JP7129882B2 - ホームドア装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホームドア装置に関する。

ホームドア装置は、戸袋と戸袋に進退自在に支持された扉体を備える一種の自動ドア装置であって、鉄道駅のプラットホームに設置される。ホームドア装置は、列車の停車中に乗車通路を開放して乗降客の列車への出入りを可能にし、それ以外の場合には乗車通路を閉鎖して乗降客の線路への転落を防止する。

近年は、幅広の乗車通路に対応できる、幅広の扉体を備えるホームドア装置が求められていて、特許文献１にも、幅広の扉体を備えるホームドア装置の発明が開示されている。特許文献１の図３によれば、特許文献１に記載のホームドア装置が備える引戸１０は、上下方向に離隔配置された横桟１２Ｕ，１２Ｌの間に、透光板１１Ａを挟持して構成されていることが看取できる。第００４３段落には、横桟１２Ｕ，１２Ｌは、同一形状であって、アルミニウムの押出成形によって形成されていることが記載されている。第００３９段落には、透光板１１Ａは、ガラス板と透光性の樹脂板を積層して構成されていることが示されている。図５によれば、２本の横枠には、それぞれレール１５Ａが固定され、レール１５Ａは、戸袋２０に固定されたガイド部材１５Ｂによって摺動自在に支持されている。つまり、引戸１０は、レール１５Ａとガイド部材１５Ｂを介して戸袋２０に摺動自在に支持されている。なお、横桟１２Ｕ，１２Ｌは、戸先側の端部に配置された縦桟１３と、戸尻側の端部に配置された端板１４を介して互いに連結されている。つまり、横桟１２Ｕ，１２Ｌと縦桟１３と端板１４は、矩形の額縁形のフレームを構成している。

特開２０１７－８７８２０号公報

前述したように、特許文献１に記載のホームドア装置が備える引戸１０を構成する２本の横桟１２Ｕ，１２Ｌは、戸先側および戸尻側の端部において、それぞれ縦桟１３と端板１４に支持されている。透光板１１Ａは、横桟１２Ｕ，１２Ｌに比べて剛性が小さいので、横桟１２Ｕ，１２Ｌの変形を拘束する部材としては、ほとんど機能しない。

引戸１０を戸袋２０に対して進退させると、引戸１０の支持条件が変化する。引戸１０が戸袋２０の中に引き込まれた状態にあっては、引戸１０は戸先側が支持され、そのために、引戸１０の戸尻側の端部が垂れ下がる。引戸１０が戸袋２０の外に引き出された状態にあっては、引戸１０は戸尻側が支持され、そのために、引戸１０の戸先側の端部が垂れ下がる。このように、引戸１０を戸袋２０に対して進退させると、引戸１０の支持条件が変化して、その結果、引戸１０の形状が変化する。また、前述したように、縦桟１３と端板１４の間においては、横桟１２Ｕ，１２Ｌの変形を拘束する部材が存在しないので、引戸１０の形状が変化すると、横桟１２Ｕと横桟１２Ｌの間の間隔が変化する。

横桟１２Ｕと横桟１２Ｌの間の間隔が変化すると、横桟１２Ｕを支持するガイド部材１５Ｂと横桟１２Ｌを支持するガイド部材１５Ｂは、互いに離隔又は接近する方向に変位されるので、ガイド部材１５Ｂに大きな荷重が負荷される。その結果、ガイド部材１５Ｂの劣化が生じやすくなる。ガイド部材１５Ｂの劣化の発生を抑制するために、レール１５Ａとガイド部材１５Ｂの寸法を拡大する必要が生じて、その結果、引戸１０の重量が増加し、ホームドア装置の製造コストあるいは運転コストが上昇する。

このように、特許文献１に記載のホームドア装置においては、扉体を戸袋に対して進退させる際に、扉体を支持する直動ベアリングに大きな荷重が負荷され、その結果、ホームドア装置の耐久性が低くなるという問題があった。

本発明は、このような背景の下でなされたものであり、扉体を戸袋に対して進退させる際に、扉体を支持する直動ベアリングに負荷される荷重を小さくして、耐久性に優れたホームドア装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るホームドア装置は、戸袋と、戸袋に進退自在に支持される扉体と、を備え、戸袋には、上部直動ベアリングと下部直動ベアリングが固定され、扉体は、扉体の上部に配置されて、戸先端から戸尻端に延びる上部横枠と、扉体の下部に配置されて、戸先端から戸尻端に延びる下部横枠と、上部横枠の下面の、上部横枠のホーム－軌道方向の中心より軌道側に寄った位置に固定されて、上部直動ベアリングに摺動自在に支持される上部直動レールと、下部横枠の下面の、下部横枠のホーム－軌道方向の中心よりホーム側に寄った位置に固定されて、下部直動ベアリングに摺動自在に支持される下部直動レールと、戸袋に固定された駆動モータによって回転駆動される駆動プーリと、上部横枠の下方の、上部横枠のホーム－軌道方向の中心よりホーム側に寄った位置に配置されて、扉体の戸先側の端部と戸尻側の端部の間に張り渡されて、駆動プーリに巻き回される駆動ベルトと、を備えるとともに、下部横枠の縦曲げ剛性が上部横枠の縦曲げ剛性よりも大きくされているものである。

本発明によれば、上部横枠の縦曲げ剛性が下部横枠の縦曲げ剛性よりも小さくされているので、上部横枠は比較的に小さな力で縦曲げ変形する。そのため、扉体に変形が生じて、下部横枠と上部横枠の間隔が変化しても、上部直動ベアリングと下部直動ベアリングには大きな反力が作用しない。その結果、ホームドア装置の耐久性が向上する。

本発明の実施の形態に係るホームドア装置の構成を示す正面図であって、（Ａ）はホームドア装置の全体を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図 図１に記載のホームドア装置を、図１（Ｂ）においてＡ－Ａ’線で示す平面で切断した断面図 図１に記載のホームドア装置が備える扉体の構成を示す斜視図 図１に記載のホームドア装置が備える扉体を、図１（Ｂ）においてＡ－Ａ’線で示す平面で切断した拡大断面図 図１に記載のホームドア装置の変形例を示す上部横枠の断面図 図１に記載のホームドア装置の別の変形例を示す上部横枠の斜視図

図１（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るホームドア装置１の構成を示す正面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した正面図の一部を拡大して示す部分拡大図である。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ホームドア装置１は、床面２に固定される戸袋３と、戸袋３に進退自在に支持される扉体４を備えている。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、戸袋３の正面を覆うパネルを取り外した状態を示している。

図１（Ａ）に示すように、扉体４は、上部横枠５と下部横枠６と縦枠７とを備えている。上部横枠５と下部横枠６は戸先端から戸尻端に延びる構造部材である。上部横枠５は扉体４の上部に配置され、下部横枠６は扉体４の下部に配置されている。縦枠７は、上下方向に延びる構造部材であって、扉体４の戸先側と戸尻側の端部に配置されて、上部横枠５と下部横枠６に固定されている。

図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、戸袋３には駆動モータ８が固定されている。図１（Ｂ）に示すように、駆動モータ８の図示しない出力軸には駆動プーリ９が固定されている。駆動プーリ９の戸先側と戸尻側には、戸袋３に軸支されて自由に回転するガイドローラ１０が配置されている。

図１（Ｂ）に示すように、駆動プーリ９とガイドローラ１０にはベルト１１が巻き掛けられている。ベルト１１の一方端は扉体４の戸先側の端部に固定され、ベルト１１の他方端は扉体４の戸尻側の端部に固定されている。

扉体４の戸先側の端部から扉体４の戸尻側に向かって延びるベルト１１は、まず、戸先側に配置されたガイドローラ１０に巻き回される。戸先側に配置されたガイドローラ１０に巻き回されて方向を変えたベルト１１は、駆動プーリ９に巻き回されて、再度方向を変える。駆動プーリ９を離れたベルト１１は、戸尻側に配置されたガイドローラ１０に巻き回されて、また方向を変える。戸尻側に配置されたガイドローラ１０を離れたベルト１１は、扉体４の戸尻側に延びる。このように、ベルト１１は扉体４の戸先側の端部と戸尻側の端部の間に張り渡されていて、その途中で、駆動プーリ９とガイドローラ１０に巻き掛けられている。

このように構成されているので、駆動モータ８と駆動プーリ９とガイドローラ１０とベルト１１は、扉体４を戸袋３に対して進退させる駆動機構として機能する。すなわち、図１（Ｂ）において、駆動プーリ９を時計回りに、つまり矢印Ｃｗで示す方向に回転させると、ベルト１１の、駆動プーリ９よりも戸尻側にある部位に張力が生じる。その結果、扉体４は戸袋３から引き出される方向に移動する。つまり、扉体４は矢印Ｏｗｄで示す方向に移動する。駆動プーリ９を反時計回りに、つまり矢印Ｃｃｗで示す方向に回転させると、ベルト１１の、駆動プーリ９よりも戸先側にある部位に張力が生じる。その結果、扉体４は戸袋３に引き込まれる方向に移動する。つまり、扉体４は矢印Ｉｗｄで示す方向に移動する。

次に、図１（Ｂ）と図２を参照して、戸袋３において、扉体４を進退自在に支持する機構を説明する。なお、図２は、ホームドア装置１を、図１（Ｂ）においてＡ－Ａ’線で示す平面で切断した断面図である。つまり、図２は、ホームドア装置１を、扉体４の進退方向に直交する平面で切断した断面図である。図２及び図１（Ｂ）に示すように、上部横枠５には、上部横枠５の全長に渉って延びる上部直動レール１２が固定され、下部横枠６には、下部横枠６の全長に渉って延びる下部直動レール１５が固定されている。

また、図２及び図１（Ｂ）に示すように、戸袋３には４個のブラケット１４が固定されている。４個のブラケット１４の内、高所に配置された２個のブラケット１４のそれぞれには、上部直動ベアリング１３が固定されている。そして、上部直動ベアリング１３は、上部直動レール１２を扉体４が進退する方向に摺動自在に支持している。また、低所に配置された２個のブラケット１４のそれぞれには、下部直動ベアリング１６が固定されている。そして、下部直動ベアリング１６は、下部直動レール１５を扉体４が進退する方向に摺動自在に支持している。このように、扉体４は、上部直動レール１２と上部直動ベアリング１３、下部直動レール１５と下部直動ベアリング１６とブラケット１４を介して、戸袋３に対して進退自在に支持される。

図３は、図１（Ａ），（Ｂ）に記載のホームドア装置１が備える扉体４の一部を切り取って示す斜視図である。図４は、ホームドア装置１が備える扉体４を図１（Ｂ）においてＡ－Ａ’線で示す平面で切断した断面図である。したがって、図４においては、扉体４を、扉体４の進退方向に直交する平面で切断した断面形が表示される。

図３，４に示すように、上部横枠５と下部横枠６の間には、透明パネル１７が嵌め込まれている。透明パネル１７は上部横枠５と下部横枠６の間の隙間を覆う、透明な板状の部材である。なお、上部横枠５と下部横枠６は、透明パネル１７の重量が、主として下部横枠６に負荷されるように構成されている。すなわち、上部横枠５は透明パネル１７の上下方向の移動を拘束しないように構成されていて、透明パネル１７の重量は、主として、透明パネル１７の下端面が、下部横枠６から受ける支持反力によって支持される。

図４に示すように、ホームドア装置１においては、下部横枠６の高さｈ_６を上部横枠５の高さｈ_５よりも大きくしている。そのため、下部横枠６の中立軸Ｚ_６周りの断面二次モーメントは、上部横枠５の中立軸Ｚ_５周りの断面二次モーメントよりも大きい。つまり、下部横枠６の縦曲げに係る断面二次モーメントは、上部横枠５の縦曲げに係る断面二次モーメントよりも大きい。なお、縦曲げとは、図１（Ａ）に示す状態において、扉体４の戸先側あるいは戸尻側の端部が上下方向に変位する曲げ変形を指す。具体的には、下部横枠６の中立軸Ｚ_６周りの断面二次モーメントが２５９３ｃｍ^４であるのに対して、上部横枠５の中立軸Ｚ_５周りの断面二次モーメントは１８７ｃｍ^４に過ぎない。つまり、下部横枠６の断面二次モーメントは上部横枠５の断面二次モーメントの約１３．９倍になる。

このように、ホームドア装置１においては、下部横枠６の断面二次モーメントを十分大きくして、扉体４の剛性を確保している。つまり、下部横枠６の剛性を大きくすることによって、扉体４の剛性を確保している。一方、上部横枠５は断面二次モーメントを下部横枠６よりも小さくすることによって、その剛性を下部横枠６よりも小さくしている。つまり、上部横枠５は下部横枠６よりも曲がり易く構成されている。

このように、ホームドア装置１においては、上部横枠５の曲げ剛性を、下部横枠６の曲げ剛性よりも小さくして、曲がり易くしている。そのため、上部直動レール１２と下部直動レール１５の間の間隔が変動しても、上部直動レール１２は小さな力で元に戻る。

なお、ホームドア装置１においては、上部横枠５と下部横枠６は、戸先側の端部と戸尻側の端部において互いに固定されている。そのため、扉体４に歪みが生じた場合に、上部横枠５と下部横枠６は、それぞれ自由に変形することが出来ないので、互いに相手に反力を与える。そして、この反力が上部直動レール１２と下部直動レール１５を経由して、上部直動ベアリング１３と下部直動ベアリング１６に作用する。しかしながら、前述したように、上部横枠５は下部横枠６に比べて断面二次モーメントが非常に小さいので、扉体４に変形が生じた場合に、簡単に変形する。そのため、上部横枠５が変形しても、上部直動ベアリング１３には大きな反力が作用しない。また、上部横枠５の剛性は小さいので、上部横枠５が変形しても、下部横枠６は上部横枠５から反力をほとんど受けない。その結果、下部直動ベアリング１６には反力がほとんど作用しない。なお、発明者らの実験によれば、下部横枠６の断面二次モーメントを上部横枠５の断面二次モーメントの４倍程度にすればその効果が表れる。前者を後者の８倍程度にすれば、上部直動レール１２の寸法を小さくすることが可能になる。また、前者を後者の１３倍程度にすれば、扉体４の開閉時の挙動において、上部横枠５の歪みの影響をほぼ無視できる。

なお、前述したように、透明パネル１７の重量は、主として下部横枠６に負荷されるように構成されているので、下部横枠６の断面二次モーメントを大きくして、下部横枠６の縦曲げ剛性を高くすることは、扉体４の強度確保の面においても理にかなっている。

また、図４に示すように、下部横枠６は箱形の断面形を有する本体部６ａと、本体部６ａの下面から、下方に垂下する垂壁部６ｂとを備えている。垂壁部６ｂを備えることによって、下部横枠６の高さｈ_６を大きくして、下部横枠６の中立軸Ｚ_６周りの断面二次モーメントを大きくすることができる。その結果、下部横枠６の縦曲げに係る剛性ができる。また、垂壁部６ｂを備えることによって、下部横枠６と床面２の間の隙間を小さくすることができる。垂壁部６ｂを備えれば、乗降客が下部直動レール１５に接触することを防止することができる。垂壁部６ｂによれば、下部直動レール１５をホーム側から見えなくして、ホームドア装置１の外観を整えることが出来る。

（第１の変形例）
上記の実施の形態に係るホームドア装置１においては、上部横枠５の下面に上部直動レール１２を直接取り付ける例を示したが、ホームドア装置１は、このようなものには、限定されない。図５に示すように、上部横枠５と上部直動レール１２の間にライナー１８を挟むようにしても良い。上部横枠５と上部直動レール１２の間にライナー１８を挟むようにすれば、ライナー１８の寸法を変更することによって、あるいはライナー１８を加工することによって、上部直動レール１２の取り付け位置を微調整することができる。このような構成を選択すれば、上部直動レール１２及び下部直動レール１５の取り付け位置の微調整のために、上部横枠５及び下部横枠６を加工する必要がないので、製造工程を合理化できる。

また、扉体４の軽量化のために、上部横枠５及び下部横枠６を炭素繊維プラスチック（ＣＦＲＰ：carbon fiber reinforced plastic）で構成することがあるが、ＣＦＲＰに切削加工を行うと、微細な切削粉末が発生して、切削機械を傷めるという問題がある。これは非常に切実な問題であって、例えば長さ１０ｍ程度のワークを加工対象とする切削機械にＣＦＲＰの粉末が混入すると、約７００Ｋｇの切削油と潤滑油を交換する必要が生じる。この場合、切削油等の購入費用だけでなく、修理と清掃に係る工数の増加、機械の停止による機会損失が生じるので、非常に大きな損失が生じる。そのため、上部横枠５及び下部横枠６をＣＦＲＰで構成する場合に、上部横枠５及び下部横枠６に直接的に切削加工を行って、上部直動レール１２及び下部直動レール１５の取り付け位置の微調整を行うことは難しい。上記のように上部横枠５及び下部横枠６に金属製のライナー１８を備えて、ライナー１８に対して切削加工を行うようにすれば、かかる問題は生じない。

（第２の変形例）
図６に示すように、上部横枠５の下面の一部を隆起させて、座５ａを形成して、座５ａに上部直動レール１２を当接させても良い。また、座５ａの幅方向の一方端に形成されて、長さ方向に延びる突起５ｂに、上部直動レール１２の側面を当接させて、上部直動レール１２を上部横枠５に対して位置決めするようにしても良い。また、上部横枠５にボルト止めされる位置決め片５ｃを備えて、突起５ｂと位置決め片５ｃで上部直動レール１２を挟むようにしても良い。特に、上部直動レール１２ａと上部直動レール１２ｂを接続して上部直動レール１２を構成する場合に、上部直動レール１２ａと上部直動レール１２ｂが接続される部位において、突起５ｂと位置決め片５ｃで上部直動レール１２を挟めば、上部直動レール１２ａと上部直動レール１２ｂの相互の位置ずれを防止することができる。

また一般に、上部横枠５と上部直動レール１２の素材は相違するので、両者の熱膨張率が相違する。そのため、ホームドア装置１の温度が変化すると、膨張量の違いに起因して、上部横枠５に対して上部直動レール１２が伸縮する。特に、上部直動レール１２が突起５ｂの反対方向にずれて膨張した場合、上部直動レール１２の継ぎ目がずれる可能性が高い。上部直動レール１２の継ぎ目が大きくずれると、上部直動ベアリング１３が損傷する。そのため、上部直動レール１２の継ぎ目のずれの許容値は非常に小さく、通常は０．０３ｍｍとされている。そこで、上記のように、上部横枠５に突起５ｂと位置決め片５ｃを備えれば、膨張量の違いに起因する上部直動レール１２が上部横枠５に対する位置ずれの発生を抑制することができる。

以上、説明したように、上記実施の形態に係るホームドア装置１によれば、扉体４を戸袋３に対して進退させる際に、上部直動ベアリング１３と下部直動ベアリング１６に負荷される荷重を小さくすることができる。その結果、上部直動ベアリング１３と下部直動ベアリング１６の劣化が抑制され、ホームドア装置１の耐久性と信頼性が向上する。

なお、上記の実施の形態は本願発明の実施態様の例示であって、本願発明の技術的範囲は上記の実施の形態によっては限定されない。本願発明は、特許請求の範囲に記載の技術的思想の限りにおいて、自由に、応用、変形あるいは改良して実施することができる。

一般に、上部横枠５と下部横枠６は、アルミニウムの押出成形加工によって製造されるが、これらの部材は、アルミニウムの押出成形加工によって製造されるものには限定されない。これらの部材の素材と加工方法は任意に選択することができる。上部横枠５と下部横枠６は、薄鋼板を板金加工して製造されるものであっても良いし、樹脂材料を成型加工して製造されるものであっても良い。

また、上記の実施の形態においては、扉体４が上部横枠５と下部横枠６を備える例を示した。つまり、扉体４が２本の横枠を備える例を示した。しかしながら、ホームドア装置１は、扉体４に２本の横枠を備えるものには限定されない。ホームドア装置１は、扉体４に３本以上の横枠を備えるものであっても良い。

上記第１の実施の形態においては、扉体４の戸先側の端部と戸尻側の端部の間に、縦枠７を備える例を示したが、縦枠７の本数と配置は上記の例には限定されない。扉体４の戸先と戸尻の中間に縦枠７が配置されても良いし、３本または４本以上の縦枠７を備えるようにしても良い。

上記第２の実施の形態においては、上部横枠５と下部横枠６の断面二次モーメントを変更することによって、つまり上部横枠５と下部横枠６の形状と寸法を変更することによって、上部横枠５と下部横枠６の剛性を変更する例を示した。しかしながら、剛性を調整する手段は、形状と寸法の変更には限定されない。上部横枠５と下部横枠６を構成する素材を相違させることによって、両者の剛性に差が生じるようにしても良い。

上記の実施の形態に示されたホームドア装置１の具体的機械的構成は、例示である。特に、ホームドア装置１の形状、寸法、駆動機構は例示である。ホームドア装置１の具体的機械的構成、特に、形状、寸法、駆動機構は自由に選択することができる。

１ ホームドア装置、２ 床面、３ 戸袋、４ 扉体、５ 上部横枠、５ａ 座、５ｂ 突起、５ｃ 位置決め片、６ 下部横枠、６ａ 本体部、６ｂ 垂壁部、７ 縦枠、８ 駆動モータ、９ 駆動プーリ、１０ ガイドローラ、１１ ベルト、１１ａ，１１ｂ 継手、１２ 上部直動レール、１３ 上部直動ベアリング、１４ ブラケット、１５ 下部直動レール、１６ 下部直動ベアリング、１７ 透明パネル、１８ ライナー

Claims (5)

1. 戸袋と、
   前記戸袋に進退自在に支持される扉体と、を備え、
   前記戸袋には、上部直動ベアリングと下部直動ベアリングが固定され、
   前記扉体は、
   前記扉体の上部に配置されて、戸先端から戸尻端に延びる上部横枠と、
   前記扉体の下部に配置されて、戸先端から戸尻端に延びる下部横枠と、
   前記上部横枠の下面の、前記上部横枠のホーム－軌道方向の中心より軌道側に寄った位置に固定されて、前記上部直動ベアリングに摺動自在に支持される上部直動レールと、
   前記下部横枠の下面の、前記下部横枠のホーム－軌道方向の中心よりホーム側に寄った位置に固定されて、前記下部直動ベアリングに摺動自在に支持される下部直動レールと、
   前記戸袋に固定された駆動モータによって回転駆動される駆動プーリと、
   前記上部横枠の下方の、前記上部横枠のホーム－軌道方向の中心よりホーム側に寄った位置に配置されて、前記扉体の戸先側の端部と戸尻側の端部の間に張り渡されて、前記駆動プーリに巻き回される駆動ベルトと、を備えるとともに、
   前記下部横枠の縦曲げ剛性が前記上部横枠の縦曲げ剛性よりも大きくされている、
   ホームドア装置。
2. 前記下部横枠の高さは、前記上部横枠の高さよりも大きくされている、
   請求項１に記載のホームドア装置。
3. 前記下部横枠を前記扉体の進退方向に直交する平面で切断した断面形において、前記下部横枠は、箱形の断面形を有する本体部と、前記本体部の下面から、下方に垂下する垂壁部とを備える、
   請求項１に記載のホームドア装置。
4. 前記下部横枠の縦曲げに係る断面二次モーメントは、前記上部横枠の縦曲げに係る断面二次モーメントよりも大きくされている、
   請求項１に記載のホームドア装置。
5. 前記下部横枠の縦曲げに係る断面二次モーメントの大きさは、前記上部横枠の縦曲げに係る断面二次モーメントの大きさの１３倍以上にされている、
   請求項４に記載のホームドア装置。
   

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