JP2021173084A - Floodgate opening/closing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水門を開閉する水門開閉装置に関する。 The present invention relates to a floodgate opening / closing device for opening / closing a floodgate.
扉体を昇降させて水門を開閉する水門開閉装置は、特許文献1に記載されているように、モータを備え、減速機等を介してモータの駆動力を扉体に与えて扉体を昇降させる。水門の使用現場によっては、扉体の下降を扉体の上昇より高速に行うことが要求される。この要求には、駆動源としてサーボモータやポールチェンジ式のモータ、即ち、回転数が可変のモータを採用することによって、対応することができる。
As described in
しかしながら、水門の設計制限等によっては、回転数が可変のモータを採用できないことがある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、モータの回転数を変えることなく、扉体の下降を扉体の上昇より高速に行うことが可能な水門開閉装置を提供することを目的とする。
However, depending on the design restrictions of the floodgate, it may not be possible to use a motor with a variable rotation speed.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a water gate opening / closing device capable of lowering a door body at a higher speed than raising a door body without changing the rotation speed of a motor. do.
前記目的に沿う本発明に係る水門開閉装置は、駆動源及び該駆動源の回転力が与えられて出力部が回転駆動する動力伝達機構を有し、前記出力部の回転駆動に応じた速度で水門の扉体を昇降する水門開閉装置において、前記駆動源は、第1、第2のモータを具備し、前記動力伝達機構は、前記第1、第2のモータにそれぞれ対応する入力部P、Qを有し、T1方向に回転している前記第1のモータの回転力及びR1方向に回転している前記第2のモータの回転力が前記入力部P、Qにそれぞれ入力されて、前記出力部が回転数S1で一方向に回転駆動し、前記扉体を下降させ、前記第2のモータの回転力が前記入力部Qに非入力の状態で、前記T1方向の逆方向であるT2方向に回転している前記第1のモータの回転力が前記入力部Pに入力されて、前記出力部が、前記回転数S1より小さい回転数S2で他方向に回転駆動し、前記扉体を上昇させる。 The water gate opening / closing device according to the present invention according to the above object has a drive source and a power transmission mechanism for rotationally driving the output unit by applying the rotational force of the drive source, and at a speed corresponding to the rotational drive of the output unit. In the water gate opening / closing device for raising and lowering the door body of the water gate, the drive source includes first and second motors, and the power transmission mechanism includes input units P corresponding to the first and second motors, respectively. The rotational force of the first motor having Q and rotating in the T1 direction and the rotational force of the second motor rotating in the R1 direction are input to the input units P and Q, respectively, and said. The output unit is rotationally driven in one direction at the rotation speed S1 to lower the door body, and the rotational force of the second motor is not input to the input unit Q, and T2 is in the opposite direction to the T1 direction. The rotational force of the first motor rotating in the direction is input to the input unit P, and the output unit is rotationally driven in the other direction at a rotation speed S2 smaller than the rotation speed S1 to drive the door body. Raise.
本発明に係る水門開閉装置は、動力伝達機構が、第1、第2のモータにそれぞれ対応する入力部P、Qを有し、T1方向に回転している第1のモータの回転力及びR1方向に回転している第2のモータの回転力が入力部P、Qからそれぞれ入力されて、出力部が回転数S1で一方向に回転駆動し、扉体を下降させ、第2のモータの回転力が入力部Qから非入力の状態で、T1方向の逆方向であるT2方向に回転している第1のモータの回転力が入力部Pから入力されて、出力部が、回転数S1より小さい回転数S2で他方向に回転駆動し、扉体を上昇させるので、第1、第2のモータの回転数を変えることなく、扉体の下降を扉体の上昇より高速に行うことが可能である。 In the water gate opening / closing device according to the present invention, the power transmission mechanism has input units P and Q corresponding to the first and second motors, respectively, and the rotational force and R1 of the first motor rotating in the T1 direction. The rotational force of the second motor rotating in the direction is input from the input units P and Q, respectively, and the output unit is rotationally driven in one direction at the rotation speed S1 to lower the door body and lower the door body of the second motor. When the rotational force is not input from the input unit Q, the rotational force of the first motor rotating in the T2 direction, which is the opposite direction of the T1 direction, is input from the input unit P, and the output unit is rotated at the rotation speed S1. Since the door body is raised by rotating in the other direction at a smaller rotation speed S2, the door body can be lowered at a higher speed than the door body is raised without changing the rotation speeds of the first and second motors. It is possible.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る水門開閉装置10は、駆動源11及び駆動源11の回転力が与えられて出力部の一例である太陽歯車12が回転駆動する動力伝達機構13を有し、太陽歯車12の回転駆動に応じた速度で水門の扉体Gを昇降する装置である。
Subsequently, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the attached drawings, and the present invention will be understood.
As shown in FIG. 1, in the floodgate opening /
水門開閉装置10は、図1に示すように、駆動源11が主としてモータ14(第1のモータ)及びモータ15(第2のモータ)から構成されている。即ち、駆動源11は第1、第2のモータを具備している。モータ14はT1方向及びT2方向(T1方向の逆方向)に回転可能であり、モータ15はR1方向及びR2方向(R1方向の逆方向)に回転可能である。モータ14、15は共に、モータ14、15に接続された制御部16から指令信号が送信されて回転方向が切り替えられる。
As shown in FIG. 1, in the water gate opening /
モータ14のT1方向の回転及びT2方向の回転は、回転速度が等しく、回転速度が固定されている。モータ15のR1方向の回転及びR2方向の回転も、回転速度が等しく、回転速度が固定されている。
なお、本実施の形態では、T1方向及びR1方向が時計回りの方向を意味し、T2方向及びR2方向が反時計回りの方向を意味するが、これに限定されず、例えば、T1方向及びR2方向が時計回りの方向で、T2方向及びR1方向が反時計回りの方向であってもよい。
また、本実施の形態では、モータ14の回転速度とモータ15の回転速度は異なるが、同じであってもよい。
The rotation speed of the
In the present embodiment, the T1 direction and the R1 direction mean the clockwise direction, and the T2 direction and the R2 direction mean the counterclockwise direction, but the present invention is not limited to this, and for example, the T1 direction and the R2 direction. The direction may be a clockwise direction, and the T2 direction and the R1 direction may be a counterclockwise direction.
Further, in the present embodiment, the rotation speed of the
本実施の形態において、動力伝達機構13は、遊星歯車機構であり、モータ14に対応する入力部Pの一例である内歯車17と、内歯車17に噛み合った遊星歯車18と、モータ15に対応する入力部Qの一例である遊星キャリア23と、内歯車17と同心に配された太陽歯車12とを備えている。
内歯車17の外周には外周歯19が取り付けられ、外周歯19には、モータ14の出力軸20に連結された歯車21が噛み合っている。そのため、モータ14(モータ14の出力軸20)の回転力は歯車21を介して内歯車17に伝えられ、内歯車17が一方向又は他方向に回転する。なお、本実施の形態において、一方向の回転及び他方向の回転とは時計回りの回転及び反時計回りの回転をそれぞれ意味する。
In the present embodiment, the
Outer
遊星歯車18は複数(本実施の形態では4個)あって、各遊星歯車18は、内歯車17の内歯22及び太陽歯車12に噛み合った状態であり、自転と太陽歯車12を中心とした公転とが可能である。複数の遊星歯車18には、各遊星歯車18を回転自在に支持する遊星キャリア23が接続され、遊星キャリア23には遊星キャリア軸24が連結されている。モータ15の出力軸25と遊星キャリア軸24の間にはクラッチ26が設けられ、出力軸25と遊星キャリア軸24は、クラッチ26によって、連結状態及び非連結状態が切り替えられる。出力軸25が遊星キャリア軸24に連結された状態でモータ15を作動させることにより、各遊星歯車18は一方向又は他方向に自転しながら太陽歯車12を中心に公転する。
There are a plurality of planetary gears 18 (4 in this embodiment), and each
遊星キャリア23の近傍には、遊星キャリア23を固定して各遊星歯車18が太陽歯車12中心の公転をできないようにするブレーキ27が設けられている。クラッチ26及びブレーキ27の各動作は、クラッチ26及びブレーキ27に接続された制御部16によって制御される。
太陽歯車12の中心には、太陽歯車12の軸心に沿った軸材28が連結され、軸材28はギア29に噛み合ったギア30の中心に連結されている。
In the vicinity of the
A
ギア29の中心に一端部が連結された軸材31の他端部にはスプロケット32の中心が連結され、スプロケット32には、扉体Gに接続されたチェーン33が掛け渡されている。ギア29の径はギア30の径より大きく、ギア29、30によって減速機が構成されている。ギア29、30及びスプロケット32は、太陽歯車12の回転駆動に伴って回転駆動し、扉体Gはスプロケット32の回転によって昇降する。
なお、本発明には直接的な関係がないことから、記載を省略しているが、この種の水門開閉装置の実際の設計に当たっては、ギア29、30により構成された減速機以外の減速機や、ウォームギアにより構成されるセルフロック機構等が設けられる。
The center of the
Since there is no direct relationship with the present invention, the description is omitted, but in the actual design of this type of water gate opening / closing device, a speed reducer other than the speed reducer composed of
次に、扉体Gを下降させる際及び上昇させる際の動作について説明する。
扉体Gを下降させる際、ブレーキ27を非作動にして各遊星歯車18を公転可能な状態にし、クラッチ26でモータ15の出力軸25を遊星キャリア軸24に連結した状態にして、モータ14、15(モータ14の出力軸20及びモータ15の出力軸25)をそれぞれT1方向及びR1方向に回転させる。
Next, the operation when lowering and raising the door body G will be described.
When lowering the door body G, the
これによって、T1方向に回転しているモータ14の回転力が歯車21経由で内歯車17に入力され、R1方向に回転しているモータ15の回転力が遊星キャリア軸24及び遊星キャリア23経由で各遊星歯車18に入力されることから、内歯車17は、図2(A)に示すように、他方向に回転駆動し、各遊星歯車18は他方向に自転しながら太陽歯車12を中心に一方向に公転し、太陽歯車12が回転数S1で一方向に回転駆動する。その結果、スプロケット32が他方向に回転駆動して、扉体Gが下降する。
As a result, the rotational force of the
一方、扉体Gを上昇させる際には、ブレーキ27を作動して各遊星歯車18を公転不可能な状態にし、クラッチ26でモータ15の出力軸25を遊星キャリア軸24に対し非連結な状態にし、モータ15を停止した状態(モータ15の回転力が遊星歯車18に非入力の状態)で、モータ14をT2方向に回転させる。これにより、T2方向に回転しているモータ14の回転力が内歯車17に入力されて、図2(B)に示すように、内歯車17は一方向に回転駆動し、各遊星歯車18は公転せず一方向に自転し、太陽歯車12は回転数S1より小さい回転数S2で他方向に回転駆動する。その結果、スプロケット32が一方向に回転駆動して、扉体Gは上昇する。なお、回転数S1、S2の「回転数」とは、単位時間当たりの回転数を意味する。
On the other hand, when raising the door body G, the
ここで、扉体Gの下降時には、モータ14の回転力が与えられている内歯車17の回転と、モータ15の回転力が与えられている遊星キャリア23(各遊星歯車18の自転及び公転)とが合わさって、太陽歯車12が一方向に回転駆動する。即ち、動力伝達機構13は、モータ14、15の各回転力が入力されて、太陽歯車12が回転駆動する。
Here, when the door body G is lowered, the rotation of the
これに対し、扉体Gの上昇時、モータ15の回転力が遊星キャリア23(各遊星歯車18)に与えられていない状態で、モータ14の回転力が内歯車17に与えられることによって、内歯車17の回転駆動が各遊星歯車18の自転により太陽歯車12に伝わり、太陽歯車12が他方向に回転駆動する。即ち、動力伝達機構13は、モータ14の回転力のみが入力されて、太陽歯車12が回転駆動する。
従って、太陽歯車12が他方向に回転駆動する回転数S2は、太陽歯車12が一方向に回転駆動する回転数S1より小さくなる。従って、扉体Gの下降は扉体Gの上昇に比べて高速となる。
On the other hand, when the door body G rises, the rotational force of the
Therefore, the rotation number S2 in which the
また、水門開閉装置10は、駆動源が2つのモータ14、15を具備し、モータ14、15が共に時計回りの回転及び反時計周りの回転を行えることから、モータ14、15のいずれか一方が不具合により作動不可となっても、他方の作動によって扉体Gを昇降させることが可能である。
Further, since the water gate opening /
ここまで説明した水門開閉装置10は、太陽歯車12、内歯車17及び遊星キャリア23がそれぞれ出力部、入力部P及び入力部Qであるが、これに限定されない。
以下、図3、図4を参照して、遊星キャリア41、内歯車17及び太陽歯車42がそれぞれ出力部、入力部P及び入力部Qである水門開閉装置40について説明する。なお、水門開閉装置40において、水門開閉装置10と同様の構成については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
In the water gate opening /
Hereinafter, the floodgate opening /
本発明の第2の実施の形態に係る水門開閉装置40は、図3に示すように、駆動源11の回転力が与えられて遊星キャリア41(出力部)が回転駆動する動力伝達機構43を有している。遊星歯車機構である動力伝達機構43は、モータ14に対応する内歯車17(入力部P)、モータ15に対応する太陽歯車42(入力部Q)、複数の遊星歯車18、及び、各遊星歯車18を回転自在に支持する遊星キャリア41を備えている。
As shown in FIG. 3, the water gate opening /
モータ15の出力軸25と太陽歯車42の中心に連結された軸材44とは、出力軸25及び軸材44の間に設けられたクラッチ26によって、連結状態及び非連結状態が切り替えられる。出力軸25が軸材44に連結された状態でモータ15が作動することにより、太陽歯車42は一方向又は他方向に回転する。太陽歯車42には各遊星歯車18が噛み合っている。太陽歯車42の近傍には、制御部16からの信号送信によって太陽歯車42を固定するブレーキ45が設けられている。
遊星キャリア41、遊星キャリア41に一端が連結され他端がギア30に連結された遊星キャリア軸46、ギア29、30、軸材31及びスプロケット32は、各遊星歯車18が自転を伴い太陽歯車42を中心に公転することによって回転する。
The
In the
扉体Gを下降させる際、ブレーキ45を非作動にして太陽歯車42を回転可能な状態にし、クラッチ26でモータ15の出力軸25を軸材44に連結した状態にして、モータ14、15をそれぞれT1方向及びR1方向に回転させる。これによって、内歯車17及び太陽歯車42は共に、図4(A)に示すように、一方向に回転駆動し、各遊星歯車18が自転しながら太陽歯車42を中心に一方向に公転する。その結果、遊星キャリア41及び遊星キャリア軸46が回転数S1’で一方向に回転し、スプロケット32が他方向に回転駆動して、扉体Gは下降する。本実施の形態では、T2方向及びR1方向が時計回りの方向を意味し、T1方向及びR2方向が反時計回りの方向を意味する。
When lowering the door body G, the
扉体Gを上昇させる際、ブレーキ45を作動して太陽歯車42を回転不可能な状態にし、クラッチ26でモータ15の出力軸25を軸材44に非連結な状態にし、モータ15を停止した状態で、モータ14をT2方向に回転させる。これにより、内歯車17は、図4(B)に示すように、他方向に回転駆動し、各遊星歯車18が自転しながら貸与歯車42を中心に他方向に公転する。その結果、遊星キャリア41及び遊星キャリア軸46が回転数S1’より小さい回転数S2’で他方向に回転し、スプロケット32が一方向に回転駆動して、扉体Gは上昇する。
When raising the door body G, the
扉体Gの下降時には、モータ14の回転力が与えられている内歯車17の回転と、モータ15の回転力が与えられている太陽歯車42の回転とが合わさって、遊星キャリア41及び遊星キャリア軸46が回転する。これに対し、扉体Gの上昇時、モータ15の回転力が太陽歯車42に与えられていない状態で、モータ14の回転力が与えられている内歯車17の回転のみによって、遊星キャリア41及び遊星キャリア軸46が回転する。従って、扉体Gの下降は扉体Gの上昇に比べて高速となる。
When the door body G is lowered, the rotation of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第1、第2のモータは回転速度が可変であってもよく、第2のモータはR1方向のみに回転するものであってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all changes in conditions that do not deviate from the gist are within the scope of the present invention.
For example, the first and second motors may have a variable rotation speed, and the second motor may rotate only in the R1 direction.
また、動力伝達機構は遊星歯車機構に限定されず、例えば、差動歯車を有する機構であってもよい。
そして、動力伝達機構が遊星歯車機構である場合、内歯車を出力部とすることもできる。構造の簡素化の観点では、太陽歯車及び内歯車のいずれか一方を出力部とするのが好ましい。また、遊星歯車機構を減速機としても機能させる場合には、太陽歯車又は遊星キャリアのいずれか一方を出力部とするのが好ましい。
Further, the power transmission mechanism is not limited to the planetary gear mechanism, and may be, for example, a mechanism having a differential gear.
When the power transmission mechanism is a planetary gear mechanism, the internal gear can be used as an output unit. From the viewpoint of simplifying the structure, it is preferable to use either the sun gear or the internal gear as the output unit. Further, when the planetary gear mechanism also functions as a speed reducer, it is preferable that either the sun gear or the planetary carrier is used as the output unit.
また、扉体はチェーンに吊るされている必要は無く、例えば、ワイヤーであってもよい。扉体がワイヤーに吊るされている場合、出力部としてドラムが採用される。 Further, the door body does not need to be hung on the chain, and may be, for example, a wire. When the door body is hung on a wire, a drum is adopted as an output unit.
10:水門開閉装置、11:駆動源、12:太陽歯車、13:動力伝達機構、14、15:モータ、16:制御部、17:内歯車、18:遊星歯車、19:外周歯、20:出力軸、21:歯車、22:内歯、23:遊星キャリア、24:遊星キャリア軸、25:出力軸、26:クラッチ、27:ブレーキ、28:軸材、29、30:ギア、31:軸材、32:スプロケット、33:チェーン、40:水門開閉装置、41:遊星キャリア、42:太陽歯車、43:動力伝達機構、44:軸材、45:ブレーキ、46:遊星キャリア軸、G:扉体 10: Water gate opening / closing device, 11: Drive source, 12: Sun gear, 13: Power transmission mechanism, 14, 15: Motor, 16: Control unit, 17: Internal gear, 18: Planetary gear, 19: Outer tooth, 20: Output shaft, 21: Gear, 22: Internal tooth, 23: Planet carrier, 24: Planet carrier shaft, 25: Output shaft, 26: Clutch, 27: Brake, 28: Shaft material, 29, 30: Gear, 31: Shaft Material, 32: Sprocket, 33: Chain, 40: Water gate opening / closing device, 41: Planetary carrier, 42: Sun gear, 43: Power transmission mechanism, 44: Shaft material, 45: Brake, 46: Planetary carrier shaft, G: Door body
Claims (4)
前記駆動源は、第1、第2のモータを具備し、
前記動力伝達機構は、前記第1、第2のモータにそれぞれ対応する入力部P、Qを有し、T1方向に回転している前記第1のモータの回転力及びR1方向に回転している前記第2のモータの回転力が前記入力部P、Qにそれぞれ入力されて、前記出力部が回転数S1で一方向に回転駆動し、前記扉体を下降させ、前記第2のモータの回転力が前記入力部Qに非入力の状態で、前記T1方向の逆方向であるT2方向に回転している前記第1のモータの回転力が前記入力部Pに入力されて、前記出力部が、前記回転数S1より小さい回転数S2で他方向に回転駆動し、前記扉体を上昇させることを特徴とする水門開閉装置。 In a water gate opening / closing device that has a drive source and a power transmission mechanism in which an output unit is rotationally driven by a rotational force of the drive source, and moves up and down the door body of the water gate at a speed corresponding to the rotational drive of the output unit.
The drive source includes first and second motors.
The power transmission mechanism has input units P and Q corresponding to the first and second motors, respectively, and is rotating in the rotational force of the first motor rotating in the T1 direction and in the R1 direction. The rotational force of the second motor is input to the input units P and Q, respectively, and the output unit is rotationally driven in one direction at the rotation speed S1 to lower the door body and rotate the second motor. In a state where the force is not input to the input unit Q, the rotational force of the first motor rotating in the T2 direction, which is the opposite direction of the T1 direction, is input to the input unit P, and the output unit receives the output unit. A water gate opening / closing device characterized in that the door body is raised by rotationally driving in the other direction at a rotation speed S2 smaller than the rotation speed S1.
In the water gate opening / closing device according to claim 2, in the planetary gear mechanism, the planetary carrier is the output unit, one of the sun gear and the internal gear is the input unit P, and the other is the input unit Q. A sluice gate opening and closing device featuring.
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