JP2000282441A - ゲートおよびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧設備間の油圧配管や別置きの油圧発生装
置が不要で油圧設備の簡素化が図れ、設備の施工、維持
が容易、油圧配管損傷による設備の機能不全も回避で
き、構造体の変形剛性を大きくすることなく扉体の幅を
広げることができ、別置きのゲート用開度検出装置が不
要となるので同調制御が簡略化され機器の維持も容易と
なるゲートを得ること。 【解決手段】 サーボモータで駆動される油圧ポンプと
油圧ポンプに直結される油圧操作端からなる駆動源一体
型油圧機器を一つの扉体に複数装備したゲートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダム・堰・水門な
どで用いられる起伏式ゲート、引き上げ式ゲート等に関
するもので、特に重量物としての扉体を簡素な機構で開
閉できるゲートに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のダム、河川の可動堰、水門
の駆動装置として油圧力を使用した起伏式ゲート、およ
び図６、７は従来の引き上げ式ゲートの各々の実施の形
態を示す概要図である。図において、１は地盤に所望間
隔で立設した堰柱、２は扉体で、前記堰柱間に下端が回
動可能に設けられた起伏式ゲート、または前記堰柱間に
上下動可能に設けられた引き上げ式ゲートを形成する。
３ｂは油圧シリンダで、ピストンロッドの先端が起伏式
ゲートの扉体２上部両側に軸着、または引き上げ式ゲー
トの上端に接続されている。１６はゲート用開度検出装
置で、シリンダ３ｂの作動量すなわち起伏式ゲートの回
動量、または引き上げ式ゲートの昇降量を検出する。８
は油圧発生装置で、シリンダ３ｂに圧油を供給する。９
は操作室に設けられたコントローラ、１０は油圧配管、
１１は操作信号配線、１２は制御信号配線、１３は堰底
部の監査廊である。

【０００３】上記のように構成された従来のダム、河川
の可動堰、水門等に用いられる起伏式ゲート、または引
き上げ式ゲートは、その操作に油圧力を使用する場合、
扉体２に接続された油圧シリンダ３ｂと操作室等に収納
された油圧発生装置８を油圧配管１０にて接続し、油圧
発生装置８にコントローラ９から操作信号を送り、操作
が行われる。特に扉体２の幅が大きくなると、複数の油
圧シリンダ３ｂを同調させて起伏、昇降操作が行われ
る。

【０００４】そして、多数の油圧シリンダ３ｂの同調制
御は、困難であることや扉体２の必要剛性を抑えるため
に、堰幅が広い場合にはゲートを分割して複数の扉体２
を設置し、各々独立した駆動源により操作している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】幅広の扉体を複数の油
圧シリンダにより操作する場合は、各油圧シリンダの動
作に大きな誤差がでると、扉体の構造変形や破壊につな
がる問題が発生する。従来は、かかる問題を解決するべ
く油圧発生装置に流量制御弁を備えるとともに、各油圧
シリンダへの油圧配管の圧力損失をできるだけ均等にな
るように配管する等の対策が講じられている。

【０００６】上記油圧シリンダ自体に同調誤差を補正す
る機能は無く、各油圧シリンダの同調が崩れた場合の対
策として、扉体左右の変位を計測する手段を設け、過大
な誤差が生じた場合には、何れかの油圧シリンダへの油
圧流量を制御弁により遮断して、変位を調整し、同調を
回復することが行われている。多数の油圧シリンダの同
調はさらに困難であり、堰幅が広い場合にはゲートを分
割して設置し、各々独立した駆動源により前記の同調制
御操作を行っている。

【０００７】この様な同調手段を講じるためには、ゲー
ト用開度検出装置、油圧制御弁およびこれらの機器を制
御する演算装置などの複雑な装置構成が必要とされる。
油圧配管の損傷は設備の機能不全を招くため、油圧配管
の布設や維持にも格別な注意が必要となる。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決し、構造が簡
素で扉体の左右同調が容易なゲートおよびその駆動方法
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、サーボ
モータで駆動される油圧ポンプと油圧ポンプに直結され
る油圧操作端からなる駆動源一体型油圧機器を一つの扉
体に複数装備したゲートである。上記駆動源一体型油圧
機器は、油圧発生源であるサーボモータと油圧ポンプが
油圧操作端に直結されるため、油圧発生装置を別途設置
する必要が無く、油圧シリンダへの油圧配管の布設も不
要である。

【００１０】本発明の第二は、油圧で駆動される扉体を
持つゲートであって、油圧ポンプと油圧ポンプに直結さ
れる油圧操作端からなる少なくとも１つの駆動源一体型
油圧機器により、扉体を容易に操作する構成としたゲー
トである。このため、油圧発生装置を別途設置する必要
が無く、油圧シリンダへの油圧配管の布設も不要であ
る。また、駆動源一体型油圧機器が有する同調制御機能
を用いて多数の駆動源一体型油圧機器を操作することに
より、扉体剛性の過大を招くことなく幅の広い扉体を有
するゲートを実現でき、設備の簡略化が行える。

【００１１】本発明の第三は、駆動源一体型油圧機器を
用いたゲートの駆動方法であって、油圧操作端がピスト
ンロッドの変位検出器内蔵型の油圧シリンダであり、該
変位信号によって駆動源一体型油圧機器のサーボモータ
を制御することにより、扉体の同調制御を行うものであ
る。上記各油圧シリンダはピストンロッド変位を内蔵の
変位検出器にて検出し、演算装置により直接サーボモー
タを制御して油圧流量制御を行い、ゲートの同調制御を
行う。別置きのゲート用開度検出装置、別置きの油圧発
生装置は不要となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に本発明の実
施の形態を図によって詳述する。図１は本発明の実施の
形態１の起伏式ゲートの概要を示す平面図、図２は同じ
く横断面図、側面図および駆動源一体型油圧シリンダの
説明図である。図示するように、堰柱１の内部に起伏式
ゲートの扉体２の回動を操作する駆動源一体型油圧機器
として駆動源一体型油圧シリンダ３ａが設置され、その
ピストンロッドの先端が扉体２の上部両側に軸着されて
支持する構成としている。堰底部の監査廊１３内に操作
信号配線１１、制御信号配線１２、動力配線１５を配線
して、コントローラ９によりゲートの扉体２を同調制御
操作する。駆動源一体型油圧シリンダ３ａには、単独制
御装置としてのコントローラ４ａと、コントローラ４ａ
の指令により作動するサーボモータ４ｂで駆動される油
圧ポンプ５、油圧ポンプ５に直結される油圧操作端とし
ての作動器（アクチュエータ）と、油タンク６および変
位検出器７を一体装備する。油タンク６は、駆動源一体
型油圧シリンダ３ａの変位時における内部油量の変化を
吸収させるために設置する。

【００１３】上記のように構成されたゲートの扉体２
を、変形が生じないように回動して傾きを調整する操作
は、コントローラ９の操作信号により駆動源一体型油圧
シリンダ３ａのコントローラ４ａでサーボモータ４ｂを
動作させ、油圧ポンプ５を回転させて油圧力を発生させ
る。

【００１４】ゲートの扉体２を回動する操作量の同調
は、駆動源一体型油圧シリンダ３ａに一体装備した変位
検出器７により各駆動源一体型油圧シリンダ３ａの変位
を計測し、変位信号をコントローラ４ａを介してコント
ローラ９に送る。コントローラ９にて同調演算して得ら
れたフィードバック量は、コントローラ４ａからサーボ
モータ４ｂに送ることによってモータ制御を行い、扉体
２を回動する各々の駆動源一体型油圧シリンダ３ａを同
調させるので、操作量に誤差が発生せず、扉体２に無用
な変形が生起するのを防止できる。また、飛沫のかかる
など環境条件の厳しいゲートに本発明を適用する場合、
駆動源一体型油圧シリンダ３ａは、シリンダロッド（金
属棒）の表面をセラミックで覆ったシリンダを用いるこ
とが好ましい。この場合、ロッドの腐食が防止できる上
に、金属棒に付けた凹凸状の刻みをセラミック被覆上か
ら磁気検出器などで容易に検出できるので、シリンダ内
蔵型の検出器のシリンダストローク位置検出の動作がよ
り確実となる。

【００１５】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２の引き上げ式ゲートの概要を示す平面図、側面図およ
び駆動源一体型油圧シリンダの説明図である。図示する
ように、堰柱１の上部に引き上げ式ゲートの扉体２の上
下動を操作する駆動源一体型油圧シリンダ３ａが設置さ
れ、ピストンロッドの先端が扉体２の両側上端に接続さ
れている。堰管理橋１４に操作信号配線１１、制御信号
配線１２、動力配線１５を配線して、コントローラ９に
よりゲートの扉体２の上下動を同調制御操作する。駆動
源一体型油圧シリンダ３ａには、コントローラ４ａ、サ
ーボモータ４ｂ、油圧ポンプ５、油タンク６、変位検出
器７を一体装備することは実施の形態１に同じである。
上記のように構成されたゲートの扉体２の上下動を変形
が生じないように調整する操作は、実施の形態１と同様
である。また、単一のシリンダで上下動させる小形のゲ
ートにおいて、駆動源一体型油圧シリンダは、従来の油
圧発生装置を別置きする必要がないので全体としてコン
パクトなゲートとなる。このような小形ゲートを多数配
置した場合、設置場所が相互に離れていても、同調した
上下動が容易に実現できるので、迅速な水位の調節が可
能となる。

【００１６】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
３の起伏式ゲートの概要を示す平面図、側面図および駆
動源一体型油圧シリンダの説明図である。この実施の形
態３は、本発明を起伏式ゲートに適用し、駆動源一体型
油圧機器として多数の駆動源一体型油圧シリンダ３ａに
より幅の広い扉体２の荷重を受けて操作するようにした
ものである。図示するように、起伏式ゲートは堰本体に
下端部を支承される。両端が回動可能に軸支される扉体
２は、扉体２の背面（下流側）の堰本体に下端部を支承
された駆動源一体型油圧シリンダ３ａが４基設置され、
そのピストンロッドの先端を扉体２の上部に軸着してい
る。堰本体に操作信号配線１１、制御信号配線１２、動
力配線１５を配線して、コントローラ９によりゲートの
扉体２を回動させる同調制御操作する。駆動源一体型油
圧シリンダ３ａには、コントローラ４ａ、サーボモータ
４ｂ、油圧ポンプ５、油タンク６、変位検出器７を一体
装備することは実施の形態１に同じである。

【００１７】上記のように構成されたゲートの扉体２の
回動を調整する操作は、実施の形態１と同様であるが、
駆動源一体型油圧機器が有する同調制御機能を用いて、
より多くの駆動源一体型油圧シリンダ３ａをフィードバ
ック制御することにより、扉体２に変形が生じないよう
に操作することが容易にできる。なお、上記実施の形態
３を５基以上の多数の駆動源一体型油圧シリンダ３ａで
扉体２を操作する場合に適用でき、また、少なくとも１
つの駆動源一体型油圧シリンダ３ａで扉体２を操作する
場合にも適用できる。

【００１８】本発明が適用できるゲートは、上記実施の
形態のような引き上げ式ゲートや起伏式ゲートに限定さ
れるものではなく、水平開閉式（マイター式）ゲート等
に適用できる。油圧の作動器（アクチュエータ）は、シ
リンダーに限らず油圧モータを用いてもよいものであ
る。

【００１９】

【発明の効果】上記のように第１の発明によれば、油圧
発生装置と油圧シリンダの間の油圧配管や油タンクが不
要なので、油圧設備の簡素化が図れ、設備の施工、維持
が容易となる。油圧配管損傷による設備の機能不全も回
避できる。また、第２の発明によれば、多数の油圧機器
の同調制御が行えるので、構造体の変形剛性を大きくす
ることなく扉体の幅を広げることができ、設備の簡略化
が図れる。設備施工、維持の容易性、経済性の向上が実
現できる。また、第３の発明によれば、駆動源一体型油
圧機器が内蔵する変位検出器とサーボモータを用いてゲ
ートの同調制御を行うことにより、別置きのゲート用開
度検出装置、別置きの油圧発生装置が不要となるので、
同調制御が簡略化され、機器の維持も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の概要を示す平面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態１の概要を示す（ａ）が横
断面図、（ｂ）が側面図および（ｃ）が駆動源一体型油
圧シリンダの説明図である。

【図３】本発明の実施の形態２の引き上げ式ゲートの概
要を示す（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図および（ｃ）
が駆動源一体型油圧シリンダの説明図である。

【図４】本発明の実施の形態３の起伏式ゲートの概要を
示す（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図および（ｃ）が駆
動源一体型油圧シリンダの説明図である。

【図５】従来の起伏式ゲートの実施の形態の概要を示す
（ａ）が平面図、（ｂ）が中間断面図、（ｃ）が側面図
である。

【図６】従来の引き上げ式ゲートの実施の形態の概要を
示す（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。

【図７】従来の引き上げ式ゲート設備の実施の形態の他
の形態の概要を示す（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 堰柱 ２ 扉体 ３ａ 駆動源一体型油圧シリンダ ３ｂ 油圧シリンダ ４ａ コントローラ ４ｂ サーボモータ ５ 油圧ポンプ ６ 油タンク ７ 変位検出器 ８ 油圧発生装置 ９ コントローラ １０ 油圧配管 １１ 操作信号配線 １２ 制御信号配線 １３ 監査廊 １４ 管理橋 １５ 動力配線 １６ ゲート用開度検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 正治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2D019 AA60 BA21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータで駆動される油圧ポンプと
   油圧ポンプに直結される油圧操作端からなる駆動源一体
   型油圧機器を一つの扉体に複数装備したことを特徴とす
   るゲート。
2. 【請求項２】 油圧で駆動される扉体を持つゲートであ
   って、油圧ポンプと油圧ポンプに直結される油圧操作端
   からなる少なくとも１つの駆動源一体型油圧機器によ
   り、扉体を容易に操作する構成としたことを特徴とする
   ゲート。
3. 【請求項３】 油圧操作端がピストンロッドの変位検出
   器内蔵型の油圧シリンダであり、該変位検出器からの変
   位信号によって駆動源一体型油圧機器のサーボモータを
   制御することを特徴とするゲートの駆動方法。