(57)【要約】【課題】メンテナンスのための労力が少なくて済み、且つ、長期間停止状態で放置しても確実に始動することができる水門駆動用減速機を提供する。【解決手段】歯車３６を、歯形が形成された歯車基材３６Ａと、歯車基材３６Ａに形成されたコーティング層３６Ｂと、を有する構成とした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を増幅するための歯車伝達機構を備え、水門を開閉駆動するために使用される水門駆動用減速機において、
前記歯車伝達機構の歯車が、歯形が形成された歯車基材と、該歯車基材の歯面に形成されたセラミック系のコーティング層と、を有する構成とされた
ことを特徴とする水門駆動用減速機。
【請求項２】
請求項１において、
前記コーティング層の材質が、無給油の摺動に対し耐摩耗性を有するセラミック系材料とされ、前記歯車伝達機構の潤滑のための給油が不要とされた
ことを特徴とする水門駆動用減速機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記歯車基材の材質が、熱処理した鉄系材料とされた
ことを特徴とする水門駆動用減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水門の扉体を開閉するために使用される水門駆動用減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水門を開閉駆動するために、駆動力を増幅するための歯車伝達機構を備えた水門駆動用減速機が多用されている。
【０００３】
図３は、従来の水門の構造の一例を模式的に示す正面図、図４は同平面図である。
【０００４】
水門駆動用減速機１００は、歯車伝達機構（図示省略）を内蔵し、モータ１０２の駆動トルクを増幅して出力軸１０４から出力するようにされている。
【０００５】
出力軸１０４は両端が水門駆動用減速機１００から突出し、それぞれ連結軸１０６Ａ、１０６Ｂを介してドラムギヤ１０８Ａ、１０８Ｂに同軸的に連結されている。ドラムギヤ１０８Ａ、１０８Ｂはそれぞれ、ドラム１１０Ａ、１１０Ｂの一端に配設されたギヤ１１２Ａ、１１２Ｂに噛み合い係合している。
【０００６】
ドラム１１０Ａ、１１０Ｂの外周には、それぞれワイヤ１１４Ａ、１１４Ｂの一端側が巻きつけられており、これらワイヤ１１４Ａ、１１４Ｂの他端は構造物１１６に固定されている。
【０００７】
ワイヤ１１４Ａ、１１４Ｂにはそれぞれシーブ１１８Ａ、１１８Ｂが係合し、これらシーブ１１８Ａ、１１８Ｂは水門の扉体１２０の上端近傍に回転自在に連結されている。
【０００８】
扉体１２０は図示しないガイドに案内されて上下動自在とされており、ドラム１１０Ａ、１１０Ｂがワイヤ１１４Ａ、１１４Ｂを巻き取ると、扉体１２０が上昇し、ドラム１１０Ａ、１１０Ｂがワイヤ１１４Ａ、１１４Ｂを巻き出すと、扉体１２０が自重で下降するように構成されている。
【０００９】
水門は、一般的に開閉頻度が極めて低い一方、水門駆動用減速機１００を潤滑するための潤滑油、グリース等は未使用でも経時劣化するため給油、給脂等のメンテナンスを定期的に行う必要があった。
【００１０】
即ち、水門は本来の開閉のための作業回数が少ないにも拘らず、メンテナンスのための作業回数は一般的な設備と同様の回数が必要とされており、作業のアンバランスという問題を有していた。このような作業回数のアンバランスを是正し、作業労力の軽減を図るべく、水門に関しては特にメンテナンスための作業労力の低減が要望されていた。
【００１１】
これに対して、特許文献１には、歯車及び軸の熱処理後、歯面に防錆処理を施し、更に、歯面を固体潤滑剤でコーティングして無給油で使用可能とした水門駆動用減速機が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２―３９３２７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の歯車製造工程は、熱処理後、防錆処理及び固体潤滑剤のコーティングという２工程を要し、生産性という点で問題があった。
【００１４】
又、長期間停止状態で放置されると、歯面をコーティングした固体潤滑剤が硬化して始動のために大きなトルクが必要となることがあり、水門駆動用減速機の各部に過大な荷重が作用したり、始動自体が困難となることがあった。
【００１５】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、メンテナンスのための労力が少なくて済み、且つ、長期間停止状態で放置しても確実に始動することができる水門駆動用減速機を提供することをその課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動力を増幅するための歯車伝達機構を備え、水門を開閉駆動するために使用される水門駆動用減速機において、前記歯車伝達機構の歯車を、歯形が形成された歯車基材と、該歯車基材の歯面に形成されたセラミック系のコーティング層と、を有する構成としたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１７】
セラミックは耐食性に優れているので、歯車基材にセラミック系のコーティング層を形成すれば、水門駆動用減速機を長期間停止状態で放置しても歯車に錆等が発生することを防止でき、水門駆動用減速機の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
又、水門駆動用減速機は屋外等の温度変化が大きい場所に設置されることが多いが、セラミックは耐熱性、耐寒性に優れているので温度変化による劣化も防止でき、この点でも水門駆動用減速機の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
更に、セラミックは耐摩耗性にも優れているので歯面の摩耗も防止でき、この点でも水門駆動用減速機の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
尚、前記コーティング層の材質は、無給油の摺動に対し耐摩耗性を有するセラミック系材料とし、前記歯車伝達機構の潤滑のための給油を不要とすると一層よい。
【００２１】
このようにすることで、水門駆動用減速機のメンテナンスフリーを実現することができ、水門のメンテナンスのための作業回数を大幅に低減することができる。
【００２２】
又、歯面の摩耗を防止するための固体潤滑剤等のコーティングが不要であるので、固体潤滑剤等の硬化により歯車伝達機構の始動が阻害されることがなく、長期間停止状態で放置されても容易に始動可能である。
【００２３】
更に、固体潤滑剤等のコーティング工程が不要であるので、歯車の生産効率がよい。
【００２４】
又、前記歯車基材の材質を、熱処理した鉄系材料とするとよい。
【００２５】
熱処理した鉄系材料は強靭で剛性が高く、このような材料の歯車基材でコーティング層を支持すれば、変形によるコーティング層の剥離を防止することができる。又、熱処理した鉄系材料は摩耗にも強く、このようにな材料で歯車基材を構成すれば、万が一セラミック系のコーティング層が剥離しても、水門駆動用減速機を良好な状態で一定期間継続使用することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る水門駆動用減速機１０の構造を示す平断面図である。
【００２８】
水門駆動用減速機１０は、歯車伝達機構を構成する歯車が、歯形が形成された歯車基材と、該歯車基材の歯面に形成されたセラミック系のコーティング層と、を有する構成とされたことを特徴としている。
【００２９】
他の構成については従来の水門駆動用減速機と同様であるが、全体構造の概要について簡単に言及し、上記歯車の構成について説明することとする。
【００３０】
水門駆動用減速機１０は、第１の歯車１４が配設された入力軸１６と、第２の歯車１８、第３の歯車２０が配設された第１の中間軸２２と、第４の歯車２４、第５の歯車２６が配設された第２の中間軸２８と、第６の歯車３０、第７の歯車３２が配設された第３の中間軸３４と、第８の歯車３６が配設された出力軸３８と、を含んで構成され、入力軸１６の駆動トルクを４段階で増幅（減速）して出力軸３８から出力するようにされている。
【００３１】
第１〜第８の歯車１４、１８、２０、２４、２６、３０、３２及び３６（以下、「第１の歯車１４〜第８の歯車３６」という）は、いずれも斜歯歯車又は平歯車で、歯形が形成された歯車基材と、該歯車基材の歯面をコーティングするセラミック系のコーティング層と、を有する構成とされている。
【００３２】
図２は、これら第１の歯車１４〜第８の歯車３６の代表例として、第８の歯車３６の構成を模式的に示す側断面図である。
【００３３】
第８の歯車３６は、歯形が形成された歯車基材３６Ａの歯面にコーティング層３６Ｂが形成された構成とされている。
【００３４】
歯車基材３６Ａの材質は、熱処理した鉄系材料とされている。具体的には、機械構造用炭素鋼材、クロム・モリブデン鋼、鋳鋼等の鉄系材料に浸炭焼入れ、高周波焼入れ、ガス軟窒化等の焼入れ処理を施し、更に焼戻し処理を加えている。
【００３５】
一方、コーティング層３６Ｂは材質が、無給油の摺動に対し耐摩耗性を有するセラミック系材料とされている。
【００３６】
具体的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、クロムナイトライド（ＣｒＮ）等のセラミック材料が、プラズマ溶射法、炎溶射法、琺瑯がけ、物理蒸着法、化学蒸着法、焼付法等により歯車基材３６Ａの歯面にコーティングされている。
【００３７】
コーティング層３６Ｂの厚さは、厚ければそれだけ摩滅しにくい一方、厚過ぎると歯車基材３６Ａとの熱膨張差で剥離しやすくなり、又、歯車間のバックラッシ量も減るため、コーティング層３６Ｂの材質、歯車基材３６Ａの大きさ、形状等により、１０μｍ〜１００μｍ（より好ましくは３０μｍ〜８０μｍ程度）の範囲の適宜な厚さとするとよい。
【００３８】
尚、第１の歯車１４〜第８の歯車３６に固体潤滑剤等はコーティングされていない。又、水門駆動用減速機１０内に、潤滑油は給油されていない。
【００３９】
次に、水門駆動用減速機１０の作用について説明する。
【００４０】
水門駆動用減速機１０は、耐食性に優れるセラミック系のコーティング層が第１の歯車１４〜第８の歯車３６に形成されているので、長期間停止状態で放置されても第１の歯車１４〜第８の歯車３６に錆等が発生することがなく、耐久性が高い。
【００４１】
又、水門駆動用減速機１０は屋外等の温度変化が比較的大きい場所に設置されることが多いが、セラミックは耐熱性、耐寒性に優れているので、この点でも耐久性が高い。
【００４２】
更に、セラミックは耐摩耗性にも優れているので、第１の歯車１４〜第８の歯車３６の歯面が摩耗しにくく、この点でも耐久性が高い。特に、コーティング層の材質が、無給油及び無給脂状態の摺動に対し耐摩耗性を有するセラミック系材料であるので、水門駆動用減速機１０は、歯車伝達機構の潤滑のための給油は不要である。即ち、水門駆動用減速機１０は、完全なメンテナンスフリーが実現されており、水門に関するメンテナンスの作業回数を大幅に低減することが可能である。
【００４３】
又、水門駆動用減速機１０は、第１の歯車１４〜第８の歯車３６の歯面に固体潤滑剤等をコーティングしていないので、長期間停止状態で放置されても固体潤滑剤等が硬化することがなく、確実、且つ、容易に始動可能である。
【００４４】
又、第１の歯車１４〜第８の歯車３６は、歯車基材の熱処理工程の後、セラミック系のコーティング層の形成という１つのコーティング工程を加えればよく、歯車基材の熱処理工程の後に、防錆処理工程及び固体潤滑材のコーティング工程という２つのコーティング工程を要する、前記特許文献１に開示された歯車の生産工程よりも生産効率がよい。
【００４５】
又、歯車基材は材質が、強靭で剛性が高い、熱処理した鉄系材料であるので、該歯車基材に支持されるコーティング層は変形しにくく剥離が発生しにくい。
【００４６】
又、万が一、セラミック系のコーティング層が剥離した場合であっても、熱処理した鉄系材料の歯車基材は摩耗にも強いので水門駆動用減速機１０を良好な状態で一定期間継続使用することが可能である。
【００４７】
尚、本実施形態において、第１の歯車１４〜第８の歯車３６はいずれも斜歯歯車又は平歯車であるが、歯車の種類は特に限定されず、例えば、傘歯車、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ等の他の種類の歯車を備えた水門駆動用減速機に対しても本発明は当然に適用可能である。
【００４８】
又、本実施形態において、コーティング層は歯車基材の歯面に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、歯車基材の軸方向の側面、入力軸、出力軸、中間軸等の他の部位にセラミック系のコーティング層を形成してもよい。このようにすることで、歯車伝達機構全体の錆の発生も防止することができ、水門駆動用減速機の耐久性を一層向上させることができる。
【００４９】
又、本実施形態において、歯車基材は材質が、熱処理した鉄系とされているが、充分な強度、剛性を有していれば歯車基材の材質は特に限定されず、例えば熱処理を施していない鉄系材料、又は他の金属材料の歯車基材としてもよい。
【００５０】
又、本実施形態において、水門駆動用減速機１０には、固体潤滑材等をコーティングしていないが、例えば初期馴染み等を目的として、グリース等を給脂してもよい。尚、グリースは固体潤滑材のように硬化することがなく、水門駆動用減速機の始動に影響しない。尚、この場合も、メンテナンスのための給油、給脂は不要である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水門駆動用減速機のメンテナンスのための労力を低減でき、且つ、長期間停止状態で放置しても水門駆動用減速機を確実に始動することが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る水門駆動用減速機の全体構造を示す平断面図
【図２】同水門駆動用減速機の歯車の構成を模式的に示す側断面図
【図３】従来の水門の構造の一例を模式的に示す正面図
【図４】同平面図
【符号の説明】
１０、１００…水門駆動用減速機
１４…第１の歯車
１６…入力軸
１８…第２の歯車
２０…第３の歯車
２２…第１の中間軸
２４…第４の歯車
２６…第５の歯車
２８…第２の中間軸
３０…第６の歯車
３２…第７の歯車
３４…第３の中間軸
３６…第８の歯車
３８…出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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