JP2014109168A

JP2014109168A - 水門開閉装置

Info

Publication number: JP2014109168A
Application number: JP2012265154A
Authority: JP
Inventors: Koji Shitami; 広司下見; Takashi Ogasawara; 隆司小笠原
Original assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】コストを抑制して、コンパクトな水門開閉装置を提供する。
【解決手段】本水門開閉装置１では、遊星歯車機構７の内歯車６から独立した２系統の駆動経路９、１０のうち第１の駆動経路９に遠心ブレーキ１５が連結され、駆動経路９、１０のうち第２の駆動経路１０に手動ハンドル１６が連結されているので、遊星歯車機構７の内歯車６から手動ハンドル１６への回転駆動を伝達または遮断するクラッチ１７のサイズを小さく適正化することができる。これにより、装置自体をコンパクトにすることができ、コストを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、扉体を昇降させて水門を開閉する水門開閉装置に関するものである。

従来から、電動機等の主動力と、手動ハンドル等の予備動力入力手段とを備え、自重降下可能な水門開閉装置が採用されている（特許文献１参照）。
そこで、従来の水門開閉装置においては、主動力、予備動力入力手段及び遠心ブレーキ等の制動手段それぞれの入力切換えが不要なように、駆動伝達に差動歯車機構を採用したものがある。この水門開閉装置では、差動歯車機構の第１歯車に主動力が連結され、第２歯車に扉体を昇降させるための駆動軸が連結され、第３歯車からの駆動軸に、クラッチを介して予備動力入力手段または制動手段のいずれか一方が連結可能に構成されていた。

特開２００３−１３９２６７号公報

しかしながら、上述した従来の水門開閉装置では、差動歯車機構の第３歯車からの駆動軸に、予備動力入力手段または制動手段のいずれか一方を連結可能にするクラッチのサイズを大きくする必要があり、コストアップに繋がる問題があった。
しかも、従来の水門開閉装置では、差動歯車機構の第３歯車からの駆動軸に予備動力入力手段及び制動手段がそれぞれ連結可能に構成されているので、設置スペースが広くなるなどの問題も発生していた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、コストを抑制して、コンパクトな水門開閉装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、駆動軸に連結され、水門を開閉する扉体を備えた水門開閉装置であって、該水門開閉装置は、主動力と連結される第１歯車を有し、前記駆動軸に連結される第２歯車を有する差動歯車機構と、該差動歯車機構の第３歯車から独立した２系統の駆動経路を設け、各駆動経路のうち一方の駆動経路に連結される制動手段と、前記各駆動経路のうち他方の駆動経路に連結される予備動力入力手段と、前記第３歯車から前記予備動力入力手段への回転駆動を伝達または遮断するクラッチと、を備えていることを特徴とするものである。
請求項１の発明では、差動歯車機構の第３歯車から独立した２系統の駆動経路のうち一方の駆動経路に制動手段が連結され、他方の駆動経路に予備動力入力手段が連結されているので、第３歯車から予備動力入力手段への回転駆動を伝達または遮断するクラッチのサイズを小さく適正化することができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記差動歯車機構は遊星歯車機構であり、前記第１歯車は太陽歯車であり、前記第２歯車は遊星歯車であり、前記第３歯車は内歯車であることを特徴とするものである。
請求項２の発明では、構造が複雑化せずに実用的である。

本発明の水門開閉装置によれば、クラッチのサイズを小さく適正化することができ、しかも、装置自体をコンパクトにすることができるので、コストを抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置の概略図である。図２は、図１の遊星歯車機構を拡大した図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１は、図１に示すように、水門を開閉する扉体（図示略）に連結される駆動軸２と、電動機３（主動力）と連結される太陽歯車４（第１歯車）を有し、駆動軸２に連結される各遊星歯車５（第２歯車）を有する遊星歯車機構７（差動歯車機構）と、該遊星歯車機構７の内歯車６（第３歯車）から独立した２系統の駆動経路９、１０を設け、各駆動経路９、１０のうち第１の駆動経路９に連結される遠心ブレーキ１５（制動手段）と、各駆動経路９、１０のうち第２の駆動経路１０に連結される手動ハンドル１６（予備動力入力手段）と、遊星歯車機構７の内歯車６から手動ハンドル１６への回転駆動を伝達または遮断するクラッチ１７とを備えている。

駆動軸２には、図示しないが例えば、ワイヤ巻き取りドラム、ラック駆動ピン歯車やチェーン駆動スプロケット等が固着され、これらに係合するワイヤ、ラックやチェーン等が扉体に連結されている。そして、駆動軸２を一方向または他方向に回転させることで、扉体を昇降させることができる。

駆動軸２には平歯車２０が固定されている。該平歯車２０には多段歯車２１の小歯車２２が噛み合っている。該多段歯車２１は小歯車２２と大歯車２３とが一体で構成されている。該多段歯車２１は支持シャフト２４により回動自在に支持されている。多段歯車２１の大歯車２３と遊星歯車機構７の各遊星歯車５との間で相互の回転駆動が伝達される。

遊星歯車機構７は、図１及び図２に示すように、太陽歯車４と、該太陽歯車４の周りに周方向に間隔を置いて複数配置され、該太陽歯車４とそれぞれ噛み合う遊星歯車５と、各遊星歯車５の外方に配置され、各遊星歯車５と噛み合う内歯車６とから構成される。

太陽歯車４には相対回転不能に入力軸２７が連結されている。該入力軸２７の一端が電動機３に連結されている。各遊星歯車５は支持ロッド２８により回転自在に支持されている。これらの各支持ロッド２８の一端が第１伝達歯車３０に連結されている。詳しくは、第１伝達歯車３０は、全体として円筒状に形成され、一端側に配置される歯車部３１と、他端側に配置され、歯車部３１に一体的に接続される円環状の連結板部３２とから構成される。そして、各支持ロッド２８の一端が第１伝達歯車３０の連結板部３２に連結される。また、第１伝達歯車３０の歯車部３１が多段歯車２１の大歯車２３に噛み合っている。各支持ロッド２８の他端は、円環状の支持板３３に連結される。内歯車６は、一端側の内周面に歯を有する内歯車本体３５と、該内歯車本体３５の他端に一体的に接続される第２伝達歯車３６とから構成される。該第２伝達歯車３６は、全体として円筒状に形成され、内歯車６の内歯車本体３５に外周側が一体的に接続される円環状の接続板部３７と、該接続板部３７の内周側から一体的に軸方向に向かって突設される支持筒部３８と、支持筒部３８の他端側の外周面に一体的に接続される平歯車部３９とから構成される。なお、入力軸２７は、第１伝達歯車３０及び第２伝達歯車３６の内部に回転自在に支持されている。また、入力軸２７にはブレーキ手段（図示略）が接続されており、該ブレーキ手段への通電により入力軸２７は解放され、ブレーキ手段への通電が解除されると、入力軸２７は拘束保持されるようになる。

図１及び図２に示すように、内歯車６の第２伝達歯車３６の平歯車部３９には、遠心ブレーキ１５側の回転軸４３の一端に固定される遠心ブレーキ側ピニオンギヤ４５が噛み合い、また、クラッチ１７側のクラッチ軸４４の一端に固定されるクラッチ側ピニオンギヤ５１が噛み合っている。回転軸４３の他端に平歯車４６が固定される。この平歯車４６が遠心ブレーキ１５からの軸部４７に固定される平歯車４８と噛み合っている。遠心ブレーキ１５は、軸部４７に入力される回転駆動を、例えば、ドラム（図示略）内に配置された回転軸（図示略）に伝達することで、該回転軸の両端に付与される遠心力と、回転軸の両端とドラムの内壁面との間の摩擦係数とにより、回転軸の回転速度を一定速度以下に制御するものである。なお、本実施の形態では、制動手段として遠心ブレーキ１５を採用したが、オイルを充填して攪拌抵抗で回転速度を一定速度以下に制御するオイル抵抗式ブレーキや油圧モータブレーキ等を採用してもよい。

クラッチ１７は、クラッチ操作ハンドル５０の操作により、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２との間を連結及び遮断するものである。なお、符号５３はクラッチ手動解放軸である。なお、クラッチ軸４４の一端にクラッチ側ピニオンギヤ５１が固定されており、上述したように、このクラッチ側ピニオンギヤ５１が内歯車６の第２伝達歯車３６の平歯車部３９に噛み合っている。
手動ハンドル１６から延びる軸部５５はウォームギヤ５２に連結されている。この結果、クラッチ１７にて、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２とが連結されると、手動ハンドル１６からの回転駆動はウォームギヤ５２を介してクラッチ軸４４に伝達されるが、クラッチ軸４４側からの回転駆動はウォームギヤ５２によりその回転駆動が規制される。要するに、このウォームギヤ５２が、クラッチ１７によりウォームギヤ５２とクラッチ軸４４とが連結された際、クラッチ軸４４からの回転駆動を規制するセルフロック機構として機能するものである。

そして、本実施の形態では、内歯車６の第２伝達歯車３６の平歯車部３９から遠心ブレーキ側ピニオンギヤ４５を経由して回転軸４３への駆動経路が内歯車６からの独立した第１の駆動経路９として構成され、該第１の駆動経路９に遠心ブレーキ１５が連結される。一方、内歯車６の第２伝達歯車３６の平歯車部３９からクラッチ側ピニオンギヤ５１を経由してクラッチ軸４４への駆動経路が内歯車６からの独立した第２の駆動経路１０として構成され、該第２の駆動経路１０にクラッチ１７を介して手動ハンドル１６が連結される。

次に、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１の作用を説明する。
まず、電動機３を駆動させて扉体を上昇させるには、図示しないブレーキ手段への通電により入力軸２７を開放した状態とする。また、クラッチ操作ハンドル５０の操作により、クラッチ１７にて、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２とを連結した状態とする。この結果、クラッチ軸４４の回転は拘束保持されると共に内歯車６の回転が拘束保持される状態となる。
そして、電動機３を駆動させると、入力軸２７を介して太陽歯車４が回転駆動すると共に各遊星歯車５が太陽歯車４の周りを回転して、第１伝達歯車３０が回転し、多段歯車２１及び平歯車２０を経由して駆動軸２が回転することで扉体が上昇する。所定位置まで扉体が上昇されると、ブレーキ手段への通電を遮断することにより、入力軸２７の回転が拘束保持され、扉体がその位置に保持される。

次に、扉体を自重降下させる際には、クラッチ操作ハンドル５０の操作により、クラッチ１７において、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２との間を遮断した状態とする。ブレーキ手段への通電は遮断されているため、入力軸２７の回転は拘束保持される。
すると、扉体の自重降下に伴う駆動軸２の回転駆動が平歯車２０、多段歯車２１、第１伝達歯車３０、遊星歯車機構７の各遊星歯車５及び内歯車６を経由して、遠心ブレーキ１５側の回転軸４３及びクラッチ軸４４に伝達される。この結果、駆動軸２の回転駆動が遠心ブレーキ１５に入力されることで、駆動軸２の回転速度が一定速度以下に制御され、ひいては扉体が一定速度以下で降下するようになる。

なお、手動で扉体を上昇させるには、クラッチ操作ハンドル５０の操作により、クラッチ１７において、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２とを連結した状態とする。この時、ブレーキ手段への通電が遮断されているために、入力軸２７は拘束保持された状態となっている。
そして、手動ハンドル１６を回せば、軸部５５、ウォームギヤ５２、クラッチ軸４４、遊星歯車機構７の内歯車６、各遊星歯車５、第１伝達歯車３０、多段歯車２１及び平歯車２０を経由して駆動軸２が回転することで扉体が上昇する。この時、遠心ブレーキ１５側の回転軸４３も回転するが、その回転速度が所定の速度よりも低いので遠心ブレーキ１５は作用しない。その後所定位置まで扉体が上昇され手動ハンドル１６の操作を停止すると、クラッチ１７にて、クラッチ軸４４とウォームギヤ５２とが連結された状態であるので、クラッチ軸４４が拘束保持され、扉体がその位置に保持される。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る水門開閉装置１では、遊星歯車機構７の内歯車６から独立した２系統の駆動経路９、１０のうち第１の駆動経路９に遠心ブレーキ１５が連結され、一方、駆動経路９、１０のうち第２の駆動経路１０に手動ハンドル１６が連結されているので、遊星歯車機構７の内歯車６から手動ハンドル１６への回転駆動を伝達または遮断するクラッチ１７のサイズを小さく適正化することができる。

すなわち、本水門開閉装置１では、クラッチ軸４４の許容回転数、クラッチ連結時の吸収エネルギー、クラッチ１７の連結時間の制約に余裕があり、遠心ブレーキ１５の制動トルクによりクラッチ１７のサイズを決定している場合には、内歯車６及びクラッチ側ピニオンギヤ５１の歯数を変更して、クラッチ軸４４の回転数を上げることにより、クラッチ軸４４のトルクを下げて、１ランク下のクラッチ１７を選定することが可能になる。クラッチ１７自体は高価なものであるため、サイズダウンにより安価なクラッチ１７を選定することができコストを削減することができる。しかも、近年、遠方からの自重降下操作が求められており、特にクラッチ１７は遠方操作が可能な電磁クラッチの採用が増えているため、更なるコストダウンが期待される。

また、本水門開閉装置１では、クラッチ１７を含む手動ハンドル１６と遠心ブレーキ１５とを並列に配置することができ、さらにクラッチ１７のサイズダウンも可能であるので、従来よりも装置自体の大きさをコンパクトにすることができ、設置スペースを小さくすることができる。なお、水門開閉装置１は、門柱上の限られた設置スペースに配置しなければならず、特に、既設水門設備の開閉装置更新需要では、設置スペースを広げることは困難な場合が多い。このため、本実施の形態に係るコンパクトな水門開閉装置１は、市場の需要に対して大きく貢献することができる。

１水門開閉装置，２駆動軸，３電動機（主動力），４太陽歯車（第１歯車），５遊星歯車（第２歯車），７遊星歯車機構（差動歯車機構），６内歯車（第３歯車），９第１の駆動経路，１０第２の駆動経路，１５遠心ブレーキ（制動手段），１６手動ハンドル（予備動力入力手段），１７クラッチ

Claims

駆動軸に連結され、水門を開閉する扉体を備えた水門開閉装置であって、
該水門開閉装置は、主動力と連結される第１歯車を有し、前記駆動軸に連結される第２歯車を有する差動歯車機構と、
該差動歯車機構の第３歯車から独立した２系統の駆動経路を設け、各駆動経路のうち一方の駆動経路に連結される制動手段と、
前記各駆動経路のうち他方の駆動経路に連結される予備動力入力手段と、
前記第３歯車から前記予備動力入力手段への回転駆動を伝達または遮断するクラッチと、
を備えていることを特徴とする水門開閉装置。
前記差動歯車機構は遊星歯車機構であり、
前記第１歯車は太陽歯車であり、前記第２歯車は遊星歯車であり、前記第３歯車は内歯車であることを特徴とする請求項１に記載の水門開閉装置。