JP5117984B2 - 自動閉鎖装置 - Google Patents

Description

本発明は、火災報知設備等からの信号に基づいて建築物等の開口部に設置されるシャッターカーテンを自動で降下させる自動閉鎖装置に関する。

従来より、火災等が発生した場合、火災報知設備からの信号に基づいてシャッターカーテンを自重で降下させて建築物等の開口部を閉鎖し、降下中に障害物が検知されたときにはシャッターカーテンの降下を停止させる自動閉鎖装置が種々知られている。例えば、特許文献１や特許文献２にあるように、モータにより回転されるピニオンとラックとを、ソレノイドを励磁して噛合させてラックの移動によりブレーキ操作ワイヤをブレーキ開放側に操作して、シャッターカーテンを自重で下降させ、電動モータを停止させると共にソレノイドを非励磁にしてピニオンとラックとの噛合を解除してブレーキ制動側にブレーキ操作ワイヤを操作し、シャッターカーテンの降下を停止させるようにしている。

また、特許文献３にあるように、電動モータにより回転されるピニオンに噛合したラックが移動してブレーキ操作レバーをブレーキ開放側に操作して、シャッターカーテンを自重で下降させ、電磁ブレーキの励磁により、ラックをスプリングにより移動して、ブレーキ操作レバーをブレーキ制動側に操作して、シャッターカーテンの降下を停止させるようにしている。
特開２００２−１３８７８０号公報 特開２００５−７６３６６号公報 特開２００７−７７７１９号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、電動モータとソレノイド、あるいは、電動モータと電磁ブレーキの複数の駆動源を必要としており、構造が複雑であるという問題があった。

本発明の課題は、簡単な構造で、ブレーキ制動側とブレーキ開放側とに操作できる自動閉鎖装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
制動側に付勢されたブレーキ操作部材を開放側に操作し、シャッターカーテンを自重降下させる自動閉鎖装置において、
正逆回転可能なモータと、回転可能に支持された出力軸とを一方向回転のみを伝達するワンウェイクラッチを介して接続し、前記出力軸の回転により前記ブレーキ操作部材を操作可能に前記出力軸と前記ブレーキ操作部材と連結し、かつ、前記ワンウェイクラッチが前記モータの一方向の回転を前記出力軸に伝達して前記ブレーキ操作部材を操作し、前記モータの他方向の回転で前記ブレーキ操作部材の付勢により前記出力軸の回転を許容することを特徴とする自動閉鎖装置がそれである。

前記ワンウェイクラッチは、前記モータにより回転されるアウタケースと、前記出力軸に取り付けられたクラッチ軸と、前記クラッチ軸の外周と前記アウタケースの内周との間に配置された転動体とを備え、前記アウタケースの内周には徐々に前記クラッチ軸の外周に接近する傾斜部を形成した構成でもよい。その際、前記クラッチケースの内周と前記クラッチ軸の外周との間に、前記転動体の移動を規制する保持器を回転可能に設け、該保持器と固定側との間に回転の抵抗体を設けた構成としてもよい。

また、前記ブレーキ操作部材はブレーキ操作ワイヤで、前記出力軸にレバー部材を取り付け、該レバー部材は前記ブレーキ操作ワイヤが巻き付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側に延出したアーム部とを備え、前記アーム部に前記ブレーキ操作ワイヤを連結した構成としてもよい。

本発明の自動閉鎖装置は、モータの正転・逆転を切り換えるだけで、シャッターカーテンの降下と停止を切り換えることができるので、複数の駆動源を必要とすることなくシャッターカーテンの降下と停止を切り換えることができ、構造が簡単になるという効果を奏する。また、モータへの配線で足りるので、配線数を低減でき、配線作業も容易になる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はシャッターカーテンで、シャッターカーテン１は建築物の開口部に設けられ、開口部の両側に設けられた一対のガイドレール２，４に案内されて上下方向に昇降して、開口部を閉鎖あるいは開放する。

例えば、シャッターカーテン１は短冊板状のスラットを多数連結して形成され、シャッターカーテン１は図示しない巻取軸の回転により、巻取軸に巻き取り、あるいは引き出されて、開口部を閉鎖あるいは開放する。また、巻取軸は開閉機構６により回転され、開閉機構６は巻取軸を回転駆動する電動モータを備えると共に、巻取軸の回転を制動するブレーキ機構を備えており、ブレーキ機構がシャッターカーテン１の自重降下を制動している。

開閉機構６には自動閉鎖装置１０が設けられており、建築物内の煙や熱を感知する感知器１２、開閉操作用の操作盤１４、シャッターカーテン１の降下中の障害物を検知する障害物検知機構１６等も設けられている。

開閉機構６、自動閉鎖装置１０、感知器１２、操作盤１４、障害物検知機構１６、防災盤１８、制御盤２０は制御線２１により接続されている。制御盤２０は操作盤１４からの信号に基づいて、開閉機構６を制御して、シャッターカーテン１を昇降させる。

また、制御盤２０は、火災時に、感知器１２や防災盤１８からの信号に基づいて、自動閉鎖装置１０を制御して、開閉機構６の制動を解除し、シャッターカーテン１を自重で降下させて開口部を閉鎖する。シャッターカーテン１の降下中に障害物検知機構１６が障害物を検知した際には、制御盤２０は自動閉鎖装置１０を制御して、開閉機構６の制動によりシャッターカーテン１の降下を停止させる。

制御盤２０には商用電源が供給されると共に、図示しないバッテリが内蔵されており、火災時の停電等により商用電源が遮断された場合でも、バッテリにより、自動閉鎖装置１０を制御して、シャッターカーテン１を降下させることができるように構成されている。

自動閉鎖装置１０には、図２〜図７に示すように、開閉機構６からブレーキ操作部材としてのブレーキ操作ワイヤ２２が接続されており、ブレーキ操作ワイヤ２２は開閉機構６内の図示しないスプリング等により引き込み側に付勢されて開閉機構６の図示しないブレーキ機構を制動し、このブレーキ操作ワイヤ２２を引き出すことにより、開閉機構６のブレーキ機構が開放側に操作されるように構成されている。

自動閉鎖装置１０は、ケース２４内に正逆回転可能な電動モータ２６が配置されており、電動モータ２６は制御盤２０に接続されている。電動モータ２６には減速機２８が取り付けられており、減速機２８の駆動軸３０と同軸上でケース２４にベアリング３２を介して回転可能に支持された出力軸３４が配置されている。駆動軸３０と出力軸３４とがワンウェイクラッチ３６を介して接続されている。

ワンウェイクラッチ３６は、駆動軸３０に嵌合されて一体回転するアウタケース３８と、出力軸３４に嵌合されて一体回転するクラッチ軸４０とを備えている。アウタケース３８には駆動軸３０と同軸上に収納孔４２が形成されており、クラッチ軸４０は収納孔４２内に挿入されると共に、収納孔４２の内周とクラッチ軸４０の外周との間にはローラを用いた転動体４４、本実施形態では等間隔に３個の転動体４４が配置されている。尚、転動体４４はローラに限らず、ボールでもよい。

アウタケース３８の収納孔４２の内周には、等間隔に径方向外側に向かって３カ所に窪み４５が形成されており、窪み４５は転動体４４のほぼ半分を挿入可能な大きさに形成されている。窪み４５には回転方向の一方側に、本実施形態では図７に示すように、アウタケース３８の正転方向の後側に徐々にクラッチ軸４０の外周に接近する傾斜部４６が連接されている。転動体４４が傾斜部４６に入り込むと、転動体４４がクラッチ軸４０の中心に向かって移動するように構成されている。

クラッチ軸４０の外周には、転動体４４の外径に応じた円弧状の溝４０ａが連続して多数形成されて多数の凸部４０ｂが等間隔に設けられている。転動体４４が傾斜部４６に侵入してクラッチ軸４０の中心に向かって移動した際には、クラッチ軸４０の溝４０ａに入り込んで、転動体４４が傾斜部４６の平面と溝４４ａの底面とにより挟持され、転動体４４が窪み４５内にあるときには、クラッチ軸４０が回転できるように構成されている。尚、溝４０ａや凸部４０ｂを形成することなく、クラッチ軸４０の外周を円柱状に形成しても実施可能である。その際には、傾斜部４６の傾斜角度を小さくするとよい。

転動体４４は出力軸３４と同軸上に設けられた保持器４８に形成された３カ所の切欠５０にそれぞれ回転可能に挿入されている。保持器４８は中空状に形成されると共に、クラッチ軸４０の外周と保持器４８の内周との間に設けられたブッシュ５２を介して、クラッチ軸４０と保持器４８とが相対回転可能に構成されている。

ケース２４側には、出力軸３４と同軸上に規制部材５４が回転不能に取り付けられており、規制部材５４には摺動孔５６が出力軸３４と同軸上に形成されている。保持器４８に形成された筒部５８が摺動孔５６内に挿入されると共に、摺動孔５６の内周と筒部５８の外周との間にはリング状の抵抗体６０が挿入されている。本実施例では、抵抗体６０にＪＩＳ規格のＯリングが用いられており、抵抗体６０を介して、保持器４８と規制部材５４との間に、適度な回転抵抗を付与するようにしている。

ベアリング３２からワンウェイクラッチ３６の反対側に突き出された出力軸３４の外形は８角形に形成されて、角軸部６２が形成されており、角軸部６２には８角孔が形成されたドッグ６４が装着されている。ドッグ６４に対向して、リミットスイッチ６６が配置されており、ドッグ６４の回転によりリミットスイッチ６６が操作されるように配置されている。

更に、ケース２４の外部に突き出された出力軸３４の角軸部６２の先端が、レバー部材６８の８角孔に挿入されて、出力軸３４とレバー部材６８とが固定されている。このレバー部材６８の先端側には、ブレーキ操作ワイヤ２２の先端が連結されている。

図８に示すように、レバー部材６８は、円筒部６８ａと、円筒部６８ａから径方向外側に延出されたアーム部６８ｂとを備え、ブレーキ操作ワイヤ２２の先端はアーム部６８ｂに連結されており、出力軸３４の回転に伴って、ブレーキ操作ワイヤ２２が円筒部６８ａの外周に巻き付けられるように構成されている。

その際、図８（イ）に示すように、出力軸３４の回転中心と、アーム部６８ｂへのブレーキ操作ワイヤ２２の連結箇所との距離Ｌ１、及び、出力軸３４の回転中心から円筒部６８ａに巻き付けられたブレーキ操作ワイヤ２２の中心までの距離Ｌ２の関係は、距離Ｌ１が距離Ｌ２より大きくなるように配置されている（Ｌ１＞Ｌ２）。

電動モータ２６のモータトルクが一定のとき、ブレーキ操作ワイヤ２２を開放側に引き出し始める距離Ｌ１のときに比較して、円筒部６８ａに巻き付けられた後の距離Ｌ２のときの方が、ブレーキ操作ワイヤ２２を引き出す力が大きくなる。図９に示すように、ブレーキ操作ワイヤ２２を引き出すストロークが大きくなれば、出力軸３４の回転による引き力も大きくなる。

これに対し、ブレーキ操作ワイヤ２２は図示しないスプリングにより引き込み方向に付勢されているので、ブレーキ操作ワイヤ２２を引き出すほど、付勢力は大きくなる。引き出すほど大きくなる付勢力に抗して、円筒部６８ａにブレーキ操作ワイヤ２２を巻き付けて距離Ｌ２の大きな力で引き出すことができ、ブレーキ操作ワイヤ２２を確実に引き出し、確実に開閉機構６の制動を開放できる。

また、ドッグ６４にも８角孔が形成され、８角孔に角軸部６２が着脱可能に挿入されてドッグ６４が出力軸３４と一体的に回転するように構成されている。ドッグ６４には径方向外側に突出した突部６４ａが形成されており、突部６４ａがリミットスイッチ６６を押し下げる。

例えば、図１０（イ）に示すように、ドッグ６４を出力軸３４の角軸部６２に装着して、出力軸３４が回転されると、所定角度回転した後、突部６４ａがリミットスイッチ６６から外れて、リミットスイッチ６６から信号が出力される。この信号により電動モータ２６の駆動を停止すると、出力軸３４の回転角度に応じたブレーキ操作ワイヤ２２の引き出し量となる。

これに対して、図１０（ロ）に示すように、ドッグ６４を図１０（イ）の状態から４５度反時計方向に回転させた状態で角軸部６２に装着する。出力軸３４が回転されると、突部６４ａがリミットスイッチ６６から外れるが、図１０（イ）の状態よりも少ない回転角度で突部６４ａがリミットスイッチ６６から外れて電動モータ２６の駆動が停止する。よって、ブレーキ操作ワイヤ２２の引き出し量は、図１０（イ）の状態よりも少なくなる。

一方、図１０（ハ）に示すように、ドッグ６４を図１０（イ）の状態から４５度時計方向に回転させた状態で角軸部６２に装着する。出力軸３４が回転されると、突部６４ａがリミットスイッチ６６から外れるが、図１０（イ）の状態よりも大きい回転角度で突部６４ａがリミットスイッチ６６から外れて電動モータ２６の駆動が停止する。よって、ブレーキ操作ワイヤ２２の引き出し量は、図１０（イ）の状態よりも大きくなる。

このように、ドッグ６４を角軸部６２に装着する角度を変えることにより、ブレーキ操作ワイヤ２２の引き出し量の調整を容易に行うことができる。尚、本実施形態では、角軸部６４を８角形としたが、これに限らず、６角形、あるいは１０角形や１２角形でもよく、セレーション等とするとより細かい角度で調整ができるようになる。

尚、本実施形態では、ブレーキ操作部材としてブレーキ操作ワイヤ２２を有する開閉機構６を例としたが、これに限らず、開閉機構６がブレーキ操作部材として揺動するワイヤ操作レバーを有するものでも同様に実施可能である。その際には、レバー部材６８等によりブレーキ操作レバーを揺動させるように配置すればよい。

次に、本実施形態の自動閉鎖装置１０の作動について説明する。
シャッターカーテン１が開閉機構６により図示しない巻取軸に巻き取られて、開口部が開放された状態では、ワンウェイクラッチ３６は、図６に示すように、転動体４４が窪み４５内にあって径方向外側に逃げた状態にあり、クラッチ軸４０は正逆両方向に自由に回転できる状態にある。よって、出力軸３４及びレバー部材６８も自由に回転でき、ブレーキ操作ワイヤ２２が開閉機構６の付勢力により引き込まれて、開閉機構６のブレーキ機構により巻取軸が制動され、シャッターカーテン１は自重で降下しない。

そして、火災の発生等により、制御盤２０に感知器１２あるいは防災盤１８から防災信号が入力されると、制御盤２０から自動閉鎖装置１０の電動モータ２６に正転信号が入力される。

これにより、電動モータ２６が駆動されて、図６、図７に示すように、駆動軸３０が正転方向に回転駆動され、駆動軸３０と共にアウタケース３８も正転方向に回転する。アウタケース３８が正転方向に回転すると、傾斜部４６も正転方向に回転する。その際、保持器４８は抵抗体６０により回転抵抗を付与されて規制部材５４に挿入されているので、保持器４８は回転しない。転動体４４は保持器４８の切欠５０内に挿入されており、転動体４４の円周方向の移動を規制する。

よって、傾斜部４６の壁面が転動体４４の外周に接触して転動体４４を径方向の中心に向かって押し、転動体４４をクラッチ軸４０の外周に押し付ける。転動体４４がクラッチ軸４０の溝４０ａ内に入り込み、溝４０ａの底面に転動体４４が押し付けられる。

従って、アウタケース３８の回転が傾斜部４６、転動体４４を介してクラッチ軸４０に伝達され、クラッチ軸４０と共に出力軸３４が正転方向に回転する。その際、保持器４８も抵抗体６０による回転抵抗に抗してアウタケース３８、転動体４４、クラッチ軸４０と共に正転方向に回転する。出力軸３４の回転により、レバー部材６８を介してブレーキ操作ワイヤ２２が引き出されて、開閉機構６のブレーキ機構が開放される。よって、シャッターカーテン１が自重で降下して、開口部を閉鎖する。また、出力軸３４の回転と共にドッグ６４も回転し、ドッグ６４が所定量回転したときには、リミットスイッチ６６がドッグ６４の回転を検出して、制御盤２０に信号を出力する。

尚、シャッターカーテン１が自重で降下を開始した後、電動モータ２６への駆動信号の入力が遮断されても、本実施形態では、減速機２８の減速比が大きいので、ブレーキ操作ワイヤ２２の付勢により、駆動軸３０が逆転方向に回転されることはない。減速機２８にセルフロック機能があるウオーム・ホイール歯車を使用してもよく、あるいは、外部からの駆動軸３０の回転を規制するように、ボールロック機構を設けてもよい。

シャッターカーテン１の降下途中で、障害物検知機構１６が障害物を検知して、制御盤２０に検知信号を出力すると、制御盤２０は自動閉鎖装置１０の電動モータ２６に逆方向に回転させる逆転信号を出力する。これにより、電動モータ２６は、図６に矢印で示すように、駆動軸３０を逆転方向に回転させる。

よって、駆動軸３０と共にアウタケース３８が逆転方向に回転し、図７に示す状態から、窪み４５が転動体４４の位置に回転して、転動体４４が窪み４５に入って径方向外側に逃がされ、クラッチ軸４０の溝４０ａから抜け出る。その際、保持器４８は抵抗体６０により回転抵抗により回転せず、転動体４４が円周方向に移動するのを規制する。

クラッチ軸４０が正逆転両方向に自由に回転できるようになり、ブレーキ操作ワイヤ２２の付勢により、レバー部材６８を介して出力軸３４が回転されて、ブレーキ操作ワイヤ２２が引き込まれ、開閉機構６のブレーキ機構により巻取軸が制動されて、シャッターカーテン１の降下が停止される。アウタケース３８の回転量は、転動体４４が窪み４５に入り込む角度でよいので、短時間で制動されてシャッターカーテン１の下降が停止し、停止するまでのシャッターカーテン１の下降量がわずかである。

障害物が除かれ、障害物検知機構１６による障害物の検知信号が出力されなくなると、制御盤２０は自動閉鎖装置１０の電動モータ２６に正転信号を出力する。これにより、駆動軸３０が正転方向に回転して、前述したと同様、図７に示すように、アウタケース３８が正転方向に回転し、転動体４４が傾斜部４６により押されて、駆動軸３０の回転が出力軸３４に伝達される。よって、レバー部材６８を介してブレーキ操作ワイヤ２２が引き出されて、開閉機構６のブレーキ機構が開放され、シャッターカーテン１が再び自重で降下を再開する。

このように、自動閉鎖装置１０は、電動モータ２６の正転・逆転を切り換えるだけで、シャッターカーテン１の降下と停止を切り換えることができるので、複数の駆動源を必要とすることなく、シャッターカーテン１の降下と停止を切り換えることができるので、構造が簡単になる。また、電動モータ２６への配線だけで足りるので、配線数を低減でき、配線作業も容易になる。

駆動軸３０と出力軸３４とをワンウェイクラッチ３６により直接接続した簡単な構造であるので、回転の伝達効率がよい。しかも、駆動軸３０と出力軸３４との間に、ワンウェイクラッチ３６を設けた構成であるので、部品点数も少なく、施工性にも優れている。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての自動閉鎖装置を用いたシャッターを建築物の開口部に配置した説明図である。 本実施形態の自動閉鎖装置の要部を断面で示す正面図である。 本実施形態の自動閉鎖装置の要部拡大断面図である。 本実施形態の自動閉鎖装置の平面図である。 本実施形態の自動閉鎖装置の側面図である。 ブレーキ制動状態の図３のＡＡ拡大断面図である。 ブレーキ開放状態の図３のＡＡ拡大断面図である。 本実施形態のレバー部材の回転による引き力の変化を示す説明図である。 本実施形態のレバー部材の回転によるブレーキ操作ワイヤのストロークと引き力との関係を示すグラフである。 本実施形態の出力軸とドッグとの装着関係を示す説明図である。

符号の説明

１…シャッターカーテン ２，４…ガイドレール
６…開閉機構 １０…自動閉鎖装置
１２…感知器 １４…操作盤
１６…障害物検知機構 １８…防災盤
２０…制御盤 ２２…ブレーキ操作ワイヤ
２４…ケース ２６…電動モータ
２８…減速機 ３０…駆動軸
３４…出力軸 ３６…ワンウェイクラッチ
３８…アウタケース ４０…クラッチ軸
４４…転動体 ４５…窪み
４６…傾斜部 ４８…保持器
５０…切欠 ６０…抵抗体
６４…ドッグ ６６…リミットスイッチ
６８…レバー部材

Claims (4)

1. 制動側に付勢されたブレーキ操作部材を開放側に操作し、シャッターカーテンを自重降下させる自動閉鎖装置において、
   正逆回転可能なモータと、回転可能に支持された出力軸とを一方向回転のみを伝達するワンウェイクラッチを介して接続し、前記出力軸の回転により前記ブレーキ操作部材を操作可能に前記出力軸と前記ブレーキ操作部材と連結し、かつ、前記ワンウェイクラッチが前記モータの一方向の回転を前記出力軸に伝達して前記ブレーキ操作部材を操作し、前記モータの他方向の回転で前記ブレーキ操作部材の付勢により前記出力軸の回転を許容することを特徴とする自動閉鎖装置。
2. 前記ワンウェイクラッチは、前記モータにより回転されるアウタケースと、前記出力軸に取り付けられたクラッチ軸と、前記クラッチ軸の外周と前記アウタケースの内周との間に配置された転動体とを備え、前記アウタケースの内周には徐々に前記クラッチ軸の外周に接近する傾斜部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動閉鎖装置。
3. 前記クラッチケースの内周と前記クラッチ軸の外周との間に、前記転動体の移動を規制する保持器を回転可能に設け、該保持器と固定側との間に回転の抵抗体を設けたことを特徴とする請求項２に記載の自動閉鎖装置。
4. 前記ブレーキ操作部材はブレーキ操作ワイヤで、前記出力軸にレバー部材を取り付け、該レバー部材は前記ブレーキ操作ワイヤが巻き付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側に延出したアーム部とを備え、前記アーム部に前記ブレーキ操作ワイヤを連結したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の自動閉鎖装置。

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