JP4769140B2

JP4769140B2 - 自動ドア装置

Info

Publication number: JP4769140B2
Application number: JP2006207279A
Authority: JP
Inventors: 信行坪井
Original assignee: 信行坪井
Priority date: 2006-07-30
Filing date: 2006-07-30
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-07-30
Also published as: JP2008031748A

Description

本発明は、建物の出入口などに設けられる引き戸の開閉操作を容易にする自動ドア装置に関するものである。

従来、引き戸は、例えば鴨居に沿って取付けられたガイドレールに受支されて走行するランナーにより戸の上側を吊下げて、開閉自在なようにされた吊り戸形式が汎用されている。この他に、鴨居側の案内とともに、引き戸の下側に戸車を取付けて敷居に設けた案内溝をレールにして戸車を介して走行でき、戸を開閉するようにした戸車付き引き戸が用いられている。

ところで、引き戸式の自動ドア装置にあっては、一般的に出入口の三方枠における上部の横部材または鴨居の下側にベルト掛けやエンドレスに繋いだワイヤロープで駆動するドアの開閉駆動装置が組み込まれている。このようなドアの開閉駆動装置については、例えば特許文献１，２などによって知られている。また、リニアモータを用いて開閉駆動する形式のものがある（例えば特許文献３参照）。この他に、本出願人の提案に係るスクリュー駆動機を用いて吊り戸を開閉する駆動形式のものが特許文献４によって開示されている。

特開２００１−３５５３７６号公報特開２００５−３０７５８８号公報特開平１１−１６６３６６号公報特開２００５−９７８８６号公報

しかしながら、前記従来技術にあって、いずれも引き戸を自動開閉するためには、出入口の三方枠（フロント材）上部横部材あるいは建物の鴨居に沿わせて引き戸の真上に組み込んで開閉するための駆動装置を配設しなければならない。そのために、自動開閉式の引き戸は、設置箇所の上部に前記駆動装置の組付けスペースとしてかなり大きなスペースを必要とする。このようなことから、戸開閉駆動装置が設置箇所における建物側奥行き寸法の小さい、言換えると壁の厚みが小さい箇所では、その戸開閉駆動装置を設けることが困難になる。また、前記特許文献１，２などによって知られる巻掛け駆動方式の駆動装置では、停電時に手動操作で戸を開閉することになり、駆動部を引き戸側から無理に動かすことになるので抵抗が大きくなって重たく、人手による開閉に過大な労力を要するという問題点がある。

また、このような巻掛け駆動のほかに特許文献３などによって知られるリニアモータで駆動する方式による場合は、固定側と可動側（ドアに連結する側）とのクリアランスが一定に保たれない場合や傾斜していると円滑な開閉（走行駆動）ができないので、設定に際して高精度で対応させる必要があり、全体的なスペースは巻掛け駆動方式に較べて小さくできる反面、機能的な点で適用するのに問題点がある。その他に、メンテナンスに際しても巻掛け駆動方式では、その伝導体（例えばタイミングベルト）の張力を適正に設定する操作が厄介であり、故障時には駆動装置とガイドレールとを取外して修理する必要があり、大掛かりになってメンテナンス費も嵩むなど多くの問題がある。なお、特許文献４で知られるスクリュー駆動方式の駆動装置の場合では、駆動操作が小動力で行えて、駆動抵抗が小さいので、巻掛け駆動方式に較べると、停電時でも手動で開閉容易であるが、やはり自動ドア装置を設置するに際して、鴨居などに沿って駆動装置を予め設置する必要があるから、例えば後付けするような場合には不都合である。

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、より一層取扱いが容易で後付けも可能な構成とした自動ドア装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による自動ドア装置は、
構築物の出入口の上部枠部材の側面に付設され、案内に沿って移動する引き戸に外部から動力を伝達して開閉させる自動ドア装置であって、
大きなリードの螺旋溝を備える駆動スクリューとその駆動モータおよび回転エンコーダを所有するスクリュー駆動機と、前記駆動スクリューの螺旋溝に係合して軸線方向に駆動される複数のローラを配列してなる動力伝達アームとが、長尺のケーシング内に組み込まれて駆動ユニットを構成され、この駆動ユニットが前記出入口の上部枠部材の一側面に引き戸と並行して装着され、前記引き戸の側面上部に前方へ幅広く開口する窪所を備える動力伝達受け部片を付設して、この動力伝達受け部片に前記駆動ユニットの動力伝達アームから突き出す消音部片を備えた動力伝達突片を係合させて開閉動力が引き戸に伝達されるように構成されてい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、前記駆動ユニットは、ケーシングが長尺のボックス構造にされ、その内部を上下方向に仕切り壁で仕切られて、上半部に前記スクリュー駆動機がケーシング軸線に平行して組み込まれ、下半部に設けられるガイドレールに案内されて前記スクリュー駆動機により駆動される動力伝達アームが軸線方向に移動自在に組み込まれた構成であるのがよい（第２発明）。

前記第１発明または第２発明において、前記動力伝達アームは、前記ケーシング内下半部に設けられたガイドレールに沿い案内支持される複数の水平回転する溝付きガイドローラを備えて走行可能とされ、上面に所要のピッチで前記駆動スクリューに係合する複数の動力伝達ローラが長手方向に配設され、かつ下面にケーシング下部の開口部を通じて引き戸側に突き出し引き戸に開閉動力を伝達する動力伝達突片が設けられているのがよい（第３発明）。

また、前記第１発明または第３発明において、前記引き戸に付設される動力伝達受け部片は、取付座部と直交する向きに突き出す受け部が上向き開放の窪所に形成され、対向して前記動力伝達アームから突き出す動力伝達突片の先端部が前記受け部に受け入れられて当接する構造にされているのがよい（第４発明）。

本発明によれば、回転運動を直線運動に変換して駆動するスクリュー駆動機により引き戸を開閉運動する駆動ユニットを引き戸設置個所の上部部材（鴨居など）の一側面に沿わせて取付け、引き戸の対応する上部側面に動力伝達受け部片を付着させ、この動力伝達受け部片に前記駆動ユニットの動力伝達アームから突き出す動力伝達突片を係合させることにより、駆動ユニットの作動で引き戸を開閉できる。したがって、前記駆動ユニットは直接的に引き戸と連結されず、予め所要位置に動力伝達受け部片を取付けておけば、駆動ユニットをいわゆる後付で引き戸設置個所の鴨居などの外側面に取付けることで、引き戸を自動ドアとして使用することができるのである。要するに、建物を改造することなく設置して、簡便に従来の手動開閉形の引き戸を自動ドアとすることができる。なお、前記動力伝達突片には、例えば弾性体にてなる消音部片を取付けて動力伝達受け部片と係合させることで、引き戸の開閉時に衝突音が生じないで静粛に動作させることができるのである。

また、前記第２発明によれば、自動ドア装置として引き戸を駆動する駆動ユニットが、長尺のボックス型をしたケーシングに収められて内蔵するスクリュー駆動機により動力伝達アームを並行して往復移動させる構成とされているので、別途に部品を付帯させることなく引き戸設置箇所の上部の鴨居などに沿わせて外側面に取付けて引き戸の駆動を行え、嵩低く形成されるから外部に突き出して設けられても体裁よく、簡単に設置できて、他に支障を来たすことはない。

また、第３発明の構成を採用することにより、鴨居など建物側に付設した駆動ユニット内で移動する動力伝達アームは、ガイドローラが付設されて、駆動ユニットのケーシングに設けられているガイドレールに案内支持されて水平移動するので、駆動スクリューからの動力が確実に伝達され、引き戸側要所に付設した動力伝達受け部片に対し、下面から突き出す動力伝達突片を係合させるようにすることで、特別な連結手段を設けることなく引き戸を走行させる動力が伝達でき、駆動ユニットの組み付けが容易にできるという利点がある。

また、第４発明の構成を採用することにより、駆動ユニット側の動力伝達アームから突き出す動力伝達突片と引き戸側に取付く動力伝達受け部片とが相互にフリーの状態で動力の授受を行って無理なく引き戸の開閉操作が行える。

次に、本発明の自動ドア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。

図１には本発明に係る自動ドア装置を備える引き戸の全体概要図が示されている。図２には自動ドア装置要部の断面図が、図３には駆動ユニットの要部断面図が、図４には図１のＡ−Ａ視拡大断面図が、図５には図３のＢ−Ｂ視拡大断面図（ａ）とＣ−Ｃ視拡大断面図（ｂ）が、図６には図３のＤ−Ｄ視拡大断面図が、それぞれ示されている。

この実施形態の自動ドア装置１０は、建物の出入口の上側に装着される鴨居１の案内溝２と敷居３に設けられたガイドレール４とによって開閉自在に案内される引き戸５に対して、前記鴨居１の一方の外側面部に沿って前記引き戸５と並行して取付けられる駆動ユニット１１により、その引き戸５を開閉駆動できるようにしたものである。

前記駆動ユニット１１は、図２〜図６で示されるように、前記出入口のほぼ全幅にわたる長さに形成された横断面長方形をした長尺箱形のケーシング１２と、そのケーシング１２内を上下方向に仕切る隔壁１２’を境にして上半部１２Ａに組み込まれたスクリュー駆動機２０と、前記隔壁１２’の下側下半部１２Ｂに形成されるガイドレール１４，１４に沿って移動自在に支持される長尺（具体的には戸幅寸法よりやや短い寸法。）の動力伝達アーム１５とで構成されている。

前記ケーシング１２は、長手方向の前面を開放して、長手方向に設けられて上下を仕切る隔壁１２’の上側（上半部１２Ａ）には中央寄りの位置に、スクリュー駆動機２０が隔壁１２’で区画された空間部に収まるようにして取付けられている。また、このスクリュー駆動機２０の収納部以外の空間にはコントローラ、その他の電気的付属機器が納められている。そして、隔壁１２’で仕切られたケーシング１２の下半部１２Ｂは、下向きに所要間隔で長手方向に開口部１３が形成され、その開口部１３の両縁を相対向させてそれぞれ曲面に形成し、この両縁が動力伝達アーム１５のガイドレール１４，１４とされている。前記スクリュー駆動機２０は、前記隔壁１２’で仕切られた下半部１２Ｂに形成される空間部で前記ガイドレール１４，１４に案内されて移動自在な前記動力伝達アーム１５を駆動するようになされている。

前記スクリュー駆動機２０は、図２および図３に示されるように、駆動スクリュー２１と、その駆動スクリュー２１を駆動する減速機付きの駆動モータ２６と、駆動スクリュー２１を支持する駆動軸２３と、その駆動軸２３を支持する軸受２４，２４’および電磁クラッチ２５とで構成されている。前記駆動スクリュー２１は、その軸心を貫通する軸挿通孔２２に挿入された駆動軸２３によって軸線方向にスライド可能で回転自在に保持されている。この駆動軸２３は、図示省略するが、前記駆動スクリュー２１の軸挿通孔２２内に形成されたスプライン軸孔に、中間部に形成されたスプライン軸部を、挿入して摺動可能とするとともに、両端部を前記軸挿通孔２２の両端部に嵌合されている軸受ブッシュを介して受支されて、軸受２４，２４’にて両軸頸部を支持されている。また、駆動スクリュー２１は、その外周部に大きなリードで螺旋溝２１ａが形成され、この螺旋溝２１ａに、前記動力伝達アーム１５上に前記駆動スクリュー２１のリードに合わせたピッチで配置された複数の動力伝達ローラ１６が順次係合して送られるようにされている。

このようにされた駆動スクリュー２１は、図６に示されるように、その駆動軸２３の一方の軸端に固着された歯車２３ａを電磁クラッチ２５の従動軸２５ａに付された歯車２５ｂと噛み合せて、カップリング２７を介して駆動モータ２６の出力軸２６’に接続され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２１の駆動軸２３上にはその軸頸部にストップカラー２８，２８がそれぞれ取り付けられて、そのストップカラー２８と駆動スクリュー２１の内部に固着されている軸受ブッシュ端との間にリターンスプリング２９がそれぞれ被嵌されており、過負荷になると駆動スクリュー２１が軸方向にスライドして駆動モータ２６への直接的な負荷を緩衝するようにされている。

また、前記電磁クラッチ２５の駆動側軸２５ａ上には回転エンコーダ３０が付設され、この回転エンコーダ３０によって駆動スクリュー２１の回転数を検知できるようにされており、所要回転数でドア（引き戸５）の開き度が検知され、あるいは開度を設定することもできるようにされている。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２１の作動を停止させてドア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３０を駆動スクリュー２１の駆動軸２３と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３０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。

一方、前記動力伝達アーム１５は、その中間部の上面を一部切込んで形成されたローラ装着部１５ａを複数箇所に設けて、この各ローラ装着部１５ａに千鳥配列で水平回転する溝付きガイドローラ１７が三個配設され、それら溝付きガイドローラ１７を前記ケーシング１２の下半部１２Ｂに設けられる横向きのガイドレール１４，１４に当接案内されて、ケーシング下半部１２Ｂの開口部１３に沿って水平移動する所要長さ（戸幅寸法よりやや短い寸法）の長尺部材である。この動力伝達アーム１５は、断面扁平なＩ型にされ、適度な剛性を備えている。そして、上面には、そのほぼ全長にわたり、前記駆動スクリュー２１の螺旋溝２１ａのリードに合わせたピッチで複数の動力伝達ローラ１６が水平回転可能に直列して付設されている。

このように構成される動力伝達アーム１５は、前述のように複数箇所に設けられたローラ装着部１５ａに配設されている各溝付きガイドローラ１７をケーシング１２下部の開口部１３に設けられているガイドレール１４，１４に係合させて、上面の動力伝達ローラ１６を前記駆動スクリュー２１の螺旋溝２１ａに係合させ、駆動スクリュー２１の回転により、その動力伝達ローラ１６が螺旋溝２１ａの回転による変位で軸方向に送られて直線駆動される。

さらに、前記動力伝達アーム１５の端部下面位置には、引き戸５側に向かって突出する動力伝達突片１８が固着されている。この動力伝達突片１８は、図５（ｂ）で示されるように、先端部を下向きに屈曲させて表面に弾性体にてなる消音部片１８ａが付されており、引き戸５側に取付けられた動力伝達受け部片３５と係合して動力を伝達するものである。その動力伝達受け部片３５は、基部を引き戸５の上部側面に固着された所要取付面を有する取付座部３５ａから前方へ突き出し前端が開放されるＵ字型の窪所３５ｂを備えた部材であり、その窪所３５ｂ内に前記動力伝達突片１８の先端部が受入れられる構造のものである。

このように構成される駆動ユニット１１は、前述のケーシング１２の前面がほぼ全長にわたって開放されており、この開放前面に前記動力伝達アーム１５の移動を妨げない状態で、その移動部分を含めて前面から下面に跨りカバー１９によって覆われる構成である。このカバー１９は、上縁部１９ａをケーシング１２の上面前端１２ａに係合させて下部において複数箇所で下側からボルト３３によってケーシング１２に固定される構造である。また、ケーシング１２の上半部１２Ａ内に組み込まれている前記回転エンコーダ３０および電磁クラッチ２５は、その外側を保護カバー３０ａによって覆われて外部からの粉塵や水を寄せ付けないように構成されている。

次に、このように構成された本実施形態の自動ドア装置１０は、前記駆動ユニット１１を図４に示されるように、引き戸５を設けてある開口部の鴨居１の一側面に沿わせてケーシング１２を、その内部上半部１２Ａの開放空間に装着させた断面コ字型の補強金属板３７を介して締結部材３８，３８′（例えば木ねじ）にて水平に取付ける。一方、引き戸５には、前面上部に前記動力伝達受け部片３５を、駆動ユニット１１側の動力伝達アーム１５に取付く動力伝達突片１８の消音部片１８ａが取付く先端部と係合するように位置決めして取付座部３５ａを定着し、前方に突出す窪所３５ｂに前記動力伝達突片１８の先端部を係合させ、駆動部に電源を接続して使用可能にする。

使用に際しては、駆動ユニット１１の適所に付設された赤外線センサ（図示省略）によってスクリュー駆動機２０の電源がオンされる（人が引き戸５に近づく）と、駆動モータ２６が起動すると同時に電磁クラッチ２５が励磁されて電磁クラッチ２５の従動軸２５ａからスクリュー駆動軸２３に動力が伝達される。その駆動軸２３によって、駆動スクリュー２１が正回転して螺旋溝２１ａに係合している動力伝達ローラ１６がその駆動スクリュー２１の回転により送られ、前記動力伝達ローラ１６が設けられている動力伝達アーム１５を前進させる。これと同時に回転エンコーダ３０が回転し、駆動スクリュー２１の回転量を計測する。この回転エンコーダ３０の回転量は結果的に動力伝達アーム１５の移動距離を測定することになり、併せて移動開始位置を知ることができる。

前記動力伝達アーム１５がケーシング１２の下半部１２Ｂに設けられているガイドレール１４，１４に各溝付きガイドローラ１７が案内されて走行すると、付属する動力伝達突片１８によって係合する窪所３５ｂに動力が伝達されて、動力伝達受け部片３５を介して引き戸５が、案内溝２と敷居３のガイドレール４に案内されて横行駆動され、出入口を開く、あるいは閉じる。この引き戸５の開閉に際しては、駆動ユニット１１におけるスクリュー駆動機２０の駆動力が直接的に引き戸５を動かすのではなく、動力伝達アーム１５の走行を動力伝達突片１８と動力伝達受け片３５とのいわゆる引き掛けにより駆動するようにされているので、両者間に寸法的なずれや引き戸側に多少の傾きが生じていても無理なく駆動して開閉操作が行えるのである。なお、前記動力伝達突片１８と動力伝達受け片３５とは、前述のように、動力伝達突片１８の先端部に消音部片１８ａが付されているので、駆動時に動力伝達受け片３５の窪所３５ｂで反転接触する際衝突音を発生せず静粛に運転することができる。

そして、引き戸５が全開閉して動力伝達アーム１５の走行が阻まれる、あるいは予め学習して引き戸５の移動終端位置に達すると、スクリュー駆動機２０が停止され、過剰運転することはない。このスクリュー駆動機２０の駆動停止位置に関しては、開閉始動時に付設されている回転エンコーダ３０によって、終端位置に達すると回転を止めるように制御部に所要回転数を入力設定してメモリーに記憶させておくことで、自動制御することができる。また、過剰に駆動されたときには駆動スクリュー２１の螺旋溝２１ａに作用する過負荷によってその駆動スクリュー２１が駆動軸２３上でスライドし、その推力によって内端部に設けられるスプリング２９を押圧し、負荷を無理なく吸収される。したがって、停止と同時に元の位置に押し戻され、再運転時には常に正常な姿勢で駆動するようにされ、損傷は発生しない。

なお、開扉状態から閉扉するには、周知の手段でタイマーなどによって設定してある一定の時間が経過すると、制御部での指令によりモータ２６が逆転駆動に切り替えられて給電され、駆動スクリュー２１が逆転して係合する動力伝達ローラ１６を逆方向に送り、動力伝達アーム１５が逆方向に走行し、引き戸５が閉じられる。

この実施形態の自動ドア装置１０は、前述のように引き戸５が設けられている開口部の鴨居１をそのままにして、その出入口の一方の側面に駆動ユニット１１を沿わせて取付けるとともに、引き戸５側には動力伝達受け部片３５を駆動ユニット１１の動力伝達アーム１５付設の動力伝達突片１８と位置合わせして引き戸５に取付ければ、それで取付完了となるので、既設の出入口に対して簡単に装着して使用できる。したがって、既存の建物における引き戸式の出入口に対して建物を部分的にしろ改造することなく設置して引き戸式の出入口ドアを自動化できるという効果を奏するのである。また装置としても構造簡単であるから安価に提供することができ、設置工事も簡単に行えるという経済的効果も優れたものであるといえる。

また、本発明の自動ドア装置は、吊り戸式のドアにも同様にして適用することができる。そして、戸が左右に開閉できる引分け戸式のドアにも採用することができ、この場合は、螺旋溝が左右異なる一対の駆動スクリューを用い、両駆動スクリューを連結駆動する構成とし、その他の各部は左右一対設けることにより前記実施形態と同様にして引き戸の開閉を行わせることができる。

本発明に係る自動ドア装置を備える引き戸の全体概要図が示されている自動ドア装置要部の断面図駆動ユニットの要部断面図図１のＡ−Ａ視拡大断面図図３のＢ−Ｂ視拡大断面図（ａ）とＣ−Ｃ視拡大断面図（ｂ）図３のＤ−Ｄ視拡大断面図

符号の説明

１鴨居
３敷居
５引き戸
１０自動ドア装置
１１駆動ユニット
１２ケーシング
１２’ 隔壁
１４ガイドレール
１５動力伝達アーム
１６動力伝達ローラ
１８動力伝達突片
１９カバー
２０スクリュー駆動機
２１駆動スクリュー
２１ａ螺旋溝
２５電磁クラッチ
２６駆動モータ
３０回転エンコーダ
３５動力伝達受け部片
３５ｂ動力伝達受け部片の窪所

Claims

構築物の出入口の上部枠部材の側面に付設され、案内に沿って移動する引き戸に外部から動力を伝達して開閉させる自動ドア装置であって、
大きなリードの螺旋溝を備える駆動スクリューとその駆動モータおよび回転エンコーダを所有するスクリュー駆動機と、前記駆動スクリューの螺旋溝に係合して軸線方向に駆動される複数のローラを配列してなる動力伝達アームとが、長尺のケーシング内に組み込まれて駆動ユニットを構成され、この駆動ユニットが前記出入口の上部枠部材の一側面に引き戸と並行して装着され、前記引き戸の側面上部に前方へ幅広く開口する窪所を備える動力伝達受け部片を付設して、この動力伝達受け部片に前記駆動ユニットの動力伝達アームから突き出す消音部片を備えた動力伝達突片を係合させて開閉動力が引き戸に伝達されるように構成されていることを特徴とする自動ドア装置。
前記駆動ユニットは、ケーシングが長尺のボックス構造にされ、その内部を上下方向に仕切り壁で仕切られて、上半部に前記スクリュー駆動機がケーシング軸線に平行して組み込まれ、下半部に設けられるガイドレールに案内されて前記スクリュー駆動機により駆動される動力伝達アームが軸線方向に移動自在に組み込まれた構成である請求項１に記載の自動ドア装置。
前記動力伝達アームは、前記ケーシング内下半部に設けられたガイドレールに沿い案内支持される複数の水平回転する溝付きガイドローラを備えて走行可能とされ、上面に所要のピッチで前記駆動スクリューに係合する複数の動力伝達ローラが長手方向に配設され、かつ下面にケーシング下部の開口部を通じて引き戸側に突き出し引き戸に開閉動力を伝達する動力伝達突片が設けられている請求項１または２に記載の自動ドア装置。
前記引き戸に付設される動力伝達受け部片は、取付座部と直交する向きに突き出す受け部が上向き開放の窪所に形成され、対向して前記動力伝達アームから突き出す動力伝達突片の先端部が前記受け部に受け入れられて当接する構造にされている請求項１または３に記載の自動ドア装置。