JPH116136A - 水門や樋門の扉体手動昇降装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】手動開閉式の水門や樋門において、従来はその
開閉操作が重労働でかつ迅速な開閉も行えなかったとい
う点を改善する。また、このことで従来は手動操作が困
難であった比較的大型の水門や樋門を開閉できるように
し、特に非電化区域や電化工事の制限される区域へのこ
れらの水門や樋門の設置を可能とする。 【解決手段】ハンドル２が取り付けられた入力軸５と、
駆動軸６との間に遊星歯車装置７を設けた。この遊星歯
車装置７は、太陽歯車７ａが入力軸５に転動自在に取り
付けられ、遊星歯車７ｂが入力軸５に固定された回転部
材７ｄの一側に回転自在に支持され、リングギア７ｃが
駆動軸６に連結固定されたものとし、太陽歯車７ａに
は、トルクレバー８を取り付けた。また、駆動軸５には
補助駆動装置を接続して設け、この補助駆動装置のモー
タ３を上記トルクレバー８にかかるトルクに応じて駆動
制御し、駆動軸６を補助駆動するようした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水門や樋門の扉体
をハンドル操作により手動で昇降させるようにした水門
や樋門の扉体手動昇降装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に水門や樋門は、扉体を昇降駆動す
るために、モータや原動機を組み込んだ駆動装置を備え
ているが、比較的小型のものにあっては、ハンドル操作
により手動で扉体を昇降駆動するようにしている。ま
た、水門や樋門は、概して非電化区域に設置され、また
近年、環境保全上の理由から電化工事が制限されること
も多く、この様な場合、比較的大型の水門や樋門におい
てもこの種の手動昇降装置を使用せざるを得なかった。

【０００３】図４は、この種の扉体手動昇降装置の従来
例を示した正面図、図５は、そのＡ−Ａ線の拡大断面図
である。図示したように、この扉体手動昇降装置は、所
定間隔毎にピン３３ａを列設した梯子状のラック棒３３
が、ケーシング３２を上下方向に貫通して取り付けられ
たものである。このラック棒３３は、ケーシング３２の
内部において、ピン３３ａがピン歯車３４と噛み合って
おり、ピン歯車３４の回転により上下方向に駆動される
ようになっている。

【０００４】ピン歯車３４が取り付けられた軸３５は、
同軸上に固定された歯車３６と噛み合った歯車３８を介
してケーシング３２の一方の側に配された中継軸３７に
係合し、この中継軸３７は、歯車３９、歯車４０、歯車
４１、歯車４２、歯車４３を介して他方側の軸４４に係
合している。この軸４４は差動歯車装置４５や図示しな
い動力伝達機構を介してハンドル３１が固定されたハン
ドル軸３０に係合している。

【０００５】なお、図示していないが、中継軸３７は図
示しない軸を介して同様の扉体手動昇降装置の中継軸に
連結され、それぞれに取り付けられたラック棒３３を同
期して駆動し得るようになっている。また、それぞれの
ラック棒３３の下端には、水門や樋門の扉体（図示せ
ず）が固定され、一対のラック棒３３で扉体を吊り下げ
支持するようになっている。

【０００６】従って、ハンドル３１を回転させると、こ
のハンドル３１の回転力は、歯車３９〜４３などの動力
伝達機構を介して減速してピン歯車３４に伝達され、こ
のピン歯車３４と噛み合ったラック棒３３が上下方向に
駆動されることとなる。よって、このラック棒３３の下
端に取り付けられた扉体が昇降駆動され、水門や樋門が
開閉されるようになっている。

【０００７】なお、図５において符号４７は、扉体を自
重で下降させるための自重降下切換レバー、４６はその
際に扉体に加速度がつかないように制御する遠心ブレー
キ装置を示す。

【０００８】また、図示していないが、この種の扉体手
動昇降装置には、ハンドル３１を離しても扉体が降下し
ないようにセルフロック機構が内装されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水門や
樋門の扉体手動昇降装置は、ハンドル軸の回転を減速し
てピン歯車に伝達するようになっているが、この種の小
型の水門や樋門においても扉体の操作荷重はかなり大き
く、これを人力のみで開放することは、数時間を要する
たいへんな重労働であった。

【００１０】また、この種の昇降装置は長期にわたって
使用しないでいると、錆の発生などにより、いざという
時に駆動できなくなる虞れがあり、そのため定期的に扉
体を開閉することが義務付けられている。しかしなが
ら、その作業は、上述の通り、たいへんな重労働である
ため、扉体を完全に開閉してその動作を確認するという
ことは、殆ど行われていないのが現状である。

【００１１】また、この種の手動昇降装置にアダプター
を取り付け、モータや原動機を用いて作動させることも
可能であるが、その場合は、セッティングに時間を要す
ると共に、電源の確保や燃料の搬入など、あらたに解決
しなくてはならない課題が生じた。さらに、このモータ
や原動機は、昇降装置の外部に後付けされるので、安全
性においても問題があると共に、人力による駆動を前提
に設計された手動昇降装置が、駆動源を用いて強制的に
駆動されることにより、思わぬ故障やトラブルを引き起
こす虞れもあった。

【００１２】本発明は、上記従来の水門や樋門の扉体手
動昇降装置が有していた問題点の解決を課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のうち、請求項１記載の発明は、ハンドル
が取り付けられた入力軸と、扉体の昇降装置側に連結さ
れた駆動軸との間に遊星歯車装置を設け、この遊星歯車
装置は、中心の太陽歯車が入力軸に転動自在に取り付け
られ、太陽歯車に噛み合った遊星歯車が前記入力軸に固
定された回転部材の一側に回転自在に支持され、遊星歯
車に噛み合った外周のリングギアが駆動軸に連結固定さ
れたものとし、太陽歯車には、この太陽歯車にかかるト
ルクに応じて左右に所定範囲回動するトルクレバーを一
体的に取り付け、トルクレバーの近傍には、この時のト
ルクを電気的に計測する可変抵抗器を設け、一方、駆動
軸には、モータを備えた補助駆動装置を、駆動軸を回転
駆動可能に係合させ、上記補助駆動装置のモータを可変
抵抗器の測定値に基づき、駆動制御することにより、ハ
ンドルからの入力の大きさに応じて昇降装置を、補助駆
動するようした水門や樋門の扉体手動昇降装置である。

【００１４】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明の構成において、遊星歯車装置が、入力軸の回転
を駆動軸に増速して伝達するものであるとの条件を加え
たことを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明の構成に、駆動軸の回転並びにその回転速度に基
づく、補助駆動装置の制御手段を加えたことを特徴とす
る。

【００１６】請求項４記載の発明は、上記請求項１記載
の発明の構成に、補助駆動装置の電源として蓄電池や発
電機を付設した構成を加えたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施の形
態に基づき詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る水門や樋門の扉体手
動昇降装置１の縦断面図、図２は、要部の切欠正面図で
ある。図示したようにこの扉体手動昇降装置１は、ハン
ドル２とモータ３とを備えた薄型のものであり、水門や
樋門に予め設置された昇降装置本体Ａ（図３参照）のハ
ンドル軸３０に駆動軸６を連結して取り付けられるよう
になっている。なお、この昇降装置本体Ａは、従来例で
示したものと全く同様に、ハンドル軸３０の回転によ
り、扉体（図示せず）を吊支したラック棒３３を上下に
駆動し、この扉体で水門や樋門を開閉するようにしたも
のである上記駆動軸６は、ハンドル２が取り付けられた
入力軸５と同軸線上に互いに回動自在に配され、入力軸
５との間には、遊星歯車装置７を介在させている。この
遊星歯車装置７は、中心の太陽歯車７ａが入力軸５に転
動自在に取り付けられ、太陽歯車７ａに噛み合った遊星
歯車７ｂが前記入力軸５に固定された回転部材７ｄの一
側（図１において右側）に回転自在に支持され、かつ遊
星歯車７ｂに噛み合った外周のリングギア７ｃが、連結
部材１５と歯車１４を介して駆動軸６に連結固定された
ものである。

【００１９】また、上記太陽歯車７ａには、トルクレバ
ー８を一体的に取り付けている。このトルクレバー８
は、図２に示すように、先端を太陽歯車７ａの上方に突
出させたものであり、その左右両側には、出没杆１０，
１１をそれぞればね１２，１３で互いに突出する方向に
付勢して設けている。また、トルクレバー８の中程に
は、トルクレバー８の回動中心と同心円上に歯を有する
円弧状の歯車８ａが取り付けられ、この歯車８ａは、ケ
ーシング４に固定された可変抵抗器９の軸９ａに固定さ
れた歯車９ｂと噛み合っている。

【００２０】また、駆動軸６の下方には、補助駆動装置
を設けている。この補助駆動装置は、モータ３と、この
モータ３の回転を駆動軸６に減速して伝達する歯車伝達
機構とからなる。この歯車伝達機構は、モータ３の軸３
ａに固定された歯車３ｂに噛み合った歯車１８ｂと、こ
の歯車１８ｂと同じ軸１８に固定された歯車１８ａと、
この歯車１８ａに噛み合った歯車１７ａと、この歯車１
７ａと同じ軸１７に固定され、駆動軸６に固定された歯
車１４に噛み合った歯車１７ａとで構成されている。

【００２１】なお、上記モータ３は、可変抵抗器９の測
定値に基づき駆動制御されるように、制御回路（図示せ
ず）を介して電源に接続されている。この電源として
は、電力線の敷設の他、可搬型の発電機や蓄電池の利用
などが考えられるが、ソーラーパネルで蓄電池に蓄電す
るシステムを採用すれば、架線工事が不要で、かつメイ
ンテナンスなどの手間もかからない。

【００２２】また、駆動軸６に固定された歯車１４に
は、同心円上に複数の通孔１４ａが設けられ、この通孔
１４ａと向き合ったケーシング４の所定位置には、この
通孔１４ａの有無を感知するセンサー１６が設けられ、
これらで駆動軸６の回転並びにその回転速度に基づく補
助駆動装置の制御手段を構成している。

【００２３】本発明の水門や樋門の扉体手動昇降装置１
は、上記の構成を有している。

【００２４】なお、図１において符号２１は、駆動軸６
とハンドル軸３０に設けられたキー溝に嵌まり込み、両
者を回動不可に係合させたキー、１９と２０は同様にし
て駆動軸６と歯車１４との間、及びハンドル２と入力軸
５との間に介挿されたキーを示す。また、２３，２４，
２５，２６，２７は、それぞれ軸５，３０，１７，１８
を回動自在に支持したベアリングを示す。

【００２５】次に上記構成を有する本発明の水門や樋門
の扉体手動昇降装置１の働きについて述べる。

【００２６】まず、例えばハンドル２を右回転方向に回
転駆動すると、このハンドル２が取り付けられた入力軸
５を介して遊星歯車装置７の遊星歯車７ｂを支持した回
転部材７ｄが回転する。このことで遊星歯車７ｂに噛み
合った太陽歯車７ａとリングギア７ｃは、同方向に回転
する力を受けるが、リングギア７ｃは、駆動軸６を介し
てハンドル軸３０に連結され、このハンドル軸３０に
は、扉体（図示せず）の加重負荷がかかっているので、
リングギア７ｃは容易には回転せず、回転部材７ｄの回
転に伴って、遊星歯車７ｂが逆方向（左回転方向）に自
転し、太陽歯車７ａに、さらに強い右回転方向の力が作
用する。よって、太陽歯車７ａに固定されたトルクレバ
ー８も同方向に回転しようとするが、このトルクレバー
８の右側には、ばね１２で付勢された出没杆１０が設け
られているので、トルクレバー８は、このばね１２の付
勢力に抗してある程度、出没杆１０を押し込み、図２に
二点鎖線で示すように回動する。そして、ばね１２の反
力、つまりトルクレバー８に作用するトルクが、リング
ギア７ｃの回転トルク以上になると、太陽歯車７ａがそ
れ以上回転せず、今度は、遊星歯車７ｂが右回転方向に
回転し、リングギア７ｃが回転を始める。このリングギ
ア７ｃは、駆動軸６を介してハンドル軸３０を回転さ
せ、このハンドル軸３０の回転により、従来のものと同
様に扉体が引き上げられ、水門や樋門が開放されるもの
である。

【００２７】この時、本発明の水門や樋門の扉体手動昇
降装置１では、駆動軸６に固定された歯車１４が、補助
駆動装置のモータ３で同時に駆動されるようになってい
る。この駆動力は、ハンドル２の操作力に応じて増減す
るが、あくまでもハンドル２の操作力を軽減する程度の
ものであり、ハンドル２が操作されない限り、決して作
動することはない。

【００２８】次に、この補助駆動装置の制御について述
べると、まずハンドル２を操作すると、上述の通り、そ
の力に応じてばね１２が縮み、トルクレバー８が所定範
囲、回動するので、このトルクレバー８に取り付けられ
た円弧状の歯車８ａも入力軸５を中心として回動し、噛
み合った歯車９ｂを回転させる。この歯車９ｂには、可
変抵抗器９が取り付けられているので、ばね１２の付勢
力に抗してトルクレバー８が回動した程度、つまりハン
ドル２からの入力トルクの大きさが、この可変抵抗器９
で電気的に測定される。この測定値は、図示しない制御
回路に入力され、この値に基づいてモータ３へ通電する
電流値が決定され、ハンドル２からの入力が小さい場合
は、小さいトルクで駆動軸６を回転駆動し、ハンドル２
からの入力が大きい場合は、その入力に応じた大きいト
ルクで駆動軸６を回転駆動するようになっている。

【００２９】従って、ハンドル２をゆっくりと軽い力で
操作している時も、また、負荷に抵抗し、ハンドル２を
強く回した時、あるいは早い速度で操作するためにハン
ドル２に強い力が作用した時も、その操作力に応じて補
助駆動装置が作動して、作業員の負担を軽減するように
作用する。なお、この時、駆動軸６の回転とその速度を
感知するセンサー１６からの信号も制御回路に入力し、
上記可変抵抗器９の測定値とでモータ３を駆動制御する
こととすれば、一層、正確かつ精緻な補助駆動装置の動
作制御がなされることとなる。

【００３０】なお、ハンドル２の操作を止めたときは、
図１において、ハンドル軸３０の左方に位置する図示し
ない昇降装置に内装されたセルフロック機構が作動する
ので、駆動軸６には、逆転する方向の力が作用しないよ
うになっている。従って、トルクレバー８は中立の位置
で停止し、可変抵抗器９がその移動を感知しないので、
補助駆動装置は作動せず、駆動軸６が駆動されることは
ない。

【００３１】また、扉体を下降させるには、自重降下切
換レバー（図示せず）を操作すれば良く、このことで扉
体はある程度、自重で降下する。しかしながら扉体は、
水圧などの影響を受けるので完全に締め切るためには、
扉体を強制的に下降させなくてはならない。この時、本
発明の水門や樋門の扉体手動昇降装置１では、ハンドル
２を上記と反対方向に回転駆動すれば良く、このことで
扉体は、ハンドル２の操作力と、その操作力に応じた補
助駆動装置の駆動力とで上記と全く反対に下側に強く押
し下げられることとなる。

【００３２】なお、この時、トルクレバー８は上記と反
対方向に回動し、他方側（図２において左側）の出没杆
１１をばね１３の付勢力に抗して押し付け、この時のト
ルク値を可変抵抗器９で測定することにより、上記と全
く同様に補助駆動装置のモータ３が駆動制御される。た
だし、この時、モータ３への通電方向は逆となり、モー
タ３は逆方向に回転する。

【００３３】そして、完全に扉体が、下降した位置で
は、駆動軸６がそれ以上回転しないので、この時の状態
がセンサー１６で感知され、補助駆動装置のモータ３が
停止するようになっている。従って、この状態でハンド
ル２をいくら強い力で操作しても補助駆動装置は作動せ
ず、動力伝達機構などに過大な負荷がかかる虞れはな
い。なお、このセンサー１６は、歯車１４に設けた通孔
１４ａが、その前方を通過することにより、その回転や
速度を感知するようになっているが、センサー１６は駆
動軸６の回転やその回転速度を感知できるものであれ
ば、どのようなものであっても良い。

【００３４】なお、図示していないが、ハンドル２と駆
動軸５は、過負荷防止装置を介して連結されており、ハ
ンドル２に過大な負荷が作用したとき、ハンドル２は駆
動軸５に対して空回りをするようになっている。

【００３５】以上のようにして本発明の水門や樋門の扉
体手動昇降装置１は作動する。

【００３６】なお、上記では、駆動軸６を水門や樋門に
予め設けられている昇降装置本体Ａのハンドル軸３０に
連結し、既存の昇降装置本体Ａに扉体手動昇降装置１を
後付けした例を示したが、これらを予め昇降装置本体Ａ
内に一体的に組み込んでおいても良い。

【００３７】また、上記では、ラック式の昇降装置への
取り付けを想定し、説明したが、本発明の扉体手動昇降
装置１は、ハンドル２からの入力の大きさに応じて扉体
を昇降させる駆動軸が補助駆動されるようにした点を要
旨としており、扉体の吊支手段は、例示したものに限ら
ず、例えば、チェーンやワイヤーロープなどを用いたも
のであっても良い。なお、この場合は、扉体を下方に押
し付ける締付力が作用しないので、上記のセンサー１６
による補助駆動装置の制御手段は、設けなくても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項１記載の発明は、水門や樋門の扉体手動昇降装置に
ハンドルの操作力に応じたトルクを発生する補助駆動装
置を組み込むことにより、作業員の負担が軽減されると
共に、開閉に要する作業時間も短縮される。さらにこの
ことにより、定期的な開閉点検の煩わしさが軽減され、
補助駆動装置の駆動力が加わることによる確実な扉体の
昇降動作と相まって、一層の安全性の向上が図られる。
また、軽い力で扉体を昇降駆動できるので、従来は手動
操作が困難であった比較的大きな水門や樋門に使用する
ことができ、非電化区域や電化工事が規制された区域へ
の導入が図られることとなる。

【００３９】請求項２記載の発明は、入力軸の回転を遊
星歯車装置を介して駆動軸に増速して伝達することによ
り、特に後付けの扉体手動昇降装置において、作業員の
負担の軽減と作業時間の一層の短縮効果がある。

【００４０】請求項３記載の発明は、駆動軸の回転並び
にその回転速度に基づく補助駆動装置の制御手段を付加
することにより、上記請求項１記載の発明の効果に加え
て、その作動が一層確実になされるという効果が得られ
る。

【００４１】請求項４記載の発明は、補助駆動装置の電
源として蓄電池や発電機を付設することにより、上記請
求項１記載の発明の効果を奏する扉体手動昇降装置を、
架線工事などで周囲の環境を壊すことなく、コスト低廉
に実現できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水門や樋門の扉体手動昇降装置の
実施形態を示す縦断面図である。

【図２】図１に示した扉体手動昇降装置の要部の切欠正
面図である。

【図３】本発明の手動昇降装置を取り付けた昇降装置本
体の側面図である。

【図４】従来例の簡略正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 扉体手動昇降装置 ２ ハンドル ３ モータ ３ａ モータの軸 ３ｂ 歯車 ４ ケーシング ５ 入力軸 ６ 駆動軸 ７ 遊星歯車装置 ７ａ 太陽歯車 ７ｂ 遊星歯車 ７ｃ リングギア ７ｄ 回転部材 ８ トルクレバー ８ａ 円弧状の歯車 ９ 可変抵抗器 ９ａ 軸 ９ｂ 歯車 １０，１１ 出没杆 １２，１３ ばね １４ 歯車 １５ 連結部材 １６ センサー １７，１８ 軸 １７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 歯車 １９，２０，２１ キー ２３，２４，２５，２６，２７ ベアリング ３３ ラック棒 Ａ 昇降装置本体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 秀征 大阪市此花区四貫島２−26−７ 阪神動力 機械株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルが取り付けられた入力軸と、扉
   体の昇降装置側に連結された駆動軸との間に遊星歯車装
   置が設けられ、 上記遊星歯車装置は、中心の太陽歯車が入力軸に転動自
   在に取り付けられ、太陽歯車に噛み合った遊星歯車が前
   記入力軸に固定された回転部材の一側に回転自在に支持
   され、遊星歯車に噛み合った外周のリングギアが駆動軸
   に連結固定されたものであり、 太陽歯車には、この太陽歯車にかかるトルクに応じて左
   右に所定範囲回動するトルクレバーが一体的に取り付け
   られ、 トルクレバーの近傍には、この時のトルクを電気的に計
   測する可変抵抗器が設けられ、 一方、駆動軸には、モータを備えた補助駆動装置がこの
   駆動軸を回転駆動可能に係合しており、 上記補助駆動装置のモータが可変抵抗器の測定値に基づ
   き、駆動制御されることにより、ハンドルからの入力の
   大きさに応じて昇降装置が、補助駆動されるようになさ
   れたことを特徴とする水門や樋門の扉体手動昇降装置。
2. 【請求項２】 入力軸の回転が、遊星歯車装置を介して
   駆動軸に増速して伝達されるようになされたことを特徴
   とする請求項１記載の水門や樋門の扉体手動昇降装置。
3. 【請求項３】 駆動軸の回転並びにその回転速度に基づ
   く、補助駆動装置の制御手段が付設されたことを特徴と
   する請求項１記載の水門や樋門の扉体手動昇降装置。
4. 【請求項４】 補助駆動装置の電源として蓄電池または
   発電機が付設されたことを特徴とする請求項１記載の水
   門や樋門の扉体手動昇降装置。