JP2015196131A

JP2015196131A - 噴水装置

Info

Publication number: JP2015196131A
Application number: JP2014075151A
Authority: JP
Inventors: 正賀小笠原; Shoga Ogasawara; 持田　哲也; Tetsuya Mochida; 哲也持田; 有司松田; Yuji Matsuda
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: JP6333605B2

Abstract

【課題】メンテナンスが容易かつ簡単な構造の噴水装置を提供する。
【解決手段】サーボモータと、サーボモータを覆う防水カバーと、一端がサーボモータの出力軸と連結され、他端が給水部に連結され、給水部から給水された水が入る中空筒部を有する主軸と、中空筒部に連結されるノズルと、サーボモータの出力軸が設けられた側に隣接して設けられる。主軸を軸支する軸受ユニットは、２個の軸受と、２個の軸受の間に設けられ、オイルが充填されるオイル充填部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴水装置に関するものである。

特許文献１には、軸管を回動させるサーボ電動機が防水カバーでカバーされ、圧縮空気が防水カバー内に送り込まれてシールの隙間から外へ噴出する噴水装置が開示されている。

特開２００６−１０２６５８号公報

特許文献１に記載の発明は、圧縮空気を送り込む防水カバーを外さないとサーボ電動機のメンテナンスができないため、メンテナンスが容易ではないという問題がある。また、特許文献１に記載の発明は、圧縮空気による圧力に耐えうる防水カバーを設けなければならず、構造が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、メンテナンスが容易かつ簡単な構造の噴水装置を提供する。

上記課題を解決すべく、本発明に係るは、例えば、噴水装置であって、サーボモータと、前記サーボモータを覆う防水カバーと、一端が前記サーボモータの出力軸と連結され、他端が給水部に連結され、前記給水部から給水された水が入る中空筒部を有する主軸と、前記中空筒部に連結されるノズルと、前記サーボモータの前記出力軸が設けられた側に隣接して設けられ、前記主軸を軸支する軸受ユニットと、を備え、前記軸受ユニットは、２個の軸受と、前記２個の軸受の間に設けられ、オイルが充填されるオイル充填部と、を有する。

本発明によれば、メンテナンスが容易かつ簡単な構造の噴水装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る噴水装置１の正面断面図である。噴水装置１の側面図（図１の左方向からみた図）である。サーボモータ取付部１０の断面図である。サーボモータ取付部１０の要部拡大図である。給水部２０の断面図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

［構成の説明］図１は、本発明の一実施形態である噴水装置１の正面断面図である。図２は、噴水装置１の側面図（噴水装置１を図１の左方向からみた図）である。噴水装置１は、主として、サーボモータ取付部１０と、給水部２０と、主軸３０と、ノズル３１と、ベース架台４０と、架台４１、４２と、軸受ユニット５０とを有する。噴水装置１は、ノズル３１の先端以外は、水面Ｈより下、すなわち水中に沈められて使用される。

架台４１、４２は、それぞれベース架台４０に設けられる。架台４１の上には、サーボモータ取付部１０及び軸受ユニット５０が設けられる。架台４２の上には、給水部２０及び軸受ユニット５０が設けられる。

サーボモータ取付部１０（後に詳述）は、サーボモータ１１を有する。サーボモータ１１は、例えば出力が１００Ｗ程度のものが使用できる。サーボモータ１１の出力軸１１ａは、主軸３０の一端に連結される。これにより、サーボモータ１１は、出力軸１１ａを回動させることで、サーボモータ取付部１０及び給水部２０に対して、主軸３０を回動させる。その結果、主軸３０の中心軸Ａ周りにノズル３１が回動する（図２参照）。本実施の形態では、ノズル３１は、主軸３０の中心軸Ａ周りに略１２０度（±略６０度）回動可能である。

主軸３０の出力軸１１ａに固定されていない側の端は、給水部２０に連結される。主軸３０は、給水部２０に対して回転可能に設けられる（後に詳述）。給水部２０からは、主軸３０の中空筒部３０ａに水が供給される。

主軸３０の中空筒部３０ａには、ノズル３１の一端が連結している。そのため、給水部２０から供給された水は、主軸３０の中空筒部３０ａを通ってノズル３１の先端から噴出する。

図１に示すように、主軸３０は、軸受ユニット１６（後に詳述）及び軸受ユニット５０（後に詳述）と、給水部２０の軸受２３（後に詳述）及び軸受ユニット５０と、の４か所で軸支される。したがって、軸がぶれないように主軸３０を安定して軸支し、かつ主軸３０をベース架台４０及び架台４１、４２に対して回動させることができる。また、軸受ユニット１６及び軸受２３の隣に軸受ユニット５０を設けることで、軸受ユニット１６及び軸受２３に水流が直接ぶつかることを防止することができる。

図３は、サーボモータ取付部１０の断面図である。

サーボモータ取付部１０は、主として、サーボモータ１１と、モータプレート１２と、カバー１３と、フタ１４と、Ｏリング１５と、軸受ユニット１６と、フタ１７とを有する。

モータプレート１２と、カバー１３と、フタ１４は、例えば、ステンレス、アルミニウム等の防錆性を有する金属で形成される。モータプレート１２、カバー１３、フタ１４、及びＯリング１５は、サーボモータ１１を覆う防水カバーを構成する。

モータプレート１２は、パイプ部１２ａと、パイプ部１２ａの一端に設けられたフランジ部１２ｂと、を有する。架台４１には、取付部材４１ａを介して、パイプ部１２ａの外周及びフランジ部１２ｂの端面が固定される。フランジ部１２ｂの架台４１に当接していない端面には、ねじ止め等によりサーボモータ１１が取り付けられる。

なお、本実施の形態では、モータプレート１２は取付部材４１ａを介して架台４１に設けられたが、モータプレート１２と架台４１とを一体形成してもよい。

フランジ部１２ｂには、パイプ部１２ａと反対側に、カバー取付部１２ｃが突出して形成される。カバー取付部１２ｃは、カバー１３をモータプレート１２に取り付けたときに、カバー１３の内周面に挿入される。

カバー取付部１２ｃの外周面（カバー１３の内周面と対向する面）には、溝１２ｄ（図４参照）が形成される。溝１２ｄには、密封用のＯリング１５が設けられる。

カバー１３には、フタ１４が取り付けられる。フタ１４には、カバー１３の内周面に挿入される突出部１４ａが形成される。突出部１４ａの外周面（カバー１３の内周面と対向する面）には、溝１４ｂが形成される。溝１４ｂには、密封用のＯリング１５（一部図示省略）が設けられる。

このように、カバー１３の両側がＯリング１５によりシールされているため、カバー１３の内部に水が浸入することを防止することが出来る。カバー１３は摺動する部品ではないため、Ｏリング１５によるシールのみで十分に防水が可能である。

なお、本実施の形態では、シール部材としてＯリング１５を用いたが、シール部材として使用可能な部品であればＯリングには限定されない。例えば、カバー取付部１２ｃ及び突出部１４ａの外周にパッキンを貼付してシール部材としてもよい。

図４は、図３の要部拡大図である。モータプレート１２のパイプ部１２ａには、主軸３０を支持する軸受ユニット１６が設けられる。軸受ユニット１６は、軸受部１６Ａと、オイル注入部１６Ｂとを有する。パイプ部１２ａの内側に軸受部１６Ａを挿入したあとで、パイプ部１２ａの端にフタ１７を設けることで、軸受部１６Ａがパイプ部１２ａ内に設けられる。

軸受ユニット１６について詳細に説明する。パイプ部１２ａの内周には、内周方向に突出するようにリブ１２ｅが形成される。軸受部１６Ａは、リブ１２ｅにより、主軸３０の軸Ａ方向に位置決めされる。

軸受部１６Ａは、２個の軸受１６ａと、２個の軸受１６ａの間に形成されたオイル充填部１６ｂと、を有する。本実施の形態では、水中で使用するため、軸受１６ａとして、すべり軸受のうちの、耐蝕性能、耐薬品性能に優れたブッシュ軸受を採用する。

軸受１６ａは、軸方向内側に突出するように突起１６ｘを有する。突起１６ｘは、主軸３０の軸（軸Ａ）に沿った方向、主軸３０の外周面に対して斜めに突出する。突起１６ｘは、オイル充填部１６ｂに充填されたオイルが外に流出するのを防止するとともに、水がオイル充填部１６ｂに流入することを防止する。

本実施の形態では、軸受１６ａは、図３及び図４における右側から水圧を受ける。したがって、２個の軸受１６ａは、突起１６ｘが図３及び図４における左側から右側へ突出するように設けられる。言い換えると、軸受１６ａは、サーボモータ１１が設けられていない方向に突出するように設けられる。これにより、突起１６ｘが水圧（水の流れ）を受けると、突起１６ｘが主軸３０に押し付けられる方向に移動するため、シール力を増加させることができる。

２個の軸受１６ａの間に形成されるオイル充填部１６ｂには、オイル注入部１６Ｂを介してオイルが充填される。オイルは、粘性の高いグリス（例えば、リチウムグリス）を使用する。なお、オイル充填部１６ｂに充填するのは、グリスではなく、オイルでもよいが、よりシール力を増加させるためには、オイル充填部１６ｂに粘性の高いグリスを充填することが望ましい。

このように、２個の軸受１６ａの間に形成されたオイル充填部１６ｂにオイル（本実施の形態では、グリス）が充填されることにより、フタ１７と主軸３０との間の空間から軸受部１６Ａに浸入した水が、リブ１２ｅと当接している軸受１６ａからサーボモータ１１側へ浸入することを防止することができる（オイルシール）。また、オイルシールを用いることで、摺動部についても、簡単な構造で防水が可能となる。また、粘性の高いグリスを用いることで、軸受ユニット１６の間から外部へオイルが流出することを効果的に防止することができる。

なお、オイル（本実施の形態では、グリス）の充填圧は、水圧より高くすることが望ましい。これにより、より確実に、サーボモータ１１側への水の浸入を防止することができる。ただし、オイル充填部１６ｂにオイルが充填されていれば、充填圧にかかわらず、サーボモータ１１側へ水が浸入することを防止する効果は得られる。

次に、図４を用いて軸受ユニット５０について説明する。

軸受ユニット５０は、取付部材４１ｂを介して架台４１に設けられる。本実施の形態では、軸受ユニット５０は、モータプレート１２に隣接して設けられる。ただし、軸受ユニット５０を設ける位置はこれに限定されない。

軸受ユニット５０をモータプレート１２に隣接して設けることで、フタ１７と主軸３０との間の空間に、圧力が掛かった状態の水がぶつかることを防止し、軸受ユニット１６による防水効果を高めることができる。

軸受ユニット５０は、軸受部１６Ａと同様、２個の軸受１６ａを有する。また、軸受部１６Ａと同様、オイル注入部５１から、２個の軸受１６ａ間にオイル（本実施の形態では、グリス）が注入される。このオイルの充填圧についても、水圧より高くすることが望ましい。

図５は、給水部２０の断面図である。給水部２０は、給水管２１と、ジョイントホルダー２２と、軸受２３と、オイル注入部２４とを有する。

ジョイントホルダー２２は、略立方体であり、側面には、略コの字状の穴２２ａ、及び略コの字状の穴２２ｂが形成される。穴２２ａには、主軸３０が挿入される。穴２２ｂには、主軸３０の端を軸支する軸受２３が設けられる。これにより、ジョイントホルダー２２に対して、主軸３０を回動可能に設けることができる。

軸受２３は、軸受１６ａと同様、突起２３ｘを有する。本実施の形態では、軸受２３は、図５における左側から水圧を受ける。したがって、２個の軸受２３は、突起２３ｘが図５における右側から左側へ突出するように設けられる。言い換えると、軸受２３は、ジョイントホルダー２２が設けられていない方向に突出するように設けられる。

給水管２１は、ジョイントホルダー２２に設けられる。ジョイントホルダー２２には、給水管２１と主軸３０の中空筒部３０ａとを連結する導水部２２ｃが形成される。これにより、図示しないポンプ等により高圧で給水された水が、給水管２１から中空筒部３０ａへ導水される。

給水部２０をこのように構成することで、簡単な構成で、回動する主軸３０に対して、給水管から水を供給することができる。

以上の噴水装置１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られるものではない。

［動作の説明］次に、本実施形態における噴水装置１の動作を説明する。主軸３０の中空筒部３０ａには、給水管２１から高圧で水が給水される。給水された水は、中空筒部３０ａに連結されたノズル３１から噴出される。

サーボモータ１１を駆動させると、出力軸１１ａが回動する。出力軸１１ａが回動すると、出力軸１１ａと一体となるように取り付けられた主軸３０が回動する。

主軸３０の回動に伴い、ノズル３１が回動する。したがって、ノズル３１から噴出される水の向きを立体的に様々に変更される。

メンテナンス時には、カバー１３からフタ１４を取り外す。その結果、フタ１４によりカバー１３の一端が開口される。この開口部を介して、モータプレート１２からサーボモータ１１を取り外し、サーボモータ１１をカバー１３から引き抜く。これにより、サーボモータ１１を簡単に取り外すことができる。なお、メンテナンス時に、モータプレート１２からカバー１３を取り外してから、サーボモータ１１をモータプレート１２から取り外すようにしてもよい。

本実施の形態によれば、摺動部と摺動部でない部分とを分け、摺動しない部分についてはＯリングを用いることで、簡単な構成で十分な防水性能を得ることができる。また、摺動する部分（軸受部）についてはオイルを用いて密封（オイルシール）することで、メンテナンスが容易かつ簡単な構造の噴水装置を提供することができる。

また、本実施の形態によれば、サーボモータを覆う防水カバーはＯリングを用いて密封することで、防水カバーの分解が容易となり、したがってメンテナンスを容易に行うことができる。

特に、本実施の形態では、サーボモータを覆う防水カバーの防水に密封空気を用いないため、カバーの構成を簡単にすることができる。例えば、密封空気を用いる場合には、防水カバーに送り込んだ圧縮空気が防水カバーから水中に噴出するため、見栄えが悪いという問題がある。それに対し、本実施の形態では、密封空気を用いないため、見栄えが悪くならないという効果がある。

なお、本実施の形態では、軸が１本（主軸３０のみ）の噴水装置１を例に説明したが、本発明は軸が２本以上の噴水装置にも適用できる。例えば、軸が２本の場合には、主軸３０と略直交する方向に軸を設け、この軸に対してもサーボモータ取付部１０を設けるようにすればよい。２軸以上の噴水装置の場合には、ノズル３１を複数方向に回動させることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない（本実施形態の一部の構成を有する噴水装置は、本発明に含まれる）。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：噴水装置
１０：サーボモータ取付部
１１：サーボモータ
１１ａ：出力軸
１２：モータプレート
１２ａ：パイプ部
１２ｂ：フランジ部
１２ｃ：カバー取付部
１２ｄ：溝
１２ｅ：リブ
１３：カバー
１３ａ：突出部
１３ｂ：溝
１４：フタ
１５：Ｏリング
１６：軸受ユニット
１６Ａ：軸受部
１６Ｂ：オイル注入部
１６ａ：軸受
１６ｂ：オイル充填部
１７：フタ
２０：給水部
２１：給水管
２２：ジョイントホルダー
２２ａ：穴
２２ｂ：穴
２２ｃ：導水部
２３：軸受
２４：オイル注入部
３０：主軸
３０ａ：中空筒部
３１：ノズル
４０：ベース架台
４１：架台
４１ａ：取付部材
４１ｂ：取付部材
４２：架台
５０：軸受ユニット
５１Ａ：オイル注入部

Claims

サーボモータと、
前記サーボモータを覆う防水カバーと、
一端が前記サーボモータの出力軸と連結され、他端が給水部に連結され、前記給水部から給水された水が入る中空筒部を有する主軸と、
前記中空筒部に連結されるノズルと、
前記サーボモータの前記出力軸が設けられた側に隣接して設けられ、前記主軸を軸支する軸受ユニットと、
を備え、
前記軸受ユニットは、
２個の軸受と、
前記２個の軸受の間に設けられ、オイルが充填されるオイル充填部と、
を有することを特徴とする噴水装置。
請求項１に記載の噴水装置であって、
前記防水カバーは、
前記サーボモータが取り付けられるモータプレートと、
前記モータプレートに取り付けられるカバーと、
前記モータプレートと前記カバーとの間に設けられるシール部材と、を有する
ことを特徴とする噴水装置。
請求項１に記載の噴水装置であって、
前記給水部は、
前記主軸の端を軸支する軸受と、
前記軸受及び前記給水部が設けられたジョイントホルダーであって、前記給水部から前記中空筒部へ水を導水する導水部が形成されたジョイントホルダーと、
を有することを特徴とする噴水装置。
請求項１に記載の噴水装置であって、
前記軸受ユニットに隣接して設けられ、２個の軸受と、前記２個の軸受の間に設けられ、オイルが充填されるオイル充填部と、を有する第２の軸受ユニットを有する
ことを特徴とする噴水装置。
請求項１に記載の噴水装置であって、
前記オイルは、グリスであり、
前記オイル充填部には、前記グリスが水圧より高い充填圧で充填される
ことを特徴とする噴水装置。
請求項１に記載の噴水装置であって、
前記軸受は、前記主軸に沿った方向、かつ前記主軸の外周面に対して斜めに突出する突起を有し、
前記２個の軸受は、当該軸受が有する突起が、前記サーボモータが設けられていない方向に突出するように設けられる
ことを特徴とする噴水装置。