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時及び水門の停止状態で動力伝達装置に発生するモータの慣性エネルギーをオイルダンバで吸収し，動力伝達装置の減速機等に負荷されるて損傷することを防止する。
【解決手段】 この流路開閉用の水門駆動装置は，ウォームギヤ３５が減速機５のケース３９に固定されたウォームホイール３７とそれに噛み合うウォーム３６を設けたウォーム軸３８とを有する。ウォーム軸３８の一端はケーシング１２に回転自在に支持された手動ハンドル７のハンドルボス２３に連結され，また，ウォーム軸３８の他端はケーシング１２に回転自在に支持されたオイルダンバ１７に支持されている。
【解決手段】 この流路開閉用の水門駆動装置は，ウォームギヤ３５が減速機５のケース３９に固定されたウォームホイール３７とそれに噛み合うウォーム３６を設けたウォーム軸３８とを有する。ウォーム軸３８の一端はケーシング１２に回転自在に支持された手動ハンドル７のハンドルボス２３に連結され，また，ウォーム軸３８の他端はケーシング１２に回転自在に支持されたオイルダンバ１７に支持されている。
【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５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。また，動力伝達装置において，手動ハンドルと手動切換レバーの操作がスピンドルを回転駆動する回転軸に駆動連結され，回転軸及び操作軸が互いに並列に配置されている。上記回転軸は，ウォームが設けられた回転軸とスリーブが摺動可能にスプラインが嵌合した回転軸から構成されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，手動ハンドルで回転される回転軸が軸受によって取付本体に回転可能に支持された弁駆動用アクチュエータ装置が知られている。該弁駆動用アクチュエータ装置は，回転軸と操作軸が互いに並列に配置されており，手動ハンドルと手動切換レバーの操作がスピンドルを回転駆動する回転軸に駆動連結されている。回転軸は，ウォームを設けた回転軸と，スリーブを摺動可能に嵌合したスプラインを備えた回転軸とから構成されている。ウォームは，トルクスプリングによりスラスト方向に支持されている。スピンドルにかかるトルクがウォームホイールに伝達され，ウォームホイールにトルクがかかると，ウォームはトルクスプリングのばね力に抗してスラスト方向に押され，トルクスプリングを撓ませつつ移動するものである。ウォームホイールにかかるトルクの大小に比例してウォームが回転軸の軸方向に移動するものである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，従来のバルブアクチュエータは，ウォームホィール，スリーブ及びステムブッシュが駆動装置から伝達装置を通じて回転されるウォームによって一体構造で回転される構造に構成されている。伝達装置は，雌ねじを回転させてスピンドルを上下移動させるため，ステムブッシュに固定されたウォームホイールと，ウォームホイールに噛み合って駆動手段からの回転が伝達されるウォームを有している。ハウジングに軸受を介してスリーブが回転可能に配設されている。スリーブの嵌合部には，雌ねじを備えたステムブッシュがスプラインやキーによって固定されている。また，スリーブの外周部にはウォームギヤを構成するウォームホィールがスプライン，キー，圧入等によって固定されている。トルク検出は，ウォーム軸にトルクスプリングを介して組み込まれたトルクセンサによって検出して設定することができる（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２００１−２４８７４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５７４２０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，水門が閉方向で停止することで，モータの慣性エネルギー，又は水門の停止時に発生する衝撃力が大きいと，皿ばねの形状が大きくなり，皿ばねの枚数が多くなり，そのため外形が大きなものになるという問題があった。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水門が全閉になると，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のピンラック又はラックを上下往復移動可能に駆動するものであり，水門が閉鎖した時，水門が急激に停止した時に，動力伝達装置に伝達されるモータの慣性エネルギー及び水門の自重降下時に水門が流路の底面に衝突して発生する衝撃力をウォームギヤを構成するウォーム軸に対して設けたオイルダンバによって吸収し，モータ，減速機等に異常な負荷がかかるのを防止し，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，前記手動ハンドルによる回転を前記減速機のケースに伝達するウォームギヤ，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，
前記ウォームギヤは，前記減速機の前記ケースに固定されたウォームホイールと前記ウォームホイールに噛み合うウォームを設けたウォーム軸とを有し，前記ウォーム軸の一端をケーシングに回転自在に支持された前記手動ハンドルのハンドルボスに支持し，前記ウォーム軸の他端を前記ケーシングに回転自在に支持されたオイルダンバに支持した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】
また，前記オイルダンバは，前記ケーシングに回転自在に支持された端部と前記ウォーム軸を嵌入する中空部が形成された筒部とを備えたダンパ本体，前記ダンパ本体の前記中空部と前記ウォーム軸の端面とで形成されたオイルが充填されたオイル室，前記オイル室と前記オイルが収容される前記ケーシング内とを連通するオリフィス，及び前記オリフィスの開口量を調節する調整スクリューから構成されている。
【００１０】
また，前記オイルダンバは，前記動力伝達装置に伝達される前記モータの慣性エネルギー及び前記水門の上下移動の停止時に前記動力伝達装置に発生する衝撃力を吸収するものである。
【００１１】
また，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ものである。
【００１２】
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前記ケースに連結されている。
【発明の効果】
【００１３】
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におけるウォームギヤを構成するウォーム軸に対してオイルダンバ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急激に停止，即ち，伝動軸に過大な負荷がかかった状態になると，オイルダンバがモータの慣性エネルギー及び水門が自重降下して流路の底面に衝突して発生する衝撃力を吸収し，減速機やモータの損傷を防止することができ，装置そのものの耐久性を向上し，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】
【００１４】
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又は手動ハンドルの回転を出力軸に伝達する動力伝達装置にオイルダンバを組み込み，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や水門が閉じる時に発生する衝撃力が動力伝達装置における減速機等に過大に負荷されることを防止し，装置そのものの耐久性を向上させることを特徴としている。
【００１５】
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。
【００１６】
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の回転を減速機５のケース３９を介して出力軸３２に作動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。即ち，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。
【００１７】
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による回転を減速機５のケース３９に伝達するウォームギヤ３５は，減速機５のケース３９に固定されたウォームホイール３７とウォームホイール３７に噛み合うウォーム３６を設けたウォーム軸３８とを有している。この流路開閉用の水門駆動装置は，特に，ウォーム軸３８の一端がスタンド１５に設けられたケーシング１２に軸受４２で回転自在に支持された手動ハンドル７のハンドルボス２３に支持され，ウォーム軸３８の他端がケーシング１２に軸受４２で回転自在に支持されたオイルダンバ１７に支持されていることを特徴としている。ハンドルボス２３は，手動ハンドル７の軸にキー２４で固定されている。実施例では，オイルダンバ１７は，主として，ケーシング１２に回転自在に支持された端部４７とウォーム軸３８を嵌入する中空部４９が形成された筒部２７とを備えたダンパ本体１８，ダンパ本体１８の中空部４９とウォーム軸３８の端面４５とで形成されたオイルが充填されたオイル室２８，オイル室２８とオイルが収容されるケーシング１２内のギヤ室４６とを連通するオリフィス４０，及びオリフィス４０の開口量を調節する調整スクリュー４１から構成されている。オリフィス４０は，ダンパ本体１８に形成された連通孔２５を通じてギヤ室４６に連通している。
【００１８】
また，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に組み込まれたオイルダンバ１７は，動力伝達装置１４に伝達されるモータ１の慣性エネルギー及び水門２０の上下移動の停止時に動力伝達装置１４に発生する衝撃力を吸収することを特徴としている。即ち，オイルダンバ１７は，水門２０が降下限界位置即ち流路の底面に到達した時に発生する衝撃力を吸収し，また，水門２０が流路を全閉して伝動軸４の回転停止時に残存するモータ１の慣性エネルギーを吸収し，動力伝達装置１４にかかる過剰負荷を緩和するものである。更に，オイルダンバ１７は，水門２０が流路を全閉する時にリバンドして伝動軸４が逆転することによる衝撃を吸収し，動力伝達装置１４にかかる過剰負荷を緩和するものである。
【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，スタンド１５に取り付けられたローラピン２１に回転自在なローラ１３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。
【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，位置検出器が設けられているので，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，この流路開閉用の水門駆動装置の作動を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，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を備えたピンラック１０が上下往復移動することになる。この際には，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して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へは，モータ１の慣性エネルギーが負荷される状態になるが，この流路開閉用の水門駆動装置では，オイルダンバ１７が設けられているので，オイルダンバ１７の機能によってモータ１の慣性エネルギーが吸収され，減速機５，６には好ましくない負荷が付与されず，動力伝達装置１４の部品の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
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を備えたピンラック１０が上下往復移動することになる。この際には，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して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなる。
【００２６】
また，この流路開閉用の水門駆動装置は，緊急の場合には，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。水門２０が流路の底面に到達して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，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，オイルダンバ１７によって吸収され，モータ１への悪影響は防止される。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，モータ１は空転しているが，オイルダンバ１７によってモータ１の慣性エネルギーが吸収され，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。
【００２７】
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２１に回転自在なローラ１３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】
【００２８】
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オイルダンバ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】
【００２９】
【図１】この発明による流路開閉用の水門駆動装置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の要部を断面で示す概略図である。
【図３】図２に示す流路開閉用の水門駆動装置のオイルダンバの要部を示す拡大断面図である。
【図４】図３のオイルダンバが組み込まれた流路開閉用の水門駆動装置を示す断面図である。
【図５】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】
【００３０】
１ モータ（ＡＣサーボモータ）
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 ケーシング
１４ 動力伝動装置
１６ ラックピン
１７ オイルダンバ
１８ ダンパ本体
２０ 水門
２２ モータ出力軸
２３ ハンドルボス
２７ 筒部
２８ オイル室
３４ 出力軸
３５ ウォームギヤ
３６ ウォーム
３７ ウォームホイール
３８ ウォーム軸
３９ ケース
４０ オリフィス
４１ 調整スクリュー
４７ 端部
４９ 中空部
【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５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。また，動力伝達装置において，手動ハンドルと手動切換レバーの操作がスピンドルを回転駆動する回転軸に駆動連結され，回転軸及び操作軸が互いに並列に配置されている。上記回転軸は，ウォームが設けられた回転軸とスリーブが摺動可能にスプラインが嵌合した回転軸から構成されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，手動ハンドルで回転される回転軸が軸受によって取付本体に回転可能に支持された弁駆動用アクチュエータ装置が知られている。該弁駆動用アクチュエータ装置は，回転軸と操作軸が互いに並列に配置されており，手動ハンドルと手動切換レバーの操作がスピンドルを回転駆動する回転軸に駆動連結されている。回転軸は，ウォームを設けた回転軸と，スリーブを摺動可能に嵌合したスプラインを備えた回転軸とから構成されている。ウォームは，トルクスプリングによりスラスト方向に支持されている。スピンドルにかかるトルクがウォームホイールに伝達され，ウォームホイールにトルクがかかると，ウォームはトルクスプリングのばね力に抗してスラスト方向に押され，トルクスプリングを撓ませつつ移動するものである。ウォームホイールにかかるトルクの大小に比例してウォームが回転軸の軸方向に移動するものである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，従来のバルブアクチュエータは，ウォームホィール，スリーブ及びステムブッシュが駆動装置から伝達装置を通じて回転されるウォームによって一体構造で回転される構造に構成されている。伝達装置は，雌ねじを回転させてスピンドルを上下移動させるため，ステムブッシュに固定されたウォームホイールと，ウォームホイールに噛み合って駆動手段からの回転が伝達されるウォームを有している。ハウジングに軸受を介してスリーブが回転可能に配設されている。スリーブの嵌合部には，雌ねじを備えたステムブッシュがスプラインやキーによって固定されている。また，スリーブの外周部にはウォームギヤを構成するウォームホィールがスプライン，キー，圧入等によって固定されている。トルク検出は，ウォーム軸にトルクスプリングを介して組み込まれたトルクセンサによって検出して設定することができる（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２００１−２４８７４６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５７４２０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，水門が閉方向で停止することで，モータの慣性エネルギー，又は水門の停止時に発生する衝撃力が大きいと，皿ばねの形状が大きくなり，皿ばねの枚数が多くなり，そのため外形が大きなものになるという問題があった。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水門が全閉になると，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のピンラック又はラックを上下往復移動可能に駆動するものであり，水門が閉鎖した時，水門が急激に停止した時に，動力伝達装置に伝達されるモータの慣性エネルギー及び水門の自重降下時に水門が流路の底面に衝突して発生する衝撃力をウォームギヤを構成するウォーム軸に対して設けたオイルダンバによって吸収し，モータ，減速機等に異常な負荷がかかるのを防止し，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，前記手動ハンドルによる回転を前記減速機のケースに伝達するウォームギヤ，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，
前記ウォームギヤは，前記減速機の前記ケースに固定されたウォームホイールと前記ウォームホイールに噛み合うウォームを設けたウォーム軸とを有し，前記ウォーム軸の一端をケーシングに回転自在に支持された前記手動ハンドルのハンドルボスに支持し，前記ウォーム軸の他端を前記ケーシングに回転自在に支持されたオイルダンバに支持した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】
また，前記オイルダンバは，前記ケーシングに回転自在に支持された端部と前記ウォーム軸を嵌入する中空部が形成された筒部とを備えたダンパ本体，前記ダンパ本体の前記中空部と前記ウォーム軸の端面とで形成されたオイルが充填されたオイル室，前記オイル室と前記オイルが収容される前記ケーシング内とを連通するオリフィス，及び前記オリフィスの開口量を調節する調整スクリューから構成されている。
【００１０】
また，前記オイルダンバは，前記動力伝達装置に伝達される前記モータの慣性エネルギー及び前記水門の上下移動の停止時に前記動力伝達装置に発生する衝撃力を吸収するものである。
【００１１】
また，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ものである。
【００１２】
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前記ケースに連結されている。
【発明の効果】
【００１３】
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におけるウォームギヤを構成するウォーム軸に対してオイルダンバ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急激に停止，即ち，伝動軸に過大な負荷がかかった状態になると，オイルダンバがモータの慣性エネルギー及び水門が自重降下して流路の底面に衝突して発生する衝撃力を吸収し，減速機やモータの損傷を防止することができ，装置そのものの耐久性を向上し，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】
【００１４】
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又は手動ハンドルの回転を出力軸に伝達する動力伝達装置にオイルダンバを組み込み，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や水門が閉じる時に発生する衝撃力が動力伝達装置における減速機等に過大に負荷されることを防止し，装置そのものの耐久性を向上させることを特徴としている。
【００１５】
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。
【００１６】
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の回転を減速機５のケース３９を介して出力軸３２に作動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。即ち，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。
【００１７】
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による回転を減速機５のケース３９に伝達するウォームギヤ３５は，減速機５のケース３９に固定されたウォームホイール３７とウォームホイール３７に噛み合うウォーム３６を設けたウォーム軸３８とを有している。この流路開閉用の水門駆動装置は，特に，ウォーム軸３８の一端がスタンド１５に設けられたケーシング１２に軸受４２で回転自在に支持された手動ハンドル７のハンドルボス２３に支持され，ウォーム軸３８の他端がケーシング１２に軸受４２で回転自在に支持されたオイルダンバ１７に支持されていることを特徴としている。ハンドルボス２３は，手動ハンドル７の軸にキー２４で固定されている。実施例では，オイルダンバ１７は，主として，ケーシング１２に回転自在に支持された端部４７とウォーム軸３８を嵌入する中空部４９が形成された筒部２７とを備えたダンパ本体１８，ダンパ本体１８の中空部４９とウォーム軸３８の端面４５とで形成されたオイルが充填されたオイル室２８，オイル室２８とオイルが収容されるケーシング１２内のギヤ室４６とを連通するオリフィス４０，及びオリフィス４０の開口量を調節する調整スクリュー４１から構成されている。オリフィス４０は，ダンパ本体１８に形成された連通孔２５を通じてギヤ室４６に連通している。
【００１８】
また，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に組み込まれたオイルダンバ１７は，動力伝達装置１４に伝達されるモータ１の慣性エネルギー及び水門２０の上下移動の停止時に動力伝達装置１４に発生する衝撃力を吸収することを特徴としている。即ち，オイルダンバ１７は，水門２０が降下限界位置即ち流路の底面に到達した時に発生する衝撃力を吸収し，また，水門２０が流路を全閉して伝動軸４の回転停止時に残存するモータ１の慣性エネルギーを吸収し，動力伝達装置１４にかかる過剰負荷を緩和するものである。更に，オイルダンバ１７は，水門２０が流路を全閉する時にリバンドして伝動軸４が逆転することによる衝撃を吸収し，動力伝達装置１４にかかる過剰負荷を緩和するものである。
【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，スタンド１５に取り付けられたローラピン２１に回転自在なローラ１３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。
【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，位置検出器が設けられているので，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，この流路開閉用の水門駆動装置の作動を説明する。この流路開閉用の水門駆動装置は，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を備えたピンラック１０が上下往復移動することになる。この際には，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して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へは，モータ１の慣性エネルギーが負荷される状態になるが，この流路開閉用の水門駆動装置では，オイルダンバ１７が設けられているので，オイルダンバ１７の機能によってモータ１の慣性エネルギーが吸収され，減速機５，６には好ましくない負荷が付与されず，動力伝達装置１４の部品の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
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を備えたピンラック１０が上下往復移動することになる。この際には，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して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなる。
【００２６】
また，この流路開閉用の水門駆動装置は，緊急の場合には，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。水門２０が流路の底面に到達して流路を閉鎖すると，動力伝達装置１４へかかる自重は無くなり，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，オイルダンバ１７によって吸収され，モータ１への悪影響は防止される。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，モータ１は空転しているが，オイルダンバ１７によってモータ１の慣性エネルギーが吸収され，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。
【００２７】
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２１に回転自在なローラ１３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】
【００２８】
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オイルダンバ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】
【００２９】
【図１】この発明による流路開閉用の水門駆動装置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の要部を断面で示す概略図である。
【図３】図２に示す流路開閉用の水門駆動装置のオイルダンバの要部を示す拡大断面図である。
【図４】図３のオイルダンバが組み込まれた流路開閉用の水門駆動装置を示す断面図である。
【図５】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】
【００３０】
１ モータ（ＡＣサーボモータ）
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 ケーシング
１４ 動力伝動装置
１６ ラックピン
１７ オイルダンバ
１８ ダンパ本体
２０ 水門
２２ モータ出力軸
２３ ハンドルボス
２７ 筒部
２８ オイル室
３４ 出力軸
３５ ウォームギヤ
３６ ウォーム
３７ ウォームホイール
３８ ウォーム軸
３９ ケース
４０ オリフィス
４１ 調整スクリュー
４７ 端部
４９ 中空部
【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，前記手動ハンドルによる回転を前記減速機のケースに伝達するウォームギヤ，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，
前記ウォームギヤは，前記減速機の前記ケースに固定されたウォームホイールと前記ウォームホイールに噛み合うウォームを設けたウォーム軸とを有し，前記ウォーム軸の一端をケーシングに回転自在に支持された前記手動ハンドルのハンドルボスに支持し，前記ウォーム軸の他端を前記ケーシングに回転自在に支持されたオイルダンバに支持したことを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項２】
前記オイルダンバは，前記ケーシングに回転自在に支持された端部と前記ウォーム軸を嵌入する中空部が形成された筒部とを備えたダンパ本体，前記ダンパ本体の前記中空部と前記ウォーム軸の端面とで形成されたオイルが充填されたオイル室，前記オイル室と前記オイルが収容される前記ケーシング内とを連通するオリフィス，及び前記オリフィスの開口量を調節する調整スクリューから構成さ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】
前記オイルダンバは，前記動力伝達装置に伝達される前記モータの慣性エネルギー及び前記水門の上下移動の停止時に前記動力伝達装置に発生する衝撃力を吸収す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１〜３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前記ケースに連結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，前記手動ハンドルによる回転を前記減速機のケースに伝達するウォームギヤ，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，
前記ウォームギヤは，前記減速機の前記ケースに固定されたウォームホイールと前記ウォームホイールに噛み合うウォームを設けたウォーム軸とを有し，前記ウォーム軸の一端をケーシングに回転自在に支持された前記手動ハンドルのハンドルボスに支持し，前記ウォーム軸の他端を前記ケーシングに回転自在に支持されたオイルダンバに支持したことを特徴とする流路開閉用の水門駆動装置。
【請求項２】
前記オイルダンバは，前記ケーシングに回転自在に支持された端部と前記ウォーム軸を嵌入する中空部が形成された筒部とを備えたダンパ本体，前記ダンパ本体の前記中空部と前記ウォーム軸の端面とで形成されたオイルが充填されたオイル室，前記オイル室と前記オイルが収容される前記ケーシング内とを連通するオリフィス，及び前記オリフィスの開口量を調節する調整スクリューから構成さ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】
前記オイルダンバは，前記動力伝達装置に伝達される前記モータの慣性エネルギー及び前記水門の上下移動の停止時に前記動力伝達装置に発生する衝撃力を吸収す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１〜３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前記ケースに連結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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２２５０５１（Ｐ２００７−２２５０５１Ａ）
【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２００６−４８４１８（Ｐ２００６−４８４１８）
【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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