JP6385128B2 - 直動伸縮装置およびこれを備える直動伸縮式ゲート装置 - Google Patents

Description

本発明は、駐車場等に設置されるゲート装置や鉄道駅のプラットホームに設置される安全扉装置等に好適に用いられる直動伸縮装置およびこれを備える直動伸縮式ゲート装置に関するものである。

従来から、駐車場や有料道路料金所等には、出入口の開閉を行うゲート装置が設置されている。また、鉄道駅のプラットホーム等には、転落事故を防止するための安全扉装置が設置されている。

例えば、特許文献１には、複数段の直線状伸縮式のエアーシリンダー（入れ子状）と、エアーシリンダーの先端部に設けられる単一のピストンロッドと、から成るシリンダ手段を用いて、車両または人体等の通過および遮断を選択的に行う伸縮式遮断ゲートバーが開示されている。また、特許文献２には、連結軸を介して連結した複数の構造体から成る構造体群を２段に重ね合せた直動伸縮アーム機構が開示されている。

また、例えば、特許文献３には、手元側バーの先端部に間接連動手段を介して連接された先端側バーを備えた中折れ式ゲートバー装置が開示されている。先端側バーは、開閉機によって回動する手元側バーに対して中折れし、水平状態を維持しながら開閉作動する。中折れ式ゲートバー装置は、例えば、屋内駐車場等の天井高さ制限のある環境で、幅の広い通路の通行規制を行えるように構成されている。

また、例えば、特許文献４には、プラットホームから人が転落する事故を防止するために安全柵に装着して使用する一般的なプラットホームドア装置が開示されている。他にも、特許文献５には、２つの駆動柱（高さ２ｍｍ以上）の間でループを形成するように架設されたロープを備える安全柵が開示されている。テンションを付与されたロープは、ループ状に引き回されて横方向に平行に配置され、簡易な安全柵を構成している。

特開平１１−３０１４８４号公報 特許第５４３５６７９号公報 特開２００８−０８１９５５号公報 特開２０１２−２０６７０５号公報 特開２０１３−１９９２２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の伸縮式遮断ゲートバーでは、入れ子状のエアーシリンダーを長く伸ばす場合、その長さに比例して根元側のエアーシリンダーの直径が大きくなる。また、エアーシリンダーを収容する筐体も大型化する。このため、幅の広い通路の通行規制を行うためのゲート装置等に、特許文献１に記載の伸縮式遮断ゲートバーを適用することが困難であった。

また、特許文献２に記載の直動伸縮アーム機構は、ゲート装置や安全扉装置等に採用することを想定していないため、ゲート装置等に応用することが困難であった。例えば、特許文献２に記載の直動伸縮アーム機構は、幅の広い通路の通行規制を行う場合、構造体群の大型化や重量の増大という問題を有していた。特に、プラットホームの安全扉装置に重たい構造体群を採用する場合、プラットホームの補強工事が必要となる。このため、特許文献２に記載の直動伸縮アーム機構を安全扉装置等に採用する実現性は乏しいものとなっていた。

特許文献３に記載の中折れ式ゲートバー装置は、手元側バーを回動させる開閉機に加えて先端側バーを連動させる間接連動手段を必要とするため、複雑な構造になると共に製造コストの増加という問題を有していた。ところで、一般的に、先端側バーを閉じた場合、先端側バーの先端部は、バーキャッチャーに嵌合して位置決めされる。しかしながら、先端側バーを無理矢理持ち上げた場合、先端側バーは折れ曲がって、その先端部がバーキャッチャーから引き抜かれる。このため、特許文献３に記載の中折れ式ゲートバー装置は、厳格な通行規制を行うことができない虞があった。

特許文献４に記載のプラットホームドア装置は、左右一対のプラットホームドアが互いに離接する両開き構造であると共に、戸袋をプラットホームドアよりも幅広く形成する必要がある。このため、特許文献４に記載のプラットホームドア装置は、製造コストの増加、構造の大型化や重量の増大という問題を有していた。特許文献４に記載のプラットホームドア装置を設置するにあたり、プラットホームの補強工事等が必要となるため、更なる設置コストの増加という問題もあった。また、特許文献５に記載の安全柵は、非常に大きな駆動柱を必要とするため、設置コストの増加という問題を有していた。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、小型化および軽量化を図ると共に簡単な構造でコスト低減を図るための直動伸縮装置およびこれを備える直動伸縮式ゲート装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の第１の直動伸縮装置は、回動軸を介して複数の移動ピースを前記回動軸に直交する連結方向に連結して成る長尺の移動ピース群と、前記移動ピース群を内部に収容する筐体と、を備え、前記移動ピースは、隣接する他の移動ピースの端部に当接して下方への回動を規制されると共に前記回動軸の軸方向に沿った移動を規制される当接位置と、前記他の移動ピースの端部から離間するように上方に回動して前記軸方向に沿った移動を許容される離間位置と、の間において前記回動軸を中心に回動し、前記当接位置に回動した前記移動ピースは、前記筐体の内部および／または外部にて、前記他の移動ピースと一列に並んで直線状に移動するアーム部を構成し、前記離間位置に回動した前記移動ピースは、前記筐体の内部にて、前記軸方向一方に変位して螺旋状に移動するスパイラル部を構成することを特徴とする。

本発明の第１の直動伸縮装置によれば、隣り合う移動ピースを回動軸で連結することで、移動ピース群を簡単に構成することができる。例えば、軽量な樹脂材料等で同一形状の移動ピースを大量に成形することで、軽量化した移動ピース群を安価に製造することができる。また、スパイラル部は、筐体内で螺旋を描くように移動し、スパイラル部に連なり続くアーム部は、筐体から伸縮するように直線的に移動する。スパイラル部は螺旋状に巻回しているため、筐体の内部空間を有効に利用することができる。これにより、筐体の小型化を図ることができる。一方、アーム部は、下方向の回動と軸方向の移動とを規制されているため、一列に揃えられた状態で円滑に直動することができる。

本発明の第２の直動伸縮装置は、上記した本発明の第１の直動伸縮装置において、前記筐体の内部には、前記スパイラル部の螺旋状の移動を案内するガイド部が設けられていることを特徴とする。

本発明の第２の直動伸縮装置によれば、アーム部を構成する移動ピースは、筐体内に進入すると、ガイド部に案内されて螺旋状に移動してスパイラル部を構成する。これにより、巻回した移動ピース群を筐体内に適切に収容することができる。

本発明の第３の直動伸縮装置は、上記した本発明の第１の直動伸縮装置において、前記移動ピースの連結方向一端部には、前記他の移動ピースの連結方向他端部に形成される被係合カムに着脱可能な係合カムが形成され、前記係合カムは、前記移動ピースを前記当接位置から前記離間位置に回動する過程において、前記被係合カムから離脱する際に前記被係合カムとの間に作用する力によって前記移動ピースを前記軸方向一方に移動させ、前記移動ピースを前記離間位置から前記当接位置に回動する過程において、前記被係合カムに係合する際に前記被係合カムとの間に作用する力によって前記移動ピースを前記軸方向他方に移動させることを特徴とする。

本発明の第３の直動伸縮装置によれば、移動ピースは、他の移動ピースに対する回動に伴う係合カムと被係合カムとの係合・離脱動作に連動して軸方向に移動する。したがって、筐体内に移動した移動ピースは、自動的に螺旋を描いてスパイラル部を構成する。これにより、例えば、移動ピースを軸方向に移動させるためのガイド等を用いることなく、簡単な構成で移動ピース群を筐体内に適切に収容することができる。

本発明の第４の直動伸縮装置は、上記した本発明の第１ないし第３のいずれかの直動伸縮装置において、前記移動ピースは、前記当接位置に回動した前記他の移動ピースに対し、自重によって下方に回動して前記アーム部を構成することを特徴とする。

本発明の第４の直動伸縮装置によれば、各移動ピースは、自重によって下方に回動して一列に揃えて並べられる。そして、アーム部は、各移動ピースの自重によっての姿勢を維持される。これにより、例えば、他の移動ピースに対して移動ピースを回動させるためのバネ等を用いることなく、適切に移動ピースを回動させることができる。

本発明の第１の直動伸縮式ゲート装置は、上記した本発明の第１ないし第４のいずれかの直動伸縮装置によって通行対象の通行の規制と許可とを選択的に切り換えるゲートの開閉を行うことを特徴とする。

本発明の第１の直動伸縮式ゲート装置によれば、隣り合う移動ピースを回動軸で連結することで、移動ピース群を簡単に構成することができる。例えば、軽量な樹脂材料等で同一形状の移動ピースを大量に成形することで、軽量化した移動ピース群を安価に製造することができる。スパイラル部は螺旋状に巻回しているため、筐体の内部空間の有効利用を図ることができると共に筐体の小型化を図ることができる。また、軽量で円滑に直動するアーム部を構成することができる。また、例えば、直動中のアーム部の先端部がゲートを通行する通行対象（人や自動車等）に衝突した場合、移動ピースは衝突時の力を逃がすように上方に回動するため、アーム部の先端側は上方に湾曲する。これにより、アーム部と通行対象との衝突時の衝撃を抑制することができると共に、通行対象の安全性を確保することができる。

本発明の第２の直動伸縮式ゲート装置は、上記した本発明の第１の直動伸縮式ゲート装置において、ゲート幅を成す距離を隔てて前記筐体に対向して配置されて前記ゲートを構成するキャッチャーを更に備え、前記キャッチャーは、前記アーム部の先端部を嵌合させるキャッチ部を有していることを特徴とする。

本発明の第２の直動伸縮式ゲート装置によれば、アーム部の先端部がキャッチ部に嵌合してゲートを完全に閉鎖することで、容易にアーム部を上方に回動させることができなくなる。これにより、厳格な通行規制を行うことができる。

本発明の第３の直動伸縮式ゲート装置は、上記した本発明の第２の直動伸縮式ゲート装置において、前記ゲートは、駐車場の入口または／および出口に構成され、開放された状態で自動車の通行を許可する前記ゲート幅を有し、前記移動ピース群は、前記アーム部の先端部が前記キャッチ部に嵌合して閉鎖位置に移動した場合に、人、自転車、自動二輪車および自動車が前記ゲートを通行することを規制し、前記アーム部の先端部が前記キャッチ部から予め設定した自動車の車両幅よりも短い距離離間した中間位置に移動した場合に、人、自転車および自動二輪車が前記ゲートを通行することを許可すると共に、自動車が前記ゲートを通行することを規制することを特徴とする。

本発明の第３の直動伸縮式ゲート装置によれば、駐車場のゲートを通行する通行対象が少なくとも自転車や自動二輪車等と自動車の場合、その車種の違いに応じて、ゲートの開放量を切り換えることができる。これにより、自転車や自動二輪車が通行する場合に、ゲートの開閉を素早く行うことができ、適切な通行規制を行うことができる。

本発明の第４の直動伸縮式ゲート装置は、上記した本発明の第１または第２の直動伸縮式ゲート装置において、前記直動伸縮装置を鉄道駅のプラットホーム上に、前記アーム部の移動方向が前記プラットホームの端部に沿うように複数並べて設置することを特徴とする。

本発明の第４の直動伸縮式ゲート装置によれば、直動伸縮装置は、小型且つ軽量であるため、重量物を設置するためのプラットホームの補強工事等を省略することができる。これにより、直動伸縮式ゲート装置の設置コストの低減を図ることができる。また、直動伸縮装置の筐体は、従来のプラットホームドア装置（安全柵装置）の戸袋よりも小型である。このため、例えば、直動伸縮装置の設置箇所以外では安価で軽量な固定柵を設置することができる。これにより、プラットホーム上に設置する構造物の総重量を低減することができる。

本発明に係る直動伸縮装置およびこれを備える直動伸縮式ゲート装置によれば、小型化および軽量化を図ることができると共に簡単な構造でコスト低減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る直動伸縮装置を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１における筐体のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る直動伸縮装置の移動ピースであって、（Ａ）は一方から見た斜視図であり、（Ｂ）は他方から見た斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る直動伸縮装置のアーム部の一部を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る直動伸縮装置の移動ピース群の一部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る直動伸縮装置の回動ガイドの一部を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る直動伸縮式ゲート装置を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係る直動伸縮式ゲート装置を示す斜視図である。

以下、本発明に係る直動伸縮装置およびこれを備える直動伸縮式ゲート装置の実施の形態について添付した図面を参照しながら説明する。この実施の形態は本発明の好適な具体例であって、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限りこれらの態様に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る直動伸縮装置１について説明する。図１は直動伸縮装置１を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、図１における筐体２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。以下の説明では、便宜上、各図に矢印で示すように各方向を設定している。

図１に示すように、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１は、一例として、所謂ロボットアームとして構成されている。

直動伸縮装置１は、筐体２と、移動ピース群３と、マニピュレーター４と、を備えている。筐体２は、平滑なベース（図示せず）の上面に立設されている。移動ピース群３は、筐体２の右側面から右方向に略水平に延出している。マニピュレーター４は、移動ピース群３の先端部に取り付けられて一対の指部４ａによって対象物を挟持する。マニピュレーター４は、３軸の回転駆動源（図示せず）を備えた周知のものであるため、その詳細な説明は省略する。

図２および図３に示すように、筐体２は、上下方向に長い中空の直方体状に形成されている。筐体２は、内部に移動ピース群３を収容する収容空間Ｓを有している。

筐体２の右側面の略中央部には、矩形状の外側開口１０が貫通して形成されている。外側開口１０の内側周縁部には、収容空間Ｓ内に向けて延びる直動ガイド部１１が設けられている。直動ガイド部１１は、矩形筒状に形成され、外側開口１０を介して収容空間Ｓの内部と外部とを連通させている。

収容空間Ｓには、正面視で略円形筒状の回動ガイド部１２が設けられている。回動ガイド部１２は、収容空間Ｓの上部後方に配設されている。回動ガイド部１２の正面側は開放されている。回動ガイド部１２の下部には、周面の一部を除去されることで内側開口１２ａが形成されている。内側開口１２ａは、直動ガイド部１１（外側開口１０）と同一中心軸線上に形成されている。

内側開口１２ａの下側には、駆動装置１３が設けられている。駆動装置１３は、ギヤードモーター１４と、駆動歯車１５と、を有している。ギヤードモーター１４は、所謂ステッピングモーターに減速ギヤ列を組み付けて構成されている。ギヤードモーター１４は、制御装置（図示せず）に制御されて、回転速度を複数段階に切り替え可能に構成されている。駆動歯車１５は、ギヤードモーター１４の出力軸に固定されている。なお、ギヤードモーター１４をステッピングモーターに限定せずにＤＣモータ等を使用することができるように、収容空間Ｓには、移動ピース群３の移動状態（移動量）を検出するためのセンサー（図示せず）が設けられている。

図１および図２に示すように、移動ピース群３は、複数の移動ピース２０を各々左右方向（連結方向）に連結して長尺状に形成されている。複数の移動ピース２０は、それぞれ、前後方向に延びる回動軸２３を介して回動可能に連結されている（図５等参照）。

図２および図３に示すように、移動ピース群３は、筐体２の内部（収容空間Ｓ）で螺旋状に巻回して収容されている。収容空間Ｓでは、移動ピース群３は、回動ガイド部１２に案内されて螺旋状に移動可能に配置されている。一方、巻き出された移動ピース群３は、直動ガイド部１１に案内されて外側開口１０から外部に露出して、直線状に移動する。なお、筐体２の内部で螺旋状を成す移動ピース群３を「スパイラル部３Ａ」と呼び、主に筐体２の外部で直線状を成す移動ピース群３を「アーム部３Ｂ」と呼ぶこととする。

次に、図４ないし図６を参照して、移動ピース群３を構成する複数の移動ピース２０について説明する。図４（Ａ）は移動ピース２０を一方から見た斜視図であり、図４（Ｂ）は移動ピース２０を他方から見た斜視図である。図５はアーム部３Ｂの一部を示す平面図である。図６は移動ピース群３の一部を示す斜視図である。

複数の移動ピース２０は、それぞれ、回動軸２３を支点として回動可能に連結されている（図６等参照）。なお、複数の移動ピース２０は、各々同一形状であるため、以下、１つの移動ピース２０について説明する。また、便宜上、移動ピース２０がアーム部３Ｂを成す姿勢である場合を基準として説明する。

図４に示すように、移動ピース２０は、ピース本体２１と、軸受２２と、回動軸２３と、凸カム２４と、凹カム２５と、凸端部２６と、凹端部２７と、を有している。

ピース本体２１は、左右方向両端面を開放する略矩形筒状に形成されている。ピース本体２１は、中空内部を上下に２分割するリブ３０を有している。つまり、ピース本体２１は、側面視で略「日」の字状の断面を有している。ピース本体２１の下面には、駆動装置１３の駆動歯車１５に噛み合うラック３１が形成されている（図３も参照）。

軸受２２は、ピース本体２１の上壁の右端部（連結方向一端部）から右方向に延設されている。軸受２２には、軸孔２２ａが前後方向に貫通形成されている。回動軸２３は、ピース本体２１の上壁の左端部（連結方向他端部）を切り欠いて形成される矩形凹部３２内に設けられている。回動軸２３は、前後方向に長い円柱状に形成されている。回動軸２３は、矩形凹部３２の内側で対向する前後両端面の間に架設されている。矩形凹部３２の前後幅（回動軸２３の長さ）は、軸受２２の前後幅よりも大きく形成されている。

係合カムとしての凸カム２４は、ピース本体２１のリブ３０の右端面から右斜め前方向に凸設されている（図４（Ａ）参照）。被係合カムとしての凹カム２５は、ピース本体２１のリブ３０の左端面から右斜め前方向に凹設されている（図４（Ｂ）参照）。

凸端部２６は、ピース本体２１の下壁の右端面から右方向に凸設されている（図４（Ａ）参照）。凹端部２７は、ピース本体２１の下壁の左端面から右方向に凹設されている（図４（Ｂ）参照）。

なお、移動ピース２０は、硬質樹脂材料等を押出成形によって形成した基材（ピース本体２１）の端部に加工を施すことで一体形成されている。

次に、移動ピース群３の作用について説明する。まず、図５および図６を参照して、移動ピース２０同士の連結について簡単に説明する。なお、以下、説明を簡単にするために、左右方向に隣接する一対の移動ピース２０の連結に着目して説明する。また、説明の便宜上、左側の移動ピース２０に関連する部材には符号「Ｌ」を付加し、右側の他の移動ピース２０に関連する部材には符号「Ｒ」を付加する。なお、説明の便宜上、他の移動ピース２０Ｒがアーム部３Ｂを成す姿勢である場合を基準にする。

図５に示すように、他の移動ピース２０Ｒの回動軸２３Ｒは、移動ピース２０Ｌの軸受２２Ｌ（軸孔２２ａＬ）に貫設される。これにより、軸受２２Ｌは、回動軸２３Ｒの周方向に摺動可能に係合する。ここで、矩形凹部３２は軸受２２よりも幅広く形成されているため、移動ピース２０Ｌの軸受２２Ｌと、他の移動ピース２０Ｒの矩形凹部３２Ｒとの間には、軸方向に隙間Ｇが形成される。また、移動ピース２０Ｌの凸カム２４Ｌは、他の移動ピース２０Ｒの凹カム部２５Ｒに着脱可能に嵌合する。さらに、移動ピース２０Ｌの凸端部２６Ｌは、他の移動ピース２０Ｒの凹端部２７Ｒに着脱可能に嵌合する（図示せず）。以上のように、複数の移動ピース２０を連結することで移動ピース群３が構成される。

以上のように構成された移動ピース群３は、駆動装置１３を介して制御装置によって移動制御される。具体的には、制御装置に制御されたギヤードモーター１４の駆動力は、駆動歯車１５を回転させ、ラックを介してアーム部３Ｂを左右方向に移動（進退）させる（図２参照）。なお、駆動歯車１５の上方にはアーム部３Ｂを挟み込むようにガイドローラー（図示せず）が配設されている。ガイドローラーがアーム部３Ｂの移動を案内することによって、駆動歯車１５とラックとの噛み合いが適切に維持される。

アーム部３Ｂを筐体２の外部に向けて繰り出すことによって、ユーザーは、筐体２から離れた位置でマニピュレーター４を用いた作業を行うことができる。なお、アーム部３Ｂは、筐体２の右側面から筐体２の左右幅以上離れた位置まで延出可能に構成されている（図２参照）。一方、アーム部３Ｂを筐体２の内部に向けて移動させることによって、アーム部３Ｂを構成する移動ピース２０は、回動ガイド部１２内に巻き取られ、スパイラル部３Ａとして筐体２内に収容される（図２および図３参照）。

ところで、筐体２から離れた位置でマニピュレーター４が重量物を把持した場合、アーム部３Ｂには下方に撓むような力が作用する。そこで、移動ピース群３は、上方に湾曲することを許容し、下方に湾曲することを規制する構造を有している。また、長尺状の移動ピース群３を筐体２内にコンパクトに収容するために、移動ピース群３は、自動的に螺旋状に巻回する構造を有している。

以下、主に、隣り合う一対の移動ピース２０Ｌ，２０Ｒの動作について説明する。

移動ピース２０Ｌ（右端部）は、他の移動ピース２０Ｒの左端部に当接して下方への回動を規制されると共に回動軸２３Ｒの軸方向に沿った移動を規制される当接位置Ｐ１と、他の移動ピース２０Ｒの左端部から離間するように上方に回動して軸方向に沿った移動を許容される離間位置Ｐ２と、の間において回動軸２３Ｒを中心に回動する（図６参照）。

図２および図５に示すように、当接位置Ｐ１に回動した移動ピース２０Ｌは、筐体２の内部および外部にて、他の移動ピース２０Ｒと一列に並んで筐体２から直線状に移動するアーム部３Ｂを構成する。このとき、移動ピース２０Ｌは、自重によって右端面を他の移動ピース２０Ｒの左端面に押圧させる。このため、各移動ピース２０Ｌ，２０Ｒは、互いに回動不能に保持される。これにより、アーム部３Ｂの先端部の撓みを抑制することができ、円滑な直動を担保することができる。

また、図５に示すように、当接位置Ｐ１にある移動ピース２０Ｌの軸受２２Ｌは、他の移動ピース２０Ｒの前側に位置している。すなわち、隙間Ｇは、軸受２２Ｌの後側に形成されている。このとき、移動ピース２０Ｌの凸カム２４Ｌおよび凸端部２６Ｌは、それぞれ、他の移動ピース２０Ｒの凹カム２５Ｒおよび凹端部２７Ｒに嵌合している。このため、移動ピース２０は、他の移動ピース２０Ｒに対して前後方向（軸方向）に移動することを規制されている。

次に、移動ピース２０Ｌを当接位置Ｐ１から離間位置Ｐ２に回動する場合について説明する。例えば、制御装置に駆動制御されたギヤードモーター１４は、駆動歯車１５を図２で反時計回りに回転させる。これにより、アーム部３Ｂは筐体２内に引き込まれる（巻き取られる）。アーム部３Ｂの基端部（左端部）の移動ピース２０Ｌは、内側開口１２ａから回動ガイド部１２内に進入し、回動ガイド部１２の内周面に沿って上方に移動する。すなわち、移動ピース２０Ｌは、当接位置Ｐ１から離間位置Ｐ２に回動し始める。

移動ピース２０Ｌを当接位置Ｐ１から離間位置Ｐ２に回動する過程において、凸カム２４Ｌは、凹カム部２５Ｒから離脱する際に凹カム部２５Ｒとの間に作用する力によって移動ピース２０を後方（軸方向一方）に移動させる。具体的には、他の移動ピース２０Ｒに対して移動ピース２０Ｌが回動するに連れて、凸カム２４Ｌは、凹カム部２５Ｒの傾斜に沿って徐々に後方に移動しながら離脱する（図５および図６参照）。なお、凸カム２４Ｌが凹カム部２５Ｒから離脱する以前に、凸端部２６Ｌは凹端部２７Ｒから離脱している。

図２および図３に示すように、離間位置Ｐ２に回動した移動ピース２０Ｌは、筐体２（回動ガイド部１２）の内部にて、後方（軸方向一方）に変位して螺旋状に移動するスパイラル部３Ａを構成する。詳細には、回動ガイド部１２内に順次進入する複数の移動ピース２０は、それぞれ、後方（軸方向）にずれながら巻回することで螺旋状のスパイラル部３Ａを構成する。なお、離間位置Ｐ２にある移動ピース２０Ｌの軸受２２Ｌは、他の移動ピース２０Ｒの後側に位置している。すなわち、隙間Ｇは、軸受２２Ｌの前側に形成されている（図６参照）。

なお、図２では、約３６０度の巻回したスパイラル部３Ａを図示しているが、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１の筐体２は、約７２０度の巻回（約２巻き分）したスパイラル部３Ａを収容可能に構成されている。

次に、移動ピース２０Ｌを離間位置Ｐ２から当接位置Ｐ１に回動する場合について説明する。例えば、制御装置に駆動制御されたギヤードモーター１４は、駆動歯車１５を図２で時計回りに回転させる。これにより、アーム部３Ｂは筐体２の外部に引き出される（巻き出される）。スパイラル部３Ａの先端部（右端部）の移動ピース２０Ｌは、内側開口１２ａから回動ガイド部１２の外部に向けて移動すると共に回動ガイド部１２の内周面に沿って下方に移動する。すなわち、移動ピース２０Ｌは、自重によって当接位置Ｐ１から離間位置Ｐ２に回動し始める。

移動ピース２０Ｌを離間位置Ｐ２から当接位置Ｐ１に回動する過程において、凸カム２４Ｌは、凹カム部２５Ｒに係合する際に凹カム２５Ｒとの間に作用する力によって移動ピース２０を前方（軸方向他方）に移動させる。具体的には、他の移動ピース２０Ｒに対して移動ピース２０Ｌが回動するに連れて、凸カム２４Ｌは、凹カム部２５Ｒの傾斜に沿って徐々に前方に移動しながら嵌合する（図５および図６参照）。なお、凸端部２６Ｌも凹端部２７Ｒに嵌合する。これにより、移動ピース２０Ｌは、当接位置Ｐ１に回動した他の移動ピース２０Ｒに対し、自重によって下方に回動してアーム部３Ｂを構成する（図５および図６参照）。

以上説明した第１の実施形態に係る直動伸縮装置１によれば、隣り合う移動ピース２０を回動軸２３で連結することで、移動ピース群３を簡単に構成することができる。例えば、軽量な樹脂材料等で同一形状の移動ピース２０を大量に成形することで、軽量化した移動ピース群３を安価に製造することができる。また、スパイラル部３Ａは、筐体２内で螺旋を描くように移動し、スパイラル部３Ａに連なり続くアーム部３Ｂは、筐体２から伸縮するように直線的に移動する。スパイラル部３Ａは螺旋状に巻回しているため、筐体２の収容空間Ｓを有効に利用することができる。これにより、筐体２の小型化を図ることができる。一方、アーム部３Ｂは、下方向の回動と軸方向の移動とを規制されているため、一列に揃えられた状態で円滑に直動することができる。

また、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１によれば、移動ピース２０（Ｌ）は、他の移動ピース２０（Ｒ）に対する回動に伴う凸カム２４（Ｌ）と凹カム２５（Ｒ）との係合・離脱動作に連動して軸方向に移動する。したがって、筐体２内に移動した移動ピース２０（Ｌ）は、自動的に螺旋を描いてスパイラル部３Ａを構成する。これにより、例えば、移動ピース２０（Ｌ）を軸方向に移動させるためのガイド等を用いることなく、簡単な構成で移動ピース群３を筐体２内に適切に収容することができる。

また、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１によれば、各移動ピース２０は、自重によって下方に回動して一列に揃えて並べられる。そして、アーム部３Ｂは、各移動ピース２０の自重によっての姿勢を維持される。これにより、例えば、他の移動ピース２０（Ｒ）に対して移動ピース２０（Ｌ）を回動させるためのバネ等を用いることなく、適切に移動ピース２０を回動させることができる。

なお、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１の変形例として、各移動ピース２０から凸カム２４と凹カム２５とを省略してもよい。この場合、筐体２の内部には、スパイラル部３Ａの螺旋状の移動を案内する回動ガイド部３５が設けられることが好ましい。例えば、図７に模式的に示すように、回動ガイド部３５は、螺旋を描くように各移動ピース２０を導くための螺旋状のガイド経路３６を備えていることが好ましい。巻回する移動ピース２０は、外周側と前後両側面とをガイド経路３６の内面に摺接しながら螺旋状に移動する。この構成によれば、アーム部３Ｂを構成する移動ピース２０は、筐体２内に進入すると、回動ガイド部３５に案内されて螺旋状に移動してスパイラル部３Ａを構成する。これにより、巻回した移動ピース群３を筐体２内に適切に収容することができる。

なお、第１の実施形態（変形例を含む）に係る直動伸縮装置１の回動ガイド部１２，３５は、巻回する移動ピース２０（スパイラル部３Ａ）の外周側をガイドするように設けられていたが、これに加えて、スパイラル部３Ａの内周側をガイドする内側回動ガイド部３７（図２の二点鎖線参照）を更に設けてもよい。なお、移動ピース群３を円滑に移動させるために、移動ピース群３の移動経路にガイドローラー（図示せず）を適宜設けてもよい。

なお、第１の実施形態（変形例を含む）に係る直動伸縮装置１では、スパイラル部３Ａは、図２で時計回りに巻回し、後方向に移動していたが、本発明はこれに限定されない。スパイラル部３Ａの螺旋の移動方向や巻回方向は任意であって、例えば、スパイラル部３Ａを反時計回りに巻回させてもよいし、前方向に移動させてもよい。この場合、スパイラル部３Ａの螺旋状の移動に合わせて、移動ピース２０の各カム２４，２５の傾斜の向きを設定する。

（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置４０について説明する。図８は直動伸縮式ゲート装置４０を示す正面図である。なお、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

直動伸縮式ゲート装置４０は、直動伸縮装置４１によってゲート４３の開閉を行う（通行を許可／規制する）ように構成されている。直動伸縮式ゲート装置４０は、例えば、駐車場の出入口や有料道路の料金所等に設置することができる。特に、天井の高さ制限のある屋内駐車場等に好適に用いることができる。

ここでは、一例として、直動伸縮式ゲート装置４０を駐車場の出入口に設置する場合について説明する。

直動伸縮式ゲート装置４０は、直動伸縮装置４１と、キャッチャー４２と、を備えている。直動伸縮装置４１は、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１と略同一の構成を有している。キャッチャー４２は、ゲート幅を成す距離を隔てて筐体２に対向して配置されてゲート４３を構成している。

直動伸縮装置４１は、筐体２内に設けられた回動ガイド部４４の構造が異なっている。なお、図８では、回動ガイド部４４および収容された移動ピース群３の姿勢を破線で図示している。

回動ガイド部４４は、螺旋部４５と、湾曲部４６と、を有している。螺旋部４５は、各移動ピース２０を螺旋状に巻回（約１巻き分）するように導く。湾曲部４６は、螺旋を描く各移動ピース２０を下方に導き、下端部に移動した各移動ピース２０を上方に向けてＵ字状に折り返すように導く。このように、回動ガイド部４４は、収容空間Ｓ全体を活用するように上下方向に亘って設けられている。なお、螺旋部４５と湾曲部４６とは、一体（連続的）に設けられていてもよいし、個別（不連続）に設けられていてもよい。

キャッチャー４２は、筐体２の外側開口１０の高さよりも高い略四角柱状に形成されている。キャッチャー４２は、筐体２の右側面から右方向にゲート幅を隔てて離間した位置に立設されている。筐体２とキャッチャー４２との間にゲート４３が形成されている。なお、ゲート４３は、（完全）開放された状態で、駐車場を利用する自動車の通行を許可するゲート幅を有している。

キャッチャー４２は、アーム部３Ｂの先端部を嵌合させるキャッチ部４７を有している。キャッチ部４７は、キャッチャー４２の左側面上部に凹設されている。キャッチ部４７は、右端部（底面）から左側（ゲート４３側）に向けて拡開している。キャッチ部４７は、筐体２の外側開口１０の高さと略同一高さに形成されている。

次に、直動伸縮式ゲート装置４０の作用について説明する。

直動伸縮式ゲート装置４０の直動伸縮装置４１は、制御装置によって駆動装置１３を駆動制御して移動ピース群３を移動させることでゲート４３の開放量を３段階に変更する。具体的には、直動伸縮装置４１は、ゲート４３を完全に開放する開放位置Ｑ１と、アーム部３Ｂによってゲート４３を完全に閉鎖する閉鎖位置Ｑ２と、開放位置Ｑ１と閉鎖位置Ｑ２との間に設定される中間位置Ｑ３と、の間で移動ピース群３を移動させる。なお、制御装置は、センサー出力によって移動ピース群３の移動量を検知する。制御装置は、指定された各位置Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に移動ピース群３を移動させると駆動装置１３を駆動を停止させる。

開放位置Ｑ１に移動した移動ピース群３（アーム部３Ｂ）は、筐体２内に完全に収容されている。この状態で、自動車は、ゲート４３を出入することができる。なお、開放位置Ｑ１に移動したアーム部３Ｂの先端部が外側開口１０から僅かに露出していてもよい。

閉鎖位置Ｑ２に移動した移動ピース群３（アーム部３Ｂ）は、先端部をキャッチ部４７に嵌合させている。つまり、アーム部３Ｂは、筐体２とキャッチャー４２との間に架け渡されている。移動ピース群３は、閉鎖位置Ｑ２に移動した場合に、人、自転車、自動二輪車および自動車がゲート４３を通行することを規制する。なお、移動ピース群３の全長は、ゲート４３の幅よりも十分に長く形成されている。

移動ピース群３は、中間位置Ｑ３に移動した場合に、人、自転車および自動二輪車がゲート４３を通行することを許可すると共に、自動車がゲート４３を通行することを規制する。なお、中間位置Ｑ３と閉鎖位置Ｑ２との間の距離は、アーム部３Ｂの先端部がキャッチ部４７から離間して停止した場合に、人、自転車および自動二輪車が通行可能なゲート幅であって、予め自動車の車両幅よりも短い距離に設定されている。具体的には、旧規格での軽自動車の車両幅である１．３ｍよりも短く、大型のバイクの通行を想定して１ｍよりも長ければよい。

以上説明した第２の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置４０によれば、第１の実施形態に係る直動伸縮装置１と同様の作用、効果を奏することができる。また、例えば、直動中のアーム部３Ｂの先端部がゲート４３を通行する対象（人や自動車等）に衝突した場合、移動ピース２０は衝突時の力を逃がすように上方に回動するため、アーム部３Ｂの先端側は上方に湾曲する。これにより、アーム部３Ｂと通行対象との衝突時の衝撃を抑制することができると共に、通行対象の安全性を確保することができる。

また、第２の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置４０によれば、移動ピース群３（アーム部３Ｂ）の移動位置を３段階に変位させることで、ゲート４３を通行する対象に応じて、ゲート４３の開放量を柔軟に調整することができる。これにより、自転車や自動二輪車が通行する場合に、ゲート４３の開閉を素早く行うことができる。つまり、適切な通行規制を行うことができる。

また、アーム部３Ｂは、下方向の回動（湾曲）が規制されると共に、先端部をキャッチ部４７に嵌合させた状態では上方向の回動（湾曲）も規制される。アーム部３Ｂが大きく撓むことが無いため、アーム部３Ｂの先端部は、キャッチ部４７から抜け出し難くなっている。これにより、ゲート４３が不正に開放されることを防止することができる。さらに、従来、キャッチ部４７には、アーム部３Ｂの先端部を固定するロック機構を備えた構成が一般的であった。この点、第２の実施形態に係る直動伸縮式ゲート装置４０では、アーム部３Ｂの先端部がキャッチ部４７から抜け出し難いため、従来のロック機構を省略することができる。また、ロック機構を作動させる電気配線作業を省略することもできる。これにより、直動伸縮式ゲート装置４０の設置コストを削減することができる。

なお、第２の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置４０は、開放位置Ｑ１と閉鎖位置Ｑ２との間で移動ピース群３（アーム部３Ｂ）を移動するように運用してもよい。すなわち、直動伸縮式ゲート装置４０は、自動車と自動二輪車とを同様に扱って通行の許可と規制とを行う有料道路等のゲート４３として好適に用いることができる。

（第３の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置５０について説明する。図９は直動伸縮式ゲート装置５０を示す斜視図である。なお、第１および第２の実施形態に係る直動伸縮装置１，４１および直動伸縮式ゲート装置４０と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

直動伸縮式ゲート装置５０は、直動伸縮装置４１を鉄道駅のプラットホームＨ上に設置して、所謂安全柵装置として用いられている。直動伸縮式ゲート装置５０は、アーム部３Ｂの移動方向がプラットホームＨの端部に沿うように複数並設されている。プラットホームＨには、直動伸縮式ゲート装置５０と固定柵５１とが交互に設置されている。

直動伸縮式ゲート装置５０は、プラットホームＨに到着した列車の出入口ドアにゲート４３が対応するように設置されている。直動伸縮装置４１（筐体２）は、従来の安全柵装置のホームドアを収容する戸袋よりも小型に形成されている。キャッチャー４２は、略四角柱状に形成されている。固定柵５１は、例えば、安価なパイプ状の柵であって、直動伸縮式ゲート装置５０の設置箇所以外に設置されている。

以上説明した第３の実施形態に係る直動伸縮装置４１を備える直動伸縮式ゲート装置５０によれば、直動伸縮装置４１は、小型且つ軽量であるため、重量物を設置するためのプラットホームＨの補強工事等を省略することができる。これにより、直動伸縮式ゲート装置５０の設置コストの低減を図ることができる。また、直動伸縮装置４１の筐体２の小型化を図ることができるため、直動伸縮装置４１の設置箇所以外では安価で軽量な固定柵５１を設置することができる。これにより、プラットホームＨ上に設置する構造物の総重量を低減することができる。また、プラットホームＨの安全柵装置の普及が期待される。

本発明の技術は、マニピュレーターを取り付けたロボットアーム、または、駐車場や有料道路料金所の出入口に設置されるゲート装置に利用することができる。また、鉄道駅のプラットホームに設置される安全扉装置等に利用することができる。

１，４１ 直動伸縮装置
２ 筐体
３ 移動ピース群
３Ａ スパイラル部
３Ｂ アーム部
１２，３５ 回動ガイド部（ガイド部）
２０ 移動ピース
２３ 回動軸
２４ 凸カム（係合カム）
２５ 凹カム（被係合カム）
４０，５０ 直動伸縮式ゲート装置
４２ キャッチャー
４３ ゲート
４７ キャッチ部
Ｈ プラットホーム
Ｐ１ 当接位置
Ｐ２ 離間位置
Ｑ１ 開放位置
Ｑ２ 閉鎖位置
Ｑ３ 中間位置

Claims (8)

1. 回動軸を介して複数の移動ピースを前記回動軸に直交する連結方向に連結して成る長尺の移動ピース群と、
   前記移動ピース群を内部に収容する筐体と、を備え、
   前記移動ピースは、隣接する他の移動ピースの端部に当接して下方への回動を規制されると共に前記回動軸の軸方向に沿った移動を規制される当接位置と、前記他の移動ピースの端部から離間するように上方に回動して前記回動軸の軸方向に沿った移動を許容される離間位置と、の間において前記回動軸を中心に回動し、
   前記当接位置に回動した前記移動ピースは、前記筐体の内部および／または外部にて、前記他の移動ピースと一列に並んで直線状に移動するアーム部を構成し、
   前記離間位置に回動した前記移動ピースは、隣り合う前記移動ピースとの前記回動軸の嵌合部に前記回動軸の軸方向の隙間を有し、前記筐体の内部にて前記回動軸の軸方向一方に前記回動軸の軸方向の隙間の範囲内で変位して螺旋状に移動するスパイラル部を構成することを特徴とする直動伸縮装置。
2. 前記筐体の内部には、前記スパイラル部の螺旋状の移動のために前記回動軸の軸方向の隙間の範囲内での前記移動ピースの移動を案内するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直動伸縮装置。
3. 前記移動ピースの連結方向一端部には、前記他の移動ピースの連結方向他端部に形成される被係合カムに着脱可能な係合カムが形成され、
   前記係合カムは、
   前記移動ピースを前記当接位置から前記離間位置に回動する過程において、前記被係合カムから離脱する際に前記被係合カムとの間に作用する力によって前記移動ピースを前記回動軸の軸方向一方に移動させ、
   前記移動ピースを前記離間位置から前記当接位置に回動する過程において、前記被係合カムに係合する際に前記被係合カムとの間に作用する力によって前記移動ピースを前記軸方向他方に移動させることを特徴とする請求項１に記載の直動伸縮装置。
4. 前記移動ピースは、前記当接位置に回動した前記他の移動ピースに対し、自重によって下方に回動して前記アーム部を構成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の直動伸縮装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の直動伸縮装置によって通行対象の通行の規制と許可とを選択的に切り換えるゲートの開閉を行うことを特徴とする直動伸縮式ゲート装置。
6. ゲート幅を成す距離を隔てて前記筐体に対向して配置されて前記ゲートを構成するキャッチャーを更に備え、
   前記キャッチャーは、前記アーム部の先端部を嵌合させるキャッチ部を有していることを特徴とする請求項５に記載の直動伸縮式ゲート装置。
7. 前記ゲートは、駐車場の入口または／および出口に構成され、開放された状態で自動車の通行を許可する前記ゲート幅を有し、
   前記移動ピース群は、
   前記アーム部の先端部が前記キャッチ部に嵌合して閉鎖位置に移動した場合に、人、自転車、自動二輪車および自動車が前記ゲートを通行することを規制し、
   前記アーム部の先端部が前記キャッチ部から予め設定した自動車の車両幅よりも短い距離離間した中間位置に移動した場合に、人、自転車および自動二輪車が前記ゲートを通行することを許可すると共に、自動車が前記ゲートを通行することを規制することを特徴とする請求項６に記載の直動伸縮式ゲート装置。
8. 前記直動伸縮装置を鉄道駅のプラットホーム上に、前記アーム部の移動方向が前記プラットホームの端部に沿うように複数並べて設置することを特徴とする請求項５または６に記載の直動伸縮式ゲート装置。

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