JPH08120652A - 水門開閉装置のセルフロック機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラック式ローラゲートの扉体の昇降動作を行
なう回転駆動力伝達機構中に挿入されるセルフロック機
構において、入力側から、または出力側からの急激なト
ルクが生じた場合でも故障の起きにくいセルフロック機
構を提供する。 【構成】 セルフロック機構３１の出力側回転軸３３に
平歯車３２を左ねじにより移動自在に設け、ねじ部の両
側にストッパ板４０，４１を間隔をあけて固定し、平歯
車３２の両面および対向するストッパ板４０，４１の面
にそれぞれ回転方向に対して係合する爪４２を形成し、
回転軸３３に摩擦クラッチ４３を介して、下降方向の回
転をロックする一方向クラッチ４５を備えた筒状大径部
材４４を嵌挿し、上昇運転のときの平歯車３２の移動に
よって摩擦クラッチ４３を働かせて、大径部材４４と回
転軸３３とを連結固定する。上昇時の回転軸３３の急激
な負荷は大径部材４４を着脱する摩擦クラッチ４３によ
って緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水門の扉体を昇降させ
るときに駆動装置の働きを自動化した水門開閉装置のセ
ルフロック機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川に通じる水路には水門が設置
され、水門の開閉操作は水門に取付けた扉体の昇降によ
って行われている。ローラゲート式の扉体にはワイヤ
ー、チェーンまたはラック棒（スピンドル棒）が連接さ
れ、駆動装置によりワイヤー等を上下移動させ扉体を昇
降させている。

【０００３】上記の水門のうちラック棒を使用した開閉
装置の機構を図５を参照して説明する。扉体の昇降操作
は図中、左上の回転駆動装置（電気モータ）１または左
下の手動ハンドル２を動かすことによる。回転駆動装置
１の回転出力はウォームギヤ３（セルフロック機構）を
介して差動歯車機構４のサイドギヤ５に伝達され、差動
歯車機構４の回転出力は平歯車６，７，８，９を経てピ
ン歯車１０に伝達され、ピン歯車１０の回転によって昇
降用ラック１１を上下動させる。

【０００４】手動ハンドル２の回転はウォームギヤ１２
（セルフロック機構）を介してクラッチ装置１３に伝達
され、クラッチ装置１３の出力軸は平歯車１４，１５を
介して差動歯車機構４のもう一方のサイドギヤ５ｂに伝
達される。また、クラッチ装置１３の出力軸には遠心ブ
レーキ装置１６が設けられている。

【０００５】ここで、回転駆動装置１により扉体の昇降
操作を行う場合について説明する。回転駆動装置１の回
転出力は差動歯車機構４に伝達され、一方、手動ハンド
ル２に接続されているウォームギヤ１２およびクラッチ
装置１３によって平歯車１４，１５がロックされるの
で、差動歯車機構４のサイドギヤ５ａの出力はピン歯車
１０に伝達され、昇降用ラック１１を上昇または下降さ
せることになる。

【０００６】扉体の昇降時に昇降用ラック１１の負荷が
変動した場合、力の伝達が逆流しウォームギヤ３に過負
荷がかかることがある。このようにウォームギヤ３を使
用したセルフロック機構はこの部分のギヤの消耗が大き
く、このため、別の機構が考えられている。

【０００７】図６にウォームギヤ３を使用しないセルフ
ロック機構を示す。回転が伝達される入力軸１７には平
歯車１８が取付けられ、平歯車１８は回転を出力する出
力軸１９に設けた平歯車２０と噛み合わされている。出
力軸１９に設けた平歯車２０は軸孔に左旋回のねじ２０
ａが形成され、出力軸１９のこの部分にもねじ１９ａが
形成され、相互に回転自在に噛み合わされている。ま
た、出力軸１９はクラッチ装置２１を介して次段の出力
軸２２（図中、左側の軸であり、昇降用ラックに連絡す
る）と連結されている。

【０００８】出力軸１９に取付けた平歯車２０の前後に
は間隔をあけて爪歯車２３，２４が回転自在に設けら
れ、それぞれの周上に爪２５，２６が配置され互いに異
なる回転方向でロックされるようになっている。また、
爪歯車２３，２４の外側には間隔をあけて摩擦板２７，
２８が出力軸１９に固定されている。なお、平歯車２
０、爪歯車２３，２４および摩擦板２７，２８の間には
ゴムシートを介在させて摺接したときに摩擦が大きくな
るようにしている。

【０００９】図６に示すセルフロック機構の作用を説明
する。水門を開く操作により入力軸１７を開放運転する
場合、まず、クラッチ装置２１は噛み合った状態にす
る。入力軸１７がＡ矢印方向に回転すると、出力軸１９
はこれ自体の負荷により（静止摩擦力）停止しているの
で、出力軸１９に螺合している平歯車２０は軸孔に形成
したねじ２０ａにより、平歯車２０自身がＢ矢印方向に
移動する。そして、平歯車２０が爪歯車２３に接触する
と、爪歯車２３が一緒に回転しながら移動する。さらに
平歯車２０が移動することによって、平歯車２０と爪歯
車２３と摩擦板２７が一体となり出力軸１９を回転させ
る。これによって、昇降用ラック１１が作動し扉体が上
昇する。

【００１０】扉体を下降させるときは、入力軸１７を逆
転する。この場合、平歯車２０は入力軸１７の回転と扉
体の自重によるピン歯車１０の回転との相互関係により
回転する（ギヤ連結によるブレーキ効果あり）。扉体が
下端に到着すると扉体の自重が掛からず入力軸１７の回
転により平歯車２０がＢ矢印と反対方向に移動し、平歯
車２０と爪歯車２４と摩擦板２８が一体となり出力軸１
９を回転させる。これによって、扉体を確実に下端に降
ろし、爪歯車２４のロックによって扉体の浮き上がり防
止が行える。また、扉体の自重下降においては、クラッ
チ装置２１を解放にする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のセルフロック機
構において、扉体の自重下降等による高速回転中のトル
クをクラッチ装置２１の接続により、ギヤのブレーキ効
果を利用した場合、出力軸１９からの急激なトルクがセ
ルフロック機構の摩擦面に働き、ねじ部またはその他の
摩擦面にかみ込みを生じ、次動作における動力の伝達が
できなくなる。また、セルフロック機構に入力軸１７か
ら高速回転で動力が入力すると急激なトルクが摩擦面に
働き、上記と同様にねじ部またはその他の摩擦面にかみ
込みを生じ、動力の伝達ができなくなる。

【００１２】本発明は、入力側からまたは出力側からの
急激なトルクが発生しても安定に作動するようにした水
門開閉装置のセルフロック機構を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、扉体の昇降動作に連係する回転軸を手動ま
たは駆動装置によって回転させて扉体を昇降させる水門
開閉装置であって、回転駆動力の伝達機構中に挿入され
るセルフロック機構において、該セルフロック機構の出
力側回転軸に平歯車を、前記出力側回転軸の回転方向に
したがって左右軸方向に移動可能に設け、該平歯車の両
面に対向してストッパ板を間隔をあけて固定し、前記平
歯車の両面および対向するストッパ板の面にそれぞれ回
転方向に対して係合する爪を形成し、前記出力側回転軸
を回転自在に軸支する筒状大径部材を設けると共に、前
記出力側回転軸と前記筒状大径部材との間に摩擦クラッ
チを連設し、前記筒状大径部材に扉体を下降させる回転
をロックする一方向クラッチを設け、前記摩擦クラッチ
の一側にばねを連接し、他側に前記平歯車の上昇動作の
軸方向の移動によって前記摩擦クラッチを前記ばねの付
勢力に抗して押圧するアームを連接したことを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】本発明は上記のように構成したものであり、駆
動装置を回転駆動させ平歯車を回転させると、出力側回
転軸の負荷により平歯車はいずれかのストッパ板に向か
って移動する。平歯車がストッパ板に圧着し爪どうしが
係合すると平歯車とストッパ板とが一体となって回転
し、ストッパ板に固定された出力軸も回転する。

【００１５】扉体の上昇動作においては、駆動装置を上
昇運転させ、平歯車を扉体が上昇させる側のストッパ板
へ移動させる。平歯車が移動したとき、アームがばねの
付勢力に抗して摩擦クラッチを押圧し、摩擦クラッチは
出力側回転軸と筒状大径部材とを連結固定する。これに
より一方向クラッチが出力側回転軸の回転方向を規制す
ることになり、扉体を下降させる回転をロックする。

【００１６】扉体を上方に移動させ停止させたとき、扉
体の自重によって扉体が下降しようとするが、これに伴
い出力側回転軸を逆方向（下降する方向）に回転させる
ことになる。しかしながら、一方向クラッチと係合して
いる筒状大径部材は摩擦クラッチによって出力側回転軸
と結合しているので、一方向クラッチにかかる力は摩擦
クラッチに分散され、扉体の負荷が大きくても下降を阻
止する。

【００１７】扉体の下降動作においては、平歯車を上昇
動作とは逆の方向に回転させる。このため、平歯車が移
動してアームを自由にするので、アームが円筒部から突
出しばねの付勢力がゆるみ摩擦クラッチが解放する。し
たがって、筒状大径部材と出力側回転軸との係合はなく
なり、扉体は自重で下降する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１に示すように、水門の開閉装置は回転駆
動装置（電気モータ）１および手動ハンドル２が取付け
られ、回転駆動装置１の駆動軸２９には平歯車３０が取
付けられ、セルフロック機構３１の平歯車３２と噛み合
っている。セルフロック機構３１の出力軸３３はベベル
ギヤ３４により差動歯車機構４のサイドギヤ５ａと連結
されている。

【００１９】一方、手動ハンドル２はウォームギヤ１２
（セルフロック機構）を介してクラッチ装置１３と接続
され、クラッチ装置１３の軸には遠心ブレーキ用平歯車
３５が取付けられ、この軸先端に自動下降レバー３６が
取付けられている。また、クラッチ装置１３の出力軸に
は平歯車３７が取付けられ、平歯車３７と噛み合う平歯
車３８が差動歯車機構４のサイドギヤ５ｂと連結されて
いる。

【００２０】差動歯車機構４の出力軸はギヤ６，７，
８，９を介して昇降用ラック１１を上下動させるピン歯
車１０と接続されている。

【００２１】セルフロック機構３１を図２に示す。出力
軸３３には段部が形成され嵌挿した円筒部３９の端部を
当接させている。円筒部３９には図中右側の外周に左方
向の螺旋のねじ３９ａが形成され、平歯車３２には軸孔
に左方向の螺旋のねじ３２ａが形成され、平歯車３２の
幅よりねじ３９ａの長さが大きく、平歯車３２は回転し
ながら円筒部３９（出力軸３３）を左または右方向に移
動することができ、もしくは平歯車３２と出力軸３３と
が同一回転するようになっている。

【００２２】円筒部３９に形成したねじ３９ａの両側で
あって、平歯車３２から離れた位置にストッパ板４０，
４１が設置されている。図３および図４に示すように、
平歯車３２とストッパ板４０，４１との対向面になだら
かな傾斜面と垂直面とからなる爪４２が設けられ、平歯
車３２が上昇回転したときはストッパ板４０に接近して
爪４２どうしが係合する。また。下降回転のときは平歯
車３２は逆に回転しながらストッパ板４１へ向かう。

【００２３】円筒部３９の図中左側の外周には多板式の
摩擦クラッチ４３が設けられ、摩擦クラッチ４３は出力
軸３３を回転自在に挿通した筒状大径部材４４の内周面
に接続されている。筒状大径部材４４は装置の枠Ｋに固
定された一方向クラッチ４５（カムクラッチ等）と連繋
され、出力軸３３が下降方向に回転する方向に対してロ
ックされる。したがって、後述するように摩擦クラッチ
４３が作動して出力軸３３と筒状大径部材４４とが連結
固定されると一方向クラッチ４５は出力軸３３の下降方
向の回転を阻止することになる。

【００２４】円筒部３９の周面上に設けた摩擦クラッチ
４３の一面には軸方向に付勢する押しつけ力調整ばね４
６が当接して設けられ、摩擦クラッチ４３の他面には回
動自在に設けた略Ｌ字状のアーム４７の一方を当接さ
せ、アーム４７の他方は円筒部３９の軸方向の溝４８に
沿って平歯車３２の近傍に延ばし、端部に平歯車３２の
軸孔内周面と摺動可能な傾斜面を有する凸部４７ａを形
成し、凸部４７ａを円筒部表面から突出させている（図
２では平歯車３２がストッパ板４０に接近しているので
凸部４７ａは溝４８内に押し込められている。）。

【００２５】次に、扉体の上昇操作における作用を説明
する。まず、回転駆動装置１の上昇運転の回転出力はセ
ルフロック機構３１の平歯車３２に伝達され、平歯車３
２は回転しながら移動しストッパ板４０に接近する。こ
のときアーム４７の凸部４７ａが押圧され、アーム４７
は調整ばね４６の付勢力に抗して回動し摩擦クラッチ４
３を働かせ、筒状大径部材４４を出力軸３３に固定す
る。また、平歯車３２とストッパ板４０との互いの爪４
２が係合し、平歯車３２がストッパ板４０に固定される
と、出力軸３３が回転し始め扉体を上昇させることがで
きる。

【００２６】そして、上昇運転のとき、扉体が下降しよ
うとするような突発事態が発生した場合には、出力軸３
３と共に回転している筒状大径部材４４に取付けた一方
向クラッチ４５により、出力軸３３の逆転を防止し、扉
体の下降を防止する。また一方、駆動軸２９より急激な
トルクが入力しても、面の摩擦でなく平歯車３２とスト
ッパ板４０とに設けられた爪４２によりトルクを伝達す
るため、摩擦面のかみ込みというものは発生することが
ない。

【００２７】次に、扉体の下降操作における作用を説明
する。回転駆動装置１を下降運転すると、平歯車３２は
上昇運転のときとは反対方向に回転しながら移動する。
これによって円筒部３９端部のストッパ板４１に接近し
爪４２どうしが係合する。また、アーム４７の他端が自
由になって円筒部３９から突出し、摩擦クラッチ４３が
解放されて下降方向へのロックが解除され、扉体は出力
軸３３により下降する。

【００２８】また、駆動軸２９より急激なトルクが入力
しても、平歯車３２とストッパ板４１は爪４２で係合し
ているので、従来の技術のように摩擦面のかみ込みは生
じることがない。

【００２９】また、自重降下停止時（出力軸側より、急
激な下降方向のトルクが掛かった場合）、一方向クラッ
チ４５により上昇方向の回転に対し逆転防止されている
ため、トルクは一方向クラッチ４５に掛かり、平歯車３
２にはトルクは伝達されず、摩擦面のかみ込みはない。
なお、実施例では回転駆動装置１の出力軸側に設けたセ
ルフロック機構３１について説明したが、手動ハンドル
２による出力軸側に上記のセルフロック機構３１を取付
けることは可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したもので
あるので、セルフロック機構の平歯車を軸方向に回転移
動させ、平歯車とストッパ板とを爪で係合し、ストッパ
板に固定した出力軸を回転させ、回転出力を昇降用ラッ
クに伝達して扉体を昇降させることができる。そして、
上昇時においての急激な負荷は一方向クラッチのほか摩
擦クラッチに掛かるので、一方向クラッチや平歯車の噛
み込みを防ぐことができ摩擦面の食い込みを防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の開閉装置の構造を示す構
成図である。

【図２】図１に示す開閉装置のセルフロック機構の側断
面図である。

【図３】図２に示すセルフロック機構の要部の側面図で
ある。

【図４】図３に示すストッパ板の斜視図である。

【図５】従来の開閉装置の構造を示す構成図である。

【図６】従来の他のセルフロック機構を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 駆動装置 ３１ セルフロック機構 ３２ 平歯車 ３２ａ ねじ孔 ３３ 出力側回転軸 ３９ 円筒部 ４３ 摩擦クラッチ ４４ 筒状大径部材 ４０ ストッパ板 ４１ ストッパ板 ４２ 爪 ４６ ばね ４７ アーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扉体の昇降動作に連係する回転軸を手動
   または駆動装置によって回転させて扉体を昇降させる水
   門開閉装置であって、回転駆動力の伝達機構中に挿入さ
   れるセルフロック機構において、該セルフロック機構の
   出力側回転軸に平歯車を、前記出力側回転軸の回転方向
   にしたがって左右軸方向に移動可能に設け、該平歯車の
   両面に対向してストッパ板を間隔をあけて固定し、前記
   平歯車の両面および対向するストッパ板の面にそれぞれ
   回転方向に対して係合する爪を形成し、前記出力側回転
   軸を回転自在に軸支する筒状大径部材を設けると共に、
   前記出力側回転軸と前記筒状大径部材との間に摩擦クラ
   ッチを連設し、前記筒状大径部材に扉体を下降させる回
   転をロックする一方向クラッチを設け、前記摩擦クラッ
   チの一側にばねを連接し、他側に前記平歯車の上昇動作
   の軸方向の移動によって前記摩擦クラッチを前記ばねの
   付勢力に抗して押圧するアームを連接したことを特徴と
   する水門開閉装置のセルフロック機構。