JP2020106127A - 低騒音ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】エアシリンダのピストンがストローク端に衝突するとときの衝突音を、エアクッション作用を利用して低減させる。【解決手段】弁板３を開閉動作させる一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂが、ヘッド側エアクッション機構及びロッド側エアクッション機構を有し、ヘッド側エアクッション機構は、ヘッド側圧力室６１とヘッド側主流路２４とを並列に結ぶヘッド側連通路６７及びヘッド側絞り流路６８と、ピストン２３が後退ストローク端に近づいたときヘッド側連通路６７を遮断する遮断機構とを有し、ロッド側エアクッション機構は、ロッド側圧力室６２とロッド側主流路２５とを並列に結ぶロッド側連通路７８及びロッド側絞り流路８０と、ピストン２３が前進ストローク端に近づいたときロッド側連通路７８を遮断する遮断機構とを有する。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体処理装置における真空チャンバに取り付けられ、該真空チャンバに通じるゲート開口の開閉に使用されるゲートバルブに関するものであり、より詳しくは、前記ゲート開口を開閉する際の騒音が少ない低騒音ゲートバルブに関するものである。

半導体処理装置においては、真空チャンバに通じるゲート開口の開閉に、例えば特許文献１に開示されているようなゲートバルブが使用される。このゲートバルブは、ゲート開口を開閉する弁板と、該弁板に連結された弁シャフトと、該弁シャフトを介して前記弁板を開閉操作する一対のエアシリンダとを有していて、該一対のエアシリンダにより前記弁シャフトを介して前記弁板を昇降させ、該弁板で前記ゲートを開閉するものである。

より具体的には、前記一対のエアシリンダのピストンを前後進させることにより、前記弁シャフトを介して前記弁板を、該弁板が下降した位置にあって前記ゲート開口を全開にする全開位置と、前記弁板が上昇した位置にあって前記ゲート開口と対向するが該ゲート開口を閉鎖していない中間位置と、前記弁板が前記ゲート開口側に移動して該ゲート開口を塞ぐ密閉位置とに、移動させるものである。

ところが、前記公知のゲートバルブにおいては、前記弁板が前記全開位置にあるとき、前記ピストンは、前進ストローク端にあってシリンダハウジングの一方の端壁に当接し、また、前記弁板が前記密閉位置にあるとき、前記ピストンは、後退ストローク端にあってシリンダハウジングの他方の端壁に当接するため、前記弁板が開閉動作を繰り返す度に、前記ピストンが前進ストローク端及び後退ストローク端の端壁に衝突して衝突音が発生するという問題があった。
このため、前記ピストンによる衝突音を減少させて騒音の少ない作業環境を実現するため、前記衝突音が発生しにくい構造を備えた新たなゲートバルブの出現が望まれている。

特開２０１５−２１５００９号公報

本発明の課題は、弁板によるゲート開口の開閉時に、エアシリンダのピストンがストローク端に衝突することによって生じる衝突音を、エアクッション効果を利用して効率的に低減させることができるようにした、合理的設計構造を有するゲートバルブを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明のゲートバルブは、ゲート開口を開閉する弁板と、該弁板に先端が連結された弁シャフトと、該弁シャフトを介して前記弁板を開閉動作させる駆動機構とを有している。
前記駆動機構は、前記弁シャフトが変位自在に貫通するボンネットと、該ボンネットに前記弁シャフトを挟んで互いに平行に取り付けられた左右一対のエアシリンダと、該一対のエアシリンダに対してエアを給排するヘッド側ポート及びロッド側ポートとを有し、前記エアシリンダは、前記ボンネットに固定されたシリンダハウジングと、該シリンダハウジングの内部に前進、後退自在なるように収容されたピストンと、該ピストンに基端を連結されて先端が前記シリンダハウジングの外部に突出する駆動ロッドと、前記ピストンの一面側及び他面側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室とを有している。
前記ヘッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたヘッド側主流路を通じて前記ヘッド側ポートに連通し、前記ロッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたロッド側主流路を通じて前記ロッド側ポートに連通しており、前記一対のエアシリンダの駆動ロッドには、前記弁シャフトの基端部がシャフト支持機構を介して支持されていて、前記ピストン及び駆動ロッドの前進ストロークにより、前記弁板が前記ゲート開口を開放する位置に移動し、前記ピストン及び駆動ロッドの後退ストロークにより、前記弁板が前記ゲート開口を閉鎖する位置に移動するように構成されている。
また、前記エアシリンダは、前記弁板でゲート開口を開閉するときの衝撃を緩和するヘッド側エアクッション機構及びロッド側エアクッション機構を有し、前記ヘッド側エアクッション機構は、前記ヘッド側圧力室とヘッド側主流路とを並列に結ぶヘッド側連通路及びヘッド側絞り流路と、後退する前記ピストンが後退ストローク端に近づいたとき前記ヘッド側連通路を遮断する遮断機構とを有しており、前記ロッド側エアクッション機構は、前記ロッド側圧力室とロッド側主流路とを並列に結ぶロッド側連通路及びロッド側絞り流路と、前進する前記ピストンが前進ストローク端に近づいたとき前記ロッド側連通路を遮断する遮断機構とを有している。

本発明において、前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ヘッド側圧力室の端壁から該ヘッド側圧力室内に突出するヘッド側クッション軸と、前記ピストンが後退ストローク端に近づいたときに前記ヘッド側クッション軸が嵌合するように該ピストンに形成された凹状のヘッド側クッション穴と、該ヘッド側クッション穴の内周と前記ヘッド側クッション軸の外周との間をシールするヘッド側クッションパッキンとを有し、前記ヘッド側クッション軸の内部に前記ヘッド側連通路が形成されており、前記ロッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ロッド側圧力室の端壁に形成された凹状のロッド側クッション穴と、前記ピストンが前進ストローク端に近づいたときに該ロッド側クッション穴内に嵌合するロッド側クッション軸と、前記ロッド側クッション穴の内周と該ロッド側クッション軸の外周との間をシールするロッド側クッションパッキンとを有し、前記ロッド側クッション穴によって前記ロッド側連通路が形成されていても良い。

この場合、前記ヘッド側クッションパッキンは、前記ヘッド側圧力室からヘッド側クッション穴へ向かうエアの流れは遮断するが、ヘッド側クッション穴からヘッド側圧力室へ向かうエアの流れは許容するように形成され、前記ロッド側クッションパッキンは、前記ロッド側圧力室からロッド側クッション穴へ向かうエアの流れは遮断するが、ロッド側クッション穴からロッド側圧力室へ向かうエアの流れは許容するように形成されていることが好ましい。

また、本発明において、前記一対のエアシリンダにおけるヘッド側エアクッション機構の全てのヘッド側連通路及びヘッド側絞り流路は、前記ヘッド側主流路に連通し、前記一対のエアシリンダにおけるロッド側エアクッション機構の全てのロッド側連通路及びロッド側絞り流路は、前記ロッド側主流路に連通しており、それにより、前記一対のエアシリンダにおけるヘッド側エアクッション機構同士及びロッド側エアクッション機構同士は互いに同期して動作する。

更に、本発明において、前記ピストン及び弁板は、該弁板が前記ゲート開口を全開にする全開位置と、該弁板が前記ゲート開口に対向するが該ゲート開口を閉鎖しない中間位置と、該弁板が前記ゲート開口を密閉する密閉位置とを有し、前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ピストンが前記全開位置から中間位置を経て密閉位置まで移動する前記後退ストロークにおいて、該ピストンが前記中間位置に達する前に前記ヘッド側連通路を遮断し、前記ロッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ピストンが前記密閉位置から中間位置を経て全開位置まで移動する前記前進ストロークにおいて、該ピストンが前記中間位置を通り過ぎた後に前記ロッド側連通路を遮断することが好ましい。

この場合、前記ボンネットには、前記弁板が全開位置から中間位置まで移動した際に、前記シャフト支持機構が緩衝的に当接するエアダンパが設けられており、前記エアダンパは、前記ボンネットに形成されたダンパ室と、該ダンパ室の内部に固定的に収容されたクッション部材と、前記ダンパ室の内部に、基端を前記クッション部材に対向させると共に先端を前記ボンネットの外部に突出させた姿勢で摺動自在なるように収容されたダンパロッドと、該ダンパロッドと前記クッション部材との間に形成されたダンパ圧力室とを有し、該ダンパ圧力室は前記ロッド側主流路に連通していることが好ましい。

また、前記エアシリンダには、前記弁板を全開位置にロックするための第１ロック機構と、前記弁板を密閉位置にロックするための第２ロック機構とが設けられていても良い。

本発明のゲートバルブにおいては、弁板によるゲート開口の開閉時に、一対のエアシリンダのピストンが、前進ストローク及び後退ストロークの両方で、エアクッション機構により減速されてストローク端にゆっくりした動作で緩衝的に当接して停止するため、衝突音の発生が低減される。

本発明に係るゲートバルブの正面図であって、弁板が全開位置にあるときの状態を、弁箱の一部を破断して示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１の状態から、前記弁板が中間位置に移動した時の状態を示す前記ゲートバルブの正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図３の状態から、前記弁板が密閉位置に移動した時の状態を示す前記ゲートバルブの正面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 一対のエアシリンダの構造と、該エアシリンダに対するエア流路の配置とを、一部を模式化して示す断面図である。 図７における一対のエアシリンダの一方を拡大して示す断面図であって、前記弁板が全開位置にあるときの前記エアシリンダの動作位置を示す図である。 図８におけるヘッド側絞り流路に形成された絞り部の実際の構造を示す拡大断面図である。 図７の状態から前記弁板が中間位置に移動したときの前記エアシリンダの動作位置を示す断面図である。 図１０の状態から前記弁板が密閉位置に移動したときの前記エアシリンダの動作位置を示す断面図である。 図７中のエアダンパ部の部分を拡大して示す要部拡大図である。 図２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。 図６中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った拡大断面図である。 本発明に係るゲートバルブにおいて、弁板の開閉時に発生する騒音を、ピストンの前進時及び後退時のストロークと関連付けて示す線図である。 公知のゲートバルブにおいて、弁板の開閉時に発生する騒音を、ピストンの前進時及び後退時のストロークと関連付けて示す線図である。

図１乃至図６に示すように、本発明に係るゲートバルブは、図示しない真空処理チャンバに連通するゲート開口２を備えた中空の弁箱１と、該弁箱１内に収容されて前記ゲート開口２を開閉する弁板３と、先端に前記弁板３が固定的に取り付けられた円柱状の弁シャフト４と、該弁シャフト４を介して前記弁板３を開閉動作させる駆動機構５とを有している。

前記駆動機構５は、前記弁シャフト４が変位自在に貫通するボンネット６と、該ボンネット６に前記弁シャフト４を挟んで互いに平行に取り付けられた左右一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂと、該一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂからそれぞれ下向きに延出する駆動ロッド８と、該駆動ロッド８の先端部に取り付けられたシャフト支持機構９とを有している。

前記シャフト支持機構９は、前記駆動ロッド８の先端部に固定された第１ブロック１１と、該第１ブロック１１に弾性体からなる連結部材１３で相対的に変位可能なるように連結された第２ブロック１２とから構成され、該第２ブロック１２に前記弁シャフト４の基端部が固定されている。

そして、前記ゲートバルブは、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂで前記駆動ロッド８を前進（下降）及び後退（上昇）させることにより、前記シャフト支持機構９で前記弁シャフト４を下降及び上昇させ、それによって前記弁板３を、図１及び図２に示すように、該弁板３が下降位置にあって前記ゲート開口２を全開にする全開位置Ｐ１と、図３及び図４に示すように、前記弁板３が上昇して前記ゲート開口２と対向しているが該ゲート開口２から離間している中間位置Ｐ２と、図５及び図６に示すように、前記弁板３が弁シール１４を前記ゲート開口２の回りの弁シート１５に押し付けることによって該ゲート開口２を密閉する密閉位置Ｐ３とに、移動させるものである。

前記弁板３は左右方向に長い略矩形のプレート状に形成され、その一方の面の外周部に環状のシール溝が形成されていて、該シール溝内に、Ｏリング等の弾性材からなる環状の前記弁シール１４が、その一部を前記シール溝から突出させた状態に装着されている。

また、前記弁箱１は、相対する前壁１ａ及び後壁１ｂを有し、前記前壁１ａに前記ゲート開口２が開設され、前記後壁１ｂにおける前記ゲート開口２と同じ高さ位置に、該ゲート開口２と略同形かつ同大の後部開口２ａが開設されている。
前記ゲート開口２は、前記弁板３と同様に左右方向に長い略矩形で、該弁板３よりも少し小さく形成されている。そして、前記前壁１ａの内面における前記ゲート開口２の外周部には、該ゲート開口２を取り囲むように、平坦面からなる環状の前記弁シート１５が設けられており、前記弁板３の移動に伴って前記弁シール１４が該弁シート１５に接離することにより、該ゲート開口２が開閉される。

前記弁箱１の底壁には、前記ボンネット６が気密に固定され、前記底壁及びボンネット６に形成された貫通穴１６内に、前記弁シャフト４が、該弁シャフト４の軸線Ｌ１方向及び該軸線Ｌ１と垂直方向（すなわち、前記弁シート１５に対して垂直方向）に変位可能なるように挿通されている。

前記弁シャフト４は、前記貫通穴１６よりも弁箱１の外側において、該弁シャフト４の軸線Ｌ１方向への移動に伴って伸縮する筒状のベローズ１７により覆われている。該ベローズ１７の一端は、前記貫通穴１６を取り囲むようにボンネット６の外面に固定されており、他端は、上記第２ブロック１２に気密に固定されている。

前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂは、前記弁シャフト４を挟んで互いに向かい合う位置に一つずつ設けられている。これらエアシリンダ７Ａ，７Ｂは、角柱状をした中空のシリンダハウジング２０を有し、該シリンダハウジング２０の内側壁２０ａを、前記第１ブロック１１の側面のカムフレーム２７に対向させた状態で、前記ボンネット６の下面に、軸線Ｌ２に沿って垂直に固定されている。従って、前記駆動ロッド８は、前記軸線Ｌ２に沿って昇降する。

なお、本実施形態では、前記シリンダハウジング２０の前記内側壁２０ａが、後述するガイドローラ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを取り付けるためのローラフレームを兼ねている。従って、以下の説明においては、前記内側壁２０ａを「ローラフレーム２０ａ」と呼ぶこともある。ただし、このローラフレーム２０ａは、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂのシリンダハウジング２０と固定的な関係にありさえすれば良く、例えば、前記シリンダハウジング２０と別体に形成して該シリンダハウジング２０に固定することもできる。

図７からも明らかなように、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂのうち一方のエアシリンダ７Ａにおけるシリンダハウジング２０の外側面には、ヘッド側ポート２１とロッド側ポート２２とが設けられており、これらヘッド側ポート２１及びロッド側ポート２２から前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂに圧縮エアを給排することにより、前記シリンダハウジング２０内のピストン２３が前進（下降）及び後退（上昇）して、前記駆動ロッド８が前進（下降）及び後退（上昇）するようになっている。
なお、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの構造及びエア流路の配置等については、後で詳細に述べることとする。

前記シャフト支持機構９の第１ブロック１１は、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂの駆動ロッド８，８の先端部間に架け渡された支持基板２６と、該支持基板２６に基端部を固定されて上向き且つ前記軸線Ｌ２と平行に延びる板状をした左右一対の前記カムフレーム２７とで構成されており、該カムフレーム２７は、前記第２ブロック１２と前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの内側壁２０ａとの間に位置している。

前記支持基板２６は左右に長い板状に形成されていて、前記第２ブロック１２を介して前記ボンネット６と逆側に配され、該ボンネット６と平行に延びている。また、前記支持基板２６の前記第２ブロック１２と対向する面には、凹状のばね座２８が形成され、該ばね座２８と第２ブロック１２との間に、前記連結部材１３を構成する圧縮ばねが介設されている。従って、以下の説明では、前記連結部材のことを圧縮ばね１３と呼ぶ。

また、前記シャフト支持機構９の第２ブロック１２は、前記弁シャフト４の基端部に固定されている。該第２ブロック１２は、正面視で略Ｈ形をなし、前記ボンネット６に臨む端面の中央に形成された第１凹部３０と、該第１凹部３０の左右両側壁により形成された一対の肩部３１と、前記軸線Ｌ１方向において前記ボンネット６と逆側の端面の中央に形成された第２凹部３２とを有している。そして、前記第１凹部３０及び第２凹部３２の中央を前記弁シャフト４が貫通して前記第２ブロック１２に固定されている。さらに、前記第１凹部３０には、前記ボンネット６に一端を固定された前記ベローズ１７の他端が固定され、前記第２凹部３２には、前記支持基板２６のばね座２８に一端を固定された前記圧縮ばね１３の他端が固定されている。

このように、前記第１ブロック１１の支持基板２６と前記第２ブロック１２とを圧縮ばね１３で連結することにより、該第２ブロック１２を前記第１ブロック１１に対して、圧縮ばね１３の伸縮方向（弁シャフト４の軸線Ｌ１方向であって前記弁シート１５の面と平行を成す方向）と、それと垂直をなす方向（前記弁シート１５の面と垂直をなす方向）とに相対的に移動させることができる。

また、前記ゲートバルブは、前記弁板３を前記全開位置Ｐ１と中間位置Ｐ２と密閉位置Ｐ３とに移動させるため、平行移動機構と垂直移動機構とを有している。

前記平行移動機構は、前記弁板３を、図１及び図２の全開位置Ｐ１から図３及び図４の中間位置Ｐ２まで、前記弁シート１５と平行に移動させるためのもので、前記シリンダハウジング２０のローラフレーム２０ａに取り付けられた複数の前記ガイドローラ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと、前記第１ブロック１１のカムフレーム２７に形成されたガイド溝３４とで構成されている。

前記ガイドローラ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、図示した実施形態では４つ設けられていて、該４つのガイドローラ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが、上下方向（軸線Ｌ２と平行する方向）に一列に配設されている。

一方、前記ガイド溝３４は、前記カムフレーム２７の側面、即ち、前記シリンダハウジング２０のローラフレーム２０ａ側を向く側面に、該カムフレーム２７の上端から下端近くまで、前記軸線Ｌ２と平行に延在するように形成されている。このガイド溝３４は、前記カムフレーム２７を該カムフレーム２７の厚さ方向に貫通することなく、該カムフレーム２７の厚さの２／３程の深さを有する凹溝状に形成されており、該ガイド溝３４の底壁３４ａ（図１３参照）は平坦面である。

そして、前記駆動ロッド８の上昇によって前記第１ブロック１１と第２ブロック１２とが一体になって上昇し、前記弁板３が前記全開位置Ｐ１から中間位置Ｐ２まで移動する場合に、図２及び図４に示すように、前記ガイド溝３４内に予め嵌合している下２つのガイドローラ３３ａ，３３ｂが該ガイド溝３４内を相対的に下方に移動すると共に、上方のガイドローラ３３ｃが前記ガイド溝３４内に嵌合することにより、前記第１ブロック１１及び第２ブロック１２の前記シリンダハウジング２０に対する傾きが防止され、その結果、前記駆動ロッド８及び弁板３が、前記全開位置Ｐ１から中間位置Ｐ２まで、前記弁シート１５と平行に上昇する。

前記第１ブロック１１と第２ブロック１２とが前記中間位置Ｐ２に到達すると、該第２ブロック１２の一対の肩部３１に形成された当接部３５が、前記ボンネット６の下面に前記弁シャフト４を挟んで２つ形成されたエアダンパ３６に当接し、該第２ブロック１２はその位置で停止する。前記当接部３５は、水平軸を中心にして回転自在のローラで形成されている。

前記エアダンパ３６は、前記中間位置Ｐ２で第２ブロック１２がボンネット６の下面に当接した際の衝撃を吸収するためのもので、エアクッションによる衝撃吸収機能と、ゴム製のクッション部材による衝撃吸収機能とを兼備するものであり、次のように構成されている。

即ち、前記エアダンパ３６は、図１２に示すように、前記ボンネット６に形成されたダンパ室４０を有し、該ダンパ室４０の内底部に、下に向けて凸形をしたゴム製のクッション部材４１が固定的に収容されると共に、前記ダンパ室４０の開口部に、キャップ形をしたクッションホルダ４２が、シール部材４３を介して気密に螺着されている。そして、前記クッションホルダ４２に、ダンパロッド４４が、該ダンパロッド４４の基端面を前記クッション部材４１に対向させると共に、該ダンパロッド４４の先端部４４ａを前記クッションホルダ４２から下方に突出させた姿勢で、シール部材４５を介して前後進（上下動）自在に保持されている。

また、前記ダンパロッド４４の基端面と前記クッション部材４１との間には、ダンパ圧力室４６が形成され、該ダンパ圧力室４６は、ダンパ連通路４７及びロッド側主流路２５（図７参照）を通じて前記ロッド側ポート２２に連通し、前記駆動ロッド８が上昇する際に、前記ロッド側ポート２２から圧縮空気が供給されるようになっている。なお、前記駆動ロッド８が下降するときには、前記ロッド側ポート２２が排気状態になるため、前記ダンパ圧力室４６も排気状態になる。

前記エアダンパ３６は次のように動作する。即ち、前記中間位置Ｐ２で前記第２ブロック１２の肩部３１の当接部３５が前記ダンパロッド４４の先端部４４ａに当接すると、該ダンパロッド４４は衝撃で後退し、前記ダンパ圧力室４６内のエアを圧縮するため、そのときのエアクッション作用によって衝撃力が吸収される。そのあと、前記ダンパロッド４４は、前記第２ブロック１２に押されてさらに後退し、前記クッション部材４１に当接する位置で停止する。このときの衝撃力は、前記クッション部材４１の弾性力により吸収される。前記ダンパロッがクッション部材４１に当接して停止すると、前記第２ブロック１２もその位置で停止する。

前記垂直移動機構は、前記弁板３を、図３及び図４の中間位置Ｐ２から図５及び図６の密閉位置Ｐ３まで前記弁シート１５と垂直に移動させるためのもので、図２、図４及び図６に示すように、前記第１ブロック１１のカムフレーム２７に形成された上下２つのカム溝５０ａ，５０ｂと、前記第２ブロック１２に取り付けられた上下２つのカムローラ５１ａ，５１ｂとで構成されており、上方の第１カム溝５０ａに上方の第１カムローラ５１ａが嵌合し、下方の第２カム溝５０ｂに下方の第２カムローラ５１ｂが嵌合している。

前記第１カム溝５０ａは、その全体において、前記ボンネット６側から支持基板２６側に向かうにしたがって徐々に前記弁シート１５の面に近接する方向に傾斜しており、ボンネット６側の端部が該ボンネット６に向かって開口している。
そして、前記弁板３が全開位置Ｐ１及び中間位置Ｐ２にあるとき、前記第１カムローラ５１ａは、図２及び図４に示すように、前記第１カム溝５０ａの上端の第１位置Ｃ１に位置している。

一方、前記第２カム溝５０ｂは、前記第１カム溝５０ａと平行をなす上方領域（ボンネット６側の領域）と、前記ボンネット６側から支持基板２６側に向かうにしたがって徐々に前記弁シート１５の面から離間する方向に傾斜した下方領域（支持基板２６側の領域）とを有しており、これら２つの領域が互いに連結されて前記弁シート１５の面側に凸の屈折形状を成している。
そして、前記弁板３が全開位置Ｐ１及び中間位置Ｐ２にあるとき、前記第２カムローラ５１ｂは、図２及び図４に示すように、前記第２カム溝５０ｂの上端の第１位置Ｃ１に位置している。

前記垂直移動機構は次のように動作する。即ち、図３及び図４に示す中間位置Ｐ２で前記第２ブロック１２が停止したあと、前記駆動ロッド８が更に上昇すると、前記第１ブロック１１は、圧縮ばね１３を圧縮しながら前記駆動ロッド８と一緒に上昇するため、前記カムフレーム２７に形成されたカム溝５０ａ，５０ｂが前記カムローラ５１ａ，５１ｂに対して上昇し、カムローラ５１ａ，５１ｂは、図６に示すように、前記カム溝５０ａ，５０ｂの下端の第２位置Ｃ２まで移動する。このため、前記第２ブロック１２と弁板３は、前記カムローラ５１ａ，５１ｂとカム溝５０ａ，５０ｂとの相互作用により前記弁シート１５に対して垂直に移動し、前記弁板３は、前記弁シール１４を前記弁シート１５に押し付けて前記ゲート開口２を閉鎖する前記密閉位置Ｐ３を占める。
このとき、前記第２ブロック１２は、当接部３５が前記エアダンパ３６のダンパロッド４４に当接した状態で該ダンパロッド４４に対して変位するが、前記当接部３５はローラで形成されているため、該ローラの回転によってその変位は円滑に行われる。

一方、前記弁板３を前記密閉位置Ｐ３から中間位置Ｐ２を経て全開位置Ｐ１まで駆動させるときは、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂの駆動ロッド８が下降することにより、前述した動作と逆の動作が行われる。

次に、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂの構造及び作用とエア流路の配置等について、図７−図１１を参照して詳細に説明する。

前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂは、前記弁板３でゲート開口２を開閉するときの衝撃を緩和するエアクッション機構を有するもので、互いに同じ内部構造を有するものである。しかし、図７の右側に位置する一方のエアシリンダ７Ａに前記ヘッド側ポート２１及びロッド側ポート２２が形成されているため、エア流路の配置に関しては若干相違している。

なお、以下の説明においては、必要に応じて、前記ヘッド側ポート２１及びロッド側ポート２２が形成された一方のエアシリンダ７Ａを第１エアシリンダ７Ａと呼び、他方のエアシリンダ７Ｂを第２エアシリンダ７Ｂと呼ぶこととし、両エアシリンダ７Ａ，７Ｂを区別して表現する必要がない場合には、両者を単に「エアシリンダ７」と呼ぶこととする。図８、図１０、図１１には、第１エアシリンダ７Ａが代表的に示されている。

前記エアシリンダ７は、図７及び図１０で説明するように、前記ボンネット６に一端を固定された中空の前記シリンダハウジング２０を有している。該シリンダハウジング２０の一端（上端）は前記ボンネット６によって気密に塞がれ、該シリンダハウジング２０の他端（下端）は、該シリンダハウジング２０内に３つのＯリングを５４ａ，５４ｂ，５４ｃを介して気密に挿入された筒状のカラー５３で塞がれている。該カラー５３は、Ｃ形リング５５で前記シリンダハウジング２０に固定されている。

前記シリンダハウジング２０の内部には、前記ピストン２３が、ピストンシール５６とガイドリング５７とを介して軸線Ｌ２方向に摺動自在に収容され、該ピストン２３に、前記駆動ロッド８の基端が連結螺子５８で連結されており、該駆動ロッド８の先端は、前記カラー５３の中心孔の内部を、軸受部材５９とロッドシール６０とを介して摺動自在に貫通し、前記シリンダハウジング２０の下方に延出している。

前記ピストン２３の一面側には、該ピストン２３と前記ボンネット６とで区画されたヘッド側圧力室６１が形成され、該ピストン２３の他面側には、該ピストン２３と前記カラー５３とで区画されたロッド側圧力室６２が形成されている。従って、前記ボンネット６は、前記ヘッド側圧力室６１の端壁を形成し、前記カラー５３は、前記ロッド側圧力室６２の端壁を形成していることになる。また、前記カラー５３は、前記シリンダハウジング２０の一部を構成している。

前記ヘッド側圧力室６１には、前記ボンネット６から該ヘッド側圧力室６１内に軸線Ｌ２に沿って突出する円柱状のヘッド側クッション軸６３が設けられている。このヘッド側クッション軸６３は、前記ボンネット６の取付孔６４にＯリング６６を介して気密に取り付けた取付ボルト６５の先端の螺子部６５ａを、該ヘッド側クッション軸６３の上端部の螺子孔６３ａ内にねじこむことにより、該ボンネット６に固定されている。そして、該ヘッド側クッション軸６３及び前記取付ボルト６５の中心には、前記ヘッド側圧力室６１に開口するヘッド側連通路６７が形成され、該ヘッド側連通路６７が、前記ヘッド側ポート２１に通じるヘッド側主流路２４に連通している。

また、前記ボンネット６の内部には、流路断面積の小さい絞り部６９を有するヘッド側絞り流路６８が、前記ヘッド側圧力室６１とヘッド側主流路２４とを連通させるように形成されており、該ヘッド側絞り流路６８と前記ヘッド側連通路６７とは、互いに並列に配設されている。

図９に示すように、前記ヘッド側絞り流路６８の絞り部６９は、ニードル弁７０により形成されている。このニードル弁７０は、前記ボンネット６に形成された弁孔７１の内部にＯリング７２を介して収容され、先端のニードル７０ａで前記絞り部６９を形成している。該ニードル弁７０は、進退動自在とすることにより、前記絞り部６９の流路断面積を調整可能なるように構成することもできる。
しかし、前記絞り部６９は、前記ニードル弁７０で形成することなく、断面積を狭めた小孔で形成することもできる。

前記ヘッド側主流路２４は、図７及び図１０に示すように、前記ヘッド側ポート２１から、第１エアシリンダ７Ａのシリンダハウジング２０の側壁を横切って前記カラー５３の外周を取り巻く環状流路７３に至る第１部分２４ａと、該環状流路７３から、前記シリンダハウジング２０の側壁の内部を軸線Ｌ２と平行に延びて前記ボンネット６に達する第２部分２４ｂと、該第２部分２４ｂから分岐して前記ボンネット６の内部を互いに逆向きに延びる一対の第３部分２４ｃ，２４ｃとを有し、一方の第３部分２４ｃが、第１エアシリンダ７Ａの前記ヘッド側連通路６７及びヘッド側絞り流路６８に連通し、他方の第３部分２４ｃが、第２エアシリンダ７Ｂの前記ヘッド側連通路６７及びヘッド側絞り流路６８に連通している。

また、前記ピストン２３の内部には、前記ヘッド側圧力室６１に開口する凹状のヘッド側クッション穴７４が、軸線Ｌ１に沿って形成され、該ヘッド側クッション穴７４の開口端に、ヘッド側クッションパッキン７５が設けられている。前記ヘッド側クッション穴７４は、上昇する前記ピストン２３が、上昇ストロークの中間点を過ぎて上昇ストローク端に近づいた際に、前記ヘッド側クッション軸６３が前記ヘッド側クッションパッキン７５を介して該ヘッド側クッション穴７４内に嵌合することにより、前記ヘッド側連通路６７をヘッド側圧力室６１から遮断してエアクッションを効かせるものである。

前記ヘッド側クッションパッキン７５は、シールに方向性を有するリップ形のパッキンであって、そのリップを、前記ヘッド側圧力室６１からヘッド側クッション穴７４へ向かうエアの流れは遮断するが、該ヘッド側クッション穴７４から前記ヘッド側圧力室６１へ向かうエアの流れは許容するように向けた姿勢で、前記ピストン２３に取り付けられている。
前記ヘッド側クッション軸６３の先端部６３ｂは、前記ヘッド側クッションパッキン７５の内部に嵌合し易いように、次第に先細りをなす円錐状に形成されている。

そして、前記ヘッド側クッション軸６３と、前記ヘッド側クッション穴７４と、前記ヘッド側クッションパッキン７５と、前記ヘッド側連通路６７と、前記ヘッド側絞り流路６８とによって、ヘッド側エアクッション機構が形成されている。
また、前記ヘッド側クッション軸６３と、ヘッド側クッション穴７４と、ヘッド側クッションパッキン７５とによって、前記ヘッド側連通路６７をヘッド側圧力室６１から遮断するための遮断機構が形成されている。

これに対し、前記エアシリンダ７のロッド側圧力室６２側においては、前記カラー５３の内部に、前記ロッド側圧力室６２に開口する凹状のロッド側クッション穴７８が、前記軸線Ｌ２に沿って形成され、該ロッド側クッション穴７８の中心を前記駆動ロッド８が延びており、該ロッド側クッション穴７８が、ロッド側主流路２５によって前記ロッド側ポート２２に連通している。

前記ロッド側主流路２５は、前記ロッド側ポート２２から、前記第１エアシリンダ７Ａのシリンダハウジング２０の側壁を横切って、前記カラー５３の外周を取り巻く環状流路７９に至る第１部分２５ａと、該環状流路７９から前記カラー５３の内部を延びて前記ロッド側クッション穴７８に達する第２部分２５ｂとを有していて、このロッド側クッション穴７８を通じて前記第１エアシリンダ７Ａのロッド側圧力室６２に連通している。従って、前記ロッド側クッション穴７８は、前記ロッド側主流路２５とロッド側圧力室６２とを結ぶロッド側連通路であるということができる。

また、前記ロッド側ポート２２を第２エアシリンダ７Ｂのロッド側圧力室６２に連通させるため、前記ロッド側主流路２５は、前記第１エアシリンダ７Ａの環状流路７９から、該第１エアシリンダ７Ａのシリンダハウジング２０の側壁の内部を軸線Ｌ２と平行に延びて前記ボンネット６に達する第３部分２５ｃと、該ボンネット６の内部を横向きに延びる第４部分２５ｄと、該第４部分２５ｄから前記第２エアシリンダ７Ｂのシリンダハウジング２０の側壁の内部を軸線Ｌ２に沿って下向きに延び、カラー５３の外周を取り巻く環状流路７９に通じる第５部分２５ｅと、前記カラー５３の内部で前記環状流路７９とロッド側クッション穴７８とを結ぶ第６部分２５ｆとを有し、前記ロッド側クッション穴７８を通じて前記第２エアシリンダ７Ｂのロッド側圧力室６２に連通している。また、前記第４部分２５ｄは、前記エアダンパ３６のダンパ連通路４７にも連通している。

また、前記第１エアシリンダ７Ａ及び第２エアシリンダ７Ｂにおける前記カラー５３の内部には、流路断面積の小さい絞り部８１を有するロッド側絞り流路８０が形成され、該ロッド側絞り流路８０が、前記ロッド側圧力室６２とロッド側クッション穴７８とを接続している。従って、前記ロッド側絞り流路８０は、前記ロッド側主流路２５とロッド側圧力室６２との間に、前記ロッド側クッション穴７８（ロッド側連通路）と並列に接続されていることになる。

図示した例で前記ロッド側絞り流路８０の絞り部８１は、ニードル弁８２により形成されている。該ニードル弁８２は、前記カラー５３に形成された弁孔８３の内部に、Ｏリング８４を介して軸線Ｌ２と平行に収容され、先端のニードル８２ａで前記絞り部８１を形成している。該ニードル弁８２は、進退動自在とすることにより、前記絞り部８１の流路断面積を調整可能なるように構成することもできる。
しかし、前記絞り部８１は、前記ニードル弁８２で形成することなく、断面積を狭めた小孔で形成することもできる。

また、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの前記ピストン２３には、前記駆動ロッド８が連結された部分に、該駆動ロッド８より大径のロッド側クッション軸８５が形成され、前記ロッド側クッション穴７８の開口端に、ロッド側クッションパッキン８６が取り付けられている。
前記ロッド側クッション軸８５は、下降する前記ピストン２３が、下降ストロークの中間点を通り過ぎて下降ストローク端に近づいた際に、前記ロッド側クッション穴７８内に前記ロッド側クッションパッキン８６を介して嵌合することにより、該ロッド側クッション穴７８をロッド側圧力室６２から遮断してエアクッションを効かせるものであり、その嵌合が円滑に行われるように、前記ロッド側クッション軸８５の先端部８５ａは、次第に先細りをなす円錐状に形成されている。

前記ロッド側クッションパッキン８６は、シールに方向性を有するリップ形のパッキンであって、そのリップを、前記ロッド側圧力室６２からロッド側クッション穴７８へ向かうエアの流れは遮断するが、ロッド側クッション穴７８からロッド側圧力室６２へ向かうエアの流れは許容するように向けた姿勢で、前記ロッド側クッション穴７８に取り付けられている。

そして、前記ロッド側クッション軸８５と、前記ロッド側クッション穴７８（ロッド側連通路）と、前記ロッド側クッションパッキン８６と、前記ロッド側絞り流路８０とによって、ロッド側エアクッション機構が形成されている。
また、前記ロッド側クッション軸８５と、ロッド側クッション穴７８と、ロッド側クッションパッキン８６とによって、前記ロッド側連通路をロッド側圧力室６２から遮断するための遮断機構が形成されている。

次に、前記一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂの動作について説明する。なお、図８、図１０、図１１には第１エアシリンダ７Ａの動作状態が示されているが、その動作は、第２エアシリンダ７Ｂにおいても同様である。

図７及び図８には、前記弁板３が図１の全開位置Ｐ１にあるときの前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの動作状態が示されている。このとき、前記ヘッド側ポート２１は給気状態にあり、ロッド側ポート２２は排気状態にある。このため、前記ヘッド側ポート２１からのエアは、ヘッド側主流路２４から各エアシリンダ７Ａ，７Ｂのヘッド側圧力室６１に、ヘッド側クッション軸６３の内部のヘッド側連通路６７とヘッド側絞り流路６８とを通じて供給されており、また、エアシリンダ７Ａ，７Ｂのロッド側圧力室６２内のエアは、前記ロッド側クッション穴７８（ロッド側連通路）とロッド側絞り流路８０とから、ロッド側主流路２５を通じて、前記ロッド側ポート２２から排出されている。

この状態から、前記弁板３を図５及び図６の密閉位置Ｐ３に移動させるため、前記ヘッド側ポート２１を排気状態にすると共に、前記ロッド側ポート２２を給気状態にすると、前記ロッド側ポート２２からのエアは、ロッド側主流路２５を通じてロッド側クッション穴７８に流入したあと、ロッド側クッションパッキン８６を押し開いてロッド側圧力室６２内に自由流れ状態で流入し、また、前記ヘッド側圧力室６１内のエアは、ヘッド側クッション軸６３の内部のヘッド側連通路６７からヘッド側主流路２４を通じて、前記ヘッド側ポート２１から自由流れの状態で排出されるため、前記ピストン２３は、減速されることなく上昇する。

このとき、前記ロッド側圧力室６２には、ロッド側クッション穴７８からのエアが、前記ロッド側絞り流路８０を通じても流入するが、その量は僅かであり、また、前記ヘッド側圧力室６１内のエアは、前記ヘッド側絞り流路６８を通じてもヘッド側主流路２４に排出されるが、その量は僅かである。

前記ピストン２３が上昇すると、前記弁板３は、図３及び図４に示す中間位置Ｐ２を経て図５及び図６に示す密閉位置Ｐ３まで移動する。図１０には、前記弁板３が前記中間位置Ｐ２に到達したときのエアシリンダ７の動作状態が示されている。このときの前記ピストン２３の位置は、上昇ストロークの中間点を過ぎて上昇ストローク端に近づいた位置であり、このとき前記ヘッド側クッション軸６３は、前記ヘッド側クッション穴７４内に既に嵌合している。また、前記ロッド側クッション軸８５は、ロッド側クッション穴７８から完全に抜け出した状態にある。このため、前記ヘッド側圧力室６１とヘッド側連通路６７との接続が遮断され、該ヘッド側圧力室６１内のエアは、前記ヘッド側絞り流路６８を通じて流量を制限された状態で排出されるようになっている。

また、前記中間位置Ｐ２では、前述したように、前記シャフト支持機構９の第２ブロック１２が、前記エアダンパ３６に当接してその位置に停止するが、このとき、該エアダンパ３６には、前記ロッド側ポート２２からのエアがロッド側主流路２５を通じて供給されているため、エアクッション作用が働き、該エアダンパ３６に前記第２ブロック１２が衝突したときの衝撃が吸収される。

前記弁板３即ちピストン２３が前記中間位置Ｐ２に到達する直前で、前記ヘッド側圧力室６１のエアが流量制限された状態で排出されるようになると、エアクッション効果によって前記ピストン２３の速度は減速され、それ以降、該ピストン２３は、ゆっくりした速度で図１１に示す密閉位置Ｐ３まで上昇する。そして、この密閉位置Ｐ３において前記ピストン２３は、前記ヘッド側圧力室６１の端壁即ち前記ボンネット６の下面に緩衝的に当接して停止する。この位置が前記ピストン２３の上昇ストローク端である。このとき、前記ピストン２３は、減速された状態で前記室壁に当接するため、その当接による衝突音や振動等の発生が抑制される。

また、前記弁板３を、前記密閉位置Ｐ３から前記全開位置Ｐ１に向けて移動させるときは、前記ヘッド側ポート２１を給気状態にすると共に、前記ロッド側ポート２２を排気状態にする。このとき、前記ヘッド側ポート２１からのエアは、ヘッド側主流路２４から、ヘッド側クッション軸６３の内部のヘッド側連通路６７を通ってヘッド側クッション穴７４の内部に流入したあと、ヘッド側クッションパッキン７５を押し開いてヘッド側圧力室６１内に自由流れの状態で流入し、また、前記ロッド側圧力室６２内のエアは、ロッド側クッション穴７８からロッド側主流路２５を通じてロッド側ポート２２から自由流れの状態で排出されるため、前記ピストン２３は、減速されることなく下降する。

そして、前記ピストン２３が、図１０の中間位置Ｐ２を経由して更に下降し、下降ストロークの中間点を通り過ぎた後、前記ロッド側クッション軸８５がロッド側クッション穴７８内に嵌合すると、前記ロッド側圧力室６２とロッド側クッション穴７８との接続が遮断されるため、該ロッド側圧力室６２内のエアは、ロッド側絞り流路８０を通じて流量を制限された状態で排出されるようになる。このため、エアクッション効果によって前記ピストン２３の速度は減速され、それ以降、該ピストン２３は、図８に示す全開位置Ｐ１までゆっくりした速度で下降し、該全開位置Ｐ１において、前記ロッド側圧力室６２の端壁即ち前記カラー５３の上面に緩衝的に当接して停止する。この位置が前記ピストン２３の下降ストローク端である。このとき、前記ピストン２３は、減速された状態で前記カラー５３に当接するため、その当接による衝突音や振動等の発生が抑制される。

このように、前記ゲートバルブは、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂに、ヘッド側エアクッション機構とロッド側エアクッション機構とを設けることにより、前記ピストン２３の速度を、上昇ストローク端及び下降ストローク端に近づいたときにエアクッション効果により減速させ、それにより、前記ピストン２３を、上昇ストローク端及び下降ストローク端の両方で緩衝的に停止させるようにしているので、前記弁板３がゲート開口２を開閉する際に、前記ピストン２３がヘッド側圧力室６１及びロッド側圧力室６２の端壁に衝突するときの衝撃が緩和され、該衝撃に伴う騒音の発生が抑制される。
なお、前記エアクッション機構によるピストン２３の上昇ストローク端及び下降ストローク端における減速動作は、一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂの両方において同期的に行われる。

図１５は、前記実施形態のゲートバルブにおける、前記ピストン２３のストロークと騒音との関係を示す線図である。この図は、前記ピストン２３を、下降（前進）ストローク端である全開位置Ｐ１から、中間位置Ｐ２を経て、上昇（後退）ストローク端である密閉位置Ｐ３まで上昇させたあと、一定時間経過後に、前記ピストン２３を、前記密閉位置Ｐ３から、中間位置Ｐ２を経て、下降ストローク端である前記全開位置Ｐ１まで下降させたときの、ピストンのストロークに伴って発生する騒音を測定し、その結果を線図として示すものである。

比較例として、図１６に、エアクッション機構を具備しない公知のゲートバルブの、ピストンストロークと騒音との関係を示す線図が示されている。この比較例においては、ピストンが上昇ストローク端（密閉位置Ｐ３）でヘッド側圧力室の端壁に衝突したときの衝突音ａと、下降ストローク端（全開位置Ｐ１）でロッド側圧力室の端壁に衝突したときの衝突音ｂとが、非常に大きいのに対し、図１５においては、前記衝突音ａ、ｂが著しく低減されていることが分かる。

また、前記ピストン２３の上昇ストローク中に、前記中間位置Ｐ２の近傍で、シャフト支持機構９の第２ブロック１２がボンネット６に衝突したときの衝突音や、カムローラ５１ａ，５１ｂがカム溝５０ａ，５０ｂ内を移動するときに発生する接触音等によるものと推測される騒音ｃや、前記ピストン２３の下降ストローク中に、前記中間位置Ｐ２の近傍で、前記カムローラ５１ａ，５１ｂがカム溝５０ａ，５０ｂ内を移動するときに発生する接触音によるものと推測される騒音ｄについても、図１６の比較例では非常に大きいのに対し、図１５においては、著しく低減されていることが分かる。

また、前記ゲートバルブにおける一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂのシリンダハウジング２０には、図７、図８、図１０、図１１に模式的に示すように、前記弁板３を全開位置Ｐ１にロックするための第１ロック機構９１と、前記弁板３を密閉位置Ｐ３にロックするための第２ロック機構９２とが設けられている。これら第１ロック機構９１と第２ロック機構９２とは、前記シリンダハウジング２０のローラフレーム２０ａに、軸線Ｌ２に沿って上下隣接するように配設され、前記第１ロック機構９１が前記第２ロック機構９２より上方位置、即ちボンネット６寄りの位置に配置されている。

前記第１ロック機構９１は、図１３及び図１４に示すように、前記ローラフレーム２０ａに、前記カムフレーム２７に対して進退動自在に支持されたロックピストン９３を有している。該ロックピストン９３は、基端側のピストン部９４と、先端側の係止軸部９５とを有していて、前記ピストン部９４が、前記ローラフレーム２０ａに形成されたピストン室９６内に、ピストンシール９７を介して摺動自在に収容され、前記係止軸部９５が、前記ローラフレーム２０ａに固定されたロックカバー９８のガイド孔９９内に、軸部シール１００とブッシュ１０１とを介して進退動自在なるように進入している。前記係止軸部９５の直径は前記ピストン部９４の直径より小さく、また、該係止軸部９５の先端は、前記軸部シール１００及びブッシュ１０１にガイドされる部分より細径化されている。

また、前記ピストン部９４の端面に形成された凹部１０２と、前記ピストン室９６の底壁との間には、ロックばね１０３が介設され、該ロックばね１０３により前記ロックピストン９３が、前記係止軸部９５の先端が前記ガイド孔９９から突出する方向に常時付勢されている。

更に、前記ピストンシール９７と前記軸部シール１００との間には、ロック解除用圧力室１０４が形成され、該ロック解除用圧力室１０４は、ロック解除用連通路１０５を介して前記ロッド側主流路２５に連通している。具体的には、前記第１エアシリンダ７Ａに設けられた第１ロック機構９１のロック解除用圧力室１０４は、図７及び図１０に示すように、前記ロック解除用連通路１０５を介して、前記ロッド側主流路２５の第３部分２５ｃに連通し、前記第２エアシリンダ７Ｂに設けられた第１ロック機構９１のロック解除用圧力室１０４は、図７に示すように、前記ロック解除用連通路１０５を介して、前記ロッド側主流路２５の第５部分２５ｅに連通している。

一方、前記第２ロック機構９２は、一部の構成を除いて前記第１ロック機構９１と実質的に同じ構成を有するものである。このため、この第２ロック機構９２を構成する各要素に、前記第１ロック機構９１を構成する各要素に付した符号に「ａ」を付加した符号を付し、その詳細な説明は省略する。

前記第２ロック機構９２が前記第１ロック機構９１と相違する第１の点は、該第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａが、ロック解除用連通路１０５ａを介してヘッド側主流路２４に連通している点である。具体的に説明すると、前記第１エアシリンダ７Ａに設けられた第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａは、図７及び図１０に示すように、前記ロック解除用連通路１０５ａを介して前記ヘッド側主流路２４の第２部分２４ｂに連通し、前記第２エアシリンダ７Ｂに設けられた第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａは、図７に示すように、前記ヘッド側主流路２４の第３部分２４ｃから分岐して第２エアシリンダ７Ｂのシリンダハウジング２０の側壁の内部を軸線Ｌ２方向に延びる第４部分２４ｄに、前記ロック解除用連通路１０５ａを介して連通している。
また、前記第２ロック機構９２が前記第１ロック機構９１と相違する第２の点は、ロックピストン９３ａの係止軸部９５ａの先端が細径化されていない点である。

次に、前記第１ロック機構９１及び第２ロック機構９２の動作を説明する。
図１、図２及び図７に示すように、前記弁板３が全開位置Ｐ１にあるとき、即ち、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂのピストン２３及び駆動ロッド８が下降端にあるとき、前記ヘッド側ポート２１は給気状態にあり、前記ロッド側ポート２２は排気状態にある。このため、前記第１ロック機構９１のロック解除用圧力室１０４は、前記ロッド側ポート２２に連通しているため排気状態にあり、前記第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａは、前記ヘッド側ポート２１に連通しているため給気状態にある。

このため、図１３に示すように、前記第１ロック機構９１のロックピストン９３は、前記ロックばね１０３に押されてロック位置に前進し、前記係止軸部９５の先端が、前記カムフレーム２７のガイド溝３４の上端部に形成された係止部３４ｂに係止する。その結果、前記カムフレーム２７即ち第１ブロック１１は、前記シリンダハウジング２０のローラフレーム２０ａに係止した状態になってその上昇が阻止されるため、前記弁板３は、前記全開位置Ｐ１にロックされる。
一方、前記第２ロック機構９２のロックピストン９３ａは、エアの作用によりロックばね１０３ａを圧縮して後退し、非ロック位置を占めている。

この状態から、前記弁板３を図５及び図６の密閉位置Ｐ３に移動させるために、前記ヘッド側ポート２１を排気状態にすると共に、前記ロッド側ポート２２を給気状態にすると、前記第１ロック機構９１のロック解除用圧力室１０４は給気状態になり、前記第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａは排気状態になる。
このため、前記第１ロック機構９１のロックピストン９３は、図１４に実線で示すように、エアの作用によりロックばね１０３を圧縮しながら後退し、前記係止部３４ｂから離れた非ロック位置を占めることにより、前記カムフレーム２７即ち第１ブロック１１の上昇を可能にする。

一方、前記第２ロック機構９２のロックピストン９３ａは、図１４に鎖線で示すように、前記ロックばね１０３ａに押されて前進し、前記係止軸部９５ａの先端が、前記カムフレーム２７のガイド溝３４の平坦な底壁３４ａに、該ガイド溝３４に沿って上下方向に相対的に移動可能なるように当接した状態になる。このとき、前記係止軸部９５ａの先端は前記カムフレーム２７に係止していない。

そして、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの作用によって前記弁板３が密閉位置Ｐ３まで上昇し、図１４に示すように、前記ガイド溝３４の底壁に形成された係止孔３４ｃが前記ロックピストン９３ａの位置まで上昇して来ると、該ロックピストン９３ａはロックばね１０３ａに押されて前進し、係止軸部９５ａの先端が前記係止孔３４ｃ内に嵌合して係止するため、該ロックピストン９３ａはロック位置を占める。その結果、前記カムフレーム２７即ち第１ブロック１１は、前記シリンダハウジング２０のローラフレーム２０ａに対して係止した状態になってその下降が阻止されるため、前記弁板３は、前記密閉位置Ｐ３にロックされる。

また、前記弁板３を前記密閉位置Ｐ３から全開位置Ｐ１に移動させるときは、前述したように、前記ヘッド側ポート２１及び第２ロック機構９２のロック解除用圧力室１０４ａが給気状態になると共に、前記ロッド側ポート２２及び第１ロック機構９１のロック解除用圧力室１０４が排気状態になる。
このため、前記第２ロック機構９２のロックピストン９３ａは、エアの作用によりロックばね１０３ａを圧縮しながら後退し、前記係止孔３４ｃから抜け出した非ロック位置を占めることにより、前記第１ブロック１１の下降を可能にする。

一方、前記第１ロック機構９１のロックピストン９３は、ロックばね１０３の付勢力により前進して、前記係止軸部９５の先端が、前記カムフレーム２７のガイド溝３４の平坦な底壁３４ａに、該ガイド溝３４に沿って上下方向に相対的に移動可能なるように当接した状態になる。このとき、前記係止軸部９５の先端は前記カムフレーム２７に係止していない。

そして、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂの作用によって前記弁板３が全開位置Ｐ１まで下降し、前記カムフレーム２７のガイド溝３４の上端の前記係止部３４ｂが前記第１ロック機構９１のロックピストン９３の位置まで下降すると、図１３に示すように、該ロックピストン９３はロックばね１０３に押されて前進し、係止軸部９５の先端が前記係止部３４ｂに係止することにより、前記弁板３は全開位置Ｐ１にロックされる。

かくして、一対のエアシリンダ７Ａ，７Ｂに前記第１ロック機構９１及び第２ロック機構９２を設け、この第１ロック機構９１及び第２ロック機構９２で前記弁板３を全開位置Ｐ１と密閉位置Ｐ３とにロックするように構成したことにより、前記エアシリンダ７Ａ，７Ｂに供給されるエアの圧力が変動したり、該エアシリンダ７Ａ，７Ｂに対するエアの供給が遮断されたりした場合でも、前記弁板３の不測の変位等を防止することができ、安全性に勝れる。

２ ゲート開口
３ 弁板
４ 弁シャフト
５ 駆動機構
６ ボンネット
７Ａ，７Ｂ エアシリンダ
８ 駆動ロッド
９ シャフト支持機構
２０ シリンダハウジング
２１ ヘッド側ポート
２２ ロッド側ポート
２３ ピストン
２４ ヘッド側主流路
２５ ロッド側主流路
３６ エアダンパ
４０ ダンパ室
４１ クッション部材
４４ ダンパロッド
４６ ダンパ圧力室
６１ ヘッド側圧力室
６２ ロッド側圧力室
６３ ヘッド側クッション軸
６７ ヘッド側連通路
６８ ヘッド側絞り流路
７４ ヘッド側クッション穴
７５ ヘッド側クッションパッキン
７８ ロッド側クッション穴（ロッド側連通路）
８０ ロッド側絞り流路
８５ ロッド側クッション軸
８６ ロッド側クッションパッキン
９１ 第１ロック機構
９２ 第２ロック機構
Ｐ１ 全開位置
Ｐ２ 中間位置
Ｐ３ 密閉位置

前記課題を解決するため、本発明のゲートバルブは、ゲート開口を開閉する弁板と、該弁板に先端が連結された弁シャフトと、該弁シャフトを介して前記弁板を開閉動作させる駆動機構とを有している。
前記駆動機構は、前記弁シャフトが変位自在に貫通するボンネットと、該ボンネットに前記弁シャフトを挟んで互いに平行に取り付けられた左右一対のエアシリンダと、該一対のエアシリンダに対してエアを給排するヘッド側ポート及びロッド側ポートとを有し、前記エアシリンダは、前記ボンネットに固定されたシリンダハウジングと、該シリンダハウジングの内部に前進、後退自在なるように収容されたピストンと、該ピストンに基端を連結されて先端が前記シリンダハウジングの外部に突出する駆動ロッドと、前記ピストンの一面側及び他面側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室とを有している。
前記ヘッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたヘッド側主流路を通じて前記ヘッド側ポートに連通し、前記ロッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたロッド側主流路を通じて前記ロッド側ポートに連通しており、前記一対のエアシリンダの駆動ロッドには、前記弁シャフトの基端部がシャフト支持機構を介して支持されていて、前記ピストン及び駆動ロッドの前進ストロークにより、前記弁板は、前記ゲート開口を密閉する密閉位置から、前記ゲート開口に対向するが該ゲート開口を閉鎖しない中間位置を経て、前記ゲート開口を全開にする全開位置に移動し、前記ピストン及び駆動ロッドの後退ストロークにより、前記弁板は、前記全開位置から、前記中間位置を経て、前記密閉位置に移動する。
また、前記エアシリンダは、前記弁板でゲート開口を開閉するときの衝撃を緩和するヘッド側エアクッション機構及びロッド側エアクッション機構を有し、前記ヘッド側エアクッション機構は、前記ヘッド側圧力室とヘッド側主流路とを並列に結ぶヘッド側連通路及びヘッド側絞り流路と、後退する前記ピストンが後退ストローク端に近づいたとき前記ヘッド側連通路を遮断する遮断機構とを有し、該遮断機構は、前記ピストンの後退ストロークにおいて、前記弁板が前記中間位置に到達する前に前記ヘッド側連通路を遮断し、前記ロッド側エアクッション機構は、前記ロッド側圧力室とロッド側主流路とを並列に結ぶロッド側連通路及びロッド側絞り流路と、前進する前記ピストンが前進ストローク端に近づいたとき前記ロッド側連通路を遮断する遮断機構とを有し、該遮断機構は、前記ピストンの前記前進ストロークにおいて、前記弁板が前記中間位置を通り過ぎた後に前記ロッド側連通路を遮断する。

本発明において、前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ピストンが後退ストロークの中間点を過ぎたあと、前記弁板が前記中間位置に到達する前に、前記ヘッド側連通路を遮断する。
本発明において、前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ヘッド側圧力室の端壁から該ヘッド側圧力室内に突出するヘッド側クッション軸と、前記ピストンが後退ストローク端に近づいたときに前記ヘッド側クッション軸が嵌合するように該ピストンに形成された凹状のヘッド側クッション穴と、該ヘッド側クッション穴の内周と前記ヘッド側クッション軸の外周との間をシールするヘッド側クッションパッキンとを有し、前記ヘッド側クッション軸の内部に前記ヘッド側連通路が形成されており、前記ロッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ロッド側圧力室の端壁に形成された凹状のロッド側クッション穴と、前記ピストンが前進ストローク端に近づいたときに該ロッド側クッション穴内に嵌合するロッド側クッション軸と、前記ロッド側クッション穴の内周と該ロッド側クッション軸の外周との間をシールするロッド側クッションパッキンとを有し、前記ロッド側クッション穴によって前記ロッド側連通路が形成されていても良い。

Claims (7)

1. ゲート開口を開閉する弁板と、該弁板に先端が連結された弁シャフトと、該弁シャフトを介して前記弁板を開閉動作させる駆動機構とを有し、
   前記駆動機構は、前記弁シャフトが変位自在に貫通するボンネットと、該ボンネットに前記弁シャフトを挟んで互いに平行に取り付けられた左右一対のエアシリンダと、該一対のエアシリンダに対してエアを給排するヘッド側ポート及びロッド側ポートとを有し、
   前記エアシリンダは、前記ボンネットに固定されたシリンダハウジングと、該シリンダハウジングの内部に前進、後退自在なるように収容されたピストンと、該ピストンに基端を連結されて先端が前記シリンダハウジングの外部に突出する駆動ロッドと、前記ピストンの一面側及び他面側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室とを有し、
   前記ヘッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたヘッド側主流路を通じて前記ヘッド側ポートに連通し、前記ロッド側圧力室は、前記シリンダハウジング及びボンネットに形成されたロッド側主流路を通じて前記ロッド側ポートに連通しており、
   前記一対のエアシリンダの駆動ロッドには、前記弁シャフトの基端部がシャフト支持機構を介して支持されていて、前記ピストン及び駆動ロッドの前進ストロークにより、前記弁板が前記ゲート開口を開放する位置に移動し、前記ピストン及び駆動ロッドの後退ストロークにより、前記弁板が前記ゲート開口を閉鎖する位置に移動するように構成されており、
   前記エアシリンダはまた、前記弁板でゲート開口を開閉するときの衝撃を緩和するヘッド側エアクッション機構及びロッド側エアクッション機構を有し、
   前記ヘッド側エアクッション機構は、前記ヘッド側圧力室とヘッド側主流路とを並列に結ぶヘッド側連通路及びヘッド側絞り流路と、後退する前記ピストンが後退ストローク端に近づいたとき前記ヘッド側連通路を遮断する遮断機構とを有しており、
   前記ロッド側エアクッション機構は、前記ロッド側圧力室とロッド側主流路とを並列に結ぶロッド側連通路及びロッド側絞り流路と、前進する前記ピストンが前進ストローク端に近づいたとき前記ロッド側連通路を遮断する遮断機構とを有している、
   ことを特徴とする低騒音ゲートバルブ。
2. 前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ヘッド側圧力室の端壁から該ヘッド側圧力室内に突出するヘッド側クッション軸と、前記ピストンが後退ストローク端に近づいたときに前記ヘッド側クッション軸が嵌合するように該ピストンに形成された凹状のヘッド側クッション穴と、該ヘッド側クッション穴の内周と前記ヘッド側クッション軸の外周との間をシールするヘッド側クッションパッキンとを有し、前記ヘッド側クッション軸の内部に前記ヘッド側連通路が形成されており、
   前記ロッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ロッド側圧力室の端壁に形成された凹状のロッド側クッション穴と、前記ピストンが前進ストローク端に近づいたときに該ロッド側クッション穴内に嵌合するロッド側クッション軸と、前記ロッド側クッション穴の内周と該ロッド側クッション軸の外周との間をシールするロッド側クッションパッキンとを有し、前記ロッド側クッション穴によって前記ロッド側連通路が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 前記ヘッド側クッションパッキンは、前記ヘッド側圧力室からヘッド側クッション穴へ向かうエアの流れは遮断するが、ヘッド側クッション穴からヘッド側圧力室へ向かうエアの流れは許容するように形成され、
   前記ロッド側クッションパッキンは、前記ロッド側圧力室からロッド側クッション穴へ向かうエアの流れは遮断するが、ロッド側クッション穴からロッド側圧力室へ向かうエアの流れは許容するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のゲートバルブ。
4. 前記一対のエアシリンダにおけるヘッド側エアクッション機構の全てのヘッド側連通路及びヘッド側絞り流路は、前記ヘッド側主流路に連通し、前記一対のエアシリンダにおけるロッド側エアクッション機構の全てのロッド側連通路及びロッド側絞り流路は、前記ロッド側主流路に連通しており、それにより、前記一対のエアシリンダにおけるヘッド側エアクッション機構同士及びロッド側エアクッション機構同士は互いに同期して動作することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のゲートバルブ。
5. 前記ピストン及び弁板は、該弁板が前記ゲート開口を全開にする全開位置と、該弁板が前記ゲート開口に対向するが該ゲート開口を閉鎖しない中間位置と、該弁板が前記ゲート開口を密閉する密閉位置とを有し、
   前記ヘッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ピストンが前記全開位置から中間位置を経て密閉位置まで移動する前記後退ストロークにおいて、該ピストンが前記中間位置に到達する前に前記ヘッド側連通路を遮断し、
   前記ロッド側エアクッション機構の遮断機構は、前記ピストンが前記密閉位置から中間位置を経て全開位置まで移動する前記前進ストロークにおいて、該ピストンが前記中間位置を通り過ぎた後に前記ロッド側連通路を遮断する、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のゲートバルブ。
6. 前記ボンネットには、前記弁板が全開位置から中間位置まで移動した際に、前記シャフト支持機構が緩衝的に当接するエアダンパが設けられており、
   前記エアダンパは、前記ボンネットに形成されたダンパ室と、該ダンパ室の内部に固定的に収容されたクッション部材と、前記ダンパ室の内部に、基端を前記クッション部材に対向させると共に先端を前記ボンネットの外部に突出させた姿勢で摺動自在なるように収容されたダンパロッドと、該ダンパロッドと前記クッション部材との間に形成されたダンパ圧力室とを有し、該ダンパ圧力室は前記ロッド側主流路に連通している、
   ことを特徴とする請求項５に記載のゲートバルブ。
7. 前記エアシリンダに、前記弁板を全開位置にロックするための第１ロック機構と、前記弁板を密閉位置にロックするための第２ロック機構とが設けられていることを特徴とする請求項５に記載のゲートバルブ。

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