(57)【要約】【課題】振動を抑え得ると共に、機構を簡素化し故障発生を防止できるゲート開閉ユニット及びこれを具備したゲート設備を提供する。【解決手段】ロッド２４を出退させる流体圧シリンダ１と、ロッド２４の出退で回転される駆動軸とを具備し、駆動軸の回転でゲートを開閉させるゲート開閉ユニットであって、シリンダ１が、前後のカバー１２と、ピストン２２と、この２２前後から流体を給排する前後のポート２０とを有し、ピストン２２の前後にプランジャが突設され、これを嵌合させる凹部１３がカバー１２に形成され、ピストン２２の移動限で緩衝するよう構成され、ポート２０から供給／排出する回路を切り換える切換弁４２を備え、前／後の凹部１３の流体圧力と、ピストン２２の後／前の流体圧力との差が所定値以上なら、ピストン２２が前／後の移動限にあると検知する差圧センサ４１を備え、この検知で切換弁４２を切り換え、ピストン２２の移動方向を逆転する。【選択図】図１
2014001601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドを前後方向に出退させ得る流体圧シリンダと、当該ロッドの出退によりクランク機構を介して回転駆動される駆動軸とを具備し、この駆動軸の回転によりゲート設備のゲートを開閉させるゲート開閉ユニットであって、
上記流体圧シリンダが、シリンダチューブの前後端に取り付けられた前後のカバーと、シリンダチューブの内部でロッドに接続されて前後方向に移動可能なピストンと、シリンダチューブの内部でピストンの前後から流体を給排する前後の給排ポートとを有し、
上記ピストンの前後面にプランジャが突設されるとともに、上記カバーにプランジャを嵌合させ得るクッション凹部が形成されて、上記流体圧シリンダがピストンの移動限で緩衝するように構成され、
流体を一方の給排ポートから供給しつつ他方の給排ポートから排出する回路と、流体を他方の給排ポートから供給しつつ一方の給排ポートから排出する回路とを切り換え得る切換弁を備え、
前／後のクッション凹部の流体の圧力と、ピストンの後／前の流体の圧力との差が所定値以上であれば、ピストンが前／後の移動限にあることを検知する差圧式検知器を備え、
上記差圧式検知器が、ピストンが移動限にあることを検知すると、上記切換弁により上記回路を切り換えて、ピストンの移動方向を逆転するように構成されたことを特徴とするゲート開閉ユニット。
【請求項２】
ロッドを前後方向に出退させ得る流体圧シリンダと、当該ロッドの出退によりクランク機構を介して回転駆動される駆動軸とを具備し、この駆動軸の回転によりゲート設備のゲートを開閉させるゲート開閉ユニットであって、
上記流体圧シリンダが、シリンダチューブの前後端に取り付けられた前後のカバーと、シリンダチューブの内部でロッドに接続されて前後方向に移動可能なピストンと、シリンダチューブの内部でピストンの前後から流体を給排する前後の給排ポートとを有し、
上記ピストンの前後面にプランジャが突設されるとともに、上記カバーにプランジャを嵌合させ得るクッション凹部が形成されて、上記流体圧シリンダがピストンの移動限で緩衝するように構成され、
流体を一方の給排ポートから供給しつつ他方の給排ポートから排出する回路と、流体を他方の給排ポートから供給しつつ一方の給排ポートから排出する回路とを有するとともに、これら回路を切り換え得る給排弁を備え、
上記クランク機構に連結されたカム機構を具備し、
上記カム機構が、ピストンが移動限にあると上記切換弁の上記回路を切り換えて、ピストンの移動方向を逆転するように構成されたことを特徴とするゲート開閉ユニット。
【請求項３】
ピストンが、その前後を連通する連通穴と、当該連通穴のロッド側に設けられた逆止弁体とを有し、
上記逆止弁体が、上記連通穴を通過する流体のうち、キャップ側からロッド側までの流れを遮断せず、ロッド側からキャップ側までの流れを遮断するものであり、
ロッドを突出させるためにピストンがキャップ側から流体の圧力を受ける面積と、ロッドを引退させるためにピストンがロッド側から流体の圧力を受ける面積とが略同一になるように、連通穴のキャップ側の開口面積が調整されたことを特徴とする請求項１または２に記載のゲート開閉ユニット。
【請求項４】
連通穴が、ピストンの軸心を中心とした円上に等ピッチで複数配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のゲート開閉ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のゲート開閉ユニットと、このゲート開閉ユニットにより開閉されるゲートとを具備したゲート設備であって、
上記ゲート開閉ユニットの流体圧回路と、上記ゲートの流体圧回路とが、共通する流体供給源に接続されていることを特徴とするゲート設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲート開閉ユニットおよびこれを具備したゲート設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水門などのゲート設備は、非常時に使用されるもので、一般の機械設備とは異なり、頻繁に使用されるものではない。しかしながら、ゲート設備は、高潮や洪水など人命に関わる状況で使用されるので、動作の安定性、つまり故障しにくさが要求される。
【０００３】
大型のゲート設備に使用されるゲート開閉ユニットとしては、２本の流体圧シリンダを使用するとともに、これら流体圧シリンダに接続される給排管に介在された切換弁を、上記流体圧シリンダにより駆動される駆動軸に連動して切り換えるようにしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０８２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載のゲート開閉ユニットは、上記流体圧シリンダのピストンの表裏において、流体からの受圧面積が異なるものである。このため、ピストンロッドの突出時の力と、ピストンロッドの引退時の力とに差異が生ずる。したがって、これら流体圧シリンダを駆動系として利用した上記ゲート開閉ユニットでは、振動を誘発するという問題があった。
【０００６】
また、上記ゲート開閉ユニットは、上記流体圧シリンダ自体が通常の複動シリンダであるから、機構が複雑となり、クランク回転軸の高速回転時に故障するおそれがあるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、振動を抑えることができるとともに、機構を簡素化して故障の発生を防止することができるゲート開閉ユニットおよびこれを具備したゲート設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明のゲート開閉ユニットは、ロッドを前後方向に出退させ得る流体圧シリンダと、当該ロッドの出退によりクランク機構を介して回転駆動される駆動軸とを具備し、この駆動軸の回転によりゲート設備のゲートを開閉させるゲート開閉ユニットであって、
上記流体圧シリンダが、シリンダチューブの前後端に取り付けられた前後のカバーと、シリンダチューブの内部でロッドに接続されて前後方向に移動可能なピストンと、シリンダチューブの内部でピストンの前後から流体を給排する前後の給排ポートとを有し、
上記ピストンの前後面にプランジャが突設されるとともに、上記カバーにプランジャを嵌合させ得るクッション凹部が形成されて、上記流体圧シリンダがピストンの移動限で緩衝するように構成され、
流体を一方の給排ポートから供給しつつ他方の給排ポートから排出する回路と、流体を他方の給排ポートから供給しつつ一方の給排ポートから排出する回路とを切り換え得る切換弁を備え、
前／後のクッション凹部の流体の圧力と、ピストンの後／前の流体の圧力との差が所定値以上であれば、ピストンが前／後の移動限にあることを検知する差圧式検知器を備え、
上記差圧式検知器が、ピストンが移動限にあることを検知すると、上記切換弁により上記回路を切り換えて、ピストンの移動方向を逆転するように構成されたものである。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明のゲート開閉ユニットは、ロッドを前後方向に出退させ得る流体圧シリンダと、当該ロッドの出退によりクランク機構を介して回転駆動される駆動軸とを具備し、この駆動軸の回転によりゲート設備のゲートを開閉させるゲート開閉ユニットであって、
上記流体圧シリンダが、シリンダチューブの前後端に取り付けられた前後のカバーと、シリンダチューブの内部でロッドに接続されて前後方向に移動可能なピストンと、シリンダチューブの内部でピストンの前後から流体を給排する前後の給排ポートとを有し、
上記ピストンの前後面にプランジャが突設されるとともに、上記カバーにプランジャを嵌合させ得るクッション凹部が形成されて、上記流体圧シリンダがピストンの移動限で緩衝するように構成され、
流体を一方の給排ポートから供給しつつ他方の給排ポートから排出する回路と、流体を他方の給排ポートから供給しつつ一方の給排ポートから排出する回路とを有するとともに、これら回路を切り換え得る給排弁を備え、
上記クランク機構に連結されたカム機構を具備し、
上記カム機構が、ピストンが移動限にあると上記切換弁の上記回路を切り換えて、ピストンの移動方向を逆転するように構成されたものである。
【００１０】
さらに、請求項３に係る本発明のゲート開閉ユニットは、請求項１または２に記載のピストンが、その前後を連通する連通穴と、当該連通穴のロッド側に設けられた逆止弁体とを有し、
上記逆止弁体が、上記連通穴を通過する流体のうち、キャップ側からロッド側までの流れを遮断せず、ロッド側からキャップ側までの流れを遮断するものであり、
ロッドを突出させるためにピストンがキャップ側から流体の圧力を受ける面積と、ロッドを引退させるためにピストンがロッド側から流体の圧力を受ける面積とが略同一になるように、連通穴のキャップ側の開口面積が調整されたものである。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明のゲート開閉ユニットは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の連通穴が、ピストンの軸心を中心とした円上に等ピッチで複数配置されたものである。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明のゲート設備は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のゲート開閉ユニットと、このゲート開閉ユニットにより開閉されるゲートとを具備したゲート設備であって、
上記ゲート開閉ユニットの流体圧回路と、上記ゲートの流体圧回路とが、共通する流体供給源に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記ゲート開閉ユニットによると、振動を抑えることができるとともに、機構を簡素化して故障の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係るゲート開閉ユニットにおける空圧クッションシリンダおよび空圧クッションシリンダに接続された機器の回路図である。
【図２】同空圧クッションシリンダの詳細を示す縦断面図であり、（ａ）がピストンロッドの突出時を示す図、（ｂ）がピストンロッドの引退時を示す図である。
【図３】同空圧クッションシリンダにおけるピストン部を示す斜視図であり、（ａ）が後側から見た図、（ｂ）が前側から見た図である。
【図４】同ゲート開閉ユニットを示す図であり、（ａ）が側面断面図、（ｂ）が斜視図である。
【図５】本発明の実施例１および２に係るゲート開閉ユニットを用いた横引きゲート設備を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が一部切欠き正面図である。
【図６】同ゲート設備の空圧回路図である。
【図７】本発明の実施例２に係るゲート開閉ユニットにおける空圧クッションシリンダおよび空圧クッションシリンダに接続された機器の回路図である。
【図８】同空圧クッションシリンダの出退運動を説明する縦断面図であり、（ａ）がピストンロッドの突出時を示す図、（ｂ）がピストンロッドの引退時を示す図である。
【図９】同ゲート開閉ユニットを示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例１に係るゲート開閉ユニットおよびこれを具備したゲート設備について説明する。
まず、このゲート開閉ユニットの動力源となる空圧クッションシリンダについて図面に基づき説明する。
【００１６】
図１〜図３に示すように、この空圧クッションシリンダ１は、長円筒形のシリンダチューブ１１を備えたシリンダ本体１０と、このシリンダチューブ１１の内部で長手方向に移動自在なピストン部２１とから構成されている。
【００１７】
上記シリンダ本体１０は、シリンダチューブ１１の一端部の開口を覆うフロントカバー１２Ｆと、シリンダチューブ１１の他端部の開口を覆うリヤカバー１２Ｒと、シリンダチューブ１１の円周面に取り付けられてシリンダチューブ１１内の圧縮気体（例えば窒素ガス）を給排する２つのポート（給排気ポート）２０Ｆ，２０Ｒとを備えている。ここで、以下では、フロントカバー１２Ｆ側（つまりロッド側）を前側、リヤカバー１２Ｒ側（つまりキャップ側）を後側という。上記２つのポート２０Ｆ，２０Ｒは、フロントカバー１２Ｆの後面に向けて取り付けられた前ポート２０Ｆと、リヤカバー１２Ｒの前面に向けて取り付けられた後ポート２０Ｒとであり、一方／他方のポート（２０Ｆ／２０Ｒ）で給気しつつ他方／一方のポート（２０Ｒ／２０Ｆ）で排気するものである。
【００１８】
上記ピストン部２１は、シリンダチューブ１１の内周面に摺動しながら当該シリンダチューブ１１の内部を前後に移動し得る短円柱形のピストン２２と、このピストン２２の前後面にそれぞれ突設された前後のクッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒと、前のクッションプランジャ２３Ｆに取り付けられるとともに上記フロントカバー１２Ｆを貫通して前方に伸びたピストンロッド２４とを有している。上記前後のクッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒは、円錐台形であるとともに、２つの円形底面のうち大きい面積の方が、ピストン２２に接続されている。また、前のクッションプランジャ２３Ｆは、２つの円形底面のうち小さい面積の方が、ピストンロッド２４の後端に取り付けられている。なお、以下では、ピストン２２の前後面でクッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒに接続されていない面を、駆動平面という。
【００１９】
上記フロントカバー１２Ｆの後面側には、前のクッションプランジャ２３Ｆと略同一形状で当該クッションプランジャ２３Ｆよりも僅かに大きい開口のクッション凹部１３Ｆと、ピストンロッド２４を貫通させるロッド穴１４と、シリンダチューブ１１に隣接してピストン２２とフロントカバー１２Ｆとの隙間になる起動用加圧溝１５Ｆとが、シリンダ軸心の周囲に同一軸心上に形成されている。また、フロントカバー１２Ｆの後面側には、前ポート２０Ｆからクッション凹部１３Ｆまで連通した連通溝１６Ｆが形成されている。このため、この連通溝１６Ｆは、前ポート２０Ｆからの圧縮気体を起動用加圧溝１５Ｆおよびクッション凹部１３Ｆまで案内して、ピストン２２をスムーズに反転（逆転）移動させるものである。なお、上記フロントカバー１２Ｆの外周側には、シリンダチューブ１１に嵌合固定させるためのねじ部１７Ｆが形成されるとともに、このねじ部１７Ｆの後側に形成されたシール溝１８Ｆにシールリング１９Ｆが装着されている。
【００２０】
上記リヤカバー１２Ｒの前面側には、後のクッションプランジャ２３Ｒと略同一形状で当該クッションプランジャ２３Ｒよりも僅かに大きい開口のクッション凹部１３Ｒと、シリンダチューブ１１に隣接してピストン２２とフロントカバー１２Ｆとの隙間になる起動用加圧溝１５Ｒとが、シリンダ軸心の周囲に同一軸心上に形成されている。また、リヤカバー１２Ｒの前面側には、後ポート２０Ｒからクッション凹部１３Ｒまで連通した連通溝１６Ｒが形成されている。このため、この連通溝１６Ｒは、後ポート２０Ｒからの圧縮気体を起動用加圧溝１５Ｒおよびクッション凹部１３Ｒまで案内して、ピストン２２をスムーズに反転（逆転）移動させるものである。なお、上記リヤカバー１２Ｒの外周側には、シリンダチューブ１１に嵌合固定させるためのねじ部１７Ｒが形成されるとともに、このねじ部１７Ｒの前側に形成されたシール溝１８Ｒにシールリング１９Ｒが装着されている。なお、以下では、フロントカバー１２Ｆおよびリヤカバー１２Ｒにおいて、起動用加圧からクッション凹部１３Ｒに至る平面部分、つまり上記駆動平面に接し得る部分を、受動平面という。
【００２１】
次に、ピストン部２１において本発明の要旨に関する箇所を図面に基づき詳細に説明する。
上記ピストン２２には、図３に示すように、駆動平面の前面側から後面側に連通する連通穴３１が複数（図３では４つ）形成されている。これら複数の連通穴３１は、シリンダ軸心を中心とした円上に等ピッチで配置されている。各連通穴３１は、図２（ａ）に示すように、その開口が後面側よりも前面側で大きく、前面から所定深さまでは円錐台形状に縮径され、この所定深さから後面までは同一の横断面積にされている。各連通穴３１の前面側の周囲には、図１、図２および図３（ｂ）に示すように、逆止弁として作用する逆止弁具３２がそれぞれ設けられている。上記逆止弁具３２は、一端側が連通穴３１の前面側の周囲に取り付けられた短円筒部３３と、この短円筒部３３の他端側に取り付けられた開口円板３５と、これら短円筒部３３および開口円板３５の内側に配置されて連通穴３１の前面から所定深さまで嵌まり込み得る円錐弁体３６とを備えている。ここで、上記短円筒部３３には、円錐弁体３６の底面が開口円板３５の開口を塞いでも圧縮気体を通過させ得る複数の小孔３４が形成されている。また、上記円錐弁体３６は、図２（ａ）に示すように、圧縮気体の圧力が前側よりも後側で高くなる場合、前面側の開口から離れて連通穴３１の圧縮空気を通過させるとともに、図２（ｂ）に示すように、圧縮気体の圧力が後側よりも前側で高くなる場合、前面側の開口に嵌まり込んで連通穴３１に圧縮空気を通過させないようにされている。さらに、上記複数の連通穴３１における後面側の開口面積の合計は、クッションプランジャ２３Ｆとピストンロッド２４との接触面積に等しくされている。このため、ピストンロッド２４を突出させる場合、すなわち圧縮気体の圧力が後側よりも前側で高くなる場合、図２（ａ）の太線および図３（ａ）のハッチングで示すように、ピストン２２およびクッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒの後面側から連通穴３１を除いた面積で圧縮気体の圧力を受ける。一方、ピストンロッド２４を引退させる場合、すなわち圧縮気体の圧力が前側よりも後側で高くなる場合、図２（ｂ）の太線および図３（ｂ）のハッチングで示すように、ピストン２２およびクッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒの前面側からピストンロッド２４を除いた面積で圧縮気体の圧力を受ける。したがって、ピストン部２１は、圧縮空気の気体を受ける面積が、ピストンロッド２４を伸展させると収縮させる場合とで同一となるので、前ポート２０Ｆ，２０Ｒと後ポート２０Ｆ，２０Ｒで給気する圧縮気体の圧力が同一であれば、ピストンロッド２４の突出力と引退力とを同一にするものである。このため、上記空圧クッションシリンダ１は、出退運動をクランクなどで回転運動に変換しても、振動を誘発しない構造である。
【００２２】
次に、この空圧クッションシリンダ１におけるピストンロッド２４の突出力と引退力を同一にし得る空圧回路について説明する。
図１に示すように、この空圧クッションシリンダ１には、前後の差圧センサ（差圧式検知器である）４１Ｆ，４１Ｒが設けられている。前の差圧センサ４１Ｆは、フロントカバー１２Ｆのクッション凹部１３Ｆにおける圧縮気体の圧力と、前ポート２０Ｆにおける圧縮気体の圧力との差を検出するものである。一方、後の差圧センサ４１Ｒは、リヤカバー１２Ｒのクッション凹部１３Ｒにおける圧縮気体の圧力と、後ポート２０Ｒおける圧縮気体の圧力との差を検出するものである。また、上記空圧クッションシリンダ１には、上記前後の差圧センサ４１Ｆ，４１Ｒで検出された圧力の差が所定値以上であれば、圧縮空気を供給するポート２０Ｆ，２０Ｒを切り換える方向切換弁４２が設けられている。言い換えれば、後ポート２０Ｒから圧縮気体が供給されてピストンロッド２４が突出する場合において、フロントカバー１２Ｆのクッション凹部１３Ｆにおける圧縮気体の圧力が、前ポート２０Ｆにおける圧縮気体の圧力よりも、所定値（正の値）以上高くなれば、ピストン２２が前の移動限にあると前の差圧センサ４１Ｆ，４１Ｒが判断する。そして、この差圧センサ４１Ｆは、圧縮気体を供給するポート２０Ｆ，２０Ｒが後ポート２０Ｒから前ポート２０Ｆに切り換わるように、方向切換弁４２が切り換える。これにより、ピストンロッド２４が突出から引退へ反転移動する。また、前ポート２０Ｆから圧縮気体が供給されてピストンロッド２４が引退する場合において、リヤカバー１２Ｒのクッション凹部１３Ｒにおける圧縮気体の圧力が、後ポート２０Ｒにおける圧縮気体の圧力よりも、所定値（正の値）以上高くなれば、ピストン２２が後の移動限にあると後の差圧センサ４１Ｒが判断する。そして、この差圧センサ４１Ｒは、圧縮気体を供給するポート２０Ｆ，２０Ｒが前ポート２０Ｆから後ポート２０Ｒに切り換わるように、方向切換弁４２が切り換えられる。これにより、ピストンロッド２４が引退から突出へ反転移動する。したがって、上記空圧クッションシリンダ１は、前後の差圧センサ４１Ｆ，４１Ｒおよび方向切換弁４２で、極めて簡素な機構により、ピストンロッド２４が連続して出退するように構成されている。なお、上記方向切換弁４２には、その上流側に、給気する圧縮空気の流量を制御し得るスピードコントローラ４３が接続されている。
【００２３】
以下、上記空圧クッションシリンダ１を備えたゲート開閉ユニット７４について図面に基づき説明する。なお、本実施例１に示すゲート開閉ユニット７４では、本発明を説明するための最小限の構成のみを示す。
【００２４】
このゲート開閉ユニット７４は、図４（ａ）に示すように、複数の支持部材７６が立設固定された架台７５と、この架台７５に設置される機器類１〜７と、上記架台７５および機器類１〜７を納める箱体７７とを備える。
【００２５】
上記機器類１〜７は、後側の支持部材７６にキャップが揺動自在に支持された上記空圧クッションシリンダ１と、この空圧クッションシリンダ１のピストンロッド２４の先端に一端が回転自在に接続されるとともに他の支持部材７６に中央部がクランク軸２Ａを介して回転自在に支持されたクランクアーム２と、中心が上記クランク軸２Ａを介して回転自在に支持されるとともに上記クランクアーム２の回転に同期する駆動スプロケット３およびフライホイール４とを有する。すなわち、上記クランクアーム２は、空圧クッションシリンダ１のピストンロッド２４の出退により回転し、駆動スプロケット３を回転駆動させ得るものである。この駆動スプロケット３の回転は、フライホイール４に補助されてトルクが一定になる。また、上記機器類１〜７は、前側の支持部材７６に設けられた駆動軸７と、この駆動軸７に中心が固定された受動スプロケット５と、上記駆動スプロケット３および受動スプロケット５を連結連動させるチェーン６とを有する。すなわち、上記駆動軸７は、駆動スプロケット３の回転により回転駆動するものである。さらに、上記駆動軸７は、左側［図４（ａ）では手前側］まで伸びて箱体７７を貫通し、図４（ｂ）に示すように、箱体７７の外部に突出した先端に、出力スプロケット７８が取り付けられている。また、上記ゲート開閉ユニット７４は、図４には示さないが、その箱体７７の内部に、出力スプロケット７８の回転方向を切り換える回転方向切換シリンダ７９（図６参照）を有するとともに、空圧クッションシリンダ１のピストンロッド２４を出退させるための上述した差圧センサ４１Ｆ，４１Ｒ、方向切換弁４２およびスピードコントローラ４３を有する。以上より、上記ゲート開閉ユニット７４は、出力スプロケット７８を回転駆動させ得るエンジンであるといえる。
【００２６】
以下、上記ゲート開閉ユニット７４を具備したゲート設備について図面に基づき説明する。
このゲート設備は、例えば横引きゲート設備であり、図５に示すように、通常時には休止位置Ｒ（ゲートが開）にあるゲート部６０を、非常時には締切位置Ｓ（ゲートが閉）まで移動させて、止水を行うものである。
【００２７】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、上記ゲート設備は、大きく分けて、躯体部５０、ゲート部６０、および開閉装置部７０からなる。
上記躯体部５０は、戸溝が形成された前壁体５１Ｆと、上記開閉装置部７０が設置される後壁体５１Ｒとを具備する。これら前壁体５１Ｆおよび後壁体５１Ｒは、同一高さの床部に立設されたコンクリート構造物である。また、これら前壁体５１Ｆおよび後壁体５１Ｒには、それぞれ、扉体６１を介して水圧を受けるための側部戸当金物５２が表面（左面）を露出して埋設されている。さらに、上記床部には、ゲート部６０の移動方向（前後方向）に亘って、ゲート部６０を走行案内するためのレール５３と、ゲート部６０の自重を受けるための底部戸当金物（図示省略）とが、表面（上面）を露出して埋設されている。
【００２８】
上記ゲート部６０は、スキンプレート６２に側部および底部の水密ゴム６３を取り付けてなる扉体６１と、ゲート部６０の移動時に上記レール５３に案内される走行車輪６４と、ゲート部６０の移動時に底部の水密ゴム６３が底部戸当金物に擦れて損傷するのを防ぐために扉体６１を上昇させ得る扉体昇降装置６７とを有する。上記扉体６１は、スキンプレート６２に複数の水平補強桁６５Ｈおよび垂直補強桁６５Ｖが溶接されるとともに、最上部の水平補強桁６５Ｈの上面に上記移動方向へ伸びた開閉用ピンラック６６が取り付けられたものである。また、扉体昇降装置６７は、最下部の水平補強桁６５Ｈの上面にクレビス６８Ｃを介して取り付けられた扉体昇降シリンダ６８と、この扉体昇降シリンダ６８により走行車輪６４をスキンプレート６２の下端から出退させて扉体６１を昇降させ得るクランク部材６９とを有する。
【００２９】
上記開閉装置部７０は、上述したゲート開閉ユニット７４と、このゲート開閉ユニット７４の出力スプロケット７８により回転駆動されてゲート部６０を水平移動させる減速機７１とからなる。この減速機７１は、上記後壁体５１Ｒの上面に固定されたものであり、入力側において、上記出力スプロケット７８とチェーンにより連結連動される入力スプロケット７２を有し、出力側において、上記開閉用ピンラック６６に噛み合う開閉駆動ピニオン７３を有する。すなわち、上記開閉装置部７０は、開閉駆動ピニオン７３の回転による駆動力を開閉用ピンラック６６に伝えることで、ゲート部６０を水平移動させるものである。
【００３０】
以下、上記ゲート設備の空圧回路について図面に基づき説明する。
この空圧回路は、図６に示すように、定圧の圧縮気体を供給する蓄圧ボンベ（流体供給源である）８１と、上記回転方向切換シリンダ７９を適切に作動させる回転方向切換用回路８２と、上記扉体昇降シリンダ６８を適切に作動させる扉体昇降用回路８３と、扉体６１を上昇限で検出するリミットバルブ８４と、上記空圧クッションシリンダ１に適切に圧縮気体を給気するゲート走行用回路８５とを具備する。なお、図６のゲート走行用回路８５に隣接する記号の※は、図１に示すゲート開閉ユニット７４の回路における記号の※と接続されている。すなわち、上記空圧クッションシリンダ１は、電源喪失時に緊急対応可能な空圧の回路（蓄圧ボンベ８１などを有する）に接続されている。言い換えれば、この空圧回路は、上記ゲート開閉ユニット７４の回路と、上記ゲート部６０の回路（ゲート部６０に必要な回路）とが、共通する１つの蓄圧ボンベ８１に接続されているので、非常に簡単なものである。
【００３１】
以下、上記ゲート開閉ユニット７４およびこれを具備したゲート設備の使用方法について説明する。
まず、休止位置Ｒにあるゲート部６０を、締切位置Ｓまで移動させる操作について説明する。
【００３２】
ゲート設備のオペレータは、ゲート部６０を締切位置Ｓまで移動させる前に、扉体６１を上昇させる。具体的には、扉体昇降シリンダ６８を作動させることで、扉体６１から走行車輪６４を下方に突出させる。そして、扉体６１が上昇限に達するとリミットバルブ８４に検出され、扉体６１の上昇が停止する。
【００３３】
その後、空圧クッションシリンダ１が出退運動して、ゲート開閉ユニット７４の出力スプロケット７８が回転駆動することにより、ゲート部６０が締切位置Ｓに向けて移動を始める。具体的には、出力スプロケット７８の回転駆動により、後壁部に固定された減速機７１の開閉駆動ピニオン７３が回転し、この回転による駆動力が開閉駆動ピニオン７３に嵌合する開閉用ピンラック６６に伝えられ、ゲート部６０が前方へ水平移動する。
【００３４】
ゲート部６０が前方限（締切位置Ｓ）まで達したことがリミットスイッチ（図示省略するが扉体６１に設けられている）により検出されると、扉体６１を下降させる。具体的には、扉体昇降シリンダ６８を作動させることで、扉体６１に走行車輪６４を収納させる。これにより、扉体６１の下部では、底部の水密ゴム６３が底部戸当金物に押し付けられて、水密が保たれる。また、扉体６１の側部は、扉体６１が水圧を受けることにより側部の水密ゴム６３が側部戸当金物５２に押し付けられて、水密が保たれる。
【００３５】
次に、締切位置Ｓにあるゲート部６０を、休止位置Ｒまで移動させる操作について説明する。
オペレータは、ゲート部６０を休止位置Ｒまで移動させる前に、扉体６１を上昇させる。具体的には、扉体昇降シリンダ６８を作動させることで、扉体６１から走行車輪６４を下方に突出させる。そして、扉体６１が上昇限に達するとリミットバルブ８４に検出され、扉体６１の上昇が停止する。
【００３６】
その後、空圧クッションシリンダ１が出退運動して、ゲート開閉ユニット７４の出力スプロケット７８が回転駆動することにより、ゲート部６０が休止位置Ｒに向けて移動を始める。具体的には、出力スプロケット７８の回転駆動により、後壁部に固定された減速機７１の開閉駆動ピニオン７３が回転し、この回転が開閉駆動ピニオン７３に嵌合する開閉用ピンラック６６に伝えられ、ゲート部６０が後方へ水平移動する。
【００３７】
ゲート部６０が後方限（休止位置Ｒ）まで達したことがリミットスイッチ（図示省略するが扉体６１に設けられている）により検出されると、扉体６１を下降させる。具体的には、扉体昇降シリンダ６８を作動させることで、扉体６１に走行車輪６４を収納させる。これにより、底部の水密ゴム６３を圧迫しないようにして扉体６１が休止金物（図示省略）に預けられる。
【００３８】
このように、上記実施例１に係るゲート開閉ユニット７４によると、差圧センサ４１Ｆ，４１Ｒによりピストン２２の移動限を確実に検出するとともに、ピストン２２の移動限で緩衝されるので、空圧クッションシリンダ１に圧縮気体を供給する回路が簡素化することができるとともに、振動を防止することができる。また、ピストンロッド２４の出退が高速化され、駆動軸７の回転を高速化することができる。
【００３９】
また、ピストンロッド２４の突出力と引退力とが同一であるから、効果的に振動を防止することができる。
さらに、連通穴３１が、ピストン２２の軸心を中心とした円上に等ピッチで複数配置されているので、ピストンロッド２４がその突出時に圧縮気体から受ける力の方向と、ピストンロッド２４の突出方向とが同一になり、より効果的に振動を防止することができる。
【００４０】
また、上記実施例１に係るゲート設備によると、ゲート開閉ユニット７４の回路と、ゲート部６０の回路とが、共通する１つの蓄圧ボンベ８１に接続されているので、ゲート設備全体の空圧回路を簡単なものにすることができる。
【実施例２】
【００４１】
本実施例２に係るゲート開閉ユニット７４は、その空圧クッションシリンダにおいて、圧縮空気を供給するポート２０Ｆ，２０Ｒの切り換えに、上記実施例１で説明した方向切換弁４２ではなく、給排弁を使用することで、機械的に構成したものである。また、本実施例２に係るゲート開閉ユニット７４は、その空圧クッションシリンダを、実施例１のように揺動自在とせず、固定させたものである。
【００４２】
以下、本発明の実施例２に係るゲート開閉ユニットについて図７〜図９に基づき説明するが、上記実施例１と異なる構成に着目して説明するとともに、上記実施例１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
まず、空圧クッションシリンダについて図７および図８に基づき説明する。
図７に示すように、本実施例２の空圧クッションシリンダ１’には、圧縮空気を供給する前後のポート孔２０Ｆ’，２０Ｒ’を切り換える給排弁４４が備えられている。この給排弁４４は、クランク軸２Ａと同軸のカム機構に接続された弁用ロッド４８と、この弁用ロッド４８の中間部および後端部に取り付けられた弁用前ピストン４７Ｆおよび弁用後ピストン４７Ｒとを有している。また、上記給排弁４４には、上記空圧クッションシリンダ１’の前後のポート孔２０Ｆ’，２０Ｒ’にそれぞれ連通する前後の弁用ポート孔２０Ｆ’，２０Ｒ’と、圧縮空気を給排弁４４の内部に供給する給気孔４６と、圧縮空気を給排弁４４の内部から排出する前後の排気孔４５Ｆ，４５Ｒとが形成されている。また、上記給気孔４６は上記給排弁４４の中間近傍に形成されるとともに、上記前後の排気孔４５Ｆ，４５Ｒは上記給排弁４４の前後端近傍に形成されている。
【００４４】
上記空圧クッションシリンダ１’および給排弁４４は、図８に示すように、空圧クッションシリンダ１’のピストンロッド２４の出退によって駆動されたクランク軸２Ａが、カム機構を介して給排弁４４の弁用ロッド４８を出退させることで、空圧クッションシリンダ１’に圧縮空気を供給する前後のポート孔２０Ｆ’，２０Ｒ’を切り換えて、ピストン２２を反転移動させるものである。具体的には、図８（ａ）に示すように、ピストン２２が前の移動限にあると、弁用前ピストン４７Ｆおよび弁用後ピストン４７Ｒもカム機構により前の移動限にあるので、給気孔４６から供給された圧縮空気が前のポート孔２０Ｆ’を通じてピストン２２の前側に供給されるとともに、ピストン２２の後側の圧縮空気が後のポート孔２０Ｒ’を通じて後の排気孔４５Ｒから排出される。また、図８（ｂ）に示すように、ピストン２２が後の移動限にあると、弁用前ピストン４７Ｆおよび弁用後ピストン４７Ｒもカム機構により後の移動限にあるので、給気孔４６から供給された圧縮空気が後のポート孔２０Ｒ’を通じてピストン２２の後側に供給されるとともに、ピストン２２の前側の圧縮空気が前のポート孔２０Ｆ’を通じて前の排気孔４５Ｆから排出される。
【００４５】
次に、ゲート開閉ユニット７４について図９に基づき説明する。
このゲート開閉ユニット７４は、図９に示すように、少なくとも５つ（前側から順に第１〜第５を冠して称する）の支持部材７６が立設固定された架台７５と、この架台７５に設置される機器類１〜９と、上記架台７５および機器類１〜９を納める箱体７７とを備える。
【００４６】
上記機器類１〜９は、第４および第５の支持部材７６に固定されて支持された上記空圧クッションシリンダ１’と、この空圧クッションシリンダ１’のピストンロッド２４の先端に接続されて当該ピストンロッド２４の出退運動により揺動しながら出退する揺動板９と、この揺動板９に接続されて第３の支持部材７６に案内支持されたエキセントリック２’と、このエキセントリック２’が偏心位置に取り付けられて第２の支持部材７６に中央部がクランク軸２Ａを介して回転自在に支持されたシーブ４Ｓと、中心が上記クランク軸２Ａを介して回転自在に支持されるとともに上記シーブ４Ｓの回転に同期する駆動スプロケット３およびフライホイール４とを有する。すなわち、上記エキセントリック２’は、空圧クッションシリンダ１’のピストンロッド２４の出退により揺動板９が揺動しながら出退することで、駆動スプロケット３を回転駆動させ得るものである。この駆動スプロケット３の回転は、フライホイール４に補助されてトルクが一定になる。また、上記機器類１〜９は、第１の支持部材７６に設けられた駆動軸７と、この駆動軸７に中心が固定された受動スプロケット５と、上記駆動スプロケット３および受動スプロケット５を連結連動させるチェーン６とを有する。すなわち、上記駆動軸７は、駆動スプロケット３の回転により回転駆動するものである。また、第３の支持部材７６には、回転方向切換シリンダ７９が固定されており、この回転方向切換シリンダ７９のロッドの出退により揺動することで揺動板９とピストンロッド２４との接続位置を切り換える切換アームが揺動自在に支持されている。なお、この接続位置が切り換わると、シーブ３Ｓの回転方向が切り換わる。すなわち、上記ゲート開閉ユニット７４は、上記回転方向切換シリンダ７９のロッドの出退により、出力スプロケット７８の回転方向を切り換えるように構成されている。なお、上記箱体７７の外側の構成については、上記実施例１と同様に、図４（ｂ）に示す通りである。
【００４７】
また、本実施例２のゲート設備についても、上記実施例１と同様に、図５および図６に示す通りである。
このように、上記実施例２に係るゲート開閉ユニット７４によると、給排弁４４およびカム機構によりピストン２２の移動限を確実に検出するとともに、ピストン２２の移動限で緩衝されるので、空圧クッションシリンダ１’に圧縮気体を供給する回路が簡素化することができるとともに、振動を防止することができる。また、給排弁４４およびカム機構を使用することで、機械的に構成され、より安定した構造にすることができる。
【００４８】
ところで、上記実施例１および２では、流体圧シリンダの一例として、空圧クッションシリンダ１について説明したが、油圧シリンダや水道圧シリンダなど、他の流体を使用するシリンダであってもよい。この場合の回路は、当然ながら、油圧または水道圧の循環回路（蓄電池およびモータポンプなどを有する）となる。
【００４９】
また、上記実施例１および２では、クッションプランジャ２３Ｆ，２３Ｒおよびクッション凹部１３Ｆ，１３Ｒが円錐台形状として説明したが、これに限定されるものではなく、半球形状など、空圧クッションシリンダ１の緩衝機能を確保できる形状であればよい。
【００５０】
さらに、上記実施例１および２では、ゲート開閉ユニット７４が用いられたゲート設備の一例として横引きゲート設備について説明したが、スライドゲート、起伏ゲートまたはラジアルゲートなど、他のゲート設備であってもよい。
【００５１】
また、上記実施例１および２では、流体供給源の一例として蓄圧ボンベ８１について説明したが、これに限定されるものではない。上記流体供給源は、消費型のボンベなど、電源喪失時にも流体を回路に供給して、緊急対応可能とするものであればよい。
【符号の説明】
【００５２】
１            空圧クッションシリンダ
１２Ｆ          フロントカバー
１２Ｒ          リヤカバー
１３Ｆ，１３Ｒ  クッション凹部
２０Ｆ，２０Ｒ  ポート
２２            ピストン
２４            ピストンロッド
４１Ｆ，４１Ｒ  差圧センサ
４２            方向切換弁
７４            ゲート開閉ユニット
【図１】
2014001601.tif 000003
【図２】
2014001601.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014001601.tif 000006
【図５】
2014001601.tif 000007
【図６】
2014001601.tif 000008
【図７】
2014001601.tif 000009
【図８】
2014001601.tif 000010
【図９】
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