特開 2022-114506 ゲート装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022114506

(43)【公開日】2022-08-08

(54)【発明の名称】ゲート装置

(51)【国際特許分類】

   B61L 29/04 20060101AFI20220801BHJP

   E01F 13/04 20060101ALI20220801BHJP

【ＦＩ】

B61L29/04 Z

E01F13/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021010777

(22)【出願日】2021-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391054464

【氏名又は名称】株式会社てつでん

(71)【出願人】

【識別番号】000131027

【氏名又は名称】株式会社サンポール

(74)【代理人】

【識別番号】100113712

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】片山 健二

(72)【発明者】

【氏名】廣本 勝昭

(72)【発明者】

【氏名】久保 暁

(72)【発明者】

【氏名】杉本 恭彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 卓也

(72)【発明者】

【氏名】楠藤 正伯

(72)【発明者】

【氏名】大江 卓浩

(72)【発明者】

【氏名】安藤 裕造

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼崎 晋太朗

【テーマコード（参考）】

2D101

5H161

【Ｆターム（参考）】

2D101HB02

2D101HB06

5H161AA01

5H161RR13

5H161RR24

(57)【要約】

【課題】設置が容易なゲート装置を提供する。
【解決手段】ゲート装置１は、可動アーム２で通路を開閉する装置である。ゲート装置１は、可動アーム２と、支持部３と、付勢部４と、制動部５とを備える。支持部３は、可動アーム２を水平回転可能にその基端部を支持する。付勢部４は、可動アーム２を定位置に戻す方向に付勢力を発生する。制動部５は、可動アーム２を制動する。可動アーム２は、定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角θが変化する。そして、偏角θが変化しなくなった時、制動部５は、その偏角θを保持するように可動アーム２を所定時間制動し、その所定時間が経過した時、制動を解除する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可動アームで通路を開閉するゲート装置であって、
前記可動アームを水平回転可能にその基端部を支持する支持部と、
前記可動アームを定位置に戻す方向に付勢力を発生する付勢部と、
前記可動アームを制動する制動部とを備え、
前記可動アームは、前記定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角が変化し、そして、
前記偏角が変化しなくなった時、前記制動部は、その偏角を保持するように前記可動アームを所定時間制動し、その所定時間が経過した時、制動を解除することを特徴とするゲート装置。

【請求項2】

前記偏角が所定の非検知範囲内であるとき、前記制動部は、前記可動アームを制動しないことを特徴とする請求項１に記載のゲート装置。

【請求項3】

前記制動部は、前記可動アームを制動している時にその可動アームが開く方向に押されたとき、前記所定時間の経過を待たずに、制動を解除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のゲート装置。

【請求項4】

前記制動部は、前記可動アームを制動している時にその可動アームが閉じる方向に押されたとき、前記所定時間の経過を待たずに、制動を解除することを特徴とする請求項３に記載のゲート装置。

【請求項5】

前記制動部は、前記偏角を検知する回転角度センサと、制動トルクを発生するモータと、前記回転角度センサの出力が入力されて前記モータの制動トルクを制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のゲート装置。

【請求項6】

前記回転角度センサは、前記偏角に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を有することを特徴とする請求項５に記載のゲート装置。

【請求項7】

前記付勢部は、円筒カムと、付勢力を発生するための弾性体とを有し、
前記円筒カムは、円筒状のカムと、前記カムに接触して動くカムフォロアとを有し、前記可動アームの水平回転と前記カムフォロアの直線変位とを相互に変換し、
前記弾性体は、前記カムフォロアに接続された可動端と、固定された固定端とを有し、前記可動アームの偏角に応じて前記直線変位によって弾性変形されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のゲート装置。

【請求項8】

前記弾性体は、ばねであり、
前記弾性体の弾性変形は、前記ばねの圧縮であることを特徴とする請求項７に記載のゲート装置。

【請求項9】

前記カムフォロアは、前記カムに接触する接触子を有し、
前記円筒カムは、前記接触子が前記カムの円筒端面と接触する円筒端面カムであり、
前記円筒端面は、周方向の角度に対する高さで表されるカム曲線が形成されており、
前記カム曲線は、前記可動アームの偏角の絶対値が大きいほど前記カムフォロアの直線変位が大きくなる傾斜を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のゲート装置。

【請求項10】

前記カム曲線の傾斜は、前記可動アームの偏角の絶対値が大きいほど緩やかであることを特徴とする請求項９に記載のゲート装置。

【請求項11】

前記円筒端面は、前記定位置において前記接触子がはまり込む凹部を有し、
前記接触子は、前記可動アームが押されることにより前記凹部から出ることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のゲート装置。

【請求項12】

前記円筒端面は、前記前記接触子の周方向の角度範囲を限定するストッパ部を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載のゲート装置。

【請求項13】

前記制動部に電力を供給する電源部を有し、
前記電源部は、ソーラーパネルと、前記ソーラーパネルが発電した電力を蓄えるための蓄電部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のゲート装置。

【請求項14】

第４種踏切道に設置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のゲート装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通路を開閉するゲート装置に関する。

【背景技術】

【0002】

踏切道（踏切）は、踏切保安装置の内容によって第１種～第４種に区分される（非特許文献１参照）。第１種踏切道には、自動遮断機（自動的に開閉する踏切遮断機）が設けられている（例えば特許文献１参照）。第３種踏切道には、踏切警報機が設けられている（例えば特許文献２参照）。第４種踏切道には、自動遮断機も踏切警報機も設けられてない。なお、現在、第２種踏切道は無い。

【0003】

踏切障害事故の件数のうち、第４種踏切道での事故（第４種踏切事故）の割合が高い。第４種踏切事故の主な原因は直前横断である。第４種踏切事故における通行形態は、自転車や自動二輪等の軽車両等が多い。第４種踏切道では、軽車両等が一時停止せずに踏切内に進入して事故が発生している。しかし、第４種踏切道の廃止や格上げ等の抜本対策は、地元の同意を得るのに時間がかかる。このため、地元の同意を得やすい暫定対策が望まれる。

【0004】

従来から、第４種踏切道に使用する踏切用標識板が知られている（特許文献３参照）。この踏切用標識板は、再帰性反射フィルムと発光ダイオードとを有し、視認性の向上を図っている。しかし、通行者が、踏切用標識板を認識しても、踏切手前で一時停止するとは限らない。

【0005】

また、踏切の出入口側にゲート装置を設置することが提案されている（特許文献４参照）。このゲート装置では、開閉指令信号が駆動回路に与えられ、駆動回路がモータを回転し、阻止棒を上方に開く（同文献の明細書段落００２４等参照）。しかし、このゲート装置は、阻止棒を開閉させるための開閉指令信号を発生する装置が必要であり、阻止棒を上方に駆動するための電力を供給する必要もあるので、装置が大掛かりになり、設置が容易ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－１８８０３２号公報

【特許文献2】特開２０１２－１６６７６８号公報

【特許文献3】特開２０１２－１８８８２７号公報

【特許文献4】特開２００１－３４４６２３号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】ＪＩＳ Ｅ ３０１３：２００１「鉄道信号保安用語」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記問題を解決するものであり、設置が容易なゲート装置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】

【0009】

本発明のゲート装置は、可動アームで通路を開閉する装置であって、前記可動アームを水平回転可能にその基端部を支持する支持部と、前記可動アームを定位置に戻す方向に付勢力を発生する付勢部と、前記可動アームを制動する制動部とを備え、前記可動アームは、前記定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角が変化し、そして、前記偏角が変化しなくなった時、前記制動部は、その偏角を保持するように前記可動アームを所定時間制動し、その所定時間が経過した時、制動を解除することを特徴とする。

【0010】

このゲート装置において、前記偏角が所定の非検知範囲内であるとき、前記制動部は、前記可動アームを制動しないことが好ましい。

【0011】

このゲート装置において、前記制動部は、前記可動アームを制動している時にその可動アームが開く方向に押されたとき、前記所定時間の経過を待たずに、制動を解除することが好ましい。

【0012】

このゲート装置において、前記制動部は、前記可動アームを制動している時にその可動アームが閉じる方向に押されたとき、前記所定時間の経過を待たずに、制動を解除してもよい。

【0013】

このゲート装置において、前記制動部は、前記偏角を検知する回転角度センサと、制動トルクを発生するモータと、前記回転角度センサの出力が入力されて前記モータの制動トルクを制御する制御部とを有することが好ましい。

【0014】

このゲート装置において、前記回転角度センサは、前記偏角に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を有することが好ましい。

【0015】

このゲート装置において、前記付勢部は、円筒カムと、付勢力を発生するための弾性体とを有し、前記円筒カムは、円筒状のカムと、前記カムに接触して動くカムフォロアとを有し、前記可動アームの水平回転と前記カムフォロアの直線変位とを相互に変換し、前記弾性体は、前記カムフォロアに接続された可動端と、固定された固定端とを有し、前記可動アームの偏角に応じて前記直線変位によって弾性変形されることが好ましい。

【0016】

このゲート装置において、前記弾性体は、ばねであり、前記弾性体の弾性変形は、前記ばねの圧縮であることが好ましい。

【0017】

このゲート装置において、前記カムフォロアは、前記カムに接触する接触子を有し、前記円筒カムは、前記接触子が前記カムの円筒端面と接触する円筒端面カムであり、前記円筒端面は、周方向の角度に対する高さで表されるカム曲線が形成されており、前記カム曲線は、前記可動アームの偏角の絶対値が大きいほど前記カムフォロアの直線変位が大きくなる傾斜を有することが好ましい。

【0018】

このゲート装置において、前記カム曲線の傾斜は、前記可動アームの偏角の絶対値が大きいほど緩やかであることが好ましい。

【0019】

このゲート装置において、前記円筒端面は、前記定位置において前記接触子がはまり込む凹部を有し、前記接触子は、前記可動アームが押されることにより前記凹部から出ることが好ましい。

【0020】

このゲート装置において、前記円筒端面は、前記前記接触子の周方向の角度範囲を限定するストッパ部を有することが好ましい。

【0021】

このゲート装置において、前記制動部に電力を供給する電源部を有し、前記電源部は、ソーラーパネルと、前記ソーラーパネルが発電した電力を蓄えるための蓄電部とを有することが好ましい。

【0022】

このゲート装置において、第４種踏切道に設置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0023】

本発明のゲート装置によれば、可動アームが水平回転するので、可動アームを持ち上げるために外部からエネルギーを供給する必要がない。また、可動アームは、定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角が変化するので、可動アームの開閉を指令する装置が不要である。したがって、このゲート装置は、設置が極めて容易である。さらに、可動アームが押された後に偏角が変化しなくなった時、その偏角が所定時間保持されるので、可動アームが開いた後に直ぐに閉じず、通行が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係るゲート装置のアイソメトリック図。

【図2】同ゲート装置の平面図。

【図3】同ゲート装置のブロック構成図。

【図4】同ゲート装置における可動アームの水平回転を示す平面図。

【図5】同ゲート装置の制動部による制動制御を示すフローチャート。

【図6】同ゲート装置の状態変化を示す状態遷移図。

【図7】実施形態の変形例に係るゲート装置の状態変化を示す状態遷移図。

【図8】同ゲート装置のカバーを取り外した状態のアイソメトリック図。

【図9】図８の正面図。

【図10】図８の右側面図。

【図11】同ゲート装置における筐体内のアイソメトリック図。

【図12】同ゲート装置における付勢部の正面図。

【図13】同ゲート装置におけるカムのアイソメトリック図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の一実施形態に係るゲート装置について図１乃至図１３を参照して説明する。図１及び図２に示すように、ゲート装置１は、可動アーム２で通路を開閉する装置である。

【0026】

図３に示すように、ゲート装置１は、可動アーム２と、支持部３と、付勢部４と、制動部５と、電源部６とを備える。支持部３は、可動アーム２を水平回転可能にその基端部を支持する。付勢部４は、可動アーム２を定位置に戻す方向に付勢力を発生する（付勢する）。制動部５は、可動アーム２を制動する（可動アーム２にブレーキを掛ける）。電源部６は、制動部５に電力を供給する。

【0027】

図４に示すように、可動アーム２は、定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角θが変化する。

【0028】

水平回転は、平面視で回転軸を原点とする極座標で表される。定位置は、偏角θ＝０°である。本実施形態では、可動アーム２の水平回転の可動範囲は、偏角θがプラス・マイナス１３５°以内である（－１３５°≦θ≦１３５°）。偏角θの絶対値が小さいとき、ゲート装置１は、通路を閉じた閉状態である。偏角θの絶対値が大きくなることにより通路が開く。通行者の進入方向が定位置の可動アーム２に対して垂直である場合、偏角θの絶対値が９０°の時、ゲート装置１は、通路を最大に開いた全開状態である。すなわち、可動アーム２が通行者の進入方向と平行になった時、ゲート装置１は全開状態である。通行者の進入方向は、定位置の可動アーム２に対して垂直であるとは限らず、例えば４５°である場合、偏角θが－１３５°又は４５°の時、ゲート装置１は、全開状態である。

【0029】

ゲート装置１の構成について詳述する。本実施形態では、可動アーム２は、基端部から先端部に向かう水平方向（水平回転の動径方向）に長い長尺状である。この可動アーム２は、板状であり、アームパネルとも呼ばれる（図１参照）。可動アーム２は、棒（バー）であってもよい。

【0030】

ゲート装置１を片開きとして用いる場合、可動アーム２で通路を閉じる幅範囲は、例えば約１．５ｍである。対向する一対のゲート装置１を観音開き（両開き）として用いると、通路を閉じる幅範囲は、約３．０ｍとなる。水平方向に短い可動アーム２を用いて、通路を閉じる幅範囲を狭くしてもよい。

【0031】

可動アームは、風に対する抗力（空気抵抗）が小さい形状等を有することが望ましい。可動アーム２には、押して通行できることが文字等により表示される。

【0032】

なお、可動アーム２は、水平方向に長い長尺状に限定されず、例えば、上下方向に長い板状であってもよい。上下方向に長い可動アーム２は、例えば、可動アーム２の上又は下から通り抜けることを防ぐために用いられる。

【0033】

支持部３は、支柱３１と、ベースプレート３２とを有する。ベースプレート３２は、支柱３１の基部を地面に固定するための板である。

【0034】

本実施形態では、付勢部４は、弾性力により付勢力を発生する。制動部５は、電磁力により制動トルクを発生する。

【0035】

制動部５は、回転角度センサ５１と、モータ５２と、制御部５３とを有する（図３参照）。回転角度センサ５１は、可動アーム２の偏角θを検知する。モータ５２は、可動アーム２を制動するための制動トルクを発生する。モータ５２は、回転駆動をする回転機や、高速回転を減速させる制動機としてではなく、偏角θを保持するためのロータリーアクチュエータとして機能するので、それに適した特性を有するものが用いられる。制御部５３は、回転角度センサ５１の出力が入力されてモータ５２の制動トルクを制御する。制御部５３は、ハードウェアとしてマイクロコントローラを有し、プログラムを実行することにより動作する。

【0036】

電源部６は、ソーラーパネル６１と、蓄電部６２と、充放電回路６３とを有する。蓄電部６２は、ソーラーパネル６１が発電した電力を蓄える。本実施形態では、蓄電部６２は、電気二重層キャパシタである。蓄電部６２は、蓄電池（二次電池）であってもよい。充放電回路６３は、蓄電部６２の充放電を制御する電子回路である。充放電回路６３には、例えば電源ＩＣが用いられる。蓄電部６２の出力は、充放電回路６３を介して制動部５に供給される。

【0037】

上記のように構成されたゲート装置１の制御についてフローチャートを参照して説明する。図５に示すように、先ず、可動アーム２が定位置にあるときに、制動部５が起動される（ステップＳ１００）。そして、制動部５に内蔵されたマイクロコントローラ（マイコン）が初期化される（ステップＳ１０１）。そして、制動部５は、ブレーキ（制動）を解除する（ステップＳ１０２）。これにより、制動部５の制御モードが待機モードとなる（ステップＳ１０３）。

【0038】

なお、待機モードにおいて、可動アーム２が風を受けて動くことがある。可動アーム２が風によって動いても、可動アーム２にブレーキを掛ける必要は無い。このため、可動アーム２の偏角θが所定の非検知範囲内であるとき、制動部５は、待機モードを維持する（ステップＳ１０４でＹＥＳ）。非検知範囲内では、制動部５は、可動アーム２にブレーキを掛けない。非検知範囲内では、制動部５は、偏角θを検知するが、偏角θの時間変化を検知しないので、その角度範囲が非検知範囲と呼ばれる。非検知範囲の具体的な角度の数値は、付勢力の大きさの設定、ゲート装置１の設置環境等に応じて決められる設計事項である。なお、ゲート装置１の設置環境等によっては、このような非検知範囲を省略してもよい。

【0039】

可動アーム２は、押されることによってその定位置からの偏角θが変化する。可動アーム２が押されて、偏角θが非検知範囲を超えると（ステップＳ１０４でＮＯ）、制動部５の制御モードが動作モードとなる（ステップＳ１０５）。可動アーム２が動いている間、偏角θの絶対値が時間とともに増加する。制動部５は、偏角θの絶対値を時間微分することによって、可動アーム２が動いていることを検出する。制動部５は、可動アーム２が動いている間、動作モードを維持し、ブレーキを掛けない（ステップＳ１０６でＮＯ）。

【0040】

そして、偏角θが変化しなくなった時、すなわち可動アーム２が止まった時（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、制動部５の制御モードがブレーキモードとなる（ステップＳ１０７）。制動部５は、ブレーキを掛けるタイマの値（所定時間）を設定する（ステップＳ１０８）。タイマの値は、例えば数十秒程度（最大１分程度）である。そして、制動部５は、可動アーム２の偏角θを保持するように可動アーム２にブレーキを掛ける。

【0041】

ブレーキモード、すなわち、制動部５が可動アーム２を制動している時に、可動アーム２が押されたとき（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、タイマの時間切れを待たずに（所定時間の経過を待たずに）、ブレーキ（制動）を解除する（ステップＳ１１０）。ブレーキモードにおいて、制動トルクを超える力で可動アーム２が押されることにより可動アーム２が回転する。その回転による偏角θの変化を回転角度センサ５１が検知することにより、可動アーム２が押されたことが検出される。なお、ブレーキモードにおいて制動トルクの大きさが、通行者が可動アーム２を押して通行することができる程度であれば、可動アーム２が押されたときのブレーキの解除（ステップＳ１０９及びＳ１１０）を省略しても構わない。後述するように、本実施形態では、可動アーム２が開く方向に押されたときにステップＳ１０９及びＳ１１０が実行される。また、本実施形態の変形例では、可動アーム２がいずれの方向に押されたときもステップＳ１０９及びＳ１１０が実行される。

【0042】

ブレーキモードにおいて、タイマが時間切れになった時（所定時間が経過した時）（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、制動部５は、ブレーキを解除する（ステップＳ１１２）。これにより、可動アーム２は、付勢部４の付勢力によって定位置に戻る。そして、制動部５の制御モードは、待機モードに復帰する（ステップＳ１１３からステップＳ１０３）。

【0043】

なお、可動アーム２が付勢力によって定位置に戻る時、その可動アーム２の動きをモータ５２で電力回生して、蓄電部６２を充電してもよい。

【0044】

上記のように制御されるゲート装置１の状態変化について状態遷移図を参照して説明する。図６に示すように、ゲート装置１の初期状態及び定常状態は、可動アーム２が通路を閉じた閉状態である（状態ｓｔ０）。閉状態において、可動アーム２は定位置にあり（偏角θ＝０°）、制動部５は制動を解除している。偏角θが所定の非検知範囲内（所定の角度範囲内）であるとき、閉状態のままである（イベントｅ００）。

【0045】

可動アーム２が押されると（イベントｅ０１）、可動アーム２の偏角θの絶対値が非検知範囲を超えて増加し、ゲート装置１は開動作状態となる（状態ｓｔ１）。

【0046】

そして、偏角θが変化しなくなった時（イベントｅ１２）、制動部５は、可動アーム２を制動する。可動アーム２の偏角θは一定となり、ゲート装置１は開状態となる（状態ｓｔ２）。開状態（状態ｓｔ２）は、所定時間保持される（イベントｅ２２）。

【0047】

可動アーム２が追加で押されたとき（イベントｅ２１）、制動部５は、制動を解除する（状態ｓｔ１）。すなわち、ゲート装置１の開状態（状態ｓｔ２）において、可動アーム２が開く方向に押されたとき、制動部５は制動を解除する。

【0048】

開状態（状態ｓｔ２）において所定時間が経過した時（イベントｅ２３）、制動部５は、制動を解除する。ゲート装置１は、閉動作状態となる（状態ｓｔ３）。

【0049】

可動アーム２は、付勢部４の付勢力によって偏角θの絶対値が減少し、定位置（偏角θ＝０°）に復帰する（イベントｅ３０）。

【0050】

本実施形態では、開状態（状態ｓｔ２）において可動アーム２が反対側に押されたときには、制動部５は、制動を解除しない。風等の外乱によって制動が不要に解除されることを防ぐためである。このため、反対側に通行しようとする通行者が可動アーム２を押し戻して通行することができるように制動トルクの最大値が設定される。

【0051】

本実施形態の変形例として、開状態において可動アーム２が反対側に押されたときに制動を解除してもよい。

【0052】

図７に示すように、開状態（状態ｓｔ２）において可動アーム２が反対側に押されたとき（イベントｅ２３ａ）、制動部５は、制動を解除する（状態ｓｔ３）。すなわち、ゲート装置１の開状態（状態ｓｔ２）において、可動アーム２が閉じる方向に押されたとき、制動部５は制動を解除する。ゲート装置１は、閉動作状態となる（状態ｓｔ３）。

【0053】

開状態（状態ｓｔ２）において所定時間が経過した時（イベントｅ２３ｂ）、制動部５は、制動を解除する。ゲート装置１は、閉動作状態となる（状態ｓｔ３）。

【0054】

可動アーム２は、付勢部４の付勢力によって偏角θの絶対値が減少し、定位置（偏角θ＝０°）に復帰する（イベントｅ３０）。

【0055】

このように開閉するゲート装置１は、例えば、第４種踏切道に設置される。踏切道に設置されたゲート装置１は、踏切ゲートと呼ばれる。可動アーム２は、定位置において通路を閉じているので、踏切道の通行者に一時停止が促される。そして、通行者は、可動アーム２を押しながら、踏切道に進入する。可動アーム２の水平回転が止まると、その時の偏角θが保持され、可動アーム２がそれ以上開かないので、可動アーム２が閉じた状態が通常であることがいっそう明確になる。その偏角θが所定時間保持されるので、その間は可動アーム２が閉じる方向に戻らず、例えば、自転車等が可動アーム２に引っ掛かることが防がれる。なお、ゲート装置１は、線路の建築限界を支障しない位置に設置される。

【0056】

ゲート装置１の構成についてさらに詳述する。付勢部４、制動部５、及び電源部６の蓄電部６２及び充放電回路６３は、筐体７内に収容される（図３参照）。

【0057】

図８及び図９は、筐体７のカバーを取り外した状態のゲート装置１を示す。ソーラーパネル６１は、筐体７の頂部に設けられる。本実施形態では、筐体７は、支持部３に支持され、可動アーム２と共に回転する。

【0058】

ゲート装置１における詳細な内部構成を図１０に示す。筐体７内の上部に基板ボックス７１が設置される。基板ボックス７１内に電源部６の蓄電部６２及び充放電回路６３、制動部５の制御部５３が収容される。基板ボックス７１は、内部の電子装置を保護する。

【0059】

筐体７の中央にメインシャフト３３（主軸）が設けられる。メインシャフト３３は、上下方向（鉛直方向）に長い。メインシャフト３３は、支柱３１の上端に固定されており、回転しない。筐体７は、平面視で、メインシャフト３３の周りを回転する。

【0060】

制動部５のモータ５２の本体は、筐体７に固定され、モータ５２の回転軸は、メインシャフト３３に結合されている。

【0061】

制動部５の回転角度センサ５１は、回転軸の回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を有する。可動アーム２のメインシャフト３３に対する水平回転は、プーリー５４を介して、回転角度センサ５１の回転軸に伝達される。したがって、回転角度センサ５１の可変抵抗器は、可動アーム２の偏角θに応じて抵抗値が変化する。角度を検知するセンサとして、可変抵抗器（ロータリーポテンショメータ）は、アブソリュート形ロータリーエンコーダより非常に安価である。回転角度センサ５１の出力は、制御部５３に入力される。制御部５３は、可動アーム２を制動する時、付勢部４が発生する付勢力に対抗する制動トルクをモータ５２に発生させる。

【0062】

図１１に示すように、付勢部４は、円筒カム８と、弾性体９とを有する。円筒カム８は、運動方向を変換するための機械要素である。弾性体９は、付勢力を発生するための機械要素である。

【0063】

円筒カム８は、円筒状のカム８１と、カムフォロア８２とを有する。カムフォロア８２は、カム８１に接触して動く部分である。円筒カム８は、可動アーム２の水平回転とカムフォロア８２の直線変位とを相互に変換する。弾性体９は、可動端９１と、固定端９２とを有する（図１１参照）。弾性体９の可動端９１は、カムフォロア８２に接続される。固定端９２は、筐体７に固定される。弾性体９は、可動アーム２の偏角θに応じて直線変位によって弾性変形される。

【0064】

弾性体９は、ばねである。弾性体９の弾性変形は、ばねの圧縮である。本実施形態では、弾性体９は、圧縮コイルばねであり、そのコイルの中心軸にメインシャフト３３が位置する（図１０参照）。弾性体９は、中心軸が上下方向であり、可動端９１が上昇することにより、圧縮されて弾性力を発生する（図１１参照）。

【0065】

図１２に示すように、カムフォロア８２は、上下方向に直動するスライドプレート８２１と、カム８１に接触する接触子８２２とを有する。円筒カム８は円筒端面カムであり、接触子８２２がカム８１の円筒端面８１１と接触する。本実施形態では、接触子８２２は、ローラ（円端）である。接触子８２２としてのローラがカム８１の円筒端面８１１上を転動することによって、スライドプレート８２１が上下方向に直動する（直線変位する）。

【0066】

スライドプレート８２１には、リニアブッシュブラケット８３が固定されている（図１１参照）。リニアブッシュブラケット８３は、Ｌ型ブラケットであり、Ｌ字形状における鉛直部分がスライドプレート８２１に固定され、Ｌ字形状における水平部分にリニアブッシュ８４が設けられる。リニアブッシュ８４は、弾性体９の可動端９１が取り付けられる。すなわち、弾性体９の可動端９１は、リニアブッシュ８４、リニアブッシュブラケット８３を介して、カムフォロア８２のスライドプレート８２１に接続される。

【0067】

図１３に示すように、カム８１の円筒端面８１１は、周方向の角度に対する高さｈで表されるカム曲線が形成されている。円筒端面８１１における周方向の角度は、可動アーム２の偏角θと同じ大きさである。すなわち、カム曲線は、半径ｒが一定の円筒座標系（r，θ，ｈ）で表すことができる。このカム曲線は、可動アーム２の偏角θの絶対値が大きいほどカムフォロア８２の直線変位が大きくなる傾斜８１１ａを有する。

【0068】

本実施形態では、カム曲線の形状は、偏角θ＝０°（定位置）に対して対称である。すなわち、偏角θの絶対値が同じであれば、偏角θの符号（プラス・マイナス）が異なっても高さｈが同じである。なお、カム曲線の形状は、このような対称に限定されず、偏角θ＝０°に対して非対称にしてもよい。非対称形状のカム曲線により、例えば、進入時に必要な可動アーム２を押す力と、退出時に必要な押す力を、異なる大きさにすることができる。

【0069】

カム曲線の傾斜８１１ａは、可動アーム２の偏角θの絶対値が大きいほど緩やかである。

【0070】

例えば、カム曲線の高さｈは、偏角θの絶対値の平方根に比例するように設定される。このようなカム曲線の傾斜（ｄｈ／ｄθ）は、偏角θの絶対値の平方根に反比例するので、偏角θが大きいほど緩やかである。

【0071】

円筒端面８１１は、可動アーム２の定位置（θ＝０°）において接触子８２２がはまり込む（係合する）凹部８１１ｂを有する。接触子８２２は、可動アーム２が押されることにより凹部８１１ｂから出る。

【0072】

円筒端面８１１は、ストッパ部８１１ｃを有する。ストッパ部８１１ｃは、接触子８２２の周方向の角度範囲を限定する。

【0073】

上記のように構成された付勢部４及び制動部５の動作を時系列順に説明する（図１０～図１３参照）。可動アーム２が押されると、可動アーム２が水平回転する。可動アーム２とともに筐体７もメインシャフト３３に対して回転する。メインシャフト３３に対する可動アーム２の回転は、プーリー５４を介して回転角度センサ５１に伝達される。可動アーム２の回転により、カムフォロア８２がカム８１に対して回転し、接触子８２２（ローラ）が円筒端面８１１の傾斜８１１ａを上がる。接触子８２２が付いたスライドプレート８２１が上昇し、スライドプレート８２１とともに、リニアブッシュブラケット８３とリニアブッシュ８４が上昇する。これにより、弾性体９（圧縮コイルばね）の可動端９１が上昇し、弾性体９が圧縮される。

【0074】

そして、可動アーム２が押されなくなると、制動部５の制御部５３は、回転角度センサ５１（可変抵抗器）が検知した偏角θから回転の終了を検出し、モータ５２で可動アーム２を制動する。

【0075】

そして、所定時間が経過すると、制動部５は、制動を解除する。圧縮された弾性体９の弾性力がリニアブッシュ８４を押し、その力は、リニアブッシュブラケット８３、スライドプレート８２１、接触子８２２の順に伝達される。接触子８２２が円筒端面８１１の傾斜８１１ａを下がり、可動アーム２が回転する。そして、可動アーム２が定位置に戻る。

【0076】

なお、一般的な円筒カムは、カム（原動節）の回転運動をカムフォロア（従動節）の直線運動に変換する。これに対して、本実施形態の円筒カム８では、カム８１が固定され、カムフォロア８２が回転運動と直線運動を同時にすることにより、回転運動と直線運動が相互に変換される。円筒カムにおいて、回転運動と直線運動は、カムとカムフォロアとの間の相対的な運動だからである。

【0077】

以上、本実施形態に係るゲート装置１によれば、可動アーム２が水平回転するので、可動アーム２を持ち上げるために外部からエネルギーを供給する必要がない。また、可動アーム２は、定位置において通路を閉じ、押されることによってその定位置からの偏角θが変化するので、可動アーム２の開閉を指令する装置が不要である。したがって、このゲート装置１は、設置が極めて容易である。さらに、可動アーム２が押された後に偏角θが変化しなくなった時、その偏角θが所定時間保持されるので、可動アーム２が開いた後に直ぐに閉じず、通行が容易である。

【0078】

可動アーム２は、偏角θが所定の非検知範囲内であるとき、制動部５は制動しないので、風等により非検知範囲内で開いたとき、付勢力によって定位置に戻る。

【0079】

制動部５は、可動アーム２を制動している時に可動アーム２が開く方向に押されたとき、所定時間の経過を待たずに、制動を解除するので、通行者は、可動アーム２をさらに押し開くことができる。

【0080】

制動部５は、可動アーム２を制動している時に可動アーム２が閉じる方向に押されたとき、所定時間の経過を待たずに、制動を解除することにより、反対側に通行しようとする通行者が可動アーム２を反対側に押し戻すことが一層容易になる。

【0081】

制動部５は、モータ５２で制動トルクを発生する。一般的にモータは、回転子と固定子が直接結合されておらず、過負荷ですべりを生じる。このため、制動中に可動アーム２が強く押されても、制動部５が機械的に壊れることが防がれる。

【0082】

制動部５の回転角度センサ５１は、可変抵抗器で偏角θを検知するので、構造がシンプルであり、低コストである。

【0083】

付勢部４は、弾性体９で付勢力を発生するので、ゲート装置１は、可動アーム２を定位置に戻す動作が省エネルギーである。

【0084】

弾性体９は、ばねであるので、弾性係数の設定が容易であり、また、耐久性が高い。

【0085】

円筒カム８は、円筒端面カムであり、円筒端面８１１にカム曲線が形成されるので、カム曲線の形状により、可動アーム２の偏角θに対する付勢力を容易に設定することができる。

【0086】

円筒カム８のカム曲線の傾斜は、可動アーム２の偏角θの絶対値が大きいほど緩やかであるので、偏角θの絶対値が大きいときに可動アーム２を押し開くために必要な力の増大が緩和される。

【0087】

円筒端面８１１は、可動アーム２の定位置において接触子８２２がはまり込む凹部８１１ｂを有するので、可動アーム２は、定位置において安定に静止する。

【0088】

円筒端面８１１は、接触子８２２の周方向の角度範囲を限定するストッパ部８１１ｃを有するので、可動アーム２が回転する角度範囲が限定される。

【0089】

電源部６は、ソーラーパネル６１と蓄電部６２とを有するので、外部からの電源供給が不要であり、ゲート装置１の設置が容易になる。

【0090】

ゲート装置１を第４種踏切道に設置することにより、通行者に一時停止を促すことができ、踏切事故防止に寄与する。また、ゲート装置１は、警報音や光を発生せず、可動アーム２を押せば通行できるので、設置することへの地元の同意が得られやすい。

【0091】

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、付勢部４の円筒カム８は、円筒端面カムに限定されず、円筒状のカムの側面にカム曲線の形状の溝を形成した円筒溝カムであってもよい。また、付勢部４は、圧縮コイルばね及び円筒カム８を用いて付勢力を発生する構成に限定されず、例えば、ねじりばねを用いてもよく、錘及び滑車を用いてもよい。また、ゲート装置１を第４種踏切道以外に設置してもよい。

【符号の説明】

【0092】

１ ゲート装置
２ 可動アーム
３ 支持部
４ 付勢部
５ 制動部
５１ 回転角度センサ
５２ モータ
５３ 制御部
６ 電源部
６１ ソーラーパネル
６２ 蓄電部
８ 円筒カム
８１ カム
８１１ 円筒端面
８１１ａ カム曲線の傾斜
８１１ｂ 凹部
８１１ｃ ストッパ部
８２ カムフォロア
８２２ 接触子（ローラ）
９ 弾性体
θ 偏角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】