(57)【要約】【課題】リードの大きいスクリューを使用してその軸芯に組み込まれる駆動軸との協働作用によって特定条件を超えるとスクリューによる駆動機能を自動的に停止させ得る機能を備えたスクリュー作動装置を提供する。【解決手段】速度設定駆動機４によって回転駆動される駆動軸６と、この駆動軸６に被嵌されて回転駆動されるとともに軸方向に移動可能に支持されるリードの大きいスクリュー７と、前記駆動軸６に一端を固定保持されて他端が前記スクリュー７側に当接されるようにしてスクリュー７の両側に推力を平衡状態で付与する二組のコイルばね１４と、前記スクリュー７の溝７ａ部に接してそのスクリュー７の軸線に平行して案内され推進移動される複数の動力伝達ローラ２５を備える移動体（ドア３０）とを備える。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機によって回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に被嵌されて回転駆動されるとともに軸方向に移動可能に支持されるリードの大きいスクリューと、前記駆動軸に一端を固定保持されて他端が前記スクリュー側に当接されるようにしてスクリューの両側に推力を平衡状態で付与する二組の弾性体と、前記スクリューの溝部に接してそのスクリューの軸線に平行して案内され推進移動される複数の案内ローラを備える移動体とを備えることを特徴とするスクリュー作動装置。
【請求項２】
前記駆動軸は、中間部を断面角形に形成され、その断面角形軸部にスクリューが摺動可能に被嵌されている構成である請求項１に記載のスクリュー作動装置。
【請求項３】
前記スクリューは、その両端部において、一部を拡大径に形成されて、その内端に一端を当接されて他端を駆動軸側に保持されるコイルばねがそれぞれ配置され、それらコイルばねによりスクリューが駆動軸上で平衡保持され、スクリューに軸方向の過負荷が作用するとその反負荷側へ移動可能に構成されている請求項１または２に記載のスクリュー作動装置。
【請求項４】
前記スクリューの両端部には、いずれもスクリューの溝部谷径もしくはそれよりも小径のスクリュースライド検知部が設けられ、そのスクリューを支持する構造体側に、前記スクリューのスライドを検知するセンサがそれぞれ配設され、スクリューがスライドしたことをセンサが検知すると駆動機を停止させて、このとき圧縮されている前記コイルばねの復元力で前記センサによる停止作動を解除させるように制御部と関連させてなる請求項１または３に記載のスクリュー作動装置。
【請求項５】
前記駆動軸にはエンコーダを関連させ、スクリューによる移動体の移動量を制御できる構成である請求項１に記載のスクリュー作動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転動力を直線運動に変換して主として直線移動する移動体を円滑に移動させることができ、かつ移動体の走行範囲を制御自在にすることができるスクリュー作動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動ドアのように所要の区間を往復移動させるような装置にあっては、チェーンや無端ベルトによる巻掛け駆動によってドアを開閉させている。そのために、ボックス構造の無目の内部でモータから減速機を介して比較的低速度でガイドレールに沿って吊下げ部材を移動させ、その吊下げ部材に取付く扉を開閉操作するようにされている。
【０００３】
このような無端ベルト駆動式の自動開閉ドア装置については、例えば特開平７−１９７７３１号公報によって知られている。この公報によって開示されているものは、扉の吊下げ具をモータにより駆動されるエンドレスのベルトに接続され、モータから減速機を介して所要速度で駆動されるベルトによって吊下げ具に取付く戸車をガイドレール上で転動させて扉の開閉ができる構造になっている。
【０００４】
このほかに、特許第２６４７３２９号公報によってスクリュー式自動扉が知られている。このスクリュー式自動扉は、ボールスクリュー軸と、ドアに接続されたナット部材とを螺合させて作動するものであり、そのスクリュー溝を備える駆動軸（スクリュー軸）に、両方向の回転を許容する第１位置（ロック解除位置）と、前記ナット部材が扉の閉方向にのみ移動できるように一方向に回転を許容する第２位置（ロック位置）とを有するクラッチを設けて、このクラッチでは、一方向に回転を阻止するローラと、このローラに対する内外輪とでなる軸受構造で、その外輪を軸方向に移動させることにより、駆動軸を任意位置においてロック位置とロック解除一に切換えられるようにされたものが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなベルト駆動式の自動扉にあっては、一般にそのベルトに繋がる扉の吊り金具が、扉の移動限界に達するとリミットスイッチなどによって駆動を停止され、次の閉扉操作まで停止状態にされるか、あるいは一定時間経過すると閉じ方向に逆転駆動されるようになっている。しかしながら、このような構成では、頻繁な作動で駆動ベルトが伸びて誤動作するという問題点がある。
【０００６】
また、前記特許第２６４７３２９号公報によって知られるスクリュー式自動扉では、ボールスクリュー軸（駆動軸）と、これに平行して別途ロック装置を設ける必要があり、かつ、駆動軸に一方向クラッチを組付けて、ロック装置と連携させた複雑な構造を必要とするものである。そのために、多くの部品を組合わせて構成する必要上、どうしてもコスト高になることが避けられない。また、多数の部品を必要とすることはその分故障の原因を備えていることになる、という問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、リードの大きいスクリューを使用してその軸芯に組み込まれる駆動軸との協働作用によって特定条件を超えるとスクリューによる駆動機能を自動的に停止させ得る機能を備えたスクリュー作動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
このような問題点を解決するために、本発明に係るスクリュー作動装置は、第１発明として、
駆動機によって回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に被嵌されて回転駆動されるとともに軸方向に移動可能に支持されるリードの大きいスクリューと、前記駆動軸に一端を固定保持されて他端が前記スクリュー側に当接されるようにしてスクリューの両側に推力を平衡状態で付与する二組の弾性体と、前記スクリューの溝部に接してそのスクリューの軸線に平行して案内され推進移動される複数の案内ローラを備える移動体とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、リードの大きいスクリューが駆動機によって回転駆動される駆動軸上に支持されて、そのスクリューの回転によりスクリュー溝に係合する案内ローラを介して、移動体を軸線方向に移動させることができ、その移動体がスクリューによって案内走行する際に移動方向（軸方向）への作用力が過剰になると、そのスクリューが駆動軸上でスライド可能にされているから、平衡状態に保たれている一方の弾性体の推力に抗して移動することで、過負荷を緩衝させてスクリューによる直進動作に無理が生じないようにすることができるのである。また、スクリューが過負荷によって移動推力を加えられても、そのスクリューの両端部には平衡するように弾性体が配されているので、その負荷力が解かれると速やかに定常位置に戻されて復元させることができる。したがって、スクリューを正逆転させて移動体を操作する場合は、その逆転作動時にスクリューを簡単に復帰させることができる。なお、駆動機には減速駆動機を使用しなくとも、スクリュー自体が減速できるから、速度設定駆動機がのぞましい。
【００１０】
第１発明において、前記駆動軸は、中間部を断面角形に形成され、その断面角形軸部にスクリューが摺動可能に被嵌されている構成であるのがよい（第２発明）。こうすることで、スクリューが駆動軸によって回転駆動されるとともに、スクリューが案内する案内ローラの取付く移動体側から作用する負荷によって軸方向にスライドすることが容易であるという作用効果を奏する。
【００１１】
また、第１発明または第２発明において、前記スクリューは、その両端部において、一部を拡大径に形成されて、その内端に一端を当接されて他端を駆動軸側に保持されるコイルばねがそれぞれ配置され、それらコイルばねによりスクリューが駆動軸上で平衡保持され、スクリューに軸方向の過負荷が作用するとその反負荷側へ移動可能に構成されているのがよい（第３発明）。
【００１２】
このような第３発明によれば、スクリューは、駆動軸上に回転自在、かつ軸線方向にスライド可能に支持されて、その両側からコイルばねによって平衡状態に保つのに、そのスクリューの両端部で内側に位置するように配置することで、移動体側に設けられる複数の案内ローラを案内移動する操作に支障をきたことがない。また、スクリューが過負荷で軸方向にスライドしても、圧縮された側のコイルばねの蓄勢力で平衡状態（通常状態）に戻すことができる。
【００１３】
また、前記第１発明または第３発明において、前記スクリューの両端部には、いずれもスクリューの溝部谷径もしくはそれよりも小径のスクリュースライド検知部が設けられ、そのスクリューを支持する構造体側に、前記スクリューのスライドを検知するセンサがそれぞれ配設され、スクリューがスライドしたことをセンサが検知すると駆動機を停止させて、このとき圧縮されている前記コイルばねの復元力で前記センサによる停止作動を解除させるように制御部と関連させてなる構成であるのがよい（第４発明）。
【００１４】
この第４発明によれば、運転中にスクリューが軸方向に移動させられたとき、その両端のいずれか一方に位置するスクリュースライド検知部が移動したことをセンサが検知することで、そのスクリューの回転を停止させ、スクリューによる移動体の移動に伴う過負荷での作動を停止させることができ、障害の発生を防止できるという効果を奏する。なお、負荷が除かれるか逆転操作されると、圧縮側のコイルばねが圧縮蓄勢力でスクリューを押戻し、停止検知のセンサによる停止信号を解除させて、正常な運転を行わせ得るのである。
【００１５】
また、前記第１発明において、前記駆動軸にはエンコーダを関連させ、スクリューによる移動体の移動量を制御できる構成であるのがよい（第５発明）。こうすると、駆動軸の回転数を電気的に読み取ってその回転数にスクリューのリード長さを乗じることで、案内ローラを介して移動される移動体の移動距離を算出できることから、その移動距離を制御することが容易に行えるという利点がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるスクリュー作動装置の具体的な一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態は自動扉の開閉装置について説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態の自動扉の開閉装置を表わす正面図が、図２には自動扉におけるスクリュー作動装置の縦断面図（ａ）とそのａ−ａ視断面図（ｂ）が、図３には無目内での引き戸の吊下げ案内部の要部断面図が、それぞれ示されている。
【００１８】
この実施形態の自動扉の開閉装置１は、構造物（例えば建物，車両などの出入口）開口部における上側に、所要長さの無目２が設けられ、その内部にベースフレーム３に支持されて速度設定駆動機４と、その速度設定駆動機４の出力軸４ａに連結されて両端部をフレーム３ａ，３ｂに取付く軸受５，５にて支持される駆動軸６と、この駆動軸６に同軸芯で支持されて回転されるとともに軸方向にスライドできるスクリュー７と、前記駆動軸６上でそのスクリュー７を平衡状態に維持させる緩衝用のコイルばね１４，１４と、前記スクリュー７のスライドを検知する検知機構と、前記駆動軸６（スクリュー７）の軸線に平行して引き戸（ドア３０）を案内するドア案内手段とで構成されている。
【００１９】
前記駆動軸６は、一端を速度設定駆動機４の出力軸４ａと継手４ｂによって直結されて、その端部と他端部とでフレーム３ａ，３ｂに設けられた軸受５，５により支持され、両端部を所要長さ丸軸６ｂ，６ｂにして、その両丸軸６ｂ，６ｂ部分の間、すなわち中間部を正六角断面の軸体６ａとされている。
【００２０】
このような駆動軸６に被嵌して回転力を与えられるスクリュー７は、所要外径で比較的リードの大きい角形のらせん溝７ａを刻設され、軸芯部には前記駆動軸６の六角形をした中間部の軸体６ａと摺動自在に嵌合する六角孔８ａのスリーブ８が組み込まれたものである。なお、このスクリュー７は前記スリーブ８（金属製）を内設されて機械的強度の高い合成樹脂で成形、もしくは鋼製で形成されている。
【００２１】
また、前記スクリュー７の両端部には、いずれも前記スリーブ８の直径より大きい内径の段付き孔７ｂ，７ｂが形成され、これらの段付き孔７ｂにはいずれもコイルばね１４を内装できるようにされたコイルばねケーシング９，９が対称に嵌合されている。なお、このコイルばねケーシング９は、その一部をスクリュー７の端部から外側に所要長さ突出させて、その突出部分の外周面が反転センサ検出体１０となるようにされている。
【００２２】
このようにされるスクリュー７の両端部に嵌合付設されるコイルばねケーシング９，９の内部には、それぞれコイルばね１４を駆動軸６に外装して止め輪１３により外脱不能に装着されるフランジ部片１２とそのコイルばねケーシング９の内端部との間にコイルばね１４を、蓄勢状態でその駆動軸６に遊被嵌されて介在させ、スクリュー７を前後から軸線方向にに押圧して平衡状態に保たれるようにされている。
【００２３】
また、前記スクリュー７を支持する駆動軸６の速度設定駆動機４側には、周方向に所要ピッチで多数の小窓１６ａを穿設されてなる円板１６（図１および図３参照）が取付けられ、この円板１６に対して前記多数の小窓１６ａ形成部に対向するように跨ぐ投受光器１７をベースフレーム３に支持されるブラケット１９に取付けられてなるエンコーダ１５が配設されている。さらに、ベースフレーム３には、前述の前後両コイルばね１４，１４により平衡状態に保たれているスクリュー７端部に付されている反転センサ検出体１０，１０の端面よりやや離れた位置に反転センサ１８がそれぞれ取付けられ、それら反転センサ１８は別途設置のコントローラ２０と電気的に接続されている。この反転センサ１８と反転センサ検出体１０とによって、前記スクリュー７のスライドを検知する検知機構が構成される。
【００２４】
前記コントローラ２０には、図示省略するが、速度設定駆動機４の正転または逆転させる指令信号を受けて駆動軸６を介してスクリュー７を正転させるとドア３０が閉じ、逆転させるとドア３０が開くようにすること、および前記反転センサ１８が反転センサ検出体１０の移動を検知するスライド検知機構が作動すると、スクリュー７を停止または反転させるように制御すること、エンコーダ１５による回転数の検出でドア３０の移動距離を検知してその移動量を制御することなどを予め設定されたプログラムが演算部に組込まれている。
【００２５】
このような構成のスクリュー７による作動機構に対してドア３０側は、無目２の内部でベースフレーム３に一体的に設けられたガイドレール２１に戸車２２が案内されるように吊下げ金具２３がドア３０の上部に取付けられている。また、前記スクリュー７のらせん溝７ａに係合する動力伝達ローラ２５は、そのスクリュー７のらせん溝７ａのリードの整数倍ピッチでドア３０の上部に配設されている。なお、前記ガイドレール２１とスクリュー７の軸心線とは平行するように配置されており、そのガイドレール２１によって戸車２１と吊下げ金具２３を介して案内されるドア３０の上部に取付くブラケット２４に支持されて、前記スクリュー７のらせん溝７ａに係合する動力伝達ローラ２５の回転軸線がそのスクリュー７の軸心線を通る鉛直面上にほぼ合致するように関係付けられている。
【００２６】
また、前記スクリュー７の回転によって操作される動力伝達ローラ２５は、例えば図４（ａ）（ｂ）にて示されるように、ローラ外周部２５ａには弾性材２６が一体的に取付けられたものをもちいるのが好ましい。この弾性材２６としては、例えばウレタンゴムのような耐摩耗性の高い材料であるのがよい。このような外周部２５ａに弾性材２６を備える動力伝達ローラ２５を使用することで、動力の伝達を確実にして騒音の発生などの環境的な問題を予防することができる。そして、このローラ本体２５ｂは、前記弾性材２６を一体に装着する外周部分に断面凹曲面の溝２５ｃを形成し、この溝２５ｃに装着される弾性材２６が確実に固着状態を維持されるようになされている。またこの動力伝達ローラ２５は、内部に転がりベアリングを備えて、ドア３０の上頂部に直立状態で取付けられた支持軸２７にて回転自在に支持されている。また、この動力伝達ローラ２５は、スクリュー７のらせん溝７ａの一方の側面に対して直交する向きで接触され、確実にスクリュー７の回転による推進力が伝達されるように関係付けられる。
【００２７】
このように構成される自動扉の開閉装置１は、閉扉状態で開扉信号がコントローラ２０から発信されて速度設定駆動機４が逆転作動し、直結されている駆動軸６を介してスクリュー７が逆転する。すると、スクリュー７のらせん溝７ａに係合する動力伝達ローラ２５が閉扉時と逆の方向へ移動される。その結果、複数の動力伝達ローラ２５が順次スクリュー７によって移動させられてドア３０が開方向に移動される。この際、ドア３０は上部に取付けられた吊下げ金具２３によって、その吊下げ金具２３に付設の戸車２２が無目２内でガイドレール２１に案内されて移動し、開扉される。
【００２８】
この開扉操作に際しては、スクリュー７が過度に回転して動力伝達ローラ２５を所定位置以上に送ろうとしてスクリュー７に過負荷が作用すると、そのスクリュー７には軸線方向に前後両方向からコイルばね１４，１４によって平衡状態を保たれていたのが、その負荷によって平衡が崩れ、スクリュー７が回転しながら駆動軸６の軸体６ａ部で一方にスライドされる。
【００２９】
すると、そのスクリュー７の端部に付設されている反転センサ検出体１０がベースフレーム３に付設の反転センサ１８によって検知され、速度設定駆動機４の回転駆動を停止させる。その結果、動力伝達ローラ２５が付設されているドア３０の移動を自動的に停止させるのである。したがって、速度設定駆動機４に過負荷が作用して焼損するようなことはない。
【００３０】
スクリュー７の回転が停止すると、そのスクリュー７の両端部に配されてバランスを崩して一方に圧縮された側のコイルばね１４が、その蓄勢力でスクリュー７を元の平衡状態となるまで押し戻される。
【００３１】
したがって、次に閉扉操作の信号がコントローラ２０に入力されると、そのコントローラ２０からの操作信号によって直ちに速度設定駆動機４が正転方向に駆動され、その出力軸４ａに直結される駆動軸６の正回転によって、スクリュー７も正転し、そのらせん溝７ａによって係合する動力伝達ローラ２５を順次閉扉ほうこうに移動させ、ドア３０が閉じられる。この閉扉時例えばドア３０が片開き式のものであれば、ドアストッパーによってドア３０の移動が停止すると、スクリュー７の回転がそれに合わせて停止しない限り過負荷となるので、今度は前述のようにスクリュー７が駆動軸６上で逆の方向にスライドして、当該位置の反転センサ１８が検知信号を発し、速度設定駆動機４を停止させる。もちろん、スクリュー７が停止すると、作用する過負荷が除かれるころにより圧縮されたコイルばね１４の反発力でスクリュー７が定位置に押し戻されてつぎに動作に対応できるようにされる。
【００３２】
このようにしてドア３０が開閉操作される際、そのドア３０は、吊下げ金具２３に取付く戸車２２がベースフレーム３と一体に設けられているガイドレール２１に沿って案内され、軽快に移動することができる。また、スクリュー７のらせん溝７ａは、その案内面が軸線に対して直交する形状にされているので、係合する動力伝達ローラ２５に対しての推進力を効率よく伝達することができる。さらに、その動力伝達ローラ２５はその外周部２５ａを弾性体２６により形成することで、両者の間でのスリップの発生を低減し、同時に作動時の騒音の発生をなくして静粛に作動させることができるのである。
【００３３】
このようにして開閉操作を行わせる開閉装置１においては、スクリュー７（駆動軸６）の回転と同時にその駆動軸６に付されている小窓部１６ａを多数等ピッチで配されている円板１６の回転を投受光器１７によって検知するエンコーダ１５によって回転数が常時検出されるので、スクリュー７によって動力伝達ローラ２５を介してドア３０の移動距離がコントローラ２０で演算されて検知できるので、逆にドア３０の移動量を簡単に制御することができるのである。
【００３４】
このように、本実施形態では、コンパクトな構造にして過剰な動きを規制したり、過荷重による駆動部、言換えると開閉装置１が無理することなく保護されて正確に作動させることができるのである。また、本実施形態では、スクリュー７のリードが大きいから、通電を切れば（停電した場合）ドア３０を手動で開閉するのが容易である。したがって、従来の自動ドアの開閉装置と比較してより効果的である。
【００３５】
以上の説明では、自動ドアの開閉装置として実施形態について記載したが、これ以外に、例えば作動機構をコンベアラインの下側に配置して、動力伝達ローラを下向きに備えるキャリアをガイドレールに沿って移動させるようにすれば、コンベアラインの駆動手段として使用でき、その場合にコイルばね１４，１４によるバランス手段と反転センサ検出体１０，１０とに反転センサ１８，１８とによって反転動作としてのみならず、過負荷で作動が停止した後に一時的に逆転操作させることにより、正常運転に復帰させることができる。また、駆動機としては、必要に応じて減速駆動機を採用することができる。
【００３６】
本発明によれば、スクリューを駆動することで被移動体をガイドレールに沿って移動させる緩衝機能を備えた駆動装置として有効利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態の自動扉の開閉装置を表わす正面図である。
【図２】図２は、スクリュー作動装置の縦断面図（ａ）とそのａ−ａ視断面図（ｂ）である。
【図３】図３は、無目内での引き戸の吊下げ案内部の要部断面図である。
【図４】図４は、スクリューと動力伝達ローラとの関係を表わす一部断面詳細図（ａ）と動力伝達ローラの縦断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　開閉装置
２　　　　　　　　　　無目
３　　　　　　　　　　ベースフレーム
４　　　　　　　　　　速度設定駆動機
６　　　　　　　　　　駆動軸
６ａ　　　　　　　　　駆動軸の軸体
７　　　　　　　　　　スクリュー
７ａ　　　　　　　　　らせん溝
８　　　　　　　　　　スリーブ
９　　　　　　　　　　コイルばねケーシング
１０　　　　　　　　　反転センサ検出体
１４　　　　　　　　　コイルばね
１５　　　　　　　　　エンコーダ
１８　　　　　　　　　反転センサ
２０　　　　　　　　　コントローラ
２１　　　　　　　　　ガイドレール
２２　　　　　　　　　戸車
２３　　　　　　　　　吊下げ金具
２５　　　　　　　　　動力伝達ローラ
２６　　　　　　　　　弾性材
３０　　　　　　　　　ドア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004044238.tif 000006