JP3822225B1 - 踏切しゃ断機 - Google Patents

Abstract

【課題】装着できるしゃ断かんの種類を増やし、しゃ断かんの昇降をスムーズにすると共にモータ容量を抑制して電流消費を増やすことなく、小型軽量化と低価格とを実現できる踏切しゃ断機を提供する。
【解決手段】踏切しゃ断機１は、ハウジング本体１１側に起倒可能に支持されたしゃ断かん１２をモータＭの回転により昇降させるもので、しゃ断かん１２を取り付けるしゃ断かん回転軸１３に補助トルクを与える捩りコイルばね４０を備え、捩りコイルばね４０は、しゃ断かん回転軸１３に巻装され、その作用端部４１がしゃ断かん回転軸１３側に固定され、支持端部４２がハウジング本体１１側に配設された支持部材５０に当接支持され、支持部材５０の固定位置を変更して捩りコイルばね４０の中心軸６２から捩りコイルばね４０の支持端部４２の当接支持位置６１までの距離を変更することによって補助トルクの大きさを設定変更可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、しゃ断かんを昇降駆動する踏切しゃ断機のうち、バランスウェイトを不要とする踏切しゃ断機に関する。

従来の踏切しゃ断機は、モータの動力を減速機構によってしゃ断かん回転軸に伝達し、しゃ断かん回転軸に取り付けたしゃ断かんホルダーに保持したしゃ断かんを昇降させるように構成され、しゃ断かんを水平位置から垂直位置までの間で昇降させると、しゃ断かん回転軸に加わるモーメントが大きく変化してモータの負荷変動が大きくなるので、モーメントの変化を相殺してモータの負荷変動を抑制するために、しゃ断かんの回転軸に対してしゃ断かんとは反対側にバランスウェイトが取り付けられている。

しかし、降雪量が大きい所ではバランスウェイト上に雪が積もってしゃ断かんとのバランスが崩れ、しゃ断かんが正常に昇降出来なくなる恐れがある。これを防止するために、冬が近づくとバランスウェイトを覆うカバーを取り付ける作業が必要であった。この作業を不要にしたものとして、バランスウェイトの代わりにガススプリングを利用した踏切しゃ断機（特許文献１）や捩りコイルばねを利用した踏切しゃ断機（特許文献２）がある。

実開平０４−０７４１７３号公報 特許第３３２６０９３号公報

特許文献１の踏切しゃ断機は、ガススプリングの両端部の少なくとも一方を調節することにより、しゃ断かんの種類やしゃ断かんによるモーメントの大きさに対応した回転補助トルクを出せるようにできるが、ガススプリングの長さが長いので場所を取り、踏切しゃ断機が大きくなるという問題点がある。

特許文献２の踏切しゃ断機は、しゃ断かん回転軸回りに１本の捩りコイルばねを配置するので踏切しゃ断機を小型にできるが、１本の捩りコイルばねのたわみ角を変更することで補助トルクを変更する方式であるために、補助トルクの大きさが限定されるので適応できるしゃ断かんの種類が限定されるという問題点があった。

踏切しゃ断機のしゃ断かんには長さ、竿の材質、断面形状により様々な種類があり、折損防止器をつけて自動車が衝突した際にしゃ断かんの折損を防止する場合もある。図１１は、踏切しゃ断機の回転軸にしゃ断かんを取り付け、昇降させたときの回転軸に生ずる負荷トルク特性の例で、しゃ断かんの長さは短めのしゃ断かんに対し、１．５倍を普通とし、２倍を長めとして３種類の負荷トルク特性を示す。すなわち、１１１は長めのしゃ断かんの負荷トルク特性、１１２は普通のしゃ断かんの負荷トルク特性、１１３は短めのしゃ断かんの負荷トルク特性である。図のしゃ断かん角度０度は、しゃ断かんが水平位置にあること、９０度はしゃ断かんが垂直位置にあることを意味する。この図から、それぞれのしゃ断かんの負荷トルクは９０度の位置で最小、しゃ断かん角度０度付近で最大になっている。そして、しゃ断かんの長さが長くなるほど負荷トルクは大きくなっていることがわかる。

従来から知られているウェイト付き踏切しゃ断機は、踏切しゃ断機の回転軸を中心に、片側にしゃ断かん、逆側にバランスウェイトを取り付け、バランスを最適な位置付近に取り付けて少ないエネルギーでしゃ断かんを昇降させるようになっている。実際には、停電時にしゃ断かんの自重降下で踏切を遮断するように適度な残留トルクを残すようにバランスウェイトを取り付けている。そして、この残留トルクにモータの回転力が打ち勝つことでしゃ断かんを昇降させている。ウェイト付き踏切しゃ断機の場合はこの残留トルクがしゃ断かん角度が変化してもほぼ一定とすることができる。このために、モータの容量は小さくすることができる。これをバランスウェイトなしの踏切しゃ断機とするには、バランスウェイトの代わりをする工夫が必要である。特許文献２の踏切しゃ断機では、図１２に示すように、普通の長さのしゃ断かんに対して好ましい残留トルク特性を示す残留トルク曲線１２１となるように捩りコイルばねによる補助トルク１３１を設計した場合、これを短めのしゃ断かんに適応した場合には、残留トルク曲線１２２のような残留トルク特性になるのでしゃ断かん角度０度付近では残留トルクがマイナスになる。すなわち、しゃ断かんは水平に降下する前に停止してしまい、水平まで降下させることができなくなる。そこで、補助トルクの捩り角９０度を４５度に再設定して補助トルク１３２にすると、残留トルクは残留トルク曲線１２３となり、残留トルク曲線１２１に近い残留トルク特性にすることができる。しかし、補助トルクが働きを開始する点（ここでは４５度）のところで不連続な山ができるのでしゃ断かんの回転速度が変化して不自然な動作になるという問題点があった。

また、長めのしゃ断かんを備えた踏切しゃ断機に補助トルク曲線１３１の補助トルクを適用すると残留トルク曲線１２４のような残留トルクになる。この場合、残留トルク曲線１２１の残留トルクに比べると残留トルクが最大付近で２倍近く大きくなっており、長めのしゃ断かんを昇降するためには、残留トルク曲線１２４に示した残留トルクに打ち勝つだけの回転トルクがモータに必要となる。すなわち、残留トルク曲線１２１で示した残留トルクに対応するモータよりも大きな容量のモータが必要となる。モータの容量が増えることは、モータの大型化につながって踏切しゃ断機の小型軽量化が妨げられ、価格は上昇するという問題点があった。しかも、捩りコイルばねの角度調整で対応できる現状のしゃ断かんでは種類が限定され、ウェイト付き踏切しゃ断機で適用できていたしゃ断かんの中には適用できなくなるものが出てくるという問題点もあった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、対応できるしゃ断かんの種類を増やし、かつ、しゃ断かんの昇降動作をスムーズにすると共にモータの容量を抑制して電流消費が増えることなく、小形軽量化と低価格とを実現することができる踏切しゃ断機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項に存する。
［１］ 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体（１１）側に起倒可能に支持されたしゃ断かん（１２）をモータ（Ｍ）の回転により昇降させる踏切しゃ断機（１）において、
前記しゃ断かん（１２）を取り付けるしゃ断かん回転軸（１３）と、前記しゃ断かん（１２）の昇降時に前記しゃ断かん回転軸（１３）に補助トルクを与える捩りコイルばね（４０）と、を備え、
前記捩りコイルばね（４０）は、前記しゃ断かん回転軸（１３）に巻装され、一方の端部である作用端部（４１）が前記しゃ断かん回転軸（１３）側に固定され、もう一方の端部である支持端部（４２）が前記ハウジング本体（１１）側に配設された支持部材（５０）に当接支持され、
前記支持部材（５０）は、前記ハウジング本体（１１）に固定位置の変更が可能に配設され、前記固定位置を変更して前記捩りコイルばね（４０）の中心軸（６２）から前記捩りコイルばね（４０）の支持端部（４２）の当接支持位置（６１）までの距離を可変設定可能であり、前記中心軸（６２）から前記支持部材（５０）との当接支持位置（６１）までの距離を変えて前記捩じりコイルばね（４０）の見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸（１３）に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸（１３）の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機（１）。

［２］ 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体（１１）側に起倒可能に支持されたしゃ断かん（１２）をモータ（Ｍ）の回転により昇降させる踏切しゃ断機（１）において、
前記しゃ断かん（１２）を取り付けるしゃ断かん回転軸（１３）と、前記しゃ断かん（１２）の昇降時に前記しゃ断かん回転軸（１３）に補助トルクを与える捩りコイルばね（４０）と、を備え、
前記捩りコイルばね（４０）は、前記しゃ断かん回転軸（１３）に巻装され、一方の端部である作用端部（４１）が前記しゃ断かん回転軸（１３）側に固定され、もう一方の端部である支持端部（４２）が前記ハウジング本体（１１）側に配設された支持部材（５０）に当接支持され、
前記支持部材（５０）は、長孔（５１３）が形成され、前記ハウジング本体（１１）に固定されたベース（５１０）と、該ベース（５１０）の長孔（５１３）に沿って固定位置の変更が可能に前記ベース（５１０）に取り付けられた、前記支持端部（４２）を当接支持する支持こま（５２０）と、を有し、
前記支持こま（５２０）の固定位置の変更によって前記捩りコイルばね（４０）の中心軸（６２）から前記支持部材（５０）との当接支持位置（６１）までの距離を変えて前記捩じりコイルばね（４０）の見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸（１３）に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸（１３）の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機（１）。

［３］ 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体（１１）側に起倒可能に支持されたしゃ断かん（１２）をモータ（Ｍ）の回転により昇降させる踏切しゃ断機（１）において、
前記モータ（Ｍ）の回転を減速して伝達する減速伝達手段（３０）と、
前記しゃ断かん（１２）を取り付けるしゃ断かん回転軸（１３）と、
前記しゃ断かん（１２）の昇降時に前記しゃ断かん回転軸（１３）に補助トルクを与える捩りコイルばね（４０）と、
前記しゃ断かん回転軸（１３）に固定された、前記減速伝達手段（３０）の最終歯車（３３）に噛み合うしゃ断かん回転軸側歯車（３４）と、を備え、
前記捩りコイルばね（４０）は、前記しゃ断かん回転軸（１３）に巻装され、一方の端部である作用端部（４１）が前記しゃ断かん回転軸（１３）側に固定され、もう一方の端部である支持端部（４２）が前記ハウジング本体（１１）側に配設された支持部材（５０）に当接支持され、
前記支持部材（５０）は、前記しゃ断かん回転軸（１３）の延びる方向に交差する方向に穿設された長孔（５１３）を有する、前記ハウジング本体（１１）に固定されたベース（５１０）と、該ベース（５１０）の長孔（５１３）に沿って固定位置の変更が可能に前記ベース（５１０）に取り付けられた、前記支持端部（４２）を当接支持する支持こま（５２０）と、を有し、
前記支持こま（５２０）の固定位置の変更によって前記捩りコイルばね（４０）の中心軸（６２）から前記支持部材（５０）との当接支持位置（６１）までの距離を変えて前記捩じりコイルばね（４０）の見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸（１３）に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸（１３）の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機（１）。

［４］ 前記しゃ断かん回転軸（１３）は、前記捩りコイルばね（４０）の作用端部（４１）を固定する固定部材（２０）を有することを特徴とする［１］，［２］または［３］に記載の踏切しゃ断機（１）。

［５］ 前記捩りコイルばね（４０）の作用端部（４１）は、前記モータ（Ｍ）の回転を前記しゃ断かん回転軸（１３）に伝達する複数の歯車（３１，３２，３３）のうち、前記しゃ断かん回転軸（１３）に固定されたしゃ断かん回転軸側歯車（３４）の側面（３４ｂ）に設けられた固定部材（２０）に固定されたことを特徴とする［１］，［２］または［３］に記載の踏切しゃ断機（１）。

前記本発明は次のように作用する。
鉄道の踏切地点に設置された踏切しゃ断機（１）は、ハウジング本体（１１）内に配設されたモータ（Ｍ）の回転を減速伝達手段（３０）によって減速して伝達して、しゃ断かん回転軸（１３）を回転させ、しゃ断かん（１２）を昇降させる。減速伝達手段（３０）は複数の歯車（３１，３２，３３）を組み合わせてなり、最終歯車（３３）からしゃ断かん回転軸側歯車（３４）にモータ（Ｍ）の回転が伝達されてしゃ断かん回転軸（１３）が回転する。

しゃ断かん回転軸（１３）に巻装された捩りコイルばね（４０）は、しゃ断かん（１２）の昇降時に補助トルクを与える。この捩りコイルばね（４０）は、作用端部（４１）がしゃ断かん回転軸（１３）側の固定部材（２０）に固定されており、支持端部（４２）がハウジング本体（１１）側に配設された支持部材（５０）に当接支持されている。

したがって、しゃ断かん（１２）を昇降するためにしゃ断かん回転軸（１３）が回転すると、作用端部（４１）がしゃ断かん回転軸（１３）とともに回転する。一方、支持端部（４２）は回転することがない。これにより、しゃ断かん（１２）が下降するときは、捩りコイルばね（４０）が弾性変形して弾性エネルギーが蓄積される。このとき捩りコイルばね（４０）は、しゃ断かん（１２）の下降速度を減速させるので、バランサーとしての機能を果たすことができる。

しゃ断かん（１２）が上昇するときは、捩りコイルばね（４０）の弾性変形が復元して弾性エネルギーが解放される。このときの捩りコイルばね（４０）の弾性変形の復元力は、しゃ断かん（１２）が上昇する方向にしゃ断かん回転軸（１３）を回転させる補助トルクを生じさせる。

この補助トルクは、支持部材（５０）のベース（５１０）に固定する支持こま（５２０）の固定位置を変えることによって設定変更することができる。支持こま（５２０）の固定位置を変えて捩りコイルばね（４０）の中心軸（６２）から支持部材（５０）との当接支持位置（６１）までの距離の大きさを変えると、捩りコイルばね（４０）の見かけ上のばね定数が変わる。これによって、補助トルクの大きさが変わる。

ベース（５１０）には長孔（５１３）が形成されており、支持こま（５２０）は、底面（５２２）にボルト（Ｂ）を捩じ込むねじ穴（５２３）が形成されている。これにより、ベース（５１０）の背面（５１４）側から長孔（５１３）に挿入したボルト（Ｂ）を支持こま（５２０）のねじ穴（５２３）に捩じ込むことによって支持こま（５２０）をベース（５１０）に固定することができる。このようにして、支持こま（５２０）は、長孔（５１３）に沿ってどの位置にも固定することができるので、補助トルクの大きさを無段階に変更して設定することができる。

なお、捩りコイルばね（４０）の作用端部（４１）をしゃ断かん回転軸（１３）側に固定するための固定部材（２０）は、しゃ断かん回転軸（１３）に設けても良いし、減速伝達手段（３０）の最終歯車（３３）と噛み合うしゃ断かん回転軸側歯車（３４）の側面（３４ｂ）に設けてもよい。

本発明にかかる踏切しゃ断機によれば、しゃ断かん回転軸に巻装された捩りコイルばねは、作用端部がしゃ断かん回転軸側に固定され、支持端部がハウジング本体側に配設された支持部材に当接支持されているので、しゃ断かんの下降時に捩じりコイルばねに生じた弾性変形がしゃ断かんの上昇時に復元して、しゃ断かんの上昇を補助する方向にトルクが発生し、支持端部を当接支持する支持部材がハウジング本体に固定位置の変更が可能に配設されているので、支持部材の固定位置を変更することによって捩りコイルばねの中心軸から当接支持位置までの距離を変更して、補助トルクの大きさを設定変更することができるとともに、捩りコイルばねはしゃ断かん昇降時のバランサーの役目も果たすことができる。これにより、対応できるしゃ断かんの種類を増やし、かつ、しゃ断かんの昇降動作をスムーズにすると共にモータの容量を抑制し、電流消費が増えることなく、小型軽量化と低価格とを実現することができる。

また、支持部材は、ハウジング本体に固定された、長孔を有するベースと、このベースに取り付けられ、長孔に沿って固定位置の変更が可能な支持こまを有し、この支持こまが支持端部を当接支持するので、支持こまの固定位置を無段階に変更して、補助トルクの大きさを無段階に設定することができ、より多くの種類のしゃ断かんにより適切な大きさの補助トルクを設定することができる。

以下、図面に基づき本発明にかかる踏切しゃ断機の一実施の形態を説明する。
図１から図１０までは、本発明の一実施の形態を示している。図１は、本発明の一実施の形態にかかる踏切しゃ断機を側面方向から見たときの主要部を模式的に示しており、しゃ断かんが略水平状態に下降した状態を示している。また、図２は、図１の踏切しゃ断機を正面方向から見たときの主要部を模式的に示している。

本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１は、鉄道の踏切に設置されるものであり、ハウジング本体１１側に起倒可能に支持されたしゃ断かん１２がモータＭの回転により昇降して踏切を通行不能にしゃ断したり、通行可能に開放したりする。後述するように、しゃ断かん１２が水平位置まで下降している状態では、しゃ断かん１２を上昇させる方向に補助トルクが働くが、モータＭが備えるブレーキ機能により、しゃ断かん１２を下降位置に維持することができる。

ハウジング本体１１に支持されたしゃ断かん回転軸１３には、しゃ断かん１２を保持するためのしゃ断かんホルダーＨが固定されている。このしゃ断かんホルダーＨにはしゃ断かん１２の後端部が挿入されており、この後端部がしゃ断かんホルダーＨに固定されている。

モータＭとしゃ断かん回転軸１３との間には、モータＭの回転を減速して伝達する減速伝達手段３０が配設されている。減速伝達手段３０は、複数の歯車３１，３２，３３を組み合わせて構成されている。しゃ断かん回転軸１３には、減速伝達手段３０からモータＭの回転が伝達される扇状のしゃ断かん回転軸側歯車３４が固定されている。

このしゃ断かん回転軸側歯車３４は、円弧状部分に歯部３４ａが形成されている。この歯部３４ａは、最終歯車３３と噛み合っており、モータＭの回転がこの最終歯車３３から伝達されるとしゃ断かん回転軸１３が回転する。

しゃ断かん回転軸１３には、捩りコイルばね４０が巻装されている。この捩りコイルばね４０は、しゃ断かん１２が略９０度近くまで最も起き上がった状態では弾性変形が生じておらず、略０度近くまで最も倒れた状態で弾性変形が最大になるように取り付けられている。このため、しゃ断かん１２は、昇降時にしゃ断かん回転軸１３に補助トルクを与える機能を有している。

捩りコイルばね４０は、両端部のうち一方の作用端部４１がしゃ断かん回転軸側歯車３４の側面３４ｂに設けられた固定部材２０に固定されている。固定部材２０は、例えば、作用端部４１が掛かるように側面３４ｂから作用端部４１へ向けて延びる突起部材である。あるいは、固定部材２０は、側面３４ｂから作用端部４１へ向けて延びたアーチ状部材を設け、作用端部４１をアーチ状部材にくぐらせて掛けるようにしたものでもよい。また、作用端部４１は、固定部材２０に掛けて固定する代わりに、側面３４ｂに窪みを形成して、そこに作用端部４１が入って掛かるようにしてもよい。

捩りコイルばね４０のもう一方の端部である支持端部４２は、ハウジング本体１１側に配設された支持部材５０に当接支持されている。図３から図５までは、支持部材５０を示している。図３は、支持部材５０が捩りコイルばね４０の支持端部４２を当接支持している状態を示す図である。図４は、支持部材５０の側面図であり、図５は支持部材５０の背面図である。

支持部材５０は、ハウジング本体１１に固定されたベース５１０とこのベース５１０に固定される支持こま５２０とから構成されている。ベース５１０は、側面の一方がハウジング本体１１に固定されており、正面５１１の長手方向中央には、まっすぐに延びるガイド溝５１２が形成されている。このガイド溝５１２の幅は支持こま５２０の幅と略同じである。このガイド溝５１２の底部中央には、ガイド溝５１２の延びる方向に長孔５１３が穿設されている。ベース５１０は、長孔５１３の延びる方向としゃ断かん回転軸１３の延びる方向とが交差する向きに固定されている。

支持こま５２０は、ベース５１０のガイド溝５１２とほぼ同じ幅を有しており、正面５２１は、捩りコイルばね４０の支持端部４２を当接支持する当接支持面５２１ａと、該当接支持面５２１ａに続いて傾斜し、支持端部４２には当接しない傾斜面５２１ｂとが形成されている。支持こま５２０の底面５２２側には、ボルトＢを捩じ込むためのねじ穴５２３が正面５２１側に向かって形成されている。

このように構成されている支持部材５０は、ベース５１０の背面５１４側から長孔５１３に挿入したボルトＢを支持こま５２０のねじ穴５２３に捩じ込むことによって支持こま５２０をベース５１０に固定することができる。ボルトＢは長孔５１３内のどこにでも挿入できるので、支持こま５２０は、長孔５１３に沿ったどの位置にも固定することができる。

このようにしゃ断かん回転軸１３に巻装された捩りコイルばね４０は、しゃ断かん１２が下降するときには、弾性変形を生じて弾性エネルギーを蓄積する。また、しゃ断かん１２が上昇するときには、弾性変形が復元して弾性エネルギーを開放する。このとき、捩りコイルばね４０は、しゃ断かん回転軸１３にしゃ断かん１２を上昇させる方向の補助トルクを与える。

この補助トルクの大きさは、支持部材５０に当接支持される捩りコイルばね４０の支持端部４２の当接支持位置６１（図３参照）を変えることによって適宜に設定することができる。この当接支持位置６１は、ベース５１０に対する支持こま５２０の固定位置を変更することにより、変えることができる。

図３に示したように、当接支持位置６１からしゃ断かん回転軸１３の中心軸６２までの距離を支持位置半径とすると、
荷重＝（ばね定数×たわみ角）／支持位置半径
で表すことができる。本実施の形態においては、たわみ角が一定であり、荷重を一定とした場合には、支持位置半径を変更することによって見かけ上、ばね定数を変えることになる。これにより、当接支持位置６１を変更することによって支持位置半径を変えて、補助トルクの大きさの設定変更が可能となっている。上記のように支持こま５２０は、長孔５１３に沿ったどの位置にも固定することができるので、補助トルクの大きさを無段階に変更して設定することができる。これにより、しゃ断かん１２の種類や重さに対応して好適な補助トルクを発生させることができる。

図６から図８までは、支持端部４２の当接支持位置６１が異なる例を示している。図６は、支持端部４２の先端近くを当接支持した場合を例示し、図７は、支持端部４２の先端をやや余すように当接支持した場合を例示し、図８は、支持端部４２の先端を最大限近くまで余すように当接支持した場合を例示している。

図９は、本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１に図１１に示す負荷トルク特性を示すしゃ断かんを装着したときの補助トルクと、負荷トルクから補助トルクを引いた後のトルクとを示している。すなわち、しゃ断かん１２を上昇させる際に、モータＭによって発生させる必要があるトルク（以下、残留トルク）を示している。

図１１に示した負荷トルク曲線１１２のような負荷トルク特性を示す普通のしゃ断かんを踏切しゃ断機１に備えた場合に、図９に示した補助トルク曲線９０２のような補助トルク特性を発生するように補助トルクの設定をすると、残留トルク特性は、残留トルク曲線９１２のようになる。また、図１１の負荷トルク曲線１１１のような負荷トルク特性を示す長めのしゃ断かんを踏切しゃ断機１に備えた場合に、図９に示した補助トルク曲線９０１のような補助トルク特性を発生するように補助トルクの設定をすると、残留トルク特性は、残留トルク曲線９１１のようになる。また、図１１の負荷トルク曲線１１３のような負荷トルク特性を示す短めのしゃ断かんを踏切しゃ断機１に備えた場合に、図９に示した補助トルク曲線９０３のような補助トルク特性を発生するように補助トルクの設定をすると、残留トルク特性は、残留トルク曲線９１３のようになる。

これらの残留トルク曲線９１１，９１２，９１３を比較して分かるように、踏切しゃ断機１は、しゃ断かん１２による負荷トルクが異なっても、補助トルクを適宜に設定変更することによって残留トルク特性を略同一にすることができる。

次に作用を説明する。
踏切しゃ断機１がしゃ断かん１２を昇降させるときは、ハウジング本体１１内に配設されたモータＭの回転力でしゃ断かん回転軸１３を回転させる。モータＭの回転は、減速伝達手段３０によって減速されながら伝達される。減速伝達手段３０の最終歯車３３まで伝達された回転は、最終歯車３３からしゃ断かん回転軸側歯車３４に伝達されて、しゃ断かん回転軸１３を回転させる。

しゃ断かん回転軸１３に巻装された捩りコイルばね４０は、しゃ断かん１２が略９０度近くまで最も起き上がった状態では弾性変形が生じておらず、略０度近くまで最も倒れた状態で弾性変形が最大になるように取り付けられている。したがって、踏切の通行をしゃ断するためにしゃ断かん回転軸１３が回転してしゃ断かん１２が下降すると、作用端部４１がしゃ断かん回転軸１３とともに回転する一方で、支持端部４２はハウジング本体１１に固定されて回転することがないので、捩りコイルばね４０は、弾性変形して弾性エネルギーが蓄積される。このとき捩りコイルばね４０の弾性変形による抵抗が生じるので、しゃ断かん１２の下降速度は減速される。したがって、捩りコイルばね４０は、バランサーとしての機能を果たすことができる。

踏切の通行を可能にするためにモータＭによってしゃ断かん回転軸１３を逆方向に回転させてしゃ断かん１２を上昇させるときは、弾性変形している捩りコイルばね４０が復元して弾性エネルギーが解放される。このときの捩りコイルばね４０の弾性変形の復元力は、しゃ断かん１２が上昇する方向にしゃ断かん回転軸１３を回転させる補助トルクを生じさせる。

しゃ断かん１２による負荷トルクは、しゃ断かん１２が略０度近くまで最も倒れた状態で最も大きいが、捩りコイルばね４０の弾性変形は、しゃ断かん１２が略０度近くまで最も倒れた状態で最も大きいので、補助トルクも最も大きくなり、図９に示したように、残留トルク特性を理想に近い状態にすることができる。このように、捩りコイルばね４０は、しゃ断かん１２の上昇時にもバランサーとしての機能を果たすことができる。

補助トルクの大きさは、支持部材５０のベース５１０に固定する支持こま５２０の固定位置を変えることによって設定変更することができる。支持こま５２０は、ボルトＢによてベース５１０に固定されているので、ボルトＢを緩めることによって支持こま５２０の固定位置が変更可能になる。支持こま５２０が所望の位置になるようにベース５１０のガイド溝５１２内で支持こま５２０の位置を調整してからボルトＢを締めれば、支持こま５２０を所望の位置に固定することができる。

支持こま５２０の固定位置を変えると捩りコイルばね４０の中心軸６２から支持こま５２０との当接支持位置６１までの距離が変わるので、捩りコイルばね４０の実効ある見かけ上のばね定数が変わる。これによって、捩りコイルばね４０がしゃ断かん回転軸１３に与える補助トルクの大きさを変更設定することができる。

このように補助トルクの設定変更が可能な本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１によれば、しゃ断かん１２の角度が略０度の付近での補助トルクを大きくすることによって、しゃ断かん１２の負荷トルクを補助トルクで補うことができる。補助トルクは大きさの設定変更が可能なので、しゃ断かん１２の種類が異なっても、ほぼ同一の残留トルクとなるように設定できる。これにより、残留トルクが理想に近い状態で安定設定できるのでモータＭの容量が抑制できる。

このため、モータＭは、従来のウエイト付き踏切しゃ断機と同程度の電流容量のもので済むのでモータ容量が少なくて済み、踏切しゃ断機を設置する現地の電源の容量を変更する必要がない。

また、補助トルクは上昇位置から下降位置に向かって漸次直線的に増加する特性なのでしゃ断かんの動きが自然な動きになる。

また、補助トルクの設定をする支持部材５０がハウジング本体１１側に固定できる単純構造なのでコンパクトになり、捩りコイルばね４０の支持端部４２の当接支持位置６１を変更する支持こま５２０は直線的にスライドさせることができるので迅速かつ容易に支持位置半径を設定することができる。

なお、図１０に示すように、捩りコイルばね４０の作用端部４１を回転軸側に固定するための固定部材２０は、しゃ断かん回転軸側歯車３４の側面３４ｂに代えてしゃ断かん回転軸１３に設けても良い。

なお、前記実施の形態においては、支持こま５２０は、ベース５１０のガイド溝５１２内を直線的にスライド可能であり、ベース５１０の背面５１４側から長孔５１３を貫通してねじ穴５２３に捩じ込まれたボルトＢによってベース５１０に固定することができるが、長孔５１３に代えてボルトＢを貫通させることができる複数の固定穴をベース５１０に穿設してもよい。

また、長孔５１３や固定穴をハウジング本体１１に直接に形成して、支持こま５２０をハウジング本体１１に直接に取り付けるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態にかかる踏切しゃ断機の内部構造を側面方向から見た図である。 本発明の一実施の形態にかかる踏切しゃ断機の内部構造を正面方向から見た図である。 図１における支持部材が捩りコイルばねの支持端部を当接支持している状態を示す図である。 図３における支持部材の側面図である。 図３における支持部材の背面図である。 図３の当接支持位置が支持端部の先端近くを当接支持する例を示す図である。 図３の当接支持位置が支持端部の先端を余して当接支持する例を示す図である。 図３の当接支持位置が支持端部の先端を最大限近くまで余して当接支持する例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる踏切しゃ断機に異なる種類のしゃ断かんを装着したときの補助トルクおよび残留トルクを示す図である。 図１における固定部材を異なる位置に設けた変形例の内部構造を正面方向から見た図である。 長さが異なる３種類のしゃ断かんによる負荷トルク特性を示す図である。 従来技術による補助トルク特性および残留トルク特性を示す図である。

符号の説明

Ｂ…ボルト
Ｈ…しゃ断かんホルダー
Ｍ…モータ
１…踏切しゃ断機
１１…ハウジング本体
１２…しゃ断かん
１３…しゃ断かん回転軸
２０…固定部材
３０…減速伝達手段
３１，３２…歯車
３３…最終歯車
３４…しゃ断かん回転軸側歯車
３４ａ…歯部
３４ｂ…側面
４０…捩りコイルばね
４１…作用端部
４２…支持端部
５０…支持部材
６１…当接支持位置
６２…中心軸
１１１，１１２，１１３…負荷トルク曲線
５１０…ベース
５１１…正面
５１２…ガイド溝
５１３…長孔
５１４…背面
５２０…支持こま
５２１…正面
５２１ａ…当接支持面
５２１ｂ…傾斜面
５２２…底面
５２３…ねじ穴
９０１，９０２，９０３…補助トルク曲線
９１１，９１２，９１３…残留トルク曲線

Claims (5)

1. 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体側に起倒可能に支持されたしゃ断かんをモータの回転により昇降させる踏切しゃ断機において、
   前記しゃ断かんを取り付けるしゃ断かん回転軸と、前記しゃ断かんの昇降時に前記しゃ断かん回転軸に補助トルクを与える捩りコイルばねと、を備え、
   前記捩りコイルばねは、前記しゃ断かん回転軸に巻装され、一方の端部である作用端部が前記しゃ断かん回転軸側に固定され、もう一方の端部である支持端部が前記ハウジング本体側に配設された支持部材に当接支持され、
   前記支持部材は、前記ハウジング本体に固定位置の変更が可能に配設され、前記固定位置を変更して前記捩りコイルばねの中心軸から前記捩りコイルばねの支持端部の当接支持位置までの距離を可変設定可能であり、前記中心軸から前記支持部材との当接支持位置までの距離を変えて前記捩じりコイルばねの見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機。
2. 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体側に起倒可能に支持されたしゃ断かんをモータの回転により昇降させる踏切しゃ断機において、
   前記しゃ断かんを取り付けるしゃ断かん回転軸と、前記しゃ断かんの昇降時に前記しゃ断かん回転軸に補助トルクを与える捩りコイルばねと、を備え、
   前記捩りコイルばねは、前記しゃ断かん回転軸に巻装され、一方の端部である作用端部が前記しゃ断かん回転軸側に固定され、もう一方の端部である支持端部が前記ハウジング本体側に配設された支持部材に当接支持され、
   前記支持部材は、長孔が形成され、前記ハウジング本体に固定されたベースと、該ベースの長孔に沿って固定位置の変更が可能に前記ベースに取り付けられた、前記支持端部を当接支持する支持こまと、を有し、
   前記支持こまの固定位置の変更によって前記捩りコイルばねの中心軸から前記支持部材との当接支持位置までの距離を変えて前記捩じりコイルばねの見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機。
3. 鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体側に起倒可能に支持されたしゃ断かんをモータの回転により昇降させる踏切しゃ断機において、
   前記モータの回転を減速して伝達する減速伝達手段と、
   前記しゃ断かんを取り付けるしゃ断かん回転軸と、
   前記しゃ断かんの昇降時に前記しゃ断かん回転軸に補助トルクを与える捩りコイルばねと、
   前記しゃ断かん回転軸に固定された、前記減速伝達手段の最終歯車に噛み合うしゃ断かん回転軸側歯車と、を備え、
   前記捩りコイルばねは、前記しゃ断かん回転軸に巻装され、一方の端部である作用端部が前記しゃ断かん回転軸側に固定され、もう一方の端部である支持端部が前記ハウジング本体側に配設された支持部材に当接支持され、
   前記支持部材は、前記しゃ断かん回転軸の延びる方向に交差する方向に穿設された長孔を有する、前記ハウジング本体に固定されたベースと、該ベースの長孔に沿って固定位置の変更が可能に前記ベースに取り付けられた、前記支持端部を当接支持する支持こまと、を有し、
   前記支持こまの固定位置の変更によって前記捩りコイルばねの中心軸から前記支持部材との当接支持位置までの距離を変えて前記捩じりコイルばねの見かけ上のばね定数を変更することにより、前記補助トルクの大きさを設定可能として、前記しゃ断かん回転軸に加わる異なった負荷トルクに対して、前記補助トルクの大きさを設定することで、前記しゃ断かん回転軸の回転する略０度から略９０度の範囲において残留トルクの大きさを略同一としたことを特徴とする踏切しゃ断機。
4. 前記しゃ断かん回転軸は、前記捩りコイルばねの作用端部を固定する固定部材を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載の踏切しゃ断機。
5. 前記捩りコイルばねの作用端部は、前記モータの回転を前記しゃ断かん回転軸に伝達する複数の歯車のうち、前記しゃ断かん回転軸に固定されたしゃ断かん回転軸側歯車の側面に設けられた固定部材に固定されたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の踏切しゃ断機。

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