JP4560365B2 - 油圧式ブレーキ装置を備えたゲート開閉駆動装置 - Google Patents

油圧式ブレーキ装置を備えたゲート開閉駆動装置 Download PDF

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Description

この発明は,流路を開閉するバルブ,水門,扉体等のゲートをスピンドルに取り付け,ゲートによって流路を開閉するゲート開閉駆動装置に関する。
従来のゲート開閉駆動装置は,扉体等のゲートで流路を閉鎖する場合に,扉体等のゲートの自重のみで降下させる場合に,ゲートを備えたスピンドルの降下速度を遠心ブレーキを用いて速度調整を行っている。例えば,ゲート開閉駆動装置であるバルブアクチュエータは,ゲート,水門,扉体等のバルブを上下駆動する動力伝達装置を備え,バルブを取り付けたスピンドル2を昇降させるラック・ピニオン機構を備えており,動力伝達装置には遠心ブレーキが設けられ,遠心ブレーキはバルブの自重降下の速度を制限する装置として機能し,バルブの降下速度の調整を行うものである(例えば,特許文献1参照)。
従来,弁駆動用アクチュエータ装置は,流路を開閉する種々のゲート,弁体等の弁を備えており,弁の駆動を流路中に設けられている弁の開度,流量,流速等の基本となる情報を得て,その情報を開度計,トルクスイッチ,リミットスイッチ等の各種制御機器を用いて処理し,弁の適正な開度調整を制御し,また,手動ハンドルや駆動モータの回転力を動力伝達装置を通じて弁を開閉作動しており,動力伝達装置中にはウォーム・ウォームホイール機構,噛み合いクラッチ等が設けられたものが知られている(例えば,特許文献2参照)。
特開2003−235279号公報 特開平11−108239号公報
しかしながら,上記のバルブアクチュエータでは,バルブの自重降下の速度を制限する装置として遠心ブレーキが設けられており,バルブが自重降下する際に,バルブの降下速度を抑制することができるが,バルブ降下速度を設置現場で変更するような調整ができないものであった。
そこで,ゲート開閉駆動装置では,例えば,大雨,台風等で川の水が増水した場合等の緊急時や停電時に,ゲート開閉駆動装置が設置されている現場等で,所望に応じてゲートを高速降下させたり,減速降下即ち低速降下させたり,或いは,停電時にゲートを適正な速度で降下させたり,ゲートの降下速度を所望に応じて適正な速度に調整できるゲート開閉駆動装置が望まれていた。
この発明の目的は,上記の課題を解決することであり,現場等で,ゲートを高速降下させたり,停電時にゲートを高速等の適正な速度で降下させて流路を遮断したり,ゲートの降下速度を適正な速度に調整するため,ゲートの下降に伴うスピンドルの回転を油圧ポンプの駆動力に消費させ,スピンドルの回転速度を抑制したり,また,油圧ポンプのオイルの循環を制御して油圧ポンプに掛かる負荷を調節し,スピンドルを適正な回転数で回転させ,ゲートの降下速度を適正に調節することができる油圧式ブレーキ装置を備えたゲート開閉駆動装置を提供することである。
この発明は,流路を開閉するゲートを備えたスピンドル,前記スピンドルに長手方向に設けられたラックに噛み合うピニオン,前記ピニオンに動力を伝達する伝動装置,前記伝動装置へ駆動力を伝達する出力側シャフト,入力側シャフトから前記出力側シャフトへの駆動力を通電・非通電によって断接又は手動の自重降下レバーの操作によって断接する無励磁連結形の電磁クラッチ,前記入力側シャフトに駆動力を供給するモータ又は手動ハンドルの駆動源,並びに前記モータによる電動運転時及び前記手動ハンドルによる手動運転時にセルフロックを行うための前記入力側シャフトに設けられたウォーム・ウォームホイールを有するゲート開閉駆動装置において,
前記伝動装置には,前記クラッチの遮断時に,少なくとも前記ゲートの自重で前記スピンドルが降下する降下速度を制動する油圧式ブレーキ装置が連結されており,
前記油圧式ブレーキ装置は,前記伝動装置に伝達される駆動力で作動してオイルタンクからの前記オイルを複数の油圧閉回路に循環させる油圧ポンプ,並びに前記ゲートの自重降下速度を調整する流量制御弁及び/又は絞り弁から構成されたスピードコントローラを備えており,
更に,前記油圧式ブレーキ装置は,前記オイルタンクからの前記オイルを循環させる停電時に作動され且つ停電時作動用の前記油圧閉回路と当該油圧閉回路に並列に接続された通電時に作動される通電時作動用の前記油圧閉回路,停電時作動用の前記油圧閉回路に配設された前記流量制御弁,前記流量制御弁をバイパスするリリーフ回路に設けられたリリーフ弁,前記油圧ポンプの上流の前記油圧閉回路に配設されたチェック弁,停電時作動用の前記油圧閉回路と通電時作動用の前記油圧閉回路との何れかに切り換える切換弁装置,及び通電時作動用の前記油圧閉回路における前記オイルの絞り量が大きい前記絞り弁が配設された低速降下用の前記油圧閉回路と前記オイルの絞り量が小さい前記絞り弁が配設された高速降下用の前記油圧閉回路を備えており,
前記切換弁装置は,停電時作動用の前記油圧閉回路と通電時作動用の前記油圧閉回路とにそれぞれ配設された方向切換弁,各前記方向切換弁を関連して作動させるための電磁パイロット切換弁,及びシャトル弁を備えていることを特徴とするゲート開閉駆動装置に関する。
このゲート開閉駆動装置は,上記のように,油圧閉回路にスピンドルの駆動系に油圧ポンプを設け,油圧ポンプの負荷を制御する流量制御弁を設けた油圧式ブレーキ装置を設けたので,油圧式ブレーキ装置に設けた流量制御弁や絞り弁の開口度を調整することによって,油圧ポンプにかかる負荷が調整され,油圧ポンプにかかる負荷が動力伝達装置である伝動装置を通じてスピンドルを降下させる回転負荷になって,スピンドルの回転速度が調整され,スピンドルに取り付けられたゲートの下降速度が適正に調節され,ゲートの降下速度を適正に制御することができる。従って,このゲート開閉駆動装置は,停電時や緊急時に現場での自重降下レバーの操作或いはゲート開閉駆動装置に設けた制御装置や操作盤又はそれらのリモコンや遠隔操作によって電磁クラッチを遮断することによって,ゲートが自重降下を開始するが,油圧式ブレーキ装置によって制御装置の操作,その遠隔操作,現場等でゲートの下降速度を適正に制御することができる。また,スピンドルの回転速度の抑制に油圧式ブレーキ装置を構成する油圧ポンプの駆動力を負荷にしているので,騒音,振動等の発生がなく,油圧ポンプの作動でオイルが循環閉回路を循環するので,排気ガス等による公害の発生がなく,クリーンで低音の望ましいゲート降下速度制御装置を提供することができる。
以下,図面を参照して,この発明による油圧式ブレーキを備えたゲート開閉駆動装置の実施例を説明する。
このゲート開閉駆動装置は,水門,流路等に建造されている土台等のベース41(図2)にスタンド25が設置されて使用されるものである。このゲート開閉駆動装置は,図1に示すように,流路を開閉するバルブ,水門,扉等のゲート5を備えたラック棒でなるスピンドル2,スピンドル2に長手方向に沿って設けられたラック6に噛み合うピニオン7,ピニオン7に動力を伝達する歯車伝動装置等の伝動装置3,伝動装置3へ駆動力を伝達する出力側シャフト23,駆動軸である入力側シャフト22から出力側シャフト23への駆動力を断接するクラッチを構成する電磁クラッチ20,及び入力側シャフト22に駆動力を供給するブレーキ付のモータ13又は手動ハンドル14から成る駆動源4を有している。
このゲート開閉駆動装置は,ベース41に固定されるスタンド25に昇降可能にゲート5を取り付けたラック棒でなるスピンドル2が設けられている。スタンド25には,クラッチケース24,ラックカバー44,ギヤケース45等のケースが取り付けられている。スタンド25内には,スピンドル2が挿通して,ピニオン7,出力ギヤ27,出力側シャフト23等が収容されている。クラッチケース24内には,入力側シャフト22と出力側シャフト23との間に介在する電磁クラッチ20が収容されている。ラックカバー44内には,ラック6を形成したスピンドル2の上部が収容され,また,ギヤケース45内には,伝動装置3,その駆動軸等が収容されている。また,ギヤケース45には,油圧式ブレーキ装置1,1Aが取り付けられている。クラッチケース24には,ブレーキ付きモータ13及び手動ハンドル14で構成される駆動源4から成るアクチュエータ46が取り付けられている。
このゲート開閉駆動装置は,上記の構成を有することにより,駆動源4からの駆動力即ち回転力は,入力側シャフト22から電磁クラッチ20を通じて出力側シャフト23に伝達され,次いで,出力側シャフト23から伝動装置3及び出力ギヤ27を通じてピニオン7に伝達される。ピニオン7に伝達された回転力は,ラック・ピニオン機構を通じてラック6に伝達され,スピンドル2の上下運動として伝達される。また,スピンドル2の下降運動は,ラック・ピニオン機構を通じて出力ギヤ27の回転に変換され,出力ギヤ27の回転から伝動装置3を通じてブレーキギヤ26の回転に伝達され,ブレーキギヤ26に伝達された回転は,油圧式ブレーキ装置1,1Aによってブレーキがかけられることになる。
このゲート開閉駆動装置は,特に,図1,図3,図4及び図6に示すように,伝動装置3には電磁クラッチ20の遮断時,例えば,停電時,遠隔操作時或いは現場での自重降下レバー19の操作時による遮断時に,ゲート5の下降速度を適正な速度に調整するため,少なくともゲート5の自重でスピンドル2が降下する速度を制動する油圧式ブレーキ装置1,1Aが連結されていることを特徴としている。このゲート開閉駆動装置は,図1に示すように,駆動源4を構成するモータ13による電動運転時及び駆動源4を構成する手動ハンドル14による手動運転時に,セルフロックを行うウォーム・ウォームホイール16が入力側シャフト22に設けられている。駆動源4における手動ハンドル14側の駆動系には,トルクスイッチ17及びインタロックスイッチ21が設けられている。電磁クラッチ20は,特に,無励磁連結形の電磁クラッチから構成され,入力側シャフト22と出力側シャフト23とは常時連結状態になっており,励磁されることによって遮断される構造である。出力側シャフト23には,ゲート5の開度計を構成するリミットスイッチ18が設けられている。電磁クラッチ20は,コントローラの遠隔操作によって通電されて遮断されるか,又は手動の自重降下レバー19を操作することによって遮断されるように構成されている。
図3には,ゲート開閉駆動装置に組み込まれた油圧式ブレーキ装置1の一例が示されている。油圧式ブレーキ装置1は,図3に示すように,主として,オイルタンク9のオイルを循環させる停電時に作動される自重降下用の油圧閉回路11,伝動装置3におけるブレーキギヤ26に伝達される駆動力で作動してオイルタンク9からのオイルを油圧閉回路11で循環させる油圧ポンプ8,油圧ポンプ8の後流の油圧閉回路11である油圧閉回路28に配設された流量制御弁10,流量制御弁10をバイパスするリリーフ回路42に設けられたリリーフ弁12,及び油圧ポンプ8の上流側の油圧閉回路11に配設されたオイル供給側のチェック弁36とオイル回収側のチェック弁37を備えている。この実施例では,油圧式ブレーキ装置1は,スピードコントローラとして,ゲート5の自重降下速度を調整する流量制御弁10が組み込まれている。スピードコントローラは,油圧閉回路11に組み込まれた流量制御弁10の開口度を調節することによって行うものである。
油圧式ブレーキ装置1は,次のようにして作動される。まず,ゲート開閉駆動装置に対する停電時には,遠隔操作によって又は自重降下レバー19を作動して電磁クラッチ20を遮断すると,ゲート5を取り付けたスピンドル2は駆動源4から遮断された状態になり,スピンドル2は下降を開始する。スピンドル2の下降動作はラック6とピニオン7から成るラック・ピニオンから出力ギヤ27の回転運動に変換され,伝動装置3を通じてブレーキギヤ26に回転力が伝達される。ブレーキギヤ26の回転は,油圧式ブレーキ装置1の油圧ポンプ8を作動する。油圧ポンプ8の作動は,オイルタンク9から供給されたオイルが油圧閉回路11及びリターン回路11Rにおいて循環することになる。油圧ポンプ8の下流の油圧閉回路11に設けられている流量制御弁10は,その開度によって油圧ポンプ8に与える負荷を変更し,オイルの流れを制御することによって油圧ポンプ8への負荷となって伝動装置3に伝達され,スピンドル2の降下速度にブレーキをかけることになる。従って,スピンドル2に取り付けられたゲート5は,流量制御弁10の調節によって適正な速度で下降させることができる。
特に,図4には,この発明によるゲート開閉駆動装置に組み込まれた油圧式ブレーキ装置1Aの実施例が示されている。油圧式ブレーキ装置1Aは,図3に示す油圧式ブレーキ装置1に更に停電時作動用の油圧閉回路11に並列に接続された通電時に作動される通電時作動用の油圧閉回路29を備えていることを特徴としている。油圧閉回路29は,油圧ポンプ8の下流の油圧閉回路11を構成し,方向切換弁31の下流側が高速降下用油圧閉回路29Aと低速降下用油圧閉回路29Bとに分岐されている。油圧式ブレーキ装置1Aは,オイルの流れを油圧閉回路11,29A又は29Bに切り換えるため,切換弁装置を備えている。切換弁装置は,停電時作動用油圧閉回路に配設された方向切換弁30,及び通電時作動用の油圧閉回路29に配設された方向切換弁31から構成されている。各方向切換弁30,31と電磁パイロット切換弁34とは,信号圧回路40で接続されている。各方向切換弁30,31は,電磁パイロット切換弁34及び信号圧回路40に設けられたシャトル弁39の切り換えによって切り換え作動されるように構成されている。また,油圧閉回路11には,オイル供給側のチェック弁36とオイル回収側のチェック弁37が設けられている。更に,通電時作動用の油圧閉回路29には,オイル回収側のチェック弁38が設けられている。更に,油圧式ブレーキ装置1Aは,油圧ポンプ8の後流で且つ切換弁装置である方向切換弁31の下流に形成された高速降下油圧閉回路29Aに配設されたオイルの絞り量が小さい絞り弁32,及び油圧ポンプ8で且つ切換弁装置である方向切換弁31の下流の低速降下用油圧閉回路29Bに配設されたオイルの絞り量が大きい絞り弁33を備えている。この実施例では,油圧式ブレーキ装置1Aは,スピードコントローラとして,ゲート5の自重降下速度を調整する流量制御弁10及び絞り弁32,33が組み込まれている。スピードコントローラは,油圧閉回路11に組み込まれた流量制御弁10及び/又は高速低速作動時の油圧閉回路29における高速下降用油圧閉回路29A及び低速下降用油圧閉回路29Bに組み込まれた絞り弁32,33の開口度を調節することによって行う。
油圧式ブレーキ装置1Aは,次のようにして作動される。まず,ゲート開閉駆動装置に対する停電時には,電磁パイロット切換弁34は作動できずに,電磁パイロット切換弁34は遮断ポート34Sの位置にある。また,方向切換弁30はスプリング43のばね力によってスプール47を移動させ,方向切換弁30は導通ポート30Tの位置になっている。この状態で,ゲート開閉駆動装置に設けた制御装置や操作盤又はそれらのリモコンや遠隔操作によって電磁クラッチ20を通電即ち励磁して,或いは自重降下レバー19を作動して電磁クラッチ20を遮断すると,ゲート5を取り付けたスピンドル2は駆動源4から遮断された状態になり,スピンドル2は下降を開始する。スピンドル2の下降動作はラック6とピニオン7から成るラック・ピニオンから出力ギヤ27の回転運動に変換され,伝動装置3を通じてブレーキギヤ26に回転力が伝達される。ブレーキギヤ26の回転は,油圧式ブレーキ装置1Aの油圧ポンプ8を作動する。油圧ポンプ8の作動は,オイルタンク9から供給されたオイルが油圧閉回路11及びリターン回路29Rにおいて循環することになる。停電時には,油圧閉回路11に設けられている流量制御弁10の開度によってオイルの流れが制御される。
また,ゲート開閉駆動装置に対する通電時には,電磁パイロット切換弁34は作動できずに,電磁パイロット切換弁34は遮断ポート34Sの位置にあり,また,方向切換弁30,31はスプリング43のばね力によってスプール47を移動させて方向切換弁30は導通ポート30Tの位置になっており,方向切換弁31は遮断ポート31Sの位置になっている。そこで,ゲート5を高速下降させたい場合には,電磁パイロット切換弁34を高速作動ポート34Aに切り換えると共にシャトル弁35のボール39を上側に移動させると,油圧閉回路11の油圧は高速作動ポート34Aを通じて信号圧回路40A及び信号圧回路40Cを通って方向切換弁30をスプリング43のばね力に抗してスプール47を移動させて遮断ポート30Sに切り換えると共に,方向切換弁31をスプール48を移動させて高速作動ポート31Aに切り換える。そこで,この状態で,遠隔操作によって又は自重降下レバー19を作動して電磁クラッチ20を遮断すると,ゲート5を取り付けたスピンドル2は駆動源4から遮断された状態になり,スピンドル2は下降を開始する。スピンドル2の下降動作はラック6とピニオン7から成るラック・ピニオンから出力ギヤ27の回転運動に変換され,伝動装置3を通じてブレーキギヤ26に回転力が伝達される。ブレーキギヤ26の回転は,油圧式ブレーキ装置1Aの油圧ポンプ8を作動する。油圧ポンプ8の作動は,オイルタンク9からのオイルが通電時用の油圧閉回路29に送り出すことになり,油圧閉回路29から高速作動ポート31Aを通って高速下降用油圧閉回路29Aに設けられている絞り弁32でオイルの流れを余り絞らない状態に抑制し,それが油圧ポンプ8への小さい負荷となって伝動装置3に伝達され,スピンドル2の降下速度に小さなブレーキをかけることになる。従って,スピンドル2に取り付けられたゲート5は,高速で下降させることになる。
また,ゲート開閉駆動装置に対する通電時に,ゲート5を低速下降させたい場合には,電磁パイロット切換弁34を低速作動ポート34Bに切り換えると共にシャトル弁35のボール39を下側に移動させると,油圧閉回路11の油圧は低速作動ポート34Bを通じて信号圧回路40B及び信号圧回路40Cを通って方向切換弁30をスプリング43のばね力に抗してスプール47を移動させて遮断ポート30Sに切り換えると共に,方向切換弁31をスプール48を移動させて低速作動ポート31Bに切り換える。そこで,この状態で,遠隔操作によって又は自重降下レバー19を作動して電磁クラッチ20を遮断すると,ゲート5を取り付けたスピンドル2は駆動源4から遮断された状態になり,スピンドル2は下降を開始する。スピンドル2の下降動作はラック6とピニオン7から成るラック・ピニオンから出力ギヤ27の回転運動に変換され,伝動装置3を通じてブレーキギヤ26に回転力が伝達される。ブレーキギヤ26の回転は,油圧式ブレーキ装置1Aの油圧ポンプ8を作動する。油圧ポンプ8の作動は,オイルタンク9からのオイルが通電時用の油圧閉回路29に送り出すことになり,油圧閉回路29から低速作動ポート31Bを通って低速下降用油圧閉回路29Bに設けられている絞り弁33でオイルの流れを大きく絞る状態に抑制し,それが油圧ポンプ8への大きな負荷となって伝動装置3に伝達され,スピンドル2の降下速度に大きなブレーキをかけることになる。従って,スピンドル2に取り付けられたゲート5は,低速で下降させることになる。
このゲート開閉駆動装置は,油圧式ブレーキ装置1Aは,停電時及び通電時のいずれの状態でも,上記のように,電磁クラッチ20を遮断してスピンドル2を駆動源4からの駆動力から遮断し,スピンドル2を伝動装置3及びブレーキギヤ26を通じて油圧ポンプ8に連結することができ,それによって,スピンドル2の回転速度を油圧ポンプ8の負荷によってスピンドル2の回転速度にブレーキをかけることができ,従って,スピンドル2に取り付けられたゲート5は,油圧式ブレーキ装置1Aに設けた流量制御弁10の開度,絞り弁32の開度又は絞り弁33の開度によって油圧ポンプ8の負荷を制御でき,ゲート5を適正な下降速度に制御することができる。
この発明によるゲート開閉駆動装置は,流路を開閉するバルブ,扉体等のゲートを備えたバルブアクチュエータ,弁駆動アクチュエータ等に適用できる。
圧式ブレーキ装置を備えたゲート開閉駆動装置を示す概略説明図である。 図1のゲート開閉駆動装置におけるスピンドルに取り付けたゲートの下降状態を示し,(A)はゲートの上昇状態を示し,(B)はゲートの下降状態を示す説明図である。 図1のゲート開閉駆動装置に組み込まれた油圧ブレーキ装置の一例を示す回路図である。 この発明による油圧式ブレーキ装置を備えたゲート開閉駆動装置に組み込まれた油圧ブレーキ装置の実施例を示す回路図である。 図1のゲート開閉駆動装置を示す概略図である。 図1のゲート開閉駆動装置を示す断面図である。 図6のゲート開閉駆動装置におけるA−A断面を示す断面図である。
1 油圧式ブレーキ装置
1A 油圧式ブレーキ装置
2 スピンドル
3 伝動装置
4 駆動源
5 ゲート
6 ラック
7 ピニオン
8 油圧ポンプ
9 オイルタンク
10 流量制御弁
11 油圧閉回路
12 リリーフ弁
13 モータ
14 手動ハンドル
16 ウォーム・ウォームホイール
19 自重降下レバー
20 電磁クラッチ(クラッチ)
22 入力側シャフト
23 出力側シャフト
26 ブレーキギヤ
28 停電時作動用の油圧閉回路
29 通電時作動用の油圧閉回路
29A 高速下降用油圧閉回路
29B 低速下降用油圧閉回路
30 方向切換弁
30T 導通ポート
30S,31S,34S 遮断ポート
31 方向切換弁
31A,34A 高速作動ポート
31B,34B 低速作動ポート
32,33 絞り弁
34 電磁パイロット切換弁
35 シャトル弁
36,37,38 チェック弁
39 ボール
40,40A,40B,40C 信号圧回路
42 リリーフ回路

Claims (1)

  1. 流路を開閉するゲートを備えたスピンドル,前記スピンドルに長手方向に設けられたラックに噛み合うピニオン,前記ピニオンに動力を伝達する伝動装置,前記伝動装置へ駆動力を伝達する出力側シャフト,入力側シャフトから前記出力側シャフトへの駆動力を通電・非通電によって断接又は手動の自重降下レバーの操作によって断接する無励磁連結形の電磁クラッチ,前記入力側シャフトに駆動力を供給するモータ又は手動ハンドルの駆動源,並びに前記モータによる電動運転時及び前記手動ハンドルによる手動運転時にセルフロックを行うための前記入力側シャフトに設けられたウォーム・ウォームホイールを有するゲート開閉駆動装置において,
    前記伝動装置には,前記クラッチの遮断時に,少なくとも前記ゲートの自重で前記スピンドルが降下する降下速度を制動する油圧式ブレーキ装置が連結されており,
    前記油圧式ブレーキ装置は,前記伝動装置に伝達される駆動力で作動してオイルタンクからの前記オイルを複数の油圧閉回路に循環させる油圧ポンプ,並びに前記ゲートの自重降下速度を調整する流量制御弁及び/又は絞り弁から構成されたスピードコントローラを備えており,
    更に,前記油圧式ブレーキ装置は,前記オイルタンクからの前記オイルを循環させる停電時に作動され且つ停電時作動用の前記油圧閉回路と当該油圧閉回路に並列に接続された通電時に作動される通電時作動用の前記油圧閉回路,停電時作動用の前記油圧閉回路に配設された前記流量制御弁,前記流量制御弁をバイパスするリリーフ回路に設けられたリリーフ弁,前記油圧ポンプの上流の前記油圧閉回路に配設されたチェック弁,停電時作動用の前記油圧閉回路と通電時作動用の前記油圧閉回路との何れかに切り換える切換弁装置,及び通電時作動用の前記油圧閉回路における前記オイルの絞り量が大きい前記絞り弁が配設された低速降下用の前記油圧閉回路と前記オイルの絞り量が小さい前記絞り弁が配設された高速降下用の前記油圧閉回路を備えており,
    前記切換弁装置は,停電時作動用の前記油圧閉回路と通電時作動用の前記油圧閉回路とにそれぞれ配設された方向切換弁,各前記方向切換弁を関連して作動させるための電磁パイロット切換弁,及びシャトル弁を備えていることを特徴とするゲート開閉駆動装置。
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