(57)【要約】【課題】ウェイト部材を付加するだけの簡単でかつ安価な構造により、部品系の固有振動数を調整することが可能となり、シリンダのロッドストロークを高精度に位置調節することができる。【解決手段】シリンダ本体２及びシリンダ本体２に対して進退可能とされたロッド３を有するシリンダ４と、弁の移動によるシリンダ４内への空気の給排によってロッド３を移動させるポジショナ５と、ロッド３の進退に伴って弁を移動させることによってロッド３の位置を調整するばね部材６と、ポジショナ５がシリンダ４に対してロッド３の進退方向Ｘに振動可能となるようにこれらポジショナ５及びシリンダ４を接続するブラケット７と、を備え、ポジショナ５及びブラケット７に、質量を調整可能なウェイト部材８が設けられた構成のシリンダ装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体及び該シリンダ本体に対して進退可能とされたロッドを有するシリンダと、
弁の移動による前記シリンダ内への流体の給排によって前記ロッドを移動させるポジショナと、
前記ロッドの進退に伴って前記弁を移動させることによって前記ロッドの位置を調整する弾性部材と、
前記ポジショナが前記シリンダに対して前記ロッドの進退方向に振動可能となるようにこれらポジショナ及びシリンダを接続するブラケットと、
を備え、
前記ポジショナ及びブラケットの少なくとも一方に、質量を調整可能なウェイト部材が設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建屋内の空気を排気する排風機などにおいて、風量調節用の開閉駆動部に用いられるシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシリンダ装置として、従来、例えば下記特許文献１に示されるように、シリンダロッドのストロークを任意の位置に合わせることで風量を調節するポジショナを備えたものが知られている。
図６には、このようなポジショナ付のシリンダ装置１００の一例を示したものである。すなわち、シリンダ装置１００は、シリンダ本体１０１と、シリンダロッド１０２と、シリンダロッド１０２の位置をポジション制御するためのポジショナ１０３と、ポジショナ１０３内の弁を機能させるためのばね部材１０４と、ポジショナ１０３内の弁とシリンダロッド１０２を結合するための連結片１０５と、ポジショナ１０３をシリンダ本体１０１に取り付けるためのブラケット１０６と、作動流体（空気）を供給するための供給配管１０７と、作動流体（空気）をシリンダ本体１０１に給排する配管１０８Ａ、１０８Ｂと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のポジショナを備えたシリンダ装置では、図６に示すように、シリンダロッド１０２のロッド先端１０２ａを任意の位置に保持することが必要とされるが、シリンダ本体１０１に外部から振動が伝わってブラケット１０６が共振するとともに、さらにシリンダロッド１０２、ポジショナ１０３、ばね部材１０４及び連結片１０５で構成される部分（部品系Ｋ）の固有振動数とも一致して共振し、ロッド先端１０２ａが振動により所望の位置（シリンダロッド１０２の突出長Ｌ）に保持することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、ブラケット１０６の剛性を大きくし、そのブラケット１０６の固有振動数ｆＡと、前述の部品系Ｋの固有振動数ｆＢと、を離すことで共振を抑制することが行われていた。しかしながら、ばね部材１０４は、その１次振動モードの固有振動数をｆ１とするとき、Ｎ倍（Ｎは整数）の固有振動数を有し、前記部品系Ｋの固有振動数ｆＢは数多くある。そこで、ｆＡ＜ｆ１とすることで共振を回避できるが、ロッド先端１０２ａの位置を微小に調節可能とするためには、ばね部材１０４の剛性を大きくすることが困難であり、ｆＡ＜ｆ１とすることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ウェイト部材を付加するだけの簡単でかつ安価な構造により、部品系の固有振動数を調整することが可能となり、シリンダのロッドストロークを高精度に位置調節することができるシリンダ装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るシリンダ装置では、シリンダ本体及び該シリンダ本体に対して進退可能とされたロッドを有するシリンダと、弁の移動による前記シリンダ内への流体の給排によって前記ロッドを移動させるポジショナと、前記ロッドの進退に伴って前記弁を移動させることによって前記ロッドの位置を調整する弾性部材と、前記ポジショナが前記シリンダに対して前記ロッドの進退方向に振動可能となるようにこれらポジショナ及びシリンダを接続するブラケットと、を備え、前記ポジショナ及びブラケットの少なくとも一方に、質量を調整可能なウェイト部材が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、ポジショナがシリンダに対してロッドの進退方向に振動可能となるようにブラケットに設けられているので、シリンダ本体に振動が伝達されたときに、ロッド先端の位置が弾性部材の弾性力によって所定位置で保持することができる。さらに、本発明では、シリンダ本体とともにブラケットが共振し、さらに、互いに連結されるロッド、ポジショナ、及び弾性部材からなる部品系の固有振動数とも一致する共振状態となる場合であっても、ポジショナ及びブラケットの少なくとも一方にウェイト部材が設けられているので、ポジショナ内の弁の振動を低減させることができ、この場合の共振も抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシリンダ装置によれば、ウェイト部材を付加するだけの簡単でかつ安価な構造により、部品系の固有振動数を調整することが可能となり、シリンダのロッドストロークを高精度に位置調節することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態によるシリンダ装置の全体構成を模式的に示した図である。
【図２】図１に示すポジショナ内部の構成を示す断面図であって、（ａ）は第１シリンダ室内の空気が減少する場合の第１ポジションＰ１を示す図、（ｂ）は中立位置Ｐ０を示す図、（ｃ）は第１シリンダ室内の空気が増加する場合の第２ポジションＰ２を示す図である。
【図３】ポジショナ内のスプール弁の振動レベルについての周波数特性の一例を示した図である。
【図４】ウェイト部材を設けたシリンダ装置における、ポジショナ内のスプール弁の振動レベルについての周波数特性の一例を示した図である。
【図５】他の実施の形態によるシリンダ装置の全体構成を模式的に示す図であって、図１に対応する図である。
【図６】従来のシリンダ装置の全体構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態によるシリンダ装置について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態のシリンダ装置１は、例えば建屋における排風機の風量を調整するための開閉部において、該開閉部の駆動装置として採用されるものである。
シリンダ装置１は、シリンダ本体２及びシリンダ本体２に対して進退可能とされたロッド３を有するシリンダ４と、スプール弁５１（図２参照）の移動によるシリンダ４内への空気（流体）の給排によってロッド３を移動させるポジショナ５と、ロッド３の進退に伴ってスプール弁５１を移動させることによってロッド３の位置を調整するばね部材６（弾性部材）と、ポジショナ５がシリンダ４に対してロッド３の進退方向Ｘに振動可能となるようにこれらポジショナ５及びシリンダ４を接続するブラケット７と、を備えて構成されている。そして、ポジショナ５及びブラケット７には、質量を調整可能なウェイト部材８が設けられている。
【００１３】
シリンダ本体２は、図示しない前記建屋に対して固定され、その内部には前記ロッド３がロッド軸方向に沿って進退自在に設けられている。シリンダ本体２は、ロッド基端のピストン３ｂがシリンダ本体２内の空間を二つに仕切り、第１シリンダ室２Ａと、第２シリンダ室２Ｂと、を画成している。
第１シリンダ室２Ａには第１配管９Ａの一端９ａが接続され、第２シリンダ室２Ｂには第２配管９Ｂの一端９ｂが接続されている。これら第１配管９Ａ及び第２配管９Ｂの他端９ｃ、９ｄは、それぞれポジショナ５に接続されている。
【００１４】
ここで、以下の説明では、ロッド３の進退方向Ｘにおいて、ロッド３が前進する方向を「前方」、「前側」といい、後退する方向を「後方」、「後側」という。
【００１５】
ブラケット７は、シリンダ固定板７１と、該シリンダ固定板７１の一端から垂設されたポジショナ固定板７２とから断面視でＬ字状に形成され、シリンダ固定板７１がポジショナ固定板７２の面方向を鉛直方向に向けた状態でシリンダ本体２の上部に固定されている。ポジショナ固定板７２の後面７２ａには、ポジショナ５が固定されている。
【００１６】
ポジショナ５は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、後述するばね部材６の一端６ａ（図１参照）に連結されるとともに摺動方向を進退方向Ｘと同じ方向に向けて配設されたスプール弁５１と、スプール弁５１を摺動可能に収容するとともに、前記第１シリンダ室２Ａ及び第２シリンダ室２Ｂに接続される配管９Ａ、９Ｂとともに、外部に開口する吸排気管９Ｃに接続されるスリーブ５２と、を備えた構成となっている。
【００１７】
スリーブ５２には、第１シリンダ室２Ａに接続される第１配管９Ａの他端９ｃが接続される第１配管口５２Ａと、第２シリンダ室２Ｂに接続される第２配管９Ｂの他端９ｄが接続される第２配管口５２Ｂと、吸排気管９Ｃの給気口５２Ｃと、第１排気口５２Ｄと、第２排気口５２Ｅと、を有している。第１配管口５２Ａ及び第２配管口５２Ｂは、進退方向Ｘと同方向に設けられる軸心Ｏに沿って間隔を開けて配置され、それら一対の配管口５２Ａ、５２Ｂ同士の中間に給気口５２Ｃが配置されている。第１排気口５２Ｄ及び第２排気口５２Ｅは、軸心Ｏに沿って第１配管口５２Ａ及び第２配管口５２Ｂを挟んだ両側に位置している。すなわち、進退方向Ｘで前方から後方に向けて（図２で紙面の右側から左側に向けて）、第１排気口５２Ｄ、第１配管口５２Ａ、給気口５２Ｃ、第２配管口５２Ｂ、第２排気口５２Ｅの順で、互いに一定の間隔を開けて配置されている。
【００１８】
スプール弁５１は、スプール軸５３と、当該スプール軸５３に沿って適宜な間隔で給気口５２Ｃ、及び一対の排気口５２Ｄ、５２Ｅを同時に閉塞可能に設けられた弁体５４、５５、５６と、を有している。スプール軸５３は、スリーブ５２の内径寸法よりも小径をなしている。弁体５４、５５、５６は、スプール軸５３よりも大径をなし、スリーブ５２の内径と同径で、そのスリーブ内面５２ａに対して気密な状態で接触している。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、これら３つの弁体５４、５５、５６が給気口５２Ｃ、及び一対の排気口５２Ｄ、５２Ｅを同時に閉塞する位置のときが中立位置Ｐ０となる。この中立位置Ｐ０の場合、第１シリンダ室２Ａ及び第２シリンダ室２Ｂのいずれもが給気口５２Ｃ、一対の排気口５２Ｄ、５２Ｅとは連通しない状態となり、両シリンダ室２Ａ、２Ｂ内の空気量が不変となり、図１に示すロッド３（ロッド先端３ａ）が進退せずに所定位置に保持される。
【００２０】
一方で、図２（ａ）、（ｃ）に示すように、スプール弁５１が中立位置Ｐ０から軸心Ｏ方向で前後のいずれかの方向にずれると、給気口５２Ｃと、第１配管口５２Ａ及び第２配管口５２Ｂのいずれか一方とが連通されるとともに、第１排気口５２Ｄ及び第２排気口５２Ｅのうちいずれか一方と、第１配管口５２Ａ及び第２配管口５２Ｂのうちいずれか一方とが連通される。
【００２１】
つまり、図２（ａ）に示すように、スプール弁５１が軸心Ｏ方向で前進（図２（ａ）で紙面右側へ移動）する第１ポジションＰ１では、第１配管口５２Ａと第１排気口５２Ｄとが連通し、第１シリンダ室２Ａ内の空気が第１配管口５２Ａを通過して第１排気口５２Ｄから排出されて減少するとともに、第２配管口５２Ｂと給気口５２Ｃとが連通し、給気口５２Ｃから第２シリンダ室２Ｂ内に空気が供給され、第２シリンダ室２Ｂ内の空気が増加する。この場合には、図１に示すように、ロッド３は前進し、ロッド先端３ａの位置が前記中立位置Ｐ０の位置よりも前方へ移動する。
【００２２】
また、図２（ｃ）に示すように、スプール弁５１が軸心Ｏ方向で後進（図２（ｃ）で紙面左側へ移動）する第２ポジションＰ２では、第２配管口５２Ｂと第２排気口５２Ｅとが連通し、第２シリンダ室２Ｂ内の空気が第２配管口５２Ｂを通過して第２排気口５２Ｅから排出されて減少するとともに、第１配管口５２Ａと給気口５２Ｃとが連通し、給気口５２Ｃから第１シリンダ室２Ａ内に空気が供給され、第１シリンダ室２Ａ内の空気が増加する。この場合には、図１に示すように、ロッド３は後退し、ロッド先端３ａの位置が前記中立位置Ｐ０の位置よりも後方へ移動する。
【００２３】
図１及び図２に示すように、シリンダ装置１には、ポジショナ５のスプール弁５１とシリンダ４のロッド先端３ａとをばね部材６を介して結合する連結片１０が設けられている。連結片１０は、進退方向Ｘに沿って配置され、前端部１０ａがロッド先端３ａに固定され、後端部１０ｂがばね部材６の他端６ｂ（スプール弁５１に固定される一端６ａと反対側の端部）に固定されている。なお、図１では、連結片１０は、ポジショナ固定板７２を通過し、ブラケット７のシリンダ固定板７１の上方に位置している。
【００２４】
ここで、ロッド３、ポジショナ５（のスプール弁５１）、ばね部材６及び連結片１０の部分を部品系Ｋとして以下説明する。この部品系Ｋの固有振動数ｆＢは、シリンダ本体２に固定されるブラケット７の固有振動数ｆＡとは異なるものである。
【００２５】
ばね部材６は、付勢方向（伸縮方向）を進退方向Ｘと同方向に向け、一端６ａをポジショナ５のスプール弁５１の後端に接続するとともに、他端６ｂを連結片１０の後端部１０ｂに固定させている。ばね部材６は、第１シリンダ室２Ａ内と第２シリンダ室２Ｂ内の空気量に伴うロッド先端３ａの位置、すなわちばね部材６に付勢力を与えるべく連結片１０の後端部１０ｂの位置が所定位置で保持可能となる付勢力に設定されている。つまり、ばね部材６は、ロッド先端３ａが目標位置に変化した後、スプール弁５１が中立位置Ｐ０に戻すための機能をばね力によってもたせている。
【００２６】
ウェイト部材８は、一定の質量を有する例えば金属製の部材であり、本実施の形態ではブラケット７のポジショナ固定板７２とポジショナ５との両者に跨って載置されている。
【００２７】
次に、上述した構成のシリンダ装置１の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１に示すように、本第１の実施の形態のシリンダ装置１では、ポジショナ５がシリンダ４に対してロッド３の進退方向Ｘに振動可能となるようにブラケット７に設けられているので、シリンダ本体２に振動が伝達されたときに、ロッド先端３ａの位置（図１に示すロッド３の突出長Ｌ）がばね部材６の付勢力によって所定位置で保持することができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態では、シリンダ本体２とともにブラケット７が共振し、ロッド３、ポジショナ５（のスプール弁５１）、ばね部材６及び連結片１０の部分からなる部品系Ｋの固有振動数とも一致する共振状態となる場合であっても、ポジショナ５及びブラケット７にウェイト部材８が設けられているので、ポジショナ５内のスプール弁５１の振動を低減させることができ、この場合の共振も抑制することができる。
【００２９】
ここで、ウェイト部材８を設けることにより、前述の部品系Ｋとの共振を抑制するための設定方法について、図１〜図４を用いて詳述する。
ポジショナ５内のスプール弁５１の振動レベルについての周波数特性を示す図３の曲線Ｓでは、３つのピーク値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がある。これらピーク値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、前述の部品系Ｋの固有振動数ｆＢを表している。
【００３０】
ここで、図３に示す一点鎖線Ｔ１は、ブラケット７による固有振動数ｆＡである。先ず、ポジショナ５をブラケット７を介してシリンダ本体２に固定する構造とすることで、固有振動数ｆＡを容易に設定することができる。具体的には、ブラケット７の剛性とポジショナ５の質量でおよその固有振動数を設定する。このとき、実際の固有振動数ｆＡは、製作及び組立誤差によりばらつきが生じて、固有振動数ｆＡ、ｆ２が互いに近接して共振し、図２に示すスプール弁５１の振動が記号△で図示した第２ピーク値Ｓ２に示す大きさとなる可能性がある。仮に、図３のような共振状態にあり、シリンダ４のロッド先端３ａの保持性能が悪い場合には、保持性能を満足するまでウェイト部材８の質量を変えて調整する。このようにウェイト部材８を変えると固有振動数ｆＡが図４に示す符号Ｔ２の位置に変わるため、ｆＡとｆ２が離れて共振が回避されることになる。そして、この状態において、スプール弁５１の振動レベルは、図４において記号○で図示したＳ４の大きさまで低減することができる。
【００３１】
上述した本実施の形態によるシリンダ装置では、ウェイト部材８を付加するだけの簡単でかつ安価な構造により、前記部品系Ｋの固有振動数を調整することが可能となり、シリンダ４のロッドストロークを高精度に位置調節することができるという利点がある。
【００３２】
次に、本発明のシリンダ装置による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態によるシリンダ装置１Ａは、ウェイト部材８の取り付け箇所を第１の実施の形態と変更した構成である。第２の実施の形態のウェイト部材８は、第１配管９Ａのポジショナ５近傍の他端９ｃに設けられ、具体的にはポジショナ５と第１配管９Ａの接続金具部に挿入する中空構造をなしている。
【００３４】
この場合、ウェイト部材８を付加する前の固有振動数ｆＡが図４に示す符号Ｔ１の位置となる状態において、スプール弁の振動が記号△で図示した第２ピーク値Ｓ２に示す大きさであるが、ウェイト部材８を付加することで、固有振動数ｆＡが図４に示す符号Ｔ２の位置に変わるため、ｆＡとｆ２が離れて共振が回避され、この状態ではスプール弁５１（図２参照）の振動は記号○で図示したＳ４に示す大きさまで低減する。
【００３５】
なお、第１配管９Ａに取り付けることに限定されることはなく、第２配管９Ｂに取り付けても同様の効果を奏する。
また、ウェイト部材８が第２の実施の形態のように、ウェイト部材８の取付け位置が第１配管９Ａのポジショナ５との接続部であれば、ポジショナ５に取り付けた状態と同じことを意味する。つまり、ポジショナ５におけるウェイト部材８の取り付け箇所は、配管９Ａ、９Ｂ、９Ｃを含むものである。
【００３６】
以上、本発明によるシリンダ装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
例えば、ウェイト部材８の取付け位置は、ポジショナ５及びブラケット７のうち少なくとも一方に設けられていればよいのであって、任意に設定することができる。例えば、ポジショナ５やブラケット７にそれぞれ設けられていても良いし、その位置も適宜設定することが可能である。
【００３８】
また、ポジショナ５、ブラケット７、連結片１０の形状や寸法は、本実施の形態に限定されることはなく、任意に設定することができる。
【００３９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１、１Ａ  シリンダ装置
２  シリンダ本体
２Ａ  第１シリンダ室
２Ｂ  第２シリンダ室
３  ロッド
３ａ  ロッド先端
４  シリンダ
５  ポジショナ
６  ばね部材（弾性部材）
７  ブラケット
８  ウェイト部材
９Ａ  第１配管
９Ｂ  第２配管
１０  連結片
５１  スプール弁
Ｋ  部品系
Ｏ  スプール弁の軸心
Ｐ０  中立位置
Ｐ１  第１ポジション
Ｐ２  第２ポジション
Ｘ  進退方向
【図１】
2014152918.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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