(57)【要約】【課題】遮断桿における好適なトルクバランスを獲得することが可能でありながら、構成を簡略化し装置を小型化することができる踏切遮断機を提供する。【解決手段】踏切遮断機１は、遮断桿３と、遮断桿を支持すると共に、第１回動軸１５において遮断桿と一体的に回動できるように支持された回動部材５と、第２回動軸１９において回動部材に対して回動自在に取り付けられたボールナット７と、ボールナットに一端側が螺合されるボールねじ９と、ボールねじに駆動トルクを付与する駆動源１１と、ボールナットに一端が接続されるコイルばね１３とを備える。ボールねじは、コイルばねの内部に配置されており、コイルばねは、遮断桿が下降する動作によって、ボールナットを介して圧縮されるように配置されている。【選択図】図１
2007308103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断桿と、
前記遮断桿を支持すると共に、第１回動軸において該遮断桿と一体的に回動できるように支持された回動部材と、
第２回動軸において前記回動部材に対して回動自在に取り付けられたボールナットと、
前記ボールナットに一端側が螺合されるボールねじと、
前記ボールねじに駆動トルクを付与する駆動源と、
前記ボールナットに一端が接続されるコイルばねとを備え、
前記ボールねじは、前記コイルばねの内部に配置されており、
前記コイルばねは、前記遮断桿が下降する動作によって、前記ボールナットを介して圧縮されるように配置されている、
踏切遮断機。
【請求項２】
前記ボールねじの他端側は、自動調芯軸受で支持されており、さらに、該自動調芯軸受は、第３回動軸において回動自在に支持されている、
請求項１に記載の踏切遮断機。
【請求項３】
第２回動軸の位置を変更する可変位置機構をさらに備えた、請求項１又は２に記載の踏切遮断機。
【請求項４】
前記遮断桿の回動状態を検出する回動センサと、
前記遮断桿の回動時間を検出する時間センサと、
少なくとも前記回動センサ、前記時間センサ及び前記駆動源が接続され、該駆動源の回転数を制御することができる制御装置とを備え、
前記制御装置は、所定の基準回転数で前記駆動源を回転させ、前記回動センサ及び前記時間センサの協働により前記遮断桿が所定の基準角度だけ回動する間のサンプル時間を獲得し、該サンプル時間と設定駆動時間との相関関係から、その遮断桿に適した前記駆動源の使用回転数を決定する、
請求項３に記載の踏切遮断機。
【請求項５】
前記可変位置機構による第２回動軸の選択位置は、円弧上に設けられた複数の位置である、請求項４に記載の踏切遮断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、踏切遮断機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
踏切遮断機は、鉄道の踏切に設置されており、通常、遮断桿を備えた回動部を、電動モータなどの駆動源によって回動させ、遮断桿を昇降させるように構成されている。また、安全確保の観点からは、駆動源から駆動トルクが得られなくなった場合に、遮断桿がその自重によって水平位置に自然に下降するように構成されている。
【０００３】
その一方で、遮断桿に作用している自重による下降トルクは、遮断桿の自重による下降速度を大きくし、また、下降トルクに抗して遮断桿を上昇させる際の駆動機構への負荷を大きくする要素にもなっている。そのため、特許文献１に開示の遮断機では、遮断桿に対して上昇方向のトルクを付与するトルク相殺機構として、引張ばね、捩りばね、バランスウェイトといった複数種の機構を設け、上述した自重による下降トルクとの相殺を図り、好適なトルクバランスを獲得している。これにより、遮断桿を昇降させるのに必要な駆動トルクを軽減し、また、駆動トルクが得られない際に自然に下降する速度を最適に維持している。
【特許文献１】特開２００１−２４７０３８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、上述したようなトルク相殺作用まで考慮された踏切遮断機においては、本来の駆動機構とトルク相殺機構とを適切に機能するように組み合わせて配置する必要があることから、装置構成が複雑化し、また装置全体が大型化する傾向がみられる。
【０００５】
本発明は、これに鑑みてなされたものであり、遮断桿における好適なトルクバランスを獲得することが可能でありながら、構成を簡略化し装置を小型化することができる踏切遮断機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る踏切遮断機は、遮断桿と、前記遮断桿を支持すると共に、第１回動軸において該遮断桿と一体的に回動できるように支持された回動部材と、第２回動軸において前記回動部材に対して回動自在に取り付けられたボールナットと、前記ボールナットに一端側が螺合されるボールねじと、前記ボールねじに駆動トルクを付与する駆動源と、前記ボールナットに一端が接続されるコイルばねとを備え、前記ボールねじは、前記コイルばねの内部に配置されており、前記コイルばねは、前記遮断桿が下降する動作によって、前記ボールナットを介して圧縮されるように配置されている。
【０００７】
好適には、前記ボールねじの他端側は、自動調芯軸受で支持されており、さらに、該自動調芯軸受は、第３回動軸において回動自在に支持されている。
【０００８】
第２回動軸の位置を変更する可変位置機構をさらに備えていると好適である。
【０００９】
その場合、踏切遮断機は、前記遮断桿の回動状態を検出する回動センサと、前記遮断桿の回動時間を検出する時間センサと、少なくとも前記回動センサ、前記時間センサ及び前記駆動源が接続され、該駆動源の回転数を制御することができる制御装置とを備え、前記制御装置は、所定の基準回転数で前記駆動源を回転させ、前記回動センサ及び前記時間センサの協働により前記遮断桿が所定の基準角度だけ回動する間のサンプル時間を獲得し、該サンプル時間と設定駆動時間との相関関係から、その遮断桿に適した使用回転数を決定するように構成されていてもよい。
【００１０】
さらに加えて、前記可変位置機構による第２回動軸の選択位置は、円弧上に設けられた複数の位置であると好適である。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明によれば、トルク相殺機構としてコイルばねを用い、駆動機構としてボールねじを用い、しかも、コイルばねの内部側にボールねじを配置したことで、コイルばねの内部空間を積極的に利用して駆動機構を配置し占有スペースを大幅に低減することができ、構成の簡略化・装置の小型化を図ることが可能となった。
【００１２】
また、ボールねじの他端側が、自動調芯軸受によって、第３回動軸において回動自在に支持されている場合には、第１回動軸及び第２回動軸と、第３回動軸との間で厳格な軸平行度を要求されることから解放され、加工や組立を簡単にすることが可能となる。
【００１３】
第２回動軸の位置を変更する可変位置機構をさらに備えている場合には、遮断桿の長さ・質量に応じて、第１回動軸と第２回動軸との距離を選択的に変更することができる。よって、駆動機構にかかる負荷を適正に保つことができると共に、自重による遮断桿の下降時に、適切な速度で下降させることができる。
【００１４】
さらに、時間センサ、回動センサ、及び駆動源の回転数を制御することができる制御装置を備えている場合には、遮断桿に応じた使用回転数で駆動源を駆動制御することによって、遮断桿の種類によらず、常に一定の遮断桿の昇降動作時間を確保することができる。
【００１５】
加えて、可変位置機構による第２回動軸の選択位置が、円弧上に設けられた複数の位置である場合には、上記の如く遮断桿に応じた駆動源の使用回転数を決定する際、簡単に適切な使用回転数を導出することができる。
【００１６】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１８】
図１及び図２はともに、踏切遮断機要部の構造を示す図であり、図１は遮断桿が上昇した状態、図２は遮断桿が下降した状態をそれぞれ示す。踏切遮断機１は、主に、遮断桿３と、回動部材５と、ボールナット７と、ボールねじ９と、駆動源１１と、コイルばね１３とを備えている。
【００１９】
遮断桿３は、回動部材５に固定された長尺の棒状部材である。回動部材５は、第１回動軸１５において、踏切遮断機１の筐体１７に対して回動自在に支持されている。これによって、回動部材５は、第１回動軸１５を中心に遮断桿３と一体的に回動できるようになっている。より詳細には、回動部材５は、遮断桿３を保持する回動体５ａと、一端部において第１回動軸１５が接続されると共にほぼ一方向に延長する回動アーム５ｂとを備えている。
【００２０】
ボールナット７は、第２回動軸１９において、回動部材５に対して回動自在に取り付けられている。より詳細には、回動部材５の回動アーム５ｂの他端部には、第２回動軸１９が挿通されており、さらにこの第２回動軸１９はボールナット７の上端部にも挿通されている。これによって、ボールナット７と回動部材５の回動アーム５ｂとが相対角度が自在に変わるように接続されている。
【００２１】
ボールナット７には、ボールねじ９の一端側すなわち本実施の形態では上端側が螺合されている。ボールねじ９の他端側すなわち下端側は、自動調芯軸受２１によって回動可能に支持されており、自動調芯軸受２１は、第３回動軸２３を介して筐体１７に回動自在に取り付けられている。さらに、ボールねじ９の下端側には、駆動源１１である電動モータの駆動トルクを伝達する機構が接続されている。かかる伝達機構は周知のものでよく、例えば、歯車、ベルト、チェーン、リンク、或いはそれらの組み合わせなど、適宜選定することができる。また、電動モータとして、本実施の形態では、速度可変型のモータが用いられている。さらに、電動モータの近傍には、回り止めロッド２５の一端が接続されており、その他端は筐体１７に接続されている。これによって、電動モータが自動調芯軸受２１の存在によってボールねじ９の軸芯周りに公転してしまうことを防いでいる。
【００２２】
また、ボールねじ９の周囲には、軸芯方向に沿って延びるようにコイルばね１３が配置されている。換言するならば、ボールねじ９は、コイルばね１３の内部領域に配置されている。コイルばね１３の一端側すなわち本実施の形態では上端側は、ボールナット７の下端側で受けられており、コイルばね１３の他端側は自動調芯軸受２１の近傍で受けられている。
【００２３】
遮断桿３、ボールナット７及びコイルばね１３の位置関係について説明すると、図１に示すように遮断桿３が上昇した位置にあるときに、ボールナット７はボールねじ９の上端側に位置しており、コイルばね１３は自然長若しくは若干圧縮されている状態にある。一方、図２に示すように遮断桿３が下降した位置にあるときに、ボールナット７はボールねじ９の中央寄りに位置しており、コイルばね１３は図１の状態よりも大きく圧縮されている状態にある。このような関係から分るように、コイルばね１３は、遮断桿３が下降する動作によって、ボールナット７を介して圧縮されるように配置されている。
【００２４】
また、本実施の形態では、ボールナット７と回動部材５とは、第２回動軸１９の位置を変更することを可能とする可変位置機構３１を介して接続されている。図３の拡大図に示されるように、まず、回動アーム５ｂの他端側には、複数、本実施の形態では三つの穴３３が穿設されている。一方、ボールナット７には、詳細図示を省略するが、第２回動軸１９を構成する凸部若しくは軸部材が設けられている。かかる凸部若しくは軸部材は、ボールナット７の一部であってもよく或いはボールナット７とは別体の別部材であってもよい。そして、上記の三つの穴３３はそれぞれが、ボールナット７に設けられた凸部等を嵌合できるように形成されている。また、三つの穴３３は、第３回動軸２３を中心とする半径Ｒの円弧Ａ上に整列している。このような回動アーム５ｂの複数の穴とボールナット７の凸部等とを含む可変位置機構３１によって、第２回動軸１９の位置が、円弧Ａ上に設けられた三つの穴３３に対応する三つの位置から選択的に変更、決定できるようになっている。
【００２５】
なお、かかる可変位置機構の具体的構成は、あくまでも一例であり、本発明として必ずしもこのような構成を採る必要はない。例えば、回動部材５側に複数の凸部を設け、ボールナット７側に穴を設けてもよく、また、複数の穴を設ける代わりに、円弧状に延長する長穴を設けることもできる。いずれにしても、第２回動軸１９の位置を、第３回動軸２３を中心とする半径Ｒの円弧Ａ上に設定された複数位置のなかから選択的に変更、決定できる態様であれば、可変位置機構３１の具体的構成について特に限定されるものではない。
【００２６】
図１に戻り、本実施の形態に係る踏切遮断機１には、さらに、回動センサ４１と、時間センサ４３と、制御装置４５とが設けられている（図２では図示省略）。回動センサ４１は、踏切遮断機１の筐体１７内に取り付けられており、遮断桿３の回動状態、本実施の形態では回動角度位置又は角度量を検出することができる。時間センサ４３は、駆動源１１である電動モータに接続されており、遮断桿３の回動時間すなわち電動モータの駆動時間を計時することができる。制御装置４５には、少なくともこれら回動センサ４１及び時間センサ４３が接続されている。
【００２７】
次に、以上のように構成された踏切遮断機１の動作・作用について説明する。図１に示すように遮断桿３が上昇した状態から、図２に示すように遮断桿３が下降した状態へと、遮断桿３を回動させる場合、駆動源１１を駆動させて、ボールねじ９をその軸芯周りに回動させる。これによって、ボールナット７がボールねじ９に沿って下降すると共に、第２回動軸１９においてボールナット７と連結されている回動部材５が、第１回動軸１５を中心に回動する。これにより、回動部材５に一体的に固定されている遮断桿３もまた、第１回動軸１５を中心に回動し、最終的に図２に示す状態まで下降する。
【００２８】
一方、図２に示すように遮断桿３が下降した状態から、図１に示すように遮断桿３が上昇した状態にする場合は、上記と逆の動作がなされ、すなわち、駆動源１１がボールねじ９を逆方向に回動させ、ボールナット７がボールねじ９に沿って上昇すると共に、第２回動軸１９において回動部材５及び遮断桿３がボールナット７に対して回動して、遮断桿３は図１に示す状態まで上昇する。
【００２９】
また、踏切遮断機１においては、このような遮断桿３の昇降動作中、コイルばね１３によるトルク相殺作用が得られる。コイルばね１３は、遮断桿３が下降する動作によって、ボールナット７を介して圧縮されるように配置されている。このため、コイルばね１３は、遮断桿３の下降が進行するにつれて圧縮され、それに応じた反発力として、ボールナット７に対してそれを押し上げ戻そうとする力を付与する。よって、駆動源１１による駆動トルクによって遮断桿３が下降される場合や、駆動源１１から駆動トルクや静止維持トルクが得られなくなり自重によって下降される場合に、駆動トルクや自重による遮断桿３の下降方向の力が相殺され、遮断桿３の下降する速度を最適に維持している。
【００３０】
一方、図２に示すように遮断桿３が下降した状態では、コイルばね１３は圧縮されており、自然長に復帰しようとする反発力をボールナット７に付与している。この反発力は、ボールナット７を上方に押し上げようとする力であり、すなわち、遮断桿３を上昇させる向きの力である。よって、駆動源１１によって遮断桿３を上昇させる際には、かかる反発力が補助的に遮断桿３の上昇を助けるように機能する。このため、遮断桿を昇降させるのに必要な駆動源１１からの駆動トルクを軽減し、駆動源１１の負荷を軽減することができる。
【００３１】
また、一般にはトルク相殺作用まで考慮された踏切遮断機においては、装置構成が複雑化し、また装置全体が大型化する傾向がみられる。しかしながら、本発明では、トルク相殺機構としてコイルばねを用い、しかも、そのコイルばねを遮断桿の下降に伴って圧縮されるように設け、駆動機構としてボールねじを用い、圧縮コイルばねの内部側にボールねじを配置したため、コイルばねの内部空間を積極的に利用して駆動機構を配置し占有スペースを大幅に低減することができ、構成の簡略化・装置の小型化を図ることが可能となっている。
【００３２】
さらに、本実施の形態に係る踏切遮断機では、上記の如く構成の簡略化・装置の小型化を図ることができることに加え、次のような動作・作用も得られる。
【００３３】
まず、本実施の形態に係る踏切遮断機１においては、第１回動軸１５において回動自在な回動部材５に対して、一端側が第２回動軸１９を介して回動可能にボールねじ９を接続し、その他端側を自動調芯軸受２１を介して第３回動軸２３で回動自在に支持させている。これによって、第１回動軸１５、第２回動軸１９及び第３回動軸２３により、両端側が回動自在な態様でボールねじ９を設けておりながら、第１回動軸１５及び第２回動軸１９と、第３回動軸２３との間で厳格な軸平行度を要求されることから解放され、加工や組立を簡単にすることが可能となった。
【００３４】
また、一般に、踏切遮断機においては、取り付けが想定される最も長い遮断桿に合わせて、駆動トルクや静止維持（ブレーキ）トルクが設定される。よって、そのように設定された踏切遮断機において、より短い遮断桿を取り付けた場合、駆動トルクや静止維持トルクが必要以上に大きくなる問題が起こりうる。しかしながら、本実施の形態に係る踏切遮断機１においては、第２回動軸１９に対する可変位置機構３１が設けられており、第１回動軸１５と第２回動軸１９との距離を選択的に変更できるようになっている。よって、遮断桿３が長い場合・質量が大きい場合には、上記距離を大きく選択し、遮断桿３が短い場合・質量が小さい場合には、上記距離を小さく選択すればよい。これにより、駆動機構にかかる負荷を適正に保つことができると共に、自重による遮断桿３の下降時に、適切な速度で下降させることができる。
【００３５】
さらに、電動モータの回転数が一定値に固定されていると、遮断桿の長さにより動作時間が一定に維持できない問題がある。しかしながら、本実施の形態に係る踏切遮断機１においては、次のようにして動作時間の一定化を達成することができる。まず、制御装置４５を介して駆動源１１である電動モータを所定の基準回転数で回転させ、それに応じて遮断桿３を所定の基準角度だけ回動させる。基準角度の昇降が行われたか否かは、回動センサ４１によって検出され、制御装置４５に送られる。また、制御装置４５は、回動センサ４１の検出結果を監視しながら、遮断桿３が基準角度だけ回動した間に要したサンプル時間を入手する。かかるサンプル時間は、時間センサ４３によって検出され、制御装置４５に送られる。
【００３６】
制御装置４５は、予め保持しているサンプル時間と設定駆動時間（動作時間）との相関関係のデータに対して、入手したサンプル時間をあてはめ、その遮断桿３に適合した使用回転数を決定する。相関関係のデータとしては、例えば、相関曲線や相関直線のような形態が考えられる。このようにして、制御装置４５は、遮断桿３に応じた使用回転数で電動モータを駆動制御することによって、遮断桿３の種類によらず、常に一定の遮断桿３の昇降動作時間を確保することができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態に係る踏切遮断機１においては、第２回動軸１９の選択位置は、第３回動軸２３を中心とする半径Ｒの円弧Ａ上に整列していた。このため、第２回動軸１９の選択位置相互間の関係は、ほぼ比例関係となり、制御装置４５は、より簡単な相関関係のデータを保持しているだけで十分であるという利点が得られている。
【００３８】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る踏切遮断機要部の構造を示す図であって、遮断桿が上昇した状態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る踏切遮断機要部の構造を示す図であって、遮断桿が下降した状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る踏切遮断機に関する、第１回動軸、第２回動軸及び第３回動軸の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１                      踏切遮断機
３                      遮断桿
５                      回動部材
７                      ボールナット
９                      ボールねじ
１１                    駆動源（電動モータ）
１３                    コイルばね
１５                    第１回動軸
１９                    第２回動軸
２１                    自動調芯軸受
２３                    第３回動軸
３１                    可変位置機構
４１                    回動センサ
４３                    時間センサ
４５                    制御装置
【図１】
2007308103.tif 000003
【図２】
2007308103.tif 000004
【図３】
2007308103.tif 000005