JPS62124375A - 電気油圧変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気油圧変換装置に関する。

〔従来の技術〕

例ぐば、火力発電プラントにおいて、蒸気タービンの蒸
気加減弁の開度制御を行う罠は、従来例えば、第７図系
統図に示すように、目標負荷と発電機負荷信号との偏差
とタービン速度との偏差を増巾器ＡＭＰに入力し、その
出力によりトルクモーターＴＭを介して、カップ弁ＣＶ
を作動することにより高圧油圧源の蒸気加減弁サーボモ
ーターへの出力油圧を制御する電気油圧変換装置が使用
されている。

しかしながら、この種の電気油圧変換装置においては、
応４速度には問題はないが、発生トルクが小さく、その
調整が困難であり、また電源が喪失すると、トルクモー
ターＴ　Ｍの出力トルクが零となってしまう。

そこで、本出願人はさきに、第８図部分縦断系統図に示
すような電気油圧変換装置を特願昭５７−１６８４６５
号として提案した。

すなわち、同図において、ステッピングモーター０５及
び０６がそれぞれタービン発電機プラントの目標負荷、
実負荷及びタービン速度より演算された加減弁開度信号
と電気油圧を換器角度変換器０９の出力信号の偏差によ
り増力器０１９及び０２０を介してそれぞハ回転し、そ
れぞ九遊星歯車装置０２３の太陽歯上０１及び内外歯歯
車０５を直接又は歯車イ辷介して駆動し、遊星歯車０２
を回転させる。

こ＼でギヤリアー軸０８はスクリュウねじ機構０１０を
介して軸の回１転運動を直線運動に変換し、スプリング
Ｏ１２を介して油圧変換用のカップ弁０１１に力を加え
、これによりステッピングモーター０５．０６の回転数
又は回転角に比例した油圧が蒸気タービンの蒸気加減弁
のサーボモーターに伝達され、蒸気加減弁の開度を調節
する。

ステッピングモーターは、入力パルス信号によつ工励磁
の条件が変わるたびに一定角度回転を行い、応答速度が
１秒間に数千パルスに対応する数千ステップの回転が可
能である。

こ＼で、出力油圧がＯかも１００％（蒸気Ｏｎ　城ｊＦ
開度が全開から全開に相当する）変化させるに必要な遊
星歯車軸すなわちキャリアー軸の回転角を得る／こめに
、遊星歯車のギア比を一方のステッピングモーター（低
速応答）は１０００パルス（１０（）Ｏステップ）で、
他方のステッピングモーター（高速応答）は１００パル
ス（１００ステツプ）となるように選定する。

このような装置によれば、遊星歯車を採用することによ
り２個のステッピングモーターのいずれを回転させても
、出力油圧を調節することが可能である。

蒸気タービンの負荷を円、滑に調節するためには出力油
圧の最小調節値（最小ステップ）は０．１％以下でなけ
れば７ｔらず、また、蒸気タービン発電設備が負荷遮断
を起こした場合、タービンの過速度を防止するために、
出力油圧は０．１秒前後で１００％から０％に降下しな
ければならないのであるが、本装置；でおいては、１秒
１司に、１０ｏＯパルスの１１１合でそルぞれのステッ
ピングモーターを、駆動すれば、出力油Ｉ′３Ｅは、高
速応答の場合Ｑ、１秒、低速応？穿の場合１秒にて出力
油圧は１００％変化すること＼なり、また２個のステッ
ピングモーター？同時に駆動すｔＬば、０．０９１秒に
て同法の結果と得ることが可能となる。

高速ｋ）　Ｂのステッピングモーターの場合、１つのス
テップで出力油圧は１％変化することＸなるか、加減弁
開度信号と角度変換器信号の偏差が１．５５＞３以上に
てステッピングモーターにパルスを加、えるように比較
器を調節すｉＬばよく、’　＋　５　′、；）以下の偏
差に対しては、低速応答のステッピングモーターにて出
力油圧栄調節すれば、円？）１に変化する出力油圧上前
ることかでさる。

しかしながら、その後の研究によシ、この＋１“り造で
は＋　’：ｌＬ気油圧変換器が正常に作動しているとき
は、ステッピングモーターの回転トルクがスプリング０
１２の反力咥二ノ、（づく逆回転トルクよりも十分大き
く問題、ｔいのでちるが、ステンどングモ＝−ター全１
匹動する電・原が事故によシ喪失してその回転トルクが
零となると、回転系の摩擦力及びモーターの残留トルク
（ディテン）　ｌ−ルク）が上記スプリングによる逆転
トルクより大きい場合には、モーターは逆転し、′４ｚ
気油王変ｌ＠！器出力油圧が低下し、最悪の場合、ター
ビンの蒸気加減弁が全開となり、蒸気タービンが停止し
大事故となる惧ｔがある。

このような問題に対する対策として、（１）ステッピン
グモーターに負動作屯磁ブレーキ全付設し、電源喪失と
同４寺にブレーキがか−るようにする、（２）ステッピ
ングモーターの停電時、回転トルクすなわちディテント
トルク及び回転系の摩擦力を逆転トルクより（きくする
手段が一応考えられるが、前者では負動作電磁ブレーキ
は動作スピードが１Ｑ　ｍ　ｓｅｃから１００ｍ５ｅｃ
というように遅く、ブレーキがかする捷でにモーターが
逆転してしまうので不具合であり、後者でりよ１吏用モ
ーターを大型としなけ）′シばならず、装置全体か太き
くなリ、実用上好ましくない。

（発明が解決しようとする問題点〕 ＋発明はこのような事情に濫みて提案されたもので、小
型１（丘１かつ電源喪失に対しても安全な電気油圧変換
装置を提供することと目的とする。

〔問題点で努決すふための手段〕

そのだめ１て、本発明は、遊星歯車装置の太４　ＩＱ　
車に第１のステッピングモーターを連結し、上記遊星歯
車装置の内歯歯車又はキャリアーのいずれか一方に第２
のステッピングモーターを連結すると〜もに、上記遊星
歯車装（遺の出力軸にスクリュウ軸、チェンジナンド及
びばねを介して油圧変換装置全連結してなる眉気油圧変
換装（飛において、上記スクリュウ軸に付設され上記ば
ねの反力を打消すばね反力［余去＋段百二具えたことを
特徴とする。

〔作　用〕

このような構成により、小型補遺かつ電源喪失に対して
も安全な電気油圧変換装置を得ることかできる。

〔実施例〕

本発明を蒸気タービンの蒸気ＪＪＱ　、戎升制例用サー
ボモーターの油圧Ｐ４整機溝（ζ適用したー実施列と図
面について説明すると、第１図はその縦断面図、第２図
、第３図、第４図はそれぞれ第１図の■−Ｈ，［−１，
ＩＶ−ＩＶ購断面図、第５１゛４は第４図のカム及びロ
ーラーの作用２示すモデル図、第６図は第４１４のカム
機構（・ζよるトルク、ばね力と回転角との３１係？示
す、腺図でしる。

まず第１〜６図に卦いて１、ステッピングモーター１の
回転運動はスプライン軸１２．太陽歯車５０．遊星歯車
５１及びキャリアー＋４．＋Ｂを介してスクリュウ軸２
４に伝達されると＼もに、ステッピングモーター２の回
転運動は小歯車１．５．親歯車２１．内歯歯車２２．遊
星歯車５１及びキャリアー１４゜１８を介してスクリュ
ウ軸２４シて伝達され、その際、２１１１！ｌのステッ
ピングモーターは指令電気信号とｉ立１装置をマイクロ
プロセッサ−によって演算し、指令信号と遊星歯車の回
転角との偏差が零となるようパルス君号によって；■動
さ７′Ｌ、第８図に示した作用と原ｙ里的に同一の作用
針行う。

その際、回転運動で行うスクリュウ軸２４ばねし機構を
介して、回り止め２６を備えたチェンジナンド２５に直
線運動を与え、チェンジナツト２５には、ばね受２８．
外ばね４５、内ばね４４．ばね受４２．弁ポルト４６、
カップ弁用ダイヤフラム４９及びカップ弁４５が設４さ
れ、下記の要領でばねの圧縮力に比例して本電気油圧変
換器の出力油圧しが指令信号の大きさに相当する値に１
同１１１奪れる。

すなわら、階；〕信号）直か（首加し、チェンジナツト
２５が下降すると、ばねのＩＥ　ＭＢ力が増加し、カッ
プ升ンート３７とカップ弁４ｓの間隙が減少しく１００
・％出力油上変化で約Ｑ、１鴎）、カップ弁よシ流出す
る油量が減少し、その結果、出力油圧が上昇する。

一方、指令信号値が減少すると、上述とは逆のプロセス
を経て出力油圧が下降し、このようにして指令信号に追
随した出力油圧が得られろ。

次に、第４図において、遊星歯−ｕ　装ｅを介してステ
ッピングモーター１，２に結合さ九たキーヤリアー１８
７こン土、カムろ５がボルトで固着され、カム３５の側
面：・こは；そ記するローラーレバー３乙のビン３２に
嵌挿されたマ・ｆり０．１１１１受３４がローラーと１
７で接触している。

ろ６はローラーレバーで、その右端はマ・ｆクロ軸受３
４を介して・・ウジング９に■支され、その央部にマイ
クロ軸受３４が（区着されその左端はばねシフを介して
ハウジングに固定されている。

２６は回り止めで、−喝は調整板２７で介してチェンジ
ナツト２５に固着さ１Ｌ、他端はボルト３０によってハ
ウジングに固着さｔしている。

カムろ５の形状は下記するように外ばね４６及び＋ｊ］
ばね４４の合成、ばね力によるチェンジナツト２５の逆
転トルク、つ；一対のばね３Ｚによるスクリュウねじへ
の正転トルクと等しくかつ；ｌ！］互に打消す方向に作
用するように形成さ　、！シ　る　。

こ＼で、カッ、ろ５とローラー６４の作用を説・１月す
ると、第５図に示゛すように、Ａはスクリュウ１′４１
１２４の中心で、スクリュウ軸２４にはカム３５が固着
され、Ｂはマイクロ軸受３４とカッ・６５の接点、Ｃは
マイクロ・幼少６４の中心、Ｄ、Ｅは七ノｔぞれローラ
ーレバ−６６の右端、左≦−１Ｌｏはばね６７の固定端
である。

いま、Ａと８間の長さをｌ−１ Ａと０間の長さをＪ Ｃと０間の長さをａ Ｃと９間の長さを１） マイクロ軸受３４の半径をｒ ＢＣとＣＡがなす角度をθ ばねの引張力ｉＦとする。

そうすると、Ｂ点に作用する接触力によりＡ点の周りに
下記（１）式のトルクＴが発生する。

ａ＋ｂ Ｔ　＝　−ｘ　Ｆ　ｘ　Ｈｘ　ｔａｎ　Ｏ−−−、−、
（Ｂそこで、角度θを調整することによシ自由にトルク
Ｔの大きさを調整することが可能となシ、例えば、第６
図に示すように、スクリュウ軸の回転角に比例したトル
クを発生させることができる。

すなわち、ばね引張力Ｆが一定であれば、（１）式の関
係により、スクリュウ軸の回転角に比例して、Ｌ、ａ　
ｎθが大きくなるように角度θを大きくすればよい。

そうすると、ばね６７の引張力Ｆは伸びに比例するから
、スクリュウ軸の回転角が大きくなるに従い、ばねの引
張力は減少することにな、９、ｔａｎθの増加分は比例
的増加以上に大きな（直となり、以−ヒのデータは三角
関数式によシ最新のパンコンにて容易に計算することが
でき、これによ勺カム形状を求めることが可能である。

このようなカム機構（てよれば、直線運動をする圧縮ば
ねの圧縮エネルギーとローラーレバーに付設されている
引張ばねの引張エネルギーの和は、スクリュウ軸の回転
角の変化にか＼わらず一定となり、駆動用モーターは、
回転系・ハ・Ｖ振力及び回転系の慣性のみ全力、憲すｔ
Ｌ；了よく、モーターと小型に設計することが！ｊ丁能
となる。

な鰺、上記実施例において、ステッピングモーターには
、ディテントトルクが作用すると＼もに、ギア機（苦及
びスクリュウねじには、相当の一ψ擦かあるから、停゛
尤時のモーター逆転のみを防止するのであれば、上記正
転トルクは、必ずしも、逆転トルクに等しくする必波は
ｌく、その７０？ｂあれば十分所期の目的で達すること
がＩｉＴ能である。

このような装（Ｈによれば、全作動４１狂にわた′つて
モーターの電源喪失時にも、出力油圧を電源゛凌失１１
ｉＪ　Ｏ’）値に保持することができ、さらに逆転トル
クを小さくするこ七により’９１Ｋｄｔモーターを小型
化することができる。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、遊星歯型装置の太陽歯型に第
１のステッピングモーターを連結し、上記遊＠歯老装置
の内歯歯車又はキャリアーのいず几か一方に第２のステ
ッピングモーターを連結するとＸもに、上記遊星来車装
置の出力軸にスクリュウ軸、チェンジナンド及びばねを
介して油圧変換装置を連結してなる電気油上変換装置に
おいて、上記スクリュウ軸に付設され上記ばねの反力を
打消すばね反力除去手段を具えたことにより、小型軽量
かつ電源喪失に対しても安全な電気油上変換装置を得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ンよ本発明を蒸気タービンの加減弁澗呻用サーボ
モーター油圧調整機構に適用した一実施例を示す縦断面
［閾、第２図、第３図。 第４図はそれぞれ第１図の１ｌ−ＩＩ　、　Ｉ−１。 ＩＶ　−ＩＶ　ｆｊ１４断面図、第５図は第５図のカム
及びローラーの作用を示すモデル図、第６図は第４図の
カム機構によるトルク、ばね力と回転角との関係上爪す
線図である。 第７図は公知の蒸気タービンの蒸気加減弁の制ｒｉａ機
構を示す系統図、第８図は本出願人会社がさきに特、顆
昭５７−１６８，１６５号で提案した電気油圧変換装置
と示す縦断面図である。 １．２・・ステッピングモーター、６・・・モーター取
付板、５・・・中間板、６・・・取付ベース、９・・・
ハウジング、１２・・・スプライン軸、１３・・・小歯
屯、１４・・・キャリアー、１５・・・遊星歯上１抽、
１Ｂ・・キャリアー、２０・・・親歯車、２１・・親歯
車、２２・・・内歯歯車、２４・・・スクリュウ軸、２
５・・・チェンジナンド、２６・・・回り止め、２７・
・調整板、２８・・・ばね受、３０・・ボルト、ろ２・
・ピン、３４・・・マイクロ軸受、う５・・・カム、３
６・・・ローラーレバー、３７・・・ばね、ろ８・・・
ばね、４２・・・ばね受、４６・・・外ばね、４４・・
・内（・了ね、４５・・・カップ弁、４６・・弁ポルｌ
−１４９・・ダイヤフラム、５０・・・太り歯車、５１
・・遊ｍ歯屯、５２・・・回り止め。 復代理人　弁理上　塚　本　正　文 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 図面の浄書（内容に変更なし） 第３図 図面の浄書（内容に変更なし） 第４図 第　、５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 遊星歯車装置の太陽歯車に第１のステッピ ングモーターを連結し、上記遊星歯車装置の内歯歯車又
   はキャリアーのいずれか一方に第２のステッピングモー
   ターを連結するとゝもに、上記遊星歯車装置の出力軸に
   スクリュウ軸、チェンジナット及びばねを介して油圧変
   換装置を連結してなる電気油圧変換装置において、上記
   スクリュウ軸に付設され上記ばねの反力を打消すばね反
   力除去手段を具えたことを特徴とする電気油圧変換装置
   。