JP7121894B1 - 回転追従式自動扉 - Google Patents

Abstract

【課題】必要最小限のスペースで連続生産設備の装置内外雰囲気遮蔽装置を実現し、塗装処理等の作業効率が向上されてコスト低減を図った回転自動扉を提供する。【解決手段】放射状に設けられた複数のアーム１上に回転可能な回転自動扉２が各々配置され、回転自動扉２はアーム１の回転に追従して常に一定の向きを保持しつつ回転自在であり、アーム１が回転されながら進入してきたワーク３の前方や後方で遮蔽する回転自動扉２によって、内部にワーク３の遮蔽スペースＳが形成される。回転自動扉２が回転しながら形成される左右の遮蔽スペースＳへワーク３を進入させる搬送コンベヤ４が、遮蔽スペースＳに対し直線状で且つ向きが正反対の異なる２ルートＲ１、Ｒ２に設けられ、ワーク３が各遮蔽スペースＳへ連続的に進入される。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転追従式自動扉の技術分野に属し、さらに言えば、局所排気装置や加温装置、冷却装置、空調室、クリーンルーム等の連続生産設備の装置内外雰囲気遮蔽装置で実施されるワークの進行方向へ追従しながら回転して開閉する自動扉に関する。

処理内容の異なる装置間を遮蔽する目的として、従来から（Ａ）引戸式や（Ｂ）開き戸式の自動扉が用いられてきたが、自動扉の採用はピッチ送りの搬送方式に限定されていた。
（Ａ）引戸式の自動扉は、図７に示したように、連続搬送方式に単列で、自動扉ａが左右に開く引戸式を用いた場合は、扉ａを閉塞している時間が非常に短くなり、前後の扉ａ、ａ間に位置するワークｗは、ほぼ開放している状態となる。一例として下記条件で実施される。
（条件例）
ワーク（ｗ） 幅３００ｍｍ×長さ５５０ｍｍ
搬送ピッチ ８１２ｍｍ
搬送装置 速度：２ｍ／ｍｉｎ＝３３．３ｍｍ／ｓｅｃ
自動扉（ａ） 速度：１０ｍ／ｍｉｎ＝１６７ｍｍ／ｓｅｃ

（Ｂ）また、開き戸式の自動扉は、図８に示すように、連続搬送方式に単列で、自動扉ｃが前方で観音開き状態に開く開き戸式を用いた場合は、開いた扉ｃの先端と、ワークｗの後端に干渉ｋが生じることがある。一例として下記条件で実施される。
（条件例）
ワーク（ｗ） 幅３００ｍｍ×長さ５５０ｍｍ
搬送ピッチ ８１２ｍｍ
搬送装置 速度：２ｍ／ｍｉｎ＝３３．３ｍｍ／ｓｅｃ
自動扉（ｃ） 速度：１／４πｒａｄ／ｓ

なお、関連する塗装システムとして、下記特許文献１には、ワークを軌道に沿って移動可能とする主搬送ラインと、前記主搬送ラインに隣接配置され、前記主搬送ラインと独立の塗装室を構成する塗装ケーシングと、前記塗装室内の塗装装置と、塗装中塗装装置近傍の塗装位置においてワークを保持するワーク保持装置と、前記主搬送ライン上のワークを前記ワーク保持装置に移動可能とするとともに、前記ワーク保持装置のワークを前記主搬送ライン上に移動可能とするワーク移動装置とを備え、前記塗装ケーシングには、塗装室内と主搬送ラインとの間のワークの移動通路となる開口を設けたことを特徴とする塗装システムが開示されている（同文献の請求項１参照）。

特開２００２－５９０４６公報

前記（Ａ）の引戸式の自動扉の場合、常時１セットの扉ａが閉塞している状態にするため、扉ａを複列とした場合、非常に多くの扉ａと非常に広いスペースが必要となるため、現実的には採用が難しいといった問題点がある。
また、（Ｂ）の開き戸式の場合は、扉ｃの開く方向にワークｗが存在するため、開放速度を早くするとワークｗに干渉してしまう（符号ｋ参照）。そのため、閉動作に使用できる時間が短くなり、結果として扉ｃが閉塞している時間が非常に短くなる。しかも、引戸式と同様に、常時１セットの扉ｃが閉塞している状態にするため扉ｃを複列とした場合、非常に多くの扉ｃと非常に広いスペースが必要となり、やはり採用するのは現実的でない。

すなわち、引戸方式・開き戸方式いずれの場合も、連続搬送方式に採用する場合はワーク間距離を大きく離す必要があることと、直列に配置された自動扉の何れかが閉まっている状態とするためには非常に広いスペースが必要となるため、生産効率や設置スペースの両面から連続搬送方式への自動扉の採用が困難とされてきており、この点が解決すべき課題とされている。
さらに、特許文献１の塗装システムは、ワークを軌道に沿って移動可能とする主搬送ラインとは別に、隣接して独立する塗装室を構成する塗装ケーシングを設ける必要がある上、塗装室内の塗装装置と、ワーク保持装置と、ワーク移動装置を備えなければならず、大掛かりで精密な装置となってスペースが必要でコスト高にもなる。しかも、主搬送ラインと塗装ケーシング間でのワークの移動作業を繰り返して行う手間と時間がかかるといった問題がある。

したがって、本発明は上記課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、必要最小限のスペースでコンパクトな連続生産設備の装置内外雰囲気遮蔽装置を実現し、塗装処理等の作業効率が向上されてコスト低減を図った回転自動扉を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、放射状に設けられた複数のアーム１上に回転可能な回転自動扉２が各々配置され、前記回転自動扉２は前記アーム１の回転に追従して常に一定の向きを保持しつつ回転自在であり、前記アーム１が回転されながら進入してきたワーク３の前方及び／又は後方で遮蔽する前記回転自動扉２によって、内部に前記ワーク３の遮蔽スペースＳが形成されることを特徴とする、回転追従式自動扉である。

請求項２に記載した発明は、放射状に９０°毎に設けられた４つのアーム１上に回転可能な回転自動扉２が各々配置され、隣り合う位置の前記回転自動扉２は、前記アーム１の回転に追従して常に平行状態を保持しつつ回転自在であり、前記アーム１が回転されながら進入してきたワーク３の前方及び／又は後方で遮蔽する前記回転自動扉２によって、内部に前記ワーク３の遮蔽スペースＳが左右に形成されることを特徴とする、回転追従式自動扉である。

請求項３記載した発明は、前記回転自動扉２が回転しながら形成される左右の遮蔽スペースＳへワーク３を進入させる搬送コンベヤ４が、前記遮蔽スペースＳに対し直線状で且つ向きが正反対の異なる２ルートＲ１、Ｒ２に設けられ、前記２ルートＲ１、Ｒ２のコンベヤ４によってワーク３が各ルートＲ１、Ｒ２の遮蔽スペースＳへ連続的に進入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載した回転追従式自動扉である。

請求項４記載した発明は、前記ワーク３の進入速度に合わせて前記アーム１と回転自動扉２が回転されることを特徴とする、請求項1～３のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉である。

請求項５記載した発明は、前記ワーク３を進入させる搬送コンベア４の動作に同期してアーム１が回転自在に構成されていることを特徴とする、請求項1～４のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉である。

請求項６記載した発明は、前記複数のアーム１の基端で固定された駆動側スプロケット５と、回転自動扉２に接続された回転可能な受動側スプロケット６がチェーン７で連結され、前記アーム１が回転された際に回転自動扉２が連動して回転されることを特徴とする、請求項1～５のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉である。

請求項７記載した発明は、前記複数のアーム１の基端の駆動側スプロケット５の外周に中央仕切り壁８が設けられていると共に、前記中央仕切り壁８の右方と左方に外側仕切り壁９が設けられており、前記回転自動扉２と前記中央仕切り壁８と前記外側仕切り壁９とによって遮蔽スペースＳが複数形成されることを特徴とする、請求項1～６のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉である。

請求項８記載した発明は、前記回転自動扉２で遮蔽される遮蔽スペースＳ内に位置するワーク３に、塗装処理が施されることを特徴とする、請求項1～７のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉である。

本発明の回転追従式自動扉によれば、必要最小限のスペースでコンパクト設計ながら効率よく連続生産設備の装置内外雰囲気遮蔽装置を実現できる。また、以下（１）～（４）の効果がある。
（１）設置高さ制限が厳しい場合、連続搬送方式の加熱炉には従来はエアカーテンを用いることが多くあったが、エアカーテンは熱や冷気の遮断効率が悪く、本回転自動扉で物理的に遮断することにより熱負荷を軽減する事が可能になり、省エネルギー化によるＣＯ_２削減に寄与する。
（２）連続搬送方式の冷却装置において、ワークの通過開口部を開放式としていることが従来から多々あり、そのために開口部から冷気流出による熱負荷が発生していたが、本発明の回転追従式自動扉により物理的に冷気の流出を軽減することが可能になり、省エネルギー化が実現される。
（３）従来は、連続搬送方式の局所排気装置において、ワークの通過開口部を開放式としていることが多くあり、有害物質の漏洩を防ぐ為に開口面の気流を作る必要があり、排気風量を増やす必要があり排気用送風機に用いる電動機容量の増加や排気ダクトの口径拡大が必要となっていたが、本発明の回転追従式自動扉を用いて物理的に遮蔽することにより、排気送風機の電動機容量の軽減に貢献する。
（４）上記（１）～（３）のように遮蔽効率を向上することにより、熱気や有害物質等が一般作業場所へ漏洩することを軽減でき、各種装置付近の作業環境の改善にも貢献する。

Ａ～Ｆは、本発明の回転追従式自動扉の実施状況を経時的に示した説明図である。 Ａは回転追従式自動扉の基本構造を平面方向から示した説明図、ＢはＡの状態からアームを１５°回転した状態を示した説明図である。 Ａは汎用チェーンタイプの回転追従式自動扉を示した平面図、ＢはＡのＢ－Ｂ線断面図、ＣはＡのＡ－Ａ線断面図である。 汎用チェーンタイプの回転追従式自動扉を示した右側面図である。 ＡはＢのＡ－Ａ線断面におけるピンギヤタイプの回転追従式自動扉を示した断面図、Ｂは同ピンギヤタイプの回転追従式自動扉の正面図である。 図５ＡのＢ－Ｂ線断面におけるピンギヤタイプの回転追従式自動扉を示した断面図である。 Ａ～Ｄは、従来の引戸式自動扉の実施状況を経時的に示した説明図である。 Ａ～Ｃは、従来の開き戸式自動扉の実施状況を経時的に示した説明図である。

本発明の回転追従式自動扉の好適な実施形態を、図面にしたがって説明する。
この回転追従式自動扉は、図２～図４に示した汎用チェーンによる駆動タイプで通常実施される。但し、汎用チェーンによる実施が困難な大型の場合は、図５と図６に示したピンギヤ駆動タイプで実施される（後述参照）。
この回転追従式自動扉は、図２に基本構造を示したように、放射状に９０°毎に設けられた４つのアーム１上に回転可能な回転自動扉２が各々配置されている。隣り合う位置の回転自動扉２は、アーム１の回転に追従して常に一定向きの平行状態を保持しつつ回転自在であり、アーム１が回転されながら進入してきたワーク３の前方と後方で立ち塞がるように遮蔽する回転自動扉２によって、内部にワーク３の遮蔽スペースＳが左右位置で同時に形成される構成である（図１Ｄ、図５Ａ）。以下に詳述する。

本実施形態の汎用チェーンによる駆動タイプは、図３に示した下部のアジャスターボルト１７を備えた板状のベースフレームＢの一端部に、駆動ギヤードモーター１８が設置されている。前記ベースフレームＢの他端部側に主軸１０が立設され、その主軸１０の下方にアーム回転用の受動側スプロケット１１が取り付けられ、その上部に後述する扉回転追従用の駆動側スプロケット５が取り付けられている。符号１９はセットカラーを示している。
前記受動側スプロケット１１と、前記駆動ギヤードモーター１８の出力軸に連結して駆動されるアーム回転駆動側のスプロケット１３とに、アーム回転用のチェーン１２が掛け渡され、前記駆動ギヤードモーター１８によりスプロケット１３に与えられたトルクは、チェーン１２を介してアーム回転用受動側スプロケット１１に伝達される。

アーム回転用受動側スプロケット１１には４本のアーム１が放射状に９０°の等間隔で連結されており、それぞれのアーム１の先端部には、自由に回転が可能な扉回転追従用受動側のスプロケット６が取付けられている。
前記４本のアーム１の基端にある回転中心には、アーム１の回転には連動していない固定された扉回転追従用駆動側のスプロケット５が４段取り付けられており（図３Ｃ参照）、それぞれの扉回転追従用駆動側スプロケット５は、扉回転追従用のチェーン７によって扉回転追従用受動側スプロケット６と連結されている。なお、符号１４はチェーン７の動力を受けて回転するアイドラースプロケット、符号１５は同アイドラーシャフトをそれぞれ示している。
そして、扉回転追従用受動側スプロケット６の上部に、回転自動扉２が回転自在に接続して取付けられている。
なお、図５と図６に示したピンギヤ駆動タイプの回転追従式自動扉では、上述した汎用チェーンによる場合に比べ、アーム回転用のチェーン１２がピンギヤ方式のチェーン１２’に代わり、これが駆動ギヤードモーター１８で駆動されるスプロケット１３によってアーム１の回転運動を可能にしている点が異なる。その他は、アーム回転用受動側スプロケット１１、アイドラースプロケット１４及びアイドラーシャフト１５並びにセットカラー１９が不要である点を除き、回転追従式自動扉の構成は略同じである。

次に、アーム１と回転自動扉２の機能と回転の連動動作について説明する。
図２Ａの基本状態から反時計回りにアーム１を１５°回転させた状態を図２Ｂに示した。この図２Ｂの状態で、扉回転追従用駆動側スプロケット５は固定式のため回転はしない。よって、扉回転追従用のチェーン７は、扉回転追従用駆動側スプロケット５に歯数×チェンピッチ×回転角／３６０°の長さ分巻き取られる。扉回転追従用駆動側スプロケット５と扉回転追従用受動側スプロケット６の芯間距離は一定に設定されているため、巻き取られた長さと同じ長さ分のチェーン７が扉回転追従用受動側スプロケット６から巻き出される。そして、扉回転追従用駆動側スプロケット５と扉回転追従用受動側スプロケット６は同じ歯数で構成されるため、巻き込む長さと巻き出される長さが同一の場合は回転角も同一となる。したがって、扉回転追従用受動側スプロケット６に取付けられた回転自動扉２は、アーム１の回転角に連動して回転し、同回転自動扉２は常に一定の同じ向きが保持される（図３Ａと図５Ａに複数仮想図示した回転自動扉２の移動状況を参照）。
また、前記遮蔽スペースＳに、後述するワーク３を進入させる搬送コンベア４の進行距離を角度変位によって制御するシンクロ制御方式を用いた同期制御によってアーム１が回転するように構成されており、ワーク３の進入速度に合わせてアーム１と回転自動扉２が回転される。

前記４つのアーム１の基端の駆動側スプロケット５の外周に、内側での仕切りの役目をなす中央仕切り壁８が設けられていると共に、前記中央仕切り壁８の右方と左方に外側の仕切りの役目をなす外側仕切り壁９がそれぞれ設けられている。よって、回転自動扉２と中央仕切り壁８と外側仕切り壁９とによって遮蔽スペースＳが同時に２つ、連続して形成自在に構成されている（図１Ｄ、図５Ａ参照）。
したがって、図１に示したように、上記構成の回転自動扉２が反時計回りに回転しながら形成される左右の遮蔽スペースＳ（図１Ｄ）に、ワーク３を進入させる搬送コンベヤ４（略してルートＲ１、Ｒ２と同一図示）が、左右の遮蔽スペースＳに対し、直線状で且つ向きが正反対の異なる２ルートＲ１、Ｒ２として設けられている。かくして、方向の異なる前記２ルートＲ１、Ｒ２を通じて、各遮蔽スペースＳへ連続的に進入される幅３００ｍｍ×長さ５５０ｍｍのワーク３に対し、搬送ピッチを約８１２ｍｍ、搬送コンベヤ4の速度：２ｍ／ｍｉｎ＝３３．３ｍｍ／ｓｅｃ、回転自動扉２の速度：（８１２／２０００）／４ｒｐｍ＝１．６２４ｒｐｍで実施すると、スムーズに塗装処理が施される。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、例えばアーム１と回転自動扉２の数等その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

Ｓ 遮蔽スペース
Ｒ１、Ｒ２ ルート
Ｂ ベースフレーム
１ アーム
１０ 主軸
１１ アーム回転用の受動側スプロケット
１２ アーム回転用のチェーン
１３ アーム回転駆動側のスプロケット
１４ アイドラースプロケット
１５ アイドラーシャフト
１６ アーム回転軸ベアリング
１７ アジャストボルト
１８ 駆動ギヤードモーター
１９ セットカラー
２ 回転自動扉
２０ 扉回転軸
２１ 扉回転軸保持用のベアリング
３ ワーク
４ 搬送コンベヤ
５ 扉回転追従用の駆動側スプロケット
６ 扉回転追従用の受動側スプロケット
７ 扉回転追従用のチェーン
８ 中央仕切り壁
９ 外側仕切り壁

Claims (8)

1. 放射状に設けられた複数のアーム上に回転可能な回転自動扉が各々配置され、前記回転自動扉は前記アームの回転に追従して常に一定の向きを保持しつつ回転自在であり、前記アームが回転されながら進入してきたワークの前方及び／又は後方で遮蔽する前記回転自動扉によって、内部に前記ワークの遮蔽スペースが形成されることを特徴とする、回転追従式自動扉。
2. 放射状に９０°毎に設けられた４つのアーム上に回転可能な回転自動扉が各々配置され、隣り合う位置の前記回転自動扉は、前記アームの回転に追従して常に平行状態を保持しつつ回転自在であり、前記アームが回転されながら進入してきたワークの前方及び／又は後方で遮蔽する前記回転自動扉によって、内部に前記ワークの遮蔽スペースが左右に形成されることを特徴とする、回転追従式自動扉。
3. 前記回転自動扉が回転しながら形成される左右の遮蔽スペースへワークを進入させる搬送コンベヤが、前記遮蔽スペースに対し直線状で且つ向きが正反対の異なる２ルートに設けられ、前記２ルートのコンベヤによってワークが各ルートの遮蔽スペースへ連続的に進入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載した回転追従式自動扉。
4. 前記ワークの進入速度に合わせて前記アームと回転自動扉が回転されることを特徴とする、請求項1～３のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉。
5. 前記ワークを進入させる搬送コンベアの動作に同期してアームが回転自在に構成されていることを特徴とする、請求項1～４のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉。
6. 前記複数のアーム基端で固定された駆動側スプロケットと、回転自動扉に接続された回転可能な受動側スプロケットがチェーンで連結され、前記アームが回転された際に回転自動扉が連動して回転されることを特徴とする、請求項1～５のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉。
7. 前記複数のアーム基端の駆動側スプロケットの外周に中央仕切り壁が設けられていると共に、前記中央仕切り壁の右方と左方に外側仕切り壁が設けられており、前記回転自動扉と前記中央仕切り壁と前記外側仕切り壁とによって遮蔽スペースが複数形成されることを特徴とする、請求項1～６のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉。
8. 前記回転自動扉で遮蔽される遮蔽スペース内に位置するワークに、塗装処理が施されることを特徴とする、請求項1～７のいずれか１項に記載した回転追従式自動扉。
   
   

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