JPH0322555Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、可動翼の角度を調整する翼角操作軸
の軸方向位置を確実にサーボ制御できるようにし
た可動翼流体機械に関するのものである。

（従来の技術） 従来の可動翼流体機械の一例の縦断面図を第４
図に示す。第４図において、回転軸１を中空と
し、この回転軸１内に軸方向に移動可能に翼角操
作軸２が挿入されている。そして、回転軸１の先
端部に羽根車ボス３が固定され、この羽根車ボス
３に放射状に可動翼４，４……が配設されてい
る。さらに、これらの可動翼４，４……の取付軸
５，５……に設けたアーム６，６……が、翼角操
作軸２の先端に設けられたクロスヘツド７とリン
ク８，８……で適宜に連結され、翼角操作軸２の
軸方向移動により可動翼４，４……の角度が調整
されるよう構成されている。

また、回転軸１の他端部（第４図で上端部）に
サーボシリンダ９が設けられ、このサーボシリン
ダ９内に翼角操作軸２に連結されるサーボピスト
ン１０が収納されている。サーボシリンダ９は、
電動機台１１に載置固定される図示しない電動機
の軸と継手１２で連結されている。そして、回転
軸１の外周に基礎１３に固定された給油環１４が
嵌合され、この給油環１４に設けられた２つの圧
油導孔１５，１６の一方が回転軸１とサーボシリ
ンダ９を通る孔１７を介してサーボシリンダ９内
をサーボピストン１０で２分した一方の室（第４
図で上方室）に連通され、他方が回転軸１を通る
孔１８を介してサーボシリンダ９内の他方の室
（第４図で下方室）に連通されている。そして、
圧油導孔１５，１６が、四方切換弁１９を介して
圧油源２０に連通されている。

さらに、連結杆２１がサーボシリンダ９の上部
壁を軸方向に移動可能であるとともに封密的に貫
通され、その一端がサーボピストン１０に固着さ
れ、他端が回転軸１の外側で軸方向に移動可能な
環状の追従輪２２に固着されている。そして、軸
２３に揺動自在に設けられたレバー２４の揺動端
が追従輪２２に係合されている。この軸２３には
図示しない出力信号発生器が設けられ、軸２３の
回転角に応じた出力信号が出力される。そして、
この出力信号と翼角設定器２５で設定出力される
設定信号とが比較増幅器２６に与えられ、この比
較増幅器２６の出力により出力信号と設定信号が
一致するよう四方切換弁１９が切り換え制御され
る。

かかる構成において、電動機を回転駆動させる
と、継手１２を介して回転軸１が回転し、羽根車
ボス３に配設された可動翼４，４……が回転軸１
を軸として回転して揚力を生じさせる。

ここで、出力信号発生器から出力される出力信
号と翼角設定器２５で設定出力される設定信号と
が一致していれば、比較増幅器２６は出力を発生
せず、圧油導孔１５，１６のいずれにも圧油が導
入されずにサーボピストン１０が軸方向に移動し
ない。そして、翼角操作軸２は回転軸１とともに
回転し、可動翼４，４……の角度は変化しない。

ところで、出力信号発生器から出力される出力
信号と翼角設定器２５から出力される設定信号と
が一致しないならば、比較増幅器２６は四方切換
弁１９を切り換えて圧油導孔１５，１６のいずれ
か一方に圧油を導入するとともに他方から排油さ
せて、サーボピストン１０が軸方向に移動され
る。このサーボピストン１０の移動にともないレ
バー２４が揺動し、軸２３に設けられた出力信号
発生器からの出力信号が変化して設定信号に一致
すると、比較増幅器２６からの出力が消滅して四
方切換弁１９が切り換えられてサーボピストン１
０の軸方向移動が停止する。この結果、サーボピ
ストン１０に連結される翼角操作軸２は翼角設定
器２５で設定された設定信号に応じたサーボ制御
がなされる。そして、翼角操作軸２の軸方向移動
により、クロスヘツド７とリンク８，８……およ
びアーム６，６……を介して取付軸５，５……が
回転され、可動翼４，４……の角度の調整がなさ
れる。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、上記した従来の可動翼流体機械にあ
つては、サーボピストン１０の位置を連結杆２１
を介して追従輪２２に伝達しているが、この追従
輪２２は回転軸１とともに回転されており、追従
輪２２が回転軸１の軸芯に直角な平面上で回転さ
れていなければ、レバー２４の揺動端が振れて軸
２３の回転角が一定しない。このため、出力信号
発生器から翼角操作軸２の軸方向位置に正確に対
応した出力信号が出力されず、正確なサーボ制御
が難しい。このため、追従輪２２を回転軸１の軸
芯に直角な平面上に精度良く組み立てなければな
らず、熟練した作業者が多くの作業時間を必要と
するという問題点がある。また、運転状態の切り
換えによる流体力的加振力や地震等による加振力
により、回転軸１が芯振れを生じた際にも、レバ
ー２４の揺動端が振れて出力信号発生器からの出
力信号が変化し易いという問題点がある。

なお、追従輪２２に相当する金属製円板の軸方
向の位置を、１つの磁気近接センサーにより検出
する技術が実開昭60−90987号公報に開示されて
いるが、上記従来例と同様に、金属製円板を回転
軸の軸芯と直交する平面上に確実に組み立てなけ
ればならず、組み立て作業が難しいという問題点
がある。そして、金属製の円板が回転軸と直交す
るように組み立てられていないと、磁気近接セン
サーで検出される信号に脈動が含まれる。さら
に、この従来技術にあつては、金属製の円板の軸
方向移動を軸方向距離の変化量として磁気近接セ
ンサーで検出しており、大型の可動翼流体機械に
あつては翼角を制御する軸の軸方向移動が100mm
に及ぶものもあり、かかる大きな距離の変化を測
定できる磁気近接センサーは特殊で高価なもので
あり、装置全体が高価になるという不具合があ
る。

本考案の目的は、上記した従来の可動翼流体機
械の問題点を解決すべくなされたもので、翼角操
作軸の軸方向の位置を検出する機構が容易に組み
立てられ、しかも翼角操作軸の軸方向位置を確実
にサーボ制御できるようにした可動翼流体機械を
提供することにある。

（問題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本考案の可動翼
流体機械は、軸方向に移動可能に翼角操作軸を回
転軸内に設け、この翼角操作軸の移動によつて前
記回転軸の先端部に設けた可動翼の角度を調整す
る可動翼流体機械において、前記回転軸の外側に
前記翼角操作軸と連動して軸方向に移動する環状
連動部材を配設し、この環状連動部材の外周に軸
直角方向から臨んで同芯上を均等分割した位置に
前記環状連動部材の軸方向移動を軸直角方向から
検出して出力信号が変化する複数の非接触形位置
検出器を配設し、前記複数の非接触形位置検出器
の出力信号を演算器に与えて前記出力信号の加算
値に応じた演算出力信号を発生させ、この演算出
力信号と翼角設定器から出力される設定信号とに
より前記翼角操作軸をサーボ制御するように構成
されている。

（作用） 翼角操作軸と連動して軸方向に移動する環状連
動部材を配設し、この環状連動部材の外周に軸直
角方向から臨んで同芯円上を均等分割した位置に
複数の非接触形位置検出器を配設し、これらの出
力信号の加算値に応じた演算出力信号を演算器か
ら出力させるようにしたので、環状連動部材の軸
芯が回転軸の軸芯と一致せずに横振れ等しても、
複数の非接触形位置検出器からの出力信号の加算
値はほぼ一定であり、演算器から翼角操作軸の軸
方向位置に応じて安定した演算出力信号が得られ
る。また、非接触形位置検出器は、環状連動部材
の外周に軸直角方向から臨んで配設されるので、
この環状連動部材の軸方向移動の大きな変位量を
小さいレンジの変化量に変換して測定し得る。

（実施例の説明） 以下、本考案の実施例を第１図を参照して説明
する。第１図は、本考案の可動翼流体機械の翼角
操作軸の軸方向の位置を検出する機構を示す要部
縦断面図である。第１図において、第４図と同一
部材には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。

第１図において、複数の連結杆２１，２１がサ
ーボシリンダ９の上部壁を軸方向に移動可能であ
るとともに封密的でしかも回転軸１の軸芯対称の
位置に貫通され、それぞれの一端がサーボピスト
ン１０に固着され、それぞれの他端が回転軸１の
外側で軸方向に移動可能であるとともに外周が下
拡がりのテーパ状の強磁性体金属の筒体からなる
環状連動部材３０に固着されている。さらに、こ
の環状連動部材３０の外周に軸直角方向から臨ん
で２個の非接触形位置検出器としての磁気近接セ
ンサー３１，３１が回転軸１の軸芯対称の位置に
配設されている。これらの磁気近接センサー３
１，３１から出力される出力信号は演算器３２に
より加算値または平均値が算出されて演算出力信
号として出力される。そして、この演算出力信号
と翼角設定器２５から出力される設定信号が比較
増幅器２６で比較されて、四方切換弁１９の制御
がなされる。

かかる構成において、翼角操作軸２の軸方向の
位置に連動し環状連動部材３０の軸方向の位置が
変化し、環状連動部材３０の外周のテーパにより
磁気近接センサー３１，３１との距離が変化して
出力信号が変化する。なお、磁気近接センサー３
１，３１は、環状連動部材３０を感応片とするう
ず電流効果によりインダクタンスが変化する高周
波コイルを備え、このインダクタンスの変化によ
り出力電圧が変化するものである。

ここで、環状連動部材３０の軸芯が回転軸１の
軸芯とずれまたは傾いて組み立てられているとす
ると、軸芯が一致した場合に比べて交互に２個の
磁気近接センサー３１，３１の一方の出力信号が
小さくなり他方の出力信号が大きくなる。しかし
ながら、２個の磁気近接センサー３１，３１が対
称の位置に配設されるので、一方の出力信号が小
さくなつた分だけ他方の出力信号が大きくなり、
演算器３２から出力される加算値または平均値で
ある演算出力信号はほぼ一定となる。

そして、この演算出力信号は翼角操作軸２の軸
方向の位置に正確に対応するとともに安定してお
り、翼角操作軸２の軸方向位置を正確にサーボ制
御できる。

また、環状連動部材３０の軸方向移動の大きな
変位量が、環状連動部材３０の外周のテーパの角
度により、環状連動部材３０と磁気近接センサー
３１，３１の距離の小さな変化量に変換される。
このため、テーパーの角度を適宜に設定すること
で、環状連動部材３０の軸方向の大きい変位量
を、磁気近接センサー３１，３１の測定レンジの
範囲に応じた小さなレンジの軸直角方向の距離の
変化量に変換することができ、大型な可動翼流体
機械の測定であつても市販の安価な磁気近接セン
サーを使用することができる。

第２図および第３図は、本考案の可動翼流体機
械の非接触形位置検出器として光センサーを用い
た他の実施例である。第２図は、要部縦断面図で
あり、第３図は、第２図のＡ矢視図である。

第２図および第３図において、連結杆２１，２
１に固着される環状連動部材４０は、筒状であつ
て、側面に軸方向片側に拡大する三角窓４１，４
１が軸芯対称に穿設され、この三角窓４１，４１
を挟むようにして受光素子を発光素子と配置され
る光センサー４２，４２が回転軸１の軸芯対称に
配設されている。そして、環状連動部材４０の軸
方向位置により受光素子の受光量が変化し、受光
素子のインピーダンスが適宜に電圧等に変換され
て出力信号とされる。

かかる構成において、環状連動部材４０の軸芯
が回転軸１の軸芯からずれまたは傾いていても、
対称に配設された光センサー４２，４２からの出
力信号の加算値または平近値はほぼ一定である。
また、環状連動部材４０の三角窓４１，４１の形
状により、環状連動部材４０の軸方向の変位量
を、光センサー４２，４２の適宜な範囲の受光量
の変化に変換できる。

なお、上記実施例では、非接触形位置検出器と
しての２個の磁気近接センサー３１，３１および
２個の光センサー４２，４２が回転軸１に対して
対称に配設されているが、これらに限られず、２
個以上の非接触形位置検出器を同芯円上を均等分
割する位置に配設し、これらの出力信号の加算値
または平均値を演算器３２で演算出力信号として
出力させても良い。また、光センサー４２，４２
は上記実施例のごとく透過形に限られず、反射形
であつても良く、さらに非接触形位置検出器は上
記実施例に限られず、ホール素子等を用いて構成
しても良い。そして、感応片としての環状連動部
材３０，４０は、筒体に限られず円板状であつて
も良い。さらに、本考案の可動翼流体機械は、ポ
ンプのみならず水車や風車および逆風機等にも応
用することができる。そしてさらに、翼角操作軸
２が機械的に軸方向に移動されるものであつても
良い。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の可動翼流体機械
によれば、環状連動部材の軸芯が回転軸の軸芯か
らずれまたは傾いて組み立てられていても、演算
器から翼角操作軸の軸方向位置に正確に対応して
安定な演算出力信号を得ることができ、正確なサ
ーボ制御ができるので、環状連動部材の組み立て
誤差が許容されて組み立てや保守点検が容易であ
る。また、回転軸の芯振れ等に対しても安定した
演算出力信号が得られてサーボ制御が正確になし
得る。また、翼角操作軸の軸方向移動に連動する
環状連動部材の軸方向移動の変位量を非接触形位
置検出器の測定レンジの範囲に応じて適宜な変化
量に変換して測定することができ、大量に市販さ
れる安価な非接触形位置検出器を用いることがで
きて装置全体が安価なものとなるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の可動翼流体機械の翼角操作
軸の軸方向の位置を検出する機構を実す要部縦断
面図であり、第２図は、本考案の可動翼流体機械
の非接触形位置検出器として光センサーを用いた
他の実施例の要部縦断面図であり、第３図は、第
２図のＡ矢視図であり、第４図は、従来の可動翼
流体機械の一例の縦断面図である。 １……回転軸、２……翼角操作軸、４……可動
翼、２５……翼角設定器、３０，４０……環状連
動部材、３１……磁気近接センサー、３２……演
算器、４２……光センサー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 軸方向に移動可能に翼角操作軸を回転軸内に
   設け、この翼角操作軸の移動によつて前記回転
   軸の先端部に設けた可動翼の角度を調整する可
   動翼流体機械において、前記回転軸の外側に前
   記翼角操作軸と連動して軸方向に移動する環状
   連動部材を配設し、この環状連動部材の外周に
   軸直角方向から臨んで同芯円上を均等分割した
   位置に前記環状連動部材の軸方向移動を軸直角
   方向から検出して出力信号が変化する複数の非
   接触形位置検出器を配設し、前記複数の非接触
   形位置検出器の出力信号を演算器に与えて前記
   出力信号の加算値に応じた演算出力信号を発生
   させ、この演算出力信号と翼角設定器から出力
   される設定信号とにより前記翼角操作軸をサー
   ボ制御するように構成したことを特徴とする可
   動翼流体機械。 (2) 前記環状連動部材が外周をテーパ状とした筒
   体からなり、前記非接触形位置検出器が磁気近
   接センサーであることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の可動翼流体機械。