(57)【要約】【課題】超低騒音化した上で必要な出力トルクを得られ、しかも、モータユニットの全体構造を大幅にコンパクト化する。【解決手段】低速出力の低速モータ３２と、低速モータ３２の回転を減速する減速機３４と、減速機３４の出力軸４０を回転自在に支持する軸受４２と、軸受４２と低速モータ３２および減速機を同軸に一体的に収容してユニット化する筒状のハウジング３０、３１と、からチューブラ形モータユニットを構成する。【選択図】　図３
2004104967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速出力の低速モータと、
前記低速モータの回転を減速する減速機と、
前記減速機の出力軸を回転自在に支持する軸受と、
前記軸受と前記低速モータおよび減速機を同軸に一体的に収容してユニット化する筒状のハウジングと、
からなることを特徴とするチューブラ形モータユニット。
【請求項２】
前記モータは、超音波モータであることを特徴とする請求項１に記載のチューブラ形モータユニット。
【請求項３】
前記減速機は、減速比１／２〜１／２０の歯車減速機であることを特徴とする請求項１または２に記載のチューブラ形モータユニット。
【請求項４】
巻き取り開閉式の被操作体を巻き取る中空形状の巻取り軸と、
前記巻取り軸の内部に収納可能なチューブラ形モータユニットと、
前記チューブラ形モータユニットから出力される回転トルクを前記巻取り軸に伝達する伝達部材と、を備え、前記チューブラ形モータユニットが請求項１乃至３のいずれかの項に記載したチューブラ形モータユニットであることを特徴とする開閉駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動シャッターやブラインド、あるいは電動ロールスクリーンの駆動用モータとして利用できるチューブラ形モータユニットおよびこのモータユニットを用いた開閉駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅や、ガレージの出入口の戸、店舗等の入口の戸として、幅の狭い薄い板であるスラットを何枚も幅方向に連ねた鎧戸形式のシャッターが広く利用されている。最近のシャッターは、シャッターの巻取り軸をモータにより回転駆動する電動シャッターが主流になってきている。
【０００３】
この種の電動シャッターでは、駆動源の電動機としては、ＡＣモータが一般に採用されている。シャッターを開閉するために必要なトルクと速度を得るために、ＡＣモータの回転を減速機で減速して巻取軸に伝えている。
【０００４】
また、開閉駆動装置の構造をコンパクトにするために、ＡＣモータ、減速機、位置検出用のメカニカルカウンタ、クラッチ、ブレーキを同軸に連結して筒状のケーシングに納めてユニット化したチューブラ形の駆動ユニットが用いられている。このチューブラ形の駆動ユニットは、巻取軸として機能する巻き取りパイプの内部に収納することができる。
【０００５】
この種の電動シャッターの駆動装置として用いるチューブラ形のモータユニットの場合、巻き取りパイプに収納する関係上、モータユニットの構造に大きな制約を受けるため、高速回転の小型のＡＣモータで高減速比の減速機を直結し、低回転でかつ高トルクの出力を得ている。
【０００６】
従来のシャッターの場合、あまり速い速度で開閉するとシャッターに傷が付いたり、大きな騒音が生じるため、減速機の減速比は大きくするのが普通であり、例えば、ＡＣモータの回転が２６００ｒ／ｍｉｎであるとすると、１２ｒ／ｍｉｎ程度まで大きく減速し、シャッターをゆっくりと開閉させている
近年では、シャッターを開閉する際の騒音を低減するための改良が進んでいる。主要な騒音の発生源は減速機であり、減速比が大きいほど複雑な歯車機構になり、歯当たり音が大きくなる。したがって、減速機の作動音を抑制するためには、できるだけ減速機の減速比を小さくする方が有利であることは周知である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、減速比の小さな減速機にするために、モータの回転数を下げる必要がある。従来のＡＣモータでは、インバータ制御装置等を用いた周波数変換方式によらなければならず（この種の従来技術としては、特許第２８３８１２４号公報）、装置が高価になるとともに必要なトルクを得られない欠点がある。
【０００８】
さらに、減速比の小さな減速機にするためには、低回転で高トルクを発生するＡＣモータが必要とされるが、高トルクを得るためにＡＣモータが大型化し、チューブラ形のモータユニットとしてコンパクトな構造にすることが困難になるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、超低騒音化した上で必要な出力トルクを得られ、しかも、全体構造を大幅にコンパクト化することができるようにしたチューブラ形モータユニットを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、静粛な開閉動作を行い騒音低減を実現できるようにした開閉駆動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、低速出力の低速モータと、前記低速モータの回転を減速する減速機と、前記減速機の出力軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受と前記低速モータおよび減速機を同軸に一体的に収容してユニット化する筒状のハウジングと、からなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、巻き取り開閉式の被操作体を巻き取る中空形状の巻取り軸と、前記巻取り軸の内部に収納可能なチューブラ形モータユニットと、前記チューブラ形モータユニットから出力される回転トルクを前記巻取り軸に伝達する伝達部材と、を備え、前記チューブラ形モータユニットが請求項１乃至３に記載したチューブラ形モータユニットであることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるチューブラ形モータユニットを電動シャッターに適用した一実施形態の縦断面図である。参照符号１０は、シャッター一体型サッシの窓枠を構成する上枠を示し、１２は下枠である。この窓枠には、室内側から順に内障子１３、外障子１４が引き違いに取り付けられている。外障子１４の外側には網戸１５が取り付けられている。この網戸の外側に設けられているのが電動シャッター１６である。電動シャッター１６は、スラット１８を連ねてなる鎧戸であるシャッター２０と、シャッター開閉装置２２とから構成されている。
【００１４】
このシャッター２０は、スラット１８とスラット１８の間に換気または採光用の開口部（隙間）が形成される型式のシャッターである。この実施形態の場合、スラット１８の上部には、鉤状の連結部１８ａが設けられており、この連結部１８は、上隣のスラット１８に上下動が可能なように係合している。従って、シャッター２０が降りた状態では、各スラット１８は吊られた状態で、各スラット１８の間に開口部が形成されるようになっている。シャッター２０の最下端部には、幅木２１が設けられている。
【００１５】
シャッター開閉装置２２は、上枠１０の上部に一体的に取り付けられシャッターボックス２３を備えており、このシャッターボックス２３の内部に巻き挙げられたシャッター２０が収納される。２４は、シャッター２０を巻き取る巻取り軸である。この巻取り軸２４は、次に説明するチューブラ形モータユニットを駆動源として駆動される。
【００１６】
図２は、巻取り軸２４の分解斜視図である。巻取り軸２４は、中空のパイプ状の軸である。この巻取り軸２４の内部には、チューブラ形モータユニット２５とスプリングアセンブリ２６が組み込まれている。
【００１７】
スプリングアセンブリ２６は、シャフト２７と、このシャフト２７に巻装されている巻取ばね２８と、シャフト２７を回転自在に支持する一対の軸受２９ａ、２９ｂとから構成されている。シャフトを巻取り軸２４に対して取り付けるには、軸受２９ａ、２９ｂをねじで固定すればよい。
【００１８】
巻取ばね２８の一端はシャフト２７に固着され、ばねの他端は巻取り軸２４に固着されている。したがって、巻取りバネ２８は、常時にばねに発生するねじれトルクにより、巻取り軸２４をシャッター２０の開方向に付勢するようになっている。これにより、シャッター２０を手動で開くときには、楽に開けられるようになっている。
【００１９】
チューブラ形モータユニット２５は、超音波モータと減速機とをユニット化し、巻取り軸２４に組み込み易いように構成したものである。図３は、チューブラ形モータユニット２５の縦断面を示す。
【００２０】
図３において、チューブラ形モータユニット２５の筒状のハウジングは、フランジ付のロアーハウジング３０とアッパーハウジング３１とから構成されている。このハウジングの形状は筒状であれば、円形断面のものに限らず、多角形断面のものであってもよい。ロアーハウジング３０のフランジ部３０ａの外側面には、超音波モータ３２がねじによって同心的に固定されている。この超音波モータ３２は、ステータに進行波を生じさせてロータを回転させる小型の超音波モータで、従来からある超音波モータと特に異なるものではないので、内部構造については省略する。超音波モータ３２の回転軸３３には、遊星歯車機構からなる減速機３４が連結されている。
【００２１】
減速機３４の入力軸３６には、軸連結用の孔３５が軸方向に形成されており、超音波モータ３２の回転軸３３を孔３５に挿入し側面からねじを螺入することで、減速機３４の入力軸３６に連結されている。この入力軸３６には、３つの遊星歯車３７が噛み合っている。アッパーハウジング３１の内周面に対して太陽歯車３８が固定されており、遊星歯車３７は、それぞれ太陽歯車３８にも同時に噛み合っているので、遊星歯車３７は、自転しながら太陽歯車３８の内側を公転する。遊星歯車３７は、出力軸４０に取り付けられているリング体３９によって回転自在に保持されおり、遊星歯車３７の公転は、リング体３９を介して出力軸４０に伝えられる。この実施形態では、減速機３４の減速比は、１／９である。
【００２２】
出力軸４０は、アッパーハウジング３１に保持された軸受４２によって回転自在に支持されている。この出力軸４０の先端部には、円板状の伝達部材４４が固着され、この伝達部材４４はねじ４５を用いて巻取り軸２４に固定されている。したがって、減速機３４から出力される回転及びトルクは、伝達部材４４から巻取り軸２４に伝えられる。
【００２３】
本実施形態は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、チューブラ形モータユニット２５の単体としての作用効果について説明する。
図４は、騒音測定結果の例を示す図である。図４（ａ）は、本実施形態のチューブラ形モータユニット２５についての測定結果であり、図４（ｂ）は、一定速度で閉じる従来のモータユニットについての測定結果である。
【００２４】
騒音の測定は、ＪＩＳ　Ｚ８７３１に記載された環境騒音の表示、測定方法に準拠して行った。測定対象のチューブラ形モータユニット２５から１メートル離れた位置に騒音計を設置した。チューブラモータユニット２５の出力軸４０には、負荷を与えるためにパウダークラッチブレーキを連結し、測定の間、パウダークラッチブレーキに給電する電流値を徐々に大きくしながら負荷を増加させている。
【００２５】
図４（ｂ）の測定対象のモータユニットは、超音波モータ３２とほぼ同等の能力をもったＡＣモータを内蔵するユニットであり、本出願人が製造販売している電動シャッターの駆動源として用いられるモータユニットであり、実施例と同一条件で測定を行った。
【００２６】
図４（ａ）、図４（ｂ）において、時間ｔ０は、モータを起動した時であり、時間ｔ１〜ｔ２の区間は、モータが定格トルクで回っている区間で、ｔ３は停止した時である。騒音レベルは、時間ｔ１〜ｔ２の区間において、一定間隔ごとに騒音をサンプリングし、ＪＩＳ　Ｚ８７３１で定められている等価騒音レベルの算出式に拠って算出した。その結果、実施例のチューブラ形モータユニットでは、超音波モータ３２を１０８ｒ／ｍｉｎで回転させ、減速比１／９の減速機３４で１２ｒ／ｍｉｎに減速した運転状態での騒音レベルは、２６．４ｄＢであった。
【００２７】
これに対して、従来のＡＣモータを内蔵するモータユニットでは、ＡＣモータの２６００ｒ／ｍｉｎの回転速度を減速比１／２１１の減速機で１２ｒ／ｍｉｎに減速した運転状態の騒音レベルは、４９．６ｄＢであった。
【００２８】
この騒音レベルがどのようなものかについて、直感的に理解易いように説明すると、５０ｄＢという騒音レベルは、静かなオフィスの騒音レベルに相当する。４０ｄＢという騒音レベルは、静粛な図書館の騒音レベルに相当する。したがって、従来のモータユニットの４９．６ｄＢは静かな室内ではモータや減速機の作動音がはっきりと聞こえる騒音レベルである。
【００２９】
他方、３０ｄＢは、どのようなレベルであるかというと、１メートル離れたささやき声で、２０ｄＢという騒音レベルは、木の葉が触れあう音のレベルである。（日経エレクトロニクス　２００２．７．１発行　第６９頁）。要するに、３０ｄＢよりも低い騒音レベルは、静粛な室内にあってほとんど音として聞こえないれないレベルである。したがって、実施例のチューブラ形モータユニット２５では、超音波モータ３２の作動音はもちろんのこと、減速機３４の歯当たり音さえもほとんど聞こえないレベルにすることができた。
【００３０】
このことは、図４（ａ）と図４（ｂ）の音の計測値の変化を対照してもあきらかである。すなわち、図４（ｂ）に示す従来のモータユニットでは、起動、停止時にはっきりと騒音レベルが立ち上がるのに対して、図４（ａ）の実施例では、起動、停止時の騒音レベルの変化をほとんど区別することができないくらい静かに回転していることが見てとれる。
【００３１】
なお、このような静粛性を実現するためには、４００ｒ／ｍｉｎ以下の低速回転駆動が可能である超音波モータと、減速比１／２〜１／２０の遊星歯車減速機を組み合わせることが好ましい。
次に、このようなチューブラ形モータユニット２５を電動シャッター１６の巻取り軸２４に組み込むことにより以下のような効果が得られる。
【００３２】
図３において、チューブラ形モータユニット２５は、ロアーハウジング３０の外側に巻取り軸２４の内径と等しい外径の短円筒状の軸受け５０を装着した状態で、アッパーハウジング３１を巻取り軸２４に挿入し、ラジアル方向にはロアハウジング３０と当接しスラスト方向にはフランジ部３０ａと当接することで回転自在に支持された軸受け５０に固定し、伝達部材４４をねじ４５で巻取り軸２４に固定することで、構造上の制約を受けずに簡単に組み込むことができる。また、軸受け５０を変えることで、種々のサイズの巻取り軸の２４に対応することができる。
【００３３】
また、チューブラ形モータユニット２５では、超音波モータ３２を用いることで、無通電時には回転軸３５が回転しない状態になり、従来のように停止時のブレーキが不要となる結果、ユニットの全長を大幅に短くし、コンパクトな構造とすることができる。ちなみに、図４での騒音測定に用いた従来のＡＣモータ内蔵のユニットと比べると、同程度の駆動トルクのもので、全長にして１／４程度にすることができた。
【００３４】
このようなチューブラ形モータユニット２５を電動シャッターの開閉装置の駆動部として組み込んだことにより、シャッター２０を開閉する場合、図４で説明したように、１２ｒ／ｍｉｎ程度に減速して必要十分なトルクで巻取り軸２４を回転駆動し、シャッター２０を開閉することができる上に、減速機３４における歯当たり音がほとんどしないため、静粛な開閉を行うことができる。なお、減速機３４については、遊星歯車減速機を用いた実施形態について説明したが、減速比の小さな一般の歯車減速機や、差動遊星歯車減速機を用いてもよい。
【００３５】
以上、本発明を電動シャッターに適用した実施形態を挙げて説明したが、本発明に係るチューブラ形モータユニットは、電動式ブラインドの開閉装置の駆動部や、また、プロジェクターで映像を投影するためのロールスクリーンの巻取り装置の駆動部、あるいは自動ドアの開閉装置の駆動部として汎用的に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、超低騒音化した上で必要な出力トルクを得られ、しかも、全体構造を大幅にコンパクト化することができる。
【００３７】
また、請求項４の発明によれば、静粛な開閉動作を行い騒音低減を実現できるようにした開閉駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチューブラ形モータユニットが適用される電動シャッターを示す縦断面図。
【図２】図１の電動シャッターの開閉装置の分解斜視図。
【図３】本発明の一実施形態によるチューブラ形モータユニットの断面図。
【図４】実施形態のチューブラ形モータユニットと従来のＡＣモータを内蔵するモータユニットとの騒音測定結果を示す図。
【符号の説明】
１０　上枠
１２　下枠
１４　外障子
１５　網戸
１６　電動シャッター
１８　スラット
２０　シャッター
２４　巻取り軸
２５　チューブラ形モータユニット
３０　ロアーハウジング
３１　アッパーハウジング
３２　超音波モータ
３４　減速機
３７　遊星歯車
３８　太陽歯車
４０　出力軸
４４　伝達部材
５０　スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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