(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性材料によって構成される圧力室内の圧力に応動して正逆に微動する移動体と；
この移動体の両移動端を機械的に制限する正方向ストッパ及び逆方向ストッパと；
上記圧力室に、一定の圧力範囲に制御した加圧空気を供給するレギュレータと；を備え、
上記レギュレータは、移動体が正方向に移動するときに圧力が上昇し、逆方向に移動するときに圧力が減少するパイロット圧室を有する圧力応動機器において、
上記移動体が正方向ストッパに当接する前に、該移動体の動きを受けて上記パイロット圧室を大気に連通させる正方向リミッタ弁と；
上記移動体が逆方向ストッパに当接する前に、該移動体の動きを受けて上記パイロット圧室と大気との連通を断つ逆方向リミッタ弁と；
を設けたことを特徴とする圧力応動機器のリミッタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のリミッタ装置において、パイロット圧室と正方向リミッタ弁の間、及びパイロット圧室と逆方向リミッタ弁との間には、それぞれ可変絞弁が備えられている圧力応動機器のリミッタ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のリミッタ装置において、上記パイロット圧室はオリフィスを介して常時大気と連通しており、このオリフィスが逆方向リミッタ弁を介して開閉される圧力応動機器のリミッタ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のリミッタ装置において、上記レギュレータは、圧力源に連なる１次圧力導入口と；上記圧力室に連なる２次圧力取出口と；上記１次圧力導入口と２次圧力取出口間を開閉する主弁と；上記２次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応じて移動し、上記主弁を開閉する浮動ピストンと；上記２次圧力取出口に連通する制御室内にあって、該２次圧力取出口の圧力に応動して拡縮するメジャリングカプセルと；このメジャリングカプセルの拡縮に応じて、上記制御室とパイロット圧室との間の連通面積を変化させるパイロット弁と；を有する圧力応動機器のリミッタ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のリミッタ装置において、上記移動体は、除振装置の除振台である圧力応動機器のリミッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、可撓性材料によって構成される圧力室内の圧力に応動して正逆に微動する移動体を有する圧力応動機器に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
このような圧力応動機器の一種として、除振装置が知られている。この除振装置は、ゴム等の可撓性材料、例えばベローズ、ダイアフラム等によって構成された圧力室に、レギュレータを介して一定の圧力範囲に制御した加圧空気を供給することにより、除振台（移動体）を浮動状態に支持し、除振台上の被除振機器に振動が伝達されるのを防ぐ。
【０００３】
この除振装置は、除振台の最大移動範囲を規制する正方向と逆方向のストッパを備えているが、通常の除振動作時に、このストッパに除振台が当接してしまうと、ストッパの振動が直接除振台に伝達されてしまうため除振作用が得られない。一方、除振性能を高めるには、極めて小さい圧力変化で除振台が正逆に移動するようにしなければならない。別言すると、ステッパ等の極端に振動を嫌う装置では、その除振系（可撓性材料）の固有振動数を小さくしなければならない。このため、供給２次圧力を極めて小さい変動範囲に抑制できる高性能なレギュレータが要求される。しかし、高性能レギュレータでも、２次圧力は、僅かと言えども変動し、その変動の結果、固有振動数の小さい除振台は正逆に微動するため、ストッパに当接して除振作用が損なわれるおそれがある。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、除振台のように固有振動数を小さくすることを要求される圧力応動機器において、レギュレータを介して圧力室に供給される圧力変動により移動体が微動する場合に、移動体がストッパに当接することを防止できる装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、可撓性材料によって構成される圧力室内の圧力に応動して正逆に微動する移動体と；この移動体の両移動端を機械的に制限する正方向ストッパ及び逆方向ストッパと；圧力室に、一定の圧力範囲に制御した加圧空気を供給するレギュレータと；を備え、このレギュレータは、移動体が正方向に移動するときに圧力が上昇し、逆方向に移動するときに圧力が減少するパイロット圧室を有する圧力応動機器において、移動体が正方向ストッパに当接する前に、該移動体の動きを受けてパイロット圧室を大気に連通させる正方向リミッタ弁と；移動体が逆方向ストッパに当接する前に、該移動体の動きを受けて上記パイロット圧室と大気との連通を断つ逆方向リミッタ弁と；を設けたことを特徴としている。
【０００６】
このように正方向と逆方向のリミッタ弁を設けると、移動体がストッパに当接する前に、パイロット圧室の圧力が反転され、その結果、移動体とストッパとが当接するのを防止することができる。
【０００７】
パイロット圧室と正方向リミッタ弁の間、及びパイロット圧室と逆方向リミッタ弁との間には、それぞれ可変絞弁を設けることが好ましい。
また、パイロット圧室は、オリフィスを介して常時大気と連通させ、このオリフィスを逆方向リミッタ弁を介して開閉することが好ましい。
【０００８】
レギュレータは、種々のタイプが知られているが、少なくとも、圧力源に連なる１次圧力導入口と；圧力室に連なる２次圧力取出口と；１次圧力導入口と２次圧力取出口間を開閉する主弁と；２次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応じて移動し、主弁を開閉する浮動ピストンと；２次圧力取出口に連通する制御室内にあって、該２次圧力取出口の圧力に応動して拡縮するメジャリングカプセルと；このメジャリングカプセルの拡縮に応じて、制御室とパイロット圧室との間の連通面積を変化させるパイロット弁と；を有するタイプを用いることができる。
【０００９】
移動体を有する圧力応動機器の種類は問わないが、具体的には、除振装置の除振台に用いることができる。
【００１０】
【発明の実施形態】
図１は、本発明を除振台に適用した実施形態の全系の概念図である。ハウジング１とダイアフラム２で画成された圧力室３には、圧力源４及びレギュレータ１０を介して、圧力を一定範囲に制御された圧縮空気が送られる。ダイアフラム２の上には、移動体（除振台）５が載っており、この移動体５に一体に、正方向移動端用ストッパドッグ（上ドッグ）５Ｕと、逆方向移動端用ストッパドッグ（下ドッグ）５Ｄが設けられている。この上ドッグ５Ｕと下ドッグ５Ｄは、それぞれ固定部分に設けられた上ストッパ６Ｕと下ストッパ６Ｄに対応していて、移動体５は、上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに当接する迄上昇移動でき、下ドッグ５Ｄが下ストッパ６Ｄに当接する迄下降移動できる。図では、移動体５の微動方向を上下方向としているが、移動方向が水平方向の場合もある。なお、図では移動体（除振台）５を小さく描いている。
【００１１】
レギュレータ１０のハウジング１１は、図２に拡大して示すように、図の上方から順に、符号１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを付した４部材から構成されている。最下方のハウジング１１ｄには、圧力源４に連なる１次圧力導入口１２、圧力室３に連なる２次圧力取出口１３、２次圧力取出口１３に連通する２次圧力室１４、及び１次圧力導入口１２と２次圧力取出口１３（２次圧力室１４）を連通させる連通路１６が形成されている。この連通路１６は、主弁１７によって開閉されるもので、常時は圧縮ばね１８の力により、この主弁１７が連通路１６を閉じている。
【００１２】
最上方のハウジング１１ａと１１ｂは、連通路１９を介して２次圧力室１４と連通する制御室２０を形成し、この制御室２０内にメジャリングカプセル２１が位置している。このメジャリングカプセル２１は、弾性体からなる中空容器で、外部との圧力差に応じて、その大きさを変化させる。
【００１３】
このメジャリングカプセル２１の上部中央には、昇降ねじ軸２２が固定され、この昇降ねじ軸２２は、ハウジング１１ａに固定したガイド筒２３にねじ２４で螺合されている。昇降ねじ軸２２の上端部には、調整ノブ２５が設けられていて、この調整ノブ２５を回動操作することにより、メジャリングカプセル２１が上下に移動する。そして、メジャリングカプセル２１は、その上下動により、パイロット弁３０を開閉させて浮動ピストン３１を上下させ、浮動ピストン３１の上下動により、さらに主弁１７を上下させて、１次圧力導入口１２と２次圧力取出口１３の間を開閉する。
【００１４】
すなわち、ハウジング１１ｂと１１ｃの間、およびハウジング１１ｃと１１ｄの間には、それぞれパイロットダイアフラム３３、およびコントロールダイフラム３４の周縁が挟着されており、ハウジング１１ｂとパイロットダイアフラム３３によってパイロット圧室３５が形成されている。またパイロットダイアフラム３３とコントロールダイアフラム３４の中心部には、浮動ピストン３１が支持されている。パイロットダイアフラム３３の受圧面積は、コントロールダイアフラム３４のそれより大きい。
【００１５】
パイロット弁３０は、その上端がメジャリングカプセル２１の下面に当接し、その下端の弁部がハウジング１１ｂの一体の弁座板３６に穿けた連通路３６ａを介してパイロット圧室３５内に臨んでいる。パイロット弁３０はその上端にボール体３７を有しており、このボール体３７に板ばね３８の自由端部が作用して、ボール体３７、つまりパイロット弁３０を常時メジャリングカプセル２１の下面に押し付けている。板ばね３８の他端部は固定ねじ３９によってハウジング１１ｂに固定されている。
【００１６】
パイロット弁３０は、その上下位置に応じ、連通路３６ａの流路面積、つまり制御室２０とパイロット圧室３５間の流路面積を変化させる。パイロット圧室３５はオリフィス（ブリード孔）４０を介して外部と通じている。
【００１７】
浮動ピストン３１は、パイロットダイアフラム３３に沿うリテーナプレート４１、コントロールダイアフラム３４に沿うリテーナプレート４２、この両プレートに挟まれたセンタブロック４３、およびバランスウエイト４４を有し、センタブロック４３には、２次圧力室１４側に開放した軸通路４５が穿けられている。そしてこの軸通路４５は、半径方向通路４６を介し、パイロットダイアフラム３３とコントロールダイアフラム３４によって形成されたリリーフ室４７に連通し、リリーフ室４７はさらにリリーフ孔４８を介して外気と連通している。またこの軸通路４５の２次圧力室１４への開口端は、リリーフ弁４９によって開閉されるもので、リリーフ弁４９は、連結軸によって上記主弁１７と一体にされている。
【００１８】
パイロット圧室３５は、管路５１を介して正方向リミッタ弁５２に連通し、また、パイロット圧室３５のオリフィス４０は、管路６１を介して逆方向リミッタ弁６２に連通している。正方向リミッタ弁５２と逆方向リミッタ弁６２は、同一構造で、管路５１（６１）を介してパイロット圧室３５に通じる室５３（６３）を開閉弁５４（６４）が開閉する。開閉弁５４（６４）は、板ばね５５（６５）により常時室５３（６３）の外部連通孔５６（６６）を閉じる方向に付勢されている。管路５１（管路６１）にはそれぞれ、可変絞弁５７（６７）が設けられている。
【００１９】
移動体５の上ドッグ５Ｕは、常時は正方向リミッタ弁５２の開閉弁５４に係合することがないが、移動体５が上昇すると、上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに当接する前に、開閉弁５４を板ばね５５の力に抗して移動させ、室５３を大気に連通させる。これに対し、移動体５の下ドッグ５Ｄは、常時は、逆方向リミッタ弁６２の板ばね６５の力に抗して開閉弁６４を移動させ、室６３を大気に連通させるが、移動体５が下降すると、下ドッグ５Ｄが下ストッパ６Ｄに当接する前に、開閉弁６４から離れる。すると、開閉弁６４は、板ばね６５の力によって外部連通孔６６を閉塞する位置に移動する。
【００２０】
パイロット圧室３５は、次に説明するように、移動体５が上昇（正方向に移動）するときに圧力が上昇し、下降（逆方向に移動）するときに圧力が減少する室であり、正方向リミッタ弁５２は、上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに当接する前に、パイロット圧室３５を大気に連通させる弁として作用する。また逆方向リミッタ弁６２は、上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに当接する前に、パイロット圧室３５（オリフィス４０）と大気との連通を断つ弁として作用する。
【００２１】
上記構成の本装置は、次のように作動する。いま圧力源４からの加圧空気が１次圧力導入口１２、主弁１７、２次圧力室１３、２次圧力取出口１４を介して、圧力室３に導かれ、移動体５が圧力室３の圧力により浮動状態に保持されている状態を考える。この状態において、何らかの原因で、２次圧力室１４内の圧力が変動すると、連通路１９を介して２次圧力室１４と連通している制御室２０内の圧力も変動する。いま制御室２０内の圧力が下降すると、メジャリングカプセル２１が内外の圧力差により拡大する。すると、メジャリングカプセル２１によって押されたパイロット弁３０が下降して連通路３６ａを開き、パイロット圧室３５内に高い圧力の１次圧力空気を導入する。その結果、浮動ピストン３１が下降し、主弁１７がそれに伴なって下降して、連通路１６を開く。したがって２次圧力室１４と１次圧力導入１２とが連通し、２次圧力室１４内、及び圧力室３の圧力が上昇する。よって、移動体５は上昇する。このように、パイロット圧室３５は、移動体５が上昇するときに、圧力が上昇する室である。
【００２２】
これに対し、制御室２０内の圧力が上昇すると、メジャリングカプセル２１が縮小する。すると、メジャリングカプセル２１の拡縮に伴って移動するパイロット弁３０が上昇して連通路３６ａを絞る。するとパイロット圧室３５内に流入する１次圧力空気の導入が制限され、他方このパイロット圧室３５はオリフィス４０を介して大気と連通しているためその内部圧力は低下していく。その結果、浮動ピストン３１が上昇し、主弁１７がそれに伴なって上昇して、連通路１６を閉じる。したがって２次圧力室１４と１次圧力導入１２の連通が断たれ、２次圧力室１４、及び圧力室３内の圧力が下降し、移動体５は下降する。このように、パイロット圧室３５は、移動体５が下降するときに、圧力が下降する室である。
【００２３】
メジャリングカプセル２１の制御室２０内での位置、つまりパイロット弁３０の位置は、調整ノブ２５を介して昇降ねじ軸２２を回動させることで調整でき、この調整により、圧力室３の調整圧力を微妙に変化させることができる。
【００２４】
なお、浮動ピストン３１は、レギュレータ１０の運転初期のように、２次圧力室１４と制御室２０の圧力が大きく変動するときには、２次圧力室１４とパイロット圧室３５の圧力差により昇降する。浮動ピストン３１が昇降すると、その軸通路４５の端部により、リリーフ弁４９を押して、これと一体の主弁１７を昇降させて連通路１６を開閉する作用をするが、一旦平衡状態になると、浮動ピストン３１は殆ど移動しない。
【００２５】
以上の調圧動作によって、理想的には、移動体５は、上ドッグ５Ｕと下ドッグ５Ｄが上ストッパ６Ｕと下ストッパ６Ｄに当接しない範囲で移動制御される。しかし、何らかの原因で、上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに、下ドッグ５Ｄが下ストッパ６Ｄに当接しようとすると、その前に、正方向リミッタ弁５２、逆方向リミッタ弁６２がその当接を防止する。すなわち、移動体５が上昇し、その上ドッグ５Ｕが上ストッパ６Ｕに当接しようとすると、その直前に、上ドッグ５Ｕが開閉弁５４を押して外部連通孔５６から離座させ、室５３を大気に連通させる。すると、外部連通孔５６を介してパイロット圧室３５が大気に連通する結果、パイロット圧室３５内の圧力降下の速度が早まり、浮動ピストン３１の位置バランスが崩れ、リリーフ弁４９が軸通路４５を開いて２次圧力室１４の圧力が下降し、その結果、移動体５のそれ以上の上昇が防止される。圧力降下速度は、管路５１の流路面積を設定する可変絞弁５７によって設定できる。パイロット圧室３５の圧力が下降すると、今度は逆に、移動体５が下降する。
【００２６】
逆に、移動体５が下降し、その下ドッグ５Ｄが下ストッパ６Ｄに当接しようとすると、その直前に、下ドッグ５Ｄが開閉弁６４から離れ、板ばね６５の力により開閉弁６４が外部連通孔６６を塞ぐ。すると、それまで外部連通孔６６を介して大気と連通していたパイロット圧室３５の大気との連通が断たれる結果、パイロット圧室３５内の圧力下降は停止して圧力上昇に転じ、浮動ピストン３１の位置バランスが崩れ、主弁１７が下降して１次側より２次側に圧縮空気が流入して２次圧が上昇し、その結果、移動体５のそれ以上の下降が防止される。圧力上昇速度は、流路面積を設定する６７によって設定できる。パイロット圧室３５の圧力が上昇すると、今度は逆に、移動体５が上昇する。
【００２７】
図示実施形態の除振台は、原理的に示したものであって、実際には水平を出すための構成等が備えられる。また、除振台は上下方向だけでなく、水平方向にも圧力室を介して支持される構成が本出願人によって提案されており、このような態様にも本発明は適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、レギュレータを介して圧力室に供給される圧力の変動により移動体が微動する装置において、移動体がストッパに当接することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧力応動機器のリミッタ装置を除振台に適用した実施形態を示す、レギュレータを縦断面として示す全系の接続概念図である。
【図２】図１のレギュレータの縦断面図である。
【符号の説明】
３  圧力室
４  圧力源
５  移動体
５Ｕ  上ドッグ
５Ｄ  下ドッグ
６Ｄ  上ストッパ
６Ｄ  下ストッパ
１０  レギュレータ
２０  制御室
２１  メジャリングカプセル
３０  パイロット弁
３１  浮動ピストン
３５  パイロット圧室
４０  オリフィス
５１  ６１  管路
５２  正方向リミッタ弁
５３  ６３  室
５４  ６４  開閉弁
５５  ６５  板ばね
５６  ６６  外部連通孔
５７  ６７  可変絞弁
６２  逆方向リミッタ弁
【図１】
0004004609.tif 000002
【図２】
0004004609.tif 000003