JP2016056651A - 運動エネルギー取込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性と製品コストの両立が可能な動力取込マットを提供する。
【解決手段】利用者２３の動作により発生する運動エネルギーを利用する運動エネルギー取込み装置は、利用する者２３の操作により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在な操作手段と、その動力を伝達する伝達手段であるアウターケーブル３とインナーケーブルとを備え、操作手段の動作に連動したアウターケーブル３とインナーケーブルとの変位により運動エネルギーを伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、引戸及び回転扉を含むドアに応用でき、詳細には電力を必要とせず、利用者がマットを踏破する運動エネルギーを用いドアを自動開閉させる環境に優しい運動エネルギー取込み装置に関する。

従来、汎用されている自動ドアは電力を必要することが一般的である。しかし、近年、環境配慮の観点から節電への意識が高まっており、電力を必要としない構成のドア開閉装置のニーズが高まり、その中でマット式自動ドアが一般的であり汎用性も高い。
構造は利用者がドアの前に設置されたマットを踏破することによりマットが操作位置まで降下し、そのエネルギーを用いドアを開扉させる。利用者がマットから離れるとマットは初期の通常位置まで上昇しドアが閉扉する。

特許第３２９９５５７号 公報 実公昭４８−２３０号 公報 特願２０１２−１１５０９９号 公報 特開２０００−２９１３２６号 公報 特許第３９０６４１０号 公報 特開平１１−１５９２３７号 公報 特許第４５６９７１７号 公報 特許第３２９９５５７号 公報 特願２０１２−１６１４５８号 公報 特開２０１２−２５１４２０号 公報 特願２０１３−０９６３２５号 公報 特願２０１４-３２０３８号 公報

しかしながら、動力を取込み、伝達させるマットは従来の電動自動ドアにはなく且つ安全性も考慮するととても頑丈で重厚な構造になる。且つ利用者が踏破後マットから離れるとその重厚なマットを初期の通常位置まで上昇させる必要がある。そのため、マットは高荷重を発生させる強力なバネ、又は高重量の錘を用い、反操作力を作動させる必要があり、更に重厚な設計することとなり、結果安全性と従来製品とのコストパフォーマンスの両立は困難であり普及の妨げとなっていた。
そこでコスト低減のためマットをコンパクト化し自動車のクラッチペダルサイズにしようとした場合、出力先であるドアへ動力を伝達するため取込み装置であるマットはドアに接して設置しなければならず、ドア付近まで接近しないと開扉せず実用的ではなかった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明によれば、利用者の動作により発生する運動エネルギーを利用するための装置であって、前記運動エネルギー取込み装置は利用する者の操作により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在な、前記装置内部に取り付けられている操作手段と、その動力を伝達する伝達手段である内側と外側とのそれぞれ独立した2層構造からなる索状機構を備え、
前記操作手段は通行する利用者が操作する操作部を備え、通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在とされており、又前記伝達手段は操作手段と連結し、該操作手段により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換することを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供している。
すなわち、片端の同軸上にある内側と外側の索状構造体の変位差がもう一方の片端の変位差となり索状構造でありながら動力を伝達できる。

又請求項２に記載された発明によれば、操作手段の操作に伴い回動する回動部材を備え、
その回動部材は、一体化されて同一の回動軸で回動する小径回動部と大径回動部とを備え、小径回動部には前記操作力伝達手段が接続し操作力が入力され回転する。その回転に対応して大径回動部が回転するため、径に比例し変位量が増幅し若干の操作盤変位で大きく伝達手段を変位できる。

すなわち請求項１に対し反操作力である錘５による荷重を増幅させることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供する。
小径回動部と大径回動部とを備えた一体化されて回動部材を用い操作手段を位置変換すると同時に反操作力を増幅しているため、比較的小荷重の反操作力源で前記操作手段を通常位置へ位置変換できる。
例えばマット重量：Mkg、錘：ｍkg、支点から錘重心までの距離：Rmm、支点からマット重心までの距離：ｒmmとすると、ｍ×R=M×ｒでマットが上昇しはじめる。M=20kg、r/R=40とするとm=0.5kgで従来Mの1/40となる。更に伝達手段リンク機構に錘を設置すると小型化が期待できる。

又請求項３に記載された発明によれば、請求項１に対し回動部材に連結されたリンク機構を有し、操作力伝達手段の変位を増幅できる。すなわち該伝達手段の動作に連動したインナ―ケーブ３とアウターケーブル４を有し、
該操作手段の動作に連動し伝達手段であるアウターケーブル３、インナーケーブル４との変位により運動エネルギーを伝達する。その際、インナーケーブル４は短リンク部と連結し、長リンク部を可動させ、変位量を増大させる。
させる。又、インナーケーブル４が長リンクと連結すると荷重を増幅させることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供している。

すなわち利用者２３の操作により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在な、前記装置内部に取り付けられている操作手段であるマット２と、該伝達手段の動作に連動した出力部にドア１を有し、
該操作手段の動作に連動し伝達手段であるアウターケーブル３、インナーケーブル４との変位によりドア1が開扉する。その際、インナーケーブル４は短リンク部と連結し、長リンク部を可動させ、変位量を増幅させる。
又利用者の操作が終了すると、反操作力伝達手段の動作に連動し、ドア１が閉扉方向へ移動し、操作手段は通常位置へ位置変換する。

又請求項４に記載された発明によれば、請求項２又は３に対し反操作力である錘５による荷重を増幅させることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供する。

又請求項５に記載された発明によれば、請求項２又は３に対し反操作力であるバネ５による荷重を増幅させることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供する。

又請求項６に記載された発明によれば、請求項１に対し利用者２３の操作により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在な、前記装置内部に取り付けられている操作手段であるマット２と、該伝達手段の動作に連動した出力部にドア１を有し、
該操作手段の動作に連動し伝達手段であるアウターケーブル３、インナーケーブル４との変位によりドア1が開扉する。
又利用者の操作が終了すると、反操作力伝達手段の動作に連動し、ドア１が閉扉方向へ移動し、操作手段は通常位置へ位置変換することを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供している。

又請求項７に記載された発明によれば、請求項６に対し開扉用操作手段と閉扉手段、又はロック手段を複数有し、ドアで仕切られた内外で複数の操作盤を用い、開扉、閉扉、ロック状態とドア１を制御できることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供している。

又請求項８に記載された発明によれば、請求項４又は５に対し効率よく運動エネルギーを取込むため相反する方向のみ一体回転する様設けられた２組のワン・ウェイ・クラッチ４５a、４５b、歯車４６a、４６b、ラック４７a、４７bを具備する出力であるシャフト部２０を有することを特徴とするピストンの往復運動の両方向から運動エネルギーを取込む装置を提供する。
又請求項９に記載された発明によれば、請求項８に対し出力であるシャフト部２０と連結したラック４７a又は４７ｂはシャフト４２と連結している歯車４６a又は４７ｂと噛合い、往復運動は回転運動に変換され、シャフト４２と連結したモーター４１はその回転運動を電力に変換し利用できることを特徴とする運動エネルギー取込み装置を提供する。

慣性が大きい程一方向に回すだけなので有効である。以上の説明よりエネルギー取込み手段となるマット装置は電力を必要とせず効率よく運動エネルギーを取込む。

本発明の引戸開扉方向移動時の一実施例 本発明の引戸閉扉時の一実施例 本発明の引戸閉扉時の一実施例 図１の通常位置A部要部一実施例 図１の操作位置A部要部一実施例 図１〜３の通常位置B部要部一実施例 図１〜３の通常位置B部要部一実施例 図１〜３の通常位置B部要部一実施例 図８の操作位置における一実施例 図１の開戸開扉方向移動時の一実施例 図１０の上面視Cの一実施例 図１〜３の通常位置B部要部一実施例 図１２の操作位置における一実施例 図１〜３の操作位置B部要部一実施例 図１４の操作位置における一実施例 図１〜３の操作位置B部要部一実施例 図１６の操作位置における一実施例 図１〜３の操作位置B部要部一実施例 図１８の通常位置から操作位置への移行時一実施例 図１８の操作位置における一実施例 図２、３のB部要部一実施例 図２、３のB部要部一実施例 図２、３のB部要部一実施例 図２１〜２３のC-C部断面図一実施例 図１〜３の操作位置B部要部一実施例 図２５の操作位置における一実施例 図２の通常位置D部要部一実施例 図２の通常位置から操作位置への移行時一実施例 図２の通常位置から操作位置への移行時一実施例 図２の操作位置D部要部一実施例 図２の通常位置E部要部一実施例 図２の操作位置E部要部一実施例 図２の通常位置E部要部一実施例 図２の操作位置E部要部一実施例 図２の通常位置E部要部一実施例 図２の操作位置E部要部一実施例 図１５のC部拡大図一実施例 図１５のC部拡大図一実施例 図１６のD-D部断面図

以下本発明の実施の形態を図１〜図３９に基付いて説明する。
図１において、利用者２３が操作手段であるマット２を踏破することにより左右にスライドするドア１が開扉することを示す。スライド方向が上下の場合、シャッターとしても使用可能である。

図２において、スライドドア1は通常時ベルト６４、金具６５を通じゼンマイバネ１８の荷重により閉扉状態にあり、利用者２３が操作手段である複数連結した小型マット２aを踏破することにより金具６５と連結したインナーケーブル３とアウタ―ケーブル４を有するワイヤー１２を通じて動力を伝達しドアを開扉、２bを踏破することにより閉扉、２cを踏破することにより開扉状態でロックすることができる事を示す。

図３において、ベルト６４を用いずリンク機構を用い可動することを示し、代表例としてパンタグラフ６６で示している。

図４は通常時の図１ドアスライド部Ａ要部であり、通常時錘５により閉扉状態であることを示す。利用者２３の操作によりドア１をスライドさせ開扉可能となる。
具体的には、マット２の変位をインナーケーブル４に伝達し、固定されたアウターケーブル３との相対位置の変位により出力先であるドア1を変位させる。これによりドア１より離れた位置でも変位が伝播しドア１を開閉できる。
又前記装置の特徴として運動エネルギーを取込む場合、インナーケーブル４とアウターケーブル３の相対位置関係変位のみで成立しているため、ある一定の方向性を有しておらず、上下運動、水平運動、回転運動全てに対応可能である。すなわち引戸、シャッター、開き戸に対可能となる。
該回動部材は、互いに一体化されて同一の回動軸で回動する小プーリー6と大プーリー7を備え、小プーリー6にはインナーケーブル４が接続されており、その変位に対応して大プーリー7も回転しワイヤー12を引き付け、ドア1を開扉させる。

図５は操作時の図１動力伝達部Ａ要部であり、回動部材によりドア1が開扉状態であることを示す。反操作力である錘５の荷重が増幅され閉扉可能となる。

図６は図１操作手段B要部であり、マット可動部２０を踏破するとインナーケーブル３が線形的に引張られ変位することを示す。

図７は図４のインナーケーブル３が回転しながら引張ら変位することを示す。

図８は通常時における図１ボタン式操作盤の場合を示す。上下、回転、前後とも変位検出可能であることを示す。図９は図８の操作時を示す。

図１０は図１に対し開戸３１の場合を示す。プーリー８aから８dを経由し、動力が伝達していることを示す。
図１１は図１０の上面視Cを示す。

図１２は図１〜３のB部要部通常位置であり、利用者２３の操作によりマット可動部２０が降下し、マット固定部２１によりリンク１５が回転しインナーケーブル４に荷重が加わり、固定されたアウターケーブル３のと変位量を増加させる。
図１３は図１２の操作位置を示す。インナーケーブル４とアウターケーブル３の変位量が最も増加していることを示す。

図１４は図１２に対し４節リンク機構を用いマット可動部２０が平行に可動することを示す。
図１５は図１４の操作位置を示す。

図１６は図１４に対しマット固定部２１が底面に移動し軌道が異なることを示す。
図1７は図１６の操作位置を示す。

図１８はワットのリンク機構と４節リンク機構を応用した事を示す。側面図より４節リンク機構によりマット可動部２０が平行に可動し、上面図よりロッドエンドベアリング７２、バー７１を通じワットのリンク機構であるリンク１５を可動させる。図１８は通常時位置であり、図１９は通常位置と操作位置の過渡期であり図２０は操作位置を示し、ほぼインナーケーブル４が平行に変位していることを示す。

図２１は図２、３のB部要部を示し、開扉2a、閉扉2b、ロック用小型マット2cが独立して設置されていることを示す。
但し、ロック用小型マット2cはロック解除機構2dも兼ね備えている事を示す。
又小型マットは手で使用すればボタンとしても使用可能であることを示す。
図２２は図２１に対し開扉ボタン2eがロック解除機構2dを兼ね備えていることを示す。

図２３は図２２に対し閉扉ボタン2fがロックボタン2cを兼ね備えている事を示す。

図２４は図２１〜２３のC-C断面図を示す。リンク１５aが押され、降下するとリンク１５ｂが上昇することを示す。この動作によりロックが解除されその他リンクが通常位置に変位する。

図２５は通常位置ロックボタン2ｃのリンク機構を示す。ロック機構はその他開扉ボタン2a、閉扉ボタン2bと異なり操作時操作位置を保持しなければならない。そのため操作時支点２８の位置はマット可動部２０の作用点と回転軸２７との直線を超え、操作終了後、インナーケーブル４の張力がバネなどで戻されるトルク方向と逆方向に回転され打消し合っていることを示す。図２６は図２５の操作位置を示す。

図２７は図２のD部要部を示す。開扉時ドア動力伝達固定金具２６は回転可能なストッパー５３に衝突するが回転し通過する。閉扉時、開扉方向とは逆方向よりストッパー５３へ衝突しピン５４により回転制御されており停止することを示す。但し、閉扉ボタン2ｂの操作により。回転軸５１を中心にストッパーホルダー５２自体が回転するため金具２６はストッパー５３を通過出来る事を示す。
図２８は図２７の開扉ボタン2a通常位置と操作位置の過渡期、図２９は操作位置、図３０は閉扉ボタン操作時を示す。

図３１は図２のE部要部を示す。ロックボタン2ｃが通常位置の場合、開扉時金具２６は通過出来るが、ロックボタン2ｃが操作位置の場合、金具２６はロックホルダー５６により可動制御される。
図３１は通常位置、図３２は操作位置を示す。

図３３は図３１に対し省スペース化のため錘５ではなくバネ３３を用いていることを示す。
図３３は通常位置、図３４は操作位置を示す。

図３５は図３３に対し、バネ３３の固定位置が異なる。
図３５は通常位置、図３６は操作位置を示す。

図３７は発電用運動エネルギー取込み装置として使用する場合である図１のケース１１を除いたＣ部拡大図を示す。シャフト部４２に具備されたラック４７a、４７ｂが前記シャフト４２と一体回転するモーター４１と連結していることを示す。モーター４１を一方向へ回転させ電力に変換できることを示す。

図３８はラック４７ｂのみがシャフト４２と一体回転するモーター４１と連結していることを示す。

図３９は図３７の Ｄ-Ｄ断面図を示し、効率よく運動エネルギーを蓄えるため、出力ラック４７aが右へ移動時、ワン・ウェイ・クラッチ４５aが作動し時計回りにてシャフト４２と一体回転する歯車４６aをラック４７aが時計回りに回転させる。又出力部材４７ｂが左へ移動時、ワン・ウェイ・クラッチ４５ｂが作動し時計回りにてシャフト４２と一体回転する歯車４６ｂをラック４７ｂが時計回りに回転させる。
又回転不可方向がある場合、回転不可方向に対し爪４９は爪車４８と勘合し回転がシャフト４２の回転を規制することを示す。

障害者、老人、あるいは子供などが主要対象となる福祉施設用ドア、使用頻度が少なくドアの開閉が比較的困難な場所に比較的安価に設置できる。

１ ドア
２ マット（操作盤）
２a 開扉スイッチ
２b 閉扉スイッチ
２c ロックスイッチ
２d ロック解除スイッチ
２e 開扉＆ロック解除スイッチ
２f 閉扉＆ロック解除スイッチ
３ アウターケーブル
４ インナーケーブル
５ 錘(バネ)
６ 小プーリー
７ 大プーリー
８ プーリー
９ 鴨居
１０ 框
１１ ケース
１２ ワイヤー
１３ ワイヤー
１４ ワイヤー
１５ リンク(テコ)
１６ ワイヤー
１７ プーリー
１８ 錘(バネ)
１９ ケース
２０ マット可動部
２１a ケーブル用マット固定部
２１b リンク用マット固定部
２２ プーリー
２３ 利用者
２４ ガイド
２５ レバー
２６ 動力伝達部位固定金具
２７ 回転軸
２８ 支点
３１ 開戸
３２ 蝶番
３３ 壁
４１ モーター
４２ シャフト
４３ ケース
４４ スラストベアリング
４５ ワン・ウェイ・クラッチ
４６ 歯車
４７ ラック
４８ 爪車
４９ 爪
５１ 回転軸
５２ ストッパーホルダー
５３ ストッパー
５４ 止めピン
５５ ロック解除機構
５６ ロックホルダー
６１ 吊車
６２ ドア接続金具
６３ レール
６４ ベルト
６５ 動力伝達金具
６６ パンタグラフ
７１ バー
７２ ロッドエンドベアリング

Claims (9)

1. 利用者の動作により発生する運動エネルギーを利用するための運動エネルギー取込み装置であって、
   利用者の操作により通常位置と操作位置とに選択的に位置変換自在な、前記装置内部
   に取り付けられている操作手段と、
   該操作手段と連動する伝達手段とを備え、
   前記操作手段は利用する者が操作する操作部を有し、該操作部は通常位置と操作位置とに
   選択的に位置変換自在とされており、
   前記伝達手段である内側と外側とのそれぞれ独立した2層構造からなる索状機構を有し、前記索状機構を用い、操作力を
   前記伝達手段内で伝達することを特徴とする運動エネルギー取込み装置。
2. 前記伝達手段は、前記操作手段の操作に伴い回動する回動部材を備え、
   かつ、該回動部材は、互いに一体化されて同一の回動軸で回動する小径回動部と大径回動部とを有し、該小径回動部には前記操作力伝達手段が接続されており、
   該操作力伝達手段の変移に対応して小径回動部が該大径回動部と共に回動すると、該大径回動部の回転角度に対応する変位量だけ操作力を前記伝達手段内で伝達することを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギー取込み装置。
3. 前記伝達手段は、前記操作手段の操作に伴い回動する回動部材を備え、
   かつ、該回動部材は、互いに同一回転軸である節で連結されたリンク機構で回動する短リンク部と長リンク部とを有し、該短リンク部には前記操作力伝達手段が接続されており、
   該操作力伝達手段の変移に対応して短リンク部が該長リンク部と共に回動すると、該大径回動部の回転角度に対応する変位量だけ操作力を前記伝達手段内で伝達することを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギー取込み装置。
4. 該操作手段と該伝達手段との間に配置される反操作力伝達手段とを備え、
   前記反操作力伝達手段は錘を有し、その自重を反操作力として用いることを特徴とする請求項２又は３の運動エネルギー取込み装置。
5. 該操作手段と該伝達手段との間に配置される反操作力伝達手段とを備え、
   前記反操作力伝達手段はバネを有し、その弾性力を反操作力として用いることを特徴とする請求項２又は３の運動エネルギー取込み装置。
6. 通行する利用者の操作により、操作手段が通常位置から操作位置へ位置変換されると、
   該操作手段と連動する伝達手段とドアとを備え、
   該伝達手段の動作に連動して前記ドアが開放方向へ移動し、前記操作手段は操作位置へ位置変換し、
   通行する利用者の操作が終了すると、反操作力伝達手段の動作に連動し、前記ドアが閉扉方向へ移動し、前記操作手段は通常位置へ位置変換することを特徴とする
   請求項４又は５記載の運動エネルギー取込み装置。
7. 開扉用、又は閉扉用、又はロック用と分かれた複数の操作手段を有し、該操作手段と連動する伝達手段とドアとを備え、
   通行する利用者の操作により、開扉用操作手段が通常位置から操作位置へ位置変換されると、
   該伝達手段の動作に連動して該ドアが開扉方向へ移動し、
   閉扉用操作手段により開扉状態で保持され、
   又閉扉用操作手段が通常位置から操作位置へ位置変換されると、
   該伝達手段の動作に連動して該ドアが閉扉方向へ移動し、
   又ロック用操作手段が通常位置から操作位置へ位置変換されると、
   該伝達手段の動作に連動して該ドアが閉扉状態で保持され、
   通常位置へ位置変換するとロック解除され該ドアが開放方向へ移動可能となることを特徴とする
   請求項６記載の運動エネルギー取込み装置。
8. 一体化した一方と他方からなる２つのラックを有するシャフト部の往復運動を効率よく
   回転運動へ変換し運動エネルギーを取込むため
   ２つのラックのそれぞれラック歯先を結ぶ直線は摺動方向と平行に設置され、
   ２つのラックに噛合うそれぞれ独立した２つの歯車を有し、
   ２つの歯車は同一シャフト上で回転運動し、
   ２つの歯車とシャフトの間にはそれぞれ逆方向で作動するワン・ウェイ・クラッチを備え、
   往路時一方のワン・ウェイ・クラッチが作動し、復路時他方のワン・ウェイ・クラッチが作動し、
   シャフトを同方向に回転させることを特徴とする請求項４又は５の記載の運動エネルギー取込み装置。
9. 該シャフトが回転により電力を発生させるモーターと連結していることを特徴とする請求項８記載の運動エネルギー取込み装置。