(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体側にしゃ断かん支持軸を介してしゃ断かんを起倒可能に支持した踏切しゃ断機において、
前記しゃ断かんを起倒させる動力源であるモータと、該モータの回転を減速するための複数の歯車を組み合わせた減速機構を有する減速ユニットと、該減速ユニットで減速した前記モータの回転を前記しゃ断かんに伝えるしゃ断かん支持軸と、を備え、
前記減速機構は、前記しゃ断かんを昇降動作させる際に前記モータの負荷を低減し、前記しゃ断かんのバランスを取るためのウエイトまたは補助機構がなくても昇降動作可能な所定の減速比に設定されたものであり、
前記モータと前記減速ユニットとは、前記モータの出力軸を前記減速ユニットの歯車に接続して一体に連結し、
前記モータの出力軸は、該出力軸の両端部で支持され、前記両端部のうち一方のモータ内端部がモータ内部に配設された軸受によって支持され、他方のモータ外端部側が前記減速ユニットの内部に配設された軸受によって支持され、
前記減速比は、停電時に前記しゃ断かんを略鉛直状態の踏切開放位置から略水平状態の踏切しゃ断位置まで自重降下するように減速比を約５００に設定したことを特徴とする踏切しゃ断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体側にしゃ断かん支持軸を介してしゃ断かんを起倒可能に支持した踏切しゃ断機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の踏切しゃ断機は、しゃ断かんのバランス調整をするためのバランス機構を備えている。このバランス機構は、例えばウエイトを有しており、しゃ断かんを昇降させるモータの負荷を軽減することと停電時にしゃ断かんが下降位置に下降動作するための回転力を発生させるようにバランス調整される。このウエイトは、しゃ断かんが取り付けられたしゃ断かん支持軸を境にして、しゃ断かんの先端側とは反対側の後端側に取り付けられている。しかし、雪国では、ウエイト上への積雪によってしゃ断かんの昇降動作が妨げられるため、近年では、ウエイトの代わりに、しゃ断機内部にスプリング等による補助機構が設けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、踏切しゃ断機のバランス調整は、しゃ断かんの長さ（２〜８ｍ）およびしゃ断かんの動作範囲内（０〜９０°）の動作位置によりモーメントが変化するため、それに対応させる必要がある。ところがウエイトによってバランス調整をしている踏切しゃ断機の場合には、ウエイトによる微妙な調整方法を理解して調整することが必要であるが、的確なバランス調整をするためには経験が必要であるという問題点がある。
【０００５】
一方、ウエイトの代わりにスプリング等を用いた補助機構を有するウエイトレスしゃ断機の場合は、図６に例示したように、減速機構の歯車５１〜５５が大きいのでモータのサイズが大きくなり、慣性モーメントが大きいのでしゃ断かんの昇降動作が途中で妨害されたときには内部機構への影響が非常に大きいという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、モータの負荷を軽減するための補助機構を備えず、設置時にバランス調整が不要である踏切しゃ断機を提供することを目的としている。
【０００７】
さらに、本発明は、動作音の小さい踏切しゃ断機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の項の発明に存する。
［１］  鉄道の踏切地点に設置され、ハウジング本体（１０）側にしゃ断かん支持軸（１２）を介してしゃ断かん（１１）を起倒可能に支持した踏切しゃ断機（１）において、
前記しゃ断かん（１１）を起倒させる動力源であるモータ（Ｍ）と、該モータ（Ｍ）の回転を減速するための複数の歯車（２１，２３，２５）を組み合わせた減速機構を有する減速ユニット（２０）と、該減速ユニット（２０）で減速した前記モータ（Ｍ）の回転を前記しゃ断かん（１１）に伝えるしゃ断かん支持軸（１２）と、を備え、
前記減速機構は、前記しゃ断かん（１１）を昇降動作させる際に前記モータ（Ｍ）の負荷を低減し、前記しゃ断かん（１１）のバランスを取るためのウエイトまたは補助機構がなくても昇降動作可能な所定の減速比に設定されたものであり、
前記モータ（Ｍ）と前記減速ユニット（２０）とは、前記モータ（Ｍ）の出力軸（３０）を前記減速ユニット（２０）の歯車（２１）に接続して一体に連結し、
前記モータ（Ｍ）の出力軸（３０）は、該出力軸（３０）の両端部で支持され、前記両端部のうち一方のモータ内端部（３２）がモータ（Ｍ）内部に配設された軸受（３３）によって支持され、他方のモータ外端部（３１）側が前記減速ユニット（２０）の内部に配設された軸受（４０）によって支持され、
前記減速比は、停電時に前記しゃ断かん（１１）を略鉛直状態の踏切開放位置から略水平状態の踏切しゃ断位置まで自重降下するように減速比を約５００に設定したことを特徴とする踏切しゃ断機（１）。
【００１２】
前記本発明は次のように作用する。  
踏切しゃ断機（１）は、しゃ断かん（１１）を取り付けたしゃ断かん支持軸（１２）をモータ（Ｍ）の駆動力で回転させることによって略水平状態のしゃ断位置から略鉛直状態の踏切開放位置まで昇降させることができる。このしゃ断かん（１１）の昇降動作をするときはモータ（Ｍ）が駆動され、モータ（Ｍ）の出力軸（３０）の回転が減速ユニット（２０）に伝達される。減速ユニット（２０）では、伝達された回転を減速させていく。
【００１３】
減速ユニット（２０）は、減速した回転を出力するための減速回転出力軸（２４）を備えており、この減速回転出力軸（２４）は、その出力端部（２４１）が減速ユニット（２０）のケーシング（Ｃ）から外部に出ている。この減速回転出力軸（２４）の出力端部（２４１）に設けられた出力端部歯車（２９）は、しゃ断かん支持軸側歯車（１３）と噛み合っている。
【００１４】
このしゃ断かん支持軸側歯車（１３）は、しゃ断かん支持軸（１２）に取り付けられている。したがって、モータ（Ｍ）の駆動力は、減速ユニット（２０）を介してしゃ断かん支持軸（１２）まで伝達されて、しゃ断かん（１１）を昇降動作させる。
【００１５】
減速ユニット（２０）は、内部に複数の小型の歯車（２１，２３，２５）が複数本の歯車軸（２２，２４）に取り付けられており、これらは、一体に組み合わされている。歯車（２１，２３，２５）は、モータ（Ｍ）の負荷を低減しているが、その減速比は、しゃ断かん（１１）のバランスを取るためのウエイトまたは補助機構がなくても動作可能な値に設定されている。これにより、しゃ断かん（１１）を昇降動作させる際にモータ（Ｍ）にかかる負荷が軽減されている。このため、モータ（Ｍ）は小型のものでよい。
【００１６】
また、モータ（Ｍ）と減速ユニット（２０）とは一体に連結されている。このモータ（Ｍ）は、その出力軸（３０）のモータ外端部（３１）が減速ユニット（２０）の内部に挿入されている。モータ外端部（３１）には歯車（３４）が取り付けられており、この歯車（３４）は減速ユニット（２０）の歯車（２１）と噛み合っている。このように、モータ（Ｍ）は、減速ユニット（２０）と一体に組み合わされている。これにより、踏切しゃ断機（１）全体が小型化されているとともに、部品点数が少なくなっているので製造コストの低減とメンテナンス面の向上がなされている。
【００１７】
また、減速比は、約５００から約６００に設定することが好ましく、これにより、モータ（Ｍ）にかかる負荷の軽減度合いが大きく、モータ（Ｍ）を小型化できていることに加えてバランス調整のためのウエイトやモータ（Ｍ）のトルクを補助するトルク補助機構を不要とすることができる。踏切しゃ断機（１）は、これらの何れをも備えていない。
【００１８】
また、モータ（Ｍ）の出力軸（３０）は、その両端部のうちモータ内端部（３２）をモータ（Ｍ）の内部に配設されたモータ内軸受（３３）によって支持し、もう一方のモータ外端部（３１）側の支持は、モータ（Ｍ）の内部では行っていない。モータ外端部（３１）の支持は、減速ユニット（２０）の内部に配設されたモータ出力軸軸受（４０）によってのみ行っている。このモータ出力軸軸受（４０）は、モータ外端部（３１）が挿入されるモータ外端部挿入口（４１）に配設されている。これにより、モータ外端部（３１）側を支持するための軸受をモータ（Ｍ）内から省くことができるので、モータ（Ｍ）の軸摩擦を抑えることができるとともに、モータ（Ｍ）の駆動力が伝達される経路全体における回転部分の回転抵抗を低減させることができる。これにより、停電時の自重下降をより確実に行わせることができる。
【００１９】
モータ（Ｍ）が小型であり、減速ユニット（２０）も小型であるので、減速比を大きくしてモータ（Ｍ）の回転数を高くしても慣性エネルギーは、従来のものに比べておよそ１／１０にすることができる。これにより、しゃ断かん（１１）の昇降動作が障害物などにより妨害されてもモータ（Ｍ）や減速ユニット（２０）など踏切しゃ断機（１）の内部機構が受ける衝撃力を小さくすることができる。
【００２０】
また、小型のモータ（Ｍ）および小型の減速ユニット（２０）により、これらから生じる動作音を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる踏切しゃ断機によれば、減速機構は、モータの負荷を軽減するためのウエイトあるいは補助機構が不要になる減速比に設定されているので、ウエイトあるいは補助機構の無い分、部品点数が少なくなるとともにコストの大きな低減化ができる。また、ウエイトあるいは補助機構を備えていないことにより、設置時にそれらのバランス調整が不要となり、設置作業を簡易化することができる。さらに、減速機構を小型化することができるとともにモータが小型のものでよいので、動作音が小さくなる。
【００２２】
また、本発明にかかる踏切しゃ断機によれば、減速機構に相当する機構が減速ユニットとして一体化しているので、組立が容易であり、工事時間を短縮することができる。
【００２３】
さらに、モータ側で出力軸を支持する軸受は、モータ内端部を支持するモータ内軸受のみであり、出力軸のもう一方の端部であるモータ外端部は減速ユニットに設けたモータ出力軸受で支持するので、モータはモータ外端部側を支持する軸受を必要とせず、その分だけモータから減速ユニットまでの間の回転抵抗が低減して、停電時の自重下降を確実に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。  
図１〜図５は本発明の一実施の形態を示している。図１および図２は、それぞれ本発明の一実施の形態に係る踏切しゃ断機を示す側面図および正面図である。
【００２５】
本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１は、鉄道の踏切に設置されるものであり、ハウジング本体１０側に起倒可能に支持されたしゃ断かん１１がモータＭの回転により昇降して踏切を通行不能にしゃ断したり、通行可能に開放したりする。
【００２６】
ハウジング本体１０には、しゃ断かん１１を取り付けるためのしゃ断かん支持軸１２が回転可能に支持されている。このしゃ断かん支持軸１２には、しゃ断かん１１を保持するためのしゃ断かんホルダーＨが固定されている。このしゃ断かんホルダーＨにはしゃ断かん１１の後端部が挿入されており、この後端部がしゃ断かんホルダーＨに固定されている。
【００２７】
ハウジング本体１０の内側には、モータＭおよび該モータＭの回転を減速してしゃ断かん支持軸１２側へ伝達する減速ユニット２０が配設されている。図３は、減速ユニットの構成を示す図であり、図４は、モータと減速ユニットとの構成を示す図である。
【００２８】
モータＭは、小型のサーボモータである。このモータＭの出力軸３０は、その両端部のうちモータ内のモータ内端部３２がモータＭの内部に配設されたモータ内軸受３３によって回転可能に支持されている。出力軸３０のもう一方の端部であるモータ外端部３１は、次に述べる減速ユニット２０の内部で支持されている。モータＭは、モータ外端部３１の先端に減速ユニット２０の歯車２１と噛み合う歯車３４が取り付けられている。
【００２９】
減速ユニット２０は、複数の小型の歯車２１，２３，２５、これらが取り付けられた歯車軸２２および減速回転出力軸２４（歯車軸）、ならびに、これらを支持する軸受２６，２７，２８、およびモータＭの出力軸３０のモータ外端部３１を支持するモータ出力軸軸受４０などをケーシングＣに配設して構成されている。
【００３０】
図４に示すように、モータＭと減速ユニット２０とは一体に連結されている。減速ユニット２０には、モータＭの出力軸３０のモータ外端部３１を挿着するためのモータ外端部挿入口４１が形成されている。このモータ外端部挿入口４１には上記のモータ出力軸軸受４０が配設されている。モータ外端部３１は、モータ外端部挿入口４１から減速ユニット２０の内部に挿入されており、モータ出力軸軸受４０によって支持されている。
【００３１】
モータ外端部３１の先端には、歯車３４が取り付けられている。この歯車３４は、減速ユニット２０内で歯車２１と噛み合っている。歯車２１の歯数は、歯車３４の歯数よりも相当に多い。歯車２１は、歯車軸２２に取り付けられており、歯車軸２２の両端部は、軸受２６と軸受２７とによって回転可能に支持されている。
【００３２】
歯車軸２２には、歯車２３も取り付けられている。歯車２３の歯数は、歯車２１の歯数よりは少ないが、歯車３４の歯数よりも多い。この歯車２３は、歯車２５と噛み合っている。
【００３３】
歯車２５は、減速回転出力軸２４の端部に取り付けられており、ハウジング本体１０内の歯車の中では歯数が最も多い歯車である。減速回転出力軸２４は、軸受２８によって回転可能に支持されている。減速回転出力軸２４の上方には、減速回転出力軸２４の延びる方向にしゃ断かん１１の回転軸となるしゃ断かん支持軸１２が回転可能に配設されている。
【００３４】
減速回転出力軸２４は、ハウジング本体１０の外部に出ている出力端部２４１に出力端部歯車２９が取り付けられている。この出力端部歯車２９には、しゃ断かん支持軸１２に取り付けられたしゃ断かん支持軸側歯車１３が噛み合っている。
【００３５】
このしゃ断かん支持軸側歯車１３は、扇状の平歯車であり、円弧状部分１４に歯が形成されている。しゃ断かん支持軸１２の上方の２箇所には、しゃ断かん支持軸側歯車１３の回転範囲を規制するためのストッパＳ，Ｓが配設されている。しゃ断かん支持軸側歯車１３の円弧状部分１４の両側の側面部１５には、しゃ断かん支持軸側歯車１３側がストッパＳにぶつかるときに衝撃を減ずるための緩衝部材１６が取り付けられている。
【００３６】
モータＭの回転が出力端部歯車２９からしゃ断かん支持軸側歯車１３に伝達されると、しゃ断かん支持軸１２がストッパＳ，Ｓに規制された回転範囲内で回転して、しゃ断かん１１が上昇または下降の動作をする。
【００３７】
減速ユニット２０は、上記の歯車２１，２３，２５と出力端部歯車２９とにより、大きな減速比を得ている。従来の踏切しゃ断機の減速比は約２００から約３００であるが、本発明の実施の形態に係る踏切しゃ断機１は、約５００から約６００の減速比であり、従来のものよりもおよそ２から３倍大きい減速比となっている。
【００３８】
従来の踏切しゃ断機の減速機構において減速比を２から３倍と大きくしたのでは、減速機構における回転抵抗が大きくなるので、停電時におけるしゃ断かんを略鉛直状態の踏切開放位置から略水平状態の踏切しゃ断位置まで自重下降させることができなくなってしまう。一方、本発明の実施の形態に係る踏切しゃ断機１では、小型のサーボモータＭと小型の歯車２１，２３，２５を用いた減速ユニット２０とによって大きな減速比を実現している。さらに、モータＭの出力軸３０は、その両端部のうちモータ内端部３２をモータＭ内部に配設されたモータ内軸受３３によって支持し、もう一方のモータ外端部３１側の支持はモータＭの内の軸受による支持を省略して減速ユニット２０側で行っている。これらの構成により、踏切しゃ断機１では、モータＭの駆動力の伝達経路における組み付け精度が向上して回転抵抗が低減されており、停電時にしゃ断かん１１を確実に自重下降させることができる。
【００３９】
また、小型のモータＭと大きな減速比の小型の減速ユニット２０との組合せによってモータＭにかかる負荷を低減させることができている。これにより、踏切しゃ断機１は、しゃ断かん１１の昇降時にしゃ断かん１１とのバランスをとってモータＭの負荷を軽減するウエイトや、しゃ断かん支持軸１２を回転させるための補助トルクを供給するためのばね等を用いたトルク補助機構が不要である。本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１は、これらの何れをも備えていない。
【００４０】
トルク補助機構を備えた踏切しゃ断機では、トルク補助機構がしゃ断かんを上昇させる方向のトルクを発生するので、停電時にはしゃ断かんが水平状態まで下がり切らない場合が有り得る。しかし、本実施の形態にかかる踏切しゃ断機１では、トルク補助機構を備えていないので、停電時におけるしゃ断かん１１の自重下降をより確実に行わせることができる。
【００４１】
次に作用を説明する。  
踏切しゃ断機１を組み立てるときは、予めモータＭと減速ユニット２０とを一体に組み付けておき、先に取り付けておいたしゃ断かん支持軸１２のしゃ断かん支持軸側歯車１３と減速ユニット２０の出力端部歯車２９とを噛み合わせるようにしてモータＭおよび減速ユニット２０をハウジング本体１０の内側に固設すればよい。従来の踏切しゃ断機では、減速機構の平歯車を取り付けた複数の歯車軸をハウジング本体に直接に取り付けていた。このため、ハウジング本体側に歯車軸を取り付けるための複数の取付穴を高い精度で加工する必要があったが、本実施の形態に係る踏切しゃ断機１では、一体に組み付けたモータＭおよび減速ユニット２０をしゃ断かん支持軸側歯車１３と出力端部歯車２９とが噛み合う位置に取り付ける取付穴を加工するだけでよい。
【００４２】
組み立てた踏切しゃ断機１のしゃ断かん１１を踏切開放位置から踏切しゃ断位置まで下降させ、あるいは踏切しゃ断位置から踏切開放位置まで上昇させるためにモータＭを回転させると、モータＭの回転は、出力軸３０から歯車３４および減速ユニット２０の歯車２１によって歯車軸２２に伝達される。歯車軸２２に伝達された回転は、歯車２３および歯車２５によって減速回転出力軸２４に伝達される。
【００４３】
この間、モータＭの回転は歯車３４、歯車２１，２３，２５によって減速されていく。減速ユニット２０によって約５００から約６００の大きな減速比で減速されたモータＭの回転は、出力端部歯車２９からしゃ断かん支持軸１２のしゃ断かん支持軸側歯車１３へ伝達されてしゃ断かん支持軸１２を回転させる。これにより、しゃ断かん１１はモータＭの回転方向に応じて上昇または下降する。
【００４４】
モータＭは小型であり、モータＭの回転を減速して伝達される減速ユニット２０も小型であるので、各構成部材の精度とそれらの取付精度とを向上させることが容易である。この精度の向上により、しゃ断かん１１の昇降動作中に生じる動作音を小さくすることができる。
【００４５】
図５は、しゃ断かん１１の角度（しゃ断かん角度）に対するモータＭにかかる負荷トルク（モータ負荷トルク）を示している。しゃ断かん角度の範囲は、略水平状態まで下降した踏切しゃ断位置（９０°）から略鉛直状態まで上昇した上昇位置（０°）までである。符号Ｐ８，Ｐ６，Ｐ４で示した曲線は、それぞれ従来の踏切しゃ断機において、しゃ断かんの長さがそれぞれ８ｍ，６ｍ，４ｍである場合のモータ負荷トルク特性を示している。一方、符号Ｎ８，Ｎ６，Ｎ４で示した曲線は、それぞれ本実施の形態に係る踏切しゃ断機１において、しゃ断かん１１の長さがそれぞれ８ｍ，６ｍ，４ｍである場合のモータ負荷トルク特性を示している。
【００４６】
図５に示したように、本実施の形態に係る踏切しゃ断機１１によれば、しゃ断かん１１が８ｍ，６ｍ，４ｍの何れであっても従来の踏切しゃ断機に比べて明らかにモータＭにかかる負荷トルクが小さい。
【００４７】
上記のように本実施の形態に係る踏切しゃ断機１では、モータＭが小型であり、減速ユニット２０も小型であるので、減速比を大きくしてモータＭの回転数を高くしても慣性エネルギーを従来のものに比べておよそ１／１０にすることができる。これにより、しゃ断かん１１の昇降動作が障害物などにより妨害されてもモータＭや減速ユニット２０など踏切しゃ断機１の内部機構が受ける衝撃力を小さくできる。
【００４８】
また、踏切しゃ断機１全体も小型化されているとともに減速機構をユニット化して減速ユニット２０としたことにより、組立に必要な歯車および歯車軸などの部品点数が少なくなっているので、製造コストの低減、軽量化およびメンテナンス面の向上が可能である。さらに、従来は必要であった歯車の調整など、踏切しゃ断機１の組立の際に必要であった工数を少なくすることができる。
【００４９】
さらに、調整用のウエイトがないことにより、バランス調整が不要であり、設置性や運搬性も向上している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る踏切しゃ断機を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る踏切しゃ断機を示す正面図である。
【図３】図１における減速ユニットの構成を説明する説明図である。
【図４】図１における減速ユニットおよびモータの構成を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る踏切しゃ断機と従来の踏切しゃ断機とのモータ負荷トルクを示す図である。
【図６】従来の踏切しゃ断機を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｃ…ケーシング
Ｈ…しゃ断かんホルダー
Ｍ…モータ
Ｎ８…８ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｎ６…６ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｎ４…４ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｐ８…８ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｐ６…６ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｐ４…４ｍしゃ断かんに対するモータ負荷トルク特性
Ｓ…ストッパ
１…踏切しゃ断機
１０…ハウジング本体
１１…しゃ断かん
１２…しゃ断かん支持軸
１３…しゃ断かん支持軸側歯車
１４…円弧状部分
１５…側面部
１６…緩衝部材
２０…減速ユニット
２１…歯車
２２…歯車軸
２３…歯車
２４…減速回転出力軸
２５…歯車
２６…軸受
２７…軸受
２８…軸受
２９…出力端部歯車
３０…出力軸
３１…モータ外端部
３２…モータ内端部
３３…モータ内軸受
３４…歯車
４０…モータ出力軸軸受
４１…モータ外端部挿入口
２４１…出力端部
【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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