JP2015129390A - 水門開閉装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】開閉荷重が大きくても、緩み過負荷検出装置は大きくならず、また高価なチェーンを長くせず、安価な水門開閉装置を提供できる。【解決手段】扉体2を昇降させるチェーン12に作用する張力の変化を検出ロッド27の移動に基づき計測してチェーン12の緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置13を備えた水門開閉装置において、チェーン12の一端をチェーン連結ロッド51を介して揺動自在に支持するチェーン受梁53を有し、チェーン受梁53の一端は回動自在に支持され、他端は検出ロッド27に連結されてなるチェーン端末機構50を設ける。開閉荷重が大きくても緩み過負荷検出装置13の検知荷重を小さくする。チェーン12の一端部側の一部をロッド51に置換え、チェーン長を削減する。【選択図】図1

Description

本発明は、チェーンにより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、この種の水門開閉装置には、チェーンの緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置を備えたものがある。本出願人は、先に特許文献1に記載の水門開閉装置を開発したが、この水門開閉装置は上記のような緩み過負荷検出装置を備えている。
特許文献1に記載の緩み過負荷検出装置は、ロッカビームのシャフトの上端に螺合されるナット部材と、該ナット部材によりスペーサ等を介して押圧される第1及び第2スプリングと、該第1及び第2スプリングを収納するハウジングとから構成されたものである。この場合、第1スプリングのバネ定数は第2スプリングのバネ定数よりも大きく設定されている。この緩み過負荷検出装置は、ロッカビームのシャフトの上下動による第1及び第2スプリングの撓み量の変化量を計測することにより、すなわち、チェーンに作用する張力の変化をばねの変位に変換してチェーンの緩みや過負荷を検出するものである。
特開2012−251404号公報(段落番号[0023]、図3)
特許文献1に記載された水門開閉装置では、開閉荷重が大きくなった場合、チェーン張力やチェーン自重が増大して緩み過負荷検出装置の規模が大きくなり、高価になる。
また図7において、緩み過負荷検出装置13を、扉体2を昇降する駆動装置本体(開閉装置本体)4の支持台16上に配置したいが、支持台16上には配置できない場合がある。この場合、緩み過負荷検出装置13を駆動装置本体4の直下に配置することが考えられるが、駆動装置本体4直下の配置スペースは上下方向(縦方向)に狭いため、また横方向にはチェーン12等があるために緩み過負荷検出装置13を配置できない。特に、緩み過負荷検出装置13の規模が大きくなると、緩み過負荷検出装置13を駆動装置本体4の直下に配置できない。
更に、支持台16上に部材を配置できるが、その配置スペースにおいて、一定高さ以上の部材の配置が制約されることがある。このような場合、緩み過負荷検出装置13の緩み及び過負荷を検出する第1及び第2スプリング(図示せず)の軸方向を上下に向けた縦型に構成すると、上下方向寸法が大きくなって、緩み過負荷検出装置13を支持台16上に配置できなくなる。特に、緩み過負荷検出装置13の規模が大きくなると、緩み過負荷検出装置13を支持台16上に配置できない。
以上のように緩み過負荷検出装置13を、駆動装置本体4の直下や支持台16上に配置できない場合には、上記第1及び第2スプリングの軸方向を横方向に向けて、つまり図7に示すように、緩み過負荷検出装置13を横向きに寝かせて支持台16に配置することが考えられる。
しかし、緩み過負荷検出装置13を横向きに配置するためには、チェーン12の巻き込み、繰り出し方向を90°転換させて横向きの緩み過負荷検出装置13の近傍まで延長しなければならず、高価なチェーン12の全長が長くなる。
このように、チェーン12の緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置13を備えた従来の水門開閉装置では、開閉荷重が大きくなると、緩み過負荷検出装置13の規模が大きくなって高価になった。また、その緩み過負荷検出装置13を横向きに配置することになり、高価なチェーン12の全長が長くなってコスト高になった。
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、開閉荷重が大きい場合でも、緩み過負荷検出装置の規模は大きくならず、また高価なチェーンの全長を長くすることがなく、緩み過負荷検出装置及びチェーンを低コスト化できて安価な水門開閉装置を提供することを課題とする。
上記課題を達成するために、請求項1に記載の発明は、扉体を昇降させるチェーンに作用する張力の変化を検出ロッドの移動に基づき計測して前記チェーンの緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置を備えた水門開閉装置において、前記チェーンの一端を支持するチェーン受梁を有し、該チェーン受梁の一端は回動自在に支持され、他端は前記緩み過負荷検出装置の前記検出ロッドに連結されてなるチェーン端末機構を具備することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記チェーン受梁の回動自在に支持された一端部と前記検出ロッドの連結部との距離は、前記一端部と前記チェーンの一端の支持部との距離より大きいことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記チェーンの一端は、チェーン連結ロッドを介して前記チェーン受梁に連結されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1の項に記載の発明において、前記チェーンは、複数の独立したチェーン本体をユニット化して構成されることを特徴とするものである。
本発明の請求項1に記載の発明によれば、開閉荷重が大きい場合でも、緩み過負荷検出装置の規模は大きくならず、また高価なチェーンの全長を長くすることがなく、緩み過負荷検出装置及びチェーンを低コスト化できて、安価な水門開閉装置を提供できる。
請求項2に記載の発明によれば、チェーン受梁の回動自在に支持された一端部と検出ロッドの連結部との距離に比率に応じて緩み過負荷検出装置への荷重を軽減できる。
請求項3に記載の発明によれば、高価なチェーンの全長を短くすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、開閉荷重が大きい場合でも、特殊で大型のチェーンを採用することなく扉体を昇降させて水門を開閉する水門開閉装置を提供できる。
本発明の一実施形態に係る水門開閉装置の概要を示す側面図である。 図1中の緩み過負荷検出装置の拡大断面図である。 図1中のチェーン端末機構のチェーン連結ロッド支持部におけるチェーン受梁部分の拡大断面図である。 同じくチェーン受梁及び緩み過負荷検出装置の検出ロッド部分の拡大断面図である。 他の実施形態に係る水門開閉装置の全体を示す正面図である。 他の実施形態に係る水門開閉装置のチェーン一端部の拡大正面図である。 従来の水門開閉装置の概要を説明するための側面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本明細書で参照される各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図1は、本発明の一実施形態に係る水門開閉装置の概要を示す側面図で、扉体が上限位置にある状態を示している。
この図1に示すように、本発明の一実施形態に係る水門開閉装置1は、水門を開閉する扉体2と、開閉装置本体4と、扉体2を昇降させるチェーン12と、このチェーン12の緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置13と、チェーン端末機構50と、チェーン収納部(図示せず)とを備えている。
このチェーン収納部は、扉体2が上昇する際にチェーン12をコンパクトに収納し、扉体2が下降する際には円滑にチェーン12を繰り出すように構成されている。
扉体2は、水門を開閉するために備えられ、水門両岸の門柱(図示せず)上部に掛け渡された操作台15の下方において昇降するように構成される。この操作台15上には、開閉装置本体4が載置される支持台16が設けられる。また、支持台16が位置する操作台15の部位はチェーン12が挿通されるように開口部20が設けられる。
扉体2の上面には、案内スプロケット21が回転自在に支持されている。この案内スプロケット21は、軸方向が扉体2の幅方向と一致する向きで扉体2の上面に支持される。
上記開閉装置本体4は、扉体2の直上に位置し、モータ(図示せず)と、このモータからの回転駆動力が伝達される駆動軸10と、この駆動軸10に支持される駆動スプロケット30とを備えている。
開閉装置本体4の駆動軸10は扉体2の幅方向に延びている。この駆動軸10の駆動スプロケット30にはチェーン12が掛け回され、駆動軸10が回転するとチェーン12により扉体2を昇降できる。
開閉装置本体4は、操作台15上に設けられた支持台16上に配置され、この支持台16には、チェーン12が挿通する開口部31が備えられる。
図1に示すように、緩み過負荷検出装置13は、支持台16上で開閉装置本体4よりも水流方向下流側に配置される。
この緩み過負荷検出装置13は、図2に拡大して示すように、軸方向を上下に向けた検出ロッド27と、この検出ロッド27の上端に螺合されるナット33と、このナット33によりスペーサ29等を介して押圧される第1及び第2スプリング34,35と、この第1及び第2スプリング34,35を収納するハウジング36とから構成される。なお、第1スプリング34は皿バネで構成され、第2スプリング35はコイルバネで構成される。第1スプリング34のバネ定数は第2スプリング35のバネ定数よりも大きく設定される。
この緩み過負荷検出装置13は、検出ロッド27の上下動による第1及び第2スプリング34,35の撓み量の変化量を計測して、つまり、上記チェーン12に作用する張力の変化を両スプリング34,35の軸方向の変位に変換して、チェーン12の緩み及び過負荷を検出するようにしている。これにより、チェーン12の張力が小さくなり、第2スプリング35の撓み量が小さくなれば、チェーン12の緩みとして検出される。一方、チェーン12の張力が大きくなり、第1スプリング34の撓み量が大きくなれば、チェーン12への過負荷として検出される。
また、緩み過負荷検出装置13のハウジング36と支持台16との間には球面座37が設けられる。この球面座37は、ナット33の締付けにより支持台16上面に押圧固定され、緩み過負荷検出装置13を、支持台16に対して全方位に揺動自在とする。
図1に示すように、チェーン12の一端は、詳細を後述するチェーン端末機構50の、軸方向を上下に向けたチェーン連結ロッド51の下端に吊り具25を介して連結される。
このチェーン連結ロッド51の上端は、操作台15及び支持台16の開口部20,31内を上方に挿通し、支持台16の下部に配置されたチェーン端末機構50に連結される。
また、チェーン12の他端側は、扉体2の上部に支持された案内スプロケット21に掛け回され、操作台15及び支持台16の開口部20,31内を挿通して、開閉装置本体4の駆動軸10に支持された駆動スプロケット30に掛け回される。このチェーン12の他端は、支持台16及び操作台15の開口部31,20内を挿通して、チェーン収納部(図示せず)の枠体に接続されている。
図1、図3、図4に示すように、チェーン端末機構50は、チェーン連結ロッド51と、このロッド51の上端に螺合されるナット52と、チェーン受梁53と、球面座54と、ヒンジピン55と、緩み過負荷検出装置取付用のピン(検出装置取付ピン)56とから構成される。
上記球面座54は、ナット52とチェーン受梁53に設けられた台部53aとの間に設けられ、ナット52の締付けによりチェーン受梁53上面に押圧固定される。
なお、チェーン端末機構50には給油口58を備え、球面座54、ヒンジピン55の軸受部及び検出装置取付ピン56の軸受部(検出ロッド27との連結部)に潤滑油を給油可能である。
図1、図3から分かるように、チェーン12の一端に下端が連結されたチェーン連結ロッド51の上端は、操作台15及び支持台16の開口部20,31内を上方に挿通し、チェーン受梁53の上部に設けられた球面座54に揺動自在に支持されている。この支持は、チェーン受梁53に対して全方位に揺動自在になされる。
ここで、チェーン連結ロッド51の長さは、扉体2の巻上上限位置(図1に示す位置)において扉体2上部の案内スプロケット21に対するチェーン12の巻き掛けが十分確保される範囲で、極力長くなるように設定される。これにより、高価なチェーン12の全長が短縮化される。
ヒンジピン55は、チェーン受梁53の上部のチェーン荷重支持点である球面座54を中心として、チェーン受梁53の軸方向の一方(図1中、右端)に配置され、このヒンジピン55を中心にチェーン受梁53が回動自在に支持されている。このヒンジピン55は両端が支持台16に支持されている。
図1、図4から分かるように、チェーン受梁53の軸方向の他方(図1中、左端)には、検出装置取付ピン56が設けられ、このピン56に緩み過負荷検出装置13の検出ロッド27が連結されている。本実施形態では、チェーン受梁53はチェーン連結ロッド51と緩み過負荷検出装置13の検出ロッド27との荷重伝達を均等とするため、2本の梁部53a,53aから構成し(図3,図4参照)、両梁部53a,53aの中央で各ロッド27,51と連結する構造とされている。
また図1において、チェーン受梁53上の球面座54と検出装置取付ピン56との距離は、球面座54とヒンジピン55との距離の5倍とされ、チェーン張力40ton が作用するときに、検出装置取付ピン56には、6.7ton[≒40ton ×1/(1+5)]が作用する構成とされている。
球面座54と検出装置取付ピン56との距離を、球面座54とヒンジピン55との距離の5倍よりも大きくすることにより、検出装置取付ピン56、つまり緩み過負荷検出装置13への荷重を更に軽減できる。これらの距離の比率は、適宜設定することができる。
なお本実施形態では、開閉装置本体4、チェーン12、案内スプロケット21、緩み過負荷検出装置13、チェーン端末機構50及びチェーン収納部(図示せず)等、扉体2を除く主要な構成部分は、図示を省略しているが、操作台15の左右側(扉体2の幅方向両側)に各々設けられている。そして、それら両者が協働動作して、扉体2を昇降させるように構成されている。
次に、本発明の一実施形態に係る水門開閉装置1の動作について、図1を参照して説明する。
開閉装置本体4のモータ(図示せず)が駆動すると、このモータの回転駆動力が開閉装置本体4の駆動軸10に伝達されて回転する。これにより駆動スプロケット30が回転し、チェーン12が巻き上げられて扉体2が上昇する(図1は既に扉体2が上限位置まで上昇している状態を示す)。
上記のように、チェーン連結ロッド51の上端はチェーン受梁53に揺動自在に支持されている。したがって、扉体2の上昇に伴って、チェーン連結ロッド51の鉛直方向に対する傾斜角度が変化しても、案内スプロケット21からチェーン端末機構50に至る上記ロッド51の鉛直方向に対する傾斜角度が吸収され、扉体2はスムーズに昇降する。
水門開閉装置1の動作中、扉体2を昇降させるチェーン12に作用する張力の変化はチェーン端末機構50を介して緩み過負荷検出装置13に伝えられ、この緩み過負荷検出装置13によってチェーンの緩み及び過負荷が検出される。
すなわち、チェーン12に張力の変化が生じると、この変化はチェーン受梁53に伝わり、張力変化に応じてチェーン受梁53を、ヒンジピン55を中心に回動させる。これにより、チェーン受梁53の図1中、左端がヒンジピン55を中心に上下側に回動して検出装置取付ピン56に連結した検出ロッド27を上下動させ、緩み過負荷検出装置13はチェーン12の緩み及び過負荷を検出する。
緩み過負荷検出装置13の球面座54からヒンジピン55までの距離と球面座54から検出装置取付ピン56までの距離との比率を適宜設定することによって、検出装置取付ピン56への荷重を所望値に調整でき、緩み過負荷検出装置13の規模を小さくできる。
球面座37及び球面座54は、検出ロッド27及びチェーン連結ロッド51を揺動自在に支持し、各支持箇所において、緩み過負荷検出装置13及びチェーン連結ロッド51(チェーン12の一端)の無用なぶれ、つまり鉛直方向に対する傾斜を吸収する。
上述した実施形態によれば、緩み過負荷検出装置13の検知荷重を、チェーン受梁53を用いたチェーン端末機構50により約1/6とすることができ、緩み過負荷検出装置13の規模を小さくすることができ、より安価な水門開閉装置1を提供できる。
また、上述した実施形態によれば、扉体2側のチェーン12の端部について、一部のチェーン12をチェーン連結ロッド51に置き換えることができる。これにより、扉体2の巻上上限付近から緩み過負荷検出装置13近傍までの長さ分のチェーン12を削減することができる。
近年、チェーン12による水門開閉装置1は大型化してきており、チェーン12に作用する荷重が大きくなってきてチェーン12の大型化によるコスト増が著しく、このコスト増の課題解決は社会的な要請となっている。上述した実施形態によれば、より安価な水門開閉装置1を提供でき、社会的な効果は極めて大である。
なお上述実施形態では、開閉装置本体4等、扉体2を除く主要な構成部分を、操作台15の左右側(図1の図示面と直交する方向の両側)に各々設け、それらの協働動作で扉体2が昇降する水門開閉装置1に本発明を適用した場合を述べたが、これのみに限らない。
例えば、開閉装置本体部分について、図5に示すように構成された水門開閉装置にも本発明を適用できる。すなわち、扉体2の一方をモータM等が取付けられた主動側開閉装置本体4で懸垂し、他方をその主動側開閉装置本体4に連動軸61で連結された従動側開閉装置本体5により懸垂し、主,従動側開閉装置本体4,5で扉体2を昇降させる水門開閉装置にも本発明を適用できる。
この形態の場合は、上述実施形態においてチェーン12の一端側に設けたチェーン端末機構50(図1参照)を、主,従動側開閉装置本体4,5の両者に設置して上述実施形態と同様の作用効果を発揮させることができる。
また、上述実施形態におけるチェーン12に代えて、図6に示すように、複数の、例えば2個の独立したチェーン本体22をユニット化して構成したチェーン12Aを用いてもよい。これによれば、開閉荷重が大きい場合でも、特殊で大型のチェーンを採用することなく扉体2(図1参照)を昇降させて水門を開閉することができる。
この場合、各チェーン本体22,22の端部はロッカビーム25Aを介してチェーン連結ロッド51に連結すれば、各チェーン本体22,22の端部の処理が容易となる。
なお、各チェーン本体22の他端部は、上述実施形態におけるチェーン12と同様にチェーン収納部(図示せず)の枠体に接続される。
更に上述実施形態では、ヒンジピン55をチェーン受梁53の軸方向の他方(図1中、右端)に配置したが、ヒンジピン55をチェーン連結ロッド51の支持位置と検出装置取付ピン56との間に配置してもよい。これによっても、ヒンジピン55からチェーン連結ロッド51の支持位置までの距離とヒンジピン55から検出装置取付ピン56までの距離との比率を適宜設定することによって、検出装置取付ピン56への荷重を所望値に調整でき、緩み過負荷検出装置13の規模を小さくできる。
1:水門開閉装置、2:扉体、4:開閉装置本体、12:チェーン、13:緩み過負荷検出装置、22:チェーン本体、27:緩み過負荷検出装置の検出ロッド、50:チェーン端末機構、51:チェーン連結ロッド、53:チェーン受梁、56:検出装置取付ピン。

Claims (4)

  1. 扉体を昇降させるチェーンに作用する張力の変化を検出ロッドの移動に基づき計測して前記チェーンの緩み及び過負荷を検出する緩み過負荷検出装置を備えた水門開閉装置において、
    前記チェーンの一端を支持するチェーン受梁を有し、該チェーン受梁の一端は回動自在に支持され、他端は前記緩み過負荷検出装置の前記検出ロッドに連結されてなるチェーン端末機構を具備することを特徴とする水門開閉装置。
  2. 前記チェーン受梁の回動自在に支持された一端部と前記検出ロッドの連結部との距離は、前記一端部と前記チェーンの一端の支持部との距離より大きいことを特徴とする請求項1に記載の水門開閉装置。
  3. 前記チェーンの一端は、チェーン連結ロッドを介して前記チェーン受梁に連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の水門開閉装置。
  4. 前記チェーンは、複数の独立したチェーン本体をユニット化して構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の項に記載の水門開閉装置。
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