(57)【要約】【課題】  戻しばねのばね特性を、開閉体が全開から下方へ繰り出されるときの開閉体の自重トルクの変化と適合させることができ、これによって開閉体の繰り出しを円滑に行える開閉装置を提供すること。【解決手段】  開閉体であるシャッターカーテンを巻き取り、繰り出す巻取体には、シャッターカーテンの下方への閉じ移動のための巻取体の一方への回転時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテンの上方への開き移動のための巻取体の他方への回転のために利用される戻しばねが配置され、この戻しばねは、蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａを有するばねであり、この領域ａ内に、巻取体からのシャッターカーテンの繰り出しが始まる前の全開時があり、この全開時からのシャッターカーテンの繰り出しに伴って前記トルクが増加する。【選択図】  図８
2006257859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉体を巻き取り、繰り出してこの開閉体を上下に開閉移動させるための巻取体と、前記開閉体の下方への閉じ移動のための前記巻取体の一方への回転時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力が前記開閉体の上方への開き移動のための前記巻取体の他方への回転のために利用される戻しばねと、を含んで構成される開閉装置において、
前記戻しばねは、前記蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、前記巻取体の前記一方の回転による前記開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの前記開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加することを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉装置において、前記戻しばねは、前記開閉体の繰り出しの進行に伴って前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有するばねであり、この領域内に前記開閉体が全閉となる開閉体全閉時があることを特徴とする開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の開閉装置において、前記戻しばねは、軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねであることを特徴とする開閉装置。
【請求項４】
請求項３に記載の開閉装置において、前記渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回して形成されたぜんまいばねであることを特徴とする開閉装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の開閉装置において、前記開閉体の上下開閉移動長さはこの開閉体の幅寸法よりも大きくなっていることを特徴とする開閉装置。
【請求項６】
請求項４に記載の開閉装置において、前記巻取体は、少なくとも前記開閉体の前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、前記開閉体を巻き取り、繰り出しのためにそれぞれがこの中心軸を中心に正逆回転自在であって、前記中心軸の外周に軸方向に離れて配置された複数個の回転体と、を有して構成されており、
これらの回転体のうちの少なくとも２個の回転体に前記ぜんまいばねが設けられ、これらのぜんまいばねの一端は、前記巻取体の円周方向の一方の側へ折り曲げられて前記中心軸側に係止されているとともに、前記ぜんまいばねの他端は、前記巻取体の円周方向の他方の側へ折り曲げられて前記回転体側に係止され、
前記ぜんまいばねが設けられている前記少なくとも２個の回転体は、前記中心軸の直径方向へ立ち上がった立上り部と、前記中心軸の軸方向への幅を有する筒部と、を有して形成され、この筒部に前記ぜんまいばねの前記他端が係止されているとともに、前記少なくとも２個の回転体の前記筒部は、前記立上り部に対して前記中心軸の軸方向の同じ側に配置されていることを特徴とする開閉装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の開閉装置はシャッター装置であり、前記開閉体はシャッターカーテンであること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉体を巻き取り、繰り出すことによって開閉体を上下に開閉移動させる巻取体と、開閉体を下方へ閉じ移動させる巻取体の一方への回転時に蓄圧された戻しばね力が開閉体を上方へ開き移動させる巻取体の他方への回転時に利用される戻しばねとを備えた開閉装置に係り、例えば、開閉体がシャッターカーテンとなっている防災用シャッター装置及び開口部用シャッター装置を含む各種のシャッター装置や、ロールブラインド装置、オーニング装置、防煙垂れ幕装置等の開閉装置に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、開閉装置であるシャッター装置が示され、このシャッター装置には、開閉体であるシャッターカーテンを上下に開閉移動させるためにこのシャッターカーテンを巻き取り、繰り出す巻取体が設けられているとともに、シャッターカーテンを下方へ閉じ移動させるための巻取体の一方への回転時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力がシャッターカーテンを上方へ開き移動させるための巻取体の他方への回転のために利用される戻しばねも設けられている。また、下記の特許文献２では、２個のの戻しばねを組み合わせて用いている。
【特許文献１】特許第２６９７５４１号公報（段落番号０００７，０００８、図２）
【特許文献２】特開平５−９３４８７号公報（段落番号００１２〜００１５，００１８〜００２３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シャッターカーテンを巻取体の正逆回転で巻き取り、繰り出して上下に開閉移動させるシャッター装置に上記戻しばねを設ける場合には、この戻しばねの蓄圧される戻しばね力は、シャッターカーテンが上方へ開き移動するときに、上述のようにこの開き移動のために用いられるとともに、シャッターカーテンが下方へ閉じ移動するときに、シャッターカーテンが自重で急激に閉じ移動するのを抑えるための抑制力としても利用されるため、戻しばねのばね特性は、巻取体中心軸回りのシャッターカーテンの自重による自重トルクと適合していることが好ましい。
【０００４】
そして、この自重トルクは、巻取体から繰り出されているシャッターカーテンの部分の自重と、巻取体中心軸からのシャッターカーテンの巻径とを積算した値となっており、この自重トルクは、巻取体からのシャッターカーテンの繰り出しの進行に伴って変化するが、シャッターカーテンが全開になっているときの上記巻径は大きいため、全開を始点とするシャッターカーテンの閉じ移動開始初期領域において、上記自重トルクは大きく変化する。このため、上記戻しばねは、このような自重トルクの変化に適合したばね特性を有していることが望ましい。
【０００５】
本発明の目的は、戻しばねのばね特性を、開閉体が全開から下方へ繰り出されるときの開閉体の自重トルクの変化と適合させることができ、これによって開閉体の繰り出しを円滑に行えるようになる開閉装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る開閉装置は、開閉体を巻き取り、繰り出してこの開閉体を上下に開閉移動させるための巻取体と、前記開閉体の下方への閉じ移動のための前記巻取体の一方への回転時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力が前記開閉体の上方への開き移動のための前記巻取体の他方への回転のために利用される戻しばねと、を含んで構成される開閉装置において、前記戻しばねは、前記蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、前記巻取体の前記一方の回転による前記開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの前記開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加することを特徴とするものである。
【０００７】
前述したように、開閉体が全開になっているときにおける巻取体中心軸からの開閉体の巻径は大きいため、開閉体を下方へ繰り出すために巻取体が１回転等の所定角度の回転を行うと、この所定角度の回転によって下方へ繰り出される開閉体の長さは、開閉体が全開となっていないときから始まる巻取体の所定角度の回転よりも長いものとなる。そして、開閉体が全開から巻取体の上記所定角度の回転によって繰り出されると、開閉体の上記巻径は減少するが、この巻径の減少よりも、全開からの開閉体の下方への繰り出し長さが開閉体の自重トルクの増大に貢献し、このときの自重トルクの増加率は大きい。このため、上述したように戻しばねが、蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねとなっており、この領域内に、巻取体の一方の回転による開閉体の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からの開閉体の繰り出しに伴って前記トルクが増加するようになっていることにより、戻しばねのばね特性は、開閉体が全開から下方へ繰り出されるときの開閉体の自重トルクの変化と適合することになり、これにより、開閉体を戻しばねの戻しばね力との関係によって円滑に上下に開閉移動させることができる。
【０００８】
なお、以上において、開閉体全開時が、戻しばねの上記トルクが次第に小さくなる増加率で増加する前記領域の始点と一致又は略一致してもよい。
【０００９】
また、前述したように、戻しばねの蓄圧された戻しばね力を開閉体の上方への開き移動のための巻取体の前記他方への回転のために利用することは、この戻しばね力だけで巻取体を前記他方へ回転させることでもよく、例えば、手操作力や、開閉機等の駆動装置の駆動力等のような開閉体又は巻取体に作用させる開閉体開き移動力を補助するために、この戻しばね力を利用することでもよい。
【００１０】
本発明において、上述のように蓄圧された戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域を有するばねであれば、その後の戻しばねのトルクの変化は任意でよく、例えば、その後のトルクの増加率は一定値又は略一定値となってもよく、あるいは、その後のトルクの増加率は増大してもよく、また、その後のトルクの増加率は次第に低下することを継続してもよい。
【００１１】
開閉体の全開からの繰り出しが進行すると、上記巻径は減少するため、開閉体を下方へ繰り出すために巻取体が１回転等の所定角度の回転を行ったときの開閉体の繰り出し長さは次第に短くなる。このため、開閉体の全開からの繰り出しが進行すると、開閉体の自重トルクの増加率は一定値又は一定値に近似した値になる。
【００１２】
このように開閉体の自重トルクが一定値又は一定値に近似した値となっているときに、開閉体が全閉位置に達するようになっている場合には、戻しばねを、開閉体の繰り出しの進行に伴って戻しばね力による前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有するばねとし、この領域内に、開閉体が全閉となる開閉体全閉時があるように設定することが好ましい。
【００１３】
これによると、開閉体の全開からの繰り出しが進行し、開閉体が全閉となるまでについても、戻しばねのばね特性を開閉体の自重トルクの変化と適合させることができるようになる。
【００１４】
なお、本発明に係る戻しばねは、開閉体の繰り出しの進行に伴って戻しばね力による前記トルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域を有していれば、その後のトルク特性については任意なばねでよく、例えば、この領域で終了するばねでもよく、あるいは、その後に、例えば、トルクの増加率が増加したり減少したりするばねでもよい。後者のように、その後のトルクの増加率が変化するばねについては、開閉体が全閉位置に達するときが、トルクの増加率が一定値又は略一定値となっている領域と、このトルクの増加率が変化している領域との境界であってもよい。
【００１５】
また、本発明において、開閉体の全開、全閉とは、開閉体で開閉される出入口等の開口部が全開、全閉となることでもよく、あるいは、前記巻取体の回転数や開閉体の開閉移動を案内するガイド部材の長さ等によって設定される巻取体による開閉体の巻き取り限界、繰り出し限界等で規定されることでもよい。
【００１６】
また、本発明において、戻しばねは、開閉体を巻き取り、繰り出す巻取体の一方の回転時に戻しばね力が蓄圧され、この蓄圧された戻しばね力を巻取体の他方の回転のために利用することができるものであれば、任意なばねでよく、例えば、ねじりコイルばねでもよく、軸方向に次第に変位しながら巻回しているばね、すなわち、円錐形ばねやたる形ばねでもよく、軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばね等でもよい。
【００１７】
戻しばねを、軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねとすると、この渦巻きばねの軸方向における幅寸法を小さくできることになり、これにより、戻しばねが配置される巻取体全体の軸長寸法を短くできる。
【００１８】
さらに、渦巻きばねは軸方向における幅寸法が小さいばねであるため、戻しばねを渦巻きばねとした場合には、開閉体の幅寸法を開閉体の上下開閉移動長さよりも小さくすること、言い換えると、開閉体の上下開閉移動長さを開閉体の幅寸法よりも大きくすることが可能となる。
【００１９】
また、戻しばねを渦巻きばねとする場合には、この渦巻きばねは、板材を渦巻き状に巻回して形成されているばね、すなわち、ぜんまいばねでもよく、断面円形や断面楕円形、断面矩形の線材等を渦巻き状に巻回したものでもよい。また、これらのいずれかで戻しばねを形成した場合には、巻き数や全長等は任意である。
【００２０】
渦巻きばねを、板材を渦巻き状に巻回して形成したぜんまいばねとすると、板材の厚さは小さいため、戻しばね全体の直径を小さくでき、これにより、戻しばねを直径方向の寸法が小さい空間に有効に配置することができる。
【００２１】
また、本発明において、前記巻取体を、少なくとも開閉体の前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、開閉体を巻き取り、繰り出しのためにそれぞれがこの中心軸を中心に正逆回転自在であって、中心軸の外周に軸方向に離れて配置された複数個の回転体と、を有する構成としてもよい。そして、前記戻しばねをぜんまいばねとする場合には、これらの回転体のうちの少なくとも２個の回転体にぜんまいばねを設け、これらのぜんまいばねの一端を、巻取体の円周方向の一方の側へ折り曲げて中心軸側に係止するとともに、ぜんまいばねの他端を、巻取体の円周方向の他方の側へ折り曲げて回転体側に係止し、ぜんまいばねが設けられている前記少なくとも２個の回転体を、中心軸の直径方向へ立ち上がった立上り部と、中心軸の軸方向への幅を有する筒部と、を有して形成し、この筒部にぜんまいばねの前記他端を係止するとともに、前記少なくとも２個の回転体の前記筒部を、前記立上り部に対して中心軸の軸方向の同じ側に配置することが好ましい。
【００２２】
これによると、ぜんまいばねの戻しばね力の締め付け力を有効に活用してぜんまいばねの一端を中心軸側へ係止できるようにするとともに、他端を回転体の筒部に係止できるようにしても、上記少なくとも２個の回転体について、これらの回転体の形状を共通化することができ、これにより、その分だけこれらの回転体を含んで構成される巻取体全体の製造コストを低減できる。
【００２３】
また、上記少なくとも２個の回転体に設けるそれぞれのぜんまいばねは、巻回方向が同じになっている戻しばねでよくなり、ぜんまいばねの共通化も達成することができる。
【００２４】
なお、前述の「少なくとも開閉体の前記巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸」とは、この中心軸は常時回転しない軸となっていてもよく、あるいは、例えば、ぜんまいばねに所定の戻しばね力を蓄圧するための巻き締め作業等を行うときには、この中心軸を回転させてもよい等との意味である。
【００２５】
また、前記中心軸の外周に軸方向に離れて配置される複数個の回転体の間隔は任意であり、回転体の個数を３個以上とする場合には、それぞれの間隔を同じにしてもよく、異なられてもよく、さらには、回転体の個数が２個以上である場合には、全部の回転体同士又は一部の回転体同士を互いに接触させて配置してもよい。
【００２６】
さらに、前記回転体の個数は２個でもよく、３個以上でもよい。
【００２７】
回転体の個数が３個以上であって、これらの回転体の全部にぜんまいばねが設けられる場合に、これらの回転体の全部について、前記筒部を、前記立上り部に対して中心軸の軸方向の同じ側に配置することにより、これらの回転体の全部の形状を共通化することができ、すなわち、全部の回転体を同じ形状、構造にでき、形状及び構造が異なる回転体を用意する必要がなくなる。
【００２８】
また、本発明において、合計のばね特性が前述した特性となっていれば、前記少なくとも２個の回転体に設けるぜんまいばねは、それぞれのばね特性が同じとなっているばねでもよく、異なっているばねでもよい。言い換えると、これらのぜんまいばねは、材質が同じであって、厚さや直径、幅等の寸法も同じ、全長も同じとなっている材料を同じ回数分だけ巻回することにより生産した１種類のばねでもよく、材質と、厚さや直径、幅等の寸法と、全長と、巻回数とのうち、少なくとも１つ、例えば、幅寸法が異なっているばねでもよい。そして、前記少なくとも２個の回転体に設けるぜんまいばねを、材質が同じであって、厚さや直径、幅等の寸法も同じ、全長も同じとなっている材料を同じ回数分だけ巻回することにより生産した１種類のばねとした場合には、これらのぜんまいばねを設ける前記回転体の寸法等を同じにできるため、これらの回転体の形状の共通化を一層有効に達成できることになる。
【００２９】
なお、このように前記少なくとも２個の回転体に設けるぜんまいばねを、ばね特性が同じになっているばねとする場合には、これらのぜんまいばねを開閉体の幅方向中央に対して対称の位置又は略対称の位置に配置することが好ましい。これによると、それぞれのぜんまいばねによるばね特性が開閉体の幅方向中央に対して同一の特性又は略同一の特性となり、これにより、開閉体全体を前記中心軸の軸方向に渡ってバランスよく巻き取り、繰り出すことができるようになる。
【００３０】
また、前記少なくとも２個の回転体のそれぞれに設けるぜんまいばね個数は、１個でもよく、複数個でもよい。これらの回転体のそれぞれに設けるぜんまいばねの個数を複数個とするためには、回転体の大きさをその最大個数のぜんまいばねを配置できる大きさとするとともに、これらのぜんまいばねの一端と他端を係止することができる部分を中心軸側と回転体の筒部に設け、これにより、最大個数から選択された任意の個数のぜんまいばねの一端と他端をこれらの部分に係止できるようにすればよい。
【００３１】
また、ぜんまいばねの一端を前記中心軸側に係止するためには、巻取体の円周方向の一方の側へ折り曲げたぜんまいばねの一端を、中心軸に直接設けた溝、スリット、突起、孔等による被係止部に係止してもよく、あるいは、中心軸に、ぜんまいばねが設けられる回転体ごとに巻芯部材を固定し、この巻芯部材に設けた溝、スリット、突起、孔等による被係止部にぜんまいばねの一端を係止してもよい。
【００３２】
後者によると、ぜんまいばねの一端は、ぜんまいばねが設けられる回転体ごとに用意された巻芯部材に係止されることになるため、１個のぜんまいばねごとに、回転体とぜんまいばねと巻芯部材とを含んで構成される１個のぜんまいばねユニットを形成できることになり、このため、中心軸へのぜんまいばねの配置作業を容易化できるなどの効果を得られる。
【００３３】
また、ぜんまいばねが設けられる回転体の構造は、前記記立上り部と筒部とを有するものであれば、任意なものでよく、例えば、プレス成形等により立上り部と筒部とが一体となって形成されたものでもよく、あるいは、立上り部を形成する第１部材と、筒部を形成する第２部材とを含んで形成され、これらの第１部材と第２部材との結合によって形成されたもの等でもよい。
【００３４】
回転体を、立上り部を形成する第１部材と筒部を形成する第２部材とを含んで形成されていて、これらの第１部材と第２部材との結合によって形成されたものとすると、この回転体を、第１部材と第２部材とを含む分割構造の製品とすることができるため、立上り部及び筒部の形成が容易となり、また、ぜんまいばねの前記他端を係止する上記被係止部を筒部に形成する作業も容易に行える。
【００３５】
また、ぜんまいばねの個数を巻取体の軸方向に並べられた複数個とする場合には、前記巻取体を、少なくとも開閉体の巻き取り、繰り出し時に回転しない中心軸と、開閉体を巻き取り、繰り出しのためにそれぞれがこの中心軸を中心に正逆回転自在であって、中心軸の外周に軸方向に離れて配置された複数個の回転体と、を有して構成するとともに、これらの回転体を連結部材で互いに連結し、ぜんまいばねの個数と同数としたこれらの回転体ごとに巻芯部材を、上記中心軸に対して選択的に結合、回転自在としてこの中心軸の外周に配置し、これらの巻芯部材を中心軸に対して手操作又は駆動装置で回転させることにより、一端が回転体に結合されて他端が巻芯部材に結合されているぜんまいばねを巻き締めることができるようにしてもよい。
【００３６】
これによると、ぜんまいばねの巻き締めによってぜんまいばねの戻しばね力の大きさを調整することができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る開閉装置は、開閉体を巻き取り、繰り出して回転体を開閉移動させるための前記巻取体の正逆回転の回転力が手操作力によって付与されるものでもよく、巻取体に正逆回転の回転力を付与するための電動モータ等による駆動装置を備え、この駆動装置からの駆動力で巻取体が正逆回転するものでもよい。すなわち、本発明は、手動式の開閉装置にも適用でき、自動式開閉装置にも適用でき、また、本発明は、手動と自動の併用式の開閉装置にも適用できる。さらに、本発明は、開閉体が自重によって閉じ移動する自重閉鎖式の開閉装置や、開閉体が自重と手操作力の両方によって閉じ移動する自重手動式の開閉装置にも適用できる。
【００３８】
開閉装置に、巻取体に正逆回転の回転力を付与するための電動モータ等による駆動装置を設ける場合には、この駆動装置は任意な場所に配置することができる。その一例は、前記戻しばねが設けられている前記少なくとも２個の回転体を前記中心軸の軸方向に互いに隣り合わせて配置し、駆動装置をこれらの回転体の間に配置することである。
【００３９】
これによると、駆動装置を２個の回転体の間のスペースを有効に利用して配置できる。また、戻しばねを、前述したように、中心軸の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばねとしている場合には、この渦巻きばねは、中心軸の軸方向における幅寸法が小さいため、駆動装置を含めた巻取体全体の軸長寸法を小さくすることが可能となり、これにより、開閉装置全体を任意な大きさに設定するができて、この大きさを必要に応じてコンパクト化することも実現できるようになる。
【００４０】
また、上述のように、前記中心軸の軸方向に互いに隣り合って配置された前記少なくとも２個の回転体の間に駆動装置を配置する場合には、これらの回転体の間隔は、駆動装置を配置できる大きさがあれば任意であり、駆動装置の大きさと同じでもよく、この大きさよりも大きくてもよい。
【００４１】
さらに、本発明は任意な開閉装置に適用できる。すなわち、本発明は、開閉体がシャッターカーテンとなっているシャッター装置や、ロールブラインド装置、オーニング装置、防煙垂れ幕装置等の任意な開閉装置に適用でき、シャッター装置は、窓や出入口等の開口部をシャッターカーテンで開閉する開口部用シャッター装置でもよく、全閉となったシャッターカーテンで防災区画を形成するための防災用シャッター装置でもよく、車庫用シャッター装置でもよく、物置用シャッター装置でもよく、トラック等の車両の荷台やコンテナのためのシャッター装置等でもよい。そして、防災用シャッター装置には、火災等の災害発生時にシャッターカーテンがエレベータとエレベータホールとの間で閉じ移動するエレベータ用防災シャッター装置が含まれ、また、防災用シャッター装置には、通常時のシャッターカーテンは閉じていたり、人の出入り等のために開閉したりし、火災等の災害発生時には消火活動等を行えるようにするためにシャッターカーテンが開くようになっているシャッター装置も含まれる。
【００４２】
また、本発明をシャッター装置に適用する場合には、シャッターカーテンは任意な材料で形成されているものでよい。すなわち、シャッターカーテンは、その全部又は主要部が複数のスラットの連設で形成されたものでもよく、複数のパネルの連設で形成されたものでもよく、リンクで連結された複数のパイプで形成されたものでもよく、布やシート等の薄厚部材で形成されたものでもよく、ネットで形成されたものでもよく、これらのうちの少なくとも２つの複合で形成されたもの等でもよい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、戻しばねのばね特性を、開閉体が全開から下方へ繰り出されるときの開閉体の自重トルクの変化と適合させることができ、これによって開閉体の繰り出しを円滑に行えるようになるという効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る戻しばね付き巻取体構造が採用されている開閉装置であるシャッター装置の全体正面図が示され、このシャッター装置は、開閉体であるシャッターカーテン１で建物の出入口１０を開閉するための出入口用シャッター装置である。また、このシャッター装置は、シャッターカーテン１の自重及び手動操作によりシャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させ、手動操作によりシャッターカーテン１を上向きに開き移動させる手動式のタイプのものとなっている。
【００４５】
出入口１０の左右両側を形成している壁や柱等による建物躯体１１には、上下に延びるガイドレール２が取り付けられ、これらの左右のガイドレール２の内部に、シャッターカーテン１の幅方向両端部である左右両端部がスライド自在に挿入され、シャッターカーテン１はガイド部材であるガイドレール２に案内されて上下方向に開閉移動可能となっている。出入口１０の上部には、シャッターケース３が配設され、このシャッターケース３の内部に、正逆回転自在となった巻取体４が左右のブラケット５で支持されて水平に架設されている。シャッターカーテン１の上端部はこの巻取体４に連結され、シャッターカーテン１の上下方向の開閉移動は、巻取体４が正逆回転のうちの一方へ回転することによる巻取体４からのシャッターカーテン１の繰り出し、巻取体４が他方へ回転することによって行われる巻取体４へのシャッターカーテン１の巻き取りによりなされ、このシャッターカーテン１の開閉移動は、シャッターケース３の下面３Ａに設けられているまぐさのスリットをシャッターカーテン１が挿通してなされる。
【００４６】
シャッターカーテン１は、閉じ側の先端部である下端部に設けられた座板１Ａと、この座板１Ａの上部に多数連設されたスラット１Ｂとを含んで構成され、座板１Ａがシャッターケース３の下面３Ａのまぐさの高さ位置に達しているときに、シャッターカーテン１は全開位置となっており、座板１Ａが出入口１０の床１０Ａに達したときに、シャッターカーテン１は全閉位置となる。このため、これらの全開位置から全閉位置までの領域が、シャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨ、すなわち開閉移動領域である。
【００４７】
そして、本実施形態に係るシャッター装置においては、シャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｓは、この上下開閉移動長さＨよりも短い長さとなっている。
【００４８】
シャッターカーテン１を構成している多数のスラット１Ｂのうち、シャッターカーテン１が全閉位置となったときに腰と同じ高さ程度にある所定のスラット１Ｂには、左右２個の手掛け部６が設けられ、シャッターカーテン１が全閉位置となっているときに、これら手掛け部６に手を掛けてシャッターカーテン１を持ち上げたり、座板１Ａに操作棒の先端を係合してこの操作棒でシャッターカーテン１を上昇させることにより、シャッターカーテンを、この上昇によって正逆回転のうちの前記他方への回転を行うことになる巻取体４に巻き取らせてシャッターカーテン１を全開位置まで開き移動させることができる。また、全開位置に達しているシャッターカーテン１の座板１Ａに操作棒の先端を係止してこの操作棒でシャッターカーテン１を下降させたり、手掛け部６に手を掛けてシャッターカーテン１を押し下げることを行うことにより又は行わないことにより、シャッターカーテン１の自重を利用して、シャッターカーテン１を、この下降や押し下げによって正逆回転のうちの前記一方への回転を行うことになる巻取体４から繰り出させて全閉位置まで閉じ移動させることができる。
【００４９】
図２には巻取体４の構造が示されている。巻取体４は、回転しない非回転軸となっている中心部の中心軸２０と、シャッターカーテン１の上端部が連結され、中心軸２０を中心に正逆回転自在であって、正逆回転のうちの一方への回転によってシャッターカーテン１を閉じ移動させるためにこのシャッターカーテン１を繰り出し、他方への回転によってシャッターカーテン１を開き移動させるためにこのシャッターカーテン１を巻き取るための回転かご体２１とを含んで構成され、中心軸２０は、軸方向両端部が図１で説明した左右のブラケット５で回転不能に支持されている。回転かご体２１は、中心部に中心軸２０が貫通した複数個、図示例では、４個の回転体２２と、中心軸２０の軸方向に延びる長さを有し、中心軸２０の軸方向に互いに離間して配置されたこれらの回転体２２同士を連結する連結部材となっているバー状部材２３とを含んで構成され、パイプやフラットバー等からなるバー状部材２３は巻取体４の円周方向に複数本設けられている。
【００５０】
中心軸２０に対してそれぞれが正逆回転自在となっている４個の回転体２２の全部は同じ形状及び構造となっており、図３は、これらの回転体２２のうちの１個を示す正断面図である。図４は、図３のＳ４−Ｓ４線断面図、図５は、図３のＳ５−Ｓ５線断面図である。図３で示されているとおり、回転体２２は、中心軸２０の軸方向の一方の端部が略閉鎖された端面部２４Ａとなっていて、他方の端部２４Ｂが開口しているカップ状部材２４と、このカップ状部材２４の開口した端部２４Ｂの側に配置されていて、この開口端部２４Ｂを略閉鎖された端部とする端部部材となっているホイール部材２５との組み合わせによる組合体となっている。カップ状部材２４の内部空間Ｓに、本実施形態に係る戻しばねであって、一端から他端に向かって渦巻き状に巻回している渦巻きばね２６が収納配置されている。この渦巻きばね２６は、板材を中心軸２０の軸方向の同一位置又は略同一位置で渦巻き状に巻回したぜんまいばねである。
【００５１】
このぜんまいばね２６は、図２で示されているとおり、全部の回転体２２に設けられているとともに、これらのぜんまいばね２６は、材質が同じであって、厚さや幅等の寸法も同じ、全長も同じとなっている板材を同じ方向へ同じ回数分だけ巻回することによって生産したものであるため、この実施形態で用いられている戻しばねは、１種類のばねとなっている。
【００５２】
ホイール部材２５は、外周面を形成している環状フランジ部２５Ａと、この環状フランジ部２５Ａにおける中心軸２０の軸方向の一方の端部に設けられた端面部２５Ｂとを有する浅皿形状であり、この端面部２５Ｂに、それぞれの回転体２２同士を連結するための前記バー状部材２３が挿通結合されている。また、ホイール部材２５は、開口している中心軸２０の軸方向の他方の端部２５Ｃをカップ状部材２４とは反対側に向け、端面部２５Ｂをカップ状部材２４の側に向けてこのカップ状部材２４に結合されている。この結合は、板金プレス成形品であるカップ状部材２４の胴部２４Ｃの前記開口端部２４Ｂ側の端部に形成されている突片２４Ｄを、ホイール部材２５の端面部２５Ｂに形成された孔２５Ｄに挿入した後、突片２４Ｄを折り曲げることによってなされている（図４も参照）。
【００５３】
以上のことから、本実施形態では、ホイール部材の端面部２５Ｂは、中心軸２０の直径方向へ立ち上がった回転体２２の立上り部となっており、カップ状部材の胴部２４Ｃは、中心軸２０の軸方向の幅を有する回転体２２の筒部となっている。そして、ホイール部材２５は、回転体２２を形成する第１部材となっており、カップ状部材２４は、回転体２２を形成する第２部材となっている。
【００５４】
図３で示されているように、ホイール部材２５はカップ状部材２４よりも大きい外径を有し、この外径の部分を形成しているホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａは、図４で示されているように、中心軸２０を中心とする真円状となっておらず、円周方向へ延びるにしたがい中心軸２０からの距離が次第に変化する略渦巻き状の異形円となっている。このため、環状フランジ部２５Ａには、中心軸２０の直径方向へ窪んだ段部２５Ｅが形成され、それぞれの回転体２２における段部２５Ｅにおいて、シャッターカーテン１の上端部がボルト等による結合具でホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａの外面に結合されている。このため、それぞれの回転体２２における環状フランジ部２５Ａは、シャッターカーテン１を巻き取り、繰り出すための巻取体４における部分となっている。
【００５５】
このような環状フランジ部２５Ａを有しているホイール部材２５は、上述のように開口端部２５Ｃをカップ状部材２４とは反対側に向けてカップ状部材２４に連結されているため、上記のようにシャッターカーテン１の上端部を環状フランジ部２５Ａの外面に結合するための結合具が、環状フランジ部２５Ａの内面側へ突出する部分を有するボルト、ナット等であっても、この結合作業を、開口端部２５Ｃから作業者が手や工具等を差し入れることによって容易に行える。
【００５６】
また、図２で示されているように、前記中心軸２０の外周面におけるそれぞれの回転体２２の配置位置と対応する位置には、巻芯部材２７が配置されている。これらの巻芯部材２７は、図３で示されているとおり、結合具２８，２９によって中心軸２０に固定されているため、巻芯部材２７は、中心軸２０と同じく、回転しない非回転部材となっている。図４から分かるように、結合具２８は、巻芯部材２７に螺入されて先端が中心軸２０に押圧固定されたボルトであり、また、図３で示されている結合具２９は、巻芯部材２７及び中心軸２０を貫通するボルトと、巻芯部材２７の反対側に突出したこのボルトの先端に螺合されたナットとからなる。
【００５７】
また、図４及び図５から分かるように、巻芯部材２７は丸パイプ部材であり、この巻芯部材２７には、図３で示されているように、カップ状部材２４の配置位置と対応する位置において、軸方向の途中まで延びるスリット２７Ａが形成され、さらに、巻芯部材２７の軸方向両端部には、切り倒し加工による受け片２７Ｂが形成され、巻芯部材２７の円周方向に等間隔で複数形成されているこれら受け片２７Ｂにより、巻芯部材２７は中心軸２０と同軸的に配置され、言い換えると、巻芯部材２７は、全周に亘って中心軸２０から同じ又は略同じ大きさの隙間を開けて中心軸２０上に配置されている。
【００５８】
図３に示されているように、カップ状部材２４の前記端面部２４Ａと、ホイール部材２５の前記端面部２５Ｂには、中心軸２０及び巻芯部材２７が挿通された孔３０，３１が形成され、これらの孔３０，３１は僅かな隙間を開けて巻芯部材２７が遊合した孔であるため、カップ状部材２４の端面部２４Ａによる端部と、ホイール部材２５の端面部２５Ｂによる端部は、略閉鎖された端部となっている。このため、カップ状部材２４の前記内部空間Ｓは、略密閉空間となっており、このように前記ぜんまいばね２６が収納された内部空間Ｓが略密閉空間となっていることにより、ぜんまいばね２６に空気中の水分等に起因する錆が発生しにくく、また、ぜんまいばね２６は外部力から略遮断され、ぜんまいばね２６を外部環境から保護することができる。
【００５９】
なお、ぜんまいばね２６が収納されているこの内部空間Ｓを密閉性が一層向上した略密閉空間又は密閉空間とするために、カップ状部材２４、ホイール部材２５に取り付けられて巻芯部材２７と回転自在に接触するシール部材により、孔３０，３１を塞いでもよい。
【００６０】
図３で示すように、ホイール部材２５と巻芯部材２７との間には軸受け３５が配置され、この軸受け３５により、ホイール部材２５とカップ状部材２４は巻芯部材２７に対して回転自在となっている。軸受け３５は、外輪部材３５Ａと、内輪部材３５Ｂと、これらの外輪部材３５Ａと内輪部材３５Ｂとの間において円周方向に複数個配設され、それぞれがリテーナ３５Ｃで回転自在に保持されているボール３５Ｄとを有するボール式軸受けであり、外輪部材３５Ａはリベット等の止着具３６（図４参照）でホイール部材２５の端面部２５Ｂに止着されており、内輪部材３５Ｂは、前述した結合具２８によって巻芯部材２７と共に中心軸２０に結合されている。
【００６１】
図５で示すように、前記内部空間Ｓに配置されているぜんまいばね２６の一方の端部である内端部２６Ａは折り曲げられることにより、巻芯部材２７の被係止部であるスリット２７Ａに係止されている。また、ぜんまいばね２６の他方の端部である外端部２６Ｂは折り曲げられることにより、カップ状部材２４の胴部２４Ｃの被係止片２４Ｅに係止されている。巻取体４の円周方向へ延びる長さを有しているこの被係止片２４Ｅは、胴部２４Ｃに外径方向への膨出部２４Ｆをプレス成形等で形成する際に、一部を膨出させずに切り残すことによって形成されたものである。
【００６２】
このようにぜんまいばね２６の内端部２６Ａは、前記巻取体４の中心に配置された中心軸２０と結合されて非回転部材となっている巻芯部材２７に連結され、外端部２６Ｂは、中心軸２０を中心に回転自在となっている前記回転体２２の構成部材であるカップ状部材２４に結合されている。また、ぜんまいばね２６の巻回方向は、ホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体４が中心軸２０を中心に回転（図５中、右回転）したときに、ぜんまいばね２６が巻き締められる方向になっている。そして、ぜんまいばね２６の内端部２６Ａ及び外端部２６Ｂは、巻取体４の円周方向に折り曲げられて巻芯部材２７のスリット２７Ａ、カップ状部材２４の胴部２４Ｃの被係止片２４Ｅに係止されているが、これらの内端部２６Ａ及び外端部２６Ｂの折り曲げ方向は互いに反対側になっているとともに、これらの折り曲げ方向は、上述のようにホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体４が中心軸２０を中心に回転したときに、内端部２６Ａ、外端部２６Ｂがスリット２７Ａ、被係止部２４Ｅから離脱せず、ぜんまいばね２６を巻き締めることができる方向になっている。
【００６３】
このため、シャッターカーテン１が巻取体４から繰り出されて閉じ移動すると、ぜんまいばね２６には巻き締めによって戻しばね力が蓄圧されることになり、シャッターカーテン１を開き移動させてこのシャッターカーテン１を巻取体４に巻き取らせるときには、この蓄圧された戻しばね力が巻取体４の回転を補助するための補助力として利用される。これにより、前述した手掛け部６や操作棒を用いた手動操作によってシャッターカーテン１を上方へ開き移動させる際、この開き移動を軽く行うことができる。
【００６４】
図６には、ぜんまいばね２６の巻き締め初期の状態が示され、図７には、巻き締め終期の状態が示されている。図６の巻き締め初期では、ぜんまいばね２６の外層部は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触している密巻き部２６Ｃとなっていて、内層部は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触していない粗巻き部２６Ｄとなっており、図７の巻き締め終期では、ぜんまいばね２６の外層部は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触していない粗巻き部２６Ｅとなっていて、内層部は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触している密巻き部２６Ｆとなっている。図６及び図７の密巻き部２６Ｃ、２６Ｆは、理解の便宜のため、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触していない状態で示されている。
【００６５】
ところで、前述のように、中心軸２０に結合された巻芯部材２７に内端部２６Ａが係止されてシャッターカーテン１の繰り出しによって巻き締めされるぜんまいばね２６は、材料力学上、中心軸２０側の一端が固定端となっていて他端が自由端となっている片持ち梁と同じであるとみなすことができる。この片持ち梁の弾性係数をＥ、断面係数をＩ、長さをＬとし、片持ち梁に曲げモーメント（トルク）Ｔを作用させたときにこの片持ち梁の自由端にたわみ角度θ（ラジアン）が生じた場合には、材料力学上、Ｔ＝ＥＩθ／Ｌなる式が成立する。
【００６６】
そして、ぜんまいばね２６の幅寸法をｂ、厚さ寸法をｈとしたとき、ぜんまいばね２６の断面係数Ｉは、Ｉ＝ｂｈ３／１２である。また、たわみ角度θはぜんまいばね２６の巻回数Ｎに対応する値であり、巻回数が１回である場合のたわみ角度θは、θ＝２πとなる。
【００６７】
このため、ぜんまいばね２６の巻回数がＮである場合には、上記Ｔ＝ＥＩθ／Ｌを、Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌと書き換えることができる。この場合におけるＴは、ぜんまいばね２６の巻き締めによって生ずるこのぜんまいばね２６の戻しばね力による巻回中心回り、すなわち、巻取体４の中心軸２０回りのトルクとなる。また、Ｌは、ぜんまいばね２６のうちの巻回数が上記Ｎとなっている有効長さ、すなわち、巻回されている全長のうちの互いに内外に接触していない部分の長さとなる。ぜんまいばね２６の巻回されている全長のうちの互いに内外に接触している部分には、その接触によって本来のばね力が生じないからである。
【００６８】
ぜんまいばね２６の巻き締め初期の状態を示している図６のときには、ぜんまいばね２６の巻回されている大部分を占めている外層部は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触している密巻き部２６Ｃとなっているため、このときの上記有効長さＬは短い。図６の状態からぜんまいばね２６の巻き締めが始まると、上記巻回数Ｎが増加するとともに、密巻き部２６から有効長さＬとなる分が生じ、この有効長さＬが次第に長くなるが、このときには、この有効長さはまだ短いため、上記の式Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌから分かるように、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴは、次第に小さくなる増加率で増加する。
【００６９】
この後、ぜんまいばね２６がさらに巻き締められると、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触していた上記密巻き部２６Ｃが次第に消滅するとともに、有効長さＬはぜんまいばね２６の全長と同じ又は略同じになって、上記巻回数Ｎだけが増加するため、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴの次第に小さくなる増加率は、ぜんまいばね２６の巻き締めの進行に伴って一定値又は略一定値まで低下する。すなわち、トルクＴは、ぜんまいばね２６の巻き締めの進行に伴って直線的又は略直線的に増加するようになる。
【００７０】
この後、さらにぜんまいばね２６が巻き締められると、図７の状態に近づくため、ぜんまいばね２６の内層部には、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触した密巻き部２６Ｆが生じ始め、この密巻き部２６Ｆは、ぜんまいばね２６の巻き締めが進行するに伴って増大するため、前記有効長さＬは次第に短くなり、そして、前記巻回数Ｎは増加するため、ぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴは、上記の式Ｔ＝πＥｂｈ３Ｎ／６Ｌから分かるように、次第に大きくなる増加率で増加し、ぜんまいばね２６の巻き締め終期では、図７で示されているように、ぜんまいばね２６の巻回されている大部分は、内外径方向に隣接している２つの巻き部が互いに接触した密巻き部２６Ｆとなっている。
【００７１】
図８は、横軸を、ぜんまいばね２６を巻き締める巻取体４の回転数とし、縦軸を巻取体４の中心軸２０回りのトルクとしたグラフである。この図８には、巻取体４の回転数に対する全部のぜんまいばね２６の合計トルクとして表された上記トルクＴの変化を示すラインＡが示されている。このラインＡは、上述の説明から分かるように、図６で示された巻き締め初期を始点として、トルクＴが、巻取体４の回転数が増すと、次第に小さくなる増加率で増加する第１領域ａと、この領域ａに続いてトルクＴの増加率が一定値又は略一定値となる第２領域ｂと、この領域ｂに続いてトルクＴが次第に大きくなる増加率で増加する第３領域ｃとからなり、この領域ｃの終点が、図７で示されたぜんまいばね２９の巻き締め終期となっている。
【００７２】
また、図８には、ぜんまいばね２６の巻き締めに関する巻き締め初期範囲αと中間範囲βとの境界位置と一致しているシャッターカーテン１の全開位置と、中間範囲βと巻き締め終期範囲γとの境界位置と一致しているシャッターカーテン１の全閉位置とが示されている。これらの範囲α、β、γで分かるように、シャッターカーテン１の全開位置は、トルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する上記第１領域ａ内にあり、また、シャッターカーテン１の全閉位置は、トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている上記第２領域ｂ内にある。
【００７３】
さらに、図８には、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させようとしたときに必要となる巻取体４の中心軸２０回りのトルクＢも示されている。このトルクＢは、巻取体４から繰り出されている図５で示すシャッターカーテン１の部分の自重（座板１Ａの重量を含む）Ｗによる中心軸２０回りの自重トルクと、シャッターカーテン１を上方へ開き移動させようとした際に、図１で示したガイドレール２とシャッターカーテン１との摩擦等に基づき生ずる下向きの抵抗力による中心軸２０回りの抵抗トルクとの合計値である。シャッターカーテン１の自重Ｗによる自重トルクは、自重Ｗと、図５で示す中心軸２０の中心部からこの自重Ｗが作用している位置までの水平距離、言い換えると、中心軸２０の中心からのシャッターカーテン１の巻径Ｒとを積算した値となる。
【００７４】
また、図８には、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させようとする巻取体４の中心軸２０回りのトルクＣも示されている。このトルクＣは、巻取体４から繰り出されているシャッターカーテン１の部分の自重Ｗによる中心軸２０回りの自重トルクから、シャッターカーテン１が下向きに閉じ移動しようとしたときにガイドレール２とシャッターカーテン１との摩擦等に基づき生ずる上向きの抵抗力による中心軸２０回りの抵抗トルクを差し引いた値となる。
【００７５】
トルクＢとトルクＣの両方における自重トルクは、上述のように、巻取体４から繰り出されているシャッターカーテン１の部分の自重Ｗと、中心軸２０の中心部からのシャッターカーテン１の巻径Ｒとの関数となっており、これらの自重Ｗと巻径Ｒのいずれも、巻取体４からのシャッターカーテン１の繰り出し量（巻取体４の回転数）と関係している。また、シャッターカーテン１を上向きに開き移動させようとしたときに生ずる上記抵抗トルクと、シャッターカーテン１を下向きに開き移動させようとしたときに生ずる上記抵抗トルクは、図１で示したシャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨの全体に亘って一定値又は略一定値となっている。
【００７６】
そして、全開となっていたシャッターカーテン１が、巻取体４が１回転等の所定角度の回転を行って繰り出されたときには、シャッターカーテン１が全開になっているときにおける巻径Ｒは大きいため、巻取体４のこの所定角度の回転によって下方へ繰り出されるシャッターカーテン１の長さは、シャッターカーテン１が全開となっていないときから始まる巻取体４の所定角度の回転の場合よりも長くなる。このため、シャッターカーテン１を全開から繰り出す巻取体４の所定角度の回転によって上記巻径Ｒは減少するが、この巻径Ｒの減少よりも、シャッターカーテン１の下方への繰り出し長さはシャッターカーテン１の自重トルクの増大に貢献することになる。このため、シャッターカーテン１が全開から繰り出されたときには、シャッターカーテン１の自重トルクの増加率は大きい。
【００７７】
なお、シャッターカーテン１の巻径Ｒは、このシャッターカーテン１を構成している前記スラット１Ｂの厚さ等の関係により、実際には巻取体４の回転数に対して滑らかに変化しないため、実際のトルクＢ，Ｃは図８で示されているようには滑らかなに変化せず、凹凸を生じながら全体として図８のトルクＢ，Ｃのように変化する。
【００７８】
本実施形態によると、ぜんまいばね２６は、前述したように、蓄圧された戻しばね力によるトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａを有するばねとなっており、この領域ａ内に、巻取体４の一方の回転によるシャッターカーテン１の繰り出しが始まる前の開閉体全開時があり、この開閉体全開時からのシャッターカーテン１の繰り出しに伴ってトルクＴが増加するようになっているため、ぜんまいばね２６のばね特性は、シャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクの変化、言い換えると、前記抵抗トルクを含むラインＢ，Ｃで表された前記トルクの特性と適合しており、このため、シャッターカーテン１をぜんまいばね２６の戻しばね力との関係によって円滑に上下に開閉移動させることができる。
【００７９】
また、このようにばね特性がシャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクの変化と適合することは、戻しばねであるぜんまいばね２６だけによって行われ、前述した特開平５−９３４８７号公報と異なり、複数個の戻しばねを組み合わせて用いる必要がないため、戻しばねに関する部材点数や構成の点で有効となる。
【００８０】
シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行すると、上記巻径Ｒは減少するため、シャッターカーテン１を下方へ繰り出すために巻取体４が１回転等の前述した所定角度の回転を行ったときのシャッターカーテン１の繰り出し長さは次第に短くなる。このため、シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行すると、シャッターカーテン１の自重トルクの増加率は一定値又は一定値に近似した値になり、自重トルクの増加率がこのような値になっているときに、本実施形態では、シャッターカーテン１が全閉位置に達するようになっている。
【００８１】
本実施形態のぜんまいばね２６は、前記領域ａに続いて、トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている前記領域ｂを有しており、この領域ｂにおいて、シャッターカーテン１は全閉となるため、シャッターカーテン１の全開からの繰り出しが進行し、シャッターカーテン１が全閉となるまでについても、ぜんまいばね２６のばね特性は、シャッターカーテン１の自重トルクの変化、言い換えると、前記抵抗トルクを含むラインＢ，Ｃで表された前記トルクの特性と適合している。
【００８２】
図８には、ラインＡ１、Ａ２が示され、これらのラインＡ１、Ａ２は、ラインＡで示されたぜんまいばね２６の理論上の前記トルクＴに対して、ぜんまいばね２６の現実の材料や巻き込み状態等に基づいて発生するヒステリシスが考慮されたぜんまいばね２６のトルクを示しており、ラインＡ１は、ぜんまいばね２６が巻き締められながらシャッターカーテン１が全開位置から全閉位置に達する場合であり、ラインＡ２は、その反対の場合である。
【００８３】
そして、図８で示されているように、シャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨの全体について、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクよりもラインＢで示されたトルクが大きくなっていて、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクよりもラインＣで示されたトルクが小さくなっていることにより、シャッターカーテン１に開き移動操作力や閉じ移動操作力を作用させない状態でシャッターカーテン１を上下開閉移動長さＨの任意な位置に停止させることができ、また、シャッターカーテン１を開き移動させるためには、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクとラインＢで示されたトルクとの差に相当する操作力をシャッターカーテン１に作用させればよくなり、シャッターカーテン１を閉じ移動させるためには、ラインＡ１、Ａ２で示されているトルクとラインＣで示されたトルクとの差に相当する操作力をシャッターカーテン１に作用させればよくなる。
【００８４】
なお、上記操作力は手操作によるものであるが、本実施形態は、この操作力を電動モータ等の駆動装置によるものとした場合にも適用でき、このように上記操作力を電動モータ等の駆動装置によるものとした場合には、この駆動装置の小さな駆動力によってシャッターカーテンを開閉移動させることができる。
【００８５】
図９は、これまでとは異なるばね特性を有するぜんまいばね２６を用いた場合の実施形態を示す。この図９において、図８のＡ，Ａ１，Ａ２，ａ，ｂ，ｃ，α、β、γと対応するものは、Ａ’，Ａ’１，Ａ’２，ａ’，ｂ’，ｃ’，α’、β’、γ’として示した。
【００８６】
この実施形態において、ラインＡ’で表されているぜんまいばね２６の戻しばね力によるトルクＴ（ラインＡ’１，Ａ’２で表されている前記ヒステリヒスが考慮されたトルクを含む）のシャッターカーテン１の全開時における値は、ラインＢ，Ｃで表された前述のトルクのシャッターカーテン１の全開時における値よりも大きくなっている。このため、シャッターカーテン１が全開位置に達すると、シャッターカーテン１の下端部の座板１Ａが、図１で説明したシャッターケース３の下面３ＡのまぐさにトルクＴで当接してこの当接状態を維持することになるとともに、シャッターカーテン１を手操作で全開位置の近くまで開き移動させることにより、座板１Ａがまぐさに当接する全開位置までシャッターカーテン１はトルクＴで自動的に開き移動することになる。
【００８７】
また、この実施形態でも、図８で説明した前記実施形態と同様に、シャッターカーテン１の全開位置は、ぜんまいばね２６のトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａ’内にあり、また、シャッターカーテン１の全閉位置は、ぜんまいばね２６のトルクＴの増加率が一定値又は略一定値となっている領域ｂ’内にある。
【００８８】
なお、図８及び図９の実施形態において、シャッターカーテン１が全開位置に達しているときに、シャッターカーテン１に予定外の下向きの外部力が作用してもシャッターカーテンが下向きに閉じ移動しないようにするため、巻取体４に、この巻取体４の回転を阻止する手動式のブレーキ装置を設けたり、前記まぐさ等の配置箇所に、座板等のシャッターカーテン構成部材に係脱自在に係合する係合部材を備えた手動式のストップ装置を設けたりし、シャッターカーテン１を下向きに閉じ移動させる際には、手動操作によってこれらのブレーキ装置やストップ装置を解除できるようにしてもよい。
【００８９】
図３の巻取体４を構成するそれぞれのカップ状部材２４の内部空間Ｓに収納配置されていて、戻しばねとなっているぜんまいばね２６は、図８で示されたばね特性を有するものでもよく、図９で示されたばね特性を有するものでもよい。
【００９０】
そして、これらのばね特性を有するぜんまいばね２６を図１の上下開閉移動長さＨで使用できるようにするためには、シャッターカーテン１の全開時、全閉時等におけるぜんまいばね２６の巻き締め状態が図８、図９のトルク特性を実現できるものとなっていなければならず、これを実現できる作業を、ぜんまいばね２６について実施しなければならない。この作業は、以下のように行う。
【００９１】
それぞれの回転体２２の巻芯部材２７を図３で示した前記結合具２８，２９で中心軸２０に結合する前に、これらの回転体２２と前記バー状部材２３とで形成された巻取体４の回転を図示しない拘束具等で止めながら、図３で示す工具４０によってそれぞれの巻芯部材２７を中心軸２０に対して回転させ、これにより、カップ状部材２４の内部空間Ｓに収納されているそれぞれのぜんまいばね２６を巻き締める。工具４０は、巻芯部材２７の軸方向端部に前記受け片２７Ｂを切り倒し加工によって形成した際に生ずる切り欠き部４１に係合する突起を備えているものであり、工具４０を回転操作すると、突起からの回転力によって巻芯部材２７は中心軸２０を中心に回転する。このような回転操作によってそれぞれのぜんまいばね２６は巻き締められ、これらのぜんまいばね２６の巻き締めは、言い換えると、これらのぜんまいばね２６に戻しばね力を蓄圧する作業は、図８、図９で示されているシャッターカーテン１の全閉時における全部のぜんまいばね２６の戻しばね力による巻取体４の中心軸２０回りのトルクと同じ大きさのトルクがこれらのぜんまいばね２６によって生ずるまで行う。
【００９２】
この後、それぞれの回転体２２における巻芯部材２７を前記結合具２８，２９で中心軸２０に結合するとともに、前記軸受け３５の外輪部材３５Ａに形成されている孔４２、内輪部材３５Ｂに形成されている孔４３、巻芯部材２７に形成されている孔４４、さらに中心軸２０に形成されている孔にボルトを挿通し、反対側まで貫通させたこのボルトの端部にナットを螺合する。これにより、これらのボルトとナットによる結合具によって巻芯部材２７と回転体２２を中心軸２０に固定される。
【００９３】
なお、内輪部材３５Ｂと巻芯部材２７の孔４３，４４は円周方向に複数形成されており、このため、ぜんまいばね２６の戻しばね力が所定値となったときにぜんまいばね２６の巻き締め作業を終了させても、その戻しばね力又はその戻しばね力に近い戻しばね力を維持した状態で、上記ボルトとナットによる結合具により、巻芯部材２７と回転体２２を中心軸２０に固定することができる。また、上記結合具２９のボルトを挿通するための巻芯部材２７の孔も円周方向に複数形成されている。
【００９４】
次いで、予め座板１Ａを取り外したシャッターカーテン１を、図１で示されているシャッターケース３の下面３Ａに形成されているまぐさに上方から吊り落としながら挿入する作業を行い、まぐさの下方に突出したシャッターカーテン１の幅方向両端部を左右のガイドレール２の内部に挿入した後、座板１Ａの取り付けを行い、さらにシャッターカーテン１を全閉位置まで降ろす。この後、シャッターカーテン１の上端部を、前述したように、それぞれの回転体２２のホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに結合する作業を行う。そして、軸受け３５の外輪部材３５Ａの孔４２、内輪部材３５Ｂの孔４３、巻芯部材２７の孔４４、さらに中心軸２０の孔に挿通されていた前記ボルトから前記ナットを取り外してこのボルトを引き抜く作業を行い、結合具２８，２９はそのまま残す。
【００９５】
これにより、ぜんまいばね２６に蓄圧されていた戻しばね力は解放可能状態となり、それぞれの回転体２２とバー状部材２３からなる巻取体４は中心軸２０を中心に回転自在となるため、シャッターカーテン１に小さな押し上げ力を与えることにより、巻取体４は、ぜんまいばね２６の既に蓄圧されていた戻しばね力を回転付勢力として利用しながらシャッターカーテン１を開き移動させる回転を行い、シャッターカーテン１は全開位置に達する。
【００９６】
これにより、シャッターカーテン１の全開時、全閉時等における全部のぜんまいばね２６の巻き締め状態は、図８、図９のトルク特性を実現できるものとなる。
【００９７】
以上説明した実施形態によると、ぜんまいばね２６は、シャッターカーテン１の巻取体４からの繰り出しによって蓄圧される戻しばね力によるトルクＴが次第に小さくなる増加率で増加する領域ａ，ａ’を有するばねとなっており、この領域内ａ，ａ’に、巻取体４の一方の回転によるシャッターカーテン１の繰り出しが始まる前の全開時があり、この全開時からのシャッターカーテン１の繰り出しに伴ってトルクＴが増加するようになっているため、シャッターカーテン１が全開から下方へ繰り出されるときのシャッターカーテン１の自重トルクの変化と適合したばね特性を有するぜんまいばね２６を用いて、シャッター装置を構成することができる。
【００９８】
ぜんまいばね２６は、シャッターカーテンの繰り出しの進行に伴って前記トルクＴの増加率が一定値又は略一定値となる領域ｂ，ｂ’を有するばねとなっており、この領域ｂ，ｂ’内にシャッターカーテン１の全閉時があるため、シャッターカーテン１の全開から全閉までの全範囲に亘るシャッターカーテン１の自重トルクの変化と適合したばね特性を有するぜんまいばね２６を用いて、シャッター装置を構成することができる。
【００９９】
また、以上説明した実施形態において、図３で説明したように、巻取体４を形成する部材となっているそれぞれの回転体２２において、ホイール部材２５の端面部２５Ｂは、中心軸２０の直径方向へ立ち上がった立上り部となっており、また、カップ状部材２４の胴部２４Ｃは、中心軸２０の軸方向への幅を有する筒部となっており、それぞれの回転体２２は、このような立上り部２５Ｂと筒部２４Ｃとを有する形状、構造となっている。そして、ぜんまいばね２６の折り曲げられた外端部２６Ｂは、図５で説明したように、筒部２４Ｃに形成されている被係止部２４Ｅに係止されており、前述したように、この外端部２６Ｂの折り曲げ方向と、巻芯部材２７にスリット２７Ａに係止されているぜんまいばね２６の内端部２６Ａの折り曲げ方向は、互いに巻取体４の円周方向の反対側となっている。これにより、ホイール部材２５の環状フランジ部２５Ａに巻き取られているシャッターカーテン１を繰り出す方向に巻取体４が中心軸２０を中心に回転したときに、ぜんまいばね２６を、内端部２６Ａと外端部２６Ｂがスリット２７Ａ、被係止部２４Ｅから外れることなく、巻き締めることができる。
【０１００】
ところで、それぞれの回転体２２のなかに、立上り部２５Ｂに対する筒部２４Ｃの位置が互いに中心軸２０の軸方向の反対側となっている２種類の回転体を設けた場合には、これらの回転体のうちの一つとして、図３で示された回転体２２をそのまま用いることができても、他の回転体として、図３で示された回転体２２を、中心軸２０の軸方向の向きを反転させてそのまま用いることはできない。なぜなら、中心軸２０の軸方向の向きを反転させた回転体２２については、ぜんまいばね２６の外端部２６Ｂを係止するための被係止部２４Ｅの向きが図５の向きとは反対側となってしまい、外端部２６Ｂを被係止部２４Ｅに係止することはできず、ぜんまいばね２６を巻き締めることができないからである。
【０１０１】
このため、これまで説明した実施形態では、図２で示されているように、それぞれの回転体２２を、筒部２４Ｃが立上り部２５Ｂに対して中心軸２０の軸方向の同じ側となるように配置している。これにより、全部の回転体２２の形状、構造を同じにでき、これらの回転体２２を共通化できることにより、巻取体４全体の製造コストの低減や、これらの回転体２２を中心軸２０に配置する際の作業の容易化を達成することができる。
【０１０２】
また、本実施形態によると、それぞれの回転体２２に設けるぜんまいばね２６は、巻回方向が同じになっているぜんまいばねでよく、したがって、全部のぜんまいばね２６を共通化することもできる。
【０１０３】
また、これまで説明した実施形態では、ぜんまいばね２６の内端部２６Ａは中心軸２０に係止されておらず、この内端部２６Ａは、それぞれの回転体２２ごとに用意された巻芯部材２７に係止されているため、１個のぜんまいばね２６について、回転体２２とぜんまいばね２６と巻芯部材２７とからなるぜんまいばねユニットを形成することができ、複数個のぜんまいばねユニットを中心軸２０に配置するだけでそれぞれのぜんまいばね２６が中心軸２０に配置されたことになり、また、それぞれのぜんまいばねユニットを前述したバー状部材２３で連結することにより、前述した回転かご体２１を形成することができ、これらの作業を容易に行える。
【０１０４】
さらに、これまで説明した実施形態では、それぞれの回転体２２は一つの部材によって形成されておらず、立上り部２５Ｂを備える第１部材となっているホイール部材２５と、筒部２４Ｃを備える第２部材となっているカップ状部材２４とを結合することによって形成されているため、被係止部２４Ｅを有する回転体２２をプレス加工等によって容易に製造することができる。
【０１０５】
また、これまで説明した実施形態における戻しばねはぜんまいばね２６であり、ぜんまいばね２６は、中心軸２０の軸方向の同じ位置又は略同じ位置で一方の端部から他方の端部へ渦巻き状に巻回している渦巻きばねであるため、中心軸２０の軸方向の幅寸法は小さく、このため、巻取体４の全体の軸長を短くすることができる。また、ぜんまいばね２６は、厚さが小さい板材を渦巻き状に巻回したものであるため、ぜんまいばね２６を直径方向の寸法が小さい前記空間Ｓに収納配置することができ、これにより、巻取体４の全体の直径寸法も小さくできる。
【０１０６】
そして、ぜんまいばね２６は、ねじりコイルばね等と比較すると、軸方向の寸法が小さくなっているばねであるため、図２で示されているように、複数のぜんまいばね２６を中心軸２０の軸方向に配置しても、この中心軸２０の軸長、すなわちシャッターカーテン１を巻き取り、繰り出す巻取体４の軸方向寸法を短くすることができる。このため、図１で説明したように、シャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｓがシャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨよりも小さくなったシャッター装置、言い換えると、シャッターカーテン１の上下開閉移動長さＨがシャッターカーテン１の左右の幅寸法Ｓよりも大きくなったシャッター装置に、これまで説明した実施形態を適用することができる。
【０１０７】
以上説明したシャッター装置は、シャッターカーテン１の開閉移動を手動操作で行う手動式のものであったが、次に、シャッターカーテン１の開閉移動を自動で行う自動式のシャッター装置についての実施形態を説明する。
【０１０８】
図１０で示した実施形態の巻取体４における中心軸２０の両端部を支持する左右のブラケット５のうち、回転体２２の筒部２４Ｃが形成されているカップ状部材２４が向いている側のブラケット５には、電動モータとブレーキの組み合わせからなる開閉機５０が取り付けられ、駆動装置であるこの開閉機５０の駆動軸５０Ａにはピニオンギヤ５１が取り付けられている。また、複数個の回転体２２のうち、開閉機５０に最も近い回転体２２のカップ状部材２４の外周面には、すなわち、筒部２４Ｃの外周面にはリングギヤ５２が取り付けられ、このリングギヤ５２の外周部に形成されている歯にピニオンギヤ５１が噛合している。このため、開閉機５０から巻取体４へ、ピニオンギヤ５１とリングギヤ５２を介して正逆回転の回転力が付与される。
【０１０９】
この実施形態によると、中心軸２０の軸方向に配置された複数個の回転体２２同士を連結するバー状部材２３の長さが、中心軸２０の軸方向の両端に配置された回転体２２までの長さとなっており、このため、バー状部材２３が開閉機５０に最も近い回転体２２を越えて開閉機５０側へ延長されない長さとなっていて、このバー状部材２３にリングギヤ５２を取り付けることができなくても、開閉機５０に最も近い回転体２２のカップ状部材２４を利用することにより、巻取体４へのリングギヤ５２の取り付けを行えることになる。
【０１１０】
図１１は、別実施形態に係る自動式のシャッター装置を示し、図１２は、図１１のＳ１２−Ｓ１２線断面図である。
【０１１１】
中心軸２０の軸方向に互いに隣り合って配置された２個の回転体２２の間において、図１２で示されているように、上ブラケット部材６０と下ブラケット部材６１が中心軸２０を挟着しながらビス等の結合具６２で互いに結合され、長軸のビス等による回り止め部材６３で中心軸２０に対して回り止めされた上ブラケット部材６０には、図１１で示されているように、電動モータとブレーキの組み合わせからなる開閉機７０が取り付けられ、駆動装置であるこの開閉機７０の駆動軸７０Ａにはピニオンギヤ７１が取り付けられている。それぞれの回転体２２を連結するバー状部材２３にはリングギヤ７２が取り付けられ、この取り付けは、図１２で示されているように、リングギヤ７２に形成した凹部７２Ａにバー状部材２３を嵌合することにより行われ、このリングギヤ７２の内周部に形成されている歯にピニオンギヤ７１が噛合している。このため、この実施形態でも開閉機７０から巻取体４へ、ピニオンギヤ７１とリングギヤ７２を介して正逆回転の回転力が付与される。
【０１１２】
この実施形態によると、それぞれの回転体２２に設けられている戻しばねは、ねじりコイルばね等よりも中心軸２０の軸方向の幅寸法が小さいぜんまいばね２６であるため、中心軸２０の軸方向に互いに隣り合って配置されている２個の回転体２２の間に開閉機７０を配置しても、巻取体４の全体の軸長を小さくすることが可能となる。これにより、巻取体４を任意な大きさに設定することができ、巻取体４の大きさを必要に応じてコンパクト化することも実現できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、開閉体を開閉移動させるためにこの開閉体を巻き取り、繰り出す巻取体と、この巻取体の一方への回転時に蓄圧された戻しばね力が巻取体の他方への回転のために利用される戻しばねとを備えた開閉装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る開閉装置であるシャッター装置の全体を示す正面図である。
【図２】シャッターカーテンが巻き取られ、繰り出される巻取体を示す正面図である。
【図３】巻取体の構成部材である回転体を示す正断面図である。
【図４】図３のＳ４−Ｓ４線断面図である。
【図５】図３のＳ５−Ｓ５線断面図である。
【図６】戻しばねであるぜんまいばねの巻き締め初期状態を図５と同じ方向から見た図である。
【図７】ぜんまいばねの巻き締め終期状態を図５と同じ方向から見た図である。
【図８】ぜんまいばねの戻しばね力による中心軸回りのトルクと、シャッターカーテンの開閉移動に関する中心軸回りのトルクとを示すグラフである。
【図９】ばね特性が異なるぜんまいばねを用いた場合の実施形態を示す図８と同様の図である。
【図１０】シャッターカーテンの開閉移動を自動で行う自動式のシャッター装置の巻取体構造を示す平断面図である。
【図１１】別実施形態に係る自動式のシャッター装置の巻取体構造を示す平断面図である。
【図１２】図１１のＳ１２−Ｓ１２線断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  開閉体であるシャッターカーテン
２  ガイド部材であるガイドレール
４  巻取体
２０  中心軸
２２  回転体
２４  第２部材であるカップ状部材
２５  第１部材であるホイール部材
２４Ｃ  回転体の筒部であって、カップ状部材の胴部
２５Ｂ  回転体の立上り部であって、ホイール部材の端面部
２６  戻しばねであって渦巻きばねであるぜんまいばね
２６Ａ  ぜんまいばねの内端部
２６Ｂ  ぜんまいばねの外端部
２６Ｃ，２６Ｆ  ぜんまいばねの密巻き部
２６Ｄ，２６Ｅ  ぜんまいばねの粗巻き部
２７  巻芯部材
ａ，ａ’  ぜんまいばねの戻しばね力によるトルクが次第に小さくなる増加率で増加する領域
ｂ，ｂ’  ぜんまいばねの戻しばね力によるトルクの増加率が一定値又は略一定値となる領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006257859.tif 000011
【図１０】
2006257859.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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