JP2003139267A - 負荷体駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この負荷体駆動装置は，負荷体の上下動を効
率的に作動でき，負荷体の自重降下のクラッチをトルク
が小さい所に設ける。 【解決手段】 この負荷体駆動装置は，負荷体を取り付
けたスピンドル２を動力伝達装置１７を通じて上下駆動
させるための出力駆動軸１２，出力駆動軸１２に第１ク
ラッチ５を介して連結された手動駆動系４５における手
動駆動軸１５に駆動連結された手動ハンドル１，手動駆
動系４５に組み込まれたセルフロック機構を構成するね
じブレーキ４，出力駆動軸１２に第２クラッチ９を介し
て連結されたモータ３，及び手動ハンドル１を回転状態
又はロック状態にするためねじブレーキ４のハウジング
に設けられた係合部に手動ハンドル１に設けた係止片を
係脱可能に操作できるロック機構５０を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，例えば，流路を
開閉するのに設けられた水門，扉体，ゲート，バルブ等
の負荷体を上下移動させるため，負荷体を支持するスピ
ンドルを上下移動させる動力伝達装置に手動駆動系と電
動駆動系とを組み込んだ負荷体駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，水路，浄水場，発電所，河川等の
流体が流れる流路には，流路を開閉して流量を制御する
ためのゲート，水門，バルブ等の負荷体が設けられてい
る。流路に設けられた負荷体を作動するため弁駆動用ア
クチュエータ即ち負荷体駆動装置が使用されている。弁
を作動するための負荷体駆動装置は，コントローラを用
いて制御する中央情報システム化に向かうと共に，弁開
閉の制御のうち簡単な一部の制御を行うことができるコ
ントローラを設けたもの，例えば，特開平１１−１０７
２５４号公報に開示されたものが知られている。該負荷
体駆動装置は，弁の開閉を制御するため，弁駆動のスピ
ンドル，該スピンドルから伝達される回転を入力側回転
軸に伝達し，該入力側回転軸に連結された出力側回転軸
によって作動するリミットスイッチ，トルクスイッチ等
を作動するためのスイッチ用カム，弁の開度を示す目盛
板等を備えている。また，弁駆動装置毎にアクチュエー
タ毎の作動時期等を調整することを可能とするため，各
スイッチ用カムは，出力側回転軸への取付け位置が手動
にて調整することが可能な構造に構成されている。

【０００３】また，弁駆動用アクチュエータは，ウォー
ムとウォームホイールから成り，ウォーム自体にセルフ
ロック機構を組み込んだ伝動機構を使用したり，各種の
歯車を組み込んだものがある。例えば，負荷体駆動装置
には，川，運河等に設置されたゲートバルブ，水門等の
バルブを昇降させて，水路を開閉するため，バルブを支
持するスピンドルを上下移動させる操作伝動装置を組み
込んだバルブコントロール装置が開示されている。該バ
ルブコントロール装置は，例えば，川，運河等の土手に
基礎として築かれたスラブ上に一対のスピンドルの上下
運動を案内する支持体，該支持体内に減速機を組み込ん
だ操作伝動装置から構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，ウォームと
ウォームホイールとから成る伝動機構は，ハンドルの回
転に対してねじの効率が極端に悪くなり，例えば，増水
のため早急に水門を閉鎖しなければならない時には，極
めて不利になるという問題がある。また，ピニオンとラ
ックとから成る伝動機構は，速度調節装置，クラッチ，
切換えレバー等の機構を必要とし，緊急時に水門を閉鎖
する場合に，バルブ，水門等の開閉作動即ち上下作動に
使用されるスピンドル駆動装置について，手動によって
バルブ，水門等を直ちに降下させ，しかも簡単な操作で
直ちに水路等を閉鎖することがひつようである。

【０００５】また，従来の負荷体駆動装置は，水門，ゲ
ートバルブ等の荷重が重い時には，通常の作動において
は電動減速機構を組み込んだ装置を使用しなければ，水
門，ゲートバルブ等の荷重の上昇を行うのが困難であ
る。この解決策として，例えば，減速比を高くすること
も可能であるが，高減速比のため，水門を上昇するため
の手動ハンドルの回転操作回数が多くなり，また，上昇
所要時間が長時間掛かることになる。逆に，水門の下降
時には，高減速比であるため，負荷側からの力が増速機
を介することになり，負荷操作伝動装置に組込まれる各
部品を高速回転させることになる。

【０００６】従来の負荷駆動伝動装置について，電磁ク
ラッチを介して電動減速機構を組み込むことに着眼した
ものがある。電動機が作動して水門等の負荷を所定の位
置に停止させておくには，電動機に組付けられる電磁ク
ラッチをオフすると同時に，負荷操作伝動装置にねじブ
レーキの駆動系の電磁クラッチをオンさせれば，前記負
荷操作伝動装置に組込まれたねじ付き回転軸は水門等の
負荷が作用する方向に回転する。この回転力がねじ部に
ねじ摺動状態に組込まれたナットを摺動させ，その結
果，ラチェットホイールを介して，摩擦ディスクを加圧
することになるが，ブレーキ力が働くには，ナットはね
じ付き回転軸上を摺動することが条件となる。ねじ付き
回転軸とナットとのねじ部の摺動抵抗と手動回転軸の回
転抵抗を比較した時，ねじ部の摺動抵抗の方が小さくな
いと，ナットは摺動せずに回転してしまう。ナットが回
転すると，ブレーキ力は働かず，水門等の負荷は該重力
によって下降するという現象が発生することになる。言
い換えれば，手動回転軸の回転よりも，ねじ部の摺動の
方が軽くなければならない。

【０００７】従来の負荷体駆動装置では，上記のよう
に，緊急時や点検時に，手動ハンドルによってスピンド
ルを回転駆動して水門やバルブによって流路を開閉する
ことが行われるが，負荷体駆動装置は，山間地，奥地，
或いは河川等に設置してあるため，好奇心や悪戯によっ
て手動ハンドルが作動されることが発生し，負荷体駆動
装置に思わぬ事故等が発生することがあった。従って，
手動ハンドルが負荷体駆動装置の管理者や作業者等の関
係者以外の人が作動できないように機構を持たせる必要
が生じてきた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，水
門，扉体，バルブ，ゲート等の負荷体を操作する手動ハ
ンドルを関係者以外の人が操作できない悪戯防止機構を
備え，緊急時に直ちに自重降下レバーの操作によって負
荷体をその自重で降下させて流路を閉鎖することができ
ると共に，負荷体の重量をロックして保持するセルフロ
ック機構を設け，また，トルクスイッチやリミットスイ
ッチ等のスイッチユニットの検出情報に応答して中央情
報制御装置及び負荷体駆動装置そのものが備えたバルブ
開閉の制御のうち簡単な一部の制御を行うコントローラ
を制御できる負荷体駆動装置を提供することである。

【０００９】この発明は，流路に設けられたゲート，バ
ルブ，水門等の負荷体，該負荷体を取り付けたスピンド
ルを動力伝達装置を通じて上下駆動させるための出力駆
動軸，該出力駆動軸に第１クラッチを介して連結された
手動駆動系における手動駆動軸に駆動連結された手動ハ
ンドル，前記手動駆動系に組み込まれたセルフロック機
構を構成するねじブレーキ，前記出力駆動軸に第２クラ
ッチを介して連結されたモータ，該モータ又は前記手動
ハンドルによって前記出力駆動軸を駆動するため前記第
１クラッチと前記第２クラッチとのオン・オフ状態を自
動的に切り換える切換装置，前記手動ハンドルを回転状
態又はロック状態にするため前記ねじブレーキのハウジ
ングに設けられた係合部に前記手動ハンドルに設けた係
止片を係脱可能に操作できるロック機構，及び前記出力
駆動軸の作動状態に応答して前記出力駆動軸を駆動制御
するコントローラ，から成る負荷体駆動装置に関する。

【００１０】前記動力伝達装置には，前記スピンドルに
設けられたラックと該ラックに噛み合うピニオンから成
るラック・ピニオン機構，自重降下を調整する遠心ブレ
ーキ及び平歯車で構成された減速機が組み込まれてい
る。前記モータは減速機等の前記動力伝達装置によって
小さい出力のもので十分である。

【００１１】また，前記第１クラッチは無励磁作動形電
磁クラッチで構成され，また，前記第２クラッチは励磁
作動形電磁クラッチで構成されている。この負荷体駆動
装置では，前記第１クラッチは手動駆動系のトルクが小
さい所に設けることができる。

【００１２】前記手動駆動系には，自重で前記負荷体を
降下させるための自重降下レバーが組み込まれている。

【００１３】前記ハウジングに設けられた前記係合部は
周方向に設けられた複数の凹部で形成され，前記手動ハ
ンドルに設けた前記係止片は前記凹部に係合するピンか
ら形成されている。

【００１４】前記手動ハンドルロック機構の係脱操作
は，前記手動ハンドルが前記手動駆動軸に駆動連結した
ハンドル駆動軸上を軸方向に摺動することによって行わ
れ，前記手動ハンドルが前記ハンドル駆動軸上の軸方向
の摺動を阻止する錠が設けられている。

【００１５】前記係止片の前記係合部からの離脱状態で
前記手動ハンドルを前記ハンドル駆動軸上に係止させる
係止手段が設けられている。

【００１６】前記ねじブレーキは，前記ハンドル駆動軸
に噛み合う外周に形成された歯車と内周に形成されたね
じを備えたナット，該ナットの前記ねじに噛み合うねじ
付き回転軸，前記ナットの両側に配置され且つ前記ねじ
付き回転軸と一体回転のディスクボス，各々の前記ディ
スクボスに摩擦ディスクを介して前記ナットと前記ディ
スクボス間にそれぞれ配置された各ラチェットホイー
ル，一方の前記ラチェットホイールに係止して前記ラチ
ェットホイールの正方向の回転を規制する正回転用ラチ
ェット，及び他方の前記ラチェットホイールに係止して
前記ラチェットホイールの逆方向の回転を規制する逆回
転用ラチェットから構成されている。

【００１７】この負荷体駆動装置は，上記のように構成
されているので，手動ハンドルを操作するには手動ハン
ドルをハンドル駆動軸上に摺動させて係止片を係合部か
ら離脱させる必要があるので，誤操作や悪戯等によって
手動ハンドルを操作することがなく，安全性を確保でき
る。また，手動ハンドルのハンドル駆動軸上の軸方向の
摺動を阻止する錠を設けておけば，関係者以外の人が手
動ハンドルを操作することが阻止できる。

【００１８】また，この負荷体駆動装置は，第１クラッ
チ又は第２クラッチを切り換えるのみで，水門等の負荷
体を昇降させる駆動系をモータによる電動作動又は手動
操作の何れかに簡単に切り換えることができ，また，緊
急に負荷体を下降させる時には，クラッチを解放するだ
けで，或いはねじブレーキを電動的に，場合によって
は，手動で単に解除することによって，直ちに且つ確実
に前記負荷を該自重で高速度で降下させることができ
る。更に，この負荷体駆動装置は，ねじブレーキにおけ
るハンドル駆動軸の回転に一定の負荷を与えて，ねじブ
レーキのねじ部の摺動抵抗をハンドル駆動軸の回転抵抗
よりも大きく設定することによって，ねじブレーキを確
実に且つ迅速に機能させることができ，負荷体がその自
重で降下する現象を防止し，極めて安全性に富んだもの
となる。従って，この負荷体駆動装置は，従来のウォー
ムとウォームホイールによる負荷の降下速度に比較し，
負荷を迅速に降下させることができ，例えば，水門を緊
急遮断することができる。しかも，ハンドル駆動軸の回
転に負荷が与えられることで，相対的にねじ部の摺動抵
抗をハンドル駆動軸の回転抵抗よりも相対的に小さくす
ることができ，ねじブレーキのナットを回転させること
なく摺動させてブレーキ作動状態にでき，それ故，負荷
体を所定に位置に停止させることができる。

【００１９】更に，この負荷体駆動装置は，負荷体を降
下させる時には，手動ハンドルを逆回転させてねじブレ
ーキを解除すれば，ナットの移動範囲だけ負荷体の自重
によって急速に降下する。この操作を繰り返し操作すれ
ば，水門等の負荷を所定の位置まで急速に且つ確実に降
下させることができる。即ち，ねじブレーキを構成する
ねじ付き回転軸に螺合しているナットが回転することな
くスムースに摺動移動し，ねじブレーキをラチェットホ
イールを介して摩擦ディスクを確実に加圧し，ねじ付き
回転軸の回転方向を推力方向に変換して，ねじブレーキ
をブレーキ作動状態にし，水門等が下降することなく停
止状態を保持する。また，前記負荷を降下させる時に
は，前記手動ハンドルを逆回転させて前記ねじブレーキ
の摩擦ブレーキを解除すれば，前記ナットの移動範囲だ
け前記負荷の自重によって急速に降下する。前記手動ハ
ンドルを逆回転させる簡単な操作を繰り返し行えば，水
門等の前記負荷を所定の位置まで間歇的ではあるが，急
速に且つ確実に，しかも前記ナットを回転させるだけの
操作力で済み，該操作力を余り必要とせずに前記負荷を
降下させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による負荷体駆動装置の実施例を説明する。この負荷体
駆動装置は，例えば，水路，浄水場等の流路における流
体の流れを制御するゲート，水門，扉体，バルブ等の負
荷体（図示せず）を上下駆動する動力伝達装置を備えた
ものであり，手動ハンドル１の操作をロックする手動ハ
ンドルロック機構５０が設けられている。この負荷体駆
動装置は，概して，負荷体を取り付けたスピンドル２，
スピンドル２を昇降させるラック・ピニオン機構６，減
速機５６等を有する動力伝達装置１７，手動駆動系４５
に設けられた電磁石４４と多板ディスク３８とから成る
第１クラッチ５，電動駆動系４６に設けられた電磁石４
７から成る第２クラッチ９，電動駆動系４６を通じて動
力伝達装置１７へ動力を伝達するためのモータ３，手動
駆動系４５に設けられたセルフロック機構を構成するね
じブレーキ４，及びねじブレーキ４を通じて動力伝達装
置１７へ動力を伝達するためハンドル駆動軸２０を回転
操作する手動ハンドル１から構成されている。この負荷
体駆動装置では，第１クラッチ５はＯＦＦクラッチ即ち
無励磁作動形クラッチに構成されており，また，第２ク
ラッチ９はＯＮクラッチ即ち励磁作動形クラッチに構成
されている。

【００２１】スピンドル２は，１本或いは複数本のスピ
ンドル２によって水門等の負荷体を支持するものであ
り，スピンドル２の下端部には負荷体が取り付けられ，
また，スピンドル２の上端部の外面には長手方向にラッ
ク８が形成されている。スピンドル２に形成されたラッ
ク８には，スピンドル２の支持体となるハウジングに取
り付けた軸４８に回転可能に支持されたピニオン７が噛
み合っている。また，ピニオン７の反対側の位置には，
例えば，ラック８を形成したスピンドル２の上下運動を
ガイドするため，スピンドル２の外面に当接状態にハウ
ジングに回転自在に配置されたガイドローラが配置され
ている。即ち，ラック・ピニオン機構６はラック８とピ
ニオン７から構成され，ピニオン７の回転運動はラック
８の上下運動となる。

【００２２】この負荷体駆動装置は，主として，スピン
ドル２を動力伝達装置１７を通じて上下駆動させるため
の回転軸２２，回転軸２２に傘歯車１３，１４を通じて
駆動連結された出力駆動軸１２，出力駆動軸１２に第１
クラッチ５を介して連結された手動駆動系４５における
手動駆動軸１５に駆動連結された手動ハンドル１，手動
駆動系４５に組み込まれたセルフロック機構を構成する
ねじブレーキ４，出力駆動軸１２に電動駆動系４６に設
けられたモータ３，モータ３又は手動ハンドル１によっ
て出力駆動軸１２を駆動するため第１クラッチ５と第２
クラッチ９とのオン・オフ状態を切り換える切換装置
（図示せず），手動ハンドル１を回転状態又はロック状
態にするためねじブレーキ４のハウジング２３に設けら
れた係合部２４に手動ハンドル１に設けた係止片２６を
係脱可能に操作できる手動ハンドルロック機構５０，及
び出力駆動軸１２の作動状態に応答して出力駆動軸１２
を駆動制御するコントローラ（図示せず）から構成され
ている。モータ３は，平歯車でなる減速機５６の出力側
の電動駆動軸１６に出力する。電動駆動系４６には，電
動駆動軸１６と出力駆動軸１２との断接を行う第２クラ
ッチ９が設けられている。また，出力駆動軸１２には，
そのトルクを検出するトルクスイッチ１９と負荷体の位
置の情報を検出するリミットスイッチ１８とを備えたス
イッチユニット１０が設けられている。

【００２３】動力伝達装置１７には，遠心ブレーキ１１
が設けられている。遠心ブレーキ１１は，負荷体の自重
降下の速度を制限する装置として機能し，負荷体の降下
速度の微調整を簡単に行うことができる。また，モータ
３は，平歯車から構成された減速機５６が高効率に構成
されているので，小型即ち小さい出力のもので十分であ
る。負荷体駆動装置には，ねじブレーキ４による確実な
セルフロック機構を備えているので，モータ３に別途の
ブレーキを設ける必要がない。また，動力伝達装置１７
には，スピンドル２に設けられたラック８とラック８に
噛み合うハウジングに回転支持されたピニオン７を備え
たラック・ピニオン機構６が設けられている。ラック・
ピニオン機構６は，負荷体の自重降下を可能にして負荷
体の作動の効率をアップすると共に，負荷体の円滑で静
粛な運転を可能にすることができる。ラック・ピニオン
機構６には，２個のアイドルピニオン７を設けているの
で，負荷体の荷重を分散させて歯車を小さく設計でき，
ラック及び減速機を小型化し，軽量化を達成している。

【００２４】また，手動駆動系４５には，自重で負荷体
を降下させるため，現場操作ができる自重降下レバー２
１が組み込まれている。自重降下レバー２１は，軽い操
作力であり，手動で操作することによって負荷体を自重
降下させることができる。負荷体駆動装置に設けられた
手動用のレバーは，１本の自重降下レバー２１のみであ
るので，緊急時にでも迷うこと無く手動操作を行うこと
ができ，また，負荷体の自重降下を途中でも停止させる
ことができる。また，負荷体の自重降下は，中央情報制
御装置に設けた押ボタン等のスイッチの遠方操作に応答
して行うことができる。更に，負荷体駆動装置に設けた
地震計，水位計等の検出信号に応答して負荷体を自重降
下させることもできる。

【００２５】コントローラは，負荷体駆動装置に設けら
れたトルクスイッチ１９，リミットスイッチ１８を組み
込んだスイッチユニット１０の検出信号による負荷体状
態，例えば，流路の負荷状態，負荷体の開度計４３によ
る開度状態等を常に検出しており，それらの検出信号に
応答して負荷体を常に最適状態に制御することができ，
例えば，自重降下を行った時もその作動は連動してお
り，再調整の必要がない。開度計４３は，手動操作，電
動作動又は自重降下を行う時でも負荷体駆動装置に設け
たあるので，負荷体との連結が断たれることがなく，指
針は常に正しい開度を示している。

【００２６】この負荷体駆動装置は，特に，手動ハンド
ル１のロック機構５０を設けたことであり，ハウジング
２３に設けられた係合部２４は周方向に設けられた複数
の凹部２５で形成され，また，手動ハンドル１に設けた
係止片は凹部２５に係合するピン２６から形成されてい
る。図３では，ハウジング２３に設けられた係合部２４
は，複数個（図３では１２個）の凹部２５をピン２６に
整合するサイズに形成し，凹部２５とピン２６との間に
遊びが小さくなり，好ましい実施例に構成されている。
しかしながら，ロック機構５０は，図３に示す形状の他
に，例えば，図４に示す形状に構成することができる。
図４では，ハウジング２３に設けられた係合部２４Ａ
は，複数個（図４では６個）の凹部２５Ａをピン２６に
対して大きな遊びがあるサイズに形成されている。ま
た，図示していないが，係合部２４，２４Ａに形成され
た凹部２５，２５Ａに限らず，係合部２４に１本の突出
部を形成したのみの形状に形成することもでき，この場
合には手動ハンドル１が１回転の遊びがあることにな
る。

【００２７】手動ハンドルロック機構５０の係脱操作
は，手動ハンドル１が手動駆動軸１５に駆動連結したハ
ンドル駆動軸２０上を軸方向に摺動することによって行
われる。また，係止部２６の係合部２４の凹部２５から
の離脱状態で手動ハンドル１をハンドル駆動軸２０上に
係止させる係止手段２７が設けられている。また，係止
手段２７は，ハンドル駆動軸２０の外周面に軸方向に隔
置して形成された一対の離脱位置係止溝４９及び係合位
置係止溝５３と，手動ハンドル１のボス部５４に形成さ
れた孔５５に配置された係止ボール５１とスプリング５
２から構成されている。

【００２８】第１クラッチ５は，無励磁作動形の電磁ク
ラッチで構成されており，手動と電動の切り換えを自動
的に行うことができ，手動切り換えレバーを不要にして
いる。この負荷体駆動装置は，第１クラッチ５によって
遠方（中央制御装置）からの自重降下や，地震計等によ
る自動自重降下を可能にし，手動操作時には，過負荷ス
リップ装置の機能を果たすことができる。また，第２ク
ラッチ９は，励磁作動形の電磁クラッチで構成されてお
り，電動作動時のみにモータ３と減速機５６等を組み込
んだ動力伝達装置１７とを連結するように構成されてい
る。第２クラッチ９は，電動作動停止時には瞬時に連結
状態を断ち，モータ３の慣性モーメントをカットするこ
とできる。

【００２９】この負荷体駆動装置には，手動ハンドル１
がハンドル駆動軸２０上の軸方向の摺動を阻止する錠２
８が設けられている。錠２８は，その係止状態をコント
ローラに接続しておけば，負荷体駆動装置の現場制御を
優先させるか，又は中央制御装置を優先させるかの操作
の切り換えの機能を果たすことができる。また，手動ハ
ンドル１は，適当な大きさの負荷で，軽快な操作力で負
荷体を上下動させることができ，電気的且つ機械的な２
重のインタロックで作業者の安全を保護したものであ
る。

【００３０】ねじブレーキ４は，作動に信頼性の高いセ
ルフロック機構を構成することができ，負荷体の重量を
ロックして保持することができ，しかも手動ハンドル１
で回転させる時には，負荷体による流路の開閉の何れの
操作も行うことができる機構に構成されている。ねじブ
レーキ４は，例えば，ハンドル駆動軸２０に噛み合う外
周に形成された歯車２９と内周に形成されたねじ５７を
備えたナット３０，ナット３０のねじ５７に噛み合うね
じ付き回転軸３１，ナット３０の両側に配置され且つね
じ５７付き回転軸３１と一体回転のディスクボス３９，
４０，各々のディスクボス３９，４０に摩擦ディスク４
１，４２を介してナット３０とディスクボス３９，４０
間にそれぞれ配置された各ラチェットホイール３２，３
３，一方のラチェットホイール３２に係止してラチェッ
トホイール３２の正方向の回転を規制する正回転用ラチ
ェット３４，及び他方のラチェットホイール３３に係止
してラチェットホイール３３の逆方向の回転を規制する
逆回転用ラチェット３５から構成されている。

【００３１】手動ハンドル１の回転操作によってナット
３０が回転し，ナット３０はねじ５７にガイドされてね
じ付き回転軸３１上を左右いずれかの軸方向に所定の距
離だけ移動できるように構成されている。ナット３０の
移動距離は，摩擦ディスク４１，４２を押圧する分だ
け，ラチェットホイール３２，３３とナット３０との隙
間より僅かに大きくなる。また，回転軸３１には，ナッ
ト３０の両側に配置されたディスクボス３９，４０がキ
ーによって一体的に回転できるように固定されている。
ディスクボス３９とナット３０との間には，例えば，正
回転用のラチェットホイール３２が配設され，また，反
対側のディスクボス４０とナット３０との間には，逆回
転用のラチェットホイール３３が配設されている。更
に，ディスクボス３９のフランジ部とラチェットホイー
ル３２との間には，摩擦ブレーキを構成する複数個の摩
擦ディスク４１が配置され，また，ディスクボス４０の
フランジ部とラチェットホイール３３との間には，同様
に摩擦ブレーキを構成する複数個の摩擦ディスク４２が
配置されている。一方のラチェットホイール３２には，
ハウジング２３に取り付けた軸３６に揺動可能に取り付
けられた正回転用のラチェット３４が係止可能に配置さ
れている。同様に，他方のラチェットホイール３３に
は，ハウジング２３に取り付けた軸３６に揺動可能に取
付けられた逆回転用のラチェット３５が係止可能に配置
されている。ラチェット３４とラチェット３５とは，逆
向きの爪であり，ラチェットホイール３２，３３の互い
に逆向きに形成された爪に確実に係止できるように，軸
３６上でスプリング３７によって離れる状態に且つ逆回
転方向に付勢された位置設定されている。

【００３２】この発明による負荷体駆動装置は，以上の
ように構成されており，次のように作動する。まず，負
荷体駆動装置におけるモータ３によってスピンドル２を
作動する場合について説明する。コントローラの指令又
は手動によって切換装置を電動作動に切り換える。モー
タ３の駆動は，減速機５６，電動駆動軸１６，第２クラ
ッチ９を通じて出力駆動軸１２を回転させ，出力駆動軸
１２の回転は傘歯車１３，１４を通じて回転軸２２に伝
動され，ラック・ピニオン機構６のピニオン７を回転さ
せ，ラック７を上下方向に移動させる。ラック７の上下
方向移動は，スピンドル２を上下方向に移動させ，スピ
ンドル２に取り付けられた水門，ゲート，扉体，バルブ
等の負荷体を上下方向に移動させる。次いで，スピンド
ル２が所定の位置になって，その位置でスピンドル２を
停止させる場合には，モータ３を停止する。この状態で
は，手動ハンドル１には，ねじブレーキ４で所定の負荷
が掛かっている以外は回転トルクは与えられていない。
しかも，スピンドル２には負荷体の荷重が掛かっている
状態である。

【００３３】この負荷体駆動装置について，スピンドル
２は負荷体の自重によって下降しようとして回転軸２２
が逆方向に回転し，回転軸２２の回転運動は出力駆動軸
１２から第１クラッチ５を通じて手動駆動軸１５へ次い
でねじ付き回転軸３１を回転させる。ところで，ねじブ
レーキ４によってハンドル駆動軸２０の回転抵抗は，ね
じ付き回転軸３１を摺動するナット３０の摺動抵抗より
大きいので，ねじ付き回転軸３１の回転は，ナット３０
をねじ５７に沿って直ちに摺動移動させ，図の左方に移
動し，ナット３０の側面はラチェットホイール３３に当
接し，ラチェットホイール３３を図の左方に移動させ
る。ラチェットホイール３３の移動は，摩擦ディスク４
２を押圧し，ディスクボス４０との間にトルク伝達状態
が形成される。ディスクボス４０は回転軸３１にキー止
めされているので，ディスクボス４０の回転は回転軸３
１の回転と一体回転している。そこで，ラチェットホイ
ール３３は，ディスクボス４０及び回転軸３１と一緒に
回転しようとするが，ラチェットホイール３３には逆転
防止のラチェット３５が係止されるので，ラチェットホ
イール３３は一方向にのみ回転できる機構になってい
る。従って，ラチェットホイール３３がラチェット３５
に係止された状態では，ラチェットホイール３３は反対
方向には回転できない状態になっている。そこで，スピ
ンドル２に掛かる負荷体の荷重によって回転軸３１が回
転しようとしても，ラチェットホイール３３が回転でき
ず，従って，ねじ付き回転軸３１は回転が停止する。そ
れ故に，回転軸３１の回転は停止し，スピンドル２は所
定に位置に停止する。即ち，この負荷駆動伝動装置にお
けるねじブレーキ４を確実に且つ迅速に機能させること
ができ，スピンドル２に取り付けた水門等の負荷体が，
自重で降下する現象を防止し，極めて安全性に富んだも
のとなる。

【００３４】次に，負荷駆動伝動装置における手動ハン
ドル１によってスピンドル２を上昇させる作動について
説明する。コントローラの指令又は手動によって切換装
置を手動操作に切り換える。手動ハンドル１を，例え
ば，右回りに回転させると，ハンドル駆動軸２０が回転
し，ハンドル駆動軸２０の回転は歯車２９を回転させ
る。歯車２９の回転は，ナット３０を回転させる。ねじ
５７を備えたねじ付き回転軸３１は，スピンドル２に取
り付けたバルブ等の負荷体の荷重が掛かっているので，
所定のトルクが掛かって静止状態である。従って，ナッ
ト３０の回転は，回転軸３１に形成されたねじ５７に沿
って図の左方に移動し，ナット３０の側面はラチェット
ホイール３３に当接し，ラチェットホイール３３を図の
左方に移動させる。ラチェットホイール３３の移動は，
摩擦ディスク４２を押圧し，ディスクボス４０との間に
トルク伝達状態が形成される。ディスクボス４０は回転
軸３１にキー止めされているので，ディスクボス４０の
回転は回転軸３１を回転させる。この時，ラチェットホ
イール３３には逆転防止のラチェット３５が係止されて
いるので，ラチェットホイール３３は一方向にのみ回転
するようになっている。そこで，スピンドル２に掛かる
負荷によって回転軸３１が回転させられるトルク以上の
トルクでラチェットホイール３３を回転させることによ
って，ラチェットホイール３３は確実に且つ逆転するこ
となく回転させられる。回転軸３１の回転はねじブレー
キ４の手動駆動軸１５の回転となり，次いで，手動駆動
軸１５の回転は，出力駆動軸１２へ出力され，次いで，
動力伝達装置１７で減速された後にラック・ピニオン機
構６へ伝達され，ピニオン７に回転を伝動し，ピニオン
７の回転はスピンドル２を上昇させることになる。

【００３５】また，手動ハンドル１によってスピンドル
２を下降させる作動は，同様に，コントローラ（図示せ
ず）の指令又は手動によって手動操作に切り換える。通
常，スピンドル２には，水門，ゲート，バルブ等の負荷
体の荷重が掛かっているものである。そこで，スピンド
ル２を下降させるために，手動ハンドル１を回転させる
ことなく，ねじブレーキ４のブレーキ状態を開放するこ
とによって，スピンドル２を簡単に且つ間歇的に，しか
も迅速に降下させることができる。即ち，負荷体の荷重
はピニオン７，動力伝達装置１７，出力駆動軸１２，第
１クラッチ５，次いでねじ付き回転軸３１にトルクとし
て伝動されている。従って，ねじ付き回転軸３１の回転
は，ナット３０を，例えば，図の右方に移動させ，ナッ
ト３０はラチェットホイール３２を押圧して摩擦ディス
ク４１を通じてディスクボス３９と互いに押圧状態にな
り，従って，回転軸３１の回転にブレーキが掛かった状
態になっている。そこで，手動ハンドル１を回転させ
と，手動ハンドル１の回転はナット３０を回転させる。
ナット３０の回転は，ねじ付き回転軸３１のねじ５７が
静止状態であるので，ねじ５７にガイドされて他方のラ
チェットホイール３３側へ移動する。ここで，手動ハン
ドル１の回転を停止すれば，回転軸３１には負荷によっ
てスピンドル２を降下させる方向にトルクが掛かってい
るので，直ちに回転軸３１はスピンドル２を降下させる
方向に回転し，ナット３０を再びラチェットホイール３
２側へ移動させる。ナット３０がラチェットホイール３
２を押圧する状態になれば，その時点で回転軸３１の回
転は停止し，スピンドル２の降下も停止するが，再び上
記のように，手動ハンドル１を回転させれば，ナット３
０が所定の距離だけ移動するが，該距離に対応する回転
軸３１の回転数だけ回転してスピンドル２は再び降下す
る。それ故に，手動ハンドル１の回転操作を繰り返せ
ば，スピンドル２は，迅速に且つ確実に自重によって間
歇的に降下することができ，例えば，川の増水時等に水
門等のバルブを緊急に降下させ水路を閉鎖することがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】この発明による負荷体駆動装置は，上記
のように構成されているので，負荷体の上下動に対して
小さな出力のモータによる電動作動或いは手動ハンドル
による手動操作で対応でき，上下動の作動効率をアップ
でき，また，自重降下のクラッチをねじブレーキを設け
たトルクの小さい位置に設置でき，装置そのものに係る
負荷を低減でき，耐久性をアップできる。また，この負
荷体駆動装置は，手動ハンドルを操作するには手動ハン
ドルをハンドル駆動軸上に摺動させて係止片を係合部か
ら離脱させる必要があるので，誤操作や悪戯等によって
手動ハンドルを操作することがなく，安全性を確保でき
る。また，手動ハンドルのハンドル駆動軸上の軸方向の
摺動を阻止する錠を設けておけば，関係者以外の人が手
動ハンドルを操作することが阻止できる。従って，この
負荷体駆動装置は，従来のウォームとウォームホイール
によるものにおける負荷体の降下速度に比較し，負荷を
迅速に降下させることができ，例えば，水門を緊急遮断
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による負荷体駆動装置の概略を示す説
明図である。

【図２】図１の負荷体駆動装置に設けられた手動ハンド
ルロック機構を示す断面図である。

【図３】図２の手動ハンドルロック機構の一実施例を説
明するため手動ハンドルを除いた拡大説明図である。

【図４】図２の手動ハンドルロック機構の別の実施例を
説明する拡大説明図である。

【符号の説明】

１ 手動ハンドル ２ スピンドル ３ モータ ４ ねじブレーキ（セルフロック機構） ５ 第１クラッチ ６ ラック・ピニオン機構 ７ ピニオン ８ ラック ９ 第２クラッチ １０ スイッチユニット １１ 遠心ブレーキ １２ 出力駆動軸 １３ 傘歯車（入力側） １４ 傘歯車（出力側） １５ 手動駆動軸 １６ 電動駆動軸 １７ 動力伝達装置 １８ リミットスイッチ １９ トルクスイッチ ２０ ハンドル駆動軸 ２１ 自重降下レバー ２２ 回転軸 ２３ ハウジング ２４，２４Ａ 係合部 ２５，２５Ａ 凹部 ２６ 係止片（ピン） ２７ 係止手段 ２８ 錠 ２９ 歯車 ３０ ナット ３１ ねじ付き回転軸 ３２，３３ ラチェットホイール ３４ 正回転用ラチェット ３５ 逆回転用ラチェット ３６，４８ 軸 ３７ スプリング ３８ 多板ディスク ３９，４０ ディスクボス ４１，４２ 摩擦ディスク ４３ 開度計 ４４，４７ 電磁石 ４５ 手動駆動系 ４６ 電動駆動系 ４９ 離脱位置係止溝 ５０ 手動ハンドルロック機構 ５１ 係止ボール ５２ スプリング ５３ 係合位置係止溝 ５４ ボス部 ５５ 孔 ５６ 減速機 ５７ ナットのねじ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路に設けられたゲート，バルブ，水門
   等の負荷体，該負荷体を取り付けたスピンドルを動力伝
   達装置を通じて上下駆動させるための出力駆動軸，該出
   力駆動軸に第１クラッチを介して連結された手動駆動系
   における手動駆動軸に駆動連結された手動ハンドル，前
   記手動駆動系に組み込まれたセルフロック機構を構成す
   るねじブレーキ，前記出力駆動軸に第２クラッチを介し
   て連結されたモータ，該モータ又は前記手動ハンドルに
   よって前記出力駆動軸を駆動するため前記第１クラッチ
   と前記第２クラッチとのオン・オフ状態を自動的に切り
   換える切換装置，前記手動ハンドルを回転状態又はロッ
   ク状態にするため前記ねじブレーキのハウジングに設け
   られた係合部に前記手動ハンドルに設けた係止片を係脱
   可能に操作できるロック機構，及び前記出力駆動軸の作
   動状態に応答して前記出力駆動軸を駆動制御するコント
   ローラ，から成る負荷体駆動装置。
2. 【請求項２】 前記動力伝達装置には，前記スピンドル
   に設けられたラックと該ラックに噛み合うピニオンから
   成るラック・ピニオン機構，自重降下を調整する遠心ブ
   レーキ及び平歯車で構成された減速機が組み込まれてい
   ることから成る請求項１に記載の負荷体駆動装置。
3. 【請求項３】 前記第１クラッチは無励磁作動形電磁ク
   ラッチで構成され，また，前記第２クラッチは励磁作動
   形電磁クラッチで構成されていることから成る請求項１
   又は２に記載のに記載の負荷体駆動装置。
4. 【請求項４】 前記手動駆動系には，自重で前記負荷体
   を降下させるための自重降下レバーが組み込まれている
   ことから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載のに記
   載の負荷体駆動装置。
5. 【請求項５】 前記ハウジングに設けられた前記係合部
   は周方向に設けられた複数の凹部で形成され，前記手動
   ハンドルに設けた前記係止片は前記凹部に係合するピン
   から形成されていることから成る請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載の負荷体駆動装置。
6. 【請求項６】 前記手動ハンドルロック機構の係脱操作
   は，前記手動ハンドルが前記手動駆動軸に駆動連結した
   ハンドル駆動軸上を軸方向に摺動することによって行わ
   れ，前記手動ハンドルが前記ハンドル駆動軸上の軸方向
   の摺動を阻止する錠が設けられていることから成る請求
   項１〜５のいずれか１項に記載の負荷体駆動装置。
7. 【請求項７】 前記係止部の前記係合部からの離脱状態
   で前記手動ハンドルを前記ハンドル駆動軸上に係止させ
   る係止手段が設けられていることから成る請求項１〜６
   のいずれか１項に記載の負荷体駆動装置。
8. 【請求項８】 前記ねじブレーキは，前記ハンドル駆動
   軸に噛み合う外周に形成された歯車と内周に形成された
   ねじを備えたナット，該ナットの前記ねじに噛み合うね
   じ付き回転軸，前記ナットの両側に配置され且つ前記ね
   じ付き回転軸と一体回転のディスクボス，各々の前記デ
   ィスクボスに摩擦ディスクを介して前記ナットと前記デ
   ィスクボス間にそれぞれ配置された各ラチェットホイー
   ル，一方の前記ラチェットホイールに係止して前記ラチ
   ェットホイールの正方向の回転を規制する正回転用ラチ
   ェット，及び他方の前記ラチェットホイールに係止して
   前記ラチェットホイールの逆方向の回転を規制する逆回
   転用ラチェットから構成されていることから成る請求項
   １〜７のいずれか１項に記載の負荷体駆動装置。