JP7464256B2

JP7464256B2 - 昇降機構及び自動開閉装置

Info

Publication number: JP7464256B2
Application number: JP2020037258A
Authority: JP
Inventors: 輝行谷口; 茂雄竹村; 一禎平井
Original assignee: 株式会社ほくつう
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: JP2024061906A; JP2021071038A; JP7749252B2

Description

本発明は、昇降機構及び自動開閉装置に関する。

例えば、農業用の給水排水システムは、水路を開閉する開閉装置を備える。開閉装置には、複数の種類があり、一例として水路を開閉する開閉部を水路の軸線方向から見て軸線を中心として径方向（第１方向）に移動させるゲート式の開閉装置が含まれる。

特許文献１には、水路を開閉する制水弁に連結したユニバーサルシャフトへの動力伝達によって制水弁が開閉される装置が開示されている。特許文献１に開示されている装置では、ユニバーサルシャフトへの動力伝達は変速機構やエンジンを備えた台車本体の出力端に連結されたフレキシブルシャフトによりなされ、動力を利用して制水弁の開閉が迅速に行われる。特許文献２には、水路を開閉する水門がラック・ピニオン機構により昇降駆動される装置が開示されている。特許文献２に開示されている装置では、プログラマブルコントローラによって水門の軸に連接するピニオンに接続されたモータの駆動が制御され、水門の開閉度が自動的に制御される。特許文献１、２の各々に開示されている装置以外に、例えば開閉部に接続されると共に本体部に螺着されているスピンドルを軸線回りに回転させるスピンドル操作部の位置は固定されてスピンドル及び開閉部が開閉部の径方向に移動可能な装置や、スピンドル操作部の回転に伴ってスピンドル操作部及び開閉部が開閉部の径方向に移動可能な装置が知られている。

特開平１０－１９１５８号公報特開平１１－３３６０５７号公報

例えば、特許文献１に開示されている装置では、制水弁とユニバーサルシャフトとの間に中間軸が設けられ、実質的に制水弁の可動範囲はユニバーサルシャフトの長さに限定される。また、特許文献２に開示されている装置では、水門の可動範囲は水門の軸の端部においてピニオンに嵌まる凹凸が形成されている部分の長さに限定される。これらの装置では、径方向に交差する方向に制水弁や水門等の開閉部の稼働を自動的に制御するための機構が設けられているため、装置全体が大型である。開閉部を自動的に移動させ、かつ装置の大型化を抑えるには、開閉部に連結された軸部材（スピンドル）の開閉部とは反対側の端部に回転駆動部（モータ）を設けることが好ましい。しかしながら、従来のゲート式の開閉装置では、開閉部に直結する軸部材を軸線回りに回転させることは想定されておらず、前述のように開閉部に連結された軸部材の全長を開閉部の可動範囲として活用し難いため、開閉装置の大型化を抑えつつ開閉部を自動的に移動させることは難しい。

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、従来の装置よりも装置全体の大型化を抑えつつ開閉部を自動的に移動させることができる自動開閉装置に好適な昇降機構及び自動開閉装置を提供する。

本発明に係る昇降機構は、開口が形成された本体部と、前記開口を閉塞するとともに前記本体部に対して第１方向にスライド移動可能に配置された開閉部と、前記本体部に対して螺着されて前記第１方向に延びる軸線回りに回転可能かつ前記第１方向に進退可能であり、前記開閉部に対して、前記第１方向に隣り合うスピンドルと、前記開閉部と前記スピンドルとを結合する結合機構と、を備え、前記スピンドルにおいて、前記第１方向の両端部のうち、前記開閉部に隣り合う端部の周面には、前記スピンドルの径方向の中心に凹む連係凹部が形成され、結合機構は、前記開閉部の前記第１方向で前記スピンドルに隣り合う端面に連結する連結部と、前記連結部に接続され、前記連係凹部に嵌まって連係する連係部と、を備え、前記結合機構は、前記スピンドルを前記開閉部に対して、相対的に回転自在に、かつ前記第１方向に連係された状態で結合する。
上述の昇降機構では、スピンドルが本体部に螺着されていて、スピンドルが軸線回りに回転すると本体部に対して第１方向に進退する。ここで、結合機構が、スピンドルを開閉部に対して相対的に回転自在に結合する。よって、スピンドルの回転が阻害されない。加えて、結合機構が、スピンドルを開閉部に対して第１方向に連係している。言い換えると、スピンドルの第１方向への移動に連動して開閉部も第１方向へ移動するように、結合機構がスピンドルと開閉部とを結合している。よって、スピンドルの移動に伴って開閉部が移動し、開口が開放される。その後、スピンドルを逆回転させることで、スピンドル及び開閉部が第１方向の反対側に向けて移動すると、開放されていた開口が開閉部によって再び閉塞される。上述の昇降機構によれば、スピンドルの開閉部とは反対側の端部に例えば軸体が連結され、モータにより軸体が軸線回りに自動的に回転する場合であっても、スピンドルは本体部に対して第１方向に進退し、開閉部がスピンドルの移動に伴って円滑に第１方向に進退する。また、上述の昇降機構によれば、スピンドルの略全長が本体部に螺着可能であり、開閉部の可動範囲になり得る。したがって、上述の昇降機構を自動開閉装置に適用することで、装置全体の大型化を抑えつつ開閉部を自動的かつ円滑に第１方向に沿って移動させることができる。結合機構は、連結部によって開閉部に連結され、連係部が連係凹部に嵌まることでスピンドルに連係される。言い換えると、連係部は、連係凹部に嵌まった状態において、スピンドルの軸線回りの回転を阻害しないが、スピンドルの第１方向の進退には開閉部を追従させ、開閉部をスピンドルと密接に係り合わせる。

本発明に係る自動開閉装置は、上述の昇降機構と、前記スピンドルと同軸に連結され、前記第１方向に延びる軸体と、前記軸体を軸線回りに回転させるモータと、を備える。
本発明に係る自動開閉装置では、前記スピンドルと前記軸体とを連結する連結部材をさらに備えてもよい。
上述の自動開閉装置は、上述の昇降機構を備えるので、モータにより軸体が軸線回りに自動的に回転すると、スピンドルは本体部に対して第１方向に進退し、開閉部がスピンドルの移動に伴って円滑に第１方向に進退する。また、上述の自動開閉装置では、スピンドルの略全長が本体部に螺着可能であり、開閉部の可動範囲になり得る。したがって、スピンドルの開閉部とは反対側の端部に軸体及びモータが設けられても装置全体の大型化を抑えつつ、開閉部を自動的かつ円滑に第１方向に沿って移動させることができる。また、モータ及び軸体がスピンドルの移動に伴って上下方向に移動するので、使用するモータ及び軸体の小型化を図ることができる。

本発明によれば、従来の装置よりも装置全体の大型化を抑えつつ開閉部を自動的に移動させることができる自動開閉装置に好適な昇降機構及び自動開閉装置を提供できる。

本発明の一実施形態の自動開閉装置の正面図である。図１に示す自動開閉装置の側面図である。図１に示す自動開閉装置の要部の斜視図である。図１に示す結合機構の平面図である。図１に示す結合機構の側面図である。図１に示す結合機構の変形例の平面図である。本発明の変形例に係る自動開閉装置の正面図である。図７に示す本体部を正面から見た斜視図である。図７に示す自動開閉装置を正面から見た斜視図である。図７に示す自動開閉装置を背面から見た斜視図である。図７に示す自動開閉装置の動作を説明する図であって、開閉部が開口を閉じていない状態を示す背面図である。図１１に示す自動開閉装置の要部を拡大した側面図である。図７に示す自動開閉装置の動作を説明する図であって、開閉部が開口を閉じている状態を示す背面図である。図１３に示す自動開閉装置の要部を拡大した側面図である。図１３に示すＸＶ－ＸＶ断面に相当する断面図である。

本発明に係る昇降機構及び自動開閉装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、自動開閉装置１００は、昇降機構１０と、軸体１１０と、連結部材１０５と、モータ１２０と、を備える。自動開閉装置１００は、例えば不図示の圃場に接続された水路の給水管２００に設けられている。後述する昇降機構１０の開閉部４０が給水管２００の軸線方向から見て軸線を中心として径方向に移動することで、給水管２００が開閉部４０によって閉塞又は開放される。開閉部４０は、モータ１２０の回転駆動によって自動的に移動する。開閉部４０は、不図示の地面に対して略直交する上下方向Ｄ１に沿って移動する。上下方向Ｄ１は、給水管２００の径方向及び第１方向の一例である。図１には、給水管２００のうちの外周縁のみが、後述する開口２２の径方向の内側に破線で示されている。

図１及び図２に示すように、昇降機構１０は、少なくとも本体部２０と、開閉部４０と、スピンドル６０と、結合機構８０と、を備える。本体部２０には、開口２２が形成されている。詳しく説明すると、本体部２０は、板状部２４と、保持部２６と、支持部１１１と、を備える。板状部２４は、給水管２００を含む領域から上下方向Ｄ１に延び、板状に形成されている。板状部２４の表裏面は、給水管２００の軸線方向を向く。給水管２００の軸線方向から見たとき、板状部２４には、給水管２００と軸線を中心とする開口２２が形成されている。開口２２の給水管２００の軸線方向から見たときの形状は、給水管２００に合わせて円形である。開口２２の直径は、給水管２００の中空部の直径（すなわち、内径）以上である。

保持部２６は、２つの保持壁部２７、２８を備える。保持壁部２７、２８は、給水管２００の軸線方向から見たときに、板状部２４の左右方向Ｄ２で互いに間隔をあけて設けられ、それぞれ上下方向Ｄ１に延びている。なお、左右方向Ｄ２は、前述の軸線方向及び上下方向Ｄ１の両方向に直交する。保持壁部２７は、板状部２４の表面２４ｃから給水管２００の軸線方向と平行な奥行き方向Ｄ３に延びる側壁３１と、側壁３１の先端部から保持壁部２８に向かって左右方向Ｄ２に延びる保持壁３２と、を有する。保持壁３２には、上下方向Ｄ１に互いに間隔をあけて複数のビス３５が設けられている。複数のビス３５は、左右方向Ｄ２で互いに重なっている。保持壁部２８は、板状部２４の表面２４ｃから奥行き方向Ｄ３に延びる側壁３３と、側壁３３の先端部から保持壁部２７に向かって左右方向Ｄ２に延びる保持壁３４と、を有する。保持壁３４には、上下方向Ｄ１に互いに間隔をあけて複数のビス３６が設けられている。複数のビス３６は、左右方向Ｄ２で互いに重なっている。保持壁３２，３４は、各側壁３１、３３から互いに近づく方向（すなわち、左右方向Ｄ２の内側）に向けて延びている。

支持部１１１は、支持板１１２と、２つの脚部１１３、１１４と、を備える。支持板１１２は、板状部２４の上端に設けられ、板状部２４の上端から奥行き方向Ｄ３の両側に延びている。支持板１１２の左右方向Ｄ２の大きさは、後述する筐体１５０の左右方向Ｄ２の大きさより僅かに大きい。支持部１１１の左右方向Ｄ２の両端部は、両端部から保持壁３２、３４及び板状部２４に延びる脚部１１３、１１４によって支持されている。支持部１１１は、筐体１５０を支持する台である。支持板１１２の左右方向Ｄ２の中央部には、奥行き方向Ｄ３に開口する孔１１５が形成されている。支持板１１２には、孔１１５を上下方向Ｄ１に貫通する状態で螺着部１３０が取り付けられている。螺着部１３０の径方向の中心部には、上下方向Ｄ１に延びる貫通孔１３１が形成されている。螺着部１３０において貫通孔１３１に露出する内周面１３４は、ねじ切りされている。つまり、螺着部１３０の内周面１３４には、雌ねじ１３２が形成されている。

開閉部４０は、奥行き方向Ｄ３で板状部２４と２つの保持壁３２、３４との間に位置し、左右方向Ｄ２で複数のビス３５と複数のビス３６との間に位置している。つまり、開閉部４０の奥行き方向Ｄ３の移動は、板状部２４と２つの保持壁３２、３４によって規制される。開閉部４０の左右方向Ｄ２の移動は、複数のビス３５と複数のビス３６によって規制される。開閉部４０は、給水管２００の軸線方向から見たときに、上下方向Ｄ１で板状部２４の下端部付近で、図１に示すように開口２２を閉塞する。開閉部４０は、前述のように左右方向Ｄ２及び奥行き方向Ｄ３の各々で移動範囲を規制されつつ、板状部２４の下端部付近と上端部付近との間で上下方向Ｄ１にスライド移動可能である。

開閉部４０は、板状に形成され、給水管２００の軸線方向から見たときに矩形状に形成されている。開閉部４０の左右方向Ｄ２の大きさは、開口２２の左右方向Ｄ２の大きさよりも大きく、左右方向Ｄ２のビス３５、３６の間隔よりも小さい。開閉部４０の上下方向Ｄ１の大きさは、開閉部４０の左右方向Ｄ２の大きさと略同じである。

スピンドル６０は、上下方向Ｄ１に延びる棒状部材である。スピンドル６０は、開閉部４０の左右方向Ｄ２及び奥行き方向Ｄ３の各々の中央部かつ開閉部４０の上方に位置し、開閉部４０に対して上下方向Ｄ１に隣り合っている。スピンドル６０の上端部及び上端部と下端部６０Ｂとの間の中間部の周面６４は、ねじ切りされている。スピンドル６０の中間部の周面６４には、雄ねじ６２が形成されている。スピンドル６０の雄ねじ６２は、螺着部１３０の雌ねじ１３０に螺合可能である。スピンドル６０が軸線回りに所定の方向で回転すると、螺着部１３０に対してスピンドル６０が上側（第１方向）に移動する。スピンドル６０が軸線回りに所定の方向とは逆方向で回転すると、螺着部１３０に対してスピンドル６０が下側（第１方向）に移動する。つまり、スピンドル６０は、上下方向Ｄ１に延びる軸線回りに回転可能であり、かつ上下方向Ｄ１に進退可能である。

スピンドル６０において、上下方向Ｄ１に沿う長さ方向の両端部のうち、開閉部４０に隣り合う下端部（端部）６０Ｂの周面６４には、連係凹部７０が形成されている。連係凹部７０は、周面６４からスピンドル６０の径方向の中心に向かって凹むように形成され、周面６４の全周にわたって形成されている。連係凹部７０の径方向の深さは、例えばスピンドル６０の半径の５０％以上７０％以下である。連係凹部７０の径方向の深さが前述の範囲内であることで、次に説明する連係部８６が連係凹部７０に挿入された状態で開閉部４０とスピンドル６０とが良好に連係し、かつスピンドル６０の下端部６０Ｂの強度が保持される。すなわち、連係凹部７０の径方向の深さがスピンドル６０の半径の５０％を下回るとスピンドル６０の下端部６０Ｂの強度が弱くなり、７０％を超えると連係部８６との連結代が少なくなり、結合機構８０がスピンドル６０から外れやすくなる。

結合機構８０は、開閉部４０とスピンドル６０とを結合する。図３から図５の各々に示すように、結合機構８０は、連結部８２Ａ、８２Ｂと、接続部８４と、連係部８６と、を備える。連結部８２Ａ、８２Ｂは、左右方向Ｄ２の両側に設けられた２つの板状の部分であり、開閉部４０の上端面４０ａに複数のビス４２で連結されている。上端面４０ａは、開閉部４０のうち上下方向Ｄ１でスピンドル６０に隣り合う端面の一例である。接続部８４は、倒立Ｕ字状に形成されている。接続部８４の左右方向Ｄ２の両端部は、連結部８２Ａ、８２Ｂに連結されている。接続部８４は、連結部８２Ａにおける左右方向Ｄ２の連結部８２Ｂ側の端部と連結部８２Ｂにおける左右方向Ｄ２の連結部８２Ａ側の端部との各々から、互いに左右方向Ｄ２で近づきつつ、上方に立ち上がった後、互いに結合するように形成されている。接続部８４の立ち上がりの高さは、スピンドル６０において下端と連係凹部７０の上下方向Ｄ１の中央（すなわち、連係凹部７０の底部）との上下方向Ｄ１の距離と略等しい。

接続部８４の左右方向Ｄ２の中央部には、孔９０が形成されている。孔９０は、接続部８４の奥行き方向Ｄ３で開口２２から離れている（図１及び図２を参照）端面８４ｃに開口している。上下方向Ｄ１から見て、孔９０はＵ字状に形成されている。孔９０の左右方向Ｄ２の大きさは、スピンドル６０の左右方向Ｄ２の最大直径よりも小さく、下端部６０Ｂにおけるスピンドル６０の左右方向Ｄ２の最小直径（すなわち、連係凹部７０の直径）よりも大きい。図４に示すように、連係凹部７０が形成されたスピンドル６０の下端部６０Ｂが孔９０に挿入された状態で、スピンドル６０の軸線方向から見たとき、接続部８４において連係凹部７０と互いに重なる部分が連係部８６である。連係部８６は、連係凹部７０に嵌まることで、スピンドル６０の軸線回りの回転を阻害せず、かつスピンドル６０の上下方向Ｄ１の進退に開閉部４０を追従させ、開閉部４０とスピンドル６０とを密接に係り合わせる。つまり、結合機構８０は、連結部８２Ａ、８２Ｂと、連係部８６と、を備えることで、スピンドル６０を開閉部４０に対して、相対的に回転自在にし、かつ上下方向Ｄ１に連係させる。なお、前述のように孔９０は奥行き方向Ｄ３の一端で開放されているが、開閉部４０の奥行き方向Ｄ３での移動は、板状部２４と２つの保持壁３２、３４によって規制されているので、連係部８６が連係凹部７０から外れず、開閉部４０とスピンドル６０との連係状態が保持される。

図１及び図２に示すように、螺着部１３０には上側から挿通部１４０が隣り合っている。挿通部１４０は、螺着部１３０との間に支持板１１２及び後述する筐体１５０の底壁１５３を挟み込んでいる。挿通部１４０の径方向の中心部には、上下方向Ｄ１に延びる貫通孔１４１が形成されている。挿通部１４０の貫通孔１４１と、螺着部１３０の貫通孔１３１とは、互いに同軸である。貫通孔１４１からは、スピンドル６０の上端部が上方に突出している。

軸体１１０は、スピンドル６０と同軸になる配置でスピンドル６０と連結されている。
軸体１１０は、上下方向Ｄ１に延びている。連結部材１０５は、スピンドル６０の上端部と軸体１１０の下端部とを上下方向Ｄ１で連結している。スピンドル６０と軸体１１０とは、互いに同軸である。連結部材１０５は、スピンドル６０及び軸体１１０の軸線方向から見て直方状に形成されている。軸体１１０は、スピンドル６０に上下方向Ｄ１で互いに隣り合い、自身の軸線回りの回転に伴って連結部材１０５を介してスピンドル６０を軸線回りに回転させることができる。言い換えると、連結部材１０５の下端部とスピンドル６０の上端部は、相対的な回転が規制されている。かつ、連結部材１０５の上端部と軸体１１０の下端部との相対的な回転も規制されている。なお、回転の規制を実現する機構は、特に限定されない。例えば、四角柱状の部材が、四角筒状の部材内に嵌合されることにより実現される等してもよい。なお、連結部材１０５は、スピンドル６０によって下方から支持されている。言い換えると、連結部材１０５は、スピンドル６０、螺着部１３０を介して支持板１１２に支持されている。すなわち、連結部材１０５は、軸体１１０が挿通部１４０より下方に落下するのを防止するためのストッパとしても機能している。

支持部１１１の支持板１１２の上面には、補強板１４４を挟んで筐体１５０が設けられている。筐体１５０の内部の構成部品をわかりやすく説明するために、図１では、扉１５２を開けた状態の筐体１５０及び筐体１５０の内部が示され、扉１５２は省略されている。軸体１１０の上端部には、支持台１６０が設けられている。すなわち、軸体１１０は、支持台１６０から下方に延びている。支持台１６０の上面には、モータ１２０が設けられている。

モータ１２０は、軸体１１０を軸線回りに回転させる。モータ１２０は、左右方向Ｄ２において軸体１１０と互いに同軸になる位置、かつ奥行き方向Ｄ３で軸体１１０とは互いに異なる位置に設けられている。支持台１６０は、例えば内部にギアボックスを含んでおり、モータ１２０からの出力を、軸体１１０に伝達し、軸体１１０を軸線回りに回転させるために設けられている。モータ１２０が作動することで、軸体１１０が軸線回りに回転し、軸体１１０の回転に伴ってスピンドル６０が軸線回りに回転する。スピンドル６０の軸線回りの回転に伴って、スピンドル６０が上下方向Ｄ１で移動するので、それに伴い開閉部４０が上下方向Ｄ１に移動する。なお、支持台１６０には、スピンドル６０の軸線を中心としてスピンドル６０の所定の回転方向と逆方向の回転力が加わるが、その回転力を抑制する方法は特に限定されない。例えば、不図示の支持棒を支持台１６０の横に沿わせてスピンドル６０から加わる回転力を抑制してもよい。

筐体１５０の内部には、例えば制御ボックス１８０が設けられている。制御ボックス１８０は、不図示のモータ移動導線に干渉しない位置に半固定され、不図示の電線等によってモータ１２０と電気的に接続されている。制御ボックス１８０からの出力信号によって、モータ１２０の回転開始のタイミング、モータ１２０の回転停止のタイミング、モータ１２０の回転速度等が自動的に制御される。すなわち、制御ボックス１８０からの出力信号によって、開閉部４０の上下方向Ｄ１の移動のタイミングや移動速度が自動的に制御される。制御ボックス１８０には、例えば前述のようにモータ１２０の自動的な制御を行うためのプログラムや自動開閉装置１００の位置をＧＰＳ機能等によって測位可能とするための信号発信機構、タイマー等が内蔵されている。

以上説明した本実施形態の昇降機構１０は、上述の本体部２０と、開閉部４０と、スピンドル６０と、結合機構８０と、を備える。昇降機構１０では、例えばスピンドル６０が本体部２０に螺着されている。また、スピンドル６０が軸線回りに回転すると、本体部２０に対してスピンドル６０が上下方向Ｄ１に進退する。結合機構８０は、スピンドル６０を開閉部４０に対して、相対的に回転自在に、かつ上下方向Ｄ１に連係された状態で結合する。そのため、スピンドル６０の回転及び上下方向Ｄ１の移動が阻害されない。スピンドル６０の上下方向Ｄ１への移動に連動して開閉部４０も上下方向Ｄ１へ移動するように、結合機構８０がスピンドル６０と開閉部４０とを結合している。よって、スピンドル６０の移動に伴って開閉部４０が移動し、開口２２が開放される。その後、スピンドル６０を軸線回りに逆回転させることで、スピンドル６０及び開閉部４０が上下方向Ｄ１の反対側に向けて移動すると、開放されていた開口２２が開閉部４０によって再び閉塞される。このような昇降機構１０によれば、スピンドル６０の開閉部４０とは反対側の上端部に軸体１１０が連結され、モータ１２０により軸体１１０が軸線回りに自動的に回転しても、スピンドル６０は本体部２０に対して上下方向Ｄ１に進退し、開閉部４０がスピンドル６０の移動に伴って円滑に上下方向Ｄ１に進退する。また、昇降機構１０によれば、スピンドル６０の下端部６０Ｂを除く略全長が本体部２０に螺着可能であり、開閉部４０の可動範囲になり得る。したがって、昇降機構１０を自動開閉装置１００に適用することで、装置全体の大型化を抑えつつ開閉部４０を自動的かつ円滑に上下方向Ｄ１に沿って移動させることができる。

また、本実施形態の昇降機構１０では、スピンドル６０の下端部６０Ｂの周面６４には、連係凹部７０が形成されている。結合機構８０は、開閉部４０の上端面４０ａに連結可能な連結部８２Ａ、８２Ｂと、連係凹部７０に連係可能な連係部８６と、を備える。そのため、結合機構８０は、連結部８２Ａ、８２Ｂによって開閉部４０と連結し、連係部８６によってスピンドル６０と連係する。本実施形態の昇降機構１０によれば、結合機構８０で開閉部４０をスピンドル６０に連係させ、スピンドル６０の軸線回りの回転を阻害せず、かつスピンドル６０の上下方向Ｄ１の進退に開閉部４０を追従させることができる。また、スピンドル６０の軸線方向から見てＵ字状の孔９０が形成された結合機構８０は、施工もしやすく、スピンドル６０に対して容易に嵌め外しできる。連結部８２Ａ、８２Ｂは複数のビス４２によって開閉部４０に着脱可能であり、連係部８６をスピンドル６０の径方向に移動させるだけで連係部８６と連係凹部７０との連係及び連係解除は容易である。そのため、開閉部４０とスピンドル６０との連結及び連係とそれらの解除等、及び結合機構８０のメンテナンス等を容易に行うことができる。

また、本実施形態の自動開閉装置１００は、上述の昇降機構１０と、スピンドル６０と同軸に連結された軸体１１０と、軸体１１０を軸線回りに回転させるモータ１２０と、スピンドルと前記軸体とを連結する連結部材１０５と、を備える。自動開閉装置１００は、昇降機構１０を備えるので、モータ１２０により軸体１１０が軸線回りに自動的に回転すると、スピンドル６０は自身の軸線回りの回転を阻害されることなく本体部２０に対して上下方向Ｄ１に進退し、開閉部４０がスピンドル６０の移動に連係して円滑に上下方向Ｄ１に進退する。本実施形態の自動開閉装置１００では、スピンドル６０の下端部６０Ｂを除く略全長が本体部２０に螺着可能であり、開閉部４０の可動範囲になり得る。したがって、スピンドル６０の上端部に軸体１１０及びモータ１２０が設けられても装置全体の大型化を抑えつつ、開閉部４０を自動的かつ円滑に上下方向Ｄ１に沿って移動させることができる。その結果、給水管２００における給水を自動的かつ円滑に開始又は停止し、圃場等の水路に自動開閉装置１００を設置するスペースを抑えて圃場の有効面積を確保できる。また、モータ１２０及び軸体１１０がスピンドル６０の移動に伴って上下方向Ｄ１に移動することを考慮し、モータ１２０及び軸体１１０の小型化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、開閉部４０は、不図示の地面に対して略直交する上下方向Ｄ１に移動する。しかしながら、開閉部４０が移動する第１方向は、上下方向Ｄ１に限定されず、例えば地面に対して略水平な左右方向Ｄ２であってもよく、給水管２００の軸線方向から見て軸線を中心とする任意の径方向が含まれる。但し、メンテナンスのしやすさ及び装置全体の小型化の観点では、筐体１５０が地上に配置されている方が良いため、開閉部４０が移動する第１方向は給水管２００の軸線方向から見て軸線を中心に軸線より地面側に向かう径方向であることが好ましい。開閉部４０が移動する第１方向が上下方向Ｄ１から変更される場合は、上下方向Ｄ１に対して変更後の第１方向がなす角度に合わせて上述の実施形態の左右方向Ｄ２を回転させればよい。

また、給水管２００は、必須の部材ではない。例えば、給水管２００を設置せず、水の流動方向において開閉部４０が設けられている位置に対して給水元からそのまま水田に給水してもよく、水田からそのまま排水路等に排水してもよい。給水管２００の断面形状は、円形に限定されず、長方形や逆三角形でもよい。

また、昇降機構１０は、開閉部４０とは別部材である結合機構８０を必ず備えていなくてもよく、開閉部４０の上端部に孔９０及び連係部８６が形成されていてもよい。昇降機構１０が結合機構８０を備える場合でも、結合機構８０の形状は上述の実施形態で説明した形状に限定されない。例えば、図６に示すように、結合機構８０は、左右方向Ｄ２でスピンドル６０を挟むように配置可能な２つの連結部８２Ａ、８２Ｂで構成されてもよい。２つの部材９１、９２は、連結部８２Ａ、８２Ｂと、連結部８２Ａ、８２Ｂの各々の左右方向Ｄ２でスピンドル６０と隣り合う端部から上方に立ち上がり、スピンドル６０と向き合う対向部８８Ａ、８８Ｂと、を備えてもよい。対向部８８Ａ、８８Ｂの各々において左右方向Ｄ２で連結部８２Ａ、８２Ｂの各々とは反対側の端部には、連係凹部７０の形状に合わせて形成された孔９４Ａ、９４Ｂの各々が設けられている。連係部８６Ａ、８６Ｂは、孔９４Ａ、９４Ｂの周壁をなす部分である。連係部８６Ａ、８６Ｂは、連係凹部７０が形成されたスピンドル６０の下端部６０Ｂを孔９４Ａ、９４Ｂに挿入しつつ左右方向Ｄ２で対向部８８Ａ、８８Ｂによって挟まれた状態で、スピンドル６０の軸線方向から見たとき、対向部８８Ａ、８８Ｂにおいて連係凹部７０と互いに重なる部分である。

本発明に係る昇降機構の結合機構は、スピンドル６０の軸線回りの回転を阻害せず、スピンドル６０を回転自在にし、第１方向に移動可能とする構造を有していればよい。例えば、結合機構は、ベアリングを備えた軸受けで構成されてもよく、連係凹部７０に圧入可能な球体を備えて構成されてもよい。

また、モータ１２０は、軸体１１０を介してスピンドル６０を軸線回りに回転させることができれば、筐体１５０の内部に固定されていてもよい。すなわち、モータ１２０の上下方向Ｄ１の位置は、固定されていてもよい。但し、この場合には、スピンドル６０の上下方向Ｄ１の移動を吸収する機構を付設する。上述の実施形態で説明したようにモータ１２０が軸体１１０及びスピンドル６０と連動して上下方向Ｄ１に移動する場合、モータ１２０及び支持台１６０に接続され、モータ１２０及び支持台１６０の昇降を補助する補助機構等が筐体１５０に設けられてもよい。

本体部２０や開閉部４０は前記実施形態に示した形態に限られない。例えば、本体部２０や開閉部４０として、図７から図１５に示す変形例に係る自動開閉装置１００Ａが備える構成を採用することも可能である。

図７および図８に示すように、この自動開閉装置１００Ａでは、本体部２０が、開口２２、板状部２４および保持部２６に加え、スペーサ４４を更に備えている。スペーサ４４は、本体部２０と開閉部４０との奥行き方向Ｄ３の距離を調整する。スペーサ４４は、板状部２４から奥行き方向Ｄ３に突出している。スペーサ４４は、板状部２４と開閉部４０との間に配置されている。
スペーサ４４は、左右方向Ｄ２よりも上下方向Ｄ１に長い。スペーサ４４の奥行き方向Ｄ３の大きさ（厚さ）は、板状部２４や開閉部４０の奥行き方向Ｄ３の大きさ（厚さ）よりも小さい。なお各スペーサ４４の厚さは、下端４４ａを除いて上下方向Ｄ１の全長にわたってほぼ同等である。各スペーサ４４の下端４４ａの厚さは、下方に向かうに従って薄くなっている。各スペーサ４４の下端４４ａは、テーパー形状をなしている。
スペーサ４４は、上下方向Ｄ１に間隔をあけて２つ１組として設けられている。スペーサ４４の上下方向Ｄ１の間隔は、開閉部４０の上下方向Ｄ１の大きさよりも小さい。２つ１組のスペーサ４４は、左右方向Ｄ２に間隔をあけて２組、設けられている。２組のスペーサ４４は、開口２２を左右方向Ｄ２に挟む。各組のスペーサ４４のうち、下側に位置するスペーサ４４についての上下方向Ｄ１の位置は、開口２２の上下方向Ｄ１の位置と同等である。

図７に示すように、本体部２０の保持部２６では、保持壁部２７、２８が、板状部２４のうちの下方に限定して設けられている。各保持壁部２７、２８の上下方向Ｄ１の位置は、開口２２の上下方向Ｄ１の位置と同等である。なお、保持壁部２７，２８（保持壁３２，３４）と板状部２４との間隔を保持するためのスペーサ（側壁３１，３３）を設けても良い。

図７および図９に示すように、保持部２６は、保持壁部２７、２８に加えて、押さえ部材４６を更に備えている。押さえ部材４６は、保持壁部２７、２８の上下方向Ｄ１の端部同士を左右方向Ｄ２に繋ぐ。押さえ部材４６は、上下方向Ｄ１に間隔をあけて２つ設けられている。
各押さえ部材４６は、左右方向Ｄ２から見た側面視において、Ｌ字状をなす。各押さえ部材４６は、いわゆるＬ字アングルである。各押さえ部材４６は、保持壁部２７、２８上に位置する第１面５０と、第１面５０の上端から奥行き方向Ｄ３に延びる第２面５２と、を備えている。第２面５２は、第１面５０から、本体部２０に対して離れる側に延びる。第１面５０と第２面５２とを接続する角部は、Ｒ形状（曲面）をなす。

図７、図９および図１０に示すように、開閉部４０には、パッキン５４と、凹部５６と、突起５８と、が更に設けられている。
図１０に示すように、パッキン５４は、開閉部４０の奥行き方向Ｄ３を向く２つの面のうち、本体部２０側を向く裏面に設けられている。パッキン５４は、内径が開口２２よりも大きい環状に形成されている。パッキン５４は、例えばゴムなどの弾性体である。パッキン５４は、本体部２０（板状部２４）との間で弾性的に圧縮変形し、板状部２４と開閉部４０との間の止水性を確保する（図１５参照）。開閉部４０が開口２２を閉塞する位置（以下、閉位置という）に配置されているとき、パッキン５４は開口２２を、開口２２の径方向の外側から覆う。このとき、パッキン５４は、開口２２からの水が、板状部２４と開閉部４０との間を通して漏出することを規制する。

図１０に示すように、凹部５６は、開閉部４０の裏面に設けられている。凹部５６は、裏面における左右方向Ｄ２の両端部に配置されている。凹部５６は、パッキン５４を左右方向Ｄ２に挟んで２つ配置されている。凹部５６は、いわゆる縦溝であり、左右方向Ｄ２よりも上下方向Ｄ１に大きい。凹部５６の上下方向Ｄ１の大きさは、スペーサ４４の上下方向Ｄ１の大きさよりも大きい。凹部５６の左右方向Ｄ２の大きさは、スペーサ４４の左右方向Ｄ２の大きさよりも大きい。
凹部５６は、開閉部４０における上下方向Ｄ１の端面には開口していない。言い換えると、凹部５６の上端は、開閉部４０の上面から離れていて、凹部５６の上端と開閉部４０の上面との間には、凸部５７が形成されている。また、凹部５６の下端は、開閉部４０の下面からも離れていて、凹部５６の下端と開閉部４０の下面との間にも、凸部５７が形成されている。
なお図示の例では、凹部５６は、開閉部４０における左右方向Ｄ２の側面に開口している。さらに凹部５６の上下両端５６ａは、凹部５６の上下方向Ｄ１の中央よりも左右方向Ｄ２に大きい。すなわち、凹部５６の上下両端５６ａは、凹部５６の上下方向Ｄ１の中央よりも左右方向Ｄ２の内側に張り出している。このような張り出し形状は、例えば、開閉部４０の裏面に凹部５６を、切削工具を用いて切削加工する場合において、凹部５６の上下両端５６ａで切削工具を左右方向Ｄ２の内側に入り込ませることで発生する。なお、上下両端５６ａは必ずしも設けなくてもよい。

図７および図９に示すように、突起５８は、開閉部４０の奥行き方向Ｄ３を向く２つの面のうち、本体部２０の反対側を向く表面に設けられている。突起５８は、左右方向Ｄ２に間をあけて２つ１組として設けられている。２つ１組の突起５８は、上下方向Ｄ１に間隔をあけて２組、設けられている。２組の突起５８の上下方向Ｄ１の間隔は、押さえ部材４６の上下方向Ｄ１の間隔と同等である。なお図示の例では、各突起５８が、ボルトの頭部によって形成されているが、突起５８の構成はこれに限られない。

次に、本変形例に係る自動開閉装置１００Ａにおいて、開閉部４０を移動させる過程を説明する。

図１１および図１２に示すように、開閉部４０が開口２２を閉じていないとき、すなわち、開閉部４０が開口２２に対して上方に位置するときには、開閉部４０の裏面の凸部５７が、スペーサ４４と接触している。具体的には、上下方向Ｄ１に２つある凸部５７のうち、上側の凸部５７が、上側のスペーサ４４に接触し、下側の凸部５７が、下側のスペーサ４４に接触している。このとき、開閉部４０の裏面のパッキン５４は、板状部２４と接触しておらず、板状部２４に対して浮いている状態となる。そのため、開閉部４０の裏面がスペーサ４４の表面を上下方向Ｄ１に摺動することで、開閉部４０が滑らかに上下方向Ｄ１に移動する。

図１３から図１５に示すように、開閉部４０が閉位置まで移動すると、開閉部４０の裏面において、凸部５７の位置がスペーサ４４に対して上下方向Ｄ１に完全にずらされることで、スペーサ４４が凹部５６に入り込む。
また、押さえ部材４６によって突起５８が奥行き方向Ｄ３に押さえられる。このとき、２組の突起５８のうち、上側の１組の突起５８は、上側の押さえ部材４６によって押さえられ、下側の１組の突起５８は、下側の押さえ部材４６によって押さえられる。このように突起５８が押さえられると、開閉部４０そのものが本体部２０（板状部２４）に接近する。すると図１５に示すように、板状部２４に対して浮いていたパッキン５４が板状部２４に密着させられ、パッキン５４が圧縮変形する。これにより、開口２２からの水の漏出が規制される。

なお、突起５８が押さえ部材４６によって押さえられるときには、まず、押さえ部材４６のうち、Ｒ形状をなす角部に突起５８が当たる。そのため、開閉部４０の移動が阻害されることなく、円滑な移動が実現される。
また、閉位置の開閉部４０が上昇する場合には、開閉部４０の裏面において、凹部５６内に配置されていたスペーサ４４に対して、凸部５７が乗り上げる。このとき、スペーサ４４の下端４４ａがテーパー形状をなしていることで、凸部５７がスペーサ４４に円滑に乗り上げることができる。

このような本変形例に係る自動開閉装置１００Ａによれば、開閉部４０によって開口２２を閉じているときにおける止水性をパッキン５４により確保することができる。さらに、開閉部４０の円滑な移動を、凸部５７、凹部５６およびスペーサ４４によって実現することができる。しかも、押さえ部材４６および突起５８によって、パッキン５４と板状部２４との密着性を高めることができる。

１０昇降機構
２２開口
２０本体部
４０開閉部
６０スピンドル
６０Ｂ下端部（端部）
６４周面
７０連係凹部
８０結合機構
８２Ａ、８２Ｂ連結部
８６、８６Ａ、８６Ｂ連係部
１０５連結部材
１１０軸体
１２０モータ
Ｄ１上下方向（第１方向）

Claims

開口が形成された本体部と、
前記開口を閉塞するとともに前記本体部に対して第１方向にスライド移動可能に配置された開閉部と、
前記本体部に対して螺着されて前記第１方向に延びる軸線回りに回転可能かつ前記第１方向に進退可能であり、前記開閉部に対して、前記第１方向に隣り合うスピンドルと、
前記開閉部と前記スピンドルとを結合する結合機構と、
を備え、
前記スピンドルにおいて、前記第１方向の両端部のうち、前記開閉部に隣り合う端部の周面には、前記スピンドルの径方向の中心に凹む連係凹部が形成され、
前記結合機構は、前記開閉部の前記第１方向で前記スピンドルに隣り合う端面に連結する連結部と、前記連結部に接続され、前記連係凹部に嵌まって連係する連係部と、を備え、
前記結合機構は、前記スピンドルを前記開閉部に対して、相対的に回転自在に、かつ前記第１方向に連係された状態で結合する、
昇降機構。
請求項１に記載の昇降機構と、
前記スピンドルと同軸に連結され、前記第１方向に延びる軸体と、
前記軸体を軸線回りに回転させるモータと、
を備える、
自動開閉装置。
前記スピンドルと前記軸体とを連結する連結部材をさらに備える、
請求項２に記載の自動開閉装置。