(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路に架設した支持台上の操作装置内の歯車伝達機構を介して水門の扉体を昇降させるようにした無潤滑仕様の水門用開閉機において、
前記歯車伝達機構の歯車および軸に硬度を上げるための熱処理を行うと共に防錆のための下地処理として無電解ニッケルメッキを施し、前記歯車の歯面に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無潤滑の軸受により支持したことを特徴とする水門用開閉機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
河川や水路等の水門および樋門、制水ゲートに使用する水門用開閉機には、ラック式、スピンドル式、ウインチ式等がある。本発明は、これら汎用されている水門用開閉機において、歯車伝達機構を介して扉体を昇降させる水門用開閉機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水門用開閉機は、水路に架設した支持台上に操作装置を設け、該操作装置には歯車伝達機構が装備され、該歯車伝達機構を介して前記支持台の下方の扉体を昇降させ、水門を開閉させるものである。一例として、簡易な構成のラック式水門用開閉機があり、主に水路の取水ゲートに使用される。
【０００３】
上記、ラック式水門用開閉機の構造においては、ラックは操作装置内に上下方向に挿通され、ピン歯車と連結されており、ピン歯車は操作装置内の歯車伝達機構を仲介して電動式のモータと接続されているか、または、手動式のハンドルと接続されている。水門開閉機の種類によっては電動式及び手動式が併設されたものもあり、切換手段によって選択するようになっている。歯車伝達機構は回転力を伝えるばかりでなく、セルフロック機構や減速機が設けられ、確実な操作が行えるようになっている。
【０００４】
従来、このような水門開閉機は、一般の機械と比べて年間を通してその使用頻度（作動回数）が少なく歯面の摩耗は少ない。それでも、通常の金属歯車を使用した水門開閉機では、金属歯車に対してオイルバス方式またはグリース方式の潤滑を採用している。そして、潤滑油あるいはグリースの劣化を考慮して、年間に一回程度の潤滑油交換あるいはグリース塗布を行い、水門開閉機のメンテナンスを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水門用開閉機は広く利用されており、メンテナンス用人員も設備拡充に伴って増員する必要がある。しかしながら、近年、水門管理者の高齢化が進んでおり、また、人員の確保が困難なため、メンテナンスをできるだけしなくて済むような設備が望まれるようになって来ている。
また、構造上、歯車に使用される潤滑油等が流出して水路に侵入すると、水路や河川を汚染することになり、周囲環境に好ましくない状態になる。
したがって、無潤滑仕様の水門用開閉機を設置することが要望されている。
【０００６】
しかしながら、オイルレス化を図る目的で、水門用開閉機に無潤滑の金属歯車あるいは樹脂歯車を使用するためには、歯車の直径、歯幅を大きくして歯車の歯面面圧を潤滑仕様の場合と比べて小さくする必要がある。そのため潤滑の金属歯車を使用した開閉機に比べて、歯車に必要なスペースをかなり大きく取るので、操作装置が大型になる虞がある（コストアップ及び設置スペースの拡大）。
更に、無潤滑仕様にした場合、摩耗の問題のほかにも錆の問題が生じる。すなわち、歯面等に錆が生じて錆による固着が起こり、歯車が動かないといった現象が生じる。このため、歯面等の耐食性についても対処しなければならないという課題が発生する。
【０００７】
本発明は、オイルレス化を図るために、無潤滑の歯車を使用して、歯面に対する初期なじみ、耐摩耗性、耐食性の機能を向上させた水門用開閉機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１の発明は、水路に架設した支持台上の操作装置内の歯車伝達機構を介して水門の扉体を昇降させるようにした無潤滑仕様の水門用開閉機において、前記歯車伝達機構の歯車および軸に硬度を上げるための熱処理を行うと共に防錆のための下地処理として無電解ニッケルメッキを施し、前記歯車の歯面に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無潤滑の軸受により支持したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の詳細として、熱処理には歯面に高周波焼入れを施し、歯車および軸の下地処理として、無電解ニッケルメッキ処理を施した。また、固体潤滑剤には二硫化モリブデン等を用い、かつ、鉛、カドミウム等の有害な重金属を含有しない物を使用する。
さらに、軸を支持する無潤滑の軸受には、熱固化型グリースを封入したベアリングを使用する。
【００１０】
また、水門用開閉機に構成される機械的セルフロック機構において、セルフロック機構に組付けられる摩擦板には、ノンアスベストタイプを使用し、かつ、摩耗の少ない材質を選択する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図４に示すように、手動ラック式の水門用開閉機の操作装置を一例にとると、上ケーシング１と下ケーシング２を重ね合わせた内部に歯車伝達機構を収容しており、ケーシング内壁には防錆塗装が施されている。
上ケーシング側面にはハンドル軸３（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）が突出されており、また、上下ケーシング１，２に扉体に結合したラック４を貫通させている。手動による操作力はハンドル軸３を回し、内部の歯車伝達機構を介してラック４を作動させ、扉体を昇降させるようにしたものである。
なお、突出したハンドル軸３には、トルクリレーサー５を内蔵してカバー６を固着すると共に、ハンドル握り７を備えたハンドル８が装着されている。また、ハンドル８を回すときはキー９を外してハンドル８の回転を自由にさせる。
【００１２】
図２に示すように、ハンドル軸３は、ベアリングと共に熱固化型グリースを封入した軸受１０に支持され、歯車１１を装着している。また、ハンドル軸３の下方にはねじブレーキ軸１２（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）が配設され、同様の軸受１０により支持されている。このねじブレーキ軸１２にはねじブレーキ機構が設置されている。さらに、図１に示すように、ねじブレーキ軸１２の側方に位置したピン歯車軸１３（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）も同様の軸受１０により支持される。なお、符号１４は軸受カバーである。
【００１３】
図１、図２に示すように、ねじブレーキ軸１２には平歯車１５（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）が挿通され、該挿通面に互いに螺旋ねじ１２ａ，１５ａが形成されており、平歯車１５はハンドル軸３の歯車１１と噛み合う。この互いの歯車１１，１５の歯面は熱処理として高周波焼入れが施され、一例として歯車１１は硬度ＨＲＣ５４〜５８、平歯車１５は硬度ＨＲＣ５０〜５４にされる。下地処理として無電解ニッケルメッキ（例：厚さ約２０ミクロン）を行い、二硫化モリブデン系の固体潤滑剤がコーティング（例：厚さ約３０ミクロン）されている。ハンドル８を操作すると平歯車１５は内孔に形成した螺旋ねじ１２ａ，１５ａにより軸方向に移動する。また、ねじブレーキ軸１２の螺旋ねじ１２ａの腐食による固着防止に無電解ニッケルメッキが有効である。更に螺旋ねじ１２ａへの固体潤滑剤の塗布により潤滑性と耐食性が向上する。
【００１４】
また、平歯車１５の軸方向両側には段付きの廻り止め１６（ＳＵＳ３０４）が、ねじブレーキ軸１２に固定されている。廻り止め１６の段部には四ふっ化エチレン樹脂のドライベアリング１７を介挿して爪歯車１８が回転自在に設けられている。さらに、爪歯車１８の両側面には、ノンアスベストタイプの摩耗の少ない材質からなる摩擦板１９が配設されている。また、爪歯車１８に係合するラチェット爪２０はピン２１に軸着され、その間にドライベアリング１７が介挿されている。
【００１５】
図１に示すピン歯車軸１３には平歯車２２とピン歯車２３が固着され、それぞれカラー２４によって位置決めがされており、平歯車２２とねじブレーキ軸１２に形成された歯車１２ｂとは、互いの歯面に熱処理として高周波焼入れが施され、一例として歯車１２ｂは硬度ＨＲＣ５４〜５８、平歯車２２は硬度ＨＲＣ５０〜５４にされる。下地処理として、無電解ニッケルメッキ処理を行い、歯面の初期なじみを目的に二硫化モリブデン系の固体潤滑剤を歯面にコーティングした。また、ピン歯車２３に対向して１対のガイドローラー２５が垂直方向に間隔を開けて配設され、ラック４の上下動を安定させている。
ところで、このピン歯車２３とラック４は噛み合い部が露出されているので、グリース潤滑を行うのが普通である。また、ピン歯車２３に熱処理及び下地処理を行い、固体潤滑剤を歯面にコーティングしても固体潤滑剤が剥げ落ちる可能性がある。このため、この箇所には下地処理の無電解ニッケルメッキに四ふっ化エチレン樹脂等の自己潤滑性微粉末を含んだ複合メッキ処理を施し、グリース不要にした。
このほか、カラー、ガイドローラー等は耐食性を考慮して鋼材（ＳＵＳ３０４）を使用している。
【００１６】
このように本発明の水門用開閉機は、換言すれば、噛み合う２つの金属歯車の歯面に、熱処理として高周波焼入れを行うと共に下地処理を施し、さらに、固体潤滑剤をコーティングする。このとき、熱処理による耐食性の低下や歯面硬度の表面からの深さを考慮する。コーティングは有害な重金属を含まない二硫化モリブデン系の固体潤滑剤を使用したので、環境を汚染することなく歯車の初期なじみ及び耐摩耗性を向上させることができる。
また、無潤滑の２つの金属歯車は噛み合わせることにより、初期なじみという工程を経て、歯車の歯面を適度に摩耗させ、その後の歯面の摩耗を実用上の許容値以内に収める。このとき、更なる耐摩耗性の向上を図るため各段の歯車に発生する面圧のバランスをとり、噛み合う２つの歯車に硬度差を設ける。ただし、歯面の面圧と速度の積であるＰＶ値の小さいものについては無潤滑歯車としてプラスチック歯車の使用も考えられる。
【００１７】
また、開閉機の部品においては、爪歯車１８およびラチェット爪２０に耐摩耗性および耐食性向上のための熱処理と無電解ニッケルメッキを施し、同じく鋳物ケーシング１，２内面に防錆塗料を塗布し、耐食性の向上を図り、歯面に発生した錆のもらい錆を防止する。また、摩擦板１９には耐摩耗性の良いドライタイプのものを使用した。
【００１８】
以上、ここで使用される金属歯車は、潤滑油、グリースを使用せず、耐摩耗性および耐食性が向上し、歯車の寿命が延びて開閉機としての必要な寿命（１０〜２０年）を満たすことになる。これにより、従来の潤滑に必要な潤滑油溜等が不要になり、長期のメンテナンスフリーとなって維持費の削減、作業員も少数で済む。また、潤滑油、グリースを使用しないので環境への汚染の心配がない。なお、このような構成は電動式や他のギヤ使用の開閉機にも適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上述べた通りであり、請求項１に記載の発明では、無潤滑仕様の水門用開閉機に使用される歯車伝達機構の歯車及び軸に熱処理及び無電解ニッケルメッキの下地処理を施し、歯車の歯面に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無潤滑の軸受により支持した構成にしたことにより、従来と比較しても潤滑に必要なスペースが広がらずに維持され、また、耐摩耗性および耐食性が向上することによりメンテナンスの経費を削減することが可能になる。
また、オイルレス化を達成したことにより、オイルが外部に漏れ出すことも無くなり、環境への汚染防止が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態の、水門用開閉機の操作装置内の歯車機構の横断面図である。
【図２】図１に示す操作装置のハンドル軸部の縦断面図である。
【図３】本発明による実施の形態の、水門用開閉機の操作装置の正面図である。
【図４】図３に示す操作装置の側面図である。
【符号の説明】
３，１２，１３  軸
１０，１７  軸受
１１，１５，２２，２３  歯車
【図１】
0004831382.tif 000002
【図２】
0004831382.tif 000003
【図３】
0004831382.tif 000004
【図４】
0004831382.tif 000005