JP4353864B2

JP4353864B2 - ゲート開閉装置

Info

Publication number: JP4353864B2
Application number: JP2004205343A
Authority: JP
Inventors: 知宏阿部; 明彦阿瀬
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2006028765A

Description

本発明は、たとえば出入口や水門、堰等のゲートを開閉するためのゲート開閉装置に関する。

本発明者等は、ストロークが小さい流体圧シリンダを使用して、大型のゲートを大きいストロークで開閉移動可能なゲート開閉装置を特許文献１で提案した。前記特許文献１では、図１０に示すように、水道圧シリンダ１０１にクランクアーム（クランク機構）１０２を介して回転駆動される駆動軸１０３を設け、中心部が駆動軸１０３に固定されたクランクアーム１０２の両遊端部にピン１０４を設け、水道圧シリンダ１０１に水道水を供給する配管に四方切換弁１０５を設け、前記四方切換弁１０５の操作軸１０５ａに、ピン１０４が係合可能な係合溝１０６ａを９０°ごとに形成した検出プレート１０６を固定し、図１１に示すように、前記駆動軸１０３の回転とともにクランクアーム１０２のピン１０４を係合溝１０６ａに嵌合離脱させて９０°づつ操作軸１０５ａを回転させて四方切換弁１０５の流路を切換えるように構成されている。
特願２００３−１０４７０２

しかし、上記従来構成では、ピン１０４が係合溝１０６ａに間欠的に係合離脱を繰り返して切換弁１０５が操作され、離脱時にクランクアーム１０２と検出プレート１０６とが分離した状態となる。このため、何かの外力が作用して検出プレート１０６が位置ずれすると、ピン１０４が係合溝１０６ａに係合できなくなって停止してしまうという問題があった。

本発明は、連続的な運転を確実に行える開閉ゲート装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、少なくとも２本のガス圧シリンダによりクランク機構を介して回転駆動される出力軸を有する開閉駆動ユニットと、前記出力軸を介して駆動されてゲートを開閉するゲート開閉機構とを具備し、前記出力軸により回転されるとともに周方向にわたって作動部が形成された主動部材と、前記作動部に係合されて主動部材の回転に追従して作動される従動部材とを有するカム機構を設け、前記各ガス圧シリンダに加圧ガスをそれぞれ供給する加圧ガス供給管に、操作部を往復回動させて加圧ガスの流路を切替える三方切換弁を設け、前記カム機構の従動部材と前記切換弁の操作部とを揺動レバーを介して連結連動したものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、ガス圧シリンダに加圧ガスを供給する蓄圧ガスタンクを設け、前記蓄圧ガスタンクのガス圧を検出するガス圧検出器と、前記ガス圧検出器の検出信号に基づいて起動され前記蓄圧ガスタンクに加圧ガスを補充する加圧ガス供給機とを有して、前記蓄圧ガスタンクのガス圧を所定範囲に保持するガス充填装置を設けたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、ゲートは、長さ方向にスライド自在に配置されて出入口を開閉自在なスライドゲートにより構成され、ゲート開閉機構は、開閉駆動ユニットの駆動軸により回転駆動される駆動輪体と、スライドゲートに長さ方向に沿って取り付けられて前記駆動輪体の回転反力を支持する反力受け部材とで構成されたものである。

請求項１記載の発明によれば、複数のガス圧シリンダの直線運動を、クランク機構を介して回転運動に変換して、出力軸を連続回転させることにより、低いガス圧で大きい駆動力を連続して得ることができ、大型のゲートであっても長いストロークで開閉移動させることができる。またガス圧シリンダによりクランク機構を介して回転駆動される出力軸に設けられた主動部材と、前記主動部材の作動部に追従される従動部材からなるカム機構により、ガス圧シリンダに加圧ガスを給排出する切換弁を作動させるので、出力軸の回転運動をカム機構を介して連続的に切換弁に伝達して作動させることができ、連続的な運転を確実に行うことができる。さらに、操作部を所定角度範囲で回動させる三方切換弁を使用することで、加圧ガスの漏出の少なくすることができ、効率の良い開閉駆動を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、加圧ガス供給機により蓄圧ガスタンクに加圧ガスを補充して減圧を防止することができる。したがって、停電などの非常時にも、蓄圧ガスタンクによりゲートを開閉駆動することができる。

請求項３記載の発明によれば、駆動輪体と反力受け部材からなるゲート開閉機構により、スライドゲートをスムーズに開閉することができる。

防水扉装置（開閉ゲート装置）の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
この防水扉装置は、図１〜図３に示すように、防潮堤の出入口や大型施設の出入口などに設置されて、ゲートの開閉ストロークが５ｍ以上あるような径間Ｌの大きい出入口４２に設置される大型のスライド式防水扉装置で、壁体４１Ｒ，４１Ｌ間に形成される出入口４２の床面上と、一方の壁体４１Ｒの背面に形成された収納部４３の床面にわたって左右一対の走行レール４４が床部材４０上に敷設されており、これら走行レール４４に案内されて収納部４３から出入口４２に往復移動して開閉自在なスライドゲート４５が配置されている。

前記スライドゲート４５は、出入口４２の径間Ｌを覆う長さを有し所定厚みを有する直方体形で、前記走行レール４４に案内される複数の走行車輪４６Ａ，４６Ｂが底部に取り付けられ、一方のガイドレール４４上を走行する走行車輪４６Ａが、背面側への位置ずれを規制する鍔付き車輪に構成されている。またスライドゲート４５の天面には、Ｔ字形断面の転倒防止レール４７とピンラックレール（反力受け部材）４８がスライド方向に沿って取り付けられている。

前記壁体４１Ｒの出入口４２側には、ゲート開閉機構５２を介してスライドゲート４５を開閉駆動する開閉駆動ユニット１が設けられている。前記ゲート開閉機構５２は、ここでは開閉駆動ユニット１に設けられた開閉ギヤホイール５とピンラックレール４８からなるラック・ピニオン機構が採用されている。

収納部４３の壁体４１Ｒに、スライドゲート４５の上方部と外側部とを囲む複数の逆Ｌ字形のサポートフレーム４９が立設され、前後一対のサポートフレーム４９上に開閉駆動ユニット１が支持されている。そして図４〜図７に示すように、前記開閉駆動ユニット１には、サポートフレーム４９の上辺部に、転倒防止レール４７の左右縁部を転動する振れ止めローラ５１と、下面を転動する支持ローラ５０Ｂとが回転自在に支持され、転倒防止レール４７の天面を転動する浮上防止ローラ５０Ａが後述する駆動軸３に回転自在に支持されている。

開閉駆動ユニット１のユニットケース２内には、閉鎖方向側の前部サポートフレーム４９上に第１支持フレーム２ａが設けられるとともに、開放方向側の後部サポートフレーム４９上に第２支持フレーム２ｂが設けられている。前記第１支持フレーム２ａには、左右一対のエア式開閉用シリンダ（ガス圧シリンダ）４Ｒ，４Ｌがシリンダ本体の後端部を水平ピンを介して上下揺動自在に支持されている。また第２支持フレーム２ｂには、ゲート開閉方向に直交する水平方向の出力軸６が軸受を介して回転自在に支持されている。前記出力軸６の両端部には、円形のカムプレート（クランク機構、主動部材）７Ｒ，７Ｌがそれぞれ固定され、エアシリンダ４Ｒ，４Ｌのピストンロッドが左右のカムプレート７Ｒ，７Ｌの外面で対称位置にそれぞれクランクピン（クランク機構）８を介して連結されている。したがって、エアシリンダ４Ｒ，４Ｌを交互に伸縮させることにより出力軸６を所定方向に連続して回転駆動することができる。

前記出力軸６に揺動フレーム２１が上下揺動自在に支持され、この揺動フレーム２１の遊端側に、出力軸６と平行な駆動軸３が軸受を介して回転自在に配置されている。この駆動軸３には前記ピンラックレール４８に噛み合う開閉用ギヤホイール５と、受動スプロケット２２と、浮上防止ローラ５０Ａとが設けられており、前記受動スプロケット２２は、出力軸６に取り付けられた駆動スプロケット１８にチェーン２３を介して連結連動されている。２４はチェーン２３にテンションをかける補助スプロケットである。

また手動でスライドゲート４５を開閉する時に、ピンラックレール４８から開閉用ギヤホイール５を離脱させる解除機構２５が設けられている。この解除機構２５は、揺動フレーム２１に雌ねじ部材を介して上下方向に出退自在に取り付けられたハンドル２５ｃ付き操作ねじ軸２５ａと、第２支持フレーム３ａに設けられて操作ねじ軸２５ａの先端部を受け止める受け板２５ｂとで構成されている。したがって、ハンドル２５ｃを介して手動操作ねじ軸２５ａを回転させ、その先端部を受け板２５ｂに当接させて揺動フレーム２１を上方に持ち上げることにより、開閉用ギヤホイール５をピンラックレール４８から離脱させることができる。

図９に示すように、前記エアシリンダ４Ｒ，４Ｌに接続されたエア供給管（加圧ガス供給管）９には、弁軸（操作部）３２を所定範囲（図では９０°）で往復回動させてエアの流入出方向を切換える４個の三方切換弁（切換弁）１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ，１１Ｌｏがそれぞれ介在されている。

前記出力軸６と三方切換弁１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ，１１Ｌｏは、それぞれカム機構１３を介して連結連動されている。すなわち、図４，図５に示すように、カムプレート７Ｒ，７Ｌの内面には、周方向にわたってカム溝（作動部）１５がそれぞれ形成されている。また第２支持フレーム２ｂのブラケットには、左右一対の揺動レバー１４が水平ピン１４ａを介してそれぞれ揺動自在に支持され、揺動レバー１４の中間部に、前記カム溝１５にそれぞれ移動自在に係合されたカムローラ（従動部材）１６が取り付けられている。また左右の組ごとに三方切換弁１１Ｒｉと１１Ｒｏ，１１Ｌｉと１１Ｌｏの弁軸３２が操作軸１２を介して互いに連結され、両操作軸１２には、遊端部に受動ピン１７ａを有する操作レバー１７がそれぞれ取り付けられている。そして前記揺動レバー１４の遊端部に長さ方向に形成された長穴部１４ｂに前記受動ピン１７ａが嵌合されて連結連動されている。

したがって、出力軸６と共にカムプレート７Ｒ，７Ｌが回転されると、カム溝１５の変位に従ってカムローラ１６が変位し、カムローラ１６を介して揺動レバー１４が揺動される。そして、揺動レバー１４の揺動に連動して長溝部１４ｂと受動ピン１７ａを介して操作レバー１７が揺動され、操作軸１２および弁軸３２が９０°の範囲で回動される。これにより三方切換弁１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ，１１Ｌｏが切換えられる。

前記三方切換弁１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ，１１Ｌｏは、図８に示すように、弁箱３１内に操作軸１２に連結された弁軸３２が９０°の範囲で回動自在に装入され、中央部に駆動源側の第１ポート３３Ｃが形成され、弁軸３２を中心に９０°隔てて第１ポート３３Ｃの両側に主機側の第２，３ポート３３Ｒ，３３Ｌが形成されている。そして弁軸３２には、隣接するポート間を接続する弁穴３２ａが形成され、弁軸３２を９０°回転することにより、第１ポート３３Ｃと第２ポート３３Ｒとの接続位置と、中立位置（非接続位置）、第１ポート３３Ｃと第３ポート３３Ｌとの接続位置の間でを切換えることができる。

図９に示すように、前記エアシリンダ４Ｒ，４Ｌに接続されたエア供給管（加圧ガス供給管）９は、電磁式および手動式の２つの開閉操作弁５５が並列に介在されるとともに蓄圧エアタンク（蓄圧ガスタンク）５６に接続され、前記蓄圧エアタンク５６は少なくともスライドゲート４５を開動または閉動の全ストロークを移動させる容量を蓄圧可能なものが採用されている。またこの蓄圧エアタンク５６にはエア充填装置５７が設けられており、このエア充填装置５７は、圧力計５９により検出された蓄圧エアタンク５６のエア圧が制御盤（制御装置）５８に入力され、エア圧が所定値以下となると、制御盤５８からコンプレッサー（加圧ガス供給機）５７ａおよびコンプレッサー元弁５７ｂに起動操作信号が出力され、コンプレッサー５７ａから加圧エアが蓄圧エアタンク５６に充填されて補充される。したがって、通常時に、蓄圧エアタンク５６内には、スライドゲート４５を少なくとも開放ストローク全体または閉鎖ストローク全体にわたって移動させるだけの加圧エアが蓄圧されている。

上記構成において、開閉操作弁５５が操作されて蓄圧エアタンク５６の高圧エア（加圧ガス）がエア供給管９から三方切換弁１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ，１１Ｌｏを介して各開閉シリンダ４Ｒ，４Ｌに供給・排出される。これにより、開閉駆動ユニット１では、各開閉シリンダ４Ｒ，４Ｌが交互に伸縮されカムプレート７Ｒ，７Ｌを介して出力軸６を回転駆動する。この時、カムプレート７Ｒ，７Ｌの回転によりカム機構１３および揺動レバー１４を介して三方切換弁１１Ｒｏ，１１Ｒｉ，１１Ｌｏ，１１Ｌｉの弁軸３２が回動され、開閉シリンダ４Ｒ，４Ｌに送られる高圧エアが切り換えられる。

出力軸６からスプロケット１８，２２およびチェーン２３を介して駆動軸３が回転駆動され、開閉用ギヤホイール５が回転駆動されてピンラックレール４８によりスライドゲート４５が開動方向または閉動方向に移動される。この時、スライドゲート４５は、走行車輪４６Ａ，４６Ｂが走行レール４４に案内されて転動され、また天面に設けられた転倒防止レール４７が浮上防止ローラ５０Ａ、支持ローラ５０Ｂおよび振れ止めローラ５１に案内され、スライドゲート４５がスムーズに移動される。

移動限までスライドゲート４５が移動すると、図示しないリミットスイッチなどの検出装置によりスライドゲート４５が検出され、開閉操作弁５５が操作されて開閉駆動ユニット１が停止される。

上記実施の形態によれば、２本のエアシリンダ７Ｒ，７Ｌの往復直線運動を、クランク機構（クランクピン８とカムプレート７Ｒ，７Ｌ）を介して回転運動に変換し、出力軸６を連続回転させることにより、低いガス圧で大きい駆動力を連続して得ることができ、大型のスライドゲート４５であっても長いストロークで開閉移動させることができる。また、エアシリンダ７Ｒ，７Ｌによりクランク機構（クランクピン８とカムプレート７Ｒ，７Ｌ）を介して回転駆動される出力軸６にカム溝１５を有するカムプレート７Ｒ，７Ｌを設け、カムプレート７Ｒ，７Ｌのカム溝１５に追従されるカムローラ１６を介して揺動レバー１５を揺動させ、操作レバー１７を介して操作軸１２を回動し、弁軸３２を操作して三方切換弁１１Ｒｏ，１１Ｒｉ，１１Ｌｏ，１１Ｌｉをそれぞれ切換えるので、カム機構１３によりカムプレート７Ｒ，７Ｌとカムローラ１６とが離脱することが無く、出力軸６の動力を確実に安定して連続的に弁軸３２に伝達することができる。したがって、連続的な運転を確実に行うことができる。

また操作軸１２により弁軸３２を９０度の範囲で往復回動させる三方切換弁１１Ｒｏ，１１Ｒｉ，１１Ｌｏ，１１Ｌｉを使用することで、高圧エアの漏出を少なくすることができ、効率の良い開閉駆動を行うことができる。

さらにコンプレッサー５８により蓄圧エアタンク５６に高圧エアを補充して減圧を防止することができる。したがって、停電などの非常時にも蓄圧エアタンク５６によりスライドゲート４５を完全に閉鎖するまで、または完全に開放するまで移動させることができる。さらにまた、開閉ギヤホイール５とピンラック８からなるゲート開閉機構５２により、スライドゲート４５をスムーズに開閉することができる。

本発明に係る防水扉装置の実施の形態を示す全体背面図である。同防水扉装置を示す一部切欠き斜視図である。図１に示すＡ−Ａ断面図である。同開閉駆動ユニットの縦断面図である。同開閉駆動ユニットの平面断面図である。同開閉駆動ユニットの右側面断面図である。同開閉駆動ユニットの左側面断面図である。同三方切換弁を示す横断面図である。同開閉駆動ユニットの配管構成図である。従来の開閉ゲート装置の要部を示す側面図である。（ａ）〜（ｃ）は上記従来の開閉ゲート装置の動作説明図である。

符号の説明

１開閉駆動ユニット
２ユニットケース
３駆動軸
４Ｒ，４Ｌ開閉シリンダ
５開閉用ギヤホイール
６出力軸
７Ｒ，７Ｌカムプレート
８クランクピン
９エア供給管
１１Ｒｉ，１１Ｒｏ，１１Ｌｉ１１Ｌｏ三方切換弁
１２操作軸
１３カム機構
１４揺動レバー
１５カム溝
１６カムローラ
１７操作レバー
１８駆動スプロケット
２１揺動フレーム
２２受動スプロケット
２３チェーン
２５解除機構
３１弁箱
３２弁軸
３２ａ弁穴
３３Ｃ，３３Ｒ，３３Ｌ第１〜第３ポート
４１Ｒ，４１Ｌ壁体
４２出入口
４３収納部
４４走行レール
４５スライドゲート
４６Ａ，４６Ｂ走行車輪
４７転倒防止レール
４８ピンラックレール
５４ラック・ピニオン機構
５５開閉操作弁
５６蓄圧エアタンク
５７エア充填装置
５８制御盤
５９圧力計

Claims

少なくとも２本のガス圧シリンダによりクランク機構を介して回転駆動される出力軸を有する開閉駆動ユニットと、前記出力軸を介して駆動されてゲートを開閉するゲート開閉機構とを具備し、
前記出力軸により回転されるとともに周方向にわたって作動部が形成された主動部材と、前記作動部に係合されて主動部材の回転に追従して作動される従動部材とを有するカム機構を設け、
前記各ガス圧シリンダに加圧ガスをそれぞれ供給する加圧ガス供給管に、操作部を往復回動させて加圧ガスの流路を切替える三方切換弁を設け、
前記カム機構の従動部材と前記切換弁の操作部とを揺動レバーを介して連結連動した
ことを特徴とするゲート開閉装置。
ガス圧シリンダに加圧ガスを供給する蓄圧ガスタンクを設け、
前記蓄圧ガスタンクのガス圧を検出するガス圧検出器と、前記ガス圧検出器の検出信号に基づいて起動され前記蓄圧ガスタンクに加圧ガスを補充する加圧ガス供給機とを有して、前記蓄圧ガスタンクのガス圧を所定範囲に保持するガス充填装置を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のゲート開閉装置。
ゲートは、長さ方向にスライド自在に配置されて出入口を開閉自在なスライドゲートにより構成され、
ゲート開閉機構は、出力軸に連結連動された駆動輪体と、スライドゲートに長さ方向に沿って取り付けられて前記駆動輪体の回転反力を支持する反力受け部材とで構成された
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装置。