JP3523817B2 - 水門扉開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水門の扉体を吊支
したラック部材が昇降駆動されることにより、水門の開
閉を行うようにした所謂ラック式の水門扉開閉装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のラック式の水門扉開閉
装置では、水門の扉体は、左右一対のラック部材で吊り
下げられるようになっており、それぞれのラック部材に
噛み合ったピン歯車が、同期して駆動されることによ
り、上下に駆動されるようになっていた。

【０００３】しかしながらこの構成では、ラック部材と
ピン歯車が接触している面積が小さく、ここに荷重が集
中するという問題点があった。

【０００４】そこで、従来は、この接触面積を大きくす
るためにピン歯車を二連としたり、あるいは、ピン歯車
の径を大きくしてラック部材と噛み合う歯数を多くする
ということが、必要に応じて適宜、行われていた。

【０００５】また、この他に実開昭５８−１４６１５２
号に示されるように、ピン歯車に相当するアイドルギア
を上下に一対、設けたものもあった。これは、図８に示
すように、水門扉等の重量物（図示せず）に垂直方向に
取り付けられたラック３１に噛合する１対のアイドルギ
ア３２，３３の間に、両アイドルギア３２，３３と噛合
する駆動用ピニオン３３を配設し、この駆動用ピニオン
３３で両アイドルギア３２，３３を同期して回転させる
ことにより、ラック３１を介して吊り下げられた重量物
を上下に移動させるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水門扉
開閉装置では、まず水門の扉体に取り付けられたラック
部材を、このラック部材に噛み合った一つのピン歯車で
駆動するようにした通常のものでは、ラック部材とピン
歯車が接触している面積が極めて小さく、ここに荷重が
集中するため、必要な強度を得るためには、ピン歯車を
二連に設けたり、ピン歯車の径を大きくしてラック部材
と噛み合う歯数を多くすることが行われていたが、ピン
歯車を二連に設けた場合は、一つのピン歯車に対する負
荷は軽減されるもののラック部材に対しては、所定の個
所に荷重が集中することに変わりはなかった。

【０００７】またピン歯車の径を大きくしてラック部材
と噛み合う歯数を多くした場合は、ピン歯車自体の単価
が高くなることは勿論のこと、今度は、このピン歯車を
回転させるために、大きな駆動トルクを要するので、駆
動源からピン歯車に至る減速機構の減速比を大きくしな
くてはならず、この面でのコストの大幅な上昇が避けら
れないという問題点があった。

【０００８】また、図８に示したように、ラックの上下
に一対のアイドルギアを噛み合わせ、両アイドルギアを
ピニオンギアで駆動するようにしたものは、一見、ラッ
クにかかる荷重が二個所に分散されるように見えるが、
実際は、歯面の接触面積が極めて小さく、かつ剛性の高
い構造体のため、よほど高い寸法精度で製造、組立てさ
れていない限り、何れかのアイドルギアに殆どの荷重が
かかり、目論見通りには荷重が分散されないという問題
点があった。

【０００９】さらにこの構成の水門扉開閉装置では、水
圧によるピアの撓みなどにより、ラックが僅かでも傾く
と、一対のアイドルギアの当たりに差が生じ、上記の問
題点が一層顕著になるばかりか、場合によっては、ラッ
クの円滑な昇降動作が妨げられるおそれがあるという問
題点も有していた。

【００１０】本発明は、上記従来の水門扉の開閉装置が
有していた問題点の解決を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のうち、請求項１記載の発明は、水門の扉
体を吊支したラック部材が、駆動源と減速機構を介して
連結されたピン歯車と噛み合って昇降駆動されることに
より、水門の開閉を行うようにしたラック式の水門扉開
閉装置において、ラック部材に噛み合うピン歯車を上下
に一対設けると共に、駆動源からこのピン歯車に至る減
速機構中に、両ピン歯車の駆動トルクが等しくなるよう
に、駆動源からの動力をそれぞれのピン歯車に均等に分
配して伝達するための等配機構を設けた。そして、この
等配機構を、それぞれ軸に連結され、歯列の傾きが互い
に反対方向になるように配置された一対のはすば歯車
と、この一対のはすば歯車がそれぞれ噛み合う互いに反
対方向に傾いた歯列を両端に有し、スプラインを介して
軸に回動不可かつ摺動可能に取り付けられた筒形歯車と
で構成されたものとしたことを特徴とする。

【００１２】

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に、一対のピン歯車が内装され、このピン歯車
が噛み合うラック部材が貫通した駆動装置のケーシング
を、水門のピア上にピボットを介して揺動可能に取り付
け、このことによりピアの傾きにかかわらず、上記一対
のピン歯車が正確にラック部材と噛み合うようにした構
成を加えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施の形
態に基づき詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る水門扉開閉装置の側
面図、図２、図３、図４は、それぞれ図１のＡ−Ａ’
線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線の断面図である。この水門
扉開閉装置は、水門のピア１上に設置され、水門の扉体
（図示せず）を吊支するラック部材２が上下方向に貫通
したものであり、複数の歯車で構成される減速機構が内
装されたケーシング３の一側には、駆動源となるモータ
４が設けられている。

【００１６】上記ラック部材２は、所定間隔毎にピン２
ａが列設されたはしご状のものであり、所定長さおきに
屈曲可能にヒンジ連結されている。

【００１７】なお、図１において符号５は、ケーシング
３の上方に略Ｕ字形に連続して設けられたラックガイド
を示す。

【００１８】次に本発明が要部とする等配機構を備えた
減速機構について説明する。

【００１９】まず、図４に示すように駆動源であるモー
タ４の回転軸４ａは、ケーシング３の内部に設けられた
入力軸５に連結されており、この入力軸５には歯車１４
が固定されている。

【００２０】この入力軸５の一側には、歯車１５，１６
を取り付けた軸６と、歯車１７と筒形歯車１８を取り付
けた軸７が平行に設けられている。

【００２１】この筒形歯車１８は、両側に互いに反対方
向に傾いた歯列１８ａ，１８ｂが設けられたもので、ス
プライン７ａを介して軸７に回転不可かつ摺動可能に取
り付けられている。

【００２２】上記軸７の上側には、この筒形歯車１８に
噛み合うはすば歯車１９（または２１）が固定された軸
８（または９）が、図３に示すように、左右に一対、設
けられており、この一対のはすば歯車１９，２１と上記
筒形歯車１８とで、等配機構を構成している。

【００２３】上記左右一対の軸８，９には、それぞれ歯
車２０，２１が固定されており、右側の軸８に固定され
た歯車２０は、その上側に配置された軸１０の歯車２３
に噛み合っている。また、左側の軸９に固定された歯車
２２は、その下側に配置された軸１２の歯車２７に噛み
合っている。

【００２４】上記軸１０には、別の歯車２４が固定され
ており、この歯車２４は、ケーシング３の上側に配置さ
れた駆動軸１１の歯車２５に噛み合っている。駆動軸１
１は、図２に示すようにケーシング３の中央部分を上下
方向に貫通するように設けられた開口部３ａを、横方向
に貫くように設けられており、この開口部３ａ内に突出
した箇所に二連のピン歯車２６，２６が固定されてい
る。

【００２５】一方、下側の軸１２にも同様に別の歯車２
８が固定されており、この歯車２８は、ケーシング３の
下側に配置された別の駆動軸１３の歯車２９に噛み合っ
ている。この駆動軸２９は、図４に示すように開口部３
ａの左側からこの開口部３ａ内に突出しており、この突
出した部分に上記と同様に二連のピン歯車３０，３０が
固定されている。

【００２６】また、上下のピン歯車２６，３０は、それ
ぞれケーシング３の開口部３ａを貫通するように設けら
れたラック部材２のピン２ａと、図５に示すように噛み
合っている。

【００２７】上記減速機構と等配機構を内装した駆動装
置のケーシング３は、図１に示すように水門のピア１上
に、ピボット３１を支点としてある程度揺動し得るよう
に、緩衝部材３２，３３を介して取り付けられている。

【００２８】本発明の水門扉開閉装置は、上記の構成を
有している。

【００２９】なお、発明の要部でないためその説明を省
略するが、上記減速機構中には、通常の水門扉開閉装置
と同様に過負荷検出装置が設けられている。

【００３０】次に本発明の水門扉開閉装置の働きについ
て述べる。

【００３１】まず、モータ４が作動すると、その回転軸
４ａの回転は、ケーシング３内の入力軸５に伝えられ、
この入力軸５に取り付けられた歯車１４から、歯車１
５，１６，１７を介して軸７に伝えられる。

【００３２】そして、この軸７の回転は、筒形歯車１８
とこの筒形歯車１８に噛み合ったはすば歯車１９，２１
を介して、左右一対の軸８，９に伝えられ、右側の軸８
の回転は、歯車２０，２３，２４，２５を介して上側の
駆動軸１１に伝えられ、ラック部材２に噛み合ったピン
歯車２６を回転させる。

【００３３】一方、左側の軸９の回転は、歯車２２，２
７，２８，２９を介して下側の駆動軸１３に伝えられ、
ラック部材２に噛み合ったピン歯車３０を回転させる。

【００３４】このようにして、上下に配置された一対の
ピン歯車２６，３０が同期して駆動されることにより、
このピン歯車２６，３０に噛み合ったラック部材２が、
上下に移動され、このことでラック部材２に吊支された
水門の扉体（図示せず）が昇降駆動されるようになって
いる。したがって、本発明の水門扉開閉装置では、ラッ
ク部材２に吊支された扉体の荷重は、上下のピン歯車２
６，３０に均等に分散され、いずれかのピン歯車２６，
３０に過大な荷重が集中することがないようになってい
る。

【００３５】しかしながら、各部の寸法誤差や撓みによ
る変形などにより、必ずしも上下のピン歯車２６，３０
とラック部材２の当りが均等になるとは限らない。この
ような場合、本発明の水門扉開閉装置では、等配機構に
より、上下のピン歯車２６，３０に等しいトルクが伝達
されるようになっている。

【００３６】次にこの等配機構の動きを説明すると、も
しラック部材２の駆動中に、図６にΔδで示すように、
下側のピン歯車３０とラック部材の２のピン２ａとの間
に隙間が生じたとすると、他方側のピン歯車２６を駆動
する軸８に荷重が集中し、それぞれのピン歯車２６，３
０を駆動する左右の軸８，９の間にトルクの差が生じ
る。つまり、筒形歯車１８に噛み合った左右のはすば歯
車１９，２１の反力に差が生じ、このことで、スプライ
ン７ａで軸７に摺動可能に取り付けられた筒形歯車１８
は、左側のはすば歯車１９と噛み合った歯列１８ａの傾
きによるせりあいで、図７に矢印で示すように右側に移
動する。すると、反力の小さい側のはすば歯車２１との
噛み合い状態が促進されるので、やがて筒形歯車１８
は、左右のはすば歯車１９，２１の反力が釣り合った位
置で停止する。このようにして、筒形歯車１８は、噛み
合った一対のはすば歯車１９，２０の反力が釣り合うよ
うに常に左右に移動して駆動力を伝達する。したがっ
て、それぞれのはすば歯車１９，２１と機械的に連結さ
れた上下のピン歯車２６，３０は、常に等しいトルクで
駆動されるものである。

【００３７】以上のようにして本発明の水門扉開閉装置
では、上下一対のピン歯車２６，３０に荷重を分散して
水門扉の開閉がなされるものである。

【００３８】また、本発明の水門扉開閉装置では、ラッ
ク部材２が貫通した駆動装置のケーシング３が、ラック
部材２のピン２ａの延長軸線上に設けられたピボット３
１を支点としてある程度揺動し得るように水門のピア１
上に取り付けられているので、設置時の誤差やピア１の
水圧による変形、あるいは経年変化による位置ずれなど
が生じたとしても、ケーシング３に内装された上下一対
のピン歯車２６，３０は、常に正確にラック部材２と噛
み合い、いずれかのピン歯車２６（または３０）に無理
な力が集中することがない。

【００３９】本発明の水門扉開閉装置は、上記のように
機能する。

【００４０】なお、図示した実施の形態では、荷重の一
層の分散をはかるために、ピン歯車２６（または３０）
を横方向に二連に並べたものを例示したが、本発明で
は、ピン歯車２６，３０が上下に一対設けられていれば
良く、個々のピン歯車２６，３０の形状や大きさは任意
である。

【００４１】また、上記ではラック部材２として所定間
隔おきにヒンジ連結された屈曲可能なものを例示した
が、本発明の水門扉開閉装置に用いられるラック部材
は、必ずしも屈曲可能なものでなくても良く、その場合
は、図１に示されたようなラックガイド５は不要であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項１記載の発明は、ラック式の水門扉開閉装置におい
て、ラック部材と噛み合うピン歯車を上下に一対設ける
と共に、駆動源からそれぞれのピン歯車に至る減速機構
中に、駆動トルクを均等に配分する等配機構を設けたの
で、ラック部材にかかる荷重が、上記一対のピン歯車で
分散して受けられる。したがって、ラック部材の特定の
箇所に荷重が集中するということがなくなり、動作が円
滑になると共に、荷重集中による不慮の故障や破損事故
が防止され、危機管理上、確実な動作が要求される水門
扉開閉装置の動作信頼性の向上がはかられる。

【００４３】また、等配機構を歯車減速機構中に設けら
れた一対のはずば歯車と、このはすば歯車と噛み合い、
かつ軸に摺動可能に取り付けられた筒形歯車とで構成し
たので、遊星歯車などの複雑な機構を用いることなく、
この種の水門扉開閉装置を、簡単かつコスト低廉に提供
でき、かつそのメインテナンスも容易になるという効果
がある。

【００４４】請求項２記載の発明は、ピン歯車が内装さ
れた駆動装置のケーシングを、ピボットを支点として揺
動するように取り付け、ピアの傾きにかかわらず、常に
上下一対のピン歯車が正確にラック部材と噛み合うよう
にしたので、設置時の誤差やピアの水圧による変形、あ
るいは径年変化による位置ずれなどが生じたとしてもそ
の噛み合い状態に狂いが生じず、請求項１記載の発明の
効果に加え、さらにその動作信頼性を向上させることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水門扉開閉装置の実施形態の簡略
側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線の断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線の断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ’線の断面図である。

【図５】本発明に係る水門扉開閉装置の要部の簡略側面
図である。

【図６】減速機構と等配機構の説明図である。

【図７】等配機構の動作説明図である。

【図８】従来例による水門扉開閉装置の要部簡略側面図
である。

【符号の説明】

１ ピア ２ ラック部材 ２ａ ピン ３ 駆動装置のケーシング ４ モータ ４ａ 回転軸 ５ 入力軸 ６，７，８，９，１０，１２ 軸 １１，１３ 駆動軸 １４，１５，１６，１７ 歯車 ２０，２２，２３，２４，２５，２７，２８，２９ 歯
車 １８ 筒形歯車 １８ａ，１８ｂ 筒形歯車の傾斜した歯列 １９，２１ はすば歯車 ２６，３０ ピン歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 幸彦 千葉県野田市宮崎134番地 建設省関東 地方建設局江戸川工事事務所内 (72)発明者 佐久間 孝司 千葉県野田市宮崎134番地 建設省関東 地方建設局江戸川工事事務所内 (56)参考文献 特開 平10−82035（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−146152（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭31−5855（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02B 7/36 E02B 7/20 109 F16H 1/20 - 1/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水門の扉体を吊支したラック部材が、駆
   動源と減速機構を介して連結されたピン歯車と噛み合っ
   て昇降駆動されることにより、水門の開閉を行うように
   したラック式の水門扉開閉装置において、 ラック部材に噛み合うピン歯車が上下に一対設けられ、
   駆動源からこのピン歯車に至る減速機構中に、両ピン歯
   車の駆動トルクが等しくなるように、駆動源からの動力
   をそれぞれのピン歯車に均等に分配して伝達する等配機
   構が設けられ、かつ、この等配機構は、それぞれ軸に連
   結され、歯列の傾きが互いに反対方向になるように配置
   された一対のはすば歯車と、この一対のはすば歯車がそ
   れぞれ噛み合う互いに反対方向に傾いた歯列を両端に有
   し、スプラインを介して軸に回動不可かつ摺動可能に取
   り付けられた筒形歯車とで構成されていることを特徴と
   する水門扉開閉装置。
2. 【請求項２】 上記一対のピン歯車が内装され、このピ
   ン歯車が噛み合うラック部材が貫通した駆動装置のケー
   シングが、水門のピア上にピボットを介して揺動可能に
   取り付けられ、ピアの傾きにかかわらず、上記一対のピ
   ン歯車が正確にラック部材と噛み合うようになされたこ
   とを特徴とする請求項１記載の水門扉開閉装置。