JP2702161B2 - 電動サーボモータ - Google Patents

電動サーボモータ

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JP2702161B2
JP2702161B2 JP63169647A JP16964788A JP2702161B2 JP 2702161 B2 JP2702161 B2 JP 2702161B2 JP 63169647 A JP63169647 A JP 63169647A JP 16964788 A JP16964788 A JP 16964788A JP 2702161 B2 JP2702161 B2 JP 2702161B2
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storage box
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ball
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泰章 帯谷
一男 宮地
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東芝エンジニアリング株式会社
東京エンジニアリングサービス株式会社
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電動サーボモータに係り、特に中小水力発電
所に使用される水口弁(ガイドベーン、ニードル入口弁
等)を操作するための電動サーボモータに関する。
(従来の技術) 最近の中小水力発電所では、建設コストや保守費用の
低減を図るため、制御性の良好な電動サーボモータが多
用されるようになって来た。
ところで、上記水車用電動サーボモータとしては、従
来実開昭56−67376号公報に示されているようなものが
実用化されている。
第3図は上記従来の電動サーボモータの概略構成を示
す図であって、基盤1に形成された凹所2内に電動サー
ボモータ3の下端部が水平軸を中心として揺動可能に枢
着されている。すなわち、内部に歯車機構4を収容した
ギャボックス5の下部が、上記凹所2に設置されたクレ
ビス6に水平ピン7を中心に揺動可能に枢着されてい
る。
上記ギャボックス5の一側上部には電動機8が装着さ
れており、その電動機8によって上記歯車機構4を駆動
するようにしてある。
ところで、上記ギャボックス5の他側上部には、基盤
1の上方に突出する外筒9が立設されており、その外筒
9内には内筒10が上下方向のみ摺動可能に同心的に配設
されている。上記内筒10内にはボールナット11が固着さ
れており、そのボールナット11に、前記歯車機構4の出
力歯車4aに下端が連結され内筒10内に同心的に挿入され
たボールねじ軸12が螺合されている。一方、上記内筒10
の頂端には、図示しない水車水口弁等の操作レバーに連
結する操作金具13が装着されている。
しかして、電動機8の駆動によって歯車機構4を介し
てボールねじ軸12が回転され、このボールねじ軸12の回
転に伴ってボールナット11がボールねじ軸12に沿って移
動する。したがって、上記ボールナット11が固着されて
いる内筒10が外筒9に案内され軸線方向に移動され、こ
れによって操作金具13を介して水口弁等の開閉動作が行
なわれる。
(発明が解決しようとする課題) ところが、このような機構では、水車水口弁には閉鎖
力を持たせることが多い。そして水車の水口弁を操作す
る電動サーボモータは、停止の状態でも電流を流して水
車からの反力を支え、指令信号によって与えられた位置
に保持するように運転されている。したがって、何らか
の故障によって電力遮断が発生すると、電動機は拘束力
を失い急速に逆転する。その結果水車水口弁が急閉鎖し
て水路を破壊したり、過速によって電動機の回転部を破
損したり、或は停止点でボールナットが静止部と衝突し
た際の衝撃によってボールナットのボールガイドを破損
することがある等の問題がある。
本発明は、このような点に鑑み、上述の如き問題点が
ない電動サーボモータを得ることを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、ボールナットが同心的に固着された歯車が
その軸線回りにのみ回転可能に収納されるとともに潤滑
油が充填されているボールナット収納箱と、上記ボール
ナットに螺合され、ボールナット収納箱を貫通して延
び、一端に被駆動部材が連結され他端にダッシュポット
ピストンが設けられたボールねじ軸と、上記ボールナッ
ト収納箱の外部に配設され、前記歯車を回転駆動する電
動機と、上記ボールナット収納箱に装着され、前記ダッ
シュポットピストンが往復動可能に配設されるととも
に、前記ボールナット収納箱内の潤滑油が流通可能なダ
ッシュポットシリンダとを有することを特徴とする。
(作 用) 電動機を駆動しボールねじのボールナットを回転させ
ると、その回転によってボールねじ軸が軸線方向に移動
し、そのボールねじ軸の先端に設けられた被駆動部材が
操作される。一方、上記ボールねじ軸の軸線方向の急激
な移動はダッシュポットによりその速度が制限される。
(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。
第1図において符号20は基盤1上に固定されたブラケ
ットであって、そのブラケット20にはボールナット収納
箱21の下部がピン20aによって枢着されている。上記ボ
ールナット収納箱21内には、上下方向の軸線回りに回転
のみ可能に歯車22がベアリング23によって軸支されてお
り、その歯車22にはボールナット24が同心的に固着され
ている。また、上記ボールナット収納箱21の上部一側に
は電動機25が装着されており、その電動機25の出力軸25
aがボールナット収納箱21内に挿入され、その先端に固
着された駆動歯車26が前記歯車22と噛合せしめられてい
る。
一方、上記ボールナット24にはボールナット収納箱21
を上下に貫通するボールねじ軸27が螺合されており、そ
のボールねじ軸27の先端には操作金具28が固着され、こ
の操作金具28が図示しない水車水口弁の操作軸29に固着
されたアーム30にピン31によって連結されている。
また、上記ボールナット収納箱21の下面には、ダッシ
ュポットシリンダ32が吊設されており、そのダッシュポ
ットシリンダ32内に前記ボールねじ軸27の下端部に設け
られたダッシュポットピストン33が往復動可能に配設さ
れ、このダッシュポットシリンダ32が基盤1に形成され
た凹所2内に挿入されている。ところで、上記ダッシュ
ポットシリンダ32の底壁部には、ダッシュポットピスト
ン33の下面から突設されたテーパー棒33aが嵌入し得る
穴34が設けられている。この穴34はシリンダ下部のポー
ト34aに連通されており、このポート34aがボールナット
収納箱21の側壁下部に設けられたポート35に導管36を介
して連通され、その導管36の途中には可変絞り弁37が設
けられている。
なお、図中符号38a,38bはボールナット収納箱21内上
部とダッシュポットシリンダ32内を連通する呼吸用の連
通孔であり、またボールナット収納箱21内には歯車22と
接する程度に潤滑油が充填されている。
しかして、電動機25が作動されると、その回転力が駆
動歯車26および歯車22を介してボールナット24に伝えら
れ、そのボールねじ24の回転によってボールねじ軸27上
下動され、操作金具28、アーム30および操作軸29を介し
て水車水口弁の開閉制御が行なわれる。この場合、アー
ム30の揺動に対応してボールねじ軸27に揺動作用力が働
くが、ボールナット収納箱21のピン20a回りの揺動によ
ってこれが吸収される。
ところで、本実施例においてはボールねじ軸27の下降
が水口弁の閉鎖方向としてある。したがって、電動機25
の回転力が何らかの原因によって喪失すると、外力によ
ってボールねじ軸27がボールナット24、歯車22、駆動歯
車26等を介して電動機25を回転させながら下降するが、
この場合ダッシュポットピストン33の下部シリンダ室内
の油圧が可変絞り弁37によって制御されているので、上
記ボールねじ軸27の下降速度が制限され、安全な緩閉鎖
となる。そして、水口弁の全閉近くになり、ダッシュポ
ットピストン33の下面から突設されたテーパー棒33aが
穴34内に突入すると、油の通過面積が可変絞り弁37の開
度より狭くなり、そのテーパー角に応じてダッシュポッ
トピストン33が減速しながらシリンダ底壁に接するまで
下降する。
このようにして、ボールねじ軸27の急速な下降が防止
されるとともに、水口弁の全閉時における衝撃が完全に
防止される。
また、ボールナット24を回転させ、操作金具を取付け
たボールねじ軸27を上下動させるとともに、反力をボー
ルナット収納箱21で支持するようにすることにより、基
盤と操作点までの寸法を縮小することができる。さら
に、ダッシュポットシリンダ32は基盤1の凹所2内に挿
入されているけれども、この凹所2内に水が溜ったよう
な場合でも上記シリンダに耐水処理を施すことによって
問題はない。
第2図は本発明の他の実施例を示す図であり、ボール
ねじ軸27が水平状態にしてある。すなわち、ボールナッ
ト収納箱21が基盤の側壁面1aに埋め込まれたベース40に
固着されており、ダッシュポットシリンダ32も上記側壁
面1aに形成された凹所2a内に挿入されている。
ところで、上記ボールねじ軸27の先端には操作金具41
が固着されており、その操作金具41は、ボールナット収
納箱21から前記ボールねじ軸27と平行に突設された案内
42に左右動可能に係合されている。そして、上記操作金
具41から突設されたピン43がアーム30の先端部に形成さ
れた長孔44に係合されている。また、上記操作金具41と
ボールナット収納箱21の壁面には、ボールねじ軸27を囲
繞するように配設された伸縮自在で油密な筒体例えば蛇
腹45の両端が油密状態に固着されている。また、ボール
ナット収納箱21の頂壁部には空気の呼吸孔46が穿設さ
れ、ボールナット収納箱21およびダッシュポットシリン
ダ32内には潤滑油が充填されている。その他の点は第1
実施例と同一である。
しかして、電動機25が作動されると、ボールナット22
を介してボールねじ軸27が左右動し、操作金具41、ピン
43、長孔44およびアーム30等を介して水口弁の開閉が行
なわれる。
しかもこの場合、左右動するボールねじ軸27の外周は
伸縮自在で油密な蛇腹によって被覆されているので、ボ
ールナット収納箱21内の潤滑油が漏れることはない。ま
た、操作金具41の直線運動に対してアーム30が円弧運動
するが、ピン43が長孔44内を摺動することによって両者
の動きが阻害されることはなく、操作金具41の移動方向
に直交する方向の力は案内42によって受けられ、ボール
ナット22に有害なモーメント作用を受けることはない。
さらにボールねじ軸27の動きによって生じるボールナッ
ト収納箱21内の圧力変化は、呼吸孔46からの空気の吸排
によって吸収される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は被駆動部材を操作する
ボールねじ軸にダッシュポットシリンダ内に往復動可能
としたダッシュポットピストンを設けたので、そのダッ
シュポットの作用により被駆動部材の急激な移動を防止
することができ、被駆動部材を安全に作動させることが
できる。しかも上述のようにボールねじ軸にダッシュポ
ットピストンを設けたので、ボールねじ軸がボールナッ
トと上記ダッシュポットピストン部の2点で支持される
ことになり、ボールねじ軸の寿命を左右するボールねじ
軸とボールナットとの傾斜を容易に除くことができ、ボ
ールねじの能力を十分に発揮させることができ、さらに
ダッシュポットシリンダにはボールナット収納箱内の潤
滑油が流通可能としてあるため、油量管理が容易であ
り、油量そのものが多いので油切れの心配がない。さら
にダッシュポットを外部に設けたものに比べて構造が簡
単で、コンパクトのうえ堅固なので電気的故障による操
作力が大きい暴走にも問題なく対応できる等の効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電動サーボモータの一実施例を示す縦
断面図、第2図は本発明の他の実施例を示す図、第3図
は従来の電動サーボモータを示す一部縦断側面図であ
る。 1……基盤、21……ボールナット収納箱、22……歯車、
24……ボールナット、25……電動機、27……ボールねじ
軸、32……ダッシュポットシリンダ、33……ダッシュポ
ットピストン、33a……テーパー棒、34……穴、37……
可変絞り弁、41……操作金具、45……蛇腹。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボールナットが同心的に固着された歯車が
    その軸線回りにのみ回転可能に収納されるとともに潤滑
    油が充填されているボールナット収納箱と、上記ボール
    ナットに螺合され、ボールナット収納箱を貫通して延
    び、一端に被駆動部材が連結され他端にダッシュポット
    ピストンが設けられたボールねじ軸と、上記ボールナッ
    ト収納箱の外部に配設され、前記歯車を回転駆動する電
    動機と、上記ボールナット収納箱に装着され、前記ダッ
    シュポットピストンが往復動可能に配設されるととも
    に、前記ポールナット収納箱内の潤滑油が流通可能なダ
    ッシュポットシリンダとを有することを特徴とする、電
    動サーボモータ。
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