JP2013204948A - Flexible duct direction positioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空気調和機、送風機、スポットクーラー、ミスト除去装置等の流体の吐出口または吸入口を有する装置に設けられ、フレキシブルダクトの曲げ角度を変更して前記吐出口または吸入口の方向を位置決めするフレキシブルダクト方向位置決め装置に関する。 The present invention is provided in a device having a fluid discharge port or suction port such as an air conditioner, a blower, a spot cooler, or a mist removing device, and changes the bending angle of the flexible duct to change the direction of the discharge port or the suction port. The present invention relates to a flexible duct direction positioning device for positioning.
フレキシブルダクトを使用した装置の一例が、特許文献1に開示されている。この装置は、スポット位置に送風を行うスポット空調ダクトシステムであって、送風口の部分に使用されているフレキシブルダクトを手動等により曲げ角度を変更することで、送風方向を変えるようになっている。 An example of an apparatus using a flexible duct is disclosed in Patent Document 1. This device is a spot air-conditioning duct system that blows air to the spot position, and changes the air blowing direction by manually changing the bending angle of the flexible duct used in the portion of the air blowing port. .
また、空調用吹出し口の一例が、特許文献2に開示されている。この空調用吹出し口は、図14に示すように、通風路101に対して通風筒102が旋回可能に支持され、また通風筒102に対して可動筒103が傾動可能に支持されており、通風路101に対する通風筒102の旋回角度、および通風筒102に対する可動筒103の傾動角度を変更することで、送風方向を変えるようになっている。
An example of the air-conditioning outlet is disclosed in
特許文献1には、以下の課題がある。すなわち、同文献の明細書中に、「フレキシブルダクトは、手動で湾曲形状を変更することができ、しかも変更後の形状が維持される。」(段落0036)との記載あるが、手動で湾曲形状を変更可能である場合、変更後の形状保持力はあまり強くないと考えられる。したがって、フレキシブルダクトを手動で任意の方向に変えられるという利点がある反面、フレキシブルダクト自体の重量や、フレキシブルダクトに装着した付属物(同文献の場合、センサ等)の重量を支えつつ、フレキシブルダクトの形状を維持することが可能な湾曲角度の範囲は、かなり狭いことが予想される。また、内部を流れる空気等の風量が多い場合には、上記湾曲角度の範囲内であっても、フレキシブルダクトが内部の風圧に耐えられずに伸びてしまうことが懸念される。 Patent Document 1 has the following problems. That is, in the specification of this document, there is a description that “the flexible duct can be manually changed in its curved shape and the shape after the change is maintained” (paragraph 0036). When the shape can be changed, it is considered that the shape holding force after the change is not so strong. Therefore, there is an advantage that the flexible duct can be manually changed to an arbitrary direction, while the flexible duct is supported while supporting the weight of the flexible duct itself and the weight of an accessory (such as a sensor in the case of the same document) attached to the flexible duct. It is expected that the range of the bending angle that can maintain the shape of this is considerably narrow. In addition, when there is a large amount of air such as air flowing through the inside, there is a concern that the flexible duct may extend without being able to withstand the internal wind pressure even within the range of the bending angle.
また、特許文献2の空調用吹出し口には、以下の課題がある。
・通風筒102の旋回支持部104、および可動筒103の傾動支持部105の回転抵抗を低減し、かつエアー漏れを少なくするには、これら旋回支持部104および傾動支持部105の構造が複雑になる。そのため、組立が煩雑であり、かつ高価となる。特に、可動筒103の傾動支持部105は、球面支持構造であるため、回転抵抗の低減やエアー漏れの減少についての有効な対策が難しい。
・通風筒102旋回用の首振りモータ106、可動筒103傾動用の傾動モータ107、およびこれらモータ106,107に付随する駆動シャフト等が通風経路中に設けられているため、これらが通風の障害となり、送風効率が低下する。
・通風筒102の旋回は、実質的には正転と逆転とを繰り返す揺動に限られ、一方向に連続回転することができない。これは、一方向に連続回転させると、傾動モータ107への配線が捩れるためである。
・可動筒103の傾動可能な範囲角度θは、可動筒103に形成された球面部103aの外周面の範囲に限られる。そのため、可動筒103の上記範囲角度θを広くすることに限界がある。
・通風筒102内に可動筒103の球面部103aが配置されており、通風筒径D1よりも可動筒103の基端側径D2およびノズル径D3が小さい。そのため、可動筒103から吹出される風の送風範囲が狭い。
The air-conditioning outlet of
In order to reduce the rotational resistance of the
Since the swinging
The turning of the
The range angle θ in which the
The
この発明の目的は、フレキシブルダクトを捩じらずに曲げることができて、曲げ角度の調整が容易なレキシブルダクト方向位置決め装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a flexible duct direction positioning device that can bend a flexible duct without twisting and can easily adjust the bending angle.
この発明のフレキシブルダクト方向位置決め装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、二組のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体を備える。前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造である。前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた2箇所を固定したことを特徴とする。 The flexible duct direction positioning device of the present invention includes a link structure in which a distal end side link hub is connected to a proximal end side link hub through two sets of link mechanisms so that the posture can be changed. Each of the link mechanisms includes a proximal end and a distal end link, one end of which is rotatably connected to the proximal link hub and the distal link hub, and the proximal and distal ends. This is a three-joint chain structure having four rotating pairs, each consisting of a central link in which the other ends of the partial links are rotatably connected. Two separate locations of the flexible duct are fixed to the link hub on the base end side and the tip end side of the link structure.
上記構成のリンク構造体において、基端側のリンクハブとそれに連結された基端側の端部リンク、および先端側のリンクハブとそれに連結された先端側の端部リンクは、それぞれ球面リンク構造をしており、これら球面リンク構造は、基端側の端部リンクと先端側の端部リンクとが中央リンクを介して互いに連結されている。二組のリンク機構の二つの中央リンクは、基端側および先端側の球面リンク構造が重なる円の円周上の並進運動に限定された1自由度となる。また、基端側および先端側の球面リンク構造は、節の曲率半径を無限大とすれば平面上の四節リンク機構であり、基端側および先端側のそれぞれが独立して1自由度を有している。したがって、リンク構造体は、二つの中央リンクの1自由度と、基端側および先端側の球面リンク構造の各1自由度とで、計3自由度となる。 In the link structure configured as described above, the proximal link hub and the proximal link connected to the proximal link hub, and the distal link hub and the distal link connected to the distal link hub are spherical link structures. In these spherical link structures, the end link on the base end side and the end link on the front end side are connected to each other via a central link. The two central links of the two sets of link mechanisms have one degree of freedom limited to translational movement on the circumference of a circle in which the spherical link structures on the base end side and the tip end side overlap. The spherical link structure on the proximal side and the distal side is a four-bar linkage mechanism on a plane if the radius of curvature of the node is infinite, and each of the proximal side and the distal side independently has one degree of freedom. Have. Therefore, the link structure has a total of three degrees of freedom, with one degree of freedom of the two central links and one degree of freedom of each of the spherical link structures on the proximal end side and the distal end side.
上記3自由度のリンク構造体は、二組のリンク機構の各回転対偶の相対角度を変えることで、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変わる。基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた2箇所を固定した場合、フレキシブルダクトにより、前記二つの中央リンクの並進運動である1自由度の動きがフレキシブルダクトにより制限されるため、リンク構造体はほぼ2自由度となる。したがって、前記基端側および先端側の球面リンク構造の各1自由度のうち、いずれかを規定することにより、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置を変更して、フレキシブルダクトを任意の曲げ角度にすることができる。 In the three-degree-of-freedom link structure, the angle and position of the distal-side link hub with respect to the proximal-side link hub are changed by changing the relative angle of each rotation pair of the two sets of link mechanisms. When two distant locations of the flexible duct are fixed to the proximal and distal link hubs, the flexible duct restricts the movement of one degree of freedom, which is the translational motion of the two central links, by the flexible duct. The link structure has approximately two degrees of freedom. Therefore, by defining any one degree of freedom of each of the proximal side and distal side spherical link structures, the angle and position of the distal side link hub with respect to the proximal side link hub are changed, The flexible duct can have any bending angle.
リンク構造体は二組のリンク機構からなり、各リンク機構は互いに周方向位置が離れているため、各リンク機構を互いに干渉させずに、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度を大きくとることができる。また、リンク機構の数が二組であると、三組以上である場合と比べて、部品点数が少なくて済み、コストを低減できる。さらに、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度を大きくとっても、両リンクハブが互いに周方向にずれることはないから、両リンクハブに固定されたフレキシブルダクトが捩じれない。そのため、2方向の角度範囲内で自由に動作させることができる。連続して一方向に旋回することも可能である。なお、パン・チルト機構では、基端側と先端側とで周方向にずれが生じるため、フレキシブルダクトは捩じる方向に変形を許容できることが必要となり、また角度範囲が制限される。 The link structure consists of two sets of link mechanisms, and each link mechanism is separated from each other in the circumferential direction, so that the angle of the distal link hub with respect to the proximal link hub does not interfere with each other. Can be greatly increased. Further, when the number of link mechanisms is two sets, the number of parts can be reduced as compared with the case of three sets or more, and the cost can be reduced. Furthermore, even if the angle of the link hub on the distal end side with respect to the link hub on the proximal end side is increased, the link hubs do not shift in the circumferential direction, so that the flexible ducts fixed to the link hubs are not twisted. Therefore, it can be freely operated within an angular range in two directions. It is also possible to turn in one direction continuously. In the pan / tilt mechanism, the base end side and the tip end side are displaced in the circumferential direction. Therefore, the flexible duct needs to be allowed to deform in the twisting direction, and the angle range is limited.
また、リンク構造体は、基端側および先端側の球面リンク構造の球面中心の二箇所が曲げ中心となる動作を行う。つまり、基端側および先端側のリンクハブに固定されたフレキシブルダクトは、中心軸方向の二箇所で曲げられる。そのため、一箇所当たりの曲げ角度をあまり大きくしなくても、二箇所の曲げ角度を合わせることで全体としては広角に曲げることができる。一箇所当たりの曲げ角度が小さければ、フレキシブルダクトの寿命を延ばすことができる。 In addition, the link structure performs an operation in which two points of the spherical center of the spherical link structure on the proximal end side and the distal end side are the bending centers. That is, the flexible ducts fixed to the proximal and distal link hubs are bent at two locations in the central axis direction. Therefore, even if the bending angle per place is not so large, it can be bent to a wide angle as a whole by combining the bending angles at the two places. If the bending angle per location is small, the life of the flexible duct can be extended.
基端側および先端側のリンクハブは同寸法であってよいので、フレキシブルダクトの径を基端側と先端側とで同じにできる。それにより、フレキシブルダクト内での送風の抵抗を小さくできる。また、フレキシブルダクト自身で角度を保持する必要がないため、簡易なフレキシブルダクトを使用することができ、コスト削減を図れる。 Since the link hub on the proximal end side and the distal end side may have the same size, the diameter of the flexible duct can be made the same on the proximal end side and the distal end side. Thereby, the resistance of the ventilation in a flexible duct can be made small. In addition, since it is not necessary to maintain the angle with the flexible duct itself, a simple flexible duct can be used, and the cost can be reduced.
この発明において、前記二組のリンク機構のうちの少なくとも一組のリンク機構に、前記基端側の端部リンクと前記先端側の端部リンクとを互いに連動して回転変位させる連動手段を設けても良い。
これにより、リンク構造体が角度2自由度の動きに限定される。そのため、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置の位置決めが、正確かつ容易になる。
In this invention, at least one set of the two sets of link mechanisms is provided with interlocking means for rotating and displacing the base end side end link and the tip end side end link in conjunction with each other. May be.
As a result, the link structure is limited to a motion with two degrees of freedom. Therefore, positioning of the angle and position of the distal end side link hub with respect to the proximal end side link hub can be accurately and easily performed.
この発明において、前記リンク機構の回転対偶に、その回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定する固定手段を設けても良い。固定手段は、機構的に相互回転角度を固定するものであっても良く、モータ等により相互回転角度を一定に保持するものであっても良く、電磁ブレーキ等で相互回転角度を固定するものであっても良い。
リンク構造体によりフレキシブルダクトを目標の角度に曲げた後、固定手段により回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定することで、フレキシブルダクトの曲げ角度を容易にかつ強固に固定することができる。
In this invention, the rotation pair of the link mechanism may be provided with a fixing means for fixing the mutual rotation angle of one component member and the other component member in the rotation pair. The fixing means may be one that mechanically fixes the mutual rotation angle, may be one that keeps the mutual rotation angle constant by a motor or the like, and is one that fixes the mutual rotation angle by an electromagnetic brake or the like. There may be.
After the flexible duct is bent to a target angle by the link structure, the bending angle of the flexible duct is easily and strongly fixed by fixing the mutual rotation angle of one component member and the other component member in the rotation pair by the fixing means. Can be fixed to.
この発明において、前記リンク機構における各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを任意の時刻に任意の動作をさせるように制御する制御装置とを設けても良い。
これにより、フレキシブルダクトの曲げ角度を遠隔操作で変更することができる。また、時間の経過に合わせてフレキシブルダクトの曲げ角度を変えることができる。例えば、フレキシブルダクトの吹出し口の向きを、一方向に連続旋回させることが可能である。
In this invention, you may provide the actuator which changes the mutual positional relationship of each structural member in the said link mechanism, and the control apparatus which controls this actuator to perform arbitrary operation | movement at arbitrary time.
Thereby, the bending angle of a flexible duct can be changed by remote control. In addition, the bending angle of the flexible duct can be changed over time. For example, the direction of the outlet of the flexible duct can be continuously turned in one direction.
例えば、前記フレキシブルダクトは、空調機本体に接続される側である一方の端部を前記基端側のリンクハブに固定し、かつ吹出し口となる側である他方の端部を前記先端側のリンクハブに固定する。その場合、前記アクチュエータは、前記基端側のリンクハブに対する前記基端側の端部リンクの回転角度を変更するものであって良い。
基端側のリンクハブに対する基端側の端部リンクの回転角度を変更することにより、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変更される。静止側となる空調機本体側にアクチュエータを設けると、リンク構造体における可動部分の重量を軽くすることができる。それにより、アクチュエータの出力が小さくて済み、かつ装置を軽量かつコンパクトにできる。
For example, the flexible duct has one end that is a side connected to the air conditioner main body fixed to the link hub on the base end side, and the other end that is a side serving as a blowout port is fixed to the distal end side. Secure to the link hub. In that case, the actuator may change a rotation angle of the end link on the base end side with respect to the link hub on the base end side.
By changing the rotation angle of the end link on the base end side with respect to the link hub on the base end side, the angle and position of the link hub on the front end side with respect to the link hub on the base end side are changed. If the actuator is provided on the air conditioner main body side which is the stationary side, the weight of the movable part in the link structure can be reduced. Thereby, the output of the actuator can be small, and the apparatus can be made light and compact.
さらに、前記アクチュータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部を前記基端側のリンクハブに連結し、かつ進退部を前記基端側の端部リンクに回転可能に連結しても良い。
この場合、固定部に対して進退部が進退するようにアクチュータを動作させることにより、基端側のリンクハブに対する基端側の端部リンクの回転角度が変更される。アクチュエータと基端側の端部リンクとの連結点の位置を基端側の端部リンクの回転中心から離して、モーメント長を長くすることで、大きなトルクを得ることができる。それにより、アクチュエータを小型化して、装置の軽量・コンパクト化が可能である。
Further, the actuator is a linear motion actuator in which the advance / retreat portion linearly advances / retreats with respect to the fixed portion, the fixed portion of the linear motion actuator is connected to the link hub on the proximal end side, and the advance / retreat portion is connected to the proximal end You may connect with the edge part link of a side so that rotation is possible.
In this case, the rotation angle of the end link on the base end side with respect to the link hub on the base end side is changed by operating the actuator so that the advancing / retreating portion moves forward and backward with respect to the fixed portion. Large torque can be obtained by increasing the moment length by moving the position of the connection point between the actuator and the end link on the base end side away from the rotation center of the end link on the base end side. As a result, the actuator can be miniaturized and the device can be made lighter and more compact.
また、前記フレキシブルダクトは、空調機に接続される側である一方の端部が前記基端側のリンクハブに連結され、かつ吹出し口となる側である他方の端部は前記先端側のリンクハブに連結されている場合、前記アクチュエータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部および進退部を、前記基端側の端部リンクの中間部および前記先端側の端部リンクの中間部にそれぞれ回転可能に連結しても良い。
この場合、固定部に対して進退部が進退するようにアクチュータを動作させることにより、基端側の端部リンクの中間部と先端側の端部リンクの中間部との相互距離が変更されて、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変更される。基端側の端部リンクの中間部と先端側の端部リンクの中間部とが直動アクチュエータで連結されることにより、リンク機構の剛性が高くなる。そのため、リンク機構のたわみ量が減少し、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの位置決め精度が上がる。
The flexible duct has one end connected to the air conditioner connected to the link hub on the base end side, and the other end serving as the outlet is the link on the distal end side. When connected to a hub, the actuator is a linear motion actuator in which the advancing / retreating portion linearly advances / retreats with respect to the fixed portion, and the fixed portion and the advancing / retreating portion of the linear motion actuator are connected to the proximal end side link. The intermediate portion and the intermediate portion of the end link on the distal end side may be rotatably connected.
In this case, the mutual distance between the intermediate portion of the proximal end side end link and the intermediate portion of the distal end side end link is changed by operating the actuator so that the advancing / retreating portion advances / retreats with respect to the fixed portion. The angle and position of the distal end side link hub with respect to the proximal end side link hub are changed. By connecting the intermediate part of the end link on the base end side and the intermediate part of the end link on the distal end side by the linear motion actuator, the rigidity of the link mechanism is increased. Therefore, the amount of deflection of the link mechanism is reduced, and the positioning accuracy of the distal end side link hub with respect to the proximal end side link hub is increased.
この発明において、前記リンク構造体を、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブが、それぞれのリンクハブが平行である状態におけるそれぞれのリンクハブの並び方向に貫通した中空部を有し、かつ前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブ間に前記各リンクのいずれもが存在しない空間部を有する中空構造とし、前記中空部および空間部に前記フレキシブルダクトを配置するのが良い。
これにより、両端間で内径が同じ寸法のフレキシブルダクトを、リンク構造体に装着することができる。両端間で内径が同じ寸法が同じであるフレキシブルダクトは、ダクト内部に障害物となるものがないため、通風の抵抗が少なく、通風効率が良い。
In the present invention, the link structure has a hollow portion through which the link hub on the proximal end side and the link hub on the distal end side penetrate in the alignment direction of the link hubs in a state where the link hubs are parallel to each other. And a hollow structure having a space where none of the links exists between the link hub on the proximal end side and the link hub on the distal end side, and the flexible duct is disposed in the hollow portion and the space portion. Is good.
Thereby, a flexible duct having the same inner diameter between both ends can be attached to the link structure. A flexible duct having the same inner diameter between both ends has no obstacle in the duct, and therefore has a low resistance to ventilation and good ventilation efficiency.
前記リンク構造体が前記中空構造である場合、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブの周方向位相の同じ位置に、前記中空部と外部とを結ぶ開口をそれぞれ設けるのが良い。
これにより、基端側および先端側のリンクハブの各中空部内にフレキシブルダクトを組み入れるのが容易となる。
When the link structure is the hollow structure, it is preferable that an opening connecting the hollow portion and the outside is provided at the same position in the circumferential phase of the link hub on the proximal end side and the link hub on the distal end side. .
Thereby, it becomes easy to incorporate a flexible duct into each hollow portion of the link hub on the proximal end side and the distal end side.
また、前記リンク構造体が前記中空構造である場合、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブを、周方向二箇所の分断部でそれぞれ二つのリンクハブ分割体に分割されており、これら二つのリンクハブ分割体は、一方の分断部で分断された端部同士が互いに回動自在に連結され、かつ他方の分断部で分断された端部同士を締結部材により互いに締結することが可能としても良い。その場合、前記二組のリンク機構は、各組のリンク機構の基端側および先端側の端部リンクが、前記基端側のリンクハブの各リンクハブ分割体および前記先端側の端部リンクの各リンクハブ分割体にそれぞれ連結されているのが望ましい。
この構成であると、基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブは、二つのリンクハブ分割体を互いに回動自在に連結された端部を支点にして大きく開閉させることができるため、基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブ内に直径の大きなフレキシブルダクトを容易に組み入れることができる。また、二組のリンク機構を上記構成とすると、リンク構造体のバランスが良い。
In addition, when the link structure is the hollow structure, the proximal-side link hub and the distal-end side link hub are each divided into two link hub divided parts at two circumferentially divided portions. In the two link hub divided bodies, the ends divided by one of the divided portions are rotatably connected to each other, and the ends divided by the other divided portion are fastened to each other by a fastening member. May be possible. In that case, the two sets of link mechanisms are such that the proximal end side and the distal end side end link of each set of link mechanisms are each of the link hub divided bodies of the proximal end side link hub and the distal end side end link. It is desirable to be connected to each link hub divided body.
With this configuration, the base-side link hub and the front-end side link hub can be opened and closed largely with the end portion where the two link hub divided bodies are rotatably connected to each other as a fulcrum. A flexible duct having a large diameter can be easily incorporated into the link hub on the end side and the link hub on the front end side. Further, when the two sets of link mechanisms are configured as described above, the link structure is well balanced.
この発明のフレキシブルダクト方向位置決め装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、二組のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体を備え、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造であり、前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた2箇所を固定したため、フレキシブルダクトを捩じらずに曲げることができて、曲げ角度の調整が容易である。 The flexible duct direction positioning device of the present invention includes a link structure in which a distal end side link hub is connected to a proximal end side link hub via a pair of link mechanisms so that the posture can be changed, and each of the link mechanisms. A proximal end and a distal end link, one end of which is rotatably connected to the proximal link hub and the distal link hub, respectively, and other proximal and distal end links. It is a three-joint chain structure having four rotary pairs, each consisting of a central link having ends rotatably connected thereto, and two flexible ducts are separated from the link hub on the base end side and the tip end side of the link structure. Since the flexible duct is fixed, the flexible duct can be bent without being twisted, and the bending angle can be easily adjusted.
この発明の一実施形態を図1ないし図7と共に説明する。図1および図2はこのフレキシブルダクト方向位置決め装置の互いに異なる状態を示す一部断面図、図3は図1のIII−III断面図である。また、図1は図3のI−I断面図でもある。このフレキシブルダクト方向位置決め装置1は、例えば空調機の空調吹出し口部分に用いられるものであり、フレキシブルダクト2と、このフレキシブルダクト2の内部に設置された構造体3とでなる。フレキシブルダクト2としては、一般的な市販品を用いることができる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are partial sectional views showing different states of the flexible duct direction positioning device, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 1 is also a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The flexible duct direction positioning device 1 is used, for example, in an air conditioning outlet portion of an air conditioner, and includes a
リンク構造体3は、基端側のリンクハブ4に対し先端側のリンクハブ5を、二組のリンク機構6A,6Bを介して姿勢を変更可能に連結したものである。図1および図2には、片方のリンク機構6Aのみが示されている。リンク機構6A,6Bは、四つの回転対偶T1〜T4からなる三節連鎖のリンク機構であり、基端側のリンクハブ2に一端が回転自在に連結された基端側の端部リンク7と、先端側のリンクハブ5に一端が回転自在に連結された先端側の端部リンク8と、これら端部リンク7,8の他端に両端がそれぞれ回転自在に連結された中央リンク9とで構成される。
The
上記二組のリンク機構6A,6Bは、幾何学的に同じ形状である。幾何学的に同じ形状とは、図4のようにリンク機構を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶T1〜T4と、これら回転対偶T1〜T4間を結ぶ直線とで表現したモデルが互いに同じ形状であることを言う。また、それぞれのリンク機構6A,6Bは、直線で表現した幾何学モデルが、中央リンク9の中央部に対する基端側部分と先端側部分とが互いに鏡像対称を成す形状である。言い換えると、中央リンク9と端部リンク7,8の二つの回転対偶T2,T3の並び方向に対して垂直な横断面Fを対称面として、前記基端側部分と先端側部分とが互いに鏡像対称である。
The two sets of
各リンク機構6A,6Bの基端側および先端側の端部リンク7,8は、共に球面リンク構造である。球面リンク構造とは、基端側の端部リンク7を例にとった場合、図3に示すように、基端側のリンクハブ4と基端側の端部リンク7の回転対偶軸O1A,O1B、および基端側の端部リンク7と中央リンク9の回転対偶軸O2A,O2Bが、すべて球面リンク中心Pを通る構造を言う。先端側の端部リンク8についても同様である。
The end links 7 and 8 on the proximal end side and the distal end side of the
二組のリンク機構6A,6Bは、基端側のリンクハブ4と基端側の端部リンク7の回転対偶軸O1A,O1Bが互いに交差する位置関係にある。つまり、回転対偶軸O1A,O1Bの軸間角度が180°でない。そして、回転対偶軸O1A,O1Bの軸間角度が180°よりも大きい側に、各リンク機構6A,6Bの中央リンク9が位置している。図示例では、小さい方の軸間角度αが120°とされている。先端側のリンクハブ5と先端側の端部リンク8の回転対偶軸(図示せず)についても同様である。
The two sets of
図1および図2において、リンク機構6Aの基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8とは、連動手段11により、互いに連動して回転変位するようになっている。この実施形態の場合、連動手段11は、基端側の端部リンク7および先端側の端部リンク8に対してそれぞれ回転自在な一対のかさ歯車12,13を互いに噛み合わせた構成である。一対のかさ歯車12,13は同諸元のものであり、基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8が、互いの回転方向が反対で、かつ回転変位角度が同じになるように連動する。リンク機構6Bにおける基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8間にも、同様の連動手段11が設けられている。
1 and 2, the proximal
このように、連動手段11が複数のかさ歯車12,13等の歯車の噛み合いによるものであると、基端側の端部リンク7および先端側の端部リンク8の回転変位に、滑り等による誤差が生じないため、精度良く連動させることができ、またコンパクトである。
Thus, if the interlocking means 11 is based on the meshing of a plurality of
連動手段11は、同諸元の一対のかさ歯車12,13の噛み合いによるものに限らない。かさ歯車の代わりにリンク機構、カム、ベルト等を用いてもよい。また、一対の歯車の歯数を互いに異ならせても良い。その場合、基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8の回転変位角度が異なる。さらに、歯車以外の別の手段、例えばロータリアクチュエータやモータ等のアクチュエータで基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8の相互回転を制御してもよい。
The interlocking means 11 is not limited to the engagement of a pair of
図5ないし図7に示すように、基端側のリンクハブ4は、一つの円形のリング部15と、このリング部15における基端側の端部リンク7に対応する周方向位置から内周側へ突出した二つの軸受ハウジング部16(16A,16B)と、リング部15の外周面の3箇所に取付ボルトB1によりそれぞれ取り付けられる3個のダクト保持部材17とでなる。ダクト保持部材17の3箇所の取付位置は周方向に等配であり、そのうちの2箇所は前記二つの軸受ハウジング16と同じ周方向位置である。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
前記二つの軸受ハウジング部16(16A,16B)は、共に一対の軸受16aを有し、これら一対の軸受16aにより、リンク機構6A,6Bの基端側の端部リンク7がそれぞれ回転自在に支持されている。各軸受ハウジング部16には、リンク機構6A,6Bにおける各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータ18が設けられている。この実施形態では、アクチュエータ18はモータであり、基端側のリンクハブ4に対する基端側の端部リンク7の回転角位置を変更する。
The two bearing housing portions 16 (16A, 16B) both have a pair of bearings 16a, and the pair of bearings 16a support the
図1および図2に示されているように、先端側のリンクハブ5も基端側のリンクハブ4とほぼ同じであり、一つのリング部15と、二つの軸受ハウジング部19と、リンク部15の周方向3箇所に取り付けられる3個のダクト保持部材20とでなり、二つの軸受ハウジング部19に、リンク機構6A,6Bの先端側の端部リンク8がそれぞれ回転自在に支持されている。ただし、先端側のリンクハブ5の軸受ハウジング部19には、アクチュエータが設けられていない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the distal end
前記アクチュエータ18は制御装置21(図3)により制御されており、任意の時刻に任意の動作をさせることができる。制御装置21は、コンピュータ、このコンピュータにより実行されるプログラム、電子回路等で構成される。
The
図6に示すように、フレキシブルダクト2は、その両端部を基端側および先端側のリンクハブ4(5)のリング部15の外周に被せ、その外周をバンド23で締付けることで、フレキシブルダクト方向位置決め装置1(図1、図2)に装着される。さらに、リング15に3個のダクト保持部材17(20)を取り付け、これらダクト保持部材17(20)の外周側から固定ボルトB2をねじ込んで、フレキシブルダクト2およびバンド23をリンクハブ4(5)のリング部15に固定する。
As shown in FIG. 6, the
図1および図2に示すように、フレキシブルダクト方向位置決め装置1を空調機の空調吹出し口部分に用いる場合、空調機本体に接続される側の端部を基端側のリンクハブ4に固定し、かつ吹出し口となる側の端部を先端側のリンクハブ5に固定する。また、空調機本体とフレキシブルダクト2とを繋ぐ本体側ダクト24が、基端側のリンクハブ4のダクト保持部材17により周方向の3箇所でリング部15に固定され、吹出し口ダクト25が、先端側のリンクハブ5のダクト保持部19により周方向の3箇所でリング部15に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, when the flexible duct direction positioning device 1 is used for an air conditioning outlet of an air conditioner, the end connected to the air conditioner body is fixed to the
リンク構造体3は、以下のように動作する。すなわち、アクチュエータ18により基端側の端部リンク7を回転させると、各リンク機構6A,6Bが共に、連動手段11により、基端側の端部リンク7と先端側の端部リンク8とが互いに連動して回転変位させられる。それにより、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の動きが、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の姿勢が一義的に決まる。つまり、このリンク構造体3は、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の姿勢が一義的に決まる、回転の自由度が2自由度の機構である。そのため、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の角度および位置の位置決めが、正確かつ容易である。
The
詳しく説明する。この構造において、基端側のリンクハブ4とそれに連結された基端側の端部リンク7、および先端側のリンクハブ5とそれに連結された先端側の端部リンク8は、それぞれ球面リンク構造をしており、それぞれの球面リンク機構は、基端側と先端側の端部リンク7,8が中央リンク9を介して連結されている。ここで各リンク機構6A,6Bの二つの中央リンク9は、それぞれの球面リンク機構が重なる円の円周上の並進運動に限定された1自由度となる。基端側および先端側の球面リンク機構は、節の曲率半径を無限大とすれば平面上の四節リンク機構であり、基端側、先端側のそれぞれが独立して1自由度を有している。基端側と先端側の端部リンク7,8間に連動手段11が無い場合は、二つの中央リンク9の1自由度と基端側と先端側の球面リンク機構の各1自由度とで3自由度となる。
explain in detail. In this structure, the
ここで、このリンク構造体3では、基端側と先端側の端部リンク7,8間に連動手段11を設けたため、それぞれの球面リンク機構は連動し、両球面リンク機構で1自由度となる。つまり、リンク構造体3は、中央リンク9の1自由度と前記球面リンク機構の1自由度を合わせた2自由度の機構となる。なお、中央リンク9の位置変位は、基端側と先端側のリンクハブ4,5間においては角度変化となり、以上から基端側と先端側のリンクハブ4,5間は、2方向の角度変化が可能な構造となる。
Here, in this
この実施形態のように、二組のリンク機構6A,6Bにおいて、端部リンク7,8の角度、長さ、および端部リンク7,8の幾何学的形状が基端側と先端側で等しく、また、中央リンク9についても基端側と先端側で形状が等しいとき、中央リンク9の対称面に対して中央リンク9と、基端側および先端側のリンクハブ4,5と連結される端部リンク7,8との角度位置関係を基端側と先端側で同じにすれば、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ4および基端側の端部リンク7と、先端側のリンクハブ5および先端側の端部リンク8とは同じに動く。
As in this embodiment, in the two sets of
リンク構造体3は二組のリンク機構6A,6Bからなり、各リンク機構6A,6Bは互いに周方向位置が離れているため、各リンク機構6A,6Bを互いに干渉させずに、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の角度を大きくとることができる。また、リンク機構6A,6Bの数が二組であると、三組以上である場合と比べて、部品点数が少なくて済み、コストを低減できる。さらに、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の角度を大きくとっても、両リンクハブ4,5が互いに周方向にずれることはないから、両リンクハブ4,5に固定されたフレキシブルダクト2が捩じれない。そのため、自由に2方向の角度範囲内で動作できる。連続して一方向に旋回することも可能である。
The
また、リンク構造体3は、基端側および先端側の球面リンク構造の球面中心Pの二箇所が曲げ中心となる動作を行う。つまり、基端側および先端側のリンクハブ4,5に固定されたフレキシブルダクト2は、中心軸方向の二箇所で曲げられる。そのため、一箇所当たりの曲げ角度をあまり大きくしなくても、二箇所の曲げ角度を合わせることで全体としては広角に曲げることができる。図2は曲げ角度が最大である状態を示し、図のようにフレキシブルダクト2を約90°曲げることが可能である。一箇所当たりの曲げ角度が小さければ、フレキシブルダクトの寿命を延ばすことができる。
Further, the
基端側および先端側のリンクハブ4,5は同寸法であってよいので、フレキシブルダクト2の径を基端側と先端側とで同じにできる。それにより、フレキシブルダクト2の内部での送風の抵抗を小さくできる。また、フレキシブルダクト2自身で角度を保持する必要がないため、簡易なフレキシブルダクト2を使用することができ、コスト削減を図れる。
Since the
このフレキシブルダクト方向位置決め装置1では、制御装置21によりアクチュエータ18を制御して、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の位置および角度を変更するため、フレキシブルダクト2の曲げ角度を遠隔操作で変更することができる。また、時間の経過に合わせて、フレキシブルダクト2の曲げ角度を自動で変えることができる。例えば、フレキシブルダクト2の吹出し口の向きを、一方向に連続旋回させることが可能である。
In this flexible duct direction positioning device 1, the
基端側のリンクハブ4に対する基端側の端部リンク7の回転角度を変更すアクチュエータ18が、静止側となる空調機本体側に設置されているため、リンク構造体3における可動部分の重量を軽くすることができる。それにより、アクチュエータ18の出力が小さくて済み、かつフレキシブルダクト方向位置決め装置1を軽量かつコンパクトにできる。
Since the
この実施形態のように、リンク構造体3がフレキシブルダクト2の内部に設置されていると、リンク構造体3が送風の抵抗となる欠点があるが、リンク構造体3がフレキシブルダクト方向位置決め装置1以外の物体と干渉しないという利点も大きい。
When the
以下、上記実施形態とは逆に、中空構造であるリンク構造体の内部にフレキシブルダクトが配置された実施形態について説明する。 In the following, an embodiment in which a flexible duct is arranged inside a link structure having a hollow structure, contrary to the above embodiment, will be described.
図8および図9に示すフレキシブルダクト方向位置決め装置1は、リンク構造体3が中空構造である。中空構造とは、基端側のリンクハブ4および先端側のリンクハブ5が、それぞれのリンクハブ4,5が平行である状態におけるそれぞれのリンクハブ4,5の並び方向に貫通した中空部27(図9)を有し、かつ基端側のリンクハブ4と先端側のリンクハブ5間に各リンク7,8,9のいずれもが存在しない空間部28(図8)を有する構造のことである。リンク構造体3の構造は、基本的に前記実施形態のものと同じである。フレキシブルダクト2は、前記中空部27および空間部28に配置され、取付手段29によりリンクハブ4,5に取付けられる。取付手段29は、例えば、フレキシブルダクト2の外周面に固定されたナット29aと、このナット29aにリンクハブ4,5側からねじ込まれるボルト29bとでなる。
In the flexible duct direction positioning device 1 shown in FIGS. 8 and 9, the
このようにフレキシブルダクト2を配置すると、両端間で内径が同じ寸法であるフレキシブルダクト2を、リンク構造体3に装着することができる。両端間で内径が同じ寸法であるフレキシブルダクト2は、ダクト内部に障害物となるものがないため、通風の抵抗が少なく、通風効率が良い。
When the
この実施形態では、リンク機構6A,6Bにおける各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータが設けられておらず、手動で各構成部材の相互位置関係を変化させて、基端側のリンクハブ4に対して先端側のリンクハブ5を所望の位置および角度に位置決めする。そのため、位置決め後の先端側のリンクハブ5の位置および角度を固定するために、リンク機構6A,6Bの各回転対偶T1〜T4のいずれかに、その回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定する固定手段30が設けられている。
In this embodiment, the actuator for changing the mutual positional relationship between the respective structural members in the
この例では、基端側のリンクハブ4と基端側の端部リンク7の回転対偶T1に、固定手段30が設けられている。図9に示すように、リンクハブ4に設けた軸受31により、端部リンク7の基部に一体に設けられた軸部32が回転自在に支持されている。固定手段30は、リンクハブ4に設けられたねじ孔にねじ込まれたストッパねじ33と、このストッパねじ33と前記軸部32の外径面との間に介在する摩擦部材34とで構成され、ストッパねじ33を軸部32側へねじ込むことで、摩擦部材34が軸部32の外径面に押し当てられて、端部リンク7の回転を固定する。
In this example, a fixing means 30 is provided at the rotation pair T1 of the base end
図10、図11は、それぞれ基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の位置および角度をアクチュエータで位置決めする実施形態を示す。
図10のフレキシブルダクト方向位置決め装置1は、アクチュエータ36として、シリンダからなる固定部36aに対してロッドからなる進退部36bが直線的に進退する直動アクチュエータを用いる。そして、このアクチュエータ36の固定部36aを基端側のリンクハブ4に連結し、かつ進退部36bを基端側の端部リンク7に回転可能に連結している。
10 and 11 show embodiments in which the position and angle of the distal end
The flexible duct direction positioning device 1 in FIG. 10 uses a linear motion actuator in which an advancing / retreating
この場合、固定部36aに対して進退部36bが進退するようにアクチュータ36を動作させることにより、基端側のリンクハブ4に対する基端側の端部リンク7の回転角度が変更される。アクチュエータ36と基端側の端部リンク7との連結点Qの位置を基端側の端部リンク7の回転中心O1から離して、モーメント長Rを長くすることで、大きなトルクを得ることができる。それにより、アクチュエータ36を小型化して、装置の軽量・コンパクト化が可能である。
In this case, the rotation angle of the
図11のフレキシブルダクト方向位置決め装置1は、アクチュエータ36として直動アクチュエータを用いることは同じであり、このアクチュエータ36の固定部36aおよび進退部36bを、基端側の端部リンク7の中間部および先端側の端部リンク8の中間部にそれぞれ回転可能に連結している。
The flexible duct direction positioning device 1 in FIG. 11 is the same in that a linear motion actuator is used as the
この場合、固定部36aに対して進退部36bが進退するようにアクチュータ36を動作させることにより、基端側の端部リンク7の中間部と先端側の端部リンク8の中間部との相互距離を変更する。それにより、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の角度および位置が変更される。基端側の端部リンク7の中間部と先端側の端部リンク8の中間部とを直動アクチュエータであるアクチュエータ36連結したことにより、リンク機構6A,6Bの剛性が高くなる。そのため、リンク機構6A,6Bのたわみ量が減少し、基端側のリンクハブ4に対する先端側のリンクハブ5の位置決め精度が上がる。
In this case, the
図12は、リンク構造体3が中空構造である場合の基端側および先端側のリンクハブ4,5の好ましい形状を示す。図は基端側のリンクハブ4を示すが、先端側のリンクハブ5も同じ構造である。また、直動アクチュエータであるアクチュエータ36により、基端側のリンクハブ4に対する基端側の端部リンク7の回転角度を変更する構成(図7)に適用した例を示す。
FIG. 12 shows a preferable shape of the
リンクハブ4は、周方向二箇所の分断部40,41でそれぞれ二つのリンクハブ分割体4aに分割されている。これら二つのリンクハブ分割体4aは、一方の分断部40で分断された端部同士がピン42により互いに回動自在に連結され、かつ他方の分断部41で分断された端部同士を締結部材43により互いに締結することが可能とされている。二組のリンク機構6A,6Bは、各組のリンク機構6A,6Bの端部リンク7が、リンクハブ4の各リンクハブ分割体4aにそれぞれ連結されている。
The
この構成であると、取付手段29によるフレキシブルダクト2のリンクハブ4,5への取付けを解除した状態において、リンクハブ4は、ピン42を支点にして二つのリンクハブ分割体4aを大きく開閉させることができるため、リンクハブ4内に直径の大きなフレキシブルダクト2を容易に組み入れることができる。また、二組のリンク機構6A,6Bを各リンクハブ分割体4aにそれぞれ設けると、リンク構造体3のバランスが良い。
With this configuration, in a state where the attachment of the
また、図13に示すように、基端側および先端側のリンクハブ4,5の周方向位相の同じ位置に、中空部27と外部とを結ぶ開口45を設けても良い。これにより、基端側および先端側のリンクハブ4,5の各中空部27内にフレキシブルダクト2を組み入れるのが容易となる。図は基端側のリンクハブ4を示すが、先端側のリンクハブ5も同じ構造である。また、直動アクチュエータであるアクチュエータ36により、基端側のリンクハブ4に対する基端側の端部リンク7の回転角度を変更する構成(図10)に適用した例を示す。
Further, as shown in FIG. 13, an
1…フレキシブルダクト方向位置決め装置
2…フレキシブルダクト
3…リンク構造体
4…基端側のリンクハブ
4a…リンクハブ分割体
5…先端側のリンクハブ
6A,6B…リンク機構
7…基端側の端部リンク
8…先端側の端部リンク
9…中央リンク
11…連動手段
18…アクチュエータ
21…制御装置
27…中空部
28…空間部
30…固定手段
36…アクチュエータ(直動アクチュエータ)
36a…固定部
36b…進退部
40,41…分断部
43…締結部材
45…開口
T1,T2,T3,T4…回転対偶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flexible duct
36a ... fixed
Claims (10)
前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造であり、
前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた2箇所を固定したことを特徴とするフレキシブルダクト方向位置決め装置。 A link structure in which the distal end side link hub is connected to the proximal end side link hub via two sets of link mechanisms so that the posture can be changed,
Each of the link mechanisms includes a proximal end and a distal end link, one end of which is rotatably connected to the proximal link hub and the distal link hub, and the proximal and distal ends. It is a three-bar chain structure having four rotating pairs, each consisting of a central link that rotatably connects the other ends of the partial links,
2. A flexible duct direction positioning device, wherein two separate locations of a flexible duct are fixed to the link hub on the base end side and the tip end side of the link structure.
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CN109258511A (en) * | 2018-11-13 | 2019-01-25 | 江苏省农业科学院 | The local ventilation ventilation duck booth structure and control method of multilayer intensity meat duck cultivation |
WO2023248942A1 (en) * | 2022-06-20 | 2023-12-28 | 株式会社大気社 | Air conditioning device |
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