JP6103831B2

JP6103831B2 - 流体圧モーターにおける高速回転装置及びその高速回転方法

Info

Publication number: JP6103831B2
Application number: JP2012140838A
Authority: JP
Inventors: 勇気中村; 修尚竹田; 強志小林
Original assignee: Chugai Technos Corp
Current assignee: Chugai Technos Corp
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP2014005761A

Description

この発明は、水等の液体中での作業に用いる流体圧モーターにおける高速回転装置及びその高速回転方法に関するものである。

従来、水中環境において使用されるモーターは、電気駆動又はエアー駆動のモーターを防水処理したものか、或いは水駆動による往復式や回転式の容積型モーター、水車構造を用いたモーター等であった。

しかし、従来型のモーターには次のような欠点があった。まず、最初に、電気式駆動モーターやエアー式駆動モーターでは、防水処理による構造の複雑化、大型化、動力損失、信頼性の低下があった。

又、水駆動の容積型駆動モーターでは、偏荷重や回転力の周期変動により、振動が発生し易かった。

又、水車構造を用いたモーターでは、回転速度の上昇に伴い、動力発生に必要な回転部品が、水の抵抗を受けることから高速化が困難であった。

従って、上記問題を解決するべく構造が簡単でコンパクトであり、且つ、低振動で高速回転を可能する、流体圧モーターにおける高速回転装置及びその高速回転方法を、早期に開発することが望まれている。これまでに出願されている、流体圧モーターに関する特許文献を参考の為、紹介する（特許文献１〜２参照）。

特開２０００−１８６６６１号公報特開２００４−０３２２０８号公報

そこで、上記課題を解決する為に、この発明は構造が簡単でコンパクトであり、且つ、低振動で高速回転を可能する、流体圧モーターにおける高速回転装置及びその高速回転方法を開発・提供する事にある。

この課題を解決する為の手段として、両端外周部に軸受をそれぞれ軸着して回転自在に設けた出力軸と、該出力軸の中央部に位置し、出力軸と一体、且つ、内部に給水口と連通させた給水孔を設け、且つ、回転ローターの回転軸に対して、略円周上の接線方向に、高圧水を噴射させるための複数の高圧水噴射用ノズル口を有する略円盤状の回転ローターと、該回転ローターを密閉又は半密閉状態に包囲し、且つ、高圧水供給口及びエアー供給口をそれぞれ設けて軸受外周側に軸着して設けたハウジング本体と、該ハウジング本体の外周上・下部に、水等の液体及びエアー等の気体を排出するための、液体・気体排出口を複数設けたフードとから成るものである。

又、流体圧モーター回転時は、ハウジング本体の上下方向に設けたエアー供給口からエアー等の気体を供給して、回転ローターの近傍外周部、及び、回転工具の一種である，研削砥石の近傍外周部へ、それぞれエアー等の気体を吹き付けて空気層を形成し、且つ、ハウジング本体外周部からローター中心部に導通した高圧水供給口に高圧水を供給し、複数の高圧水噴射用ノズル口から高圧水を接線方向にそれぞれ噴射させて、その反力によって回転ローターを高速回転させることを特徴とするものである。

この発明の効果として、両端外周部に軸受をそれぞれ軸着して回転自在に設けた出力軸と、該出力軸の中央部に位置し、出力軸と一体、且つ、内部に給水口と連通させた給水孔を設け、且つ、回転ローターの回転軸に対して、略円周上に、高圧水を噴射させるための複数の高圧水噴射用ノズル口を有する略円盤状の回転ローターと、該回転ローターを密閉又は半密閉状態に包囲し、且つ、高圧水供給口及びエアー供給口をそれぞれ設けて軸受外周側に軸着して設けたハウジング本体と、該ハウジング本体の外周上・下部に、水及びエアーを排出するための、水・エアー排出口を複数設けたフードとから成り、且つ、流体圧モーター回転時は、ハウジング本体の上下方向に設けたエアー供給口からエアーを供給して、回転ローターの近傍外周部、及び、回転工具の一種である，研削砥石の近傍外周部へ、それぞれエアーを吹き付けて空気層を形成し、且つ、ハウジング本体外周部からローター中心部に導通した高圧水供給口に高圧水を供給し、複数の高圧水噴射用ノズル口から高圧水を接線方向にそれぞれ噴射させて、その反力によって回転ローターを高速回転させることで、防水処理が必要なモーターと比較し、構造の単純化、小型化が容易に成り、生産性・経済性・信頼性が向上し、且つ、噴流による反力は回転軸に対して対称であり、常時一定であることから、従来の水駆動の容積型モーターにおいて問題であった振動を低減することが可能と成り、又、動力発生に必要な回転部品に対する水による抵抗を低減することが出来、従来品に比較し、約３倍以上の高速回転が可能と成る等、極めて有益なる効果を奏するものである。

この発明の一実施例を示し、図２の流体圧モーターのｂ−ｂ矢視断面図である。この発明の一実施例を示し、図１の流体圧モーターのａ−ａ矢視断面図である。この発明の一実施例を示し、研削砥石取付時の流体圧モーターの断面図である。この発明の一実施例を示し、図３のｃ−ｃ矢視断面図である。この発明の使用例を示し、概念断面図である。

この発明を実施するための形態として、水中研削用回転砥石に用いる流体圧モーターにおいて、該流体圧モーター（Ｍ）は、上下両端外周部に軸受（２）（２）をそれぞれ軸着して回転自在に設けた出力軸（１）と、該出力軸の上下方向略中央部に位置し、出力軸と一体、且つ、内部に給水口と連通させた給水孔を設け、且つ、回転ローターの回転軸に対して、互いに、略円周上の接線方向に、高圧水を噴射させるための複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）（３ａ）を有する略円盤状の回転ローター（３）と、該回転ローターを密閉又は半密閉状態に包囲し、且つ、高圧水供給口（４ａ）及びエアー供給口（４ｂ）をそれぞれ設けて軸受外周側に軸着して設けたハウジング本体（４）と、該ハウジング本体の外周上・下部に、水及びエアーを排出するための、水・エアー排出口（５ａ）（５ａ）（５ａ）（５ａ），（５'ａ）（５'ａ）（５'ａ）（５'ａ）を複数設けたフード（５）とから成ることを特徴とする高速回転装置から構成される。

そこで、この発明の一実施例を図１〜図４に基づいて詳述すると、まず、流体圧モーター（Ｍ）は、図１（側面視断面図）及び図２（平面視断面図）に示すように、主に外周部に円盤状の回転ローター（３）を一体に形成して設け、且つ、上下両端部に軸受（２）（２）をそれぞれ軸支して設けた出力軸（１）と、ハウジング本体（４）と、外周部に複数の水・エアー排出口（５ａ）（５ａ）（５ａ）（５ａ）を有する略円筒状のフード（５）とから成り、且つ、該回転ローターの略円周上の接線方向に複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）をそれぞれ設けたものである。

又、前記回転ローター（３）の中心内部には高圧水を供給するための空洞部が設けられ、ハウジング本体（４）に設けた高圧水供給口（４ａ）から供給された高圧水が、空洞部を経由して、回転ローターの略円周上の、接線方向に設けた複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）（３ａ）へ排出するよう設けられている。

そして、図３は、この発明の他の実施例であって、研削砥石、ドリル、切断刃物、切削刃物等からなる回転工具のうち、その一例として研削砥石を使用する際、該研削砥石装着時の流体圧モーターの側面視断面図で、上方向側のフード（５）と下方向側のフード（５'）に水・エアー排出口（５ａ）（５'ａ）をそれぞれ設け、一方の上方向側のフードに設けた水・エアー排出口から供給されたエアーは回転ローター（３）外周部へ、又、他方の下方向側のフードに設けた水・エアー排出口から供給されたエアーは研削砥石（ＷＳ）の外周部へそれぞれ供給排出されて、空気層を発生させる。

又、図４は、図３のｃ−ｃ矢視断面図を示し、フードの外周部には水・エアー排出用のＬ型金具をそれぞれ螺着している。尚、この水・エアー排出口は、水・エアーの排出のみならず、状況に応じて水・エアー供給口として使用する場合もある。

次に、本発明の流体圧モーターにおける高速回転方法について述べると、ローター本体（４）の上下方向に設けたエアー供給口（４ｂ）からエアーを供給して、回転ローター（３）の近傍外周部、及び、回転工具である，研削砥石（ＷＳ）である，研削砥石の近傍外周部へ、それぞれエアーを吹き付けて空気層（ＡＬ）を発生し、且つ、ハウジング本体（４）外周部からローター中心部に連通した高圧水供給口（４ａ）に高圧水を供給し、複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）（３ａ）から高圧水を接線方向にそれぞれ噴射させて、その反力によって回転ローター（３）を高速回転させるものである。

又、図５は、回転工具である研削砥石（ＷＳ）の外周部にエアーを供給吹き付けして空気層を発生させ、高速回転で被研削物（Ｇ）を研削する状態を示す概念図である。従来の流体圧モーターは回転ローターの外周部のみにエアーを供給吹き付けして空気層を発生させて、回転ローターの回転抵抗を低減させていた。それに対して、本発明のポイントは、従来品の技術はそのまま生かし、更に、新たに研削砥石（ＷＳ）の外周部にも、同時にエアーを供給吹き付けして空気層（ＡＬ）を発生させて、回転効率を更に向上させ、従来品以上の高速回転を可能にするものである。

この発明の流体圧モーターにおける高速回転装置及びその高速回転方法は、構造が簡単でコンパクトであり、且つ、水中等の液体中の稼働であっても低振動で高速回転を可能するため、製造・販売することで、水中回転工具を使用する多くの関係市場に寄与する点で産業上の利用可能性を有する。

１出力軸
２軸受
３回転ローター
３ａ高圧水噴射ノズル口
４ハウジング本体
４ａ高圧水供給口
４ｂエアー供給口
５フード
５’フード
５ａ水・エアー排出口（上）
５’ａ水・エアー排出口（下）
ＡＬ空気層
Ｇ被研削物
Ｍ流体圧モーター
ＷＳ研削砥石等の回転工具

Claims

水等の液体中での作業に用いる流体圧モーターにおける高速回転装置であって、
該流体圧モーター（Ｍ）は、軸受（２）（２）をそれぞれ軸着して回転自在に設けた出力軸（１）と、
該出力軸の中央部に位置し、出力軸と一体、または連結し、内部に給水口と連通させた給水孔を設け、
且つ、回転ローターの回転軸に対して、略円周上に、高圧水を噴射させるための複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）（３ａ）を有する略円盤状の回転ローター（３）と、
該回転ローターを密閉又は半密閉状態に包囲し、且つ、高圧水供給口（４ａ）及びエアー供給口（４ｂ）をそれぞれ設けて軸受外周側に軸着して設けたハウジング本体（４）と、
該ハウジング本体の外周上・下部に、液体及び気体を排出するための、液体・気体排出口を複数設けたフード（５）とから成り、
前記複数の高圧水噴射用ノズル口（３ａ）（３ａ）から高圧水を接線方向にそれぞれ噴射させて、その反力によって回転ローター（３）を高速回転させるとともに、
前記回転ローター（３）の外周部近傍にエアーを吹き付けて空気層を発生させることを特徴とする流体圧モーターにおける高速回転装置。
前記流体圧モーターに装着された回転工具（ＷＳ）の外周部近傍にエアーを吹き付けて空気層を発生させることを特徴とする請求項１に記載の流体圧モーターにおける高速回転装置。