JP5279855B2 - リミットスイッチの動作タイミング調整装置 - Google Patents
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Description
ところで、ガイドベーンの開閉状態や開放角度を知る手段として、回動軸に固定されて一体回転するカム部材と、このカム部材の周面にアクチュエータを接触させることによってカム部材が一回転する間にオンオフするリミットスイッチと、から成る検知機構が用いられている。
この検知機構は、操作対象物としての図示しないガイドベーンを回動させる回動軸100に軸穴102aを挿通させた状態でビス103によって回動軸に固定された略円盤状のカム部材102と、固定部材120に固定されたリミットスイッチ110と、を備えている。
リミットスイッチ110は、固定部材に固定されたスイッチ本体111と、スイッチ本体111によって一端部を軸支されて矢印方向へ開閉するアクチュエータ112と、アクチュエータの先端部に回転自在に軸支されたローラ113と、を備える。アクチュエータは外力が加わらない時には図示しない弾性部材によって開放方向へ付勢されてスイッチ本体111内の接点を開放する一方で、アクチュエータが押圧されて閉じた場合には接点を閉じる。
カム部材102の外周には緩やかに外径が変化する段差部104が設けられており、リミットスイッチのアクチュエータ先端のローラ113はカム部材の回転に伴ってその周面に沿って転動する。ガイドベーンが約30度の回動角度で全開・全閉すると,その駆動力はギヤ等を介して回動軸100が約180度の範囲内で正逆転する。
回動軸100からカム部材の外周面までの径方向長は、段差部104の前後で異なっており、図3(a)に示した最大外径部D1にローラ113がある時にはアクチュエータ112が閉じて接点をONにしている。また、ローラ113が回動軸100からの径方向長が短いカム部材外周面(最小外径部D2)上に位置している時にはアクチュエータ112は開放されて接点をオフにした状態にある。
アクチュエータがオンオフすることによって生成された検知信号は、図示しない制御装置に送信され、制御装置はガイドベーンの開閉状態を知ることができる。
特許文献1には、リミットスイッチの動作点を調整する機構として、スイッチの操作突起をオンオフする操作軸に対する操作レバーの取付け角度をウォームホイールとウォームギヤからなる螺子機構によって調整する構成が開示されている。
しかし、特許文献1は、あくまでリミットスイッチ自体の構造の改良に関するものであり、リミットスイッチ側を調整せずに、回動軸に対するカム部材の取付け角度だけを調整することによってガイドベーンの開閉状態検知精度を高める必要がある場合には適用することができない。
また、既存のリミットスイッチを特許文献1のタイプに交換したとしても、リミットスイッチ側だけの調整によってガイドベーンの開閉状態検知精度を微調整することは難しく、回動軸に対するカム部材の組付け角度の調整がどうしても必要となる。
特に、ガイドベーンを含む機器の稼動を停止せずに、しかも非熟練作業員であっても苦労せずにカム部材を微調整することができる技術を提案するものである。
この調整作業は回動操作軸に対するカム部材の取付け角度を調整することによって実施されるのが一般であり、ビスを緩めて回動操作軸に対してカム部材を相対回動可能な状態にしてから手作業によってカム部材の取付け角度を1度程度の微小単位で微調整する必要があった。
しかし、このような作業には種々の不具合があり、改善が求められていた。特に、カム部材の微調整作業は熟練者であっても試行錯誤を必要とする時間と労力を要する作業であり、機器の稼動停止が必要であった。
本発明では、ウォームホイールとウォームギヤを含めた格別の調整機構を設けることによって、非熟練者であっても容易にカム部材の取付け角度を微調整することができるようにした。また、機器の稼動を停止せずに調整作業を実施できる点も特徴的である。つまり、操作部は、回動操作軸とは離間した箇所にあるため、操作部を操作しているときに回動操作軸が作動したとしても作業員が怪我をすることがない。
また、ウォームホイールとウォームギヤとからなる微調整ギヤ機構を用いているため、格別の固定手段を設けなくても、回動操作軸とカム部材とは位置ずれすることはないが、万が一のことを想定して、両部材を固定手段によって固定できるように構成してもよい。
操作部は、ギヤホルダの外部に位置しているため、操作が容易である。
即ち、本発明では回動操作軸とカム部材とを固定するビスを解除した上でカム部材を回動させるという従来の手法を採用せずに、ウォームホイールとウォームギヤとから成る格別の調整機構を用いて調整するようにしたので、調整精度を高めるとともに、調整作業中に回動操作軸が回動するようなことがあっても作業員の手などを怪我することがない。このため、操作対象物を含む機器の稼動を停止しないで調整作業を実施できる。
図1(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係るリミットスイッチの動作タイミング調整装置の構成を示す外観斜視図、及び一部断面側面図であり、図2は正面縦断面図である。
リミットスイッチの動作タイミング調整装置1は、図示しない駆動源によって回動駆動され且つ操作対象物としてのガイドベーンを作動させるための回動操作軸2と、回動操作軸2を挿通する軸穴11を有し、且つ外周にリミットスイッチ50のアクチュエータ52が当接するカム面12を有したカム部材10と、カム部材10を回動操作軸2に対して相対回転不能に固定したり相対回転可能に非固定にする固定手段(ビス)20と、回動操作軸2に対するカム部材10の回動方向位置(回動方向角度)を調整する調整機構30と、を備えている。
本実施形態における操作対象物は、回動操作軸2の回動角度に応じて所定角度ずつ回動することによって水力発電所に装備される導水管内を開閉するガイドベーンである。
調整機構30は、回動操作軸2を挿通する挿通孔32を軸心部に有し、且つカム部材10と一体回動するウォームホイール31と、回動操作軸2に軸心部を挿通固定されたギヤホルダ40と、ギヤホルダ40を回動操作軸に対して相対回転不能に固定したり相対回転可能に非固定にする固定手段(ビス)42と、ウォームホイール31のギヤ部と常時噛合した状態でギヤホルダ40によって正逆回動自在に軸支されたウォームギヤ35と、ギヤホルダ40の外部に設けられてウォームギヤ35を回動操作するための操作部45と、を備えている。
なお、ウォームホイール31からウォームギヤ35に駆動力が逆入力する場合に、ウォームギヤ35を回動させることはできない。言い換えれば、ウォームホイールを回動させようとしてもウォームギヤは回動せず、ウォームギヤ自体を回動させない限りウォームホイール、及び回動操作軸は回動しない。ウォームホイール31とウォームギヤ35との噛合によるこのようなロック機能があるため、固定手段20を設けなくとも回動操作軸とカム部材とをロックさせることが可能である。
リミットスイッチ50がオン、オフすることによって生成された検知信号は、図示しない制御装置に送信され、制御装置はガイドベーンが全開状態か全閉状態であることを知ることができる。制御装置は、リミットスイッチがオン、又はオフされた位置を基準として、図示しない駆動源によって回動操作軸2を回動させた角度に基づいてガイドベーンの現在の開放角度を知ることができる。
ガイドベーンが約30度の回動角度で全開・全閉すると,その駆動力はギヤ等を介して回動軸100が約180度の範囲内で正逆転する。
回動操作軸2の正逆転に伴ってこれと一体のアクチュエータが正逆転すると、アクチュエータのローラ53は段差部15を通過するようにカム部材外周面を移動することとなる。ローラ53が段差部15を通過する際にアクチュエータがON,OFF動作する。
回動操作軸2からカム部材10の外周面までの径方向長は、段差部15の前後で異なっており、図1(a)に示した周面位置にローラ53がある時にはアクチュエータ52が閉じて接点をONにしている。また、ローラ53が回動操作軸2からの径方向長が短いカム部材外周面上に位置している時にはアクチュエータ52は開放されて接点をオフにした状態にある。
回動操作軸2に対するカム部材10の固定角度が基準角度からずれている場合には、アクチュエータ52の先端部とカム部材の外周面(段差部15)との周方向位置関係にもずれが発生しているため、リミットスイッチからの検知信号に基づいてガイドベーンの開閉状態、開放角度を制御装置が正確に知ることが不可能となる。
ガイドベーンを含む機器類のメンテナンス時に、回動操作軸及びカム部材をリミットスイッチに対して取り外した場合には、メンテナンス終了後の組立時にリミットスイッチに対するカム部材の適正位置関係を再現(復旧)するための調整作業が必要となる。
本発明では、固定手段20による固定を解除して、回動操作軸2に対してカム部材10及びウォームホイール31を相対回転可能にした状態で、調整機構30を操作した調整作業を実施することとなる。
固定手段20による固定を解除して回動操作軸2に対してカム部材10を相対回転可能にした状態で、操作部45を所定方向に所定角度回動させることによってウォームギヤ35が中心軸36と一体回動し、ウォームギヤ35と噛合するウォームホイール31を回動させることができる。ウォームホイール31はカム部材10と一体化されているため、操作部36aを操作することによってカム部材10を任意の方向へ、任意の角度だけ、例えば1度程度の微小単位で回動させることができる。
操作部45による調整後に、固定手段20による固定を解除したまま回動操作軸2を駆動してリミットスイッチをオンオフさせることにより、ガイドベーンの全開、全閉状態とリミットスイッチのオンオフタイミングとが一致しているか否かを知ることができる。一致していない場合には、固定手段20による固定を解除したまま再び操作部45を操作してカム部材の角度を微調整した上で回動操作軸2を駆動してリミットスイッチのオンオフタイミングがガイドベーンの全開、全閉状態と一致しているか否かを判定する。判定の結果、一致している場合には固定手段20によって回動操作軸2とカム部材10とを固定する。
このように本発明のリミットスイッチの動作タイミング調整装置では、固定手段20による回動操作軸2とカム部材10との固定を解除した状態であっても、回動操作軸2を駆動させてガイドベーンの全開、全閉状態と、リミットスイッチのオンオフタイミングとの対応関係を把握することが可能となる。従って、ガイドベーンの全開、全閉状態を、リミットスイッチのオンオフタイミングが正確に反映していない場合には、固定手段20による固定を解除したままで調整機構30を用いて回動操作軸に対するカム部材の位置関係を微調整することが可能となる。この調整作業中、ガイドベーンを含む水力発電機器の稼動を停止する必要がないため、従来のように発電機の頻繁な停止によって稼働率が著しく低下することがなくなり、しかも発電に供し得る水を無駄に廃棄する必要がなくなる。
水力発電機器を稼動させながらの調整作業が可能となる。即ち、従来はビスを解除してカム部材を回動操作軸に相対回動可能にしたり、或いはビスを締結して相対回動不能にする作業が必要であったために、作業中に回動操作軸が回動すると、作業員が手を怪我することがあった。これに対して、本発明では、調整機構側の操作部45を調整する作業のみで調整作業が進行するので、作業中に回動操作軸が回動したとしても怪我をする虞がなくなる。
調整作業終了時に固定手段20を固定して回動操作軸とカム部材とを固定することにより作業が完了する。
ウォームホイールと一体化されたカム部材の軸穴11の径を既存の回動操作軸に取付け可能な寸法設定とすることにより、既存の回動操作軸に対して本発明のカム部材及びウォームホイールと、調整機構を組み付けることにより、回動操作軸、及びリミットスイッチの交換、改造が不要となる。
即ち、本発明では回動操作軸とカム部材とを固定するビスを解除した上でカム部材を回動させるという従来の手法を採用せずに、ウォームホイールとウォームギヤとから成る格別の調整機構を用いて調整するようにしたので、調整精度を高めるとともに、調整作業中に回動操作軸が回動するようなことがあっても作業員の手などを怪我することがない。このため、操作対象物を含む機器の稼動を停止しないで調整作業を実施できる。
Claims (2)
- 操作対象物を作動させるための回動操作軸と、該回動操作軸を挿通する軸穴を有し該回動操作軸に対して相対回転可能であり且つ外周にリミットスイッチのアクチュエータが当接するカム面を有したカム部材と、前記回動操作軸に対する前記カム部材の回動方向角度を調整する調整機構と、を備えたリミットスイッチの動作タイミング調整装置であって、
前記カム部材を前記回動操作軸に対して相対回転可能にしたり、相対回転不能に固定する固定手段を備え、
前記調整機構は、前記回動操作軸を挿通する挿通孔を軸心部に有し、且つ前記カム部材と一体回動するウォームホイールと、前記回動操作軸に軸心部を挿通固定されたギヤホルダと、前記ウォームホイールのギヤ部と常時噛合した状態で前記ギヤホルダによって正逆回転自在に軸支されたウォームギヤと、前記ギヤホルダに支持されて前記ウォームギヤを回転操作するための操作部と、を備え、
前記操作対象物は前記回動操作軸の回動角度に応じて回動することによって導水管内を開閉するガイドベーンであり、
前記カム部材のカム面には外径が変化する段差部が設けられており、前記リミットスイッチのアクチュエータは前記カム部材の正逆回動に伴って前記段差部を中心として正逆両方向へ所定の角度範囲内でカム部材外周面を相対的に移動し、
前記アクチュエータが前記カム面の最大外径部と接した時に前記リミットスイッチはオンとなり、最小外径部と接したときにオフとなり、
前記調整機構による調整作業は、前記固定手段による固定を解除したまま前記回動操作軸を駆動して、前記リミットスイッチのオン、又はオフの時に、前記ガイドベーンが全開又は全閉、或いは全閉又は全開、となるように実施されることを特徴とするリミットスイッチの動作タイミング調整装置。 - 前記ウォームギヤの端面から突出した中心軸に設けた雄螺子部を前記ギヤホルダに設けたナットの雌螺子部と螺合させた状態で、該中心軸の端部を前記ギヤホルダ外部に突出させ、前記中心軸の端部を前記操作部としたことを特徴とする請求項1に記載のリミットスイッチの動作タイミング調整装置。
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