JP2015129390A - 水門開閉装置 - Google Patents

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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