JPH04210178A - ゲート開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば下水処理等場
等のゲートを手動で開閉するためのゲート開閉装置に関
するものである。 ［０００２］

【従来の技術】一般に、この種の装置では、ハンドルで
直接操作されるベベルギヤ式ないしはウオームギヤ式の
昇降駆動機構により、バルブに連結された弁棒を昇降さ
せるように構成されている。 ［０００３］ところで、ゲートの止水を目的として全閉
時のバルブを弁座部に楔状に食い込ませた場合やゲート
に異物がはさまった状態のとき、ハンドルを不用意に強
引に回転操作した場合、上記弁棒が座屈するおそれがあ
る。 ［０００４］このため、従来、図１１に示すように、取
付孔１０１を昇降駆動機構の入力軸１０２に嵌入したハ
ンドル１０３をプレート１０４およびナツト１０５によ
り上記入力軸１０２側の環状ストッパ部１０６との間に
挟着固定するとともに、上記プレート１０４とナツト１
０５との間に金属製の皿ばね１０７を介挿して、ハンド
ル１０３の回転操作時に過負荷状態になると、上記器ば
ね１０７によりハンドル１０３をスリップさせるように
したものが知られている。 ［０００５］

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したスリ
ップ機構を備えた従来のものは、過負荷時のハンドル１
０３のスリップが金属製の皿ばね１０７のばね圧に依存
しているので、ばね圧のばらつきによりスリップの発生
する負荷トルクの大きさが一定しない。 ［０００６］また、上記器ばね１０７によるスリップ機
構では、ハンドル１０３によるバルブ閉方向の回転操作
のみならず、バルブ開方向の回転操作時にもスリップ動
作が起きる可能性があり、操作の妨げとなる。 ［０００７］さらに、スリップ動作が始まると、それを
規制することができないので、ハンドル１０の無駄な回
転操作が続けられ、皿ばね１０７等の磨耗が大きく、誤
動作の原因となり易い。 ［０００８］そこで、本発明はこのような課題を解決す
るためになされたもので、バルブの異常負荷時の弁棒の
座屈を確実に防止でき、かつゲート開操作も支障なく適
確に行なえるゲート開閉装置を提供することを目的とす
る。 ［０００９］

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転操作用のハンドルと、バルブに連結さ
れた弁棒に対する昇降駆動機構との間に、リングコーン
式の無段変速機を介在し、上記無段変速機は、回転体の
外周に取り付けられるとともに、入力軸側の入力円板と
出力軸側の出力円板とに接することにより、これら入出
力軸間に回転を伝達させる複数のコーンと、内周部が各
コーンに接することによりこれらコーンおよび前記回転
体に差動運動を行わせる変速リングと、軸方向に対する
傾斜面を有し、上記変速リングを保持した円筒状カムと
、上記傾斜面に当接するベアリングを介して上記カムを
軸方向から弾性的に支持し、出力軸側の負荷トルクの大
小に応じた変速リングの周方向の変位によって上記傾斜
面を介して該変速リングの軸方向の変位を許容するばね
とを備えているゲート開閉装置において、上記変速リン
グもしくはカムに対して、バルブ開操作時に負荷トルク
が一定値以上になると、その時点から変速リングおよび
カムの周方向の変位を阻止するストッパ手段を設けたも
のである。 ［００１０１

【作用］このような構成において、出力軸に負荷がかか
っていないときには、ばねの力によりベアリングが傾斜
面を押圧し、カムの軸方向の厚みが最小の部分でベアリ
ングがカムを挟み込んでこのカムを支持する。変速リン
グとコーンとの位置関係に基づいて、この状態で出力軸
を高速回転させることが可能になる。 ［００１１１出力軸に負荷が加わると、それに伴う回転
力がコーンから変速リングに伝達され、カムに回転力が
生じ、この回転力は負荷トルクと大きさが等しく方向が
反対である。すると、傾斜面がばねの力に抗してベアリ
ングを押しのけるようにしてカムが回転し、この傾斜面
がベアリングを押した反力によって、カムがその軸心方
向に変位される。これにより変速リングとコーンとの接
触位置が変化し、負荷トルクにもとづく傾斜面のベアリ
ング押圧力とばね力とが釣り合う位置で機構が安定化し
、適切な変速比となる。 ［００１２］ハンドルによるバルブ閉操作時に負荷トル
りが一定値以上になると、変速リングが最大変速比位置
へ回動し、スリップを可能にして弁棒の座屈が防止され
、逆に、ハンドルによるバルブ開操作時に負荷トルクが
一定値を越えると、その時点からストッパ手段により変
速リングおよびカムの周方向の変位が阻止され、スリッ
プを起こさせることなくバルブが開操作される。 【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図１は本発明の実施例であるゲート開閉装置を
示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。 ［００１４１同図において、１は装置本体であり、図示
しないバルブに連結された弁棒２が昇降可能に保持され
ている。３はバルブ開閉操作用のハンドルである。上記
装置本体１におけるスタンド４上に固定されたギヤケー
スＳ内には、第１のベベルギヤがボールベアリング７゜
８等を介して回転可能に支承されており、さらに上記ベ
ベルギヤ６には、上記弁棒２に螺合するスクリューブロ
ック９がボルト１０等で固定されている。１１は上記ギ
ヤケース５内のボールベアリング１２に支承されて第１
のベベルギヤ６に噛合する第２のベベルギヤであり、上
記スクリューブロック９および第１のベベルギヤ６等と
共に弁棒２に対する昇降駆動機構１３を構成している。 ［００１５］上記第２のベベルギヤ１１に対応して上記
ギヤケース５に形成された筒形突出部５Ａには、ハンド
ル３と昇降駆動機構１３との間に介在されるリングコー
ン式自動変速機２１におけるケース２２の後部がボルト
２３等で取り付けられている。 ［００１６］上記自動変速機２１の構成を以下、詳細に
説明する。ケース２２には、上記ハンドル３が固定され
たハンドル軸２４が入力軸として、ボールベアリング２
５により回転可能に軸支されている。また、ケース２２
には、ハンドル軸２４と軸心を一致して配置された出力
軸２６が回転可能に支承されており、上記出力軸２６は
、その端部がケース２２から後方へ突出して上記第２の
ベベルギヤ１１の回転軸として構成されている。 ［００１７］　　上記ハンドル軸２４の端部２７はつば
状に形成されている。またケース２２の中における出力
軸２６のまわりには筒部３０を有した入力円板２８が回
転自在に支持されており、この入力円板２８は、切り離
しをしを行なわない噛み合いクラッチ２９によって、ハ
ンドル軸２４の端部２７に連結されている。入力円板２
８に続く出力軸２６の外周にはコーンリテーナ３１が同
心状に配置されて回転自在に構成され、このコーンリテ
ーナ３１の外周縁には、複数のコーン３２が回転自在に
設けられている。このコーン３２は、入力円板２８に形
成された外周つば部３３との間で摩擦伝動を行なう。コ
ーンリテーナ３１に続く出力軸２６の外周には、出力円
板３４が同心状に設けられており、この出力円板３４は
、その外周縁がコーン３２との間で摩擦伝動を行なう。 出力円板３４はボール３５を介してスリーブ３６に連結
され、このスリーブ３６は出力軸２６に固定されている
。 したがって、これら出力円板３４、スリーブ３６および
出力軸２６は一体に回転可能である。３７はばねで、上
記出力円板３４を摩擦伝動のためにコーン３２に押圧す
る。 ［００１８］コーン３２を取り付けたコーンリテーナ３
１の周囲には変速リング３８が設けられ、この変速リン
グ３８は、コーン３２の円すい部との間で摩擦伝動を行
なうとともに、図３に示す円筒状のカム３９に固定され
てこのカム３９とともに回転可能である。カム３９は、
その軸心方向の両端面が、周方向に複数のベアリング４
０にて支持されている。

【００１９】各ベアリング４０は、カム３９の軸心方向
の両端面を挟み込む一対のボール４１．４２と、一方の
ボール４１を転勤可能に収容する固定リテーナ４３と、
他方のボール４２を転勤可能に収容する可動リテーナ４
４とを有している。上記可動リテーナ４４は圧縮コイル
構造のばね４５によってカム３９に向けて押圧されてお
り、このばね４５はカム３９の軸心と平行な方向に配置
されている。また可動リテーナ４４には、ばね４５の内
部に配置されるガイド棒４６が取り付けられており、こ
のガイド棒４６は、ケース２３においてカム３９の軸心
と平行な方向に形成されたガイド軸受４７に摺動自在に
はめ込まれている。４８は調節ねじて、固定リテーナ４
３を押してその位置を変化させることで、ばね４５によ
り発生する押圧力などを調節可能である。 ［００２０１上記カム３９としては、エンドカムが用い
られており、このカム３９における固定リテーナ４３の
ボール４１に接する方の端面には、図３に示すように傾
斜面４９が形成されている。この傾斜面４９は、図４に
示すようにカム３９の軸心方向の厚みを徐々に変化させ
るように互いに逆方向に一対の斜面４９Ａ、４９Ｂによ
り逆Ｖ字形に形成されている。 ［００２１１上記カム３９の外周面には、傾斜面４９の
側部４９ａに対応する部位に、ストッパ５０が形成され
ており、このストッパ５０は、ハンドル３によるバルブ
開操作時にカム３９が周方向（図８１図９白矢印）へ変
位し、負荷トルクが一定値以上になると、その時点から
、ケース２２側の内面に形成されたリブ５１に当接して
廻り止めされるようになっている。 ［００２２］このような構成において、ハンドル３を回
転操作すると、この回転操作力はハンドル軸２４および
入力円板２８に伝達される。ここで、変速リング３８が
コーン３２に接していることから、このコーン３２は入
力円板２８により回転されることで変速リング３８の内
周縁に沿ってころがり、このころがり運動にもとづいて
コーンリテーナ３１とコーン３２とが一体に差動運動を
行なう。変速リング３８が移動し、コーン３２の先端部
の近傍で変速リシグ３８がコーン３２に接するようにす
れば、コーン３２のころがり量が小さくなって差度運動
の量も小さくなり、変速比は小さくなる。反対にコーン
３２の裾の部分に接するように変速リング３８が移動す
ると、コーン３２のころがり量が大きくなって差度運動
の量も大きくなり、変速比は大きくなる。この変速の行
なわれた回転が出力軸２６に現われる。出力軸２６の回
転により第２のベベルギヤ１１を介して第１のベベルギ
ヤ６が回転する。このため、スクリューブロック９が回
転し、弁棒２によるバルブの昇降によりゲートが開閉さ
れる。 ［００２３］いま、ベアリング４０における両ボール４
１．４２は、ばね４５の力によってカム３９を挟み込む
ように押圧しているため、出力軸２６に負荷が掛ってい
ないときには、ボール４１が傾斜面４９を押圧し、カム
３９の軸方向の厚みが最小の部分でこのカム３９を支持
するように、カム３９に回転を与える（図５）。このと
き、上記変速リング３８がコーン３２の先端部近傍に接
するように各部材を配置しておくことで、出力軸２６は
変速比の小さな高速で回転する。 ［００２４］出力軸２６に負荷が加わると、負荷トルク
に比例した回転力がコーン３２から変速リング３８に伝
達され、この変速リング３８とともにカム３９を周方向
に回転させようとする。すると、傾斜面４９が固定リテ
ーナ４３のボール４１に当たっていることから、カム３
９は傾斜面４９がばね４５の力に抗してボール４１を押
しのけるようにして周方向に回転し、結局ばね４５を圧
縮しながら固定リテーナ４３から離れるように、その軸
心方向に変位する。この変位は、可動リテーナ４４のガ
イド捧４６がガイド孔４７にはめ込まれていることから
、円滑に行なわれる。 ［００２５］これにより、変速リング３８とコーン３２
との接触位置がコーン３２の裾の部分へと変位する。そ
して、負荷トルクにもとづき傾斜面４９がボール４１を
押圧する力と、カム３９の変位により増大するばね４５
の力とが釣り合う位置で機構が安定し、負荷に応じた適
当な変速比になる。この時の状態を図６に示す。 ［００２６］上記カム３９における傾斜面４９の各斜面
４９Ａ、４９Ｂの両側傾斜部位４９ａ、４９ｂは互いに
逆方向に傾斜しているので、入力軸２１を正逆双方に回
転した場合のいずれにも、同様の自動変速を行なうこと
ができる。 ［００２７］また、上記カム３９の傾斜面４９を逆Ｖ字
形に形成しであるので、最小変速比位置に対応するカム
軸方向の厚さの小さい部位４９ｃからその両側傾斜部位
４９ａ、４９ｂにかけては傾斜がなだらかになっている
。したがって、上記最小変速比の位置から最大変速比の
位置へ移行する際の変速動作が無理なく開始されること
になる。 ［００２８］このような無段変速機２１にあっては、ハ
ンドル３によるバルブ閉操作時には、変速リング３８と
共にカム３９が図８および図９に示す、たとえば最小変
速比位置から黒矢印方向へ回転変位するとともに、軸方
向へ移動する。この時にバルブの喰い込み等による過大
負荷が生じた場合、上記カム３９は図１０の最大変速比
位置側まで回転変位し、図７にレベルＸで示すスリップ
位置まで軸動する。すなわち、この閉操作時には、負荷
トルクが一定値以上になると、ハンドル操作力に対して
スリップ動作が行なわれるので、弁棒２の座屈が防止さ
れる。 ［００２９］また、ハンドル３によるバルブ開操作時に
は、変速リング３８と共にカム３９が図８および図９の
白矢印方向へ回転変位するとともに軸方向へ移動する。 この時にバルブ側に過大負荷が生じた場合、それが一定
値以上であれば、カム３９の外周に設けたストッパ５０
がケース２２側のリブ５１に当たり、このカム３９のそ
れ以上の回動を阻止する。すなわち、カム３９は図７の
レベルＸで示すスリップ作動位置の手前のレベルＹまで
軸変位するだけであるので、ハンドル操作力に対するス
リップ作動は行なわれない。したがって、ハンドルを無
駄に回転させることなく、確実なバルブ開操作を行なう
ことができる。 ［００３０１ 【発明の効果］以上述べたように本発明によると、ハン
ドルと弁棒用の昇降駆動機構との間にリングコーン式の
無段変速機を介在し、この無段変速機における変速リン
グもしくはカムに対して、バルブ開操作時の負荷トルク
が一定値以上になると、その時点から周方向の変位を阻
止するストッパ手段を設けたので、バルブ閉操作時の過
負荷時にはスリップ動作を許容して弁棒の座屈事故等を
未然に防止することができ、逆に、ハンドルによるバル
ブ開操作時には、ストッパ手段によりスリップ作動が阻
止されて、ハンドル操作力の出力側への伝達が有効に行
なわれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のゲート開閉装置の断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】図１の無段変速機のカムを示す半裁断面図であ
る。

【図４】同カムの支持状態を示す斜視図である。

【図５】同無段変速機におけるカムの動作説明図である
。

【図６】同無段変速機におけるカムの動作説明図である
。

【図７】ハンドル操作によるバルブ開および閉操作時の
変速リングの軸変位レベルの説明図である。

【図８】本発明の詳細な説明図である。

【図９】本発明の詳細な説明図である。

【図１０】本発明の詳細な説明図である。

【図１１】従来のハンドルとハンドル軸との間に設けた
スリップ機構を示す断面図である。

【符号の説明】

３　　　　　ハンドル １３　　　　昇降駆動機構 ２１　　　　無段変速機 ２４　　　　人力軸（ハンドル軸） ２６　　　　出力軸 ２８　　　　人力円板 ３１　　　　回転体 ３２　　　　コーン ３４　　　　出力円板 ３８　　　　変速リング ３９　　　　カム ４０　　　　ベアリング ４５　　　　ばね ４９　　　　傾斜面 ５０．５１　　ストッパ手段

【図５】

【図１１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転作業用のハンドルと、バルブに連結さ
   た弁棒に対する昇降駆動機構との間に、リングコーン式
   の無段変速機を介在し、上記無段変速機は、回転体の外
   周に取り付けられるとともに、入力軸側の入力円板と出
   力軸側の出力円板とに接することにより、これら入出力
   軸間に回転を伝達させる複数のコーンと、内周部が各コ
   ーンに接することにより、これらコーンおよび上記回転
   体に差動運動を行なわせる変速リングと、軸方向に対す
   る傾斜面を有し、上記変速リングを保持した円筒状カム
   と、上記傾斜面に当接するベアリングを介して上記カム
   を軸方向から弾性的に支持し、出力軸側の負荷トルクの
   大小に応じた変速リングの周方向の変位によって上記傾
   斜面を介して該変速リングの軸方向の変位を許容するば
   ねとを備えたゲート開閉装置において、上記変速リング
   もしくはカムに対して、バルブ開操作時の負荷トルクが
   一定値以上になると、その時点から変速リングおよびカ
   ムの周方向の変位を阻止するストッパ手段を設けたこと
   を特徴とするゲート開閉装置。