JP5521702B2

JP5521702B2 - 扉開閉試験装置

Info

Publication number: JP5521702B2
Application number: JP2010077257A
Authority: JP
Inventors: 和宏近藤
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011209117A

Description

本発明は、躯体に固定された扉枠に開閉可能に枢着された扉の開閉繰り返し試験を行うための扉開閉試験装置に関する。

従来、扉開閉試験装置として、クレビス型のエアシリンダのロッド先端に旋回軸を設け、旋回軸に接続されたアームを扉に接続し、エアシリンダのロッドを押し引きすることで、アームが旋回軸を中心に旋回して扉を繰り返し開閉させる装置がある。この装置は簡便な構成で安価に製作できるが、扉の開閉速度が等速なので、扉の閉鎖位置と開放位置で停止する際の衝撃や音が大きい。

一方、扉の閉鎖位置と開放位置の前後で扉の開閉速度を減速して衝撃を和らげる扉開閉試験装置が特許文献１に開示してある。この装置は、駆動装置により駆動軸が回動し、駆動軸に接続された出力ギアから入力ギアに回転が伝達され、入力ギアに接続された旋回軸（回動軸）の回動により、旋回軸に接続されたアームを旋回（回動）させて、扉を繰り返し開閉させる装置である。また、この装置はアームに扉の把手を自動で把持し開放する装置を備えている。この為、旋回軸が扉の縦軸と同一軸線上、またはその付近になるようにして、装置が扉付近に設置されている。また、駆動装置にはサーボモータを使用してアームの回転速度と回転角度を制御し、扉の開閉速度と開き角を自由に調整できる。

特許第２７８３７３６号公報

従来のエアシリンダを使用した扉開閉試験装置は、扉の閉鎖位置と開放位置で停止する際の騒音の問題があった。また、エアシリンダのロッドやアームのリンク部が早期に破損する問題があった。

特許文献１に開示されている扉開閉試験装置は、装置の旋回軸が扉の縦軸と同一軸線上、またはその付近になるように設置しなければならない為、装置を扉付近に設置しなければならず、扉から装置の位置を離して設置することができない。例えば、電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽扉がある。これは、扉を所定の回数繰り返し開閉しては電磁波の遮蔽確認を行い、この作業を所定の回数繰り返し行って試験している。このため、扉付近に装置があると障害物となって電磁波の照射や測定等の確認に不具合を生じる。

また、駆動装置にサーボモータを使用しているので、扉の開閉速度と開き角を自由に調整できる反面、サーボモータの制御に係わる設計や装置のコストが高く、調整も専門の知識を有する人に限られるといった問題がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、簡便で安価な構成で、扉の閉鎖位置と開放位置の前後で扉の開閉速度を減速して衝撃を和らげ、扉から位置を離して設置することができる扉開閉試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の課題解決手段は、躯体に固定された扉枠に開閉可能に枢着された扉を繰り返し開閉させる扉開閉試験装置であって、架台に駆動源と、垂直方向の軸線を中心に回動可能な旋回軸とを備え、扉と駆動源をアームを介して連結し、駆動源の駆動によりアームを旋回して扉を開閉させる扉開閉試験装置において、前記架台に往復スライダクランク機構を設け、前記旋回軸と往復スライダクランク機構のスライダを連結し、前記アームを前記旋回軸上端面から水平方向に延設した旋回アームと、旋回アームに一端を枢着し他端を前記扉に連結した連結アームとから構成し、前記駆動源で前記往復スライダクランク機構のクランクを回動し、前記スライダの往復移動により前記旋回アームが前記旋回軸を支点に旋回して前記連結アームが揺動するようにしたことである。

また、第２の課題解決手段は、前記スライダにスライダが往復直線移動する方向と直交し、上方に開口する連結溝を設け、前記旋回軸の外周縁部下側で旋回アーム延設方向と反対方向に、前記連結溝内を往復移動する連結部材を突設して前記旋回軸と前記スライダとを連結し、前記スライダの往復移動により連結部材を介して前記旋回アームが前記旋回軸を支点に旋回するようにしたことである。

また、第３の課題解決手段は、前記連結部材は転動体を備えていることである。

また、第４の課題解決手段は、前記連結アームは他端に長手方向スライド可能な連結体を備え、連結体が前記扉と連結し、前記旋回アームの旋回により、前記連結アームと連結体を相対的にスライドさせるようにしたことである。

また、第５の課題解決手段は、前記架台は少なくとも、床の上に移動可能に設置される設置台と、設置台に固定された下支柱と、下支柱に高さ方向に移動可能に設けられた上支柱で構成され、前記旋回アームは前記連結アームの枢着される位置を長手方向に移動可能な構造とし、前記連結アームは全長を伸縮可能な構造としたことである。

本願の第１の課題解決手段によれば、簡便で安価な構成で、扉の閉鎖位置と開放位置の前後で扉の開閉速度を減速して衝撃を和らげ、扉から装置の位置を離して設置することができる。また、本願の第２の課題解決手段によれば、スムーズに開閉動作を行なうことができる。また、本願の第３の課題解決手段によれば、さらにスムーズに開閉動作を行なうことができ、連結部材の摩耗を抑えることができる。また、本願の第４の課題解決手段によれば、よりさらにスムーズに開閉動作を行なうことができ、扉が扉枠に当たる前に扉を放して、扉が慣性力で閉じるような状態にできる。また、本願の第５の課題解決手段によれば、扉開閉試験装置を扉に近づけたり離したりして設置することができ、必要に応じて扉開閉試験装置を扉から離して扉の開閉を行うことができる。

本発明の実施例である扉開閉試験装置の全体図である。図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。図１のＩＩＩ部拡大図である。図２のＩＶ部拡大図である。図２のＶ部拡大図である。クランクの回転軌跡と回転角度におけるスライダの往復直線移動する方向への変位量を説明する参考図である。扉開閉試験装置を図１における二点鎖線で示す位置に設置し、横幅の異なる扉の開閉を説明する全体図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線拡大断面図である。扉開閉試験装置を図１における二点鎖線で示す位置に設置し、高さの異なる扉の開閉を説明する全体図である。

本願発明の実施の形態について、図１〜図９により説明する。扉開閉試験装置１は、例えば図１、図２に示すように、壁などの躯体２に形成した開口部３に固定される扉枠４に開閉可能に枢着された扉５を繰り返し開閉動作させるものである。扉開閉試験装置１は、床６に設置された架台７に、旋回軸８と駆動源である回動装置９と往復スライダクランク機構が設けられている。往復スライダクランク機構は、レール部材１０に往復直線移動可能に設けられたスライダ１１と、回動装置９に設けられたクランク１２と、クランク１２とスライダ１１とを連結するロッド１３とから構成されている。スライダ１１上には、その往復直線移動する方向と直交する方向に二つのブロック１１ａが平行に夫々設けられ、そのブロック１１ａ間は上方に開口する連結溝１１ｂとなっている。クランク１２は、一端に筒状の固定部１２ａを備え、固定部１２ａが回動装置９の回動軸９ａに固定され、回動軸９ａと共に回動する。クランク１２の他端にはロッド１３の一端が回動可能に係合され、ロッド１３の他端にはスライダ１１が回動可能に係合されている。旋回軸８には上端面から水平方向に旋回アーム１４が延設され、旋回アーム１４に連結アーム１５の一端が枢着され、連結アーム１５の他端を扉５に連結し、旋回アーム１４と連結アーム１５とからアームが構成されている。尚、連結溝１１ｂは、スライダ１１が往復直線移動する方向と直交する方向であれば、スライダ１１を切り欠くなどして形成してもよい。また、スライダ１１には、往復直線移動する両端で近接スイッチ１６に近接する近接用ブロック１１ｃが設けられている。

架台７は、図１に示すように、床６の上に設置される設置台７ａと、床６上を移動可能とするように設置台７ａに備えられたキャスター７ｂと、設置台７ａに垂直に固定された下支柱７ｃと、下支柱７ｃに高さ方向に移動可能に設けられた上支柱７ｄとで構成されている。上支柱７ｄの上端には、取付台７ｅと旋回軸支持台７ｆとが設けられている。架台７は、キャスター７ｂにより床６上を移動可能で、設置台７ａに備えられたストッパ部材７ｇにより任意の位置で床６に固定される。下支柱７ｃには、側面に設けられたブロック７ｈに、ねじ部材７ｉが螺合されている。ねじ部材７ｉは、上支柱７ｄの側面に設けられたブロック７ｊに下側から当接させて保持し、ねじ部材７ｉを回動させると、上支柱７ｄが垂直方向へ移動することで、架台７は高さ調整可能となっている。旋回軸支持台７ｆには、旋回軸８が垂直方向の軸線を中心に回動可能に設けられている。取付台７ｅには、レール部材１０が旋回軸８の軸線方向と直交するように設けられ、また、駆動源である回動装置９が設けられ、回動装置９に設けられた回動軸９ａが取付台７ｅに設けた貫通穴から取付台７ｅ上面に突出している。また、取付台７ｅのレール部材１０の両端付近には近接スイッチ１６が夫々設けられている。

旋回軸８は、その外周縁部下側で旋回アーム１４延設方向と反対方向に、連結溝１１ｂ内を往復移動する連結部材８ａを突設してある。連結部材８ａは、例えばカムフォロアであり、内部に転動体８ｂを備え、転動体８ｂが転動することで連結溝１１ｂに接触する外輪が回転運動しながら、連結溝１１ｂ内を往復移動可能に係合している。この連結部材８ａにより旋回軸８とスライダ１１とが連結されており、スライダ１１の往復移動により連結部材８ａが旋回軸８を支点にして旋回して旋回アーム１４が旋回するようになっている。

旋回アーム１４の上下面には、図２に示すように、旋回アーム１４の他端から一端に向かって長手方向に、摺動溝１４ａが形成され、旋回アーム１４の他端には、コの字状のスライドブラケット１４ｂがボルト１４ｃと図示しないナットにより摺動溝１４ａに取付けられている。スライドブラケット１４ｂは、ボルト１４ｃを緩めることで旋回アーム１４の摺動溝１４ａに沿って長手方向に移動可能であり、ボルト１４ｃを締付けることで任意の位置に固定可能となっている。このスライドブラケット１４ｂにヒンジ部材１７で連結アーム１５の一端が枢着されており、旋回アーム１４は連結アーム１５の枢着される位置を長手方向に移動可能な構造となっている。尚、旋回アーム１４は、スライドブラケット１４ｂを長手方向に移動可能な構成としたが、旋回軸８から連結アーム１５の枢着位置までの距離を変更可能な構成であれば、本実施の形態に限定されない。

連結アーム１５は、長手方向に形成された長穴を備えた長棒部材１５ａと、ボルト挿通孔を備えた長棒部材１５ｂを重ね合わせ、長棒部材１５ｂ側からボルト挿通孔および長穴にボルト１５ｃを挿通し、ボルト１５ｃを長棒部材１５ａ側のブロック１５ｄに螺合して構成されている。ボルト１５ｃを緩めることで長棒部材１５ａ、１５ｂ同士が長溝に沿って長手方向に相対的に移動し、ボルト１５ｃを締付けることで長棒部材１５ａ、１５ｂ同士をその位置でボルト１５ｃとブロック１５ｄで挟み込んで固定することで、連結アーム１５は全長を伸縮可能な構造となっている。図５に示すように、連結アーム１５の他端にはガイドレール１５ｅが長手方向に設けられている。ガイドレール１５ｅ上には、図５に二点鎖線で示すように、ガイド部材１５ｆが長手方向スライド可能に設けられている。ガイド部材１５ｆにはブラケット１５ｇが長手方向に設けられ、ブラケット１５ｇの一端はガイドレール１５ｅの一端に当接可能に折り曲げられている。ブラケット１５ｇの他端は、ガイドレール１５ｅ側に折り曲げられ、ストッパボルト１５ｈがガイドレール１５ｅの他端に当接可能に設けられている。ブラケット１５ｇには、扉５に設けられた試験用取手５ａに係合可能に装着される円筒部１８ａを一端に備えた連結体１８が取付け可能に設けられている。尚、連結アーム１５は全長が伸縮可能な構造であれば、本実施の形態に限定されない。また、連結体１８も試験用取手５ａに係合可能な形状であれば、これに限定されない。

次に、扉開閉試験装置１の動作について説明する。まず、扉５は閉められた状態とする。扉５の試験用取手５ａに連結体１８の円筒部１８ａを装着し係合させると、図２に実線で示す状態となる。そして、回動装置９を作動させると回動軸９ａが回動する。ここで、回動軸９ａは図２において、時計回りに回転させても、反時計回りに回転させても、扉開閉試験装置１は同じ動作をするので、どちら回りに回転させてもよい。尚、本実施の形態では、図２において回動軸９ａを反時計回りに回転させた場合で説明する。

回動軸９ａに固定されたクランク１２が半回転すると、ロッド１３が図２〜図４における左方向へスライダ１１を押しながら移動し、二点鎖線で示す左端に位置する状態となる。この時、旋回軸８の連結部材８ａがスライダ１１の連結溝１１ｂ内を移動しながらスライダ１１により左方向に移動することで旋回軸８が左方向へ旋回するため、旋回アーム１４が旋回して、図２における二点鎖線で示す状態となる。すると、連結アーム１５が旋回アーム１４の旋回により、揺動しながら引っ張られることで連結体１８が試験用取手５ａを引っ張り、図２において二点鎖線で示すように扉５を開ける。さらにクランク１２が半回転すると、今度はロッド１３が右方向へスライダ１１を引っ張りながら移動し、図２〜図４に実線で示す元の状態になる。よって、連結部材８ａも右方向へ移動し、旋回軸８が右方向へ旋回するため、旋回アーム１４が実線で示す元の状態に戻ることで、連結アーム１５が実線で示す元の状態まで揺動しながら押し戻され、連結体１８が試験用取手５ａを押すことで扉５を閉める。

次に、扉５の開閉速度について説明する。図２〜図４における、実線で示す状態が閉鎖位置、二点鎖線で示す状態が開放位置である。回動装置９を作動させ回動軸９ａを等速回転させた時の、クランク１２の半回転における、スライダ１１の往復直線移動する方向への変位量を図６に示す。図６において、例えば、円の中心を回動軸９ａ、円の半径をクランク１２の全長、円周をクランク１２の他端の回転軌跡として説明する。ここで扉５が閉じているときの図２、図４に示すクランク１２の位置を閉端とし、扉５が開いた時のクランクが図４に示す位置から半回転した位置を開端とする。閉端から角度θ回転した時の変位量をＸ１、開端と閉端の中間を角度θ回転した時の変位量をＸ２、開端の手前から開端まで角度θ回転した時の変位量をＸ３とすると、中間での変位量Ｘ２が最大となり、そこから閉端あるいは開端に近づくにつれて変位量Ｘ１、Ｘ３は小さくなる。また、残りの半回転も同様の変位量となる。この変位量は、往復スライダクランク機構での、スライダ１１の移動量となる。つまり、スライダ１１の移動量も中間点で最大となり、移動端すなわち開閉端に近づくにつれて移動量が小さくなる。このことから、スライダ１１の移動速度も中間点で最大となり、開閉端に近づくにつれて小さくなる。つまり、閉端から開端に向かって移動する場合、閉端から中間点に向かって加速し、中間点から開端に向かって減速する。また、逆の場合も同様である。よって、スライダ１１に連結された旋回アーム１４も、旋回端すなわち開閉端に向かって旋回する場合、同様に加減速しながら連結アーム１５を押し引きする。よって、扉５は図２に実線で示す閉鎖位置付近、二点鎖線で示す開放位置付近では、開閉速度がゆっくりとなる。

扉５の開閉動作の際には、図５に示すように、ガイド部材１５ｆがガイドレール１５ｅ上をスライドすることにより、連結体１８と連結アーム１５が相対的にスライドするようになっている。図２に実線で示す扉５が閉められた状態の時、ガイド部材１５ｆが図５に実線で示すガイドレール１５ｅ上の略中央付近に位置するように、連結アーム１５の長さが調整されている。扉５の開時には、連結アーム１５が、旋回アーム１４により引っ張られ、扉５に係合されている連結体１８に対して離れる方向にスライドし、ガイドレール１５ｅがストッパボルト１５ｈに当接して、連結アーム１５が連結体１８を引っ張って扉５を開ける。また、扉５の閉時には、連結アーム１５が、旋回アーム１４により押し出され、扉５に係合されている連結体１８に対して近づく方向にスライドし、ガイドレール１５ｅがブラケット１５ｇに当接して、連結アーム１５が連結体１８を押し出して扉５を閉める。そして、連結アーム１５が図２に実線で示す位置まで押し出した後は、ブラケット１５ｇがガイドレール１５ｅから離れてスライドし、扉５の慣性力で閉動作させる。つまり、扉５が扉枠４に当接する手前で、扉５を放したような状態にできる。

また、スライダ１１に近接用ブロック１１ｃを設け、取付台７ｅに近接スイッチ１６を設けたことで、スライダ１１の移動端を検知して扉５の開閉状態が確認でき、開閉回数をカウントできるので、図示しないシーケンサなどで開閉回数を設定、入力して自動運転させ、所定の開閉回数が終了したら自動停止させることができ、必要な回数を確実に開閉動作させることができる。

ここまで、図１に実線で示す位置に設置した場合で説明してきたが、これは扉５から扉開閉試験装置１を遠ざけて設置した状態である。さらに、扉５の試験用取手５ａから連結体１８を取り外して係合を解除した状態で、旋回アーム１４を図２における二点鎖線の位置にし、連結アーム１５をヒンジ部材１７により折りたたむことで、扉５の正面および付近には障害物が無い状態にすることもできる。そして、扉開閉試験装置１を扉５から遠ざける必要がなければ、通常は図１に二点鎖線で示すような、扉５に近づけた位置に設置して使用することができる。

次に、サイズが異なる扉を開閉させる場合について説明する。尚、ここからは、扉開閉試験装置１を、図１における二点鎖線で示す、扉５に近づけた位置に設置した状態として、先ずは、扉の幅方向のサイズが異なる場合について説明する。図７は、扉開閉試験装置１を、図１における二点鎖線で示す位置に設置した。尚、扉枠４ｂおよび扉５ｂは、図１の扉枠４および扉５より夫々横幅が狭いものである。ここで、開口部３は、拡張したり、図示しない隙間埋め材等で塞いだりして、扉枠に合せてあることとし、これ以降の説明でも同様とする。この時、スライドブラケット１４ｂは旋回アーム１４の旋回軸８寄りに移動させて固定し、連結アーム１５は全長を縮めた状態となっている。そして、図７、図８に二点鎖線で示すように、扉５ｂより横幅が広い扉５ｃとその扉枠４ｃの場合には、スライドブラケット１４ｂを旋回アーム１４の他端寄りすなわち旋回軸８から遠ざかる方向に移動させて固定し、連結アーム１５の全長を伸ばした状態にする。よって、横幅が異なる扉の開閉にも容易に対応することができる。

次に、扉の高さ方向のサイズが異なる場合について説明する。図９において実線で示す部分は、図７の実線で示す部分と同じである。そして、図９に二点鎖線で示すように、扉５ｂより高さが低い扉５ｄとその扉枠４ｄの場合には、架台７のねじ部材７ｉを一方向に回転させることで、架台７は上支柱７ｄより上部が降下し、扉開閉試験装置１の高さを下げることができる。また、ねじ部材７ｉを逆方向に回転させることで、架台７は上支柱７ｄより上部が上昇し、扉開閉試験装置１の高さを上げることができる。尚、架台７は高さ調整可能な構成であれば、本実施の形態に限定されない。

このようにして、扉開閉試験装置１に往復スライダクランク機構を設けて、スライダ１１に連結させた旋回アーム１４の旋回により、扉５を開閉させるようにしたことで、簡便で安価な構成で、扉５の開閉角度や開閉速度を制御することなく、扉５の閉鎖位置と開放位置の前後で扉の開閉速度を減速して衝撃を和らげ、扉５をスムーズに開閉させることができ、扉５から位置を離して設置することができる。また、架台７をキャスター７ｂによって移動できるので、扉開閉試験装置１を扉５に近づけて設置したり離して設置することができ、必要に応じて容易に設置位置を移動させることができる。これにより、例えば電磁波遮蔽扉のような電磁波の測定試験を行いながら扉を自動的に開閉したい場合には、扉開閉試験装置１を扉から離して扉の開閉を行うことができる。さらには、旋回アーム１４は旋回軸８から連結アーム１５の枢着位置までの距離を変更可能な構成とし、連結アーム１５は全長を伸縮可能な構造とし、架台７は高さ調整可能な構成としたことで、サイズの異なる扉の開閉にも容易に対応することができる。

１扉開閉試験装置
２躯体
４扉枠
５扉
６床
７架台
７ａ設置台
７ｃ下支柱
７ｄ上支柱
８旋回軸
８ａ連結部材
８ｂ転動体
９回動装置（駆動源）
１１スライダ（往復スライダクランク機構）
１１ｂ連結溝
１２クランク（往復スライダクランク機構）
１４旋回アーム（アーム）
１５連結アーム（アーム）
１８連結体

Claims

躯体に固定された扉枠に開閉可能に枢着された扉を繰り返し開閉させる扉開閉試験装置であって、架台に駆動源と、垂直方向の軸線を中心に回動可能な旋回軸とを備え、扉と駆動源をアームを介して連結し、駆動源の作動によりアームを旋回して扉を開閉させる扉開閉試験装置において、前記架台に往復スライダクランク機構を設け、前記旋回軸と往復スライダクランク機構のスライダを連結し、前記アームを前記旋回軸上端面から水平方向に延設した旋回アームと、旋回アームに一端を枢着し他端を前記扉に連結した連結アームとから構成し、前記駆動源で前記往復スライダクランク機構のクランクを回動し、前記スライダの往復移動により前記旋回アームが前記旋回軸を支点に旋回して前記連結アームが揺動することを特徴とする扉開閉試験装置。
前記スライダにスライダが往復直線移動する方向と直交し、上方に開口する連結溝を設け、前記旋回軸の外周縁部下側で旋回アーム延設方向と反対方向に、前記連結溝内を往復移動する連結部材を突設して前記旋回軸と前記スライダとを連結し、前記スライダの往復移動により連結部材を介して前記旋回アームが前記旋回軸を支点に旋回することを特徴とする請求項１記載の扉開閉試験装置。
前記連結部材は転動体を備えていることを特徴とする請求項２記載の扉開閉試験装置。
前記連結アームは他端に長手方向スライド可能な連結体を備え、連結体が前記扉と連結し、前記旋回アームの旋回により、前記連結アームと連結体を相対的にスライドさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の扉開閉試験装置。
前記架台は少なくとも、床の上に移動可能に設置される設置台と、設置台に固定された下支柱と、下支柱に高さ方向に移動可能に設けられた上支柱で構成され、前記旋回アームは前記連結アームの枢着される位置を長手方向に移動可能な構造とし、前記連結アームは全長を伸縮可能な構造としたことを特徴とする請求項１記載の扉開閉試験装置。