JP5841950B2 - 水門扉の昇降開閉装置 - Google Patents

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Description

この発明は、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置に関する。
水門扉の昇降開閉装置を備える比較的小さな水門装置としては、ウォームギヤとウォームホイールなどから成る減速機構を備え、ハンドルを用いて手動で水門扉を開閉できるものが、用水路や排水路などの水路に広く使用されている。
従来の水門扉の昇降開閉装置としては、例えば、扉体の上部にピンラックを連結し、このピンラックに噛合するピニオンを設け、このピニオンを回転して扉体を開閉するハンドルを設けたもの(特許文献1参照)が、周知になっている。
また、水門扉の開閉作業を自動化するため、例えば、水門扉の手動ハンドルに係合する可搬電動機構を設け、可搬電動機構は、架台と、架台に搭載する電動モータとからなり、水門扉を開閉する際、電動モータに取り付けた係合部を手動ハンドルに係合させ、電動モータにより手動ハンドルを回転させる(特許文献2参照)ものが提案されている。これにより、水門扉の開閉が電動化される。手動により開閉する水門扉を、回転を電動化して緊急時などにおいて水門扉の開閉作業を簡略化できる(特許文献2参照)。
しかしながら、上記の可搬電動機構を用いる水門では、一時的に使用されるもので、常時において水門を管理・制御できるものではない。従って、夜間の洪水時などの必要なときに、自動的且つ適切に作動させることができない。また、装置が大型化しやすく、その可搬電動機構を収容する場所が必要となるため、コスト的にも低廉に構成することが難しいものになっている。
実開平07−35525号公報(第1頁) 特開2001−115436号公報(第1頁)
水門扉の昇降開閉装置に関して解決しようとする問題点は、手動による操作が可能な比較的小さな水門装置の分野において、水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置できるものが提供されていないことにある。
そこで本発明の目的は、小さな駆動力装置で水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置することができる水門扉の昇降開閉装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置において、前記ハンドルが装着可能な前記入力軸の軸連結部に、継手部を介して直列に連結・延長されるように着脱可能に設けられ、前記継手部側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部になっている延長入力軸と、該延長入力軸を軸受けする延長入力軸の軸受部と、該延長入力軸の軸受部が装着されて前記延長入力軸を支持するように、前記昇降開閉装置の本体に着脱可能に固定されるケーシングと、前記延長入力軸の延長方向の中途部に連係されて該延長入力軸を回転させて水門扉を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ、及び該電動モータの動力を受けて前記延長入力軸に減速動力を伝達する動力源用の減速機構によって構成され、前記ケーシングに固定・内包された動力減速装置部とを具備し、前記ケーシングに装着された二つの前記延長入力軸の軸受部は、前記動力源用の減速機構の前記延長入力軸への減速動力の伝達部材を挟むように配設され、前記動力減速装置部の前記動力源用の減速機構を含む側である動力源側と、前記減速動力の伝達部材を含む側の構成であって前記延長入力軸へ連係する連係部側との接続及び断続をする動力接続用のクラッチが設けられている
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記電動モータの電源は、太陽電池によって蓄電されるバッテリーであることを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記ケーシングが、前記昇降用の減速機構が設けられた筐体に固定されていることを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、前記ハンドルによって手動で前記延長入力軸を介して前記入力軸を作動させる機構について、前記ハンドルと、前記延長入力軸との接続及び断続をするハンドル接続用のクラッチが設けられたことを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置を備えることを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉の開閉位置検出装置が、前記延長入力軸の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、前記ケーシング内に設置されていることを特徴とすることができる。
本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置の一形態によれば、水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置が、既存の水門装置であることを特徴とすることができる。
本発明の水門扉の昇降開閉装置によれば、小さな駆動力装置で水門扉の昇降開閉にかかる自動化が可能になって、低コストで設置することができるという特別有利な効果を奏する。
本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の形態例を示す側断面図である。 図1の形態例を用いた水門装置を示す正面図である。 本発明に係る水門扉の昇降開閉装置のシステムを示すブロック図である。 本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の他の形態例を示す側断面図である。 クラッチ機構の形態例を示す側断面図である。
以下、本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の形態例を、添付図面(図1〜5)に基づいて詳細に説明する。
この水門扉の昇降開閉装置は、水門扉11(図2参照)を、入力軸13に着脱可能なハンドル15を用いてその入力軸13を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構12を備えるものである。
20は延長入力軸であり、ハンドル15が装着可能な入力軸13の軸連結部13aに、継手部20aを介して直列に連結・延長されるように設けられている。
本形態例の継手部20aは、図1に示すように、入力軸13に外嵌する形状で、ボルトを締め付けることで、入力軸13に延長入力軸20を一体的に連結・固定できる形態になっている。なお、連結構造は、これに限定されるものではなく、例えば、キー溝とキーとを備える連結構造やカップリング構造など、他の周知の方法を用いることができるのは勿論である。
21は延長入力軸の軸受部であり、本形態例では軸受がなされる部位間のスパンを大きくとって安定的になるように、延長入力軸20の継手部20a側とは反対側のハンドルへの軸連結部20bの近傍において軸受けするように設けられている。
この延長入力軸の軸受部21としては、ボールベリングなどの摺動抵抗が小さな軸受構造を、適宜に用いることができるのは勿論である。
22はケーシングであり、延長入力軸の軸受部21を支持すると共に、ハンドルへの軸連結部20bの除いた延長入力軸20を内包するように設けられ、昇降用の減速機構12が設けられた筐体12aに固定されている。本実施例では、図1に示すようにケーシング22を筐体12aにボルトを用いて固定する構造になっている。
このケーシング22によれば、箱状に設けられており、延長入力軸の軸受部21や後述する動力減速装置部30を、風雨から好適に保護できると共に、それらの構造を好適に支持・保持できる。なお、23はカバーであり、後述する延長入力軸の軸連結部20bを覆って、延長入力軸の軸受部21を含めて内包・保護するように、ケーシング22に着脱可能に設けられている。
30は動力減速装置部であり、延長入力軸20を回転させて水門扉11を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ31、及びその電動モータ31の動力を受けて延長入力軸20に減速動力を伝達する動力源用の減速機構32によって構成され、ケーシング22に内包されている。
この動力減速装置部30は、手動で回転できる入力軸13を回転させるトルクを有すればよく、その減速率を適宜に選択することで、極めて小型の動力駆動装置によって構成できる。本形態例の電動モータ31としては、例えば、DC24V、100Wの定格出力のものを用いて、巾2.8mの水門扉を昇降開閉できる。なお、動力減速装置部30によって減速されるため、水門扉の昇降開閉に係る速度は、例えば5〜15分程度と遅くなる。しかし、作業者が現場へ行って手動で行う場合に比べれば、迅速、確実且つ効率的に行うことができる。
本形態例の電動モータ31の電源は、太陽電池40によって蓄電されるバッテリー41になっている(図3参照)。このバッテリー41は、操作盤55に内蔵されており、電動モータ31の消費電力が小さいため比較的小型のものでよい。
このように、本発明にかかる水門扉の昇降開閉装置は、電源を自ら持つため、設置場所を選ばない。水門は、電力電線のとどいていない場所も多く、そうした設置場所にも好適に対応できる。また、省エネルギーを実現でき、電力料を支払う必要がなく、ランニングコストを低減できる。さらに、地震などの災害の際に、電力会社による送電が途絶えた場合でも問題がなく、独立して確実に作動できるため、信頼性の高いシステムになっている。
また、本形態例では、減速動力の伝達部材32aである歯車が、延長入力軸20の中途部に装着されており、その歯車を含む複数の歯車によって構成される動力源用の減速機構32で、電動モータ31からの動力が減速されるように設けられている。これによれば、簡単な構造で、適切な減速比を得ることができる。
なお、減速機構としては、これに限定されるものではなく、ウォームギヤや遊星歯車などの他の減速手段を利用してもよいのは勿論である。なお、図4に示す形態例では、電動モータ31の回転速度を50分の1程度に減速する動力源用の減速機構32機構が、電動モータ31に直結されて配設されている。
また、本形態例では、水面高低検出センサー51と、開閉リミットスイッチ52と構成要素とする水面高低検出装置によって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉11の開閉制御を行う制御装置50を備える。なお、53は充放電コントローラである。
この制御装置50によれば、常時の水門扉11にかかる昇降開閉操作について、自動化を好適に行うことができる。さらに、通信手段を設けることによって、遠隔操作を行うことができるように、構成してもよい。また、タイマーによる制御を行っても良い。
すなわち、水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置50を備えることができる。
また、本形態例では、延長入力軸20の継手部20a側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部20bになっている。
これによれば、非常時などに手動操作ができる。なお、本形態例の軸連結部20bは、カバー23によって保護されるように収納されているため、このカバー23を開いてハンドル15を装着して回動操作を行うようにすればよい。
さらに、本形態例では、動力減速装置部30が、延長入力軸の軸受部21が固定されたケーシング22の壁部22aの内面に固定されている。
これによれば、ユニット化した動力減速装置部30を、ケーシング22によって、水門装置を構成する水門扉の昇降開閉装置の本体の一部である昇降用の減速機構12部へ簡単に設置できる。すなわち、設置作業や保守管理の効率を向上できる。
水門扉11を、入力軸13に着脱可能なハンドル15を用いてその入力軸13を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構12を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置10が、既存の水門装置であっても、本発明にかかる構成は、好適に後付け設置ができる。従って、水門扉の昇降開閉装置を低コストで好適に設置することができる。
次に、水門装置10の構成例について、図2に基づいて簡単に説明する。
11aはラックシャフトであり、水門扉11の上端面の両端の部分に鉛直方向へ延びるように一対が固定されている。14は門型枠体であり、両側の部分に一対の支柱状ガイド部14a、14aを備えている。この一対の支柱状ガイド部14a、14aには上下に延びるガイド溝が形成されており、そのガイド溝によって、水門扉11が上下方向に移動(昇降)可能に案内されている。
16動力伝達機構部であり、門型枠体14の上端面の両端の部分に設けられ、ラックとピニオンの噛合部が内蔵された箱体になっている。17は水平駆動伝達シャフトであり、昇降用の減速機構12から、離れた側の動力伝達機構部16へ回転駆動力を伝達するように設けられている。19はラックシャフトのカバーであり、ラックシャフト11aの上方から覆うように上端を閉じた筒状に形成されている。
なお、以上の形態例では一対のラックシャフト11a、11aを備えるものについて説明したが、本発明は、一本の昇降用シャフト(ラックシャフトや螺子シャフトなど)の場合にも適用できるのは勿論である。
次に、図4及び5に基づいて、本発明に係る水門扉の昇降開閉装置の他の形態例を説明する。本形態例は、図1の形態例と比較して、動力接続用のクラッチ60、ハンドル接続用のクラッチ70を備え、水面高低検出装置80がケーシング22内に内蔵されていることが相違する。なお、図1の形態例と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本形態例のケーシング22は、延長入力軸の軸受部21が装着されて延長入力軸20を支持するように、昇降開閉装置の本体に固定されるベースフレーム部22bを備えると共に、延長入力軸20を含む構成要素をカバーするようにカバー部22cを備える。なお、昇降開閉装置の本体とは、水門装置の可動する部材を除いた固設部位の全体のことであり、昇降用の減速機構が設けられた筐体12aを含む部位である。
ところで、ケーシング22と昇降開閉装置の本体との間に、取り付け用のフレームを介在させて、そのケーシング22を装着・固定するようにしてもよい。その取り付け用のフレームによれば、ケーシング22を含む構成要素を標準化して生産性を向上できると共に、種々の取り付け仕様に対応できる。また、このケーシング22に装着される軸受部21の配設位置は、図4に示すように、減速動力の伝達部材32aを挟むように、延長入力軸20の中途部で受けるようにしてもよい。これによれば、減速動力の伝達部材32aにかかるラジアルとスラストの両方向の力を適切に受けて延長入力軸20を支持できる。
60は動力接続用のクラッチであり、動力減速装置部30の動力源側(電動モータ31及び減速機構32の側)と、延長入力軸20への連係部33側との接続及び断続をするように設けられている。
この動力接続用のクラッチ60には、例えば図5に示すような、軸線方向へ移動可能に設けられた接続軸35を介して接続されるカムクラッチを用いることができる。61はクラッチレバーであって、これを操作して接続軸35が電動モータ31側へ移動された際には動力が接続され、反対に接続軸35が連係部33側へ移動された際には動力が断続される。なお、本形態例の連係部33とは、減速動力の伝達部材32aに連係する構成であり、その連係にはヘリカルギヤ、傘歯車やねじ歯車を用いることができる。これにより、電動モータ61及び動力源用の減速機構32の回転軸に対して直交する延長入力軸20へ動力を適切に伝達できる。
70はハンドル接続用のクラッチであり、ハンドル15によって手動で延長入力軸20を介して入力軸13を作動できるように、ハンドル15と、延長入力軸20との接続及び断続をすることが可能に設けられている。このハンドル接続用のクラッチ70には、上述したようなカムクラッチや、周知のクラッチ機構を適宜選択的に用いることができる。
動力接続用のクラッチ70が断続され、ハンドル接続用のクラッチ70が接続された状態では、入力軸13と延長入力軸20の延長方向及び作動方向は同一であり、作業者は本発明にかかる構成が装着される前と同等の感覚でハンドル15を操作することができる。これによれば、予期しない事態についても適切に対応できる。
80は水門扉の開閉位置検出装置であり、延長入力軸20の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、ケーシング22内に設置されている。81は開閉位置スイッチ検出体であり、82は回転軸ネジである。この回転軸ネジ82が回転することによって開閉位置スイッチ検出体81が、軸線方向に移動し、間隔をおいて配された一対の開閉位置スイッチ83にそれぞれ近接することで水門扉の開閉位置検出装置80のスイッチの入切がなされ、水門扉が開閉する。回転軸ネジ82の回転は、開閉検出機構用の伝達部85を介して、延長入力軸20と一体の入力軸13の回転が反映される。また、本形態例の開閉検出機構用の伝達部85は歯車による減速機構になっており、開閉位置スイッチ検出体81の移動長さは、水門の実際の昇降長さに対して減速比に比例して縮小されている。なお、このセンサー機構としては、本形態例に限定されず、例えばエンコーダ装置を利用できる。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
10 水門装置
11 水門扉
12 昇降用の減速機構
12a 昇降用の減速機構の筐体
13 入力軸
13a 入力軸の軸連結部
15 ハンドル
20 延長入力軸
20a 継手部
20b 延長入力軸の軸連結部
21 延長入力軸の軸受部
22 ケーシング
22a ケーシングの壁部
22b ベースフレーム部
22c カバー部
30 動力減速装置部
31 電動モータ
32 動力源用の減速機構
32a 減速動力の伝達部材
40 太陽電池
41 バッテリー
50 制御装置
51 水面高低検出センサー
52 開閉リミットスイッチ
60 動力接続用のクラッチ
70 ハンドル接続用のクラッチ
80 水門扉の開閉位置検出装置

Claims (7)

  1. 水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動によって昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置において、
    前記ハンドルが装着可能な前記入力軸の軸連結部に、継手部を介して直列に連結・延長されるように着脱可能に設けられ、前記継手部側とは反対側の端部が、ハンドルへの軸連結部になっている延長入力軸と、
    該延長入力軸を軸受けする延長入力軸の軸受部と、
    該延長入力軸の軸受部が装着されて前記延長入力軸を支持するように、前記昇降開閉装置の本体に着脱可能に固定されるケーシングと、
    前記延長入力軸の延長方向の中途部に連係されて該延長入力軸を回転させて水門扉を昇降させる動力源として設けられ、電動モータ、及び該電動モータの動力を受けて前記延長入力軸に減速動力を伝達する動力源用の減速機構によって構成され、前記ケーシングに固定・内包された動力減速装置部とを具備し、
    前記ケーシングに装着された二つの前記延長入力軸の軸受部は、前記動力源用の減速機構の前記延長入力軸への減速動力の伝達部材を挟むように配設され、
    前記動力減速装置部の前記動力源用の減速機構を含む側である動力源側と、前記減速動力の伝達部材を含む側の構成であって前記延長入力軸へ連係する連係部側との接続及び断続をする動力接続用のクラッチが設けられていることを特徴とする水門扉の昇降開閉装置。
  2. 前記電動モータの電源は、太陽電池によって蓄電されるバッテリーであることを特徴とする請求項1記載の水門扉の昇降開閉装置。
  3. 前記ケーシングが、前記昇降用の減速機構が設けられた筐体に固定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の水門扉の昇降開閉装置。
  4. 前記ハンドルによって手動で前記延長入力軸を介して前記入力軸を作動させる機構について、前記ハンドルと、前記延長入力軸との接続及び断続をするハンドル接続用のクラッチが設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
  5. 水面高低検出装置、地震検知装置、雨量測定装置、遠隔操作装置、タイマー装置の少なくとも一つによって与えられる信号に基づいて自動的に水門扉の開閉制御を行う制御装置を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
  6. 水門扉の開閉位置検出装置が、前記延長入力軸の回転動作を検知して水門扉の高さを検出するセンサー機構によって構成され、前記ケーシング内に設置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
  7. 水門扉を、入力軸に着脱可能なハンドルを用いて該入力軸を回すことで手動昇降開閉が可能に、昇降用の減速機構を備える水門扉の昇降開閉装置が設置された水門装置が、既存の水門装置であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の水門扉の昇降開閉装置。
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