JP2018200054A - モータ駆動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】バランサーなどによって抑制することが困難な振動が発生して支持脚部に伝達された場合でも、振動によって機械が移動してしまうことを抑制することができるモータ駆動機器を提供する。【解決手段】機器本体１１の底面に固定されて接地する複数の支持脚部２０を備え、前記支持脚部２０は、挿通孔２１ｄを形成した弾性部材２１と、前記挿通孔２１ｄに取り付けられるカラー部材２２と、前記カラー部材２２を貫通して前記機器本体１１に固定される軸部材２３と、を備え、前記機器本体１１の底面に対となるように配置される前記支持脚部２０のうち、少なくとも一方の前記支持脚部２０を構成する前記弾性部材２１は、前記軸部材２３を所定の方向へ傾きやすくするために、前記挿通孔２１ｄを基準に、対となる他方の前記支持脚部２０側とその反対側とが非対称に形成されている。【選択図】図３

Description

この発明は、モータ駆動機器に関し、特に、振動による機械の移動を抑制するための支持脚部に特徴を有するモータ駆動機器に関する。

例えば、電動モータにより圧縮部を駆動して空気を圧縮するようにした空気圧縮機では、電動モータによって駆動される圧縮部の作動に伴って振動が発生する。この振動を吸収するために、機器本体の底面にゴム等で形成した支持脚部を設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１８５４４７号公報

ゴム等で形成した支持脚部は圧縮変形することで振動を吸収するが、振動低減の効果を高めるために柔軟な弾性体を用いると、落下等の衝撃に対する緩衝性能が得られなかったり、耐久性が劣るものになるという問題がある。

そのため、一定の剛性を有した支持脚が設けられているが、振動吸収が不十分であったり、圧縮変形後の復元力が大きかったりして機械が移動する原因となる場合がある。機械の運転中に振動によって機械が移動すると、接地面を汚したり傷つけたりするおそれがある。また、移動した機械が壁に接触・衝突して、壁を傷つけたりするおそれもある。
特に、近年においてはモータ駆動機器の軽量化が進んでいるため、こうした機械の移動が発生し易くなっているという事情がある。

接地面積を大きくして機械の移動を抑制することも可能であるが、平坦な場所にしか設置できなくなるなど、設置個所を限定することになってしまい、携帯用の機器に対しては有効な対応ではない。

なお、往復移動するピストンを備えた空気圧縮機などにおいては、主な加振源は、モータやクランクなど回転運動の慣性力と、ピストンの往復運動の慣性力であることから、慣性力を打ち消すバランサーを設けたものが存在する。こうしたバランサーを備えたモータ駆動機器であれば振動を抑制することは可能であるが、バランサーは所定の往復移動速度（すなわちモータの回転数）において釣り合いがとれるように設定されているため、モータの回転数が大きく変動するとバランサーによる振動の抑制効果が十分に発揮されない場合がある。

例えば、電源環境の悪い建築現場などで使用されることも多いインバータ搭載の空気圧縮機は、延長コードの使用で電圧が下がったり、昇圧機や発電機の使用で電圧が上がったりしたときに、供給電圧に応じてモータの回転数を変動させるようになっている。このようにモータの回転数が大きく変動するモータ駆動機器においては、バランサーによる振動の抑制効果が十分に発揮されず、機械の運転中に振動によって機械が移動してしまう可能性がある。

他にも、静音モードや急速モードなどのユーザモードを備えたモータ駆動機器においては、モータの回転数を変動させることで騒音を抑制したり急速に機械を作動させたりすることができる。このようなモータ駆動機器においても、モータの回転数が大きく変動するため、バランサーによる振動の抑制効果が十分に発揮されず、機械の運転中に振動によって機械が移動してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、バランサーなどによって抑制することが困難な振動が発生して支持脚部に伝達された場合でも、振動によって機械が移動してしまうことを抑制することができるモータ駆動機器を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、モータによって駆動部を駆動させるモータ駆動機器であって、機器本体の底面に固定されて接地する複数の支持脚部を備え、前記支持脚部は、弾性部材と、前記弾性部材を前記機器本体に固定する軸部材と、を備え、前記機器本体の底面に対となるように配置される前記支持脚部のうち、少なくとも一方の前記支持脚部を構成する前記弾性部材は、前記軸部材を所定の方向へ傾きやすくするために、前記軸部材の取付け部を基準に、対となる他方の前記支持脚部側とその反対側とが非対称に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記弾性部材は、非対称に形成されることで、対となる他方の前記支持脚部側に傾きやすく形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記弾性部材は、非対称に形成されることで、前記機器本体の重心側に傾きやすくなっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記弾性部材は、一部を薄肉とすることで非対称に形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、弾性部材は、軸部材の取付け部を基準に非対称に形成されて、軸部材を所定の方向へ傾きやすくしているため、振動が発生して支持脚部に伝達された場合に、弾性部材が変形して軸部材を傾けることにより、振動の伝達方向を制御することができる。すなわち、振動によって機械が移動することを防止でき、接地面を汚したり傷つけたりする問題が発生しにくい。また、支持脚部が振動を吸収することで、床への伝播振動が低減されるので、騒音なども低減することができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記弾性部材は、非対称に形成されることで、対となる他方の前記支持脚部側に傾きやすく形成されているので、振動が生じたときには軸部材が機器本体の重心側に傾く。このような構造によれば、弾性部材が変形した後の復元力が生じた場合でも、復元力が内向き（機器本体の重心向き）に発生するので、機械を移動させる方向に働かず、むしろ機械を移動させないように突っ張るような形で働くことになる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記弾性部材は、非対称に形成されることで、前記機器本体の重心側に傾きやすくなっているので、振動が生じたときには軸部材が機器本体の重心側に傾く。このような構造によれば、弾性部材が変形した後の復元力が生じた場合でも、復元力が内向き（機器本体の重心向き）に発生するので、機械を移動させる方向に働かず、むしろ機械を移動させないように突っ張るような形で働くことになる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、前記弾性部材は、一部を薄肉とすることで非対称に形成されているため、シンプルな構造で上記したような効果を得ることができる。

カバーを取り外した空気圧縮機の（ａ）側面図、（ｂ）底面図である。 図１（ｂ）に示すＡ部分の拡大図である。 図２に示す（ａ）Ｂ−Ｂ線断面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ線断面図である。 弾性部材の（ａ）斜視図、（ｂ）平面図である。 空気圧縮機の断面図である。 弾性部材が弾性変形する様子を示す断面図である。 変形例１に係る弾性部材の（ａ）平面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図である。 変形例２に係る弾性部材の（ａ）平面図、（ｂ）Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）Ｆ−Ｆ断面図、（ｄ）正面図である。 変形例３に係る弾性部材の（ａ）平面図、（ｂ）Ｇ−Ｇ断面図である。

本発明の実施形態について、モータ駆動機器としての空気圧縮機１０を例に挙げ、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る空気圧縮機１０は、図１に示すように、電動のモータ１２と、モータ１２の駆動軸に連結されて冷却風を生成するファン１３と、モータ１２によって駆動される圧縮部（駆動部）と、圧縮部で生成された高圧の圧縮空気を貯留するためのタンク１６と、タンク１６の下部に取り付けられた複数の支持脚部２０と、を備えている。

本実施形態に係る空気圧縮機１０は、圧縮空気を生成する圧縮部を複数備えた多段圧縮機であり、具体的には、低圧側の一次圧縮機構１４と、高圧側の二次圧縮機構１５と、を備えている。この一次圧縮機構１４と二次圧縮機構１５とは、クランクケースを介して互いに対向するように水平に配置され、それぞれモータ１２によって往復動するピストンシリンダを備えており、ピストン運動によって空気を圧縮する。具体的には、外部から取り込まれた空気を一次圧縮機構１４のピストンを往復動させて圧縮し、圧縮した空気を二次圧縮機構１５のシリンダに送り込み、二次圧縮機構１５のピストンを往復動させてさらに圧縮する。こうして高圧に昇圧させた圧縮空気は、タンク１６へと送り込まれて貯留され、必要に応じて各種装置や工具に向けて送出される。
なお、モータ１２は、例えば、ＤＣブラシレス方式のモータであり、インバータ制御される。

また、一次圧縮機構１４及び二次圧縮機構１５は、それぞれのピストンが往復運動を行う方向とタンク１６の長手方向を一致させるように配置され、この一次圧縮機構１４及び二次圧縮機構１５に接続されたモータ１２は、緩衝部材を介してタンク１６に固定されている。

空気圧縮機１０の機器本体１１は、上記したタンク１６の上にモータ１２や圧縮部などの機器類を配置して構成されている。また、タンク１６の下面には、空気圧縮機１０を床面等に載置できるように支持脚部２０が設けられている。

支持脚部２０は、機器本体１１の底面に固定されて接地するものであり、本実施形態においては、図１に示すように、タンク１６の下面のほぼ四隅に合計４つの支持脚部２０が固定されている。タンク１６の下面には、図３に示すように、溶接などで固定板１６ａが固定されており、この固定板１６ａに対して支持脚部２０を取り付けるようになっている。

この支持脚部２０は、挿通孔２１ｄを形成した弾性部材２１と、挿通孔２１ｄに取り付けられるカラー部材２２と、カラー部材２２を貫通して機器本体１１（詳しくはタンク１６下面の固定板１６ａ）に固定される軸部材２３と、軸部材２３の抜けを防止するための座金２４と、を備えている。

本実施形態に係る弾性部材２１は、ゴムなどの弾性材料で形成されており、図３及び図４に示すように、変形促進部２１ｅが設けられた上部２１ａと、地面に接地する接地部２１ｈを備えた下部２１ｃと、前記上部２１ａと前記下部２１ｃとの間に設けられた中部２１ｂと、上部２１ａのさらに上方に立ち上がり形成された支持部２１ｉと、を備えている。

この弾性部材２１は、図４（ｂ）に示すように、平面視略正方形に形成されており、この略正方形の一辺側が内側（機器本体１１の重心側）に臨むように機器本体１１に固定される。

弾性部材２１の支持部２１ｉは、上端部がタンク１６の下面に沿うように形成された平面視コ字形の壁部である。この支持部２１ｉは、機器本体１１の重心の反対側（外側）に配置される背壁部２１ｊが最も高く形成され、この最も高く形成された背壁部２１ｊの両端から側壁部２１ｋが延設されるようになっている。側壁部２１ｋの上面は端部に行くに従って下方へと傾斜している。

弾性部材２１の上部２１ａには、カラー部材２２を取り付け可能な挿通孔２１ｄが上下方向に貫通形成されている。また、この上部２１ａの上面には、挿通孔２１ｄと同心に円弧状の周溝が配設されており、この周溝によって変形促進部２１ｅが形成されている。この変形促進部２１ｅは、弾性部材２１を所定の方向に変形しやすくするためのものであり、例えば軸部材２３を所定の方向へ傾きやすくするためのものである。すなわち、周溝が設けられることで弾性部材２１の一部が薄肉となっており、挿通孔２１ｄに挿通されたカラー部材２２及び軸部材２３に対して力が加わったときに、カラー部材２２及び軸部材２３が変形促進部２１ｅの方向に傾き易く形成されている。

なお、この変形促進部２１ｅは、図４に示すように、背壁部２１ｊの反対側、言い換えると、機器本体１１の重心側（内側）に設けられている。このため、挿通孔２１ｄを基準に見たときに弾性部材２１は非対称に形成されている。すなわち、挿通孔２１ｄから見て重心側（内側）と反重心側（外側）とを比較すると、変形促進部２１ｅの有無によって非対称となっている。このように変形促進部２１ｅを非対称に形成することで、カラー部材２２及び軸部材２３が所定の方向にのみ傾きやすくなるので、弾性部材２１が弾性変形するときの動きを制御することができる。具体的には、変形促進部２１ｅを機器本体１１の重心側（内側）に設けることで、軸部材２３が機器本体１１の重心側に傾きやすくすることができる。

弾性部材２１の中部２１ｂは、図３に示すように、上部２１ａ及び下部２１ｃよりも肉厚に形成されている。これにより、中部２１ｂに剛性を持たせるとともに、上部２１ａ及び下部２１ｃが変形しやすくなっており、上部２１ａ及び下部２１ｃで効率よく振動を吸収することができる。
弾性部材２１の下部２１ｃは、図３に示すように、筒状の接地部２１ｈによって床面などに接地している。

カラー部材２２は、金属などで形成されて軸部材２３を支持するための筒状部材であり、図３等に示すように、弾性部材２１の挿通孔２１ｄに挿入される筒部２２ａと、挿通孔２１ｄの上端周縁に係合するフランジ部２２ｂと、を備えている。フランジ部２２ｂは、機器本体１１（固定板１６ａ）と弾性部材２１との間に挟み込まれて介在し、これにより機器本体１１（固定板１６ａ）と弾性部材２１との間に間隙Ｇを生じさせる間隙形成部として設けられている。このフランジ部２２ｂによって形成された間隙Ｇは、空気圧縮機１０が落下するなどの上下方向の衝撃が加わったときに、この衝撃を緩和させるために設けられている。

軸部材２３は、例えば固定板１６ａに螺合するネジなどであり、弾性部材２１の挿通孔２１ｄに取り付けられたカラー部材２２を貫通して螺着されることで、支持脚部２０を機器本体１１に一体的に固着している。本実施形態においては、軸部材２３は挿通孔２１ｄの下部開口から挿入されて取り付けられる。なお、挿通孔２１ｄの下部には軸部材２３の頭部２３ａを収容する凹部２１ｌが形成されている。このように、支持脚部２０と機器本体１１とはこの軸部材２３を介して連結されており、機器本体１１で発生した振動はこの軸部材２３を介して支持脚部２０側へと伝達される。

本実施形態に係る構造において機器本体１１で振動が発生し、この振動によって支持脚部２０が荷重を受けると、図６に示すように、変形促進部２１ｅの方向にカラー部材２２及び軸部材２３が傾く。このように作用することで、弾性部材２１の復元力は機器本体１１の重心方向へ向かうことになる。

従来技術（例えば特許文献１の図４等参照）においては、機械を移動させようとする力（機器本体１１を反重心方向すなわち外側へと押す力）が働いたときに、ゴム足がその力を受けてゴム足の上部が外側に弾性変形してしまう。

上部が外側方向へ弾性変形したゴム足は、移動させようとする力が抜けた時に復元力によって元の形状に戻ろうとするが、上部が内側へ復元せずに、ゴム足の先端部（接地面）のみが外側へ向かって復元することもあり、この場合、接地する位置が少しずつずれるため、機械が移動してしまう可能性があった。

この点、本実施形態によれば、図６に示すように、機器本体１１を反重心方向すなわち外側へと押す力が働いたときでも、軸部材２３が機器本体１１の内側へ傾くように変形する。そのため、荷重が抜けるタイミングで弾性部材２１に生じる復元力は、軸部材２３を斜め内側に押し上げる方向に働くことになる。すなわち、弾性部材２１の復元力は機械を移動させる方向には働かず、むしろ機械を移動させないように突っ張るような形で働くことになる。このように機械が移動しにくい構造となっている。

このため、振動発生時に機械が移動することを防止でき、接地面を汚したり傷つけたりする問題が発生しにくい。また、支持脚部２０が振動を吸収することで、床への伝播振動が低減されるので、騒音なども低減することができる。

また、支持脚部２０に加わる荷重を別の観点から考えると、図５に示すように、機器本体１１をモータ軸１２ａ方向の断面で見たときに、加振源である一次圧縮機構１４及び二次圧縮機構１５は、重心位置からずれた位置にあるため、支持脚部２０には重心周りのモーメントが伝達される。このため、図５の左側の支持脚部２０が圧縮されるように荷重が作用した時は、機器本体１１の外側から内側へ荷重が加わることになる。

このとき、変形促進部２１ｅが設けられていない場合（例えば特許文献１の図６のような従来構造を使用した場合）においては、弾性部材２１は、軸部材２３が機器本体１１の外側に傾くように変形して荷重を吸収する。そして、荷重が抜けるタイミングでは、機器本体１１を外側へ移動させようとする力が働くとともに、弾性変形した支持脚部２０の復元力も外側へ向かうため、機械を外側へ移動させようとする力が大きくなる。さらに、鉛直方向の荷重も低減して摩擦が低減するタイミングと一致するので、機器本体１１が外方向（図の左方向）へ移動してしまう。

この点、本実施形態によれば、図６に示すように、機器本体１１を重心方向すなわち内側へと押す力が働いたときでも、軸部材２３が機器本体１１の内側へ傾くように変形する。よって、荷重が抜けるタイミングで弾性部材２１の復元力が生じても、その復元力は軸部材２３を斜め内側に押し上げる方向に働く。すなわち、弾性部材２１の復元力が機械を移動させる方向に働かず、むしろ機械を移動させないように突っ張るような形で働くことになる。このように機械が移動しにくい構造となっている。

また、変形促進部２１ｅは、弾性部材２１の一部を薄肉とすることで形成されているため、シンプルな構造で上記したような効果を得ることができる。

また、変形促進部２１ｅは、挿通孔２１ｄと同心に配設された周溝であるため、周溝に沿って軸部材２３をスムーズに傾かせることができる。

また、弾性部材２１は、変形促進部２１ｅが設けられた上部２１ａと、地面に接地する接地部２１ｈを備えた下部２１ｃと、前記上部２１ａと前記下部２１ｃとの間に設けられた中部２１ｂと、を備え、前記中部２１ｂを前記上部２１ａ及び前記下部２１ｃよりも肉厚に形成したので、上部２１ａ及び下部２１ｃを変形させることで効率よく振動を吸収することができる。

また、カラー部材２２は、挿通孔２１ｄの上端周縁に係合するフランジ部２２ｂを備え、フランジ部２２ｂが機器本体１１と弾性部材２１との間に介在することで、機器本体１１と弾性部材２１との間に間隙Ｇを形成したので、機械の落下などにより上下方向に衝撃が生じた場合には、この間隙Ｇを圧縮して弾性部材２１で機器本体１１を受け止めることで衝撃を緩和することができる。

なお、上記した実施形態においては、機器本体１１と弾性部材２１との間にカラー部材２２のフランジ部２２ｂを介在させ、このフランジ部２２ｂによって間隙Ｇを生じさせるようにしたが、カラー部材２２を用いずに、固定板１６ａや弾性部材２１に突起を設け、部分的に接触するようにして間隙Ｇを設けるように構成してもよい。

なお、上記した実施形態においては、すべての支持脚部２０において弾性部材２１に変形促進部２１ｅを設けるようにしたが、これに限らず、一部の弾性部材２１にのみ変形促進部２１ｅを設けるようにしてもよい。例えば、機械の重心バランスに応じて、移動し易い方向（重心から最も遠い位置など）に設けられた弾性部材２１にのみ変形促進部２１ｅを設けるようにしてもよい。

また、変形促進部２１ｅの態様も上記した実施形態において開示した物に限らず、種々の形態が考えられる。例えば、図７に示すように、変形促進部２１ｅの周溝を凹部２１ｌに到達するように延設してもよい。また、図８に示すように、水平方向のスリットによって変形促進部２１ｆを形成してもよい。また、図９に示すように、挿通孔２１ｄを機器本体１１の反重心側に偏った位置に設け、これにより変形促進部２１ｇを形成してもよい。また、肉抜きによって変形促進部２１ｅを形成する代わりに、リブを追加するなどによって部分的に強度を増すようにして、変形促進部が形成されるように構成しても、同様の効果がられる。

また、上記した実施形態においては、弾性部材２１に軸部材２３を貫通させて支持脚部２０を機器本体１１に固定しているが、これに限らず、軸部材２３を弾性部材２１と一体に形成して機器本体１１に固定しても良いし、弾性部材２１の一部が本体との結合部を構成するように支持脚部２０を形成しても良い。

１０ 空気圧縮機（モータ駆動機器）
１１ 機器本体
１２ モータ
１２ａ モータ軸
１３ ファン
１４ 一次圧縮機構（駆動部）
１５ 二次圧縮機構（駆動部）
１６ タンク
１６ａ 固定板
２０ 支持脚部
２１ 弾性部材
２１ａ 上部
２１ｂ 中部
２１ｃ 下部
２１ｄ 挿通孔
２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ 変形促進部
２１ｈ 接地部
２１ｉ 支持部
２１ｊ 背壁部
２１ｋ 側壁部
２１ｌ 凹部
２２ カラー部材
２２ａ 筒部
２２ｂ フランジ部（間隙形成部）
２３ 軸部材
２３ａ 頭部
２４ 座金
Ｇ 間隙

Claims (4)

1. モータによって駆動部を駆動させるモータ駆動機器であって、
   機器本体の底面に固定されて接地する複数の支持脚部を備え、
   前記支持脚部は、弾性部材と、前記弾性部材を前記機器本体に固定する軸部材と、を備え、
   前記機器本体の底面に対となるように配置される前記支持脚部のうち、少なくとも一方の前記支持脚部を構成する前記弾性部材は、前記軸部材を所定の方向へ傾きやすくするために、前記軸部材の取付け部を基準に、対となる他方の前記支持脚部側とその反対側とが非対称に形成されていることを特徴とする、モータ駆動機器。
2. 前記弾性部材は、非対称に形成されることで、対となる他方の前記支持脚部側に傾きやすく形成されていることを特徴とする、請求項１記載のモータ駆動機器。
3. 前記弾性部材は、非対称に形成されることで、前記機器本体の重心側に傾きやすくなっていることを特徴とする、請求項１記載のモータ駆動機器。
4. 前記弾性部材は、一部を薄肉とすることで非対称に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動機器。

Images