JPH0219660A - 電動サーボモータ - 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】 〔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、ニードル人口弁等
）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
ヤボックス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。

上記ギヤボックス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
るようにしである。

ところで、上記ギヤボックスらの他側上部には、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内にはボールナツト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が装むされている。

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、このボールねじ輔１２の
回転に伴ってボールナット１］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］１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
開閉動作か行なわれる。

（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、電動サーボモータの全
高が大きいので、前述のように基盤１に凹所を形成して
その凹所内に電動サーボモータの下端部を装着している
けれども、上記凹所の面積が十分でないと狭い場所での
据付けが困難であり且つメンテナンスに支障を生ずる等
の問題がある。

また、基盤に凹所を形成して電動サーボモータを直立の
姿勢で使用する場合は、水車等で結露した水や水車の漏
水等が凹所内に流入し、電動機か水没して運転に支障を
生ずることがある。

また、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
ットのポ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、電動機の回転軸に回転可能に連動連結された
ボールねじのボールナットに、ボールねじ軸を螺合する
とともに、上記ボールねじ輔の先端に被駆動部材を連結
し、他端側にはダッシュポットを設けたことを特徴とす
るものである。また、ボールねじのボールナットは、ボ
ールナツト収納箱内に回転のみ可能に収納されＣおり、
そのボールナツト収納箱にはダッシュボット用シリンダ
か連結されるとともに、上記ボールナツト収納箱かボー
ルねじ軸線に直交する軸線回りに揺動可能に枢着されて
いる。さらに、ボールねじ輔の先端には、そのボールね
じ軸の軸線方向移動のみ可能に案内される操作金具が設
けられており、その操作金具が被駆動部材に連結される
とともに、上記操作金具とボールナットを収納するボー
ルナツト収納箱との間に、上記ボールねじ軸を囲繞する
ように伸縮自在で油密な筒体が設けられていることを特
徴とするものである。

（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。ま
た、ボールねじ軸の先端が被駆動部材にレバーを介して
連結されているような場合には、その先端は弧状の動き
をするが、ボールナツト収納箱の揺動によってその運き
がスムーズに行なわれる。さらに、ボールナット収納箱
とボールねじ軸先端の操作金具との間にボールねじ軸を
囲繞する伸縮自在で油密な筒体を設けた場合には、電動
サーボモータを横型とすることもできる。

（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の下部がビン２０ａによって枢着されている。

上記ボールナツト収納箱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−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２５ａがボールナット収納箱２１
内に挿入され１．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、上記ボールナツト２４にはボールナット収納箱２
１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にビン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捧３
３ａが嵌入し得る六３４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２
１内上部とダッシュポットシリンダ３２内を連通ずる呼
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が上下動され、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
のビン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輔２７の下降
が水口弁の閉鎖方向としである。したがって、電動機２
５の回転力カメ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２
２、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、水口弁の全開近
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の急速な下降か防止
されるとともに、水口弁の全開時における衝撃が完全に
防止される。

また、ボールナツト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
ールナツト収納箱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が水平状態にしである。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４
１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輔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から突設されたビン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、ボールナラ］・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２
２を介してボールねじ軸２７が左右動し、操作金具４１
、ビン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輔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、
ボールナツト収納箱２１内の７１力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３
０が円弧運動するが、ビン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においては、電動機の回転軸
に回転可能に連動連結されたボールねじ、のボールナッ
トに、ボールねじ軸を螺合するとともに、上記ボールね
じ軸の先端に被駆動部材を連結したので、上記ボールナ
ットを収容するケースを直接基礎に設置することができ
、基礎から操作点までの寸法を短くすることができて狭
い場所でも据付けやメンテナンスを容易に行なうことが
でき、さらに電動機の水没の危険性を解消することがで
きる。しかも、ボールねじ軸の他端にダッシュポットが
装管されているので、そのダッシュボット作用により被
駆動部材の急激な移動を防止でき、電動機或は連動機構
等の損傷を防止することができる。さらに、ダッシュポ
ットピストンをボールねじ軸に直接取付けることによっ
て作動端近くの減速位置の狂いもなくすことができる。

また、ボールねじ輔の先端に設けた操作金具とボールナ
ット収納箱との間に、ボールねじ軸を囲繞するように伸
縮自在で油密な筒体を設けた場合には、ボールねし軸が
横方向に延びるように電動サーボモータを設置すること
ができ、ボールねじをたえず潤滑油で潤滑させることが
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・・・ボールねじ輔、３２・・・ダッシュボット
ンダ、３３・・・ダッシュポットピストン、３３テーパ
ー棒、３４・・・穴、３７・・・可変絞り弁、４１・・
・操作金具、４５・・・蛇腹。 シリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電動機の回転軸に回転可能に連動連結されたボール
   ねじのボールナットに、ボールねじ軸を螺合するととも
   に、上記ボールねじ軸の先端に被駆動部材を連結し、他
   端側にはダッシュポットを設けたことを特徴とする電動
   サーボモータ。 ２、ボールねじのボールナットは、ボールナット収納箱
   内に回転のみ可能に収納されており、そのボールナット
   収納箱にはダッシュポット用シリンダが連結されるとと
   もに、上記ボールナット収納箱がボールねじ軸線に直交
   する軸線回りに揺動可能に枢着されていることを特徴と
   する、請求項１記載の電動サーボモータ。 ３、ボールねじ軸の先端には、そのボールねじ軸の軸線
   方向移動のみ可能に案内される操作金具が設けられてお
   り、その操作金具が被駆動部材に連結されるとともに、
   上記操作金具とボールナットを収納するボールナット収
   納箱との間に、上記ボールねじ軸を囲繞するように伸縮
   自在で油密な筒体が設けられていることを特徴とする、
   請求項１記載の電動サーボモータ。