JP7491558B2 - ロック装置およびロック装置を備える処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロック装置およびロック装置を備える処理装置に関する。

被処理物に対して冷却処理や加熱処理等を行う処理装置おいて、被処理物を室内へ搬入した後、開閉扉を閉じて所定の温度まで冷却または加熱し、冷却または加熱処理の終了後に開閉扉を開いて被処理物を搬出している。この処理の際、被処理物を均一かつ短時間で冷却または加熱するために、室内の温度や圧力が制御されており、外気の流入による影響を排除するため、開閉扉により開口部が気密に閉塞される。また、処理室の処理雰囲気を加圧雰囲気や減圧(真空)雰囲気にする圧力容器で構成された処理室では、開閉扉により開口部が気密に閉塞される。

特許第６４２５３３１号公報

特許文献１は、トグル機構を有する扉開閉装置を開示している。具体的には、扉１１が閉位置に移動後、ロック機構２０内のリンク機構２５がシリンダ機構２４にて稼働され、リンク機構２５に連結された押圧端２６ａにて扉１１が開口部４に押し当てられ、密着されている。また、リンク機構２５は、リンク２８ａおよび２８ｂと、ロッド２４ａとによりトグル機構を構成している。

トグル機構を有する扉開閉装置では、シリンダのロッド先端部は、トグルクランプのリンク機構に連結されており、ロッド先端部の軌道は、ロッドの進退方向の直線でなく、円弧となる。そのため、ロッド先端部には強い横荷重が加わり、この横荷重を受けながらの動作を繰り返すことで、ロッドのスラスト軸受が摩耗し、ガタが生じることがあった。また、シリンダは熱に弱いため、処理装置外に設けられ、外気を遮断するシール（真空シール）を介して処理装置内に延長ロッドで駆動を伝える構造が一般的であるが、ロッドに横荷重が加わり、シールを横に捻るとリーク発生の原因となることがあった。そのため、扉閉鎖装置の定期メンテナンスおよび部品交換等を頻繁に行う必要があった。

したがって、本発明の目的は、メンテナンスおよび部品交換等の頻度を低減し、維持管理が容易なロック装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、
壁部に形成された開口部を開閉する扉を閉位置にロックするロック装置であって、
前記閉位置において前記扉を前記開口部側に押圧する押圧部材と、
前記壁部の壁面方向に進退する可動部材を備え、前記押圧部材の押圧力を発揮する駆動手段と、
前記可動部材の前記壁面方向の運動の力を前記押圧部材の押圧方向の力に変換する変換手段と、
前記可動部材に対して、前記可動部材に作用する前記変換手段からの反力の側に配置され、前記可動部材を摺動可能に支持する支持手段と、
を備えるロック装置。

本発明によれば、メンテナンスおよび部品交換等の頻度を低減し、維持管理が容易なロック装置を提供することができる。

本実施形態に係るロック装置の概略図。 図１のＸ方向より見た本実施形態に係るロック装置の解除時の概略図。 図１のＸ方向より見た本実施形態に係るロック装置のロック時の概略図。 別の実施形態に係るロック装置の概略図。 別の実施形態に係るロック装置の概略図。 図５に示す別の実施形態に係るロック装置のａ－ａ断面の概略図。 図５に示す別の実施形態に係るロック装置の解除時のｂ－ｂ断面の概略図。 図５に示す別の実施形態に係るロック装置のロック時のｂ－ｂ断面の概略図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜本実施形態に係るロック装置＞
図１は、本実施形態に係るロック装置の概略図である。図２および図３は、図１に示すロック装置をＸ方向から見た図であり、図２は、本実施形態に係るロック装置のロック解除時の概略図であり、図３は、本実施形態に係るロック装置のロック時の概略図である。以降の説明では、図１のロック装置において、紙面手前を「前」、紙面奥を「後」、紙面右を「右」、紙面左を「左」、紙面上を「上」、紙面下を「下」と称することもある。

本実施形態に係るロック装置１０は、押圧部材２０と、可動部材３１を備え、押圧部材２０の押圧力を発揮する駆動手段３０と、可動部材３１の壁面方向の運動の力を押圧部材２０の押圧方向の力に変換する変換手段４０と、を備え、さらに、可動部材３１に対して、可動部材３１に作用する変換手段４０からの反力の側に配置され、可動部材３１を摺動可能に支持する支持手段５０を備えている。以下、各構成要素について順次説明する。

まず、ロック装置１０は、冷却室や、加熱室等の処理室を有する処理装置の扉や、各処理室の扉等を閉鎖するように扉に近接して設けられる。また、処理室の扉は、処理雰囲気を加圧雰囲気や減圧(真空)雰囲気に耐え得る耐圧性を有する金属等で形成され得る。

図１は、処理装置内の処理室１００の壁部２００に形成された開口部３００を閉鎖する扉４００に近接して設けられたロック装置１０を示している。また、ロック装置１０は、図１に示すように扉４００の左側に設けても、図４に示す別の実施形態に係るロック装置１０のように扉４００の右側に設けてもよい。また、図２および図３では、開口部３００が形成された壁部２００とロック装置１０を支持する壁部２００とが段差を有して形成されているが、面一で形成することもできる。壁部２００には、処理室の気密性を確保するために、開口部３００の周囲にＯリング等のシール部材が設けられてもよい。

（押圧部材）
押圧部材２０は、閉位置において扉４００の外面を開口部３００側（前から後側）に押圧するものである。一実施形態において、押圧部材２０は、壁面方向（Ａ矢印）において、変換手段４０の可動部材３１接触する端部と反対側の端部付近に設けられる。押圧部材２０は、押圧方向に変換された力で扉４００を開口部３００側に押圧できれば、その形状、材質等は特に限定されるものでない。例えば、円柱状、筒状、角柱状、ヘッドを有する円柱状（くぎ状）等有する金属等が例示される。

（駆動手段）
駆動手段３０は、壁部２００の壁面方向（Ａ矢印）に進退する可動部材３１を備え、押圧力を発揮するものである。可動部材３１は、壁面方向の運動可能で、変換手段４０に接触可能に構成されれば、その形状、材質等は、特に限定されるものでない。例えば、角柱状、円柱状、円筒状等の金属等が例示される。

一実施形態において、駆動手段３０は、動力源からの力で可動部材３１を進退させる進退機構（３２、３３、３４）を備えている。可動部材３１は、進退機構の前進側の端部に設けられており、角柱状（直方体状）で、可動部材３１の前進側の端部に傾斜部３１ａを有し、さらに、可動部材３１の長手方向（壁面方向）に略平行に、傾斜部３１ａに続く平坦部３１ｂを有する。以下、この形状を「クサビ型形状」と称することもある。この可動部材３１の前進によって、傾斜部３１ａを変換手段４０が移動し、平坦部３１ｂに変換手段４０が乗り込み安定した位置に保持され、可動部材３１の壁面方向（Ａ矢印）の運動の力が押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換される。

一実施形態において、傾斜部３１ａは、可動部材３１の前進側に設けられているが、可動部材３１の後退側に設けてもよい。この場合、変換手段４０の壁面方向における駆動手段側を、可動部材３１の後退側に位置するように構成し、進退機構を後退させることで、傾斜部３１ａを変換手段４０が移動し、平坦部３１ｂに変換手段４０が乗り込み安定した位置に保持され、可動部材３１の壁面方向（Ａ矢印と反対向き）の運動の力が押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換される。

進退機構は、特に限定されるものでなく、シリンダ機構、ラックアンドピニオン機構等が例示される。本実施形態に係るロック装置では、進退機構としてシリンダ機構が設けられている。シリンダ機構は、シリンダ３４と、シリンダ３４に設けられたロッド３２と、ロッド３２を保持する保持手段３３と、を備え、可動部材３１は、ロッド３２におけるシリンダ３４と反対側の端部に設けられている。また、一実施形態において、保持手段３３は、軸受、Ｏリングのようなシール部材等を有している。

（変換手段）
変換手段４０は、可動部材３１の壁面方向の運動の力を押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換するものである。一実施形態において、変換手段４０は、壁部２００に固定された支持部４１と、支持部４１により壁面方向における略中心を支持される本体部４２と、を有し、変換手段４０は、シーソ運動可能に構成される。また、変換手段４０は、可動部材３１の傾斜部３１ａの移動を容易にするローラ４３を有することができる。

（支持手段）
支持手段５０は、可動部材３１に対して、可動部材３１に作用する変換手段４０からの反力の側に配置され、可動部材３１を摺動可能に支持している。これにより、シリンダ３４は、変換手段４０から、軸線方向に斜めの荷重を受けないため、保持手段３３の軸受の摩耗やガタ、および保持手段３３のシール部材からのリーク発生を抑制することができる。支持手段５０は、可動部材３１を摺動可能に支持できれば、その形状、材質等は、特に限定されるものでなく、角柱状(板状)の金属等が例示され、貫通孔を有していてもよい。

支持手段５０は、可動部材３１と、壁面方向に平行に配置される。また、支持手段５０は、可動部材３１と壁部２００との間に配置され、可動部材３１は、壁部２００の剛性を利用して、反力を受けられる。図３に示すように、扉４００のロック状態において、支持手段５０と、可動部３１と、変換手段４０とは、押圧方向にこの順番で並び配置される。これにより、扉４００への押圧力は進退機構の推進力に依存せず、可動部材３１を構成する材料の強度に依存する。そのため、この配置を維持できている限り、ロック状態が維持でき、停電時に電力供給が無くなった場合でも、ロック機構が解除されることはない。

＜本実施形態に係るロック装置の動作＞
本実施形態に係るロック装置の動作について、図２および３を参照して説明する。なお、図１のＸ方向から見た場合、開口部３００は確認できないが、図２および図３には説明の便宜上、斜線で開口部３００を示してある。

一実施形態において、扉４００は、水平方向（図２の紙面右側から左側の方向）に移動するもので、処理室１００は、扉４００の下側（図２の紙面奥行側）にローラ（不図示）を備え、かつその上側（図２の紙面手前側）に扉４００が外れないようにガイドローラ（不図示）を備えている。

被処理物は、コンベア等の搬送装置によって、Ｂ方向から処理室１００に搬入される。解放状態の扉４００は、チェーン等で連結されているモータ等の推進力により、図２に示される閉位置にスライド移動させられる。扉４００が閉位置に移動させられる際、扉４００の右側は壁部２００と押え部５００の間に挿入され、押え部５００により壁部２００に密着する（押し込まれる）よう構成されている。なお、扉４００は、一方を押え部５００により押え、他方を押圧部材２０によって押圧されると回動するコの字型の作動バーを備えることもできる。

扉４００が閉位置で停止すると、駆動手段３０のシリンダ機構が駆動される。シリンダ３４のロッド３２の先端に設けられた可動部材３１が、ロッド３２の前進に伴って支持手段５０上を前進し、その動きに伴い、シーソ型の変換手段４０のローラ４３が傾斜部３１ａに沿って移動する。ローラ４３が可動部材３１の傾斜部３１ａを超え、平坦部３１ｂに到達すると、シーソ型の変換手段４０と可動部材３１が平行をなす。これにより、押圧部材２０が扉４００へ与える押圧力が最大となり、扉４００が開口部３００をロックする。

また、ロック解除は、ロック動作を逆に行えばよく、ローラ４３が可動部材３１の後退に伴って、可動部材３１の傾斜部３１ａに戻り、容易にロック状態が解除される。また、水平方向に移動する扉４００を有する装置を例として説明したが、他の方向、例えば、垂直方向（上側から下側方向）に移動する扉を有する装置や、扉の一端が蝶番等で固定され、蝶番を支点として回動させて開閉する扉を有する装置であってもよい。

＜別の実施形態に係るロック装置＞
図４は、別の実施形態に係るロック装置の概略図である。図５は、別の実施形態に係るロック装置の概略図であり、壁部の一部を省略している。図６は、図５に示す別の実施形態に係るロック装置のａ－ａ断面の概略図である。図７および図８は、図５に示す別の実施形態に係るロック装置のｂ－ｂ断面の概略図であり、図７は、別の実施形態に係るロック装置のロック解除時の概略図であり、図８は、別の実施形態に係るロック装置のロック時の概略図である。

以降の説明において、図４のロック装置において、紙面手前を「前」、紙面奥を「後」、紙面右を「右」、紙面左を「左」、紙面上を「上」、紙面下を「下」と称することもある。また、本実施形態に係るロック装置と同一若しくは同様の構成には、同一の参照番号を付し、重複した説明を省略する。

別の実施形態に係るロック装置１０は、押圧部材２０と、可動部材３１を備え、押圧部材２０の押圧力を発揮する駆動手段３０と、可動部材３１の壁面方向の運動の力を押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換する変換手段４０と、を備え、さらに、可動部材３１に対して、可動部材３１に作用する変換手段４０からの反力の側に配置され、可動部材３１を摺動可能に支持する支持手段５０と、を備えている。別の実施形態に係るロック装置１０は、リンク６０をさらに備える点で、本実施形態に係るロック装置と異なる。以下、各構成要素について順次説明する。

まず、ロック装置１０は、処理装置または処理室の壁部２００に形成された開口部３００を閉鎖する扉４００に近接して設けられており、壁部２００および閉位置の扉４００に略平行で、前側から見たとき、扉４００の一部を覆うように配置された処理装置の壁部２０２に支持されている。図５は、ロック装置１０を支持する壁部２０２と、押え部５００を支持する壁部２０４とを省略したものである。また、ロック装置１０は、図４に示すロック装置１０のように扉４００の右側に設けても、図１に示す本実施形態に係るロック装置１０のように扉４００の左側に設けてもよい。

（押圧部材）
押圧部材２０は、閉位置において扉４００の外面を開口部３００側（前から後側）に押圧するものである。一実施形態において、押圧部材２０は、Ｂ矢印の方向において、変換手段４０の可動部材３１側と反対の端部に設けられている。押圧部材２０の形状、材質等は、本実施形態に係るロック装置１０と同様のものとすることができる。

（駆動手段）
駆動手段３０は、壁部２０２の壁面方向（Ａ矢印）に進退する可動部材３１を備え、押圧力を発揮するものである。可動部材３１は、壁面方向の運動可能で、リンク６０に連結可能に構成されれば、その形状、材質等は、特に限定されるものでない。例えば、角柱状、円柱状、円筒状等の金属等が例示される。一実施形態において、駆動手段３０は、動力源からの力で可動部材３１を進退させる進退機構（３２、３３、３４）を備えており、進退機構としてシリンダ機構が例示される。シリンダ機構は本実施形態に係るロック装置１０と同様のものとすることができる。また、保持手段３３は、軸受、シール部材等を有している。

（変換手段）
変換手段４０は、可動部材３１の壁面方向の運動の力を押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換するものである。変換手段４０は、リンク６０および押圧部材２０に連結可能に構成されれば、その形状、材質等は、特に限定されるものでな。例えば、角柱状、円柱状、円筒状等の金属等が例示される。

（支持手段）
支持手段５０は、可動部材３１に対して、可動部材３１に作用する変換手段４０からの反力の側に配置され、可動部材３１を摺動可能に支持している。これにより、シリンダ３４は、変換手段４０から、軸線方向に斜めの荷重を受けないため、保持手段３３の軸受の摩耗やガタ、および保持手段３３のシール部材からのリーク発生を抑制することができる。支持手段５０の形状、材質等は、本実施形態に係るロック装置１０と同様のものとすることができる。

別の実施形態に係るロック装置においても、支持手段５０は、可動部材３１と、壁面方向に平行に配置され、また、支持手段５０は、可動部材３１と壁部２０２との間に配置され、可動部材３１は、壁部２０２の剛性を利用して、反力を受けられる。図６および８に示すように、扉４００のロック状態において、支持手段５０と、可動部３１と、リンク６０と、変換手段４０とは、押圧方向にこの順番で並び配置される。これにより、扉４００への押圧力は進退機構の推進力に依存せず、可動部材３１を構成する材料の強度に依存する。そのため、この配置を維持できている限り、ロック状態が維持でき、停電時に電力供給が無くなった場合でも、ロック機構が解除されることはない。

（リンク）
別の実施形態に係るロック装置は、リンク６０を備える。変換手段４０は、リンク６０を介して、可動部材３１と連結される。リンク６０は、可動部材３１と変換手段４０とを連結できれば、特に限定されるものでなく、板状部材、リング状部材等を使用することができ、例えば、チェーンリンクを使用することができる。

変換手段４０は、リンク６０を介して、可動部材３１の壁面方向（Ａ矢印）の運動の力を押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換する。リンク６０は、可動部材３１の前進側の端部に連結されているが、別の実施形態において、リンク６０は、可動部材３１の後退側の端部に連結されてもよい。この場合、変換手段４０および押圧部材２０も可動部材３１に対して、可動部材３１の後退側に位置するよう配置し、進退機構を後退させることで、変換手段４０は、可動部材３１の壁面方向（Ａ矢印と反対向き）の運動の力を押圧部材２０の押圧方向（Ｂ矢印）の力に変換する。

＜別の実施形態に係るロック装置の動作＞
本実施形態に係るロック装置の動作について、図６、図７および８を参照して説明する。一実施形態において、扉４００は、水平方向（図６の右側から左側の方向）に移動するもので、処理室１００は、扉４００の下側（図６の紙面奥行側）にローラ（不図示）を備え、かつその上側（図６の紙面手前側）に扉４００が外れないようにガイドローラ（不図示）を備えている。

被処理物は、コンベア等の搬送装置によって、Ｂ方向から処理室１００に搬入される。解放状態の扉４００は、チェーン等で連結されているモータ等の推進力により、図７に示される閉位置にスライド移動される。扉４００が閉位置に移動させられる際、図６に示されるように、扉４００の左側は壁部２００と押え部５００の間に挿入され、押え部５００により壁部２００に密着する（押し込まれる）よう構成されている。なお、扉４００は、一方を押え部５００により押え、他方を押圧部材２０によって押圧されると回動するコの字型の作動バーを備えることもできる。

扉４００が閉位置で停止すると、駆動手段３０のシリンダ機構を駆動する。シリンダ３４のロッド３２の先端に備えた可動部材３１が、ロッド３２の前進に伴って支持手段５０上を前進し、その動きに伴い、リンク６０が変換手段４０を押圧方向（Ｂ矢印）に移動させ、可動部材３１と、リンク６０と、変換手段４０とが略直線状配置をなす。これにより、押圧部材２０が扉４００へ与える押圧力が最大となり、扉４００が開口部３００をロックする。

また、ロック解除は、ロック動作を逆に行えばよく、リンク６０が可動部材３１の後退に伴って、変換手段４０を押圧方向（Ｂ矢印と反対向き）に移動させ、容易にロック状態が解除される。また、水平方向に移動する扉４００を有する装置を例として説明したが、他の方向、例えば、垂直方向（上側から下側方向）に移動する扉を有する装置であってもよい。

以上説明したように、本発明のロック装置では、従来のロック装置と違い、ロッド３２の先端に位置する可動部材３１が円弧運動しないため、保持手段３３の軸受やシール部材に対して径方向の負荷がかからない。さらに、可動部材３１に作用する変換手段４０からの反力の側に支持手段５０が配置されているので、シリンダ３４が変換手段４０から斜め荷重（径方向に荷重）を受けない。これにより、保持手段３３の軸受の摩耗やガタ、シール部材の捻りが抑制され、保持手段３３の寿命が延び、メンテナンスおよび部品交換等の頻度を低減し、ロック装置の維持管理が容易となる。さらに、保持手段３３のシール部材からのリーク発生を抑制することができるため、本発明のロック装置を備える処理装置は高い気密性を維持することができる。

図３に示すように、シーソ型の変換手段４０と可動部材３１が平行をなし、または、図８に示すように、可動部材３１と、リンク６０と、変換手段４０とが略直線状配置をなし、扉４００が開口部３００をロックするので、扉４００への押圧力は進退機構の推進力に依存せず、可動部材３１を構成する材料の強度に依存する。そのため、この配置を維持できている限り、ロック状態が維持でき、停電時に電力供給が無くなった場合でも、ロック機構が解除されることはない。

また、トグル機構を有するロック装置では、トグル機構の２つリンクとスライダが一直線上に位置することで、押圧力を得ているため、ピンポイントで進退機構の位置を決める必要がある。それに対して、本発明のロック装置では、シーソ型の変換手段４０と可動部材３１が平行をなすこと、または可動部材３１と、リンク６０と、変換手段４０とが略直線状配置をなすことで、押圧力を得ているので、調整が容易であり、安定したロック状態を維持できる。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１０ ロック装置、２０ 押圧部材、３０ 駆動手段、３１ 可動部材、傾斜部 ３１ａ、平坦部 ３１ｂ、３２ ロッド、３３ 保持手段、３４ シリンダ、４０ 変換手段、４１ 支持部、４２ 本体部、４３ ローラ、５０ 支持手段、６０ リンク １００ 処理室、２００、２０１、２０２、２０３、２０４ 壁部、３００ 開口部、４００ 扉、５００ 押え部

Claims (9)

1. 壁部に形成された開口部を開閉する扉を閉位置にロックするロック装置であって、
   前記閉位置において前記扉を前記開口部側に押圧する押圧部材と、
   前記壁部の壁面方向に進退する可動部材を備え、前記押圧部材の押圧力を発揮する駆動手段と、
   前記可動部材の前記壁面方向の運動の力を前記押圧部材の押圧方向の力に変換する変換手段と、
   前記可動部材に対して、前記可動部材に作用する前記変換手段からの反力の側に配置され、前記可動部材を摺動可能に支持する支持手段と、
   を備えるロック装置。
2. 前記支持手段と前記可動部材は、前記壁面方向に平行に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のロック装置。
3. 前記扉のロック状態において、前記支持手段と、前記可動部材と、前記変換手段とが、前記押圧方向にこの順番で並び配置される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のロック装置。
4. 前記駆動手段は、前記可動部材に連結するロッドを備え、
   前記ロッドは、保持手段によって保持されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロック装置。
5. 前記支持手段は、前記可動部材と前記壁部との間に配置される、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロック装置。
6. 前記可動部材は、傾斜部を有し、
   前記可動部材の進退によって、前記傾斜部を前記変換手段が移動し、前記可動部材の前記壁面方向の運動の力が前記押圧部材の押圧方向の力に変換される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロック装置。
7. 前記変換手段は、前記壁部に固定された支持部と、前記支持部により前記壁面方向における略中心を支持される本体部と、を有し、前記変換手段は、シーソ運動可能に構成される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロック装置。
8. ロック装置は、さらにリンクを有し、
   前記変換手段は、前記可動部材と前記リンクを介して連結される、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロック装置。
9. 壁部と、前記壁部に形成された開口部を開閉する扉と、を有する処理装置であって、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のロック装置を備える、ことを特徴とする処理装置。