JP3801408B2 - ゲート開閉装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水門のゲートの開閉装置に関し、特に、水門を昇降させるワイヤを巻き出し、巻き戻しするドラムの作動を油圧シリンダの伸縮により行うようにしたゲート開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のゲート開閉装置のゲート昇降に使用される昇降装置には、例えば、一つのドラムに一対のワイヤを巻き付け、一対のワイヤでゲートを吊る形式のものと、個々に設けた左右一対の各ドラムに巻き付けた各ワイヤでゲートをそれぞれ吊る形式のものとがあり、通常はこれらドラムの何れも電動モータによって駆動されるものが採用されている。
すなわち、１つのドラム形式のものであれば、歯車による伝達機構中に設けたレバーの切り換えで正転逆転する機構を介在させ、ワイヤのドラムからの巻き出し、巻き込みを行うことにより、ワイヤで吊り下げた水門を下降、昇降させて、水門の開閉を行うものである。
【０００３】
また、一対のドラムを備えた形式のものであると、一つの電動モータで双方のドラムを同方向に、及び互いに逆転するように、更に切り換えて運転する必要があり、それらの運転は、一般にクラッチ機構により行うようにしている。
また、前述したように各形式の昇降装置の水門を昇降させるワイヤエンドはドラムを設置する架台に止め具を介して締結されるが、この止め具にはワイヤの過負荷を緩和するコイルバネや、過負荷時にドラムの回転を停止指令するリミットスイッチなどを備えたものがある。
【０００４】
図６はゲート開閉装置の全体配置の１例を示す図で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は側面図である。
図６（ａ）に示すように、ゲート開閉装置を設置する場所に立設された支持体１ａ上に設置された建物１の床面１ｂ上には、右側取水ゲート用開閉装置２Ａと左側取水ゲート用開閉装置２Ｂとからなる取水ゲート用開閉装置２、右側点検ステージ用開閉装置３Ａと左側点検ステージ用開閉装置３Ｂとからなる点検ステージ用開閉装置３、および右側制水ゲート用開閉装置４Ａと左側制水ゲート用開閉装置４Ｂとからなる制水ゲート用開閉装置４が、床面１ｂのそれぞれ左右に配設された架台上に設置されている。
【０００５】
また、床面１ｂの右側取水ゲート用開閉装置２Ａと右側制水ゲート用開閉装置４Ａとの間には上水道側戸溝蓋開閉装置５が、さらに、左側制水ゲート用開閉装置４Ｂと建物１の外側面との中間部の床面１ｂ上にはダム側戸溝蓋開閉装置６がそれぞれ設けられると共に、右側制水ゲート用開閉装置４Ａと建物１の外側面との間には階段７が設けられている。
【０００６】
図６（ｂ）に示すように、取水ゲート用開閉装置２のうちの右側取水ゲート用開閉装置２Ａは、２つのドラム８からなる２胴式ドラムのものが採用され、また、左側取水ゲート用開閉装置２Ｂは、単一のドラム８からなる１胴式ドラムのものが採用され、右側取水ゲート用開閉装置２Ａからは、各ドラム８からそれぞれワイヤ９が巻き出し、巻き込みできるようにされて、さらに、左側取水ゲート用開閉装置２Ｂの単一のドラム８は、軸方向中央部に仕切部を設けて左右に仕切り、仕切部の近傍の両側から同様に２本のワイヤ９が巻き出し、巻込みできるようにされている。
【０００７】
これらのワイヤ８は、図６（ｃ）に示すように、水流の方向と直交して止水面が配設されたゲート１０の頂端に設置されたシーブ１１に巻回されて、ドラム８からの巻き出し、巻き込みにより、ゲート１０を下降又は昇降させるようにしている。
【０００８】
次に、図７は図６に示した開閉装置のうち、従来型の水門のゲート開閉装置の１例として、左側制水ゲート用開閉装置４Ｂの詳細を示す図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。
図に示すように、この左側制水ゲート用開閉装置４Ｂは、ワイヤロープウィンチ式の開閉装置であり、駆動には（直流）電磁ブレーキ１２を具えた電動モータ１３を使用し、大きな減速比を有する減速機１４を介して、ワイヤ９の巻き上げ、巻き戻し用のドラム８を回転させるようにしている。
【０００９】
すなわち、ゲートを開閉するこのようなワイヤロープウィンチ式の開閉装置では、ドラム回転数が非常に遅く、かつ、引き上げに要するトルクが非常に大きいため、減速比の大きな減速機１４を使用しているために、減速機１４設置用に大きなスペースを必要としていた。
また、減速比が大きいため、特に、始動時のエネルギー効率が悪く、電動モータ１３の容量を大きくする必要が生じていた。
なお、同図において１５はチェーンカップリング、１６はギャカップリング、１７は集中給油ポンプ、１８はスタンド式開度計、１９はシーブ、２０は制御用開閉器、２１は過負荷及びロープゆるみ検出器、２２は非常上限検出器である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したように、取水ゲート用又は点検ステージ用若しくは制水ゲート用等のゲート開閉装置として、従来から使用されているワイヤロープウィンチ式開閉装置のゲートの上昇、下降を行うために、ワイヤの巻き込み、巻き戻しを行うドラムの回転を行うために電動モータを使用するようにしたことに伴う不具合、即ち、ワイヤロープウィンチ式の開閉装置では、ドラム回転数を非常に遅くする必要があり、かつ、引き上げに要するトルクが非常に大きいため、減速比の大きな減速機を使用する必要があるために、減速機の設置に大きなスペースを必要とし、さらには、減速比が大きくなるために、特に、始動時のエネルギー効率が悪く、電動モータ１３の容量を大きくする必要が生じるという不具合を解消するため、ドラムの回転を油圧シリンダの伸縮で行うようにし、水門のゲート開閉用として好適な低速・高トルクの油圧式回転駆動装置にでき、しかも、無給電、センサーレスで切換えができ、油圧シリンダの移動方向と速度をメカニカルに切換えることのできる制御装置を具えて、ドラムの回転方向を自在に制御できるとともに、ドラムの回転数を容易に変化させることができるゲート開閉装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のゲート開閉装置は、次の手段とした。
【００１２】
（１）本発明はその第１の手段として、回転してワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降させるドラムを設けたゲート開閉装置において、前記ドラムの軸心から偏位した側端周方向に約９０°の間隔を設けて枢着されたロッドの枢着点の周方向移動に対応した揺動を行うとともに、供給された油圧により前記ロッドを伸縮させて前記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダと、前記油圧シリンダにそれぞれ供給される油圧の油圧回路切換弁とからなり、前記切換弁は前記ドラムの回転に対応して回転するカムにより同切換弁のスプールを押圧して前記油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換えるものであり、前記油圧シリンダそれぞれに対する前記切換弁は複数個並列に設置され、作動させる同切換弁の個数を増減できるように構成されてなることを特徴とするゲート開閉装置を提供する。
【００１３】
なお、油圧シリンダはドラムの側端外周面と平行に軸心方向が設定され、ドラムの回転に対応させて伸縮できるようにドラムの側部に設置することが好ましく、また、ドラムの側端外周面の一方のみに複数設けるようにすることもできるが、ドラムの側端外周面の両側に設けることがより好ましく、設置数もドラムの回転に必要とするトルクに対応させて、２個若しくはそれ以上設置するようにすることもできる。
また、油圧シリンダは、ドラムを設置する架台にシリンダ部を枢着することにより、ロッド先端の枢着点のドラム回転に伴う移動方向に合わせて揺動させるようにすることが好ましい。
【００１４】
そして、油圧シリンダに供給され、ロッドを伸縮させドラムを回転させる油圧を制御するために油圧回路に設置され、ドラムの回動に対応させてロッドの伸縮量を制御し、油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換える切換弁を設けている。
【００１５】
なお、メカニカルに切換える切換弁は、ドラムの回転が伝達されて回転し、ドラムの回転角度に対応して押圧量を変化させて切換弁のスプールを押圧し、切換弁のポートを切換えることができるようにしたカムリングを設けるようにしたものが好ましい。
そして、油圧シリンダそれぞれに対する切換弁は複数個並列に設置され、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成されているので、容易にドラムの回転数を変化させることができる。
【００１６】
（２）また、本発明は第２の手段として、上記第１の手段のゲート開閉装置において、
前記ドラムの端部または前記油圧シリンダのロッドを締め付けて同ドラムの回動を停止する制動機構を備えてなることを特徴とするゲート開閉装置を提供する。
すなわち、ゲートの落下の危険を回避するため、又はワイヤの異常な張力が発生しワイヤの破損を防止するため、若しくはワイヤの巻きだしにも係わらずゲートが下降せず、ワイヤに緩みが生じるのを防止するため、ドラムの回動を緊急に停止させることのできる制動機構を設けることがより好ましい。
この制動機構は、ドラムの外側端に固着された端板を挟み込み、油圧等により締めつけるようにしたものでも、油圧シリンダのロッドを締め付けて固着して伸縮できないようにしたものでもよい。
【００１７】
このように本発明のゲート開閉装置では、ドラムの回転を油圧シリンダで行うようにしたため、コンパクトな駆動装置にすることができ、しかも、低速・高トルクでドラムを回動させることができ、従来のワイヤロープウィンチ式ゲート開閉装置では生じていた不具合、即ち、ドラム回転数を非常に遅くする必要があり、且つ、ゲートの引き上げに要するトルクが非常に大きいために、減速比の大きな減速機を必要とするために、減速機が大型化し大きな設置スペースを必要とする不具合、又は減速比が大きいために始動時のエネルギー効率が悪く、容量の大きい電動モータ又は油圧モータが必要となる不具合、又はこれらの不具合に伴い製作費が高価になる不具合を解消することができる。
【００１８】
また、回転するドラム回転角度に対応して、油圧シリンダに油圧を供給するための切換弁をメカニカルに切換えることができるものにしたために、無給電、センサーレスでドラム回転角度に対応して油圧シリンダの移動方向と速度とを制御できる制御機構にすることができる。
さらに、ドラムの回転トルクの増大に対しては、油圧シリンダのストロークを長くしたり、又は油圧を高めにすることにより容易に大トルク化が可能になる。
【００１９】
また、切換弁をメカニカルに作動するものにしたことにより、センサ等を使用せずに油圧シリンダの移動方向を切り換えることができ、油圧シリンダの移動速度が制御でき、ドラムの回転速度を一定にすることができ、信頼性の高いものにすることができる。
なお、ドラムの回転数を変更する場合には、切換弁の開度を回転数に対応した開度にすればよく、また、回転数に対応した複数個の切換弁を並列に設置し、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成したことで、容易に回転数を変化させることができる。
【００２０】
さらに、制動機構を設けるようにすれば、ドラムの回動を緊急に停止させてゲートの落下の危険の回避、又は異常な張力が発生したときのワイヤの破損の防止、若しくはワイヤに緩みが生じるのを防止することができ、ゲート開閉作業の安全性を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゲート開閉装置の実施の一形態を図面にもとづき説明する。
なお、図において前述した図６、図７において示した部材、装置と同一のものについては、同一符号を付して詳細な説明は省略することとする。
図１は本発明のゲート開閉装置における、ゲートを昇降させるドラムの回転駆動機構の概要を説明するための駆動機構と油圧回路とを模式的に示す図である。
【００２２】
図に示すように、ゲート１０を昇降させるためにワイヤ９を巻き込み、巻き出しを行うドラム８には、ドラム８の回転中に発生トルクが０になることを避けるため周方向に略９０°の間隔を設けて、２本の油圧シリンダ５０のロッド５０ａ先端がドラム８の回転軸５６側面の回転軸５６の軸心から外れた位置にそれぞれ枢着されている。
【００２３】
また、シリンダ５０はドラム８の回転により周方向に移動するロッド５０ａの枢着点の方向に、軸心方向が追従できるように、ドラム８を設置する架台に揺動自在に枢着されている。
さらに、各油圧シリンダ５０の両端部には、三方の切り換えができる切換弁５１からの作動油が導出入できる２本の配管が、それぞれ接続されており、例えば、左側の油圧シリンダ５０のように、ロッド５０ａが最大長さになったときには、油圧ポンプ５５からの油圧がロッド側のポートから油圧シリンダ５０内に流入し、ロッド５０ａを縮退させることにより、ドラム８に回転トルクを与えるようにしている。
【００２４】
なお、図においては後述する偏心カム５２の回転角度と切換弁５１のポート位置との関係を併せて示すようにしているために、右側の油圧シリンダ５０を制御する切換弁５１の位置は、ロック状態のポート位置になっているが、ドラム８の回転方向によっては、右側の油圧シリンダ５０のロッド５０ａは伸展又は縮退の過程にあるために、油圧シリンダ５０の上側又は下側のポートの何れかが油圧ポンプ５５の吐出口と連通して、油圧シリンダ５０内に油圧を流入させる切換弁５１の位置になるようにしている。
【００２５】
また、油圧シリンダ５０の伸縮、換言すれば、ドラム８をゲートの開閉を行う方向に回転させるための切換弁５１は、ドラム８の回転軸５６とチェン５７で連結され、ドラム８の回転方向と回転角度とが伝達され回動する偏心カム５２により、スプール７９を押圧して、ドラム８の回転方向および回転角度に対して切換弁５１のポート位置を制御するようにした無電力式駆動・制御機構６３が採用されている。
また、駆動機構６５は、通常、電源５８からの電力で駆動されるモータ５９で作動する油圧ポンプ５５からの油圧を、前述したように油圧シリンダ５０に供給する油圧ユニット６０、および油圧ポンプ５５が作動できないとき、手動ポンプ６１からの油圧を油圧シリンダ５０に供給する予備動力ユニット６２からなる。
【００２６】
また、駆動機構６５にこのような冗長性を持たせるようにしたにも拘わらず、油圧の油圧シリンダ５０への供給が出来ない場合、若しくはドラム８からワイヤ９が繰り出されるにも拘わらずゲート１０が下降せず、ワイヤ９にたるみが生じゲート１０の落下の危険が生じたとき、又は逆にワイヤ９のドラム８への巻込みにも拘わらずゲート１０が動かなくなり、ワイヤ９に異常な張力が生じるときを予測して、ドラム８の端部に端板を固着して設け、この端板５３の外周縁を挟み込んで設けたディスクブレーキ６４を油圧力で締め付けて、ドラム８の回転ができないようにし、又は油圧シリンダ５０と油圧シリンダ５０から伸縮するロッド５１ａとの間に設けた摺動部材を締め付けることにより、油圧シリンダ５０とロッド５１ａとの相対移動ができないようにして、ドラム８の回動ができないようにして、ゲート１０の落下の危険を防止すると共に、ワイヤ９の破損を防止することができるようにした後述する制動機構としてのディスクブレーキ６４を設けるようにしている。
【００２７】
次に、図２は図１で示した回転駆動機構によりドラムを回転させることにより、ゲートの昇降を行わせゲート開閉を行うようにした、本発明のゲート開閉装置の実施の第１形態としての油圧駆動式の水門のゲート開閉装置のドラム、およびその駆動機構を示す正面図である。
【００２８】
図に示すように、この装置においてゲート１０の昇降を行うためのワイヤ９を巻き取り、又は巻き戻すためのドラム８においては、図１に示すものと異なり、ドラム８の両端から突出され、ドラム軸受６６で支持されたドラム軸６７の両側端面には、それぞれ周方向に９０°の角度差を設けて、ロッド５０ａの先端をドラム軸６７の軸心から外れた位置に枢着した油圧シリンダ５０を取付け、この２つのロッド５０ａを伸縮させることによりドラム８を回転させる機構を採用するようにしている。
また、油圧シリンダ５０の移動方向と速度は、油圧シリンダ５０への油圧の出入りを制御するようにした、図１に示すような偏心カム５２を利用した無電力式駆動・制御機構６３の切換弁５１によりメカニカルに切換えるようにしている。
【００２９】
即ち、この種の装置における通常の油圧回路では、電気式の切換弁が使用されているが、本実施の形態の油圧シリンダでは、前述したように、無電力式の駆動・制御機構６３を採用してメカニカルに切換えることのできる制御弁５１を用いると共に、通常は制御弁５１を介して油圧シリンダ５０に供給する油圧は、電動の油圧ポンプ５５で発生させゲート１０の開閉を行うように油圧ユニット６０を設けているが、電動の油圧ポンプ５５が稼動できないときも、手動でゲート１０の開閉が行えるように、図１に示した手動ポンプ等の予備動力ユニット６２を併設した駆動機構６５を採用している。
【００３０】
また、ゲート１０の落下防止のため、図に示すようなドラム８の端部に設けた端板５３を挟み込み、押圧してドラム８の回動を止めることのできるディスクブレーキ６４からなる制動機構を設けるようにしている。
【００３１】
次に、図３は図２に示すＡ部の具体的な構成、すなわち、ドラム８の駆動と制動とを説明するための詳細図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ａ−Ａ図である。
【００３２】
図に示すように、本装置では図２においても説明したように、２本の油圧シリンダ５０をドラム８の両側に設置してドラム８を回転させる機構となっている。すなわち、油圧シリンダ５０に流入する油圧により、伸縮するロッド５０ａの先端は、ドラム軸受６６で支持されたドラム軸６７の両側端から突出させたロッドエンドピン６８に、ロッドエンド軸受６９を介して軸支されており、また、ロッド５０ａを伸縮させる油圧シリンダ５０の上端部も架台７０上に突設されたブラケット７１に、トラニオン軸受７２を介して枢着されており、ロッド５０ａ先端のロッドエンド軸受６９を設けたロッドエンドピン６８まわりの回動、トラニオン軸受７２による油圧シリンダ５０の３７．９°の範囲の揺動、およびロッド５０ａの伸縮の相互作用によりドラム８を回動させるようにしている。
【００３３】
また、落下防止用の安全装置（ブレーキ）としてドラム８の側端に取付けた端板（ディスク）５３を挟み込むディスクブレーキを制動機構６４として使用するようにしている。
【００３４】
次に、図４は図２に示すＢ部の具体的な構成を示し、油圧シリンダ５０の移動方向と速度を制御する切換弁のメカニカルな操作機構を説明するための詳細図で、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ図、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す矢視Ｃ−Ｃ図、図５は図４（ｂ）にＢで示すバルブ駆動部の構造詳細図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。
【００３５】
なお、図４に示されたドラム８駆動のための油圧シリンダ５０、ロッド５０ａ等の作動は、図３で説明したものと同じであるため説明は省略する。
また、図１に示したように切換弁５１本体は、油圧回路で通常使用されるスプールタイプの切換弁であるが、その操作量は、図１に示す回転軸５６で駆動されるチェーン５７で駆動力が伝達されて回転する、偏心カム５２により切換弁５１を制御するようにしているが、本実施の形態では、図４（ａ）に示すようにロッドエンドピン６８の端部に固着されたアーム７３により、ドラム軸６７に偏心させて枢着されたロッド５０ａの回動に拘わらず、常にドラム軸６７同軸上に位置し、軸端が軸受７７で支持されたシャフト７４上に取付けた駆動リング７５に連結されたカムリング７６がバルブアーム７７の先端に回動自在に取付けたカムローラ７８を介して、スプール７９を押すことにより操作するようにしたバルブユニット８０を設けている。
【００３６】
すなわち、偏心したカムリング７６の外周に沿って回動するカムローラ７８がカムリング７６の偏心量に対応して上下動することにより、カムローラ７８を設けた側と反対側の端部が切換弁５１を収容している箱体上に立設されている支柱に枢着されているため、バルブアーム７７はこの枢着点まわりに回転して上下動するため、このバルブアーム７７に上端が連結されているスプール７９は、ドラム８の回転角度に対応して上下動して、油圧シリンダ５０の移動方向と速度をメカニカルに制御することができる。
【００３７】
このように、本実施の形態の水門ゲート開閉装置のゲート１０の昇降を行うドラム８の駆動は、従来の電動モータ１３と減速機１４とを使用するものに代え、油圧シリンダ５０を使用し、しかもパラレルリンク機構を採用したので、低速・高トルクでドラム８を回転することが可能になり、しかも大きな減速比にするために必要な大きな減速機１４を使用する必要が無く、ドラム８を駆動するため装置をコンパクトに設置することが可能となり、設置スペースを小さくすることができる。
【００３８】
また、油圧シリンダ５０の配置としてはドラム８両側の取付け位置を９０°ずらしているので、ドラム８の一回転中に生じることのある発生トルクが０となるのを回避でき、しかも、ドラム８の回転時におけるトルク変動を最小にすることができる。
さらに、ドラム８の両側にシリンダ５０を設けるようにして、少くとも２個以上の複数個のシリンダ５０を取付けたことにより、さらに、回転トルク変動を小さくすることができる。
【００３９】
一般に低速・高トルクの回転駆動装置としては油圧モータが考えられるが、このような油圧モータを使用する場合においても、重量の大きい水門ゲート１０を減速機なしで直接回転させ、昇降させることのできる油圧モータはほとんど市場に無く、また、仮にあったとしても非常に高価な製品となる。
これに対して、上述した装置は、通常の油圧回路に使用される油圧シリンダ５０や油圧ポンプ５５で構成することができるため、前述の油圧ポンプと比較しても安価に製作することが可能になる。
さらに、上述した装置は、大トルクに対応するためには、油圧シリンダ５０のストロークを長くしたり、油圧を高くして発生力を大きくすることにより容易に大トルク化が可能になる。
【００４０】
また、油圧シリンダ５０に油圧を注排する切換弁５１に、図５に示すようなドラム８の回転角度により切換えを行うことのできるメカニカルな切換弁５１を採用したことにより、センサ等を使用せずに油圧シリンダ５０の移動方向を切換えることが可能になり、また、油圧シリンダ５０の移動速度を制御し、ドラム８の回転速度を一定とすることが可能となる。またドラム８の回転数を変更したい場合には、切換弁５１の開度を全体に比例倍するか、もしくは、複数個の切換弁５１を並列に設置し、希望速度に対して作動させる切換弁５１の個数を増加させることにより、容易に変更することができる。
【００４１】
さらに、上昇させたゲート１０の落下を防止する安全装置としては、図２、３に示すような制動機構（ディスクブレーキ）６４で端板（ブレーキディスク）５４を挟み込み、両者の間に発生する摩擦力でドラム８の回転を強制的に停止させるようにしたので、確実にゲート１０の落下を防止できるとともに、ワイヤ９に異常な張力が発生するようなことがあっても、ドラム８の回転を止めることにより確実にワイヤ９の損傷を防止することができる。
なお、安全装置としては図２、図３に示す制動機構６４と端板５３によるもの以外に、図１において説明したような油圧シリンダ５０のロッド５０ａを挟み込んで固定するようにしたものを採用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のゲート開閉装置は、回転してワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降させるドラムを設けたゲート開閉装置において、前記ドラムの軸心から偏位した側端周方向に約９０°の間隔を設けて枢着されたロッドの枢着点の周方向移動に対応した揺動を行うとともに、供給された油圧により前記ロッドを伸縮させて前記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダと、前記油圧シリンダにそれぞれ供給される油圧の油圧回路切換弁とからなり、前記切換弁は前記ドラムの回転に対応して回転するカムにより同切換弁のスプールを押圧して前記油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換えるものであり、前記油圧シリンダそれぞれに対する前記切換弁は複数個並列に設置され、作動させる同切換弁の個数を増減できるように構成されてなることを特徴とするゲート開閉装置とした。
【００４３】
これにより、ドラムの回転が油圧シリンダで行われコンパクトな駆動装置にすることができ、しかも、この種のドラムの回転に必要な低速・高トルクで回動させることができ、またコンパクト化に伴い製作費が安価になる。
また、無給電、センサーレスでドラム回転角度に対応した油圧シリンダの移動方向と速度とが制御できる。
さらに、油圧シリンダのストロークを長くし、または、油圧を高めることにより容易に大トルク化が容易になる。
【００４４】
さらに、センサ等を使用せずに油圧シリンダの移動方向を切り換えることができ、また、油圧シリンダの移動速度が制御でき、ドラムの回転速度を一定にできる。ドラムの回転数を変更する場合には、回転数に対応した切換弁の開度にすればよい。また、回転数に対応した複数個の切換弁を並列に設置し、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成したことで、容易に回転数を変化させることができる。
そしてさらに、制動機構を設けるようにすれば、ドラムの回動を緊急に停止させてゲートの落下の危険の回避、又は異常な張力が発生したときのワイヤの破損の防止、若しくはワイヤに緩みが生じるのを防止することができ、ゲート開閉作業の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゲート開閉装置におけるゲートを昇降させるドラムの回転駆動機構の概念を説明するための駆動機構と油圧回路とを示す図、
【図２】本発明のゲート開閉装置の実施の第１形態としてのゲート開閉装置のドラムおよびその駆動機構を示す正面図、
【図３】図２に示すＡ部の具体的な構成を示す図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す矢視Ａ−Ａ図、
【図４】図２に示すＢ部の具体的な構成を示す図で、図４（ａ）は正面部分図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ図、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す矢視Ｃ−Ｃ図、
【図５】図４に示すバルブ駆動部構造の詳細図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図、
【図６】ゲート開閉装置の全体配置の１例を示す図で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は側面図、
【図７】図６に示す左側制水ゲート用開閉装置の詳細を示す図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。
【符号の説明】
１ 建物
１ａ 支持体
１ｂ 床面
２ 取水ゲート用開閉装置
２Ａ 右側取水ゲート用開閉装置
２Ｂ 左側取水ゲート用開閉装置
３ 点検ステージ用開閉装置
３Ａ 右側点検ステージ用開閉装置
３Ｂ 左側点検ステージ用開閉装置
４ 制水ゲート用開閉装置
４Ａ 右側制水ゲート用開閉装置
４Ｂ 左側制水ゲート用開閉装置
５ 上水道側戸溝蓋開閉装置
６ ダム側戸溝蓋開閉装置
７ 階段
８ ドラム
９ ワイヤ
１０ ゲート
１１ シーブ
１２ 電磁ブレーキ
１３ 電動モータ
１４ 減速機
１５ チェーンカップリング
１６ ギアカップリング
１７ 集中給油ポンプ
１８ スタンド式開度計
１９ シーブ
２０ 制御用開閉器
２１ 過負荷及びロープゆるみ検出装置
２２ 非常上限検出器
５０ 油圧シリンダ
５０ａ ロッド
５１ 切換弁
５２ 偏心カム
５３ 端板（ブレーキディスク）
５５ 油圧ポンプ
５６ （ドラム）回転軸
５７ チェン
５８ 電源
５９ モータ
６０ 油圧ユニット
６１ 手動ポンプ
６２ 予備動力ユニット
６３ 無電力式駆動・制御機構
６４ 制動機構（ディスクブレーキ）
６５ 駆動機構
６６ ドラム軸受
６７ ドラム軸
６８ ロッドエンドピン
６９ ロッドエンド軸受
７０ 架台
７１ ブラケット
７２ トラニオン軸受
７３ アーム
７４ シャフト
７５ 駆動リング
７６ カムリング
７７ バルブアーム
７８ カムローラ
７９ スプール
８０ バルブユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、水門のゲートの開閉装置に関し、特に、水門を昇降させるワイヤを巻き出し、巻き戻しするドラムの作動を油圧シリンダの伸縮により行うようにしたゲート開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のゲート開閉装置のゲート昇降に使用される昇降装置には、例えば、一つのドラムに一対のワイヤを巻き付け、一対のワイヤでゲートを吊る形式のものと、個々に設けた左右一対の各ドラムに巻き付けた各ワイヤでゲートをそれぞれ吊る形式のものとがあり、通常はこれらドラムの何れも電動モータによって駆動されるものが採用されている。
すなわち、１つのドラム形式のものであれば、歯車による伝達機構中に設けたレバーの切り換えで正転逆転する機構を介在させ、ワイヤのドラムからの巻き出し、巻き込みを行うことにより、ワイヤで吊り下げた水門を下降、昇降させて、水門の開閉を行うものである。
【０００３】
また、一対のドラムを備えた形式のものであると、一つの電動モータで双方のドラムを同方向に、及び互いに逆転するように、更に切り換えて運転する必要があり、それらの運転は、一般にクラッチ機構により行うようにしている。
また、前述したように各形式の昇降装置の水門を昇降させるワイヤエンドはドラムを設置する架台に止め具を介して締結されるが、この止め具にはワイヤの過負荷を緩和するコイルバネや、過負荷時にドラムの回転を停止指令するリミットスイッチなどを備えたものがある。
【０００４】
図６はゲート開閉装置の全体配置の１例を示す図で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は側面図である。
図６（ａ）に示すように、ゲート開閉装置を設置する場所に立設された支持体１ａ上に設置された建物１の床面１ｂ上には、右側取水ゲート用開閉装置２Ａと左側取水ゲート用開閉装置２Ｂとからなる取水ゲート用開閉装置２、右側点検ステージ用開閉装置３Ａと左側点検ステージ用開閉装置３Ｂとからなる点検ステージ用開閉装置３、および右側制水ゲート用開閉装置４Ａと左側制水ゲート用開閉装置４Ｂとからなる制水ゲート用開閉装置４が、床面１ｂのそれぞれ左右に配設された架台上に設置されている。
【０００５】
また、床面１ｂの右側取水ゲート用開閉装置２Ａと右側制水ゲート用開閉装置４Ａとの間には上水道側戸溝蓋開閉装置５が、さらに、左側制水ゲート用開閉装置４Ｂと建物１の外側面との中間部の床面１ｂ上にはダム側戸溝蓋開閉装置６がそれぞれ設けられると共に、右側制水ゲート用開閉装置４Ａと建物１の外側面との間には階段７が設けられている。
【０００６】
図６（ｂ）に示すように、取水ゲート用開閉装置２のうちの右側取水ゲート用開閉装置２Ａは、２つのドラム８からなる２胴式ドラムのものが採用され、また、左側取水ゲート用開閉装置２Ｂは、単一のドラム８からなる１胴式ドラムのものが採用され、右側取水ゲート用開閉装置２Ａからは、各ドラム８からそれぞれワイヤ９が巻き出し、巻き込みできるようにされて、さらに、左側取水ゲート用開閉装置２Ｂの単一のドラム８は、軸方向中央部に仕切部を設けて左右に仕切り、仕切部の近傍の両側から同様に２本のワイヤ９が巻き出し、巻込みできるようにされている。
【０００７】
これらのワイヤ８は、図６（ｃ）に示すように、水流の方向と直交して止水面が配設されたゲート１０の頂端に設置されたシーブ１１に巻回されて、ドラム８からの巻き出し、巻き込みにより、ゲート１０を下降又は昇降させるようにしている。
【０００８】
次に、図７は図６に示した開閉装置のうち、従来型の水門のゲート開閉装置の１例として、左側制水ゲート用開閉装置４Ｂの詳細を示す図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。
図に示すように、この左側制水ゲート用開閉装置４Ｂは、ワイヤロープウィンチ式の開閉装置であり、駆動には（直流）電磁ブレーキ１２を具えた電動モータ１３を使用し、大きな減速比を有する減速機１４を介して、ワイヤ９の巻き上げ、巻き戻し用のドラム８を回転させるようにしている。
【０００９】
すなわち、ゲートを開閉するこのようなワイヤロープウィンチ式の開閉装置では、ドラム回転数が非常に遅く、かつ、引き上げに要するトルクが非常に大きいため、減速比の大きな減速機１４を使用しているために、減速機１４設置用に大きなスペースを必要としていた。
また、減速比が大きいため、特に、始動時のエネルギー効率が悪く、電動モータ１３の容量を大きくする必要が生じていた。
なお、同図において１５はチェーンカップリング、１６はギャカップリング、１７は集中給油ポンプ、１８はスタンド式開度計、１９はシーブ、２０は制御用開閉器、２１は過負荷及びロープゆるみ検出器、２２は非常上限検出器である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したように、取水ゲート用又は点検ステージ用若しくは制水ゲート用等のゲート開閉装置として、従来から使用されているワイヤロープウィンチ式開閉装置のゲートの上昇、下降を行うために、ワイヤの巻き込み、巻き戻しを行うドラムの回転を行うために電動モータを使用するようにしたことに伴う不具合、即ち、ワイヤロープウィンチ式の開閉装置では、ドラム回転数を非常に遅くする必要があり、かつ、引き上げに要するトルクが非常に大きいため、減速比の大きな減速機を使用する必要があるために、減速機の設置に大きなスペースを必要とし、さらには、減速比が大きくなるために、特に、始動時のエネルギー効率が悪く、電動モータ１３の容量を大きくする必要が生じるという不具合を解消するため、ドラムの回転を油圧シリンダの伸縮で行うようにし、水門のゲート開閉用として好適な低速・高トルクの油圧式回転駆動装置にでき、しかも、無給電、センサーレスで切換えができ、油圧シリンダの移動方向と速度をメカニカルに切換えることのできる制御装置を具えて、ドラムの回転方向を自在に制御できるとともに、ドラムの回転数を容易に変化させることができるゲート開閉装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のゲート開閉装置は、次の手段とした。
【００１２】
（１）本発明はその第１の手段として、回転してワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降させるドラムを設けたゲート開閉装置において、前記ドラムの軸心から偏位した側端周方向に約９０°の間隔を設けて枢着されたロッドの枢着点の周方向移動に対応した揺動を行うとともに、供給された油圧により前記ロッドを伸縮させて前記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダと、前記油圧シリンダにそれぞれ供給される油圧の油圧回路切換弁とからなり、前記切換弁は前記ドラムの回転に対応して回転するカムにより同切換弁のスプールを押圧して前記油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換えるものであり、前記油圧シリンダそれぞれに対する前記切換弁は複数個並列に設置され、作動させる同切換弁の個数を増減できるように構成されてなることを特徴とするゲート開閉装置を提供する。
【００１３】
なお、油圧シリンダはドラムの側端外周面と平行に軸心方向が設定され、ドラムの回転に対応させて伸縮できるようにドラムの側部に設置することが好ましく、また、ドラムの側端外周面の一方のみに複数設けるようにすることもできるが、ドラムの側端外周面の両側に設けることがより好ましく、設置数もドラムの回転に必要とするトルクに対応させて、２個若しくはそれ以上設置するようにすることもできる。
また、油圧シリンダは、ドラムを設置する架台にシリンダ部を枢着することにより、ロッド先端の枢着点のドラム回転に伴う移動方向に合わせて揺動させるようにすることが好ましい。
【００１４】
そして、油圧シリンダに供給され、ロッドを伸縮させドラムを回転させる油圧を制御するために油圧回路に設置され、ドラムの回動に対応させてロッドの伸縮量を制御し、油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換える切換弁を設けている。
【００１５】
なお、メカニカルに切換える切換弁は、ドラムの回転が伝達されて回転し、ドラムの回転角度に対応して押圧量を変化させて切換弁のスプールを押圧し、切換弁のポートを切換えることができるようにしたカムリングを設けるようにしたものが好ましい。
そして、油圧シリンダそれぞれに対する切換弁は複数個並列に設置され、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成されているので、容易にドラムの回転数を変化させることができる。
【００１６】
（２）また、本発明は第２の手段として、上記第１の手段のゲート開閉装置において、
前記ドラムの端部または前記油圧シリンダのロッドを締め付けて同ドラムの回動を停止する制動機構を備えてなることを特徴とするゲート開閉装置を提供する。
すなわち、ゲートの落下の危険を回避するため、又はワイヤの異常な張力が発生しワイヤの破損を防止するため、若しくはワイヤの巻きだしにも係わらずゲートが下降せず、ワイヤに緩みが生じるのを防止するため、ドラムの回動を緊急に停止させることのできる制動機構を設けることがより好ましい。
この制動機構は、ドラムの外側端に固着された端板を挟み込み、油圧等により締めつけるようにしたものでも、油圧シリンダのロッドを締め付けて固着して伸縮できないようにしたものでもよい。
【００１７】
このように本発明のゲート開閉装置では、ドラムの回転を油圧シリンダで行うようにしたため、コンパクトな駆動装置にすることができ、しかも、低速・高トルクでドラムを回動させることができ、従来のワイヤロープウィンチ式ゲート開閉装置では生じていた不具合、即ち、ドラム回転数を非常に遅くする必要があり、且つ、ゲートの引き上げに要するトルクが非常に大きいために、減速比の大きな減速機を必要とするために、減速機が大型化し大きな設置スペースを必要とする不具合、又は減速比が大きいために始動時のエネルギー効率が悪く、容量の大きい電動モータ又は油圧モータが必要となる不具合、又はこれらの不具合に伴い製作費が高価になる不具合を解消することができる。
【００１８】
また、回転するドラム回転角度に対応して、油圧シリンダに油圧を供給するための切換弁をメカニカルに切換えることができるものにしたために、無給電、センサーレスでドラム回転角度に対応して油圧シリンダの移動方向と速度とを制御できる制御機構にすることができる。
さらに、ドラムの回転トルクの増大に対しては、油圧シリンダのストロークを長くしたり、又は油圧を高めにすることにより容易に大トルク化が可能になる。
【００１９】
また、切換弁をメカニカルに作動するものにしたことにより、センサ等を使用せずに油圧シリンダの移動方向を切り換えることができ、油圧シリンダの移動速度が制御でき、ドラムの回転速度を一定にすることができ、信頼性の高いものにすることができる。
なお、ドラムの回転数を変更する場合には、切換弁の開度を回転数に対応した開度にすればよく、また、回転数に対応した複数個の切換弁を並列に設置し、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成したことで、容易に回転数を変化させることができる。
【００２０】
さらに、制動機構を設けるようにすれば、ドラムの回動を緊急に停止させてゲートの落下の危険の回避、又は異常な張力が発生したときのワイヤの破損の防止、若しくはワイヤに緩みが生じるのを防止することができ、ゲート開閉作業の安全性を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゲート開閉装置の実施の一形態を図面にもとづき説明する。
なお、図において前述した図６、図７において示した部材、装置と同一のものについては、同一符号を付して詳細な説明は省略することとする。
図１は本発明のゲート開閉装置における、ゲートを昇降させるドラムの回転駆動機構の概要を説明するための駆動機構と油圧回路とを模式的に示す図である。
【００２２】
図に示すように、ゲート１０を昇降させるためにワイヤ９を巻き込み、巻き出しを行うドラム８には、ドラム８の回転中に発生トルクが０になることを避けるため周方向に略９０°の間隔を設けて、２本の油圧シリンダ５０のロッド５０ａ先端がドラム８の回転軸５６側面の回転軸５６の軸心から外れた位置にそれぞれ枢着されている。
【００２３】
また、シリンダ５０はドラム８の回転により周方向に移動するロッド５０ａの枢着点の方向に、軸心方向が追従できるように、ドラム８を設置する架台に揺動自在に枢着されている。
さらに、各油圧シリンダ５０の両端部には、三方の切り換えができる切換弁５１からの作動油が導出入できる２本の配管が、それぞれ接続されており、例えば、左側の油圧シリンダ５０のように、ロッド５０ａが最大長さになったときには、油圧ポンプ５５からの油圧がロッド側のポートから油圧シリンダ５０内に流入し、ロッド５０ａを縮退させることにより、ドラム８に回転トルクを与えるようにしている。
【００２４】
なお、図においては後述する偏心カム５２の回転角度と切換弁５１のポート位置との関係を併せて示すようにしているために、右側の油圧シリンダ５０を制御する切換弁５１の位置は、ロック状態のポート位置になっているが、ドラム８の回転方向によっては、右側の油圧シリンダ５０のロッド５０ａは伸展又は縮退の過程にあるために、油圧シリンダ５０の上側又は下側のポートの何れかが油圧ポンプ５５の吐出口と連通して、油圧シリンダ５０内に油圧を流入させる切換弁５１の位置になるようにしている。
【００２５】
また、油圧シリンダ５０の伸縮、換言すれば、ドラム８をゲートの開閉を行う方向に回転させるための切換弁５１は、ドラム８の回転軸５６とチェン５７で連結され、ドラム８の回転方向と回転角度とが伝達され回動する偏心カム５２により、スプール７９を押圧して、ドラム８の回転方向および回転角度に対して切換弁５１のポート位置を制御するようにした無電力式駆動・制御機構６３が採用されている。
また、駆動機構６５は、通常、電源５８からの電力で駆動されるモータ５９で作動する油圧ポンプ５５からの油圧を、前述したように油圧シリンダ５０に供給する油圧ユニット６０、および油圧ポンプ５５が作動できないとき、手動ポンプ６１からの油圧を油圧シリンダ５０に供給する予備動力ユニット６２からなる。
【００２６】
また、駆動機構６５にこのような冗長性を持たせるようにしたにも拘わらず、油圧の油圧シリンダ５０への供給が出来ない場合、若しくはドラム８からワイヤ９が繰り出されるにも拘わらずゲート１０が下降せず、ワイヤ９にたるみが生じゲート１０の落下の危険が生じたとき、又は逆にワイヤ９のドラム８への巻込みにも拘わらずゲート１０が動かなくなり、ワイヤ９に異常な張力が生じるときを予測して、ドラム８の端部に端板を固着して設け、この端板５３の外周縁を挟み込んで設けたディスクブレーキ６４を油圧力で締め付けて、ドラム８の回転ができないようにし、又は油圧シリンダ５０と油圧シリンダ５０から伸縮するロッド５１ａとの間に設けた摺動部材を締め付けることにより、油圧シリンダ５０とロッド５１ａとの相対移動ができないようにして、ドラム８の回動ができないようにして、ゲート１０の落下の危険を防止すると共に、ワイヤ９の破損を防止することができるようにした後述する制動機構としてのディスクブレーキ６４を設けるようにしている。
【００２７】
次に、図２は図１で示した回転駆動機構によりドラムを回転させることにより、ゲートの昇降を行わせゲート開閉を行うようにした、本発明のゲート開閉装置の実施の第１形態としての油圧駆動式の水門のゲート開閉装置のドラム、およびその駆動機構を示す正面図である。
【００２８】
図に示すように、この装置においてゲート１０の昇降を行うためのワイヤ９を巻き取り、又は巻き戻すためのドラム８においては、図１に示すものと異なり、ドラム８の両端から突出され、ドラム軸受６６で支持されたドラム軸６７の両側端面には、それぞれ周方向に９０°の角度差を設けて、ロッド５０ａの先端をドラム軸６７の軸心から外れた位置に枢着した油圧シリンダ５０を取付け、この２つのロッド５０ａを伸縮させることによりドラム８を回転させる機構を採用するようにしている。
また、油圧シリンダ５０の移動方向と速度は、油圧シリンダ５０への油圧の出入りを制御するようにした、図１に示すような偏心カム５２を利用した無電力式駆動・制御機構６３の切換弁５１によりメカニカルに切換えるようにしている。
【００２９】
即ち、この種の装置における通常の油圧回路では、電気式の切換弁が使用されているが、本実施の形態の油圧シリンダでは、前述したように、無電力式の駆動・制御機構６３を採用してメカニカルに切換えることのできる制御弁５１を用いると共に、通常は制御弁５１を介して油圧シリンダ５０に供給する油圧は、電動の油圧ポンプ５５で発生させゲート１０の開閉を行うように油圧ユニット６０を設けているが、電動の油圧ポンプ５５が稼動できないときも、手動でゲート１０の開閉が行えるように、図１に示した手動ポンプ等の予備動力ユニット６２を併設した駆動機構６５を採用している。
【００３０】
また、ゲート１０の落下防止のため、図に示すようなドラム８の端部に設けた端板５３を挟み込み、押圧してドラム８の回動を止めることのできるディスクブレーキ６４からなる制動機構を設けるようにしている。
【００３１】
次に、図３は図２に示すＡ部の具体的な構成、すなわち、ドラム８の駆動と制動とを説明するための詳細図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ａ−Ａ図である。
【００３２】
図に示すように、本装置では図２においても説明したように、２本の油圧シリンダ５０をドラム８の両側に設置してドラム８を回転させる機構となっている。すなわち、油圧シリンダ５０に流入する油圧により、伸縮するロッド５０ａの先端は、ドラム軸受６６で支持されたドラム軸６７の両側端から突出させたロッドエンドピン６８に、ロッドエンド軸受６９を介して軸支されており、また、ロッド５０ａを伸縮させる油圧シリンダ５０の上端部も架台７０上に突設されたブラケット７１に、トラニオン軸受７２を介して枢着されており、ロッド５０ａ先端のロッドエンド軸受６９を設けたロッドエンドピン６８まわりの回動、トラニオン軸受７２による油圧シリンダ５０の３７．９°の範囲の揺動、およびロッド５０ａの伸縮の相互作用によりドラム８を回動させるようにしている。
【００３３】
また、落下防止用の安全装置（ブレーキ）としてドラム８の側端に取付けた端板（ディスク）５３を挟み込むディスクブレーキを制動機構６４として使用するようにしている。
【００３４】
次に、図４は図２に示すＢ部の具体的な構成を示し、油圧シリンダ５０の移動方向と速度を制御する切換弁のメカニカルな操作機構を説明するための詳細図で、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ図、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す矢視Ｃ−Ｃ図、図５は図４（ｂ）にＢで示すバルブ駆動部の構造詳細図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。
【００３５】
なお、図４に示されたドラム８駆動のための油圧シリンダ５０、ロッド５０ａ等の作動は、図３で説明したものと同じであるため説明は省略する。
また、図１に示したように切換弁５１本体は、油圧回路で通常使用されるスプールタイプの切換弁であるが、その操作量は、図１に示す回転軸５６で駆動されるチェーン５７で駆動力が伝達されて回転する、偏心カム５２により切換弁５１を制御するようにしているが、本実施の形態では、図４（ａ）に示すようにロッドエンドピン６８の端部に固着されたアーム７３により、ドラム軸６７に偏心させて枢着されたロッド５０ａの回動に拘わらず、常にドラム軸６７同軸上に位置し、軸端が軸受７７で支持されたシャフト７４上に取付けた駆動リング７５に連結されたカムリング７６がバルブアーム７７の先端に回動自在に取付けたカムローラ７８を介して、スプール７９を押すことにより操作するようにしたバルブユニット８０を設けている。
【００３６】
すなわち、偏心したカムリング７６の外周に沿って回動するカムローラ７８がカムリング７６の偏心量に対応して上下動することにより、カムローラ７８を設けた側と反対側の端部が切換弁５１を収容している箱体上に立設されている支柱に枢着されているため、バルブアーム７７はこの枢着点まわりに回転して上下動するため、このバルブアーム７７に上端が連結されているスプール７９は、ドラム８の回転角度に対応して上下動して、油圧シリンダ５０の移動方向と速度をメカニカルに制御することができる。
【００３７】
このように、本実施の形態の水門ゲート開閉装置のゲート１０の昇降を行うドラム８の駆動は、従来の電動モータ１３と減速機１４とを使用するものに代え、油圧シリンダ５０を使用し、しかもパラレルリンク機構を採用したので、低速・高トルクでドラム８を回転することが可能になり、しかも大きな減速比にするために必要な大きな減速機１４を使用する必要が無く、ドラム８を駆動するため装置をコンパクトに設置することが可能となり、設置スペースを小さくすることができる。
【００３８】
また、油圧シリンダ５０の配置としてはドラム８両側の取付け位置を９０°ずらしているので、ドラム８の一回転中に生じることのある発生トルクが０となるのを回避でき、しかも、ドラム８の回転時におけるトルク変動を最小にすることができる。
さらに、ドラム８の両側にシリンダ５０を設けるようにして、少くとも２個以上の複数個のシリンダ５０を取付けたことにより、さらに、回転トルク変動を小さくすることができる。
【００３９】
一般に低速・高トルクの回転駆動装置としては油圧モータが考えられるが、このような油圧モータを使用する場合においても、重量の大きい水門ゲート１０を減速機なしで直接回転させ、昇降させることのできる油圧モータはほとんど市場に無く、また、仮にあったとしても非常に高価な製品となる。
これに対して、上述した装置は、通常の油圧回路に使用される油圧シリンダ５０や油圧ポンプ５５で構成することができるため、前述の油圧ポンプと比較しても安価に製作することが可能になる。
さらに、上述した装置は、大トルクに対応するためには、油圧シリンダ５０のストロークを長くしたり、油圧を高くして発生力を大きくすることにより容易に大トルク化が可能になる。
【００４０】
また、油圧シリンダ５０に油圧を注排する切換弁５１に、図５に示すようなドラム８の回転角度により切換えを行うことのできるメカニカルな切換弁５１を採用したことにより、センサ等を使用せずに油圧シリンダ５０の移動方向を切換えることが可能になり、また、油圧シリンダ５０の移動速度を制御し、ドラム８の回転速度を一定とすることが可能となる。またドラム８の回転数を変更したい場合には、切換弁５１の開度を全体に比例倍するか、もしくは、複数個の切換弁５１を並列に設置し、希望速度に対して作動させる切換弁５１の個数を増加させることにより、容易に変更することができる。
【００４１】
さらに、上昇させたゲート１０の落下を防止する安全装置としては、図２、３に示すような制動機構（ディスクブレーキ）６４で端板（ブレーキディスク）５４を挟み込み、両者の間に発生する摩擦力でドラム８の回転を強制的に停止させるようにしたので、確実にゲート１０の落下を防止できるとともに、ワイヤ９に異常な張力が発生するようなことがあっても、ドラム８の回転を止めることにより確実にワイヤ９の損傷を防止することができる。
なお、安全装置としては図２、図３に示す制動機構６４と端板５３によるもの以外に、図１において説明したような油圧シリンダ５０のロッド５０ａを挟み込んで固定するようにしたものを採用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のゲート開閉装置は、回転してワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降させるドラムを設けたゲート開閉装置において、前記ドラムの軸心から偏位した側端周方向に約９０°の間隔を設けて枢着されたロッドの枢着点の周方向移動に対応した揺動を行うとともに、供給された油圧により前記ロッドを伸縮させて前記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダと、前記油圧シリンダにそれぞれ供給される油圧の油圧回路切換弁とからなり、前記切換弁は前記ドラムの回転に対応して回転するカムにより同切換弁のスプールを押圧して前記油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換えるものであり、前記油圧シリンダそれぞれに対する前記切換弁は複数個並列に設置され、作動させる同切換弁の個数を増減できるように構成されてなることを特徴とするゲート開閉装置とした。
【００４３】
これにより、ドラムの回転が油圧シリンダで行われコンパクトな駆動装置にすることができ、しかも、この種のドラムの回転に必要な低速・高トルクで回動させることができ、またコンパクト化に伴い製作費が安価になる。
また、無給電、センサーレスでドラム回転角度に対応した油圧シリンダの移動方向と速度とが制御できる。
さらに、油圧シリンダのストロークを長くし、または、油圧を高めることにより容易に大トルク化が容易になる。
【００４４】
さらに、センサ等を使用せずに油圧シリンダの移動方向を切り換えることができ、また、油圧シリンダの移動速度が制御でき、ドラムの回転速度を一定にできる。ドラムの回転数を変更する場合には、回転数に対応した切換弁の開度にすればよい。また、回転数に対応した複数個の切換弁を並列に設置し、作動させる切換弁の個数を増減できるように構成したことで、容易に回転数を変化させることができる。
そしてさらに、制動機構を設けるようにすれば、ドラムの回動を緊急に停止させてゲートの落下の危険の回避、又は異常な張力が発生したときのワイヤの破損の防止、若しくはワイヤに緩みが生じるのを防止することができ、ゲート開閉作業の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゲート開閉装置におけるゲートを昇降させるドラムの回転駆動機構の概念を説明するための駆動機構と油圧回路とを示す図、
【図２】本発明のゲート開閉装置の実施の第１形態としてのゲート開閉装置のドラムおよびその駆動機構を示す正面図、
【図３】図２に示すＡ部の具体的な構成を示す図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す矢視Ａ−Ａ図、
【図４】図２に示すＢ部の具体的な構成を示す図で、図４（ａ）は正面部分図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ図、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す矢視Ｃ−Ｃ図、
【図５】図４に示すバルブ駆動部構造の詳細図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図、
【図６】ゲート開閉装置の全体配置の１例を示す図で、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は側面図、
【図７】図６に示す左側制水ゲート用開閉装置の詳細を示す図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。
【符号の説明】
１ 建物
１ａ 支持体
１ｂ 床面
２ 取水ゲート用開閉装置
２Ａ 右側取水ゲート用開閉装置
２Ｂ 左側取水ゲート用開閉装置
３ 点検ステージ用開閉装置
３Ａ 右側点検ステージ用開閉装置
３Ｂ 左側点検ステージ用開閉装置
４ 制水ゲート用開閉装置
４Ａ 右側制水ゲート用開閉装置
４Ｂ 左側制水ゲート用開閉装置
５ 上水道側戸溝蓋開閉装置
６ ダム側戸溝蓋開閉装置
７ 階段
８ ドラム
９ ワイヤ
１０ ゲート
１１ シーブ
１２ 電磁ブレーキ
１３ 電動モータ
１４ 減速機
１５ チェーンカップリング
１６ ギアカップリング
１７ 集中給油ポンプ
１８ スタンド式開度計
１９ シーブ
２０ 制御用開閉器
２１ 過負荷及びロープゆるみ検出装置
２２ 非常上限検出器
５０ 油圧シリンダ
５０ａ ロッド
５１ 切換弁
５２ 偏心カム
５３ 端板（ブレーキディスク）
５５ 油圧ポンプ
５６ （ドラム）回転軸
５７ チェン
５８ 電源
５９ モータ
６０ 油圧ユニット
６１ 手動ポンプ
６２ 予備動力ユニット
６３ 無電力式駆動・制御機構
６４ 制動機構（ディスクブレーキ）
６５ 駆動機構
６６ ドラム軸受
６７ ドラム軸
６８ ロッドエンドピン
６９ ロッドエンド軸受
７０ 架台
７１ ブラケット
７２ トラニオン軸受
７３ アーム
７４ シャフト
７５ 駆動リング
７６ カムリング
７７ バルブアーム
７８ カムローラ
７９ スプール
８０ バルブユニット
Claims (2)
- 回転してワイヤを巻き込み、巻きだしゲートを昇降させるドラムを設けたゲート開閉装置において、前記ドラムの軸心から偏位した側端周方向に約９０°の間隔を設けて枢着されたロッドの枢着点の周方向移動に対応した揺動を行うとともに、供給された油圧により前記ロッドを伸縮させて前記ドラムを回転させる複数の油圧シリンダと、前記油圧シリンダにそれぞれ供給される油圧の油圧回路切換弁とからなり、前記切換弁は前記ドラムの回転に対応して回転するカムにより同切換弁のスプールを押圧して前記油圧シリンダの移動方向と速度とをメカニカルに切換えるものであり、前記油圧シリンダそれぞれに対する前記切換弁は複数個並列に設置され、作動させる同切換弁の個数を増減できるように構成されてなることを特徴とするゲート開閉装置。
- 請求項１に記載のゲート開閉装置において、前記ドラムの端部または前記油圧シリンダのロッドを締め付けて同ドラムの回動を停止する制動機構を備えてなることを特徴とするゲート開閉装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000051245A JP3801408B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | ゲート開閉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051245A JP3801408B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | ゲート開閉装置 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2001241028A JP2001241028A (ja) | 2001-09-04 |
| JP3801408B2 true JP3801408B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=18572912
Family Applications (1)
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| JP2000051245A Expired - Fee Related JP3801408B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | ゲート開閉装置 |
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-
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