JP2014088681A - Automatic opening and closing door - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波モータを用いた自動開閉扉、特に、一定推力以上の負荷がかかったときに扉の移動動作が停止するように安全性を備えた自動開閉扉に関する。 The present invention relates to an automatic opening / closing door using an ultrasonic motor, and more particularly to an automatic opening / closing door having safety so that the moving operation of the door stops when a load exceeding a certain thrust is applied.
自動開閉扉としては従来から電磁モータを用いたものが知られているが、この形態のものは減速機やベルト、歯車等の伝動機構部が必須となり、装置全体が大がかりになるという問題があった。これを解決するため、電磁モータの代わりに超音波モータを用いた自動扉が開示されている。この超音波モータには圧電振動子の動作を回転動作に変換して出力する回転型超音波モータと、振動子の出力を直接直線運動として取り出す直動式、いわゆるリニア型超音波モータとがあり、いずれも電磁モータのものと比べて構造をコンパクトにでき、かつ消費電力も少ないという利点を有している。 Conventionally, automatic doors using electromagnetic motors have been known, but this type has a problem in that a transmission mechanism such as a speed reducer, a belt, a gear, etc. is essential, and the entire apparatus becomes large. It was. In order to solve this, an automatic door using an ultrasonic motor instead of an electromagnetic motor is disclosed. There are two types of ultrasonic motors: a rotary ultrasonic motor that converts the operation of a piezoelectric vibrator into a rotary operation and outputs it, and a direct-acting type that extracts the output of the vibrator directly as a linear motion, a so-called linear ultrasonic motor. Both have the advantages that the structure can be made compact and the power consumption is small compared to that of the electromagnetic motor.
前記リニア型超音波モータを用いた電動扉として、特開平３−１１８７８１号公報（特許文献１）に示すように、床面に敷設したレールと扉の下端との間に扉下端に連結する形態で超音波モータを設け、前記超音波モータの付勢により該モータと一体で扉を走行させていく構造のものがある。この場合の超音波振動子は屈曲振動を励起する励振体（第１圧電体）と伸縮振動を励起する励振体（第２圧電体）が一体化され、両励振体の合成により略楕円振動を誘起し、これによって扉の走行駆動を行うものである。 As an electric door using the linear type ultrasonic motor, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 3-118781 (Patent Document 1), a mode in which the lower end of the door is connected between a rail laid on the floor and the lower end of the door. There is a structure in which an ultrasonic motor is provided and the door is caused to travel integrally with the motor by energizing the ultrasonic motor. In this case, the ultrasonic vibrator integrates an excitation body (first piezoelectric body) that excites bending vibration and an excitation body (second piezoelectric body) that excites expansion and contraction vibration. The door is driven to drive the door.
また、回転型の超音波モータを用いた電動扉の例としては、特開昭６４−２９５９３号公報（特許文献２）に示す走行駆動装置がある。これは、床面のレール上を転動する車輪を有する扉に対するものであり、前記車輪の車軸を該車輪に対面した超音波モータの縦振動子とねじり結合子を組み合せて縦振動とねじり振動により合成された楕円振動を生じさせ、これを超音波モータの車輪を軸支するロータ軸に伝動する構成である。前記ロータ軸は超音波モータの振動子出力端に連結されている。この場合、縦振動成分で前記ロータ軸に浮力を、ねじり振動成分で回転力を与えて前記ロータ軸の回転を生じさせるようにしている。なお、超音波モータの圧電振動子に関連したものとしては、本出願人らによる特許第４８０２３１３号公報（特許文献３）、特許第４８３０１６５号公報（特許文献４）及び特許第４８９２６６１号公報（特許文献５）に示すものがある。 As an example of an electric door using a rotary ultrasonic motor, there is a traveling drive device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-29593 (Patent Document 2). This is for a door having a wheel that rolls on a rail on the floor surface, and a longitudinal vibration and a torsional vibration by combining a longitudinal vibrator and a torsional connector of an ultrasonic motor with the wheel axle facing the wheel. Is generated and transmitted to the rotor shaft that supports the wheels of the ultrasonic motor. The rotor shaft is connected to the transducer output end of the ultrasonic motor. In this case, the rotor shaft is rotated by applying buoyancy to the rotor shaft by the longitudinal vibration component and rotational force by the torsional vibration component. In addition, as a thing relevant to the piezoelectric vibrator of an ultrasonic motor, the patent 4802313 (patent document 3) by the present applicants, patent 4830165 (patent document 4), and patent 4926661 (patent) There is what is shown in literature 5).
超音波モータによる自動扉には、扉と駆動部の組付け構造が簡素であることのほかに、扉の開閉動作がスムーズで安定していることが必要であり、さらに扉の閉止動作の途中で人や物が扉と壁枠との間に挟まった時などのように不慮の負荷が扉に作用したとき、即座に扉が停止、あるいは開き側へ退避動作するように安全性を備えていることが要求される。しかし、特許文献１、２の構成では、いずれも超音波モータが移動扉側に設けられているため、外部電源を前記扉を介して超音波モータ側へ伝える構造が複雑となり、また扉自体にも大きな構造変更の工事が必要となる。特に特許文献１では、レール上に超音波モータを挟んで扉を支える構造のため、前記扉の重量が大となると、超音波モータの保持機構にそれだけの強度、剛性が必要となり、スムーズな動きが確保しにくいという問題がある。また、この構造は、扉の開閉方向前後部に一対の超音波モータを設けているが、前記扉の微妙な傾きにより超音波モータの押し圧が一定にならず、前記扉の動きが不安定になる可能性がある。
In addition to the simple structure of the door and drive unit, the automatic door with an ultrasonic motor requires a smooth and stable door opening and closing operation. When an unexpected load is applied to the door, such as when a person or object is caught between the door and the wall frame, the door is immediately stopped or retracted to the open side. It is required to be. However, in the configurations of
特許文献２の構造は、超音波モータの回転駆動力を扉の直線運動に変換する構成のため、超音波モータの進行波を直接自動扉の走行駆動力とするものに比べて効率が悪い。また、走行車輪の車軸に超音波モータを設ける構造のため、前記扉の板面方向の厚みが大となり、前記扉が大形かつ重量大となってしまうといった問題がある。さらに特許文献２では基本的に車輪走行形態の扉であるため、緊急停止時の惰性走行の問題があり、安全性に欠けるという問題があった。
Since the structure of
本発明は、超音波モータの出力端の押込み圧が一定になるような構造とし、かつ前記扉の推力を自由に設定でき、これによって推力以上の負荷がかかった際に前記扉が緊急停止し、動作の安定性および安全性を確保した自動開閉扉を提供することを目的とする。 The present invention has a structure in which the pushing pressure at the output end of the ultrasonic motor is constant, and the thrust of the door can be freely set, so that when the load exceeding the thrust is applied, the door is stopped urgently. An object of the present invention is to provide an automatic door that ensures the stability and safety of operation.
本発明はまた、扉およびその駆動部の構造がきわめて簡素であり、仮に扉の傾きが多少あっても、安定した扉の開閉動作が可能であり、さらに効率のよい駆動形態をもつ自動開閉扉を提供することを目的とする。 The present invention also provides an automatic opening / closing door that has a very simple structure of the door and its driving part, and that can stably open and close the door even if the door is slightly inclined, and that has a more efficient driving form. The purpose is to provide.
本発明はさらに、超音波モータへの電源供給および配線関係が容易であり、既存の扉のごく簡単な対応工事で実施できる自動開閉扉を提供することを目的とするものである。 It is another object of the present invention to provide an automatic opening / closing door that is easy to supply power and wiring to an ultrasonic motor and can be implemented with a very simple construction work for an existing door.
本発明によれば、扉本体部の上部に連結された車輪と、固定壁側に設けられ、かつ前記車輪が転動する車輪転動路と、前記扉本体部を前記車輪転動路に沿って移動させる扉駆動装置とを有し、前記扉駆動装置は、前記固定壁に固定された超音波モータと、前記扉本体部の上部に連結され、かつ前記超音波モータの圧電振動子出力端と接触するように配置された摩擦摺動板と、一定以上の負荷で前記扉本体部の前記摩擦摺動板に対する前記圧電振動子出力端がスリップするように推力設定された前記超音波モータの駆動制御部とを有し、前記超音波モータは、縦振動と屈曲振動を独立して励振させる電極配置構造となっており、かつ前記圧電振動子出力端の押込み圧を一定にする保持装置によって前記固定壁に固定されることを特徴とする自動開閉扉が提供される。 According to the present invention, the wheel connected to the upper portion of the door main body, the wheel rolling path provided on the fixed wall side and rolling the wheel, and the door main body along the wheel rolling path. A door driving device for moving the ultrasonic motor, wherein the door driving device is connected to the ultrasonic motor fixed to the fixed wall, the upper portion of the door main body, and the piezoelectric vibrator output end of the ultrasonic motor. A friction sliding plate disposed so as to be in contact with the ultrasonic motor and a thrust set so that the piezoelectric vibrator output end of the door main body portion with respect to the friction sliding plate of the door main body portion slips at a certain load or more. The ultrasonic motor has an electrode arrangement structure for exciting longitudinal vibration and bending vibration independently, and a holding device that keeps the pushing pressure at the piezoelectric vibrator output end constant. Automatic fixed to the fixed wall Closing is provided.
本発明の１つの形態によれば、前記扉本体部は、前記車輪を介して前記固定壁側の前記車輪転動路に吊り下げられている。従来の扉を床面で支持し、扉の下部や扉下面に超音波モータを設けたものに比べて、扉の動きがスムーズであり、超音波モータ自体にも過大な荷重がかからない。 According to one form of this invention, the said door main-body part is suspended by the said wheel rolling path by the said fixed wall side via the said wheel. Compared with a conventional door that is supported by a floor and an ultrasonic motor is provided at the lower part of the door or the lower surface of the door, the door moves more smoothly and the ultrasonic motor itself is not subjected to an excessive load.
本発明の他の形態によれば、前記超音波モータの圧電振動子は、各々の長さが互いに等しい２枚の板ばねが、その板面を前記圧電振動子の加圧方向に互いに平行に離隔して配置され、前記板ばねの一端が前記圧電振動子の振動変位の小さい節部分の位置に固着され、かつ他端が支持部材に固定され、前記板ばねによって前記圧電振動子が加圧方向に弾性的に押圧された保持装置に保持されている。
この構造により、圧電振動子に一定の加圧力を付与することができ、安定した出力、推力を得ることができる。また振動エネルギーの損失、振動特性の変化が軽減できる。
According to another aspect of the present invention, the piezoelectric vibrator of the ultrasonic motor includes two leaf springs having the same length, and the plate surfaces thereof are parallel to the pressurizing direction of the piezoelectric vibrator. The leaf springs are spaced apart, one end of the leaf spring is fixed to the position of the node portion where the vibration displacement of the piezoelectric vibrator is small, and the other end is fixed to the support member, and the piezoelectric vibrator is pressurized by the leaf spring. The holding device is elastically pressed in the direction.
With this structure, a constant pressure can be applied to the piezoelectric vibrator, and stable output and thrust can be obtained. Moreover, loss of vibration energy and change in vibration characteristics can be reduced.
本発明のさらに他の形態によれば、前記超音波モータの圧電振動子は、各々の長さが互いに等しい２対（４枚）の板ばねが、その板面を前記圧電振動子の加圧方向に互いに平行に離隔して配置され、前記板ばねの一端が前記圧電振動子の振動変位の小さい節部分の位置に固着され、かつ他端が支持部材に固定され、前記板ばねによって前記圧電振動子が加圧方向に弾性的に押圧された保持装置に保持されている。
この構造により、圧電振動子に一定の加圧力を付与することができ、安定した出力、推力を得ることができる。また振動エネルギーの損失、振動特性の変化が軽減できる。
According to still another aspect of the present invention, the piezoelectric vibrator of the ultrasonic motor includes two pairs (four) of leaf springs having the same length, and the plate surface is pressed by the piezoelectric vibrator. The leaf springs are arranged in parallel with each other, one end of the leaf spring is fixed to a position of a node portion where the vibration displacement of the piezoelectric vibrator is small, and the other end is fixed to a support member. The vibrator is held by a holding device that is elastically pressed in the pressurizing direction.
With this structure, a constant pressure can be applied to the piezoelectric vibrator, and stable output and thrust can be obtained. Moreover, loss of vibration energy and change in vibration characteristics can be reduced.
本発明のさらに他の形態によれば、前記圧電振動子を離隔して収容する枠形または箱形の支持部材と、前記支持部材の側部と前記圧電振動子との間に介在される板ばね構造体とを有し、前記板ばね構造体は、前記支持部材の片側部に固着された基端部から前記圧電振動子の対向両側部を挟むように前記圧電振動子の前記側部をまたいで折り返されて該圧電振動子に固着された第１の板ばね部材と、前記支持部材の他方の片側部に固着された基端部から前記圧電振動子の前記対向両側部を挟むように前記圧電振動子の前記側部をまたいで折り返されて該圧電振動子に固着された第２の板ばね部材とを有し、前記第１の板ばね部材と前記第２の板ばね部材が前記圧電振動子との固着部分で一体化されている保持装置によって、前記超音波モータの圧電振動子が保持されている。
この構造により、圧電振動子に一定の加圧力を付与することができ、安定した出力、推力を得ることができる。また振動エネルギーの損失、振動特性の変化が軽減できる。超音波モータの押し圧が一定になることから、扉本体部に多少の傾きがあっても安定した開閉動作が確保できる。
According to still another aspect of the present invention, a frame-shaped or box-shaped support member that accommodates the piezoelectric vibrator separately, and a plate interposed between a side portion of the support member and the piezoelectric vibrator. A spring structure, and the leaf spring structure has the side portion of the piezoelectric vibrator sandwiched between opposite sides of the piezoelectric vibrator from a base end portion fixed to one side portion of the support member. A first leaf spring member folded back and fixed to the piezoelectric vibrator, and a base end portion fixed to the other one side of the support member so as to sandwich the opposite opposite side portions of the piezoelectric vibrator. A second leaf spring member that is folded across the side portion of the piezoelectric vibrator and is fixed to the piezoelectric vibrator, wherein the first leaf spring member and the second leaf spring member are By the holding device integrated with the fixed portion with the piezoelectric vibrator, the ultrasonic motor Electrostatic vibrator is held.
With this structure, a constant pressure can be applied to the piezoelectric vibrator, and stable output and thrust can be obtained. Moreover, loss of vibration energy and change in vibration characteristics can be reduced. Since the pressing force of the ultrasonic motor becomes constant, a stable opening / closing operation can be ensured even if the door body has a slight inclination.
本発明のさらに他の形態によれば、前記超音波モータの圧電振動子は、屈曲振動と伸縮振動をそれぞれ独立して励振するため、屈曲振動を励振する電極と伸縮振動を励振する電極が別々に設けられ、前記屈曲振動を励振する電極が、屈曲固有振動モードの歪みが所定の値以上となる領域に前記電極の外形曲線部材が前記歪みの等高線上に略沿うように配置されている。
このような圧電振動子とすることにより、振動子の温度上昇、発熱の原因となる振動子損失を小さくすることができる。さらに、電極の外形の一部を歪みの等高線にほぼ沿った曲線部を含む形状としたことにより、自動扉の作動の際の電圧印加時に発生する振動子の応力が減少し、応力集中によるモータの疲労亀裂や破損がなくなり、耐久性、信頼性の高い自動開閉扉とすることができる。
According to still another aspect of the present invention, since the piezoelectric vibrator of the ultrasonic motor excites the bending vibration and the stretching vibration independently, the electrodes for exciting the bending vibration and the electrodes for exciting the stretching vibration are separately provided. The electrode that excites the bending vibration is arranged in a region where the distortion in the bending natural vibration mode is equal to or greater than a predetermined value so that the contour member of the electrode is substantially along the contour line of the distortion.
By using such a piezoelectric vibrator, it is possible to reduce vibrator loss that causes a rise in temperature and heat generation of the vibrator. Furthermore, by forming a part of the outer shape of the electrode into a shape that includes a curved portion substantially along the contour line of the distortion, the stress of the vibrator generated when voltage is applied during the operation of the automatic door is reduced, and the motor due to stress concentration This eliminates fatigue cracks and breakage, and can be a durable and reliable automatic door.
本発明の自動開閉扉は、超音波モータを扉側ではなく、扉周囲の固定壁側に設けた構造であるため、超音波モータへの電源供給が簡素であり、また前記扉に推力以上の負荷がかかったときに前記扉の移動動作が停止するため、安全性が確保される。前記扉は吊下げ式に上端で支持するため、前記扉に多少の傾きなどが生じても安定でスムーズな開閉動作がなされる。さらに扉側には摩擦摺動板を設けるだけでよいため、既存の扉に対して大きな改変工事が不要である。 The automatic opening / closing door of the present invention has a structure in which an ultrasonic motor is provided not on the door side but on the fixed wall side around the door, so that the power supply to the ultrasonic motor is simple, and the door is more than thrust. Since the movement operation of the door stops when a load is applied, safety is ensured. Since the door is supported at the upper end in a suspended manner, a stable and smooth opening / closing operation can be performed even if the door is slightly inclined. Furthermore, since it is only necessary to provide a friction sliding plate on the door side, no major modification work is required for the existing door.
次に、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。
図１、図２を参照すれば、壁面に沿って左右に移動する扉本体部１はその下端が床面２に対して僅かな隙間を有する形態で上端が固定壁３に吊り下げられように設置されている。より具体的には、実施例の自動開閉扉１０は、扉本体部１の上部に隣接して固定壁３の壁面に、扉本体部１の走行方向に伸長した機枠部材４が固着されている。機枠部材４の前面には該部材４の長さ方向にのびる通し溝１２が形成されている。扉本体部１の上端には略コ字状の吊下げ部材５の下端５ａが固着され、さらに該吊下げ部材５の平坦な上面５ｃおよびコ字状部先端部５ｂが通し溝１２を通して機枠部材４内に挿入され、該先端部５ｂは機枠部材４の底部近くまで延在している。なお、図１には前記機枠部材は図示省略してある。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIGS. 1 and 2, the door
吊下げ部材５の先端部５ｂには、機枠部材４の内底面を転動する車輪６が軸支されている。図１に示すように、吊下げ部材５は扉本体部１の走行方向前後部の上端に一対設けられ、また各吊下げ部材５に軸支された車輪６は２個づつ対となって走行方向前後部に設けられ、これよって扉本体部１は機枠部材４に吊り下げられる形態で該機枠部材４に沿って左右に走行可能となっている。
A
一対の吊下げ部材５を橋絡するように、コ字状の吊下げ部材５の平坦な上面５ｃには基台７を介して摩擦摺動板８が固定されている。摩擦摺動板８の上方には、後述する超音波モータ９がその振動子出力端１１が摩擦摺動板８に接当するように固定壁３の壁面に機器筐体１３を介して装着されている。機枠部材４、基台７および摩擦摺動板８は扉本体部１の走行長さ全範囲にわたる長さに形成されている。超音波モータ９の付勢により、その圧電振動子の出力端１１が励振され、かつ摩擦摺動板８に対して一定の押込み圧を与えつつ、送り動作（推力付与動作）を行い、これによって車輪６が機枠部材４の内底面を転動しつつ扉本体部１が走行移動する。したがってこの実施例では機枠部材４の内底面は、その上を車輪６が転動する転動路、あるいはレールとしての機能を有している。超音波モータ９に付随して扉本体部１の移動開始や移動方向を制御し、かつ扉本体部１の推力の値を設定する駆動制御部が設けられている。本発明では、この駆動制御部には一定値以上の負荷で扉本体部１の摩擦摺動板８に対する圧電振動子出力端１１がスリップするように推力設定がなされている。なお、実際の推力の設定に際し、駆動トルクは超音波モータ一台の最大トルクが設計されており、複数個並列に使用することで全体の最大トルクが予め設計されている。
A
上述のように、本発明に係る超音波モータ９は圧電振動子の出力端１１の押込み圧が一定となる構造を有する。この構造は本出願人らに係る特許第４８０２３１３号明細書に開示された構造と同様のものが採用される。図３〜図１０を参照してその構成の各種の形態について説明すれば、まず図３、図４の例示では、この圧電振動子２０は振動子全体に屈曲と伸縮の合成振動が生じる形態であって、各々の長さが互いに等しい２枚の板ばね２１（２１ａ、２１ｂ）がその板面を圧電振動子２０の加圧方向に互いに平行に離隔して配置され、この各々の板ばね２１ａ、２１ｂの一端が圧電振動子２０の振動変位の小さい節部分２２（図７参照）の位置に固着され、各板ばね２１ａ、２１ｂの他端がモータ内の固定部材２３に固定され、前記板ばね２１によって圧電振動子２０を押込み方向に弾性的に押圧するように圧電振動子２０が保持されている。図４は振動子出力端１１の押込みにより板ばね２１が変形した状態を示している。
この振動子保持構造は、板ばね２１を加圧方向に対して適度な柔軟性を有するように選定することにより、振動子２０の振動が抑制されず、エネルギー損失が少なく、また加圧方向以外の剛性は板ばね２１の形態に応じて十分高くでき、圧電振動子２０の押込み方向には安定した一定の押込み力を作用させ得る。
As described above, the
In this vibrator holding structure, by selecting the
なお、上記実施例では圧電振動子２０の片側を２枚の平行な板ばね２１ａ、２１ｂで支持するようにしたが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電振動子２０の両側面を一対の平行な傾斜した板ばね２１、２５で支持するようにしてもよい。この場合も各板ばね２１、２５の支持位置は圧電振動子２０の節部２２の位置で該振動子２０を支持するようにしてもよい。両側の板ばね２１、２５は圧電振動子２０の軸線に対して対称配置となっている。図６（ｂ）はこの場合の圧電振動子２０が摩擦摺動板８に対して押込みを行った時の状態である。
In the above embodiment, one side of the
さらに本発明の一定押込み圧を確保する他の実施例では、図８〜図１０に示すような板ばね構造体３０を介して圧電振動子２０を支持部材３１で支持する形態としている。支持部材３１は枠形または箱形の形状であり、圧電振動子２０を支持部材３１内に離隔して収容するようになっており、この支持部材３１と圧電振動子２０との間に板ばね構造体３０が介在されて圧電振動子２０を該板ばね構造体３０で支持している。
Furthermore, in another embodiment of the present invention that ensures a constant pressing pressure, the
板ばね構造体３０は、支持部材３１の一方の片側部３１ｂに固着された第１の基端部３２から圧電振動子２０の対向両側部（基端部３２に対峙する振動子２０の側面と直角方向の両側面、その一方を符号２０ｄで示す。）を挟むように前記片側部３１ｂ側と反対側の振動子側部２０ｅをまたいで折り返されて振動子側部２０ｆ（振動子側部２０ｅに対向した側部）に固着された第１の板ばね部材３３と、支持部材３１の他方の片側部３１ｃに固着された第２の基端部３４から圧電振動子２０の前記対向両側部（一方のみ符号２０ｄで示す。）を挟むように圧電振動子２０の前記側部２０ｆをまたいで折り返されて前記振動子側部２０ｅに固着された第２の板ばね部材３５とを有し、前記第１、第２の板ばね部材３３、３５が圧電振動子２０をまたいで折り返す部分をつなぐように一体化されている（符号３６の部分）。圧電振動子２０は、図９に示すように離隔した少なくとも２体の同様の板ばね構造体３０、４０によって支持されている。圧電振動子２０の出力端１１は支持部材３１の開口３１ａから摩擦摺動板（図示省略）に圧接するように突出している。
The
図９は図８に示す支持部材３１を除去した状態の圧電振動子２０と板ばね構造体３０、４０の斜視図である。符号３７は第１の板ばね部材３３と圧電振動子２０との固着部、符号３８（図８、図１０）は第２の板ばね部材３５と圧電振動子２０との固着部である。固着部３７は第２の板ばね部材３５の振動子またぎ部分３５ａに連接し、固着部３８は第１の板ばね部材３３の振動子またぎ部分３３ａに連接している。
FIG. 9 is a perspective view of the
この図８〜図１０の圧電振動子支持構造では、押込み方向以外の方向には剛性が高く、かつ押込み方向には柔軟性があり、また、負荷の調整も板ばね構造体の帯状部材の長さを変えることで容易に調整可能である。さらに、圧電振動子２０と支持部材３１間にはガタなどがなく、圧電振動子の位置決めの安定性がよく、従来のようなコイルばねを用いたものと比べて振動エネルギーの損失が少ない。また、一定荷重で圧電振動子を摩擦摺動板に押し付けることができ、摩擦駆動を行う超音波モータに対し安定した摩擦力をもたらすことができる。これによって摩擦摺動板を固着した扉本体部の推力を一定に保持するのが容易となり、摩擦摺動板の平面精度を緩和することができ、長期にわたって安定した自動扉の使用が可能となる。
8 to 10, the piezoelectric vibrator support structure has high rigidity in directions other than the pushing direction and is flexible in the pushing direction, and the load is adjusted by the length of the belt-like member of the leaf spring structure. It can be easily adjusted by changing the height. Furthermore, there is no backlash between the
また本発明に係る超音波モータは、圧電振動素子が縦振動と屈曲振動が独立して励振される形態となっており、本出願人らに係る特許第４８３０１６５号、特許第４８９２６６１号に示された構造のものが採用されている。その概略は図１１、図１２（ａ）、（ｂ）に例示するとおりである。この構造においては、圧電振動子２０は、屈曲振動と伸縮振動をそれぞれ独立して励振するため、屈曲振動を励振する電極５１、５２と伸縮振動を励振する電極５３を別々に設け、かつ前記屈曲振動を励振する電極５１、５２が、屈曲固有振動モードの歪みが所定の値以上となる領域に前記電極５１、５２の外形曲線部が前記歪みの等高線上に略沿うように配置されている。なお、図１１はこの実施例における圧電振動子２０の平面図であり、図１２（ａ）は圧電振動子２０の電圧印加時における屈曲２次固有振動モードの歪み分布を縞状模様で模型的に示し、同図（ｂ）は圧電振動子２０の電圧印加時の伸縮１次固有振動モードにおける伸縮歪み分布を模型的に示した斜視図である。
Further, the ultrasonic motor according to the present invention has a configuration in which the piezoelectric vibration element is excited independently of the longitudinal vibration and the bending vibration, and is disclosed in Japanese Patent Nos. 4830165 and 4926661 related to the present applicants. The one with the same structure is adopted. The outline is as illustrated in FIG. 11, FIG. 12 (a), (b). In this structure, since the
屈曲２次振動においては、その振幅分布は矩形板状圧電振動子２０の全長が略１波長に相当する横振動（圧電体内に振幅を有する振動）であり、振幅が最大になる箇所で歪みが最大となり、この箇所は振動自由端である長手方向左右の端部から略１／４の位置にある。この位置で矩形板状圧電振動子２０の長辺側部２から圧電振動子の幅方向中央側へ向って凸わん曲状に歪みが拡がっている。符号５５、５６は長手方向の歪みの値が等しい位置をつないだ歪み分布の等高線を示してい。５５は伸縮振動歪みの等高線、５６は屈曲振動歪みの等高線である。伸縮１次振動では、図１２（ｂ）に示すように、圧電振動子２０の全長が１／２波長に相当する縦振動（圧電体の長手方向に振幅を有する振動）であり、屈曲振動とは逆に振動変位が最少となる箇所で歪みが最大となる。具体的には、圧電振動子２０の中央付近で歪みが最大となり、この位置から自由端側へ向って略同心円状にわん曲して歪みが分布している。屈曲振動をもたらす電極５１、５２は歪みの最大となる箇所に、かつ圧電振動子２０の片面でみれば、横幅方向に対向して一対づつ配置され、この面と対向する他方の面（図の裏面）にも同様の関係で一対づつ配置される。これに対し伸縮１次振動の場合は、電極５３は圧電振動子２０の長手方向中央位置の対向する表裏の両面に１箇所づつ配置されている。歪み分布の等高線５５、５６は屈曲振動および伸縮振動とも、わん曲線状となり、電極５１、５２、５３として、その外形の一部がこの等高線の曲線に略沿った形状のものが配置される。
In the bending secondary vibration, the amplitude distribution is a transverse vibration (vibration having an amplitude in the piezoelectric body) in which the entire length of the rectangular plate-like
このような電極配置によって、振動子の温度上昇、発熱の原因となる振動子損失が小さくなり、また、電極の外形の一部をを歪みの等高線に略沿った曲線部材を含む形状としたので、電圧印加時に発生する振動子の応力が減少し、応力集中にる疲労亀裂や破損がなくなり、自動開閉扉の長期反復使用に対しても圧電振動素子の耐久性、信頼性が向上する。 With such an electrode arrangement, the transducer loss that causes the temperature rise and heat generation of the transducer is reduced, and a part of the outer shape of the electrode is shaped to include a curved member substantially along the contour line of the strain. The stress of the vibrator generated when voltage is applied is reduced, fatigue cracks and breakage due to stress concentration are eliminated, and the durability and reliability of the piezoelectric vibration element are improved even when the automatic opening / closing door is used repeatedly for a long time.
本発明における自動開閉扉は、超音波モータとして上述のような構成のものとすることにより、駆動制御部材において扉本体部の推力を自由に設定することができ、これによって予定推力以上の負荷がかかっても、圧電振動素子が扉本体部の摩擦摺動板に対してスリップし、扉本体部は直ちに移動停止し、例えば子供が扉の閉動作途中で扉と壁との間に挟まったり、扉に人がぶつかったりした時に深刻な怪我などを負ったりする事故が防止される。また、扉の緊急停止だけでなく、閉動作途中の過大負荷あるいは不慮の負荷時に逆方向に、つまり開き方向に動作するように設定することも可能である。 The automatic opening / closing door according to the present invention is configured as an ultrasonic motor as described above, so that the drive control member can freely set the thrust of the door main body, and this causes a load greater than the planned thrust. Even if it takes, the piezoelectric vibration element slips against the friction sliding plate of the door main body part, the door main body part immediately stops moving, for example, a child is caught between the door and the wall during the door closing operation, Accidents such as serious injuries when people hit the door are prevented. In addition to the emergency stop of the door, it is also possible to set to operate in the reverse direction, that is, in the opening direction at the time of an excessive load or an unexpected load during the closing operation.
１ 扉本体部
２ 床面
３ 固定壁
４ 機枠部材
５ 吊下げ部材
６ 車輪
７ 基台
８ 摩擦摺動板
９ 超音波モータ
１０ 自動開閉扉
１１ 振動子出力端
１２ 通し溝
１３ 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記扉駆動装置は、前記固定壁に固定された超音波モータと、前記扉本体部の上部に連結され、かつ前記超音波モータの圧電振動子出力端と接触するように配置された摩擦摺動板と、一定以上の負荷で前記扉本体部の前記摩擦摺動板に対する前記圧電振動子出力端がスリップするように推力設定された前記超音波モータの駆動制御部とを有し、
前記超音波モータは、縦振動と屈曲振動を独立して励振させる電極配置構造となっており、かつ前記圧電振動子出力端の押込み圧を一定にする保持装置によって前記固定壁に固定されることを特徴とする自動開閉扉。 Wheels connected to the upper part of the door main body, a wheel rolling path provided on the fixed wall side and rolling the wheel, and a door driving device for moving the door main body along the wheel rolling path And
The door driving device includes an ultrasonic motor fixed to the fixed wall, and a frictional sliding connected to an upper portion of the door main body portion and in contact with the piezoelectric vibrator output end of the ultrasonic motor. A drive control unit of the ultrasonic motor set to thrust so that the piezoelectric vibrator output end with respect to the friction sliding plate of the door main body part with a load of a certain level or more,
The ultrasonic motor has an electrode arrangement structure that independently excites longitudinal vibration and bending vibration, and is fixed to the fixed wall by a holding device that keeps the pressing pressure at the output end of the piezoelectric vibrator constant. Automatic opening and closing door characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012238169A JP2014088681A (en) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | Automatic opening and closing door |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012238169A JP2014088681A (en) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | Automatic opening and closing door |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014088681A true JP2014088681A (en) | 2014-05-15 |
Family
ID=50790784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012238169A Pending JP2014088681A (en) | 2012-10-29 | 2012-10-29 | Automatic opening and closing door |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014088681A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113374373A (en) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 福建省福能龙安热电有限公司 | Electric inserting plate door of circulating fluidized bed boiler |
| CN114887268A (en) * | 2022-04-11 | 2022-08-12 | 安徽圣特恩电子科技有限公司 | High-reliability automatic inspection control cabinet for high-voltage motor fire pump |
-
2012
- 2012-10-29 JP JP2012238169A patent/JP2014088681A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113374373A (en) * | 2021-06-07 | 2021-09-10 | 福建省福能龙安热电有限公司 | Electric inserting plate door of circulating fluidized bed boiler |
| CN114887268A (en) * | 2022-04-11 | 2022-08-12 | 安徽圣特恩电子科技有限公司 | High-reliability automatic inspection control cabinet for high-voltage motor fire pump |
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