流路開閉用の水門駆動装置
【課題】 この流路開閉用の水門駆動装置は，緊急時等に水門の自重降下させた場合に水門が流路の底面に到達したことに応答してモータ出力軸と伝動軸との連結状態を解放し，モータの慣性エネルギーが動力伝達装置の減速機等に負荷されることを防止する。
【解決手段】 この流路開閉用の水門駆動装置は，モータ出力軸２２と動力伝達装置１４における伝動軸４との間にワンウエイクラッチ１２を介在させ，ワンウエイクラッチ１２によって水門２０が降下限界位置に到達したことに応答してモータ１の駆動力を伝動軸４から切り離してモータ１を空転させ，慣性エネルギーが減速機５，６に付加されることを防止して，耐久性を向上させる。
【解決手段】 この流路開閉用の水門駆動装置は，モータ出力軸２２と動力伝達装置１４における伝動軸４との間にワンウエイクラッチ１２を介在させ，ワンウエイクラッチ１２によって水門２０が降下限界位置に到達したことに応答してモータ１の駆動力を伝動軸４から切り離してモータ１を空転させ，慣性エネルギーが減速機５，６に付加されることを防止して，耐久性を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，例えば，水路，浄水場等の流路を開閉する扉体，ゲート，バルブ等の水門を上下往復移動させ，流路の水の流れを調整する流路開閉用の水門駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，流路開閉用の水門駆動装置は，例えば，図４に示すように，水路，浄水場等の流路に建造された土台等のベース２６にスタンド１５を設置し，スタンド１５で支持された水門支持手段を構成するピンラック１０に流路を開閉するゲート，扉体，バルブ等の水門２０を取り付け，ピンラック１０に長手方向に沿って設けたラックピン１６に噛み合うピニオン９をモータ又は手動ハンドルで回転駆動し，水門２０を流路に対して上下方向に往復移動させて流路を開閉するものである。上記流路開閉用の水門駆動装置は，一般に，水門２０が取り付けられたピンラック１０，ラックピン１６に噛み合うピニオン９を設けたピニオン軸１１，ピニオン軸１１に回転を伝達する出力軸を備えた動力伝達装置，動力伝達装置における伝動軸に回転を与えるサーボモータ等のモータ，及び出力軸に回転を与える手動ハンドルを備えている。また，動力伝達装置には，水門２０を保持するブレーキ，モータの回転を断接するクラッチ，及び水門２０を自重で降下させるための自重降下レバーが設けられている。
【０００３】
従来，流路を流れる水等の流体の流れを制御するゲートを駆動するクラッチ等を組み込んだ弁駆動用アクチュエータが知られている。該弁駆動用アクチュエータは，回転軸に固定され且つ端面にドグ歯を備えた筒体，及び前記回転軸上を摺動可能であり且つ端面に前記筒体の前記ドグ歯に噛み合うドグ歯を備えたスリーブから成る動力伝達装置における噛み合いクラッチにおいて，一方のドグ歯は低い歯たけと高い歯たけに交互に形成され，他方のドグ歯の間の歯溝は前記低い歯たけのドグ歯と前記高い歯たけの前記ドグ歯とが噛み合う幅を有し，前記他方のドグ歯は前記低い歯たけのドグ歯と前記高い歯たけのドグ歯の間の歯溝に噛み合って動力を伝達するものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，モータの駆動により弁体の開閉制御を行うバルブ用アクチュエータが知られている。該バルブ用アクチュエータは，ステータ，ロータ及び回転軸から成るモータを有し，ロータと回転軸との間にワンウエイクラッチを介在させたものであり，ワンウエイクラッチや電磁ブレーキを大型のものとすることなく，減速ギヤの径を大きくしたり，減速ギヤの数を多くする必要がないものである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，水門や樋門用のゲート開閉装置の駆動系に適用される変速装置が知られている。該変速装置は，互いに同軸上に配置されて装置ハウジングに支承された１対の回転軸の一方に，装置ハウジング内に収容された遊星歯車機構における遊星歯車を支持させ，他方の回転軸に上記遊星歯車機構における太陽歯車を固定し，互いに逆動作する１対の一方向クラッチの一方を介して上記一方の回転軸側と太陽歯車側とを連結し，他方のクラッチを介して上記遊星歯車機構ケース側と太陽歯車側とを連結したものである（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−１０８２３９号公報
【特許文献２】特開平６−３０７５７０号公報
【特許文献３】特開平４−６０２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，従来のバルブアクチュエータでは，モータの動力慣性エネルギーは，ウォーム軸等の駆動系に皿ばね等のスプリングを挿入し，スプリングにエネルギーを蓄える構造に構成されている。また，サーボモータを使用したバルブアクチュエータは，自重降下時に，調速機能により高速回転している状態でゲートが全閉になると，モータが高速回転から急激に停止するため，モータの慣性エネルギーがゲート，減速機等に作用し，減速機等の破損につながる原因になっていた。また，停電等の電気系が故障している際には，モータによる駆動及び制御が不能になるが，その状態で水門を閉鎖しなければならない緊急時に，自重降下レバーによってロックを解除し，水門の自重で降下させた場合に，モータは空転しており，次いで，水門が流路の底面に衝突して停止した場合に，衝撃による衝撃力がモータに伝達されたり，モータの慣性エネルギーが動力伝達装置に伝達されたりして好ましくなかった。
【０００７】
この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，扉体，バルブ，ゲート等の水門を上下往復移動させる水門支持手段を上下往復移動可能に駆動するものであって，少なくとも水門が限界位置まで下降されて水路，浄水場等の流路を水門で閉鎖した時に，モータと伝動軸との駆動連結状態がワンウエイクラッチで自動的に解放され，モータの慣性エネルギーが伝動軸に伝達されない状態になって動力伝達装置における減速機等が損傷するのが防止され，また，水門の自重降下時に水門が流路の底面に衝突して水門がリバウドした際にワンウエイクラッチの機能で伝動軸の逆回転がモータに伝達されず，モータや減速機に異常な負荷がかかるのが防止され，装置そのものの耐久性を向上させることができる流路開閉用の水門駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は，流路を開閉する水門，該水門を上下往復移動させて前記流路を開閉するため駆動するモータ，前記水門を手動で上下往復移動させる手動ハンドル，及び前記モータ又は前記手動ハンドルによる回転運動を前記水門の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置を有し，前記動力伝達装置は前記モータのモータ出力軸に連結された伝動軸，前記伝動軸に組み込まれた無励磁作動保持ブレーキ，前記伝動軸に入力側が連結された減速機，前記モータと前記伝動軸との連結状態を切り離して前記水門を自重降下させるため操作される前記伝動軸に組み込まれた自重降下レバー，及び前記減速機の出力側に連結された出力軸によって作動される前記水門を取り付けた水門支持手段を備えていることから成る流路開閉用の水門駆動装置において，
前記モータ出力軸と前記動力伝達装置における前記伝動軸との間にワンウエイクラッチを介在させ，前記ワンウエイクラッチによって前記水門が降下限界位置に到達したことに応答して前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離して前記モータを空転させることを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置に関する。
【０００９】
この流路開閉用の水門駆動装置は，前記モータ又は前記手動ハンドルで回転駆動される前記出力軸にはピニオンを備えたピニオン軸が設けられ，前記水門支持手段には前記ピニオンに噛み合うラックピンを備えたピンラック又は前記ピニオンに噛み合うラックを備えたギヤラックが設けられている。
【００１０】
また，この流路開閉用の水門駆動装置において，前記減速機は前記入力軸が前記伝動軸に連結された一次減速機と該一次減速機の後流に連結された二次減速機から構成され，前記手動ハンドルは前記一次減速機のケースに連結されている。
【００１１】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉して前記伝動軸が回転停止することに応答して，前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離すように設定されている。
【００１２】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉する時に前記水門がリバンドして前記伝動軸が逆転することに応答して，前記伝動軸を前記モータから切り離すように設定されている。
【００１３】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記モータ出力軸に連結された外周側に軌道面を持つ内輪，前記伝動軸に連結された内周側に軌道面を持つ外輪，前記内輪と前記外輪との前記軌道面間に組み込まれた多数のカム，及び前記カムを前記内輪と前記外輪との前記軌道面に接触させるスプリングを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
この流路開閉用の水門駆動装置は，上記のように，モータからの出力を減速機等を介して水門を支持した水門支持手段に伝達する動力伝達装置の入力側の伝動軸とモータ出力軸との間にワンウエイクラッチが組み込まれているので，水門が流路の底面に到達して動力伝達装置の伝動軸の回転が停止，即ち，伝動軸に過大な負荷がかかった状態になると，ワンウエイクラッチがモータ出力軸と伝動軸との連結状態を解放即ち切り離し，モータの慣性エネルギーが動力伝達装置における減速機等に負荷されることがなく，減速機の損傷を防止し，また，水門が自重降下して流路の底面に衝突し，水門がリバウンドして伝動軸が逆転したとしても，その逆転力がワンウエイクラッチの機能によってモータ出力軸に負荷されず，モータを損傷させることがなく，安全性，信頼性に富んだものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置の実施例を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，水路，浄水場等の流路を開閉するためゲート，扉体，バルブ等の水門（以下，総称）を上下往復移動させて駆動するものであり，サーボモータ等のモータのモータ出力軸と動力伝達装置における入力側の伝動軸との間にワンウエイクラッチを組み込み，動力伝達装置における減速機等の部品にモータの慣性エネルギーが負荷されることを防止して耐久性を向上させることを特徴としている。
【００１６】
以下，図面を参照して，この発明による流路開閉用の水門駆動装置の実施例を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，概して，水路，浄水場等の流路を開閉するため配設されたゲート，扉体，バルブ等の水門２０，水門２０を上下往復移動させて流路を開閉するため駆動するモータ１，水門２０を手動で上下往復移動させる手動ハンドル７，及びモータ１又は手動ハンドル７による出力軸３４の回転を水門２０の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置１４を有している。水門支持手段を構成するピンラック１０は，水門２０が取り付けられ，ベース２６に設置されたスタンド１５に上下移動可能に支持されている。この流路開閉用の水門駆動装置は，モータ１及び手動ハンドル７の回転を解放して水門２０を自重降下させるための自重降下レバー２が動力伝達装置１４において設けられている。モータ１は，ＡＣサーボモータ等のサーボモータで構成されている。
【００１７】
動力伝達装置１４は，モータ１のモータ出力軸２２，モータ出力軸２２にワンウエイクラッチ１２を介在させて連結された伝動軸４，伝動軸４に設けられた無励磁作動保持ブレーキ３，伝動軸４に入力軸３１が連結された減速機５（一次減速機），減速機５のケース３９を介して連結された手動ハンドル７，手動ハンドル７を減速機５のケース３９を介して出力軸３２に連結するウォームギヤ３５，減速機５の出力軸３２に入力軸３３が連結された減速機６（二次減速機），減速機６の出力軸３４に連結されたピニオン９を備えたピニオン軸１１，及びピニオン９に噛み合うラックピン１６を備え且つ水門２０を取り付けた水門支持手段を構成するピンラック１０から構成されている。
【００１８】
この流路開閉用の水門駆動装置は，特に，モータ出力軸２２と動力伝達装置１４における伝動軸４との間にワンウエイクラッチ１２を介在させ，ワンウエイクラッチ１２によって水門２０が降下限界位置即ち流路の底面に到達したことに応答して，モータ１の駆動力を伝動軸４から切り離してモータ１を空転させることを特徴としている。ワンウエイクラッチ１２は，例えば，モータ出力軸２２に連結された外周側に軌道面を持つ内輪１８，伝動軸４に連結された内周側に軌道面を持つ外輪１７，内輪１８と外輪１７との軌道面間に組み込まれた多数のカム１９，及びカム１９を内輪１８と外輪１７との軌道面に接触させるスプリング２７を備えている。勿論，ワンウエイクラッチ１２は，その構成によっては，モータ出力軸２２に外輪１７を連結し，伝動軸４に内輪１８を連結することもできるものである。また，ワンウエイクラッチ１２は，水門２０が流路を全閉して伝動軸４の回転停止時に応答して，モータ１の駆動力を伝動軸４から切り離すように設定されているものである。更に，ワンウエイクラッチ１２は，水門２０が流路を全閉する時にリバンドして伝動軸４が逆転することに応答して，伝動軸４をモータ１から切り離すように設定されているものである。
【００１９】
動力伝達装置１４の最終出力軸となる出力軸３４は，ピニオン９を備えたピニオン軸１１であり，また，水門支持手段はピニオン９に噛み合うラックピン１６を備えたピンラック１０である。ピンラック１０は，図示していないが，スタンド１５に取り付けられたローラピンに回転自在なローラにガイドされてスムーズに上下移動できるように構成されている。動力伝達装置１４は，ピンラック１０を上下移動させるため，モータ１のモータ出力軸２２からの回転力を一対の減速機５，６を介して最終減速段の出力軸３４と一体のピニオン軸１１に伝達する。動力伝達装置１４において，水門２０とモータ１との間の駆動系には差動歯車機構を利用した差動歯車減速機等から構成された減速機５，６を直列に二段に配設されている。一次減速機５は，ケース３９，及びケース３９に組み込み支持された入力軸３１と出力軸３２から構成されている。手動ハンドル７は，減速機５のケース３９にウォームギヤ３５を介して組み込まれている。また，この流路開閉用の水門駆動装置では，ピニオン軸１１は，一次減速機５及び二次減速機６を介してモータ１のモータ出力軸２２に対して実質的に同一軸心上に配設されており，装置全体がコンパクトに簡素化された構造に構成されている。
【００２０】
モータ１は，水門２０の位置を調整可能に作動するＡＣサーボモータで構成されている。減速機５のケース３９は軸受３０によってスタンド１５に回転自在に支持されている。減速機５は，入力軸３１の回転を減速して出力軸３２の回転へと伝達される。また，減速機６は，入力軸３３の回転を減速して出力軸３４の回転へと伝達される。この実施例では，水門２０の位置を検出する位置検出器８が減速機５の出力軸３２に設けられている。この流路開閉用の水門駆動装置は，位置検出器８を設けたので，モータ１による水門２０の駆動の時は勿論のこと，手動ハンドル７による水門２０の駆動の時にも，水門２０の現在位置が常に情報としてコントローラに認識されており，水門２０を常に高精度に所望の位置に移動させることができる。勿論，この流路開閉用の水門駆動装置では，最終減速段の出力軸３４に位置検出器８を設けることもできる。
【００２１】
この流路開閉用の水門駆動装置において，手動ハンドル７は，ウォームギヤ３５を介して動力伝動装置１４に作動連結されている。手動ハンドル７に設けられたウォームギヤ３５は，ウォーム軸３８に設けたウォーム３６とそれに噛み合うウォームホイール３７から構成されている。ウォームホイール３７と減速機５のケース３９とはボルト２９によって締結されている。ウォーム３６の回転はウォームホイール３７に減速伝達されて回転するが，ウォームホイール３７からは，その回転がウォーム３６には伝達されない構造であり，従って，手動ハンドル７によってウォーム３６が回転する時には，ウォームホイール３７が回転し，ウォームホイール３７の回転が減速機５のケース３９を介して出力軸３２に伝達されることになるので，手動ハンドル７の回転の減速比は減速機５ではほとんど減速されずに，手動ハンドル７の回転はウォームギヤ３５で減速されるようになっている。
【００２２】
また，無励磁作動保持ブレーキ３は，動力伝達装置１４を通じて水門２０を所定の位置に保持し，非常時にはブレーキ解放機構を構成する自重降下レバー２の作動によって水門２０を自重降下させると共にサーボモータ１によりダイナミックブレーキで水門２０の降下を制御し，流路を水門２０で閉鎖する機能を有している。サーボモータ１は，例えば，永久磁石をロータに設け，巻線をステータに巻き上げた同期電動機即ち永久磁石式発電・電動機が使用されている。永久磁石式発電・電動機は，ステータに巻き上げた巻線に電流を流すと，ロータが回転し，トルクが発生する電動機モードとして機能し，また，自重等によってロータを回転させれば，ステータの巻線に電流が発生して発電機モードとして機能する。従って，この実施例では，水門２０の降下時に水門２０にブレーキをかける場合に，モータ１を発電機モードとして機能させて制動トルクを得るダイナミックブレーキとして働かせる。ブレーキ力は，熱エネルギとして放熱したり，電力として回生することができる。
【００２３】
また，無励磁作動保持ブレーキ３は，モータ出力軸２２にワンウエイクラッチ１２を介して連結した伝動軸４には，安全性を考慮して一対の無励磁作動保持ブレーキを平行して設けることができる。無励磁作動保持ブレーキ３は，そのケースにシフタが取り付けられる。シフタは，手動による自重降下レバー２の作動によって無励磁作動保持ブレーキ３を解放するように構成されている。無励磁作動保持ブレーキ３は，電源がＯＮすると，モータ１が回転可能になり，減速機５の入力軸３１が回転するように構成されている。電源がＯＦＦの時には，アーマチャがブレーキディスクに接し，ブレーキが掛かった状態になり，従って，無励磁作動保持状態になる。無励磁作動保持ブレーキ３は，例えば，一対の無励磁作動保持ブレーキを設けておけば，一方のブレーキ機能が故障した場合に，他方のブレーキ機能を発揮させることができ，安全性に富んだ構成となる。即ち，モータ１にブレーキをかけるときに，２個の無励磁作動保持ブレーキ３の内，一方を付勢してブレーキがかかる状態にしておき，一方が故障した場合に他方を付勢してブレーキがかかるように設定しておくことが好ましい。
【００２４】
次に，特に図３を参照して，この流路開閉用の水門駆動装置の作動を説明する。図３は，この流路開閉用の水門駆動装置における動力伝達装置１４の作動原理を示しており，（Ａ）は動力伝達装置１４を図解的に示しており，（Ｂ）はモータ１の駆動によって水門２０を上昇させる時の態様を示し，（Ｃ）はモータ１の駆動によって水門２０を降下させる時の態様を示し，（Ｄ）は自重降下レバーを操作して水門２０を自重降下させる時の態様を示し，（Ｅ）は水門２０が流路の底面に達して自重降下が停止した時の態様を示している。
【００２５】
この流路開閉用の水門駆動装置は，図３の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，モータ１による自動作動の場合には，先ず，無励磁作動保持ブレーキ３の電源がＯＮされると，ブレーキディスクが解放され，モータ１が回転駆動される。モータ１の出力軸２２からの駆動力は，減速機５の入力軸３１が回転し，この時，減速機５のケース３９はウォームギヤ３５が回転していないので，固定状態になっている。減速機５の入力軸３１が回転すると減速されて減速機５の出力軸３２が回転する。減速機５の出力軸３２が回転すると，減速機６の入力軸３３が回転し，次いで減速機６の出力軸３４が回転する。減速機６の出力軸３４が回転すると，出力軸３４と一体のピニオン軸１１が回転してピニオン９が回転し，次いで，ピニオン９に噛み合っているラックピン１６を形成したピンラック１０が上下移動することになる。この場合には，動力伝達装置１４には，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷されている。
【００２６】
次に，この流路開閉用の水門駆動装置は，手動ハンドル７による手動作動の場合には，無励磁作動保持ブレーキ３は電源がＯＦＦされており，ブレーキディスクが接触状態になって閉状態であり，モータ１の駆動は停止して減速機５の入力軸３１の回転が停止している。手動ハンドル７を回転作動すると，ウォームギヤ３５のウォーム３６が回転してウォームホイール３７が回転する。ウォームホイール３７は減速機５のケース３９に固定されているので，減速機５は軸受３０を介して全体的に回転して減速機５の出力軸３２が回転する。従って，手動ハンドル７の回転は，ウォームギヤ３５で減速されるが，減速機５ではほとんど減速されずにケース３９を介して出力軸３２へと伝達される。減速機５の出力軸３２が回転すると，減速機６の入力軸３３が回転し，次いで減速機６の出力軸３４が回転する。減速機６の出力軸３４が回転すると，出力軸３４と一体のピニオン軸１１が回転してピニオンであるピニオン９が回転し，次いで，ピニオン９に噛み合っているラックピン１６を形成したピンラック１０が上下移動することになる。この場合には，動力伝達装置１４には，水門２０が流路の底面に到達するまでは，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷された状態である。水門２０が流路の底面に到達すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離し，モータ１は空転する。
【００２７】
また，この流路開閉用の水門駆動装置は，水門２０による流路を早急に閉鎖しなければならない緊急の場合には，図３の（Ｄ）に示すように，水門２０の自重によって水門２０を降下させることができる。この緊急時には，停電等による電気系が故障していない場合又は故障している場合があるが，そのような緊急の場合には，自重降下レバー２を操作し，シフタによって無励磁作動保持ブレーキ３のアーマチャを強制的に動かしてブレーキディスクを解放する。この時，一対の無励磁作動保持ブレーキ３が設けられているので，シフタによってブレーキディスクを解放する。これによって，水門２０はその保持状態が解放され，水門２０とピンラック１０の自重により，水門２０とピンラック１０とが流路へと下降し，その時にサーボモータ１をダイナミックブレーキとして機能させて水門２０に制動をかけつつ降下させ，水門２０で流路を閉鎖するように作動する。この時，水門２０とピンラック１０の降下によってピニオン９が回転し，ピニオン９の回転は減速機６の出力軸３４を回転させる。出力軸３４の回転は減速機６の入力軸３３を回転させ，次いで，減速機５の出力軸３２が回転して減速機５の入力軸３１が回転する。減速機５の入力軸３１の回転は，モータ出力軸２２を空転させる。また，動力伝達装置１４には，水門２０が流路の底面に到達するまでは，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷された状態である。図３の（Ｅ）に示すように，水門２０が流路の底面に到達すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離し，モータ１は空転する。また，水門２０が流路の底面に激突して水門２０がリバウドして逆転し，逆回転が動力伝達装置１４に伝達されたとしても，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離しているので，モータ１は逆回転することなく空転する。また，水門２０が底面に静止すれば，動力伝達装置１４の回転は停止するが，ワンウエイクラッチ１２によってモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離されているので，モータ１が空転して慣性エネルギーを持っていても動力伝達装置１４へは伝達されず，動力伝達系への悪影響はなくなる。
【００２８】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置は，上記実施例では，ピニオン９にはピンラック１０のラックピン１６が噛み合い，水門支持手段がピンラック１０の態様を説明したが，水門支持手段をピンラック１０に限らず，例えば，ギヤラックで構成することができることは勿論である。その場合には，ピニオン９はギヤラックのラックの歯部に噛み合うことになる。ギヤラックは，スタンド１５に取り付けられたローラピンに回転自在なローラにガイドされてスムーズに上下移動できるように構成される。従って，二次減速機６の出力軸３４が回転すると，ピニオン軸１１を通じてピニオン９が回転し，ピニオン９の回転運動は，図示していないが，ラックに順次に伝達されてギヤラックが上下移動し，該ギヤラックに取り付けられた水門２０が上下移動することになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置は，例えば，流路を開閉するのに設けられた扉体，ゲート，弁体等の水門を上下移動させるアクチュエータに適用され，モータから水門への駆動系にワンウエイクラッチを組み込んで減速機等の損傷を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明による流路開閉用の水門駆動装置をを示す概略図である。
【図２】この流路開閉用の水門駆動装置の実施例を示す断面図である。
【図３】図２に示す流路開閉用の水門駆動装置の作動原理を示す説明図である。
【図４】従来の流路開閉用の水門駆動装置におけるピンラックと水門との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ モータ
２ 自重降下レバー
３ 無励磁作動保持ブレーキ
４ 伝動軸
５ 一次減速機
６ 二次減速機
７ 手動ハンドル
９ ピニオン
１０ ピンラック（水門支持手段）
１１ ピニオン軸
１２ ワンウエイクラッチ
１４ 動力伝動装置
１６ ラックピン
１７ 外輪
１８ 内輪
１９ カム
２０ 水門
２２ モータ出力軸
２７ スプリング
３４ 出力軸
３９ ケース
【技術分野】
【０００１】
この発明は，例えば，水路，浄水場等の流路を開閉する扉体，ゲート，バルブ等の水門を上下往復移動させ，流路の水の流れを調整する流路開閉用の水門駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，流路開閉用の水門駆動装置は，例えば，図４に示すように，水路，浄水場等の流路に建造された土台等のベース２６にスタンド１５を設置し，スタンド１５で支持された水門支持手段を構成するピンラック１０に流路を開閉するゲート，扉体，バルブ等の水門２０を取り付け，ピンラック１０に長手方向に沿って設けたラックピン１６に噛み合うピニオン９をモータ又は手動ハンドルで回転駆動し，水門２０を流路に対して上下方向に往復移動させて流路を開閉するものである。上記流路開閉用の水門駆動装置は，一般に，水門２０が取り付けられたピンラック１０，ラックピン１６に噛み合うピニオン９を設けたピニオン軸１１，ピニオン軸１１に回転を伝達する出力軸を備えた動力伝達装置，動力伝達装置における伝動軸に回転を与えるサーボモータ等のモータ，及び出力軸に回転を与える手動ハンドルを備えている。また，動力伝達装置には，水門２０を保持するブレーキ，モータの回転を断接するクラッチ，及び水門２０を自重で降下させるための自重降下レバーが設けられている。
【０００３】
従来，流路を流れる水等の流体の流れを制御するゲートを駆動するクラッチ等を組み込んだ弁駆動用アクチュエータが知られている。該弁駆動用アクチュエータは，回転軸に固定され且つ端面にドグ歯を備えた筒体，及び前記回転軸上を摺動可能であり且つ端面に前記筒体の前記ドグ歯に噛み合うドグ歯を備えたスリーブから成る動力伝達装置における噛み合いクラッチにおいて，一方のドグ歯は低い歯たけと高い歯たけに交互に形成され，他方のドグ歯の間の歯溝は前記低い歯たけのドグ歯と前記高い歯たけの前記ドグ歯とが噛み合う幅を有し，前記他方のドグ歯は前記低い歯たけのドグ歯と前記高い歯たけのドグ歯の間の歯溝に噛み合って動力を伝達するものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，モータの駆動により弁体の開閉制御を行うバルブ用アクチュエータが知られている。該バルブ用アクチュエータは，ステータ，ロータ及び回転軸から成るモータを有し，ロータと回転軸との間にワンウエイクラッチを介在させたものであり，ワンウエイクラッチや電磁ブレーキを大型のものとすることなく，減速ギヤの径を大きくしたり，減速ギヤの数を多くする必要がないものである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，水門や樋門用のゲート開閉装置の駆動系に適用される変速装置が知られている。該変速装置は，互いに同軸上に配置されて装置ハウジングに支承された１対の回転軸の一方に，装置ハウジング内に収容された遊星歯車機構における遊星歯車を支持させ，他方の回転軸に上記遊星歯車機構における太陽歯車を固定し，互いに逆動作する１対の一方向クラッチの一方を介して上記一方の回転軸側と太陽歯車側とを連結し，他方のクラッチを介して上記遊星歯車機構ケース側と太陽歯車側とを連結したものである（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−１０８２３９号公報
【特許文献２】特開平６−３０７５７０号公報
【特許文献３】特開平４−６０２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，従来のバルブアクチュエータでは，モータの動力慣性エネルギーは，ウォーム軸等の駆動系に皿ばね等のスプリングを挿入し，スプリングにエネルギーを蓄える構造に構成されている。また，サーボモータを使用したバルブアクチュエータは，自重降下時に，調速機能により高速回転している状態でゲートが全閉になると，モータが高速回転から急激に停止するため，モータの慣性エネルギーがゲート，減速機等に作用し，減速機等の破損につながる原因になっていた。また，停電等の電気系が故障している際には，モータによる駆動及び制御が不能になるが，その状態で水門を閉鎖しなければならない緊急時に，自重降下レバーによってロックを解除し，水門の自重で降下させた場合に，モータは空転しており，次いで，水門が流路の底面に衝突して停止した場合に，衝撃による衝撃力がモータに伝達されたり，モータの慣性エネルギーが動力伝達装置に伝達されたりして好ましくなかった。
【０００７】
この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，扉体，バルブ，ゲート等の水門を上下往復移動させる水門支持手段を上下往復移動可能に駆動するものであって，少なくとも水門が限界位置まで下降されて水路，浄水場等の流路を水門で閉鎖した時に，モータと伝動軸との駆動連結状態がワンウエイクラッチで自動的に解放され，モータの慣性エネルギーが伝動軸に伝達されない状態になって動力伝達装置における減速機等が損傷するのが防止され，また，水門の自重降下時に水門が流路の底面に衝突して水門がリバウドした際にワンウエイクラッチの機能で伝動軸の逆回転がモータに伝達されず，モータや減速機に異常な負荷がかかるのが防止され，装置そのものの耐久性を向上させることができる流路開閉用の水門駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は，流路を開閉する水門，該水門を上下往復移動させて前記流路を開閉するため駆動するモータ，前記水門を手動で上下往復移動させる手動ハンドル，及び前記モータ又は前記手動ハンドルによる回転運動を前記水門の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置を有し，前記動力伝達装置は前記モータのモータ出力軸に連結された伝動軸，前記伝動軸に組み込まれた無励磁作動保持ブレーキ，前記伝動軸に入力側が連結された減速機，前記モータと前記伝動軸との連結状態を切り離して前記水門を自重降下させるため操作される前記伝動軸に組み込まれた自重降下レバー，及び前記減速機の出力側に連結された出力軸によって作動される前記水門を取り付けた水門支持手段を備えていることから成る流路開閉用の水門駆動装置において，
前記モータ出力軸と前記動力伝達装置における前記伝動軸との間にワンウエイクラッチを介在させ，前記ワンウエイクラッチによって前記水門が降下限界位置に到達したことに応答して前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離して前記モータを空転させることを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置に関する。
【０００９】
この流路開閉用の水門駆動装置は，前記モータ又は前記手動ハンドルで回転駆動される前記出力軸にはピニオンを備えたピニオン軸が設けられ，前記水門支持手段には前記ピニオンに噛み合うラックピンを備えたピンラック又は前記ピニオンに噛み合うラックを備えたギヤラックが設けられている。
【００１０】
また，この流路開閉用の水門駆動装置において，前記減速機は前記入力軸が前記伝動軸に連結された一次減速機と該一次減速機の後流に連結された二次減速機から構成され，前記手動ハンドルは前記一次減速機のケースに連結されている。
【００１１】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉して前記伝動軸が回転停止することに応答して，前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離すように設定されている。
【００１２】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉する時に前記水門がリバンドして前記伝動軸が逆転することに応答して，前記伝動軸を前記モータから切り離すように設定されている。
【００１３】
また，前記ワンウエイクラッチは，前記モータ出力軸に連結された外周側に軌道面を持つ内輪，前記伝動軸に連結された内周側に軌道面を持つ外輪，前記内輪と前記外輪との前記軌道面間に組み込まれた多数のカム，及び前記カムを前記内輪と前記外輪との前記軌道面に接触させるスプリングを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
この流路開閉用の水門駆動装置は，上記のように，モータからの出力を減速機等を介して水門を支持した水門支持手段に伝達する動力伝達装置の入力側の伝動軸とモータ出力軸との間にワンウエイクラッチが組み込まれているので，水門が流路の底面に到達して動力伝達装置の伝動軸の回転が停止，即ち，伝動軸に過大な負荷がかかった状態になると，ワンウエイクラッチがモータ出力軸と伝動軸との連結状態を解放即ち切り離し，モータの慣性エネルギーが動力伝達装置における減速機等に負荷されることがなく，減速機の損傷を防止し，また，水門が自重降下して流路の底面に衝突し，水門がリバウンドして伝動軸が逆転したとしても，その逆転力がワンウエイクラッチの機能によってモータ出力軸に負荷されず，モータを損傷させることがなく，安全性，信頼性に富んだものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置の実施例を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，水路，浄水場等の流路を開閉するためゲート，扉体，バルブ等の水門（以下，総称）を上下往復移動させて駆動するものであり，サーボモータ等のモータのモータ出力軸と動力伝達装置における入力側の伝動軸との間にワンウエイクラッチを組み込み，動力伝達装置における減速機等の部品にモータの慣性エネルギーが負荷されることを防止して耐久性を向上させることを特徴としている。
【００１６】
以下，図面を参照して，この発明による流路開閉用の水門駆動装置の実施例を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，概して，水路，浄水場等の流路を開閉するため配設されたゲート，扉体，バルブ等の水門２０，水門２０を上下往復移動させて流路を開閉するため駆動するモータ１，水門２０を手動で上下往復移動させる手動ハンドル７，及びモータ１又は手動ハンドル７による出力軸３４の回転を水門２０の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置１４を有している。水門支持手段を構成するピンラック１０は，水門２０が取り付けられ，ベース２６に設置されたスタンド１５に上下移動可能に支持されている。この流路開閉用の水門駆動装置は，モータ１及び手動ハンドル７の回転を解放して水門２０を自重降下させるための自重降下レバー２が動力伝達装置１４において設けられている。モータ１は，ＡＣサーボモータ等のサーボモータで構成されている。
【００１７】
動力伝達装置１４は，モータ１のモータ出力軸２２，モータ出力軸２２にワンウエイクラッチ１２を介在させて連結された伝動軸４，伝動軸４に設けられた無励磁作動保持ブレーキ３，伝動軸４に入力軸３１が連結された減速機５（一次減速機），減速機５のケース３９を介して連結された手動ハンドル７，手動ハンドル７を減速機５のケース３９を介して出力軸３２に連結するウォームギヤ３５，減速機５の出力軸３２に入力軸３３が連結された減速機６（二次減速機），減速機６の出力軸３４に連結されたピニオン９を備えたピニオン軸１１，及びピニオン９に噛み合うラックピン１６を備え且つ水門２０を取り付けた水門支持手段を構成するピンラック１０から構成されている。
【００１８】
この流路開閉用の水門駆動装置は，特に，モータ出力軸２２と動力伝達装置１４における伝動軸４との間にワンウエイクラッチ１２を介在させ，ワンウエイクラッチ１２によって水門２０が降下限界位置即ち流路の底面に到達したことに応答して，モータ１の駆動力を伝動軸４から切り離してモータ１を空転させることを特徴としている。ワンウエイクラッチ１２は，例えば，モータ出力軸２２に連結された外周側に軌道面を持つ内輪１８，伝動軸４に連結された内周側に軌道面を持つ外輪１７，内輪１８と外輪１７との軌道面間に組み込まれた多数のカム１９，及びカム１９を内輪１８と外輪１７との軌道面に接触させるスプリング２７を備えている。勿論，ワンウエイクラッチ１２は，その構成によっては，モータ出力軸２２に外輪１７を連結し，伝動軸４に内輪１８を連結することもできるものである。また，ワンウエイクラッチ１２は，水門２０が流路を全閉して伝動軸４の回転停止時に応答して，モータ１の駆動力を伝動軸４から切り離すように設定されているものである。更に，ワンウエイクラッチ１２は，水門２０が流路を全閉する時にリバンドして伝動軸４が逆転することに応答して，伝動軸４をモータ１から切り離すように設定されているものである。
【００１９】
動力伝達装置１４の最終出力軸となる出力軸３４は，ピニオン９を備えたピニオン軸１１であり，また，水門支持手段はピニオン９に噛み合うラックピン１６を備えたピンラック１０である。ピンラック１０は，図示していないが，スタンド１５に取り付けられたローラピンに回転自在なローラにガイドされてスムーズに上下移動できるように構成されている。動力伝達装置１４は，ピンラック１０を上下移動させるため，モータ１のモータ出力軸２２からの回転力を一対の減速機５，６を介して最終減速段の出力軸３４と一体のピニオン軸１１に伝達する。動力伝達装置１４において，水門２０とモータ１との間の駆動系には差動歯車機構を利用した差動歯車減速機等から構成された減速機５，６を直列に二段に配設されている。一次減速機５は，ケース３９，及びケース３９に組み込み支持された入力軸３１と出力軸３２から構成されている。手動ハンドル７は，減速機５のケース３９にウォームギヤ３５を介して組み込まれている。また，この流路開閉用の水門駆動装置では，ピニオン軸１１は，一次減速機５及び二次減速機６を介してモータ１のモータ出力軸２２に対して実質的に同一軸心上に配設されており，装置全体がコンパクトに簡素化された構造に構成されている。
【００２０】
モータ１は，水門２０の位置を調整可能に作動するＡＣサーボモータで構成されている。減速機５のケース３９は軸受３０によってスタンド１５に回転自在に支持されている。減速機５は，入力軸３１の回転を減速して出力軸３２の回転へと伝達される。また，減速機６は，入力軸３３の回転を減速して出力軸３４の回転へと伝達される。この実施例では，水門２０の位置を検出する位置検出器８が減速機５の出力軸３２に設けられている。この流路開閉用の水門駆動装置は，位置検出器８を設けたので，モータ１による水門２０の駆動の時は勿論のこと，手動ハンドル７による水門２０の駆動の時にも，水門２０の現在位置が常に情報としてコントローラに認識されており，水門２０を常に高精度に所望の位置に移動させることができる。勿論，この流路開閉用の水門駆動装置では，最終減速段の出力軸３４に位置検出器８を設けることもできる。
【００２１】
この流路開閉用の水門駆動装置において，手動ハンドル７は，ウォームギヤ３５を介して動力伝動装置１４に作動連結されている。手動ハンドル７に設けられたウォームギヤ３５は，ウォーム軸３８に設けたウォーム３６とそれに噛み合うウォームホイール３７から構成されている。ウォームホイール３７と減速機５のケース３９とはボルト２９によって締結されている。ウォーム３６の回転はウォームホイール３７に減速伝達されて回転するが，ウォームホイール３７からは，その回転がウォーム３６には伝達されない構造であり，従って，手動ハンドル７によってウォーム３６が回転する時には，ウォームホイール３７が回転し，ウォームホイール３７の回転が減速機５のケース３９を介して出力軸３２に伝達されることになるので，手動ハンドル７の回転の減速比は減速機５ではほとんど減速されずに，手動ハンドル７の回転はウォームギヤ３５で減速されるようになっている。
【００２２】
また，無励磁作動保持ブレーキ３は，動力伝達装置１４を通じて水門２０を所定の位置に保持し，非常時にはブレーキ解放機構を構成する自重降下レバー２の作動によって水門２０を自重降下させると共にサーボモータ１によりダイナミックブレーキで水門２０の降下を制御し，流路を水門２０で閉鎖する機能を有している。サーボモータ１は，例えば，永久磁石をロータに設け，巻線をステータに巻き上げた同期電動機即ち永久磁石式発電・電動機が使用されている。永久磁石式発電・電動機は，ステータに巻き上げた巻線に電流を流すと，ロータが回転し，トルクが発生する電動機モードとして機能し，また，自重等によってロータを回転させれば，ステータの巻線に電流が発生して発電機モードとして機能する。従って，この実施例では，水門２０の降下時に水門２０にブレーキをかける場合に，モータ１を発電機モードとして機能させて制動トルクを得るダイナミックブレーキとして働かせる。ブレーキ力は，熱エネルギとして放熱したり，電力として回生することができる。
【００２３】
また，無励磁作動保持ブレーキ３は，モータ出力軸２２にワンウエイクラッチ１２を介して連結した伝動軸４には，安全性を考慮して一対の無励磁作動保持ブレーキを平行して設けることができる。無励磁作動保持ブレーキ３は，そのケースにシフタが取り付けられる。シフタは，手動による自重降下レバー２の作動によって無励磁作動保持ブレーキ３を解放するように構成されている。無励磁作動保持ブレーキ３は，電源がＯＮすると，モータ１が回転可能になり，減速機５の入力軸３１が回転するように構成されている。電源がＯＦＦの時には，アーマチャがブレーキディスクに接し，ブレーキが掛かった状態になり，従って，無励磁作動保持状態になる。無励磁作動保持ブレーキ３は，例えば，一対の無励磁作動保持ブレーキを設けておけば，一方のブレーキ機能が故障した場合に，他方のブレーキ機能を発揮させることができ，安全性に富んだ構成となる。即ち，モータ１にブレーキをかけるときに，２個の無励磁作動保持ブレーキ３の内，一方を付勢してブレーキがかかる状態にしておき，一方が故障した場合に他方を付勢してブレーキがかかるように設定しておくことが好ましい。
【００２４】
次に，特に図３を参照して，この流路開閉用の水門駆動装置の作動を説明する。図３は，この流路開閉用の水門駆動装置における動力伝達装置１４の作動原理を示しており，（Ａ）は動力伝達装置１４を図解的に示しており，（Ｂ）はモータ１の駆動によって水門２０を上昇させる時の態様を示し，（Ｃ）はモータ１の駆動によって水門２０を降下させる時の態様を示し，（Ｄ）は自重降下レバーを操作して水門２０を自重降下させる時の態様を示し，（Ｅ）は水門２０が流路の底面に達して自重降下が停止した時の態様を示している。
【００２５】
この流路開閉用の水門駆動装置は，図３の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，モータ１による自動作動の場合には，先ず，無励磁作動保持ブレーキ３の電源がＯＮされると，ブレーキディスクが解放され，モータ１が回転駆動される。モータ１の出力軸２２からの駆動力は，減速機５の入力軸３１が回転し，この時，減速機５のケース３９はウォームギヤ３５が回転していないので，固定状態になっている。減速機５の入力軸３１が回転すると減速されて減速機５の出力軸３２が回転する。減速機５の出力軸３２が回転すると，減速機６の入力軸３３が回転し，次いで減速機６の出力軸３４が回転する。減速機６の出力軸３４が回転すると，出力軸３４と一体のピニオン軸１１が回転してピニオン９が回転し，次いで，ピニオン９に噛み合っているラックピン１６を形成したピンラック１０が上下移動することになる。この場合には，動力伝達装置１４には，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷されている。
【００２６】
次に，この流路開閉用の水門駆動装置は，手動ハンドル７による手動作動の場合には，無励磁作動保持ブレーキ３は電源がＯＦＦされており，ブレーキディスクが接触状態になって閉状態であり，モータ１の駆動は停止して減速機５の入力軸３１の回転が停止している。手動ハンドル７を回転作動すると，ウォームギヤ３５のウォーム３６が回転してウォームホイール３７が回転する。ウォームホイール３７は減速機５のケース３９に固定されているので，減速機５は軸受３０を介して全体的に回転して減速機５の出力軸３２が回転する。従って，手動ハンドル７の回転は，ウォームギヤ３５で減速されるが，減速機５ではほとんど減速されずにケース３９を介して出力軸３２へと伝達される。減速機５の出力軸３２が回転すると，減速機６の入力軸３３が回転し，次いで減速機６の出力軸３４が回転する。減速機６の出力軸３４が回転すると，出力軸３４と一体のピニオン軸１１が回転してピニオンであるピニオン９が回転し，次いで，ピニオン９に噛み合っているラックピン１６を形成したピンラック１０が上下移動することになる。この場合には，動力伝達装置１４には，水門２０が流路の底面に到達するまでは，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷された状態である。水門２０が流路の底面に到達すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離し，モータ１は空転する。
【００２７】
また，この流路開閉用の水門駆動装置は，水門２０による流路を早急に閉鎖しなければならない緊急の場合には，図３の（Ｄ）に示すように，水門２０の自重によって水門２０を降下させることができる。この緊急時には，停電等による電気系が故障していない場合又は故障している場合があるが，そのような緊急の場合には，自重降下レバー２を操作し，シフタによって無励磁作動保持ブレーキ３のアーマチャを強制的に動かしてブレーキディスクを解放する。この時，一対の無励磁作動保持ブレーキ３が設けられているので，シフタによってブレーキディスクを解放する。これによって，水門２０はその保持状態が解放され，水門２０とピンラック１０の自重により，水門２０とピンラック１０とが流路へと下降し，その時にサーボモータ１をダイナミックブレーキとして機能させて水門２０に制動をかけつつ降下させ，水門２０で流路を閉鎖するように作動する。この時，水門２０とピンラック１０の降下によってピニオン９が回転し，ピニオン９の回転は減速機６の出力軸３４を回転させる。出力軸３４の回転は減速機６の入力軸３３を回転させ，次いで，減速機５の出力軸３２が回転して減速機５の入力軸３１が回転する。減速機５の入力軸３１の回転は，モータ出力軸２２を空転させる。また，動力伝達装置１４には，水門２０が流路の底面に到達するまでは，水門２０及びピンラック１０によって自重が負荷された状態である。図３の（Ｅ）に示すように，水門２０が流路の底面に到達すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離し，モータ１は空転する。また，水門２０が流路の底面に激突して水門２０がリバウドして逆転し，逆回転が動力伝達装置１４に伝達されたとしても，ワンウエイクラッチ１２がモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離しているので，モータ１は逆回転することなく空転する。また，水門２０が底面に静止すれば，動力伝達装置１４の回転は停止するが，ワンウエイクラッチ１２によってモータ出力軸２２と伝動軸４とを切り離されているので，モータ１が空転して慣性エネルギーを持っていても動力伝達装置１４へは伝達されず，動力伝達系への悪影響はなくなる。
【００２８】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置は，上記実施例では，ピニオン９にはピンラック１０のラックピン１６が噛み合い，水門支持手段がピンラック１０の態様を説明したが，水門支持手段をピンラック１０に限らず，例えば，ギヤラックで構成することができることは勿論である。その場合には，ピニオン９はギヤラックのラックの歯部に噛み合うことになる。ギヤラックは，スタンド１５に取り付けられたローラピンに回転自在なローラにガイドされてスムーズに上下移動できるように構成される。従って，二次減速機６の出力軸３４が回転すると，ピニオン軸１１を通じてピニオン９が回転し，ピニオン９の回転運動は，図示していないが，ラックに順次に伝達されてギヤラックが上下移動し，該ギヤラックに取り付けられた水門２０が上下移動することになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明による流路開閉用の水門駆動装置は，例えば，流路を開閉するのに設けられた扉体，ゲート，弁体等の水門を上下移動させるアクチュエータに適用され，モータから水門への駆動系にワンウエイクラッチを組み込んで減速機等の損傷を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明による流路開閉用の水門駆動装置をを示す概略図である。
【図２】この流路開閉用の水門駆動装置の実施例を示す断面図である。
【図３】図２に示す流路開閉用の水門駆動装置の作動原理を示す説明図である。
【図４】従来の流路開閉用の水門駆動装置におけるピンラックと水門との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ モータ
２ 自重降下レバー
３ 無励磁作動保持ブレーキ
４ 伝動軸
５ 一次減速機
６ 二次減速機
７ 手動ハンドル
９ ピニオン
１０ ピンラック（水門支持手段）
１１ ピニオン軸
１２ ワンウエイクラッチ
１４ 動力伝動装置
１６ ラックピン
１７ 外輪
１８ 内輪
１９ カム
２０ 水門
２２ モータ出力軸
２７ スプリング
３４ 出力軸
３９ ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を開閉する水門，該水門を上下往復移動させて前記流路を開閉するため駆動するモータ，前記水門を手動で上下往復移動させる手動ハンドル，及び前記モータ又は前記手動ハンドルによる回転運動を前記水門の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置を有し，前記動力伝達装置は前記モータのモータ出力軸に連結された伝動軸，前記伝動軸に組み込まれた無励磁作動保持ブレーキ，前記伝動軸に入力側が連結された減速機，前記モータと前記伝動軸との連結状態を切り離して前記水門を自重降下させるため操作される前記伝動軸に組み込まれた自重降下レバー，及び前記減速機の出力側に連結された出力軸によって作動される前記水門を取り付けた水門支持手段を備えていることから成る流路開閉用の水門駆動装置において，
前記モータ出力軸と前記動力伝達装置における前記伝動軸との間にワンウエイクラッチを介在させ，前記ワンウエイクラッチによって前記水門が降下限界位置に到達したことに応答して前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離して前記モータを空転させることを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項２】
前記モータ又は前記手動ハンドルで回転駆動される前記出力軸にはピニオンを備えたピニオン軸が設けられ，前記水門支持手段には前記ピニオンに噛み合うラックピンを備えたピンラック又は前記ピニオンに噛み合うラックを備えたギヤラックが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項３】
前記減速機は前記入力軸が前記伝動軸に連結された一次減速機と該一次減速機の後流に連結された二次減速機から構成され，前記手動ハンドルは前記一次減速機のケースに連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項４】
前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉して前記伝動軸が回転停止することに応答して，前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離すように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項５】
前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉する時に前記水門がリバンドして前記伝動軸が逆転することに応答して，前記伝動軸を前記モータから切り離すように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項６】
前記ワンウエイクラッチは，前記モータ出力軸に連結された外周側に軌道面を持つ内輪，前記伝動軸に連結された内周側に軌道面を持つ外輪，前記内輪と前記外輪との前記軌道面間に組み込まれた多数のカム，及び前記カムを前記内輪と前記外輪との前記軌道面に接触させるスプリングを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項１】
流路を開閉する水門，該水門を上下往復移動させて前記流路を開閉するため駆動するモータ，前記水門を手動で上下往復移動させる手動ハンドル，及び前記モータ又は前記手動ハンドルによる回転運動を前記水門の上下往復移動に変換伝達する動力伝達装置を有し，前記動力伝達装置は前記モータのモータ出力軸に連結された伝動軸，前記伝動軸に組み込まれた無励磁作動保持ブレーキ，前記伝動軸に入力側が連結された減速機，前記モータと前記伝動軸との連結状態を切り離して前記水門を自重降下させるため操作される前記伝動軸に組み込まれた自重降下レバー，及び前記減速機の出力側に連結された出力軸によって作動される前記水門を取り付けた水門支持手段を備えていることから成る流路開閉用の水門駆動装置において，
前記モータ出力軸と前記動力伝達装置における前記伝動軸との間にワンウエイクラッチを介在させ，前記ワンウエイクラッチによって前記水門が降下限界位置に到達したことに応答して前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離して前記モータを空転させることを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項２】
前記モータ又は前記手動ハンドルで回転駆動される前記出力軸にはピニオンを備えたピニオン軸が設けられ，前記水門支持手段には前記ピニオンに噛み合うラックピンを備えたピンラック又は前記ピニオンに噛み合うラックを備えたギヤラックが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項３】
前記減速機は前記入力軸が前記伝動軸に連結された一次減速機と該一次減速機の後流に連結された二次減速機から構成され，前記手動ハンドルは前記一次減速機のケースに連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項４】
前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉して前記伝動軸が回転停止することに応答して，前記モータの駆動力を前記伝動軸から切り離すように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項５】
前記ワンウエイクラッチは，前記水門が前記流路を全閉する時に前記水門がリバンドして前記伝動軸が逆転することに応答して，前記伝動軸を前記モータから切り離すように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項６】
前記ワンウエイクラッチは，前記モータ出力軸に連結された外周側に軌道面を持つ内輪，前記伝動軸に連結された内周側に軌道面を持つ外輪，前記内輪と前記外輪との前記軌道面間に組み込まれた多数のカム，及び前記カムを前記内輪と前記外輪との前記軌道面に接触させるスプリングを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流路開閉用の水門駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２２４６４９（Ｐ２００７−２２４６４９Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４８４１３（Ｐ２００６−４８４１３）
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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