の遊星ギヤがモータの回転軸に対して偏心している事により、モータの回転が減速してヒンジ軸に伝わると共に、モータの回転方向とは逆に大きなトルクでヒンジ軸を回す動作を行なう事が可能になる電動扉開閉装置を提供することにある。
また、取付部材が重量扉を有する装置または棚等の本体に、支持部材が重量扉に取り付けられているので、ヒンジ軸と一体に支持部材が回転し重量的に重い扉でも容易に左右に自動開閉する事ができる電動扉開閉装置を提供することにある。

すなわち、本発明の電動扉開閉装置は、重量扉を有する装置または棚等の本体に取り付けられる取付部材と、該取付部材にヒンジ軸を介して回動自在に枢着されると共に建材等の重量扉の開閉部材を支持する支持部材から成る開閉装置において；クランクシャフトと、該クランクシャフトに回動自在に取り付けられる遊星ギヤと、該遊星ギヤの外歯が内歯に噛み合うと共にカバー内に摺動回転可能に設けられるリングギヤと、上記遊星ギヤに植設されている作動ピンが作動穴内に挿設される継手から構成される減速手段を備え、上記クランクシャフトを電動モータの回転軸に取り付けると共に、上記継手を上記ヒンジ軸に連結して、上記電動モータにより上記開閉部材を開閉するように構成したことを特徴とする。また、継手が存在しなく、遊星ギヤに植設されている作動ピンが直接次のシャフトに挿設されていて、最後の遊星ギヤを上記ヒンジ軸に連結したことを特徴とする。さらに、上記減速手段と電動モータを並列に配置させコンパクトに形成させたことを特徴とする。又更に、複数の減速手段を直列に連結して、最初のクランクシャフトを電動モータの回転軸に取り付けると共に、最後の継手を上記ヒンジ軸に連結したことを特徴とする。更に又、上記リングギヤに連動レバーを一体的に取り付けて、上記支持部材に連結することを特徴とする。また、上記開閉部材の回転角度を検知して、上記電動モータを制御することを特徴とする。さらに、上記電動モータの回転数を検知して、電動モータの電流または電圧を自動制御させ、上記開閉部材の開閉速度を任意に可変制御することを特徴とする。またさらに、ソレノイドなどの伸縮部材により、上記遊星ギヤを回転する様ロック設定、回転しない様ロック解除することにより出力を出すか出さないかを決定する機構を設けたことを特徴とする。

本発明の電動扉開閉装置は、以下のような効果を有する。
１）特に車椅子に乗った障害者でも、装置から遠隔な操作部の開閉スイッチを指で押す事で重量的に重い重量扉が左右に自動開閉することが出来るだけでなく、軽量・小型で安価に提供することが出来るという利点を有する。
２）従来のヒンジの外形サイズを大きくすることなく、上記減速手段と電動モータを並列に配置させコンパクトに納めた電動扉開閉装置とすることが出来るので、ヒンジタイプの選択の幅が広くなる効果が得られる。
３）従来の重量扉を手動で開閉することによる肉体的疲労を軽減することが出来る効果が得られる。

図１において、Ｈは重量扉を有する装置または棚等の開閉装置であって、その取付部材ｈ１は重量扉を有する装置または棚等の本体Ｙに取り付けられると共に、支持部材ｈ２は重量扉Ｘを取付け支持している。これら取付部材ｈ１と支持部材ｈ２はヒンジ軸Ｓを介して、相互に回転自在に組み付けられている。上記支持部材ｈ２はヒンジ軸Ｓと一体に回転する。Ｍは本発明の電動扉開閉装置であって、その作動軸１７（図２参照）に上記ヒンジ軸Ｓが連結されている。

図２および図３は上記電動扉開閉装置Ｍの構成を説明するもので、本装置Ｍは、主として、電動モータ１、第１クランクシャフト２、第１遊星ギヤ３、第１リングギヤ４、第１カバー５、第１継手６、第２クランクシャフト７、第２遊星ギヤ８、第２リングギヤ９、第２カバー１０、第２継手１１、第３クランクシャフト１２、第３遊星ギヤ１３、第３リングギヤ１４、第３カバー１５、第３継手１６、作動軸１７および第４カバー１８から構成されている。

上記電動モータ１の回転軸１ａには、上記第１クランクシャフト２が圧入等により一体的に取り付けられている。該第１クランクシャフト２には、第１遊星ギヤ３が回転自在に取り付けられている。図４に示すように、第１遊星ギヤ３の外歯３ａは上記第１リングギヤ４の内歯４ａに噛み合っている。該第１遊星ギヤ３は、上記第１クランクシャフト２を介して、上記電動モータ１の回転軸１ａに偏心して取り付けられているので、図４（Ａ）ないし（Ｄ）で順次示すように、上記第１リングギヤ４内を転動しながら反対方向に僅かに回転する。これにより、電動モータ１の回転は第１遊星ギヤ３により減速される。この減速比は、第１遊星ギヤ３の外歯３ａおよび第１リングギヤ４の内歯４ａの歯数や、内歯４ａと外歯３ａの差によって定まる。歯数が多いほど、また、差が少ないほど、減速比は大きくなる。

上記第１リングギヤ４は上記第１カバー５内に設けられていて、該第１リングギヤ４に一定の負荷がかかると上記第１カバー５内で摺動回転するようになっている。図５に示すように、上記第１遊星ギヤ３には多数の作動ピン３ｂが植設されていて、上記第１継手６の作動穴６ａ内に挿設されており、図４に示す第１遊星ギヤ３の動きに伴って、上記作動ピン３ｂは、図５（Ｃ）に示すように、作動穴６ａ内を移動しながら、第１遊星ギヤ３の回転に伴って第１継手６が回転するようになっている。

図２に示すように、上記第１継手６は上記第２クランクシャフト７に連結されていて、一体的に回転するようになっている。該第２クランクシャフト７、第２遊星ギヤ８、第２リングギヤ９および第２継手１１は、上記第１クランクシャフト２、第１遊星ギヤ３、第１リングギヤ４および第１継手６と、それぞれ同様の構造と作用をするようになっている。上記第２遊星ギヤ８により、第２クランクシャフト７の回転はさらに減速される。

上記第２継手１１は上記第３クランクシャフト１２に連結されていて、一体的に回転するようになっている。該第３クランクシャフト１２、第３遊星ギヤ１３、第３リングギヤ１４および第３継手１６は、上記第２クランクシャフト７、第２遊星ギヤ８、第２リングギヤ９および第２継手１１と、それぞれ同様の構造と作用をするようになっている。上記第３継手１６は上記作動軸１７と一体的に構成されている。上記第３遊星ギヤ１３により第３クランクシャフト１２の回転は又更に減速される。

１９は連動レバーであって、上記第３リングギヤ１４に一体的に取り付けられていると共に、図１に示すように、開閉装置Ｈの支持部材ｈ２に連結され、重量扉を手動で開閉した場合に、上記電動モータ１に影響が及ばないようになっている。

２０はモータ回転計であって、電動モータ１の回転軸１ａに取り付けられた回転板２０ａと、該回転板２０ａの回転を検知する回転検知器２０ｂから成る。該回転検知器２０ｂの発生パルス数から電動モータ１自身の回転速度をフィードバック制御され、重量扉の開閉速度を適正に制御する構造をなしている。

２１は、上記作動軸１７の回転角、すなわち重量扉等の開閉部材の開閉状態を検知して、上記電動モータ１の回転を制御する回転制御装置であって、図６に示すように、該作動軸１７に取付け固定された回転板２１ａと、該回転板２１ａの回転角を検知して電動モータ１の回転を制御するリミットスイチ２１ｂから成る。該リミットスイチ２１ｂには、上限スイッチ２１ｂ′および下限スイッチ２１ｂ″が設けられていて、回転板２１ａの切欠部分２１ａ′の位置でＯＦＦとなるように設定されている。

次に、上記実施例の電動扉開閉装置Ｍの作用について説明する。重量扉を有する装置または棚等の重量扉が閉じている状態では、上記回転制御装置２１の回転板２１ａは、図６（Ａ）に示すように、上限スイッチ２１ｂ′がＯＦＦ、下限スイッチ２１ｂ″がＯＮ状態にある。ここで、重量扉の作動スイッチ（図示せず）を押すと、上記電動モータ１が回転して、回転軸１ａを介して第１クランクシャフト２を回転せしめる。第１クランクシャフト２が回転すると、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１遊星ギヤ３が第１リングギヤ４内を転動して、反対方向に減速回転する。減速された第１遊星ギヤ３の回転は、作動ピン３ｂおよび作動穴６ａを介して、第１継手６に伝えられる。

上記第１継手６が回転すると、これに一体的に連結された第２クランクシャフト７が回転し、これに伴って、第２遊星ギヤ８が第２リングギヤ９内を転動しながら、反対方向にさらに減速されて回転する。この第２遊星ギヤ８の減速回転は第２継手１１に伝えられ、さらに第３クランクシャフト１２を回転せしめる。第３クランクシャフト１２が回転すると、第３遊星ギヤ１３が第３リングギヤ１４内を転動しながら、反対方向に更にまた減速されて回転する。第３遊星ギヤ１３の回転は第３継手１６に伝えられ、作動軸１７を回転せしめる。

上記作動軸１７が回転して、図６（Ｂ）に示すように、回転板２１ａが約６０°回転すると、上記上限スイッチ２１ｂ′がＯＮ状態になって、重量扉の開状態が検知され、電動モータ１を停止させて、重量扉を開状態に保持する。なお、上限スイッチ２１ｂ′および下限スイッチ２１ｂ″の双方がＯＮになると、オーバーランが検知される。 重量扉が開くと、再び、作動スイッチを入れる。電動モータ１が逆方向に回転して、電動扉開閉装置Ｍにより重量扉が閉じられる。重量扉が閉じると、図６（Ｂ）に示すように、回転制御装置の回転板２１ａが回転して、リミットスイッチ２１ｂにより検知され、電動モータ１が停止する。

以上の作動により、電動モータ１の回転は、各遊星ギヤ３、８、１３により順次減速されて、大きなトルク力で作動軸１７を回転させ、これに連結されたヒンジ軸Ｓおよび支持部材ｈ２を介して重量扉を開閉することができる。

図７は、本発明の電動扉開閉装置の別の実施例を示すもので、上記減速手段と電動モータ１’が並列に配置されコンパクトに形成されている。図８は図７のヒンジ軸Sを通る鉛直面で切断した本発明の主要部分断面図である。また、図９は図８のスライダーシャフトＪを右に引っ張った状態を開放させ、クラッチロックをかけた状態である。なお、クラッチロックをかけた状態は、クラッチ機構Iが上方に移動してストッパーRが第２リングギヤ９’を押さえ固定した状態である。

上記電動モータ１’の回転は、タイミングベルトＢを介して、カムシャフトPに伝えられる。カムシャフトPが回転すると、第１遊星ギヤ３’が第１リングギヤ４’内を転動して、第１遊星ギヤ３’と第１リングギヤ４’の歯数比により減速回転する。減速された第１遊星ギヤ３’の回転は、インシャフトQに伝えられる。上記タイミングベルトＢは歯車列に代えてもよい。

インシャフトQが回転すると、これに伴って第２遊星ギヤ８’が第２リングギヤ９’内を転動しながら、第２遊星ギヤ８’と第２リングギヤ９’の歯数比によりさらに減速されて回転する。この第２遊星ギヤ８’の減速回転は出力シャフトLを回転せしめる。

Ｋはヒンジを手動動作させた時にスリップさせるスリップリングであり、減速手段を破壊しない様に設けられている。また、ホルダーＦと上記出力シャフトLと接触する所はギヤが噛み合い歯数比が１：１であるため、ホルダーＦと上記出力シャフトLの速度は同じになり一体としてり、さらにはホルダーＦと上記出力シャフトLが作動軸１７’と出力ギヤDとも一体となって回ることになる。

Nはカバー機能を有するケースとシャフトの間に設けられたベアリングである。なおGはインシャフトQと出力シャフトLの間に設けられたボールベアリングであり、インシャフトQと出力シャフトLの接する面を広くしたことが起因となり、ボールベアリングを使用している。

Ｅはソレノイドであり、該ソレノイドＥに取り付けられたスライダーシャフトＪを動かしソレノイドＥを伸縮させることによりクラッチ機構Iが上下方向に移動可能となり、ストッパーRが第２リングギヤ９’を上方に押さえ付ける、または開放するため、クラッチをロック、または開放させることができ、遊星ギヤ８’の回転をさせるか否かの選択を可能にし、出力ギヤＤの回転を制御している。

上記実施例１および２では、減速手段を、２つないしは３つ直列に連結して大きなトルクを発生せしめるように構成したが、開閉部材の重量により、また、減速比の大きさにより、１段から複数段のいずれであってもよい。

また、図１の重量扉を有する装置または棚等の開閉装置Ｈは、フリーヒンジのものを例に挙げたが、支持部材ｈ２を圧縮コイルバネ、その他の弾性体により開く方式のヒンジであってもよい。

重量扉を有する装置または棚等の開閉部材および本発明の電動扉開閉装置と建材の外観図である。 本発明の電動扉開閉装置の縦断面図である。 本発明の電動扉開閉装置の分解斜視図である。 遊星ギヤの作動説明図（Ａ）〜（Ｄ）である。 遊星ギヤおよび継手の斜視図（Ａ）およびその組み付け断面図である。 回転制御装置の作動説明図（Ａ）、（Ｂ）である。 本発明の電動扉開閉装置の別の実施例の外観図である。 図７のヒンジ軸を通る鉛直面で切断した本発明の主要部分断面図である。 図８の状態からクラッチをロックした状態断面図である。 車椅子に乗った障害者による重量扉を有する装置または棚の使用状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 電動モータ
１ａ 回転軸
２ 第１クランクシャフト
３ 第１遊星ギヤ
３ａ 外歯
３ｂ 作動ピン
４ 第１リングギヤ
４ａ 内歯
５ 第１カバー
６ 第１継手
６ａ 作動穴
７ 第２クランクシャフト
８ 第２遊星ギヤ
９ 第２リングギヤ
１０ 第２カバー
１１ 第２継手
１２ 第３クランクシャフト
１３ 第３遊星ギヤ
１４ 第３リングギヤ
１５ 第３カバー
１６ 第３継手
１７ 作動軸
１８ 第４カバー
１９ 連動レバー
２０ モータ回転計
２０ａ 回転板
２０ｂ 回転検知器
２１ 回転角
２１ａ 回転板
２１ａ′切欠部分
２１ｂ リミットスイチ
２１ｂ′上限スイッチ
２１ｂ″下限スイッチ
Ｈ 開閉装置
ｈ２ 支持部材

Claims (8)

1. 重量扉を有する装置または棚等の本体に取り付けられる取付部材と、該取付部材にヒンジ軸を介して回動自在に枢着されると共に建材等の重量扉の開閉部材を支持する支持部材から成る開閉装置において；クランクシャフトと、該クランクシャフトに回動自在に取り付けられる遊星ギヤと、該遊星ギヤの外歯が内歯に噛み合うと共にカバー内に摺動回転可能に設けられるリングギヤと、上記遊星ギヤに植設されている作動ピンが作動穴内に挿設される継手から構成される減速手段を備え、上記クランクシャフトを電動モータの回転軸に取り付けると共に、上記継手を上記ヒンジ軸に連結して、上記電動モータにより上記開閉部材を開閉するように構成したことを特徴とする電動扉開閉装置。
2. 継手が存在しなく、遊星ギヤに植設されている作動ピンが直接次のシャフトに挿設されていて、最後の遊星ギヤを上記ヒンジ軸に連結したことを特徴とする請求項１に記載の電動扉開閉装置。
3. 上記減速手段と電動モータを並列に配置させコンパクトに形成させたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動扉開閉装置。
4. 複数の減速手段を直列に連結して、最初のクランクシャフトを電動モータの回転軸に取り付けると共に、最後の継手を上記ヒンジ軸に連結したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の電動扉開閉装置。
5. 上記リングギヤに連動レバーを一体的に取り付けて、上記支持部材に連結することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の電動扉開閉装置。
6. 上記開閉部材の回転角度を検知して、上記電動モータを制御することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の電動扉開閉装置。
7. 上記電動モータの回転数を検知して、電動モータの電流または電圧を自動制御させ、上記開閉部材の開閉速度を任意に可変制御することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載の電動扉開閉装置。
8. ソレノイドなどの伸縮部材により、上記遊星ギヤを回転する様ロック設定、回転しない様ロック解除することにより出力を出すか出さないかを決定する機構を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の電動扉開閉装置。