(57)【要約】【課題】マンコンベア特有の要求条件を満たしながら、小型化、低コスト化、および低振動・低騒音化を図る。【解決手段】エスカレータや動く歩道などの人を移送する装置（マンコンベヤ）の駆動用減速機Ｇの減速段に、ウォームの軸心（図示略）と共通垂線Ｏ３を含む面Ｐ３上（或いはその付近）において接触線Ｃ（Ｃ１〜Ｃ５）、Ｄ（Ｄ１〜Ｄ４）が、滑りの進行方向Ｒ３と６０度以上の角度θ３となる態様で噛合する鼓形ウォーム（１１２）とホイール１１４からなる鼓形ウォームギヤセット１１０を用いる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速段に、
ウォームの軸心と共通垂線とを含む面上において、該ウォームとホイールの互いの接触線が、滑りの進行方向と６０度以上の角度となる態様で噛合する鼓形のウォームギヤセットを用いたマンコンベア駆動用減速機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ウォームとホイールの噛み合い歯数が３以上に設定されているマンコンベア駆動用減速機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記鼓形のウォームギヤセットが、ウォームとホイールが同時に２カ所で接触する２度包絡式鼓形ウォームギヤセットであるマンコンベア駆動用減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エスカレータや動く歩道などの人を移送する装置（以下マンコンベヤと称する）の駆動用減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マンコンベヤは、乗り口と降り口との間をパレットやベルト等の移送体が無端状に循環している。乗客は、この移送体に乗った状態で乗り口から降り口まで立ったまま、或いは車椅子等に乗ったまま移送される。
【０００３】
マンコンベアの駆動用減速機には、１／１５〜１／４０程度、一般的には１／２０〜１／３０程度の減速比が要求される。この範囲の減速比を実現する減速機構自体は、従来、さまざまな種類が提案されており、マンコンベアの駆動用減速機として具体的に個々の装置に採用されている。例えば、特許文献１には、設置の自由度を考慮して、ウォームとホイールから成るウォームギヤセットを用いた減速機の例が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９９６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のマンコンベヤは、デパートなどの大規模商用ビルや駅などの公共施設だけでなく、近年では病院や一般的なビル等にまで、その需要の裾野が広がっている。そのため、小型化、低コスト化、および低振動・低騒音化が特に要求されるようになってきている。
【０００６】
一方、マンコンベアに要求される特有の機能として、停電時や緊急時に停止する際に急停止しないという安全面での機能がある。移動中の移送体が急停止するのは乗客に不測の荷重を掛けることになり、好ましくない。また、特に、エスカレータや傾斜を付けて設置した動く歩道のように、乗客を上下方向にも移送するものにあっては、更に、停止時に乗客を乗せたまま停止状態を維持できるという停止維持機能も要求される。後に本発明の説明と共に詳述するが、この急停止防止機能と停止維持機能は両立が難しく、両機能に関して所定の特性を得るには、複雑な構成や制御機構が必要であり、高コスト化の原因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであって、マンコンベア特有の要求条件を満たしながら、小型化、低コスト化、および低振動・低騒音化を図ることができるマンコンベア駆動用減速機を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、減速段に、ウォームの軸心とホイールの軸方向中心を含む面上において、該ウォームとホイールの互いの接触線が、滑りの進行方向と６０度以上の角度となる態様で噛合する鼓形のウォームギヤセットを用いたことにより、上記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【０００９】
エスカレータや動く歩道などのマンコンベアを駆動するために用いる減速機において、マンコンベアに特有の急停止防止機能と停止維持機能を同時に実現でき、且つ小型化、低コスト化、および低振動・低騒音化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の例を説明する。
【００１１】
本発明は、マンコンベア駆動用減速機として、減速段に、ウォームの軸心とホイールの軸方向中心を含む面上において、該ウォームとホイールの互いの接触線が、滑りの進行方向と６０度以上の角度となる態様で噛合する鼓形のウォームギヤセットを用いることをその基本的な特徴としている。
【００１２】
そのため、具体的な実施形態の構造の説明に入る前に、この構成に係る減速機が他の減速機或いは減速構造に比べて何故マンコンベヤ駆動用減速機として優れるのか、その理由あるいは原理から説明する。
【００１３】
マンコンベア駆動用減速機として例えばベベルギヤ機構を用いた場合、ある程度の減速比は確保できるものの、騒音上の問題が発生するため、近年要求される騒音特性を実現するのは困難である。
【００１４】
低騒音化を考慮するとヘリカルギヤを用いた構造が考えられるが、マンコンベアの駆動用減速機に要求される減速比をヘリカルギヤからなる減速機構で得ようとした場合、多段構成とならざるを得ないため、小型化が図れない。
【００１５】
このような観点から本発明では、ウォームギヤセットをベースとした減速機構を採用することとしている。ウォームギヤセットを用いた減速機は、マンコンベア用減速機に必要な減速比を１段で得られるため、モータと直結することができ、構造が簡単であり小型化も実現できる。また、低振動・低騒音という特性もマンコンベヤ駆動用減速機の特性として好ましい。
【００１６】
ところで、ウォームギヤセットを用いた減速機構は、マンコンベア駆動用減速機として上記ベベルギヤやヘリカルギヤ等を用いた減速機にはない利点と欠点がある。
【００１７】
本発明の理解を容易にするために、この点について少し詳しく説明する。
【００１８】
マンコンベア駆動用減速機の場合、小型、低コスト、あるいは低振動・低騒音というような通常の減速機にも要求されるような一般的な特性のほかに、用途上特有の特性を別途備えていることが要求される。
【００１９】
例えば、マンコンベアは、運転中において停電や何らかの理由で移送体（エスカレータのパレットや動く歩道のベルト等）が乗客を乗せたままの状態で停止することがある。この場合、乗客を乗せたまま停止状態を維持できなければならない。例えばエスカレータあるいは所定の設置角度で設置された動く歩道等のマンコンベアにあっては、当該マンコンベアに乗客が搭乗すると、該乗客に掛かる重力の移送体進行方向の分力によりマンコンベアの減速機には常に負荷側（出力軸側）から当該減速機を回転させようとするトルクが掛かる。そのため、停電時等においてモータからの駆動力が途絶えても停止状態を維持するためには、減速機はこの負荷側からのトルクで回転しない「停止維持機能」を有していなければならない。一般的なウォームギヤセットは、逆転効率が悪い特性を有するため、セルフロック機能があり、これ自体で強力な停止維持機能を有している。これは、ベベルギヤやヘリカルギヤ機構等と異なり、ブレーキ手段やロック手段などの別途の停止維持機構を備えなくても良いという大きなメリットとなる。
【００２０】
一方、逆転効率が悪い特性は、換言すると、停電等によってモータ側からの駆動力が途絶えた場合に「急停止が発生」してしまうことと表裏一体となる。モータ側からの駆動力が急に途絶えると、マンコンベアの移送体は慣性によって若干ではあるがそのまま進行を続けようとする（特に下り運転の場合）。ベベルギヤやヘリカルギヤ等の逆転効率の良い減速機構ならば、この慣性トルクにより負荷側から牽引力が作用する状態が形成され、減速機（及びモータ）は継続してある程度回転を続ける。従って、マンコンベアの移送体は、急には止まらないため、乗客の安全が図られる。
【００２１】
ところが、特許文献１に開示されたウォームギヤセットを含め従来提案されてきた円筒ウォームギヤセットの場合、移送体がその慣性によってそのまま進行を続けようとしても、逆転効率が悪い特性によってホイール側からウォーム側への回転伝達が阻止されてしまうため、移送体は慣性による進行を継続することができない。その結果、移送体はモータ側からの駆動力が途絶えた瞬間に急停止せざるを得ない。この急停止を緩和するには、クラッチ機構など別途の急停止緩和装置を組み込む必要があり、コストは大きく上昇してしまう。
【００２２】
また、ウォームギヤセットは、本来的に正転効率が低いため、同じトルクを得るには使用するモータを大きくせざるを得ないという欠点もある。低効率を補うために、（ウォームギヤセットは減速比を小さくすると効率を高められることを考慮して）ウォームギヤセットにヘリカルギヤセットを組み合せる例も提案されているが、減速機構が２段となってしまうため、ウォームギヤセットが本来有するコンパクト性が犠牲となる。
【００２３】
しかしながら、本発明は、ウォームギヤセットの中でも、「ウォームの軸心と共通垂線とを含む面上において、互いの接触線が、滑りの進行方向と６０度以上の角度となる態様で噛合する鼓形ウォームとホイールからなる鼓形ウォームギヤセット」を用いているため、これらの問題を良好に解決できる。
【００２４】
以下図面を用いてこの点をより詳細に説明する。
【００２５】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれウォームギヤセットの接触線の移動態様を示したもので、図１（Ａ）は本発明の実施形態（の一例）に相当する鼓形ウォームギヤセット１０の接触線を、（Ｂ）は比較のための円筒ウォームギヤセット（従来の一般的なウォームギヤセット）２０の接触線をそれぞれ示している。鼓形ウォームギヤセット１０は、ウォーム１２、ホイール１４から構成されている。円筒ウォームギヤセット２０はウォーム２２、ホイール２４から構成されている。いずれも、ホイール１４、２４の軸線を含みウォーム１２、２２の軸線に対して垂直な平面で切断した断面に相当する図面であり、ウォーム１２、２２は矢印Ｒ１、Ｒ２の方向に進行（回転）している。
【００２６】
また図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれの接触線を拡大して詳細図示したものである。
【００２７】
ウォーム１２、２２がホイール１４、２４を回転させると、接触線は、それぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、あるいはＢ１、Ｂ２、Ｂ３と歯面を移動する。なお、接触線Ａ１、Ａ２、Ａ３、あるいはＢ１、Ｂ２、Ｂ３の各部に付された番号は、時間の経過と共に接触線の各部がどのように移動してゆくかを示している。
【００２８】
円筒ウォームギヤセット２０の場合、図２（Ｂ）に示されるように、ウォーム２２の軸心Ｏ１と共通垂線Ｏ２を含む面Ｐ２上（或いはその付近）において、接触線Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３等のいずれか）と滑り方向（ウォーム２２の進行方向Ｒ２：刃先円の接線方向）のなす角（以下、単に基準接触角と称す）θ２は０度に近く、同時噛み合い歯数も２〜３程度と少ない。なお、図１の図面上では、接触角θの定義の理解を容易化するため敢えて歯幅の端部付近の接触部を例にとって示している。
【００２９】
円筒ウォームギヤセット２０は、ウォーム２２とホイール２４とが滑りながら噛合していく際に、その接触線Ｂによる基準接触角θ２が０度に近くウォーム２２の進行方向（回転方向）Ｒ２と概略一致しているため、図３（Ｂ）に模式的に示すように、いわばローラ２６が縦方向から潤滑油ＯＬを掻き分けながら噛合が進行してゆくような状態が形成されるため、歯面間に潤滑油ＯＬを確保するのが困難で、潤滑油膜ができにくい。したがって運転中の効率が低く、焼き付きも生じやすい。また、潤滑油膜が形成されにくいことから逆転効率がより低くなる方向に働く。従って、モータへの駆動力を停止すると、移送体（図示略）の慣性によってホイール２４がそのまま回転し続けようとしても、逆転効率が低いため、そのホイールの回転を止めようとする力が大きくなり、結果としてホイール２４は急な停止を余儀なくされる。その結果、図４（Ｂ）に示すように、移送体の速度Ｖ２は時刻ｔでモータへの駆動力が停止してから僅かΔｔ２の間に一気に零にまで低下し、衝撃的に急停止する。
【００３０】
一方、図１（Ａ）、図２（Ａ）に示す本実施形態に係る鼓形ウォームギヤセット１０では、ウォーム１２の軸心Ｏ１と共通垂線Ｏ２を含む面Ｐ１上（或いはその付近）において、基準接触角θ１が９０度に近い（図２の例では８０度程度）。同時噛み合い歯数も３〜４枚と多くなっている。そのため、図３（Ａ）に模式的に示すように、いわばローラ１６が横方向から潤滑油ＯＬを掻き寄せながら噛合が進行してゆくような状態が形成されるため、接触部分の潤滑油の引き込みが容易で、歯面間に潤滑油ＯＬを確保しやすく、潤滑油膜が形成され易い。従って運転中の効率が高く、焼き付きも生じにくい。また、潤滑油膜が形成され易いことから逆転効率が高くなるため、停止動作中（停止に至るまでの間）に、移送体の慣性によってホイール１４が回転しようとしたときに、その回転を止めようとする力が小さくなる。そのため、図４（Ａ）に示されるように、移送体の速度Ｖ１は、零になるまでに時刻ｔでモータへの駆動力が停止してからΔｔ１の時間を要し、移送体の急停止が防止され、停止時の衝撃がそれだけ緩和される。
【００３１】
この潤滑油ＯＬの引き込み作用は、ウォームの軸心とホイールの軸方向中心を含む面上（或いはその付近）の基準接触角θと大きく関係し、基準接触角θが６０度以上（好ましくは７５度以上）のときにマンコンベヤ駆動用減速機としての有効な効果が認められる。この実施形態に係る鼓形ウォームギヤセット１０では、約８０度以上の基準接触角θ１を有しているため、マンコンベヤ駆動用減速機として良好な効果を得ることができる。
【００３２】
図５は、基準接触角（接触線角度）と効率（運転効率）の関係を示すグラフである。同図中の（１）は汎用円筒ウォームギヤセットのグループ、（２）は特殊歯型の円筒ウォームギヤセット及び一部の鼓形ウォームギヤセットのグループ、（３）は本発明に係る鼓形ウォームギヤセットのグループである。
【００３３】
図５の（３）のグループのように、基準接触角（接触線角度）が６０度乃至１００度の範囲内に確保されている場合には、６０度以下の場合と比較して格段に効率が高められていることから、ウォームギヤセットにヘリカルギヤセットを併用した場合の効率に劣らない高い効率を得ることもできる。又、図５の（１）のグループのように汎用円筒ウォームギヤセットの場合には、効率が非常に低く、又、鼓形ウォームギヤセットであっても基準接触角が６０度未満のものは効率がそれほど高くないため（図５の（２）グループ参照）、この効率が高くなる効果は鼓形ウォームギヤセットを用いて、更に基準接触角を６０度乃至１００度にした場合の特有の効果であると言える。本実施形態のように基準接触角θをこの範囲に設定された場合は、減速段を１段で構成することができ、且つ従来ほど大きなモータも必要としないため、一層の小型化も図れる（同一の大きさのモータを用いた場合にはより強力な移送トルクを得ることができる）。
【００３４】
また、移送体が完全に停止した後は、ウォームギヤセット１０本来のセルフロック機能が有効に作用するようになるため、たとえ乗客が多いときであっても、移送体はそのまま停止状態を維持可能である。
【００３５】
次に、図６は、本発明の他の実施形態に係る鼓形ウォームギヤセット１１０の図２（Ａ）相当の断面図を示している。鼓形ウォームギヤセット１１０はウォーム（図示略）とホイール１１４を備える。この実施形態に係る鼓形ウォームギヤセット１１０は、いわゆる２度包絡式鼓形ウォームギヤと称されるタイプに属するもので、ウォーム歯面を正確に研削できる鼓形ウォームギヤとして解析された結果生まれたものである。具体的な創成法については、特公昭６２−１９９７０号に詳細な開示がなされている。また、住友重機械工業株式会社からＨＥＤＣＯＮの登録商標で既に商品化もされている。
【００３６】
この鼓形ウォームギヤセット１１０は、接触線として、Ｃ（Ｃ１〜Ｃ５）及びＤ（Ｄ１〜Ｄ４）が現れていることからも理解できるように、ウォームとホイール１１４が２度接触する。２度接触とは、１度噛み合いを終えたウォーム歯面上の点が、ウォーム軸の周りに（進行方向Ｒ３の方向に）回転してもう１度ホイール歯面と噛み合う現象のことである。更に本実施形態では同一の時点において、常に２本の接触線Ｃ、Ｄが発生するよう設定されており、接触線の長さは、先の実施形態のほぼ２倍となる。この実施形態においてもウォームの軸心（図示略）と共通垂線Ｏ３を含む面Ｐ３上（或いはその付近）の基準接触角θ３は８０度であり、６０度さらには７５度以上が確保されている。しかも、これらの接触線Ｃ、Ｄによって歯面上にＶ型の領域が形成されるため、潤滑油の引き込みがさらに容易となり、停止時の衝撃の更なる緩和、及び一層の効率の向上が図れる。
【００３７】
図７に、この鼓形ウォームギヤセット１１０が、実際にエスカレータＥＳの駆動用減速機Ｇに適用されている例を示す。図８は減速機Ｇの断面図である。
【００３８】
鼓形ウォームギヤセット１１０は、前述したようにウォーム１１２とホイール１１４を備える。ウォーム１１０はウォーム軸１５０に一体的に形成されている。ウォーム軸１５０は一対のテーパードローラベアリング１５２、１５４によって両持ち支持されている。これは、正逆回転時（上り運転時と下り運転時）においてウォーム軸１５０に発生するスラスト荷重を受け止める必要があるためである。
【００３９】
鼓形ウォームギヤセット１１０は、図示せぬ潤滑油が封入されたケーシング１５６中に収容されている。なお、図８における符号１５８は潤滑油の排出口であり、１６０、１６２は軸受カバーである。軸受カバー１６０、１６２は、ボルト１６４、１６６によってケーシング１５６に取付けられている。
【００４０】
ウォーム軸１５０は、キー１６８を介してモータＭのモータ軸１７０と連結されている。また、ホイール１１４は、キー１７２を介して駆動スプロケット１７４と連結されている（図７参照）。駆動スプロケット１７４は、チェーン１７６を介して従動スプロケット１７８と連結されている。エスカレータＥＳのステップ（移送体：図示略）は、軌道ＯＲ上で無端状に連結されており、従動スプロケット１７８を介して駆動される。
【００４１】
このエスカレータＥＳは、その減速段に基準接触角θ３が９０度に近く、噛み合い本数が４〜５の２度包絡式の鼓形ウォームギヤセット１１０を１段のみ設ける構成とされている。
【００４２】
そのため、小型化、低コスト化、低振動・低騒音化が実現できる上に、歯面に潤滑油が十分に満たされた状態で運転することができるため、効率が高い（消費電力が少ない）。そのため、より小型のモータでも同一の移送トルクを得ることができ、また、モータを従来と同様の大きさとした場合には、より移送トルクを高めることができる。
【００４３】
さらに、停電や不測の事態が生じたときなど、何らかの原因でモータＭの駆動が断たれた場合において、ステップ的な急停止ではなく、より時間をかけた柔らかな停止を行うことができ、乗客の受ける衝撃をより緩和できる。この効果は、特に柔らかな停止が要求される下り運転のときに顕著に得ることができる。
【００４４】
また、移送体が完全に停止した後は、ウォームギヤセット１１０が本来的に有するセルフロック機構によって乗客を乗せたまま、停止状態を維持することができる。このように、このエスカレータ駆動用の減速機Ｇは、マンコンベヤ駆動用減速機としてほぼ理想的な特性を持つことができる。
【００４５】
なお、本発明に係るマンコンベヤ駆動用減速機は、その減速段を鼓形のウォームギヤセット１段で構成することができ、上記実施形態でも１段構成が採用されていたが、本発明は、１段構成とすることを必ずしも強要するものではなく、例えば、デパートや駅ホームでのエスカレータのように、長時間に亘って駆動される用途の場合等において、より一層の高効率化を意図して、例えばヘリカルギヤセット等と組み合せて使用することを禁止するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、エスカレータや動く歩道などの人を移送する装置（マンコンベヤ）の駆動用減速機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の本実施形態例（Ａ）、及び従来例（Ｂ）のウォームギヤセットの接触線の移動態様を示した断面図
【図２】図１（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれの接触線の拡大図
【図３】図１（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれの潤滑油に対する挙動を説明するための模式図
【図４】図１（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれの停止時の速度変化状態を示すグラフ
【図５】基準接触角（接触線角度）と効率（運転効率）の関係を示すグラフ
【図６】本発明の他の実施形態の接触線を示す図２（Ａ）相当の拡大図
【図７】図６の実施形態に係る減速機をエスカレータに適用した断面図
【図８】図７の減速機の詳細を示す断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０、１１０…鼓形ウォームギヤセット
１２、１１２…ウォーム
１４、１１４…ホイール
１５０…ウォーム軸
１５２、１５４…テーパードローラベアリング
１５６…ケーシング
１６０、１６２…軸受カバー
１７４…駆動スプロケット
１７６…チェーン
１７８…従動スプロケット
Ａ、Ｃ、Ｄ…接触線
θ…接触角
ＯＬ…潤滑油
ＥＳ…エスカレータ
【図１】
2005330101.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005330101.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005330101.tif 000009
【図８】
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