JP2003268750A - ゲート開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高揚程型ゲート開閉装置に関し、通常の電動
モータによるゲート開閉に代え油圧シリンダで開閉する
装置を先に提案したが、これでは昇降速度が一定にしか
できない不具合があったので、これを解消できるゲート
開閉装置を提供する。 【解決手段】 油圧シリンダ供給ポートへの流路切換
え、ドラム回転用サーボ弁１１をメカニカルにしたゲー
ト開閉装置において、切換えを行うカムが軸方向にテー
パ状の３次元偏心カムにし、スプール１６との接触点を
軸方向に変えスプール移動量を変えて供給流量を任意に
変えた。また、サーボ弁１１を含む流量制御弁前後の差
圧を圧力補償弁により任意に変更し、流量制御弁の流量
特性を変更し、供給流量の任意調整を可能にした。これ
により、作動油流量を変えてドラムの回転速度を任意に
でき、ゲートを開閉状況に応じた速度で昇降でき、ゲー
トの開閉時間の短縮、高速衝突を回避して装置の損傷を
軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲートを吊持した
ワイヤを巻き出し、又は巻き戻してゲートを昇降させる
ドラムを、メカニカルサーボ弁により油圧シリンダのポ
ートを変えて、ロッドの伸縮制御で回転させて、ゲート
の開閉を行うゲート開閉装置に係わり、特に、メカニカ
ルサーボ弁のリフト量制御若しくはメカニカルサーボ弁
の差圧調整により、油圧シリンダへの作動油流量を制御
して、ドラムの回転速度を変えゲート昇降速度をゲート
負荷に依存せずに、任意に変更できるゲート開閉装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水門等を開閉する高揚程型ゲート
開閉装置のゲート昇降に使用される昇降装置には、例え
ば、一つのドラムに一対のワイヤを巻き付け、一対のワ
イヤでゲートの両端部をそれぞれ吊持するもの、或いは
個々に設けた左右一対の各ドラムに巻き付けた各ワイヤ
でゲートの各端部を吊持するものがある。

【０００３】このようなワイヤロープウィンチ式の開閉
装置では、ドラム回転速度を０．５〜１ｒｐｍ程度にな
るよう非常に遅くする必要があり、かつ、引上げに要す
るトルクが非常に大きい。このため、可変速度機能を有
する油圧モータを使用してドラムを回転させ、低速、高
トルクを容易に実現できるようにしたものもあるが、ゲ
ート開閉装置のように大きな負荷がかかるゲートを昇降
させるには、市場には出回っていない大容量の油圧モー
タを必要とするために、製作コストが嵩む不具合があ
り、通常、これらドラム駆動は何れも主に電動モータに
よって行われている。

【０００４】しかしながら、このような電動モータを使
用するようにした、ワイヤロープウィンチ式の開閉装置
では、前述の通りドラム回転速度が非常に遅く、かつ、
トルクが非常に大きいため減速比の大きな減速機を必要
とし、また、始動時のエネルギー効率が悪く、さらに
は、電動モータ容量を定常負荷の２００％にする必要が
ある等により大型化し、その設置に大きなスペースを必
要とする不具合があった。

【０００５】この不具合を解消するため、ドラムの回転
を油圧シリンダによるロッドの伸縮で行うようにして、
ゲート開閉用に好適な低速・高トルクの油圧式回転駆動
装置にでき、しかも、無給電、センサーレスで切換えが
でき、油圧シリンダの移動方向と速度をメカニカルに切
換えできる制御装置を具えて、ドラムの回転方向を自在
に制御できるゲート開閉装置の提供を目的として、本発
明者等は、特開平２０００−５１２４５号「ゲート開閉
装置」を提案した。

【０００６】このゲート開閉装置は、図１２に示すよう
に、図示省略したゲートの昇降を行うワイヤ２を巻き取
り、又は巻き戻すドラム１では、ドラム１両端からドラ
ム軸４を突出して設けてドラム軸受３で支持し、また、
このドラム軸４の両側端面には、それぞれ回転中に発生
トルクが零になることを避けるため周方向に角度を変え
て、油圧シリンダ５のロッド６先端をドラム１の軸心か
ら外してそれぞれ枢着し、また、シリンダ５はドラム１
の回転により周方向に位相が変るロッド６の枢着点の方
向に軸心方向が追従できるように、ドラム１を設置する
架台に揺動自在に枢着している。また、ロッド６の移動
方向を制御するために、油圧シリンダ５の２つのポート
への作動油の出入りを制御する無電力式駆動制御機構７
及び作動油圧を発生させる駆動機構８を設けている。

【０００７】また、ゲート落下防止のため、ドラム１端
部に設けている端板を挟み込み、押圧してドラム１の回
動を止めることができるようにしたディスクブレーキ９
等からなる制動機構１０を設けている。

【０００８】次に、図１３はドラム１の回転駆動を行う
ための前述した無電力式駆動・制御機構７と駆動機構８
の概念図である。なお、図１３では作動を理解し易くす
るために、ドラム軸４の両側端面に取付けられているロ
ッド６、油圧シリンダ５を同一側端面に配置して示すと
共に、ロッド６先端の両側面への枢着を周方向に位相を
変えて設置されたものと同等の作動ができる油圧シリン
ダ５の配置にしたものを示している。

【０００９】図に示すように、各油圧シリンダ５の両端
部には２つのポートが設けられ、三方の切り換えができ
るサーボ弁１１からの作動油が導出入できる２本の配管
をそれぞれ接続し、例えば左側の油圧シリンダ５のよう
に、ロッド６が最大長さになったとき、油圧ポンプ１２
から作動油がロッド側ポートから油圧シリンダ５内に流
入し、ロッド６を縮退させてドラム１に回転トルクを与
えるようにしている。

【００１０】なお、図においては後述する偏心カム１５
の回転角度とサーボ弁１１のポート位置との関係を併せ
て示しており、右側油圧シリンダ５のサーボ弁１１は、
ロック状態で示されているが、ドラム１の回転方向によ
っては、右側油圧シリンダ５のロッド６は伸展又は退縮
の過程にあり、油圧シリンダ５の上、下側ポートの何れ
かが油圧ポンプ１２の吐出口と連通して、油圧シリンダ
５内に作動油を流入させるようにしている。

【００１１】また、サーボ弁１１は、ドラム１の回転軸
１３とチェン１４で連結され、ドラム１の回転方向と回
転角度とが伝達され回転する前述した偏心カム１５によ
り、スプール１６を押圧して、ドラム１の回転方向およ
び回転角度に対してポート位置を制御するようにした無
電力式駆動・制御機構７が採用され、また、駆動機構８
は、通常、電源１７で駆動されるモータ１８で作動する
油圧ポンプ１２からの作動油を油圧シリンダ５に供給す
る油圧ユニット１９、及び油圧ポンプ１２が作動できな
いとき、手動ポンプ２１からの作動油を油圧シリンダ５
に供給する予備動力ユニット２２からなる。

【００１２】また、駆動機構８にこのような冗長性を持
たせているにも拘わらず、油圧シリンダ５へ作動油が供
給できない場合、又はワイヤ２が繰り出されるにも拘わ
らずゲートが下降せず、ワイヤ２たるみが生じゲートの
落下の危険が生じた場合、又は逆にワイヤ２のドラム１
への巻込みにも拘わらずゲートが動かず、ワイヤ２に異
常張力が生じる場合を予測して、前述したドラム１の端
板を油圧力で締め付けるディスクブレーキ９及び／又は
油圧シリンダ５とロッド６との相対移動ができないよう
にするために、油圧シリンダ５とロッド６との間を締め
付ける摺動部材２３からなる制動機構１０を設け、これ
らの作動により、ドラム１の回動ができないようにし、
ゲートの落下防止、又はワイヤ２の破損を防止を行うよ
うにしている。

【００１３】このように、先に提案したゲート開閉装置
では、ドラム１の回転を油圧シリンダ５で行うため、コ
ンパクトな駆動装置にでき、しかも、低速・高トルクで
ドラム１を回動でき、従来減速比が大きいために、大型
化し大きな設置スペースを必要とする不具合、又は始動
時のエネルギー効率が悪く、容量の大きい電動モータが
必要となる不具合、又はこれらの不具合に伴い製作費が
高価になる不具合を解消できるとともに、回転するドラ
ム１回転角度に対応して、油圧シリンダ５に作動油を供
給するためのサーボ弁１１をメカニカルに切換えるため
に、無給電、センサーレスでドラム１回転角度に対応し
てロッド６の移動方向と速度とを制御でき、ドラム１の
回転速度を一定にすることができ、信頼性の高いものに
でき、さらに制動機構を設けドラム１の回転を緊急に停
止させ、ゲートの落下の回避、又は異常な張力発生時の
ワイヤ破損の防止、若しくはワイヤ緩みの発生を防止す
ることができ、ゲート開閉作業の安全性を高めることが
できる。

【００１４】一方、水門等のゲート開閉装置では、ゲー
トの開閉過程（以下開閉状況という）により回転ドラム
１の回転トルク、回転速度を変動させる必要がある。即
ち、水中と空気中ではゲートの荷重が異なる等開閉状況
により、回転ドラムのトルクが変動し、さらに浮力が生
じ荷重が軽減される同じ水中でも、水流等の影響により
ゲートの荷重が異なる。特に、閉鎖されているゲートの
開放初期には、ゲートとガイドレールがスティクし、さ
らにはゲートの上昇慣性力を発生させるためにゲート負
荷が最大となり、ゲートを吊持しているワイヤを巻回し
ている回転ドラム１には、開閉状況中で最大トルクが発
生する。

【００１５】このため、回転ドラム１においては、通
常、ゲート開放初期に必要とする最大トルクを発生でき
るだけの高トルクの設計仕様のもの、換言すれば低速で
回転できるものが採用されている。しかしながら、ゲー
ト開閉においては、前述した低速、高トルクの開閉状態
の他に、低トルク、高速度でできる開閉状態、換言すれ
ば高速度で開閉させることが好ましい状態もある。

【００１６】即ち、開放されているゲートを閉鎖する場
合は、閉鎖初期から閉鎖直前までは低トルク、高速での
ゲートの下降、低トルク、低速での閉鎖直前の下降、ま
た、閉鎖されているゲートを開放する場合は、前述した
開放初期の最大トルクを必要とするゲートの上昇の外
に、ある程度の慣性力が生じゲートの浮力が付加される
水中上昇時、又はゲートの全量が負荷される空中上昇時
の上昇、低速が要求される全開直前の上昇等、開閉状態
に応じて速度を変えてドラムを回転させ、開閉作動に支
障が生じず、開閉作業時間を短縮し、さらには、全閉時
又は全開時の衝突によるゲート等の損傷を防止できるよ
うにしたゲートの開閉作業を行う必要がある。

【００１７】しかしながら、先に提案したゲート開閉装
置では、サーボ弁１１の作動が軸方向に一定にされた断
面形状の偏心カム１５で行われ、リフト量が一定であ
り、また、サーボ弁１１の吸入口と吐出口の作動油の差
圧が制御できないため、単位時間当たりサーボ弁１１を
通過する流量は一定となり、回転ドラム１は一定速度で
回転する。従って、回転ドラム１の回転速度を変更する
場合、例えば高速回転が必要な場合には、サーボ弁１１
の開度を回転速度に対応させて大きくするか、複数個の
サーボ弁１１を設置するか、又は駆動装置から吐出され
る作動油の油圧を高めて、サーボ弁１１を通過する作動
油の流速を大きくするしかなく、さらに、ドラム１の回
転トルクを増大する場合には、油圧シリンダのストロー
クを長くするか、作動油の油圧を高めるかしか方法がな
く、何れにしても機器等の変更を必要とし、開閉作動中
において回転ドラム１の回転速度又は回転トルクを任意
に変えることはできない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した先
に提案したゲート開閉装置においては実施が困難であっ
た、ゲート開閉動作に支障が生じることがなく、開閉作
業時間を短縮することができ、さらには、ゲート全閉時
又は全開時の衝突によるゲート等の損傷を防止するため
に、ゲートの開閉を行うワイヤの巻きだし、巻き込みを
行う回転ドラムの速度、及び回転トルクを、ゲート開閉
作業中に開閉状況に応じてより好適なものに変えて、作
動させることのできるようにしたゲート開閉装置の提供
を課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】このため、第１番目の本
発明のゲート開閉装置は、次の手段とした。

【００２０】（１）回転してワイヤを巻き込み、巻きだ
しゲートを昇降させるドラムの側端面に周方向の間隔を
設けて端部が枢着されたロッドを、供給された作動油で
伸縮させてドラムを回転させる複数の油圧シリンダ、油
圧シリンダに作動油を供給する油圧回路、油圧回路に介
装され、ドラムの回転角に対応して回転する偏心カム周
縁で押圧されて、ドラムの回転角に対応させてロッドの
移動方向を回転角に応じた動きをするようメカニカルに
切換えられ、作動油を供給する油圧シリンダの供給ポー
トを切換えるようにしたサーボ弁からなるゲート開閉装
置において、偏心カムが軸方向にテーパ面を有する３次
元偏心カムにされ、供給油圧により偏心回転させている
回転軸の軸方向に移動させて、サーボ弁のリフト量を変
動させるスプールとの接触点が軸方向に変動してスプー
ルの移動量を変え、サーボ弁のリフト量を変動させて流
量特性を変更できるものにした。

【００２１】（ａ）これにより、サーボ弁は、ドラムの
回転角に対応して回転する偏心カム側縁で押圧され、ド
ラムの回転角に対応したリフトになり、ロッドの移動方
向を回転角に応じて動かすことのできるメカニカルな切
換えができるとともに、偏心カムを回転軸の軸方向へ移
動させてサーボ弁スプールのリフト量を変えることので
きる３次元偏心カムにして、油圧シリンダへ供給される
作動油の流量を変えて、ドラムの回転速度を任意に変動
させることができ、ゲートを開閉状況に応じた速度で昇
降させることができ、ゲートの開閉が容易になり、開閉
時間を短縮でき、しかも、高速での衝突が回避できるゲ
ートの開閉操作ができ、ゲート等の装置の損傷を軽減す
ることができる。

【００２２】また、第２番目の本発明のゲート開閉装置
は、次の手段とした。

【００２３】（２）上述した（１）に記述したゲート開
閉装置において、油圧回路に流量特性を負荷によらず設
定された一定のものにできる圧力補償弁を設置し、圧力
補償弁の設定値を外部パイロット圧により変更して、流
量制御弁（サーボ弁を含む）前後の圧力差を変動させ流
量特性を変更できるものにした。

【００２４】（ｂ）これにより、外部パイロット圧によ
る圧力補償弁の設定値変更により、流量制御弁前後の差
圧が変更されることにより、流量制御弁の流量特性が変
わり、油圧シリンダへ供給される作動油の流量を変えら
れ、ドラムの回転速度を任意に変動させることができ、
ゲートを開閉状況に応じた速度で昇降させることがで
き、ゲートの開閉が容易になり、開閉時間が短縮でき、
しかも、高速での衝突が回避できるゲートの開閉操作が
でき、ゲート等の装置の損傷を軽減することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゲート開閉装置の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。なお、図にお
いて前述した図１２、１３において示した部材、装置と
同一のものについては、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。また、本実施の形態の説明において,サーボ
弁とは流量制御と方向切換（ポート選択）を同時に行な
えるバルブを指称し、切換弁とは方向切換（ポート選
択）のみを行なうバルブを指称するものとする。

【００２６】図１は本発明の実施の第１形態としてのゲ
ート開閉装置に使用される、３次元偏心カムを示す斜視
図である。この３次元偏心カム３０を除き、図示省略し
たゲートを昇降させるドラムの駆動機構７及び無電力式
駆動・制御機構は、模式的に示した図１３のものと同様
の構成にされている。即ち、本実施の形態のゲート開閉
装置も油圧シリンダ５を用いて、一端部でゲートを吊持
し他端部を巻回したワイヤ２の巻込み、巻戻しをするこ
とにより、ゲートを昇降させるようにしているドラム１
を直接回転させてゲートの開閉を行うようにしている。

【００２７】しかしながら、ドラム１の回転軸１３から
チェン１４により伝達されるドラム１の回転角に対応し
て、サーボ弁１１の切替えを行う偏心カムは、図１３に
示した軸方向の断面形状が一定にされた２次元の偏心カ
ム１５に代えて、軸方向に連続的なテーパ面を設けた３
次元偏心カム３０を使用し、しかも３次元偏心カム３０
を軸方向に移動させて、側縁とサーボ弁１１のスプール
１６との接触ポイントを軸方向にも変えられるように
し、スプール１６のリフト量を接触ポイントの周方向及
び軸方向にも変動できるようにしている。

【００２８】即ち、この３次元偏心カム３０は、断面形
状が、図１３に示すように長円にされ、中心部にチェン
１４により回転軸１３の回転角が伝達される回転軸３１
が挿通されたもの、或いは図４（ｂ）に示すように、断
面形状は真円に近い円にされてはいるが、中心部から離
れた位置に回転軸３１が挿通されたものにされ、回転軸
３１の軸心に対して、側縁が偏心したものになるととも
に、挿通している回転軸３１の軸心方向には滑らかな傾
斜のテーパ面の側縁にされている。

【００２９】図２に示すように、この回転軸３１は中空
体からなり軸受３２で支持され、回転軸１３からのドラ
ム１の回転角を伝達するチェン１４で駆動されて回転す
るとともに、軸心部には油圧供給路が穿設され、この油
圧供給路に作動油を供給する油圧供給配管３４の一端部
が、相対的に回転できるようにして油圧供給路３３内に
挿入されている。

【００３０】即ち、図２のＡ部の断面を示す図３に示し
ているように、軸心部に穿設された油圧供給路３３が開
口している回転軸３１一端部には、押え板３６が固定ボ
ルト３７で固着されており、この押え板３６軸心部に油
圧供給配管３４の外径より大きい内径にされたブッシュ
３５が嵌入され、ブッシュ３５内面と油圧供給配管３４
の外周面との間にはパッキン３８が介装され、油圧供給
路３３内に供給された作動油の漏洩を防止するととも
に、回転軸３１が固定して設置されている油圧供給配管
３４の外周を自在に回転できるようにしている。

【００３１】さらに、図２のＢ部の断面を示す図４
（ａ）に示しているように、図１に示すスプール１６の
配置位置近傍の回転軸３１の外周には、一端部が油圧供
給路３３に連通し他端部が回転軸３１外周に開口する油
圧供給路３９を貫通させた、キー４０が固着されてい
る。また、このキー４０の外周には、キー４０の外周を
内周面が軸方向に摺動できるようにした３次元偏心カム
３０設けられている。

【００３２】この３次元偏心カム３０は、図４（ａ）の
矢視αーα′における断面図である図４（ｂ）に示すよ
うに、真円に近い円形の断面形状にされ、軸心から離れ
た位置を回転中心にして偏心回転し、しかも挿通してい
る回転軸３１の軸方向には、図４（ａ）に示すように側
縁が滑らかな傾斜にされたテーパ面を有するものにされ
ている。即ち、この３次元偏心カム３０は真円に近い円
形の断面形状にされた截頭円錐台の軸心から離れた位置
に、回転軸３１外周に固着されているキー４０の外周が
摺動自在に移動できる大きさの孔が軸心と平行に貫通さ
れ、回転軸３１の外周面から突出するキー４０高さの偏
心量を有するものにされている。

【００３３】また、３次元偏心カム３０の大径端面及び
小径端面には、端面外径と同等の外径にされ、中心に回
転軸３１を貫通させるようにした孔を設けた円板状の押
え板４１がボルト４２で固定され、また、押え板４１の
孔内周面と回転軸３１の外周面との間にはシール４３が
介装され、キー４０の外周を内周面が摺動できるように
して、３次元偏心カム３０が回転軸３１の外周面に沿っ
て移動できるようにしている。

【００３４】さらに、大径端面に設けた押え板４１内面
とこれと対向するキー４０の端面との間には、これらの
端面に両端がそれぞれ固定され、常時３次元偏心カム３
０の大径部を、回転軸３１外周に固定されているキー４
０方向と反対方向に放そうとしている圧縮バネ４４が設
けられている。

【００３５】本実施の形態のゲート開閉装置は、このよ
うな３次元偏心カム３０を設けて、油圧シリンダ５に供
給される作動油の流量を制御するサーボ弁１１のリフト
量を調整するようにしているので、油圧シリンダ５に供
給される作動油の流量は、油圧供給路３９から３次元偏
心カム３０内に供給される供給油量による回転軸３１の
軸心に沿った３次元偏心カム３０の移動により、調整で
きるので、ドラム１はゲートの開閉状況に応じた回転速
度、回転トルクで、常時作動させることができる。

【００３６】即ち、ドラム１の回転角度に対応してサー
ボ弁１１のポートを切換えて、油圧シリンダ５に作動油
を供給し、ドラム１を回転させることができるようにし
ている２次元偏心カム１５に代えて、３次元偏心カム３
０にしたので、３次元偏心カム３０に供給される供給油
量を調整することにより、ドラム１の回転速度を任意に
変更でき、ゲートの開閉状況に応じてゲートの昇降速度
が調整できるようになり、特に、ゲートの巻き上げで
は、最大トルクを必要とする巻き上げ開始時に、ゆっく
りと巻き上げ、必要とするトルクが小さい途中では高速
で巻き上げ、さらにゲートの降下時には、ゲートが着地
する間際までは高速で下降させ、着地間際に減速させて
着地によるゲートの衝撃を緩和することができるように
なる。これにより、ゲート開閉作業の時間短縮と共にゲ
ートをはじめとする装置の損傷を軽減することができ
る。

【００３７】次に、本発明の実施の第２形態として、ゲ
ート開閉装置に使用されるサーボ弁の流量特性を変える
ことにより、ドラムの回転速度を変更できるようにした
油圧回路について説明する。

【００３８】油圧回路においては、作動油が供給される
機器の負荷に依存せずにサーボ弁の流量特性を一定に保
つために、一般的には図１１に示すようなサーボ弁の供
給側と負荷側の圧力差を一定に保つ機能を有する圧力補
償弁を設けるようにしたものがある。即ち、この圧力補
償弁は、サーボ弁等に対応するオリフィスＡの上流部に
段付きスプールによって構成される圧力補償部を構成
し、スプールの移動によって開度を増減させ、この部分
を通過する流量を制御するようにしたものであり、オリ
フィスＡの前後の差圧は段付きスプールに作用し、入口
圧力は右端小径部ａ₁ 及び環状部ａ₂ に作用し、出口圧
力は圧縮大径部に作用し、さらには段付きスプールには
設定されたスプリング荷重を負荷して、オリフィスＡの
入口と出口の圧力差が変化しても、スプリングの設定荷
重により調整された流量を、通過させるようにしたもの
である。

【００３９】本実施の形態のゲート開閉装置では、この
圧力補償弁の設定値を外部パイロット圧力により変更す
ることで、サーボ弁１１の前後の圧力差を変化させ、サ
ーボ弁１１の流量特性を変更することにより、油圧シリ
ンダ５への供給流量の制御を行い、ドラム１の回転速度
を任意に変更してゲートの開閉状況に応じて、ゲートの
昇降速度の調整を行うようにしたものである。なお、こ
の圧力補償弁は、図１３に示す油圧ユニット、予備動力
ユニットからなる駆動機構８とサーボ弁１１、偏心カム
１５等からなる無電力式駆動・制御機構７との間に設け
るようにしたメータインにすることも、油圧シリンダ５
と無電力式駆動・制御機構７との間に設けるようにした
メータアウトにすることもでき、さらには、油圧シリン
ダ５の各ポートにパラレルに設置することもできる。図
５は、本実施の形態において、圧力補償弁を駆動機構８
と無電力式駆動・制御機構７との間に設けるようにし
た、メータインタイプの圧力補償弁を具えた油圧回路の
第１例を示す図である。

【００４０】図５に示すように、駆動機構８とサーボ弁
１１との間に設置された圧力補償弁５０には、設定値を
変えるためのパイロット圧力５１と、油圧シリンダ５の
入口圧及び出口圧であるサーボ弁１１の吐出側と吸入側
との圧力差で作動する、負荷圧選択弁５２からの負荷圧
力５３とが入力され、設定値が変更できるようにしてい
る。また、サーボ弁１１は温度補償機構を持つものにさ
れ、作動油の温度変化により生じるドラム１の回転変動
を抑えるようにされている。また、ドラム１の回転角度
に対応してサーボ弁１１の切換えを行う偏心カムは、サ
ーボ弁１１の流量調整がパイロット圧力５１で行われる
ことから、先に提案している２次元偏心カムを採用して
いる。

【００４１】このように、本例ではパイロット圧力５１
により圧力補償弁５０に設定される圧力補償値を変更
し、サーボ弁１１の流量特性を変更することにより、ド
ラム１の回転速度の変更、換言すればゲートの開閉状況
に応じて必要とする回転トルクに変更することができ
る。なお、図において５４は、油圧シリンダ５で作動さ
せた作動油を回収するドレーン側を示している。

【００４２】次に、図６はメータインタイプの圧力補償
弁を具えた油圧回路の第２例を示す図である。本例で
は、圧力補償弁５０′と切換弁１１′との間に流量制御
弁５５′を設け、パイロット圧力５１により、この流量
制御弁５５′の流量調整を行うようにしている。即ち、
圧力補償弁５０′には、パイロット圧力５１と前例で示
した負荷圧選択弁５２に代えて、流量制御用カム５６で
流量が制御されている、温度補償機能付の流量制御弁５
５′から吐出される作動油圧である負荷圧力５３とが入
力されて、圧力補償値を変更し、流量制御弁５５′の流
量特性を変更し、流量調整を行うようにしている。

【００４３】従って、本例において油圧シリンダ５への
作動油の流路を切換える、切換弁は、図１３に示した単
に油圧シリンダ５のポート選択を行うのみの機能を有す
る切換弁１１′を採用し、前例と同様にドラム１の回転
速度をゲートの開閉状況に応じて変更することができ
る。

【００４４】次に、図７はメータインタイプの圧力補償
弁を具えた油圧回路の第３例を示す図である。本例にお
いては、第２例で示した圧力補償弁５０′、流量制御弁
５５と同じものを設け、圧力補償弁５０′で設定される
設定値に基づき流量調整された作動油を各切換弁１１′
を介して、２本の油圧シリンダ５に供給するようにした
ものである。このように、本例では１個の圧力補償弁５
０′で複数本の油圧シリンダ５を制御するようにしたの
で、第１例、第２例で示したものを複数本の油圧シリン
ダ５を制御する場合に比較して流量制御用回路の数が少
なくでき、油圧回路の構成が簡略化され、システムの信
頼性が向上するという特徴がある。他方、第１例で示し
た油圧回路で複数本の油圧シリンダを制御する場合に比
較し、制御用のカムの数が多くなるというデメリットも
ある。

【００４５】次に、図８はメータアウトタイプの圧力補
償弁を具えた油圧回路の第１例を示す図である。本例で
は、第５図に示すメータインタイプ、第１例の圧力補償
弁５０と同様のものを、油圧シリンダ５の２つのポート
とサーボ弁１１との間に２個設けるようにしている。即
ち、油圧シリンダ５の２つのポートとサーボ弁１１との
間には、流路を切換えるものがなく、油圧シリンダ５の
作動によっては、２つのポートの何れも作動油の供給
側、排出側になるためにチェックバルブ５７と並列に配
置された圧力補償弁５０を２つのポートへ連通させた流
路にそれぞれ設けるようにしている。また、圧力補償弁
５０に入力する負荷圧力５３は、サーボ弁１１からドレ
ーン側５４に挿出される作動油の圧力としている。

【００４６】次に、図９はメータアウトタイプの圧力補
償弁を具えた油圧回路の第２例を示す図である。本例で
は、第６図示すメータインタイプの第２例の圧力補償弁
５０′と同様のものを切換弁１１′と流量制御弁５５と
の間に設けるようにしている。

【００４７】さらに、図１０はメータアウトタイプの圧
力補償弁を具えた油圧回路の第３例を示す図である。本
例においては、図９に示す第２例で示した圧力補償弁５
０′、流量制御弁５５と同じものを設け２本の油圧シリ
ンダ５のそれぞれから排出される作動油を各切換弁１
１′を介して圧力補償弁５０′に導入し、圧力補償弁５
０′で設定される設定値に基づき、流量調整された作動
油を流量制御弁５５からドレーン側５４に落すようにし
たものである。

【００４８】このように、本例では１個の圧力補償弁５
０で複数本の油圧シリンダ５を制御するようにしたの
で、第１例、第２例で示したもので、複数本の油圧シリ
ンダ５を制御する場合に比較して流量制御用回路の数が
少なくでき、油圧回路の構成が簡略化され、システムの
信頼性が向上するというメータインタイプの第３例と同
様の特徴があるものにできれば、他方図８に示す第１例
で示した油圧回路で複数本の油圧シリンダを制御する場
合に比較し、メータインタイプの第３例と同様に制御用
のカムの数が多くなるというデメリットのあるものにな
る。

【００４９】以上、本発明の実施の第２形態としてのゲ
ート開閉装置に使用される油圧回路について説明した
が、何れの実施例においても油圧回路中に設けられ、サ
ーボ弁１１、または流量制御弁５５前後の差圧を一定と
し、サーボ弁１１、または流量制御弁５５の流量特性を
負荷によらず、一定にできる圧力補償弁５０，５０′の
差圧設定値を外部からのパイロット圧力５１により変更
し、サーボ弁１１、または流量制御弁５５前後の差圧を
変更することにより流量特性を変更し、油圧シリンダ５
への供給流量を任意に調整できるようにしたことによ
り、ドラム１の回転速度を任意に変更できるようにな
り、開閉作業における巻上げ、また降下の工程途中にゲ
ートの開閉速度を増加させたり減速させたりすることが
可能となる。

【００５０】特に巻上げでは、巻上げ開始時に最もトル
クを必要とするが、このときはゆっくりと巻上げ、必要
トルクの少ない途中工程では、高速で巻き上げるように
することができる。反対に降下させるときには、途中工
程では高速で降下させ、ゲートが下面に着地する間際で
減速させ、ゲートへの衝撃を緩和させることができ開閉
作業時間の短縮と共に、ゲートをはじめとする装置の損
傷の少いゲート開閉装置とすることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のゲート
開閉装置は、ワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降
させるドラム側端面に端部が枢着されたロッドを、作動
油で伸縮させドラムを回転させる複数の油圧シリンダ、
油圧シリンダに作動油を供給する油圧回路、油圧回路に
介装され、ドラム回転角に対応し回転する偏心カム周縁
で押圧されて、ドラムの回転角に対応するリフトにして
ロッド移動方向を回転角に応じた動きにメカニカルに切
換えられ、作動油が供給される供給ポートを切換えるよ
うにしたサーボ弁からなるゲート開閉装置において、偏
心カムが軸方向にテーパ面を有する３次元偏心カムにさ
れ、供給油圧により回転軸の軸方向に移動させられて、
サーボ弁のリフト量を変えるスプールとの接触点を軸方
向に変えて、サーボ弁のリフト量を変動させ流量特性を
変更できるものにした。

【００５２】これにより、先に提案したサーボ弁でメカ
ニカルな切換えができることに加え、油圧シリンダへ供
給される作動油の流量を変えドラムの回転速度を任意に
変動させることができ、ゲートを開閉状況に応じた速度
で昇降でき、ゲートの開閉が容易になり、開閉時間が短
縮でき、しかも、高速での衝突が回避できるゲートの開
閉操作ができ、ゲート等の装置の損傷が軽減できる。

【００５３】また、本発明のゲート開閉装置は、上述の
ゲート開閉装置において、油圧回路に圧力補償弁を設置
し、圧力補償弁の設定値を外部パイロット圧により変更
して、サーボ弁、または流量制御弁前後の圧力差を変動
させ流量特性を変更できるものにした。

【００５４】これにより、外部パイロット圧による圧力
補償弁の設定値変更で、油圧シリンダへ供給される作動
油の流量を変え、ドラムの回転速度を任意に変動でき、
ゲートを開閉状況に応じた速度で昇降させることがで
き、ゲートの開閉が容易になり、開閉時間が短縮でき、
しかも、高速での衝突が回避できるゲートの開閉操作が
でき、ゲート等の装置の損傷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態としてのゲート開閉装
置に使用される、３次元偏心カムを示す斜視図、

【図２】図１に示す３次元偏心カムの設置状況及び油圧
供給配管の取付け状況を示す斜視図、

【図３】図２に示すＡ部の断面図、

【図４】図に示すＢ部を示す図で、図４（ａ）は断面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢視αーα′における端
面図、

【図５】本発明の実施の第２形態としてのゲート開閉装
置に使用される圧力補償弁を駆動機構と無電力式駆動・
制御機構との間に設けるようにしたメータインタイプの
圧力補償弁を具えた油圧回路の第１例を示す図、

【図６】メータインタイプの圧力補償弁を具えた油圧回
路の第２例を示す図、

【図７】メータインタイプの圧力補償弁を具えた油圧回
路の第３例を示す図、

【図８】メータアウトタイプの圧力補償弁を具えた油圧
回路の第１例を示す図、

【図９】メータアウトタイプの圧力補償弁を具えた油圧
回路の第２例を示す図、

【図１０】メータアウトタイプの圧力補償弁を具えた油
圧回路の第３例を示す図、

【図１１】図５〜図１０に示す圧力補償弁の作動原理を
説明するための図、

【図１２】先に提案したゲート開閉装置のドラム及び駆
動装置を示す図、

【図１３】図１２に示す、ドラムの回転駆動を行うため
の前述した無電力式駆動・制御機構と駆動機構の概念図
である。

【符号の説明】

１ ドラム ２ ワイヤ ３ ドラム軸受 ４ ドラム軸 ５ 油圧シリンダ ６ ロッド ７ 無電力式駆動・制御機構 ８ 駆動機構 ９ ディスクブレーキ １０′ 制動機構 １１ サーボ弁 １１’ 切換弁 １２ 油圧ポンプ １３ （ドラム）回転軸 １４ チェン １５ （２次元）偏心カム １６ スプール １７ 電源 １８ モータ １９ 油圧ユニット ２１ 手動ポンプ ２２ 予備動力ユニット ３０ ３次元偏心カム ３１ 回転軸 ３２ 軸受 ３３ 油圧供給路 ３４ 油圧供給配管 ３５ ブッシュ ３６ 押え板 ３７ ボルト ３８ パッキン ３９ 油圧供給路 ４０ キー ４１ 押え板 ４２ ボルト ４３ シール ４４ 圧縮バネ ５０，５０′ 圧力補償弁 ５１ パイロット圧 ５２ 負荷圧選択弁 ５３ 負荷圧力 ５４ ドレーン側 ５５ 流量制御弁 ５６ 流量制御用カム ５７ チェックバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿野田 幸典 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2D019 AA59 AA60 3H001 AA02 AA03 AB04 AC03 AD02 AE03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇
   降させるドラムの側端面に周方向の間隔を設けて端部が
   枢着されたロッドを、供給された作動油で伸縮させて前
   記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダ、前記油圧シ
   リンダに作動油を供給する油圧回路、油圧回路に介装さ
   れ前記油圧シリンダに供給される作動油の供給ポートを
   切換えるサーボ弁からなり、前記サーボ弁が前記ドラム
   の回転角に対応して回転する偏心カムにより、前記ロッ
   ドの移動方向をメカニカルに切換えるようにしたゲート
   開閉装置において、前記偏心カムが軸方向にテーパ面を
   有し、軸方向に移動して前記サーボ弁のリフト量を変動
   させ流量特性を変更できるものであることを特徴とする
   ゲート開閉装置。
2. 【請求項２】 ワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇
   降させるドラムの側端面に周方向の間隔を設けて端部が
   枢着されたロッドを、供給された作動油で伸縮させて前
   記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダ、前記油圧シ
   リンダに作動油を供給する油圧回路、油圧回路に介装さ
   れ前記油圧シリンダに供給される作動油の供給ポートを
   切換えるサーボ弁（又は流量制御弁と切換弁の組合せ）
   からなり、前記サーボ弁（又は流量制御弁と切換弁の組
   合せ）が前記ドラムの回転角に対応して回転する偏心カ
   ムにより、前記ロッドの移動方向をメカニカルに切換え
   るようにしたゲート開閉装置において、前記油圧回路に
   圧力補償弁が設置され、外部パイロット圧により前記圧
   力補償弁の設定値を変更して、サーボ弁（又は流量制御
   弁）前後の圧力差を変動させて流量特性を変更できるよ
   うにしたことを特徴とするゲート開閉装置。