JP2016044482A - ゲート駆動設備 - Google Patents

Abstract

【課題】電源喪失時、手動ハンドルによるよりも速くゲートの上昇が可能なゲート駆動設備を提供する。【解決手段】出力軸１１を回転させてゲート１２を昇降するゲート駆動設備１０において、遊星ギア２７及び第１、第２の入力ギア２３、２８を有する遊星歯車機構αと、ゲート１２を昇降させる回転力を、第１の入力ギア２３、遊星ギア２７及び動力伝達手段１３を介して、出力軸１１に与える電動モータ１４と、ゲート１２を上昇させる回転力を、第２の入力ギア２８、遊星ギア２７及び動力伝達手段１３を介して、出力軸１１に与える燃料エンジン４８と、ゲート１２を上昇させる回転力を動力伝達手段１３を介して出力軸１１に与える手動ハンドル４１と、第１、第２の入力ギア２３、２８をそれぞれ固定する第１、第２のブレーキ手段２２、５５と、ゲート１２を自重で降下させる解放状態への切り替えを、電力供給なしで行うロック解除手段４４ａとを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ゲートを昇降させるゲート駆動設備に関する。

電動モータの駆動力を利用してゲートを昇降させるゲート駆動設備は、電源供給が停止して電動モータが作動しない状況でも、ゲートを上昇させて開いた状態にすることが求められ、その具体例が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のゲート駆動設備は、手動ハンドルを備え、人力でゲートを上昇することができる。ゲートと手動ハンドルの間には、複数の減速機が設けられているため、人力によってもゲートを上昇するのに十分なトルクを発現することが可能である。

特開昭５２−１１８９２８号公報

しかしながら、手動ハンドルによる作業では、ゲートの上昇を短時間で完了することはできない。そのため、例えば、ゲートの内側に流入した海水を、高潮が引いた後、早急にゲートの外側に排水する必要がある際には、手動ハンドルによってゲートを上昇する時間的余裕がなく、早急な対応が十分とはいえなかった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、電源喪失時に、手動ハンドルによるよりも速くゲートを上昇させることが可能なゲート駆動設備を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るゲート駆動設備は、出力軸を回転させて外部のゲートを昇降するゲート駆動設備において、前記出力軸に回転力を伝える動力伝達手段と、前記動力伝達手段に連結された遊星ギアＡ、及び、該遊星ギアＡにそれぞれ噛み合った第１、第２の入力ギアを有する遊星歯車機構αと、前記ゲートを昇降させる回転力を、前記第１の入力ギア、前記遊星ギアＡ及び前記動力伝達手段を介して、前記出力軸に与える電動モータと、前記ゲートを上昇させる回転力を、前記第２の入力ギア、前記遊星ギアＡ及び前記動力伝達手段を介して、前記出力軸に与える燃料エンジンと、前記ゲートを上昇させる回転力を前記動力伝達手段を介して前記出力軸に与える手動ハンドルと、前記第１、第２の入力ギアをそれぞれ固定する第１、第２のブレーキ手段と、前記ゲートを自重で降下させる解放状態への切り替えを、電力供給なしで行うロック解除手段とを備え、電力供給が停止の際は、前記ゲートの降下を、前記解放状態への切り替えで行い、前記ゲートの上昇を、前記手動ハンドルの回転、又は、前記第１の入力ギアを固定した状態での前記燃料エンジンの作動により行う。

本発明に係るゲート駆動設備において、前記第２のブレーキ手段は、前記燃料エンジンの作動により回転する回転部材から切り離されて、前記第２の入力ギアを固定し、前記回転部材に接続されて前記燃料エンジンの駆動力を前記第２の入力ギアに伝達するのが好ましい。

本発明に係るゲート駆動設備において、前記第２のブレーキ手段を前記回転部材に接続する切替レバーと、前記回転部材に前記第２のブレーキ手段が接続されて、前記電動モータを強制的に停止状態にする安全装置とを、更に、備えるのが好ましい。

本発明に係るゲート駆動設備において、前記第２の入力ギアの前記ゲートを降下させる方向への回転を防止するワンウェイクラッチを、更に、備えるのが好ましい。

本発明に係るゲート駆動設備において、前記動力伝達手段は、前記遊星ギアＡと共に回転する軸Ｐと、前記ロック解除手段を介して前記軸Ｐに接続されて前記出力軸に該軸Ｐの回転力を伝達する軸Ｑとを備え、前記ロック解除手段は、前記軸Ｐから前記軸Ｑを切り離すクラッチを有するのが好ましい。

本発明に係るゲート駆動設備において、前記動力伝達手段は、前記軸Ｑと同期して回転する出力ギアと、前記手動ハンドルからウォームギアを介して回転力を与えられる第３の入力ギアと、前記出力ギア及び前記第３の入力ギアに噛み合い前記出力軸に回転力を伝達する遊星ギアＢとを有する遊星歯車機構βを備え、前記第３の入力ギアは、前記手動ハンドルが回転されていないときに、前記ウォームギアのセルフロックにより固定されるのが好ましい。

本発明に係るゲート駆動設備は、出力軸に回転力を伝える動力伝達手段と、動力伝達手段に連結された遊星ギアＡ、及び、遊星ギアＡにそれぞれ噛み合った第１、第２の入力ギアを有する遊星歯車機構αと、ゲートを上昇させる回転力を、第２の入力ギア、遊星ギアＡ及び動力伝達手段を介して、出力軸に与える燃料エンジンとを備えるので、電源喪失時に、燃料エンジンの駆動力を利用して、手動ハンドルによるよりも速く、ゲートを上昇させることが可能である。

本発明の一実施の形態に係るゲート駆動設備の説明図である。 同ゲート駆動設備の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るゲート駆動設備１０は、出力軸１１を回転させて外部のゲート１２を昇降する設備であり、出力軸１１に回転力を伝える動力伝達手段１３と、ゲート１２を昇降させる回転力を動力伝達手段１３を介して出力軸１１に与える電動モータ１４とを備えている。以下、詳細に説明する。

ゲート駆動設備１０は、図１に示すように、出力軸１１に取り付けられたピニオン１５及びピニオン１５に噛み合ったピンラック１６を備え、河川や海岸に設けられた基礎１７に固定されている。
ゲート１２は、ジョイント１８を介して、ピンラック１６の下端に連結され、ピンラック１６及びゲート１２は、電動モータ１４の作動により出力軸１１及びピニオン１５が回転することによって昇降する。

電動モータ１４の出力軸１９には、図２に示すように、複数の減速機からなる減速機群２０が連結され、減速機群２０は、歯車２１が取り付けられた電磁ブレーキ２２（第１のブレーキ手段の一例）に接続されている。電磁ブレーキ２２は、電力供給により励磁されて非固定状態となり、電力供給の停止により非励磁となって固定状態となる。なお、電磁ブレーキ２２の代わりに他のブレーキ、例えば、ねじブレーキを、第１のブレーキ手段に採用してもよい。

歯車２１は、一側に内歯車２３（第１の入力ギアの一例）が連結された筒体２４の他側に噛み合っている。筒体２４は、複数の軸受け部材２５によって回転自在に支持され、筒体２４及び内歯車２３は、歯車２１と共に回転する。
歯車２１、筒体２４及び内歯車２３は、電磁ブレーキ２２の固定によって固定され、電磁ブレーキ２２が非固定状態の際に回転可能となる。

内歯車２３には、遊星キャリア２６に回転可能に支持された複数の遊星ギア２７（遊星ギアＡ）がそれぞれ噛み合っており、複数の遊星ギア２７には、太陽歯車２８（第２の入力ギアの一例）が噛み合っている。
動力伝達手段１３は、遊星キャリア２６と一体的に回転する軸２９（軸Ｐ）、及び、軸２９の延長線上に配置され、クラッチ３０を介して軸２９に連結される軸３１（軸Ｑ）を備えている。即ち、複数の遊星ギア２７は、遊星キャリア２６を介して、動力伝達手段１３に連結されている。太陽歯車２８の中心は、軸２９、３１の延長線上に配置され、クラッチ３０は、軸２９、３１を接続すること、及び、軸２９から軸３１を切り離すことが可能である。

軸３１は、クラッチ３０に接続された側（一側）の反対側（他側）に、太陽歯車３３（出力ギアの一例）が連結され、太陽歯車３３には、遊星キャリア３４に回転自在に支持された複数の遊星ギア３５（遊星ギアＢ）がそれぞれ噛み合っている。太陽歯車３３は、軸３１と同期して（一体的に）回転する。
複数の遊星ギア３５には、内歯車３６（第３の入力ギアの一例）が噛み合っている。

遊星キャリア３４は、他側に歯車３７が装着された筒体３８の一側に連結され、内歯車３６は、ウォームホイール３９が装着された筒体４０に連結されている。回転可能に設けられた筒体３８は、略半分が、同じく回転可能に設けられた筒体４０によって覆われ、遊星キャリア３４及び筒体３８、４０の各回転中心は同心上（軸３１上）に配されている。
ウォームホイール３９には、図示しないウォームが噛み合っており、主として、ウォームホイール３９とウォームとによってウォームギアが構成されている。

ウォームには、手動ハンドル４１の回転軸４２が連結され、筒体４０及び内歯車３６は、回転軸４２の回転により回転する。即ち、内歯車３６は、手動ハンドル４１から、ウォーム、ウォームホイール３９及び筒体４０を介して回転力を与えられる。ウォームは、ウォームギアのセルフロックにより、ウォームホイール３９から与えられる力によっては回転しないため、筒体４０及び内歯車３６は、手動ハンドル４１が回転されていないときに、ウォームギアのセルフロックによって固定されている。

歯車３７は、出力軸１１に中心が連結された歯車４３に噛み合っている。従って、複数の遊星ギア３５が太陽歯車３３を中心に公転して筒体３８を回転させることによって、出力軸１１は、歯車３７、４３と共に回転する。
本実施の形態において、動力伝達手段１３は、軸２９、３１、太陽歯車３３、複数の遊星ギア３５、遊星キャリア３４、内歯車３６、筒体３８、４０及び歯車３７、４３を備えているが、これに限定されない。そして、遊星歯車機構αが、主として、内歯車２３、複数の遊星ギア２７、遊星キャリア２６及び太陽歯車２８によって構成され、遊星歯車機構βが、主として、内歯車３６、複数の遊星ギア３５、遊星キャリア３４及び太陽歯車３３によって構成されている。

この構成により、電動モータ１４の作動により、電動モータ１４の出力軸１９が回転すると、その回転力は、減速機群２０、電磁ブレーキ２２、歯車２１及び筒体２４（即ち、内歯車２３）を介して、複数の遊星ギア２７に伝達される。
このとき、太陽歯車２８及び内歯車３６が固定され、軸２９、３１がクラッチ３０によって接続された状態であると、各遊星ギア２７は、太陽歯車２８を中心に公転して、遊星キャリア２６、軸２９、３１及び太陽歯車３３をそれぞれ回転させ、各遊星ギア３５は、太陽歯車３３を中心に公転し、遊星キャリア３４、筒体３８、歯車３７、４３及び出力軸１１はそれぞれ回転する。

電動モータ１４は、出力軸１９の回転方向を切り替え可能であり、出力軸１９を時計回りに回転することで、ゲート１２を上昇させ、出力軸１９を反時計回りに回転することで、ゲート１２を降下させる。即ち、電動モータ１４は、ゲート１２を昇降させる回転力を、内歯車２３、複数の遊星ギア２７及び動力伝達手段１３を介して、出力軸１１に与えることが可能である。

そして、電動モータ１４が停止の際（電力供給が停止の際）に、手動ハンドル４１の回転によって、ゲート１２を上げ下げするには、内歯車２３及び太陽歯車２８の固定により、軸２９に接続された軸３１及び太陽歯車３３を固定する。この状態で、人力により手動ハンドル４１が回転されると、筒体４０及び内歯車３６が回転し、複数の遊星ギア３５それぞれが太陽歯車３３を中心に公転する。複数の遊星ギア３５の公転によって、筒体３８、歯車３７、４３及び出力軸１１が回転し、ゲート１２を昇降させる。即ち、手動ハンドル４１は、ゲート１２を上昇させる回転力及び降下する回転力を、動力伝達手段１３を介して出力軸１１に与えることができる。
本実施の形態では、手動ハンドル４１を時計回りに回転することで、ゲート１２は上昇し、手動ハンドル４１を反時計回りに回転することで、ゲート１２は降下する。

また、クラッチ３０には、図２に示すように、軸２９、３１の接続状態を切り替える図示しない遠隔操作手段、及び、軸２９、３１の接続状態を切り替える切替レバー４４が連結されている。
遠隔操作手段及び切替レバー４４は 共に、クラッチ３０を、軸２９、３１を接続した状態から、軸３１を軸２９から切り離した状態に切り替えることが可能であり、遠隔操作手段は、この切り替えを、電力供給がなされている状態でのみ行うことができ、電力供給が停止した環境下では、この切り替えを行えない。
これに対し、切替レバー４４は、人力により操作されることから、電力供給が停止された環境下で、クラッチ３０の切り替えを行うことができる。

そして、軸３１が軸２９から切り離されると、太陽歯車３３は回転自在となり、複数の遊星ギア３５は公転自在となり、筒体３８、歯車３７、４３及び出力軸１１は回転自在となって、ゲート１２は、自重により降下する。ここで、ゲート１２が自重で降下するクラッチ３０の状態を、解放状態と定義すると、切替レバー４４は、クラッチ３０の解放状態への切り替えを、電力供給なしで行うことができるといえる。
本実施の形態では、主として、切替レバー４４及びクラッチ３０によって、ロック解除手段４４ａが構成されている。

従って、電力供給が停止された際には、ゲート１２の降下を、切替レバー４４によるクラッチ３０の解放状態への切り替えで行うことが可能であり、本実施の形態では、手動ハンドル４１を人力で回転して行うこともできる。ゲート１２の降下速度は、手動ハンドル４１の回転によるものに比べ、クラッチ３０の解放状態への切り替えによるものの方が速い。
本実施の形態では、歯車４３には、歯車４５が噛み合っており、歯車４５には、歯車４５に対して抵抗を与える速度調整機構４６が連結されている。速度調整機構４６は、軸３１が軸２９から切り離された際に、歯車４５、４３を介して出力軸１１の回転に抵抗を与えるように設計され、ゲート１２の自重による降下速度を減速させる。

また、ゲート駆動設備１０は、電動モータ１４及び手動ハンドル４１に加えて、ゲート１２を上昇させる力を発生させる燃料エンジン４８を備えている。燃料エンジン４８は、プーリ４９に連結された出力軸５０を有し、プーリ４９には、タイミングベルト５１が装着されている。タイミングベルト５１は、プーリ４９から離れた位置に配置されたプーリ５２にも装着され、プーリ５２には、一側に掛止部５３が形成された回転部材５４の他側が連結されている。燃料エンジン４８は、手動操作によって作動を開始し、回転部材５４は、燃料エンジン４８の作動により出力軸５０が回転することによって回転する。

回転部材５４の掛止部５３には、湿式多板クラッチ５５（第２のブレーキ手段の一例）が連結可能であり、湿式多板クラッチ５５は、太陽歯車２８に、動力伝達機構５６を介して連結されている。動力伝達機構５６は、湿式多板クラッチ５５と一体的に回転する回転軸５７に加えて、複数の回転軸及び歯車を備え、湿式多板クラッチ５５を介して与えられる回転部材５４の回転力を太陽歯車２８に伝える。

収容カバー５８内に収められた湿式多板クラッチ５５には、切替レバー５９が掛止され、切替レバー５９は、人力により回動されて、湿式多板クラッチ５５を横移動させる。
収容カバー５８は、湿式多板クラッチ５５に密着して湿式多板クラッチ５５を固定する掛止部６０を有している。
湿式多板クラッチ５５は、切替レバー５９により一側に移動されて、回転部材５４の掛止部５３に接続され、回転部材５４と一体的に回転する状態となり、動力伝達機構５６を非固定状態にして、太陽歯車２８を回転可能にする。このとき、燃料エンジン４８の駆動力は、動力伝達機構５６を介して、太陽歯車２８に伝達される状態となる。即ち、湿式多板クラッチ５５は、回転部材５４に接続されて燃料エンジン４８の駆動力を太陽歯車２８に伝達可能となる。

そして、湿式多板クラッチ５５は、切替レバー５９により他側に移動されて、回転部材５４の掛止部５３から切り離され、掛止部６０に噛み合って固定される。動力伝達機構５６は、湿式多板クラッチ５５が、係止部６０に噛み合った際に、固定状態となって、太陽歯車２８を固定する。
湿式多板クラッチ５５が、回転部材５４の掛止部５３から切り離された際、燃料エンジン４８の駆動力は、動力伝達機構５６に伝わらないのはいうまでもない。

燃料エンジン４８の出力軸５０は、一方向にのみ回転でき、その回転方向は、ゲート１２を上昇させる方向である。
湿式多板クラッチ５５が回転部材５４の掛止部５３に接続され、電磁ブレーキ２２により内歯車２３が固定され、更に、軸２９、３１が接続された状態においては、燃料エンジン４８の駆動力（即ち、ゲート１２を上昇させる回転力）は、プーリ４９、タイミングベルト５１、プーリ５２、回転部材５４、湿式多板クラッチ５５、動力伝達機構５６、太陽歯車２８、複数の遊星ギア２７、遊星キャリア２６及び動力伝達手段１３を介して、出力軸１１に与えられ、その結果、ピニオン１５が回転して、ゲート１２が上昇する。

従って、電力供給が停止した際のゲート１２の上昇は、手動ハンドル４１の回転、又は、内歯車２３を固定した状態での燃料エンジン４８の作動により行うことが可能である。
そして、ゲート駆動設備１０は、回転部材５４の掛止部５３に湿式多板クラッチ５５が接続された際に、電動モータ１４への電力供給を遮断して、電動モータ１４を強制的に停止する図示しない回路（安全装置の一例）を備えている。よって、湿式多板クラッチ５５が回転部材５４の掛止部５３に接続された際に、電動モータ１４が作動するのを防ぐことができる。

このように、遊星歯車機構α、湿式多板クラッチ５５及び電磁クラッチ２２を用いて、電動モータ１４の駆動力及び燃料エンジン４８の駆動力の一方を動力伝達手段１３に伝達する機構を構成しているので、部品点数の増加を抑制することが可能である。また、電源喪失時のゲート１２の降下を、燃料エンジン４８の駆動力によることなく、ゲート１２の自重により行うことにしているため、燃料エンジン４８の駆動力によりゲート１２を降下する場合に比べ、ゲート駆動設備１０を簡素に設計することができる。
なお、本実施の形態では、燃料エンジン４８の作動により回転部材５４を回転させた後に、湿式多板クラッチ５５が回転部材５４の掛止部５３に接続される。

また、回転軸５７には、回転軸５７の回転方向を制限するワンウェイクラッチ６１が装着され、太陽歯車２８は、ワンウェイクラッチ６１によって、ゲート１２を降下する方向への回転が防止されている。従って、湿式多板クラッチ５５が回転部材５４の掛止部５３に接続され、軸２９、３１が接続された状態では、燃料エンジン４８が停止しても、ゲート１２は、自重で降下することなく、固定される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第１、第２の入力ギアは、それぞれ太陽歯車及び内歯車であってもよく、第３の入力ギア及び出力ギアは、それぞれ太陽歯車及び内歯車であってもよい。
また、電動モータを強制的に停止する安全装置は必ずしも必要ではない。

１０：ゲート駆動設備、１１：出力軸、１２：ゲート、１３：動力伝達手段、１４：電動モータ、１５：ピニオン、１６：ピンラック、１７：基礎、１８：ジョイント、１９：出力軸、２０：減速機群、２１：歯車、２２：電磁ブレーキ、２３：内歯車、２４：筒体、２５：軸受け部材、２６：遊星キャリア、２７：遊星ギア、２８：太陽歯車、２９：軸、３０：クラッチ、３１：軸、３３：太陽歯車、３４：遊星キャリア、３５：遊星ギア、３６：内歯車、３７：歯車、３８：筒体、３９：ウォームホイール、４０：筒体、４１：手動ハンドル、４２：回転軸、４３：歯車、４４：切替レバー、４４ａ：ロック解除手段、４５：歯車、４６：速度調整機構、４８：燃料エンジン、４９：プーリ、５０：出力軸、５１：タイミングベルト、５２：プーリ、５３：掛止部、５４：回転部材、５５：湿式多板クラッチ、５６：動力伝達機構、５７：回転軸、５８：収容カバー、５９：切替レバー、６０：掛止部、６１：ワンウェイクラッチ

Claims (6)

1. 出力軸を回転させて外部のゲートを昇降するゲート駆動設備において、
   前記出力軸に回転力を伝える動力伝達手段と、
   前記動力伝達手段に連結された遊星ギアＡ、及び、該遊星ギアＡにそれぞれ噛み合った第１、第２の入力ギアを有する遊星歯車機構αと、
   前記ゲートを昇降させる回転力を、前記第１の入力ギア、前記遊星ギアＡ及び前記動力伝達手段を介して、前記出力軸に与える電動モータと、
   前記ゲートを上昇させる回転力を、前記第２の入力ギア、前記遊星ギアＡ及び前記動力伝達手段を介して、前記出力軸に与える燃料エンジンと、
   前記ゲートを上昇させる回転力を前記動力伝達手段を介して前記出力軸に与える手動ハンドルと、
   前記第１、第２の入力ギアをそれぞれ固定する第１、第２のブレーキ手段と、
   前記ゲートを自重で降下させる解放状態への切り替えを、電力供給なしで行うロック解除手段とを備え、
   電力供給が停止の際は、前記ゲートの降下を、前記解放状態への切り替えで行い、前記ゲートの上昇を、前記手動ハンドルの回転、又は、前記第１の入力ギアを固定した状態での前記燃料エンジンの作動により行うことを特徴とするゲート駆動設備。
2. 請求項１記載のゲート駆動設備において、前記第２のブレーキ手段は、前記燃料エンジンの作動により回転する回転部材から切り離されて、前記第２の入力ギアを固定し、前記回転部材に接続されて前記燃料エンジンの駆動力を前記第２の入力ギアに伝達することを特徴とするゲート駆動設備。
3. 請求項２記載のゲート駆動設備において、前記第２のブレーキ手段を前記回転部材に接続する切替レバーと、前記回転部材に前記第２のブレーキ手段が接続されて、前記電動モータを強制的に停止状態にする安全装置とを、更に、備えることを特徴とするゲート駆動設備。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゲート駆動設備において、前記第２の入力ギアの前記ゲートを降下させる方向への回転を防止するワンウェイクラッチを、更に、備えることを特徴とするゲート駆動設備。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のゲート駆動設備において、前記動力伝達手段は、前記遊星ギアＡと共に回転する軸Ｐと、前記ロック解除手段を介して前記軸Ｐに接続されて前記出力軸に該軸Ｐの回転力を伝達する軸Ｑとを備え、前記ロック解除手段は、前記軸Ｐから前記軸Ｑを切り離すクラッチを有することを特徴とするゲート駆動設備。
6. 請求項５記載のゲート駆動設備において、前記動力伝達手段は、前記軸Ｑと同期して回転する出力ギアと、前記手動ハンドルからウォームギアを介して回転力を与えられる第３の入力ギアと、前記出力ギア及び前記第３の入力ギアに噛み合い前記出力軸に回転力を伝達する遊星ギアＢとを有する遊星歯車機構βを備え、前記第３の入力ギアは、前記手動ハンドルが回転されていないときに、前記ウォームギアのセルフロックにより固定されることを特徴とするゲート駆動設備。

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