JPH109116A

JPH109116A - サーボモータの取付支持構造

Info

Publication number: JPH109116A
Application number: JP8165619A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Ono; 寛雄大野
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-13
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: JP3933727B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電用水車のガイドベーンを開閉制御してそ
の流入水量を制御するサーボモータの動作時に、サーボ
モータが曲げ荷重を受けないようにしたサーボモータの
取付支持構造を得ること。【解決手段】ガイドリング３２がサーボモータ２０に
より回動され、このガイドリングに連結されたガイドベ
ーン３３を開閉制御してその流入水量が制御される発電
用水車３０において、発電用水車が設置される水車ピッ
トのピットライナ６とガイドリングとの間を、それぞれ
の接続部が曲面接触軸受５０，５１により連結されるサ
ーボモータを介して連結したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電所に設置
され発電機に直結されてこれを回転駆動する発電用水車
への流入水量を制御するサーボモータの取付支持構造の
改良に関し、特にサーボモータがその動作時に曲げ荷重
を受けることなく常に軸方向成分の荷重のみが作用する
ようにしたサーボモータの取付支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】水力発電所に設置され直結された発電機
を回転駆動する発電用水車の回転速度制御或いは上記の
発電機の負荷制御等は、周知のように、発電用水車への
流入水量を制御することにより行われる。そして、発電
用水車への流入水量の制御は、発電用水車の上カバーの
上方に位置し、この上カバーに支持されたガイドリング
に機械的に連結されたサーボモータによりこのガイドリ
ングを回動させ、ガイドリングにリンクを介して連結さ
れた発電用水車のガイドベーンを開閉制御することによ
り行われる。

【０００３】しかして、ガイドリングの回動に要する操
作力（推力）は、ガイドベーンが受ける水圧力に抗して
ガイドベーンの開閉操作を行う必要があるから、発電用
水車の容量に応じて、数トンから数百トンに達し、この
値の推力を出力するサーボモータが要求される。

【０００４】上記のサーボモータとして、従来は容量に
関係なく、全ての発電用水車に対して圧油により駆動さ
れる油圧サーボモータが使用されていたが、油圧サーボ
モータは、上記の強力な推力を出力させる必要から、そ
の付帯設備として、オイルコンプレッサ、圧油槽、配圧
弁、圧油配管等、大規模で高価な油圧装置を必要とする
のみならず、この油圧装置は、近年においては油漏れに
より河川等を汚染する環境汚染の惧があり問題となって
きた。

【０００５】そこで、近年には、環境汚染の惧のない電
動機により駆動される安価な電動サーボモータが開発さ
れて、小容量の発電用水車に使用されるようになった。
そして最近では、製作される電動サーボモータの容量も
順次大きくなり、次第に大容量の発電用水車にも適用さ
れるようになってきた。

【０００６】図４は、発電用立軸水車に適用された油圧
サーボモータの従来の取付支持構造の概要を示すと共
に、立軸水車のガイドベーンの開閉制御を説明するため
の平面図である。

【０００７】図４において、１は調速機制御装置、２は
アクチュエータ、３は配圧弁、４は圧油配管である。

【０００８】１０は油圧サーボモータで、後述する立軸
水車が設置される図示しない水車ピットのサーボモータ
取付用ピットライナ６に、フランジ７を介してその基端
（後述するシリンダの図示左端）が図示しないボルトに
より強固に固定されており、その主体であるシリンダ１
１、このシリンダ１１内に設けられたピストン１２、こ
のピストン１２に固着されたピストンロッド１３および
このピストンロッド１３の先端に固着されるロッドエン
ド１４から構成されている。

【０００９】３０は、発電用立軸水車であり、その主体
ではあるが本発明に直接関係のないケーシング、このケ
ーシングの内側の空間部に挿入されるランナ、このラン
ナの上面と下面とをそれぞれ覆う上カバーと下カバー等
は省略してある。

【００１０】３１は、上記ランナの主軸、３２は、上記
の上カバーの上方に位置し上カバーに支持されて主軸３
１を中心として回動可能に取付けられたガイドリング
で、ガイドリングアーム３７が突設されている。３３
は、ガイドベーンで、ガイドベーン軸３４がその上面と
下面とに突出して設けられており、図には２つだけ示し
ているが、上記のケーシングの内周面に沿って等間隔に
ガイドベーン軸３４によって上記の上カバーと下カバー
との間に十数個軸支されている。

【００１１】３５は、ガイドベーン軸３４の上端に固着
されたガイドベーンアームで、その先端はガイドベーン
リンク３６を介してそれぞれガイドリング３２に等間隔
に連結されている。

【００１２】４０は、上記のロッドエンド１４とガイド
リングアーム３７との間をピン４１と４２とにより連結
するサーボモータリンクであり、このサーボモータリン
ク４０を介して油圧サーボモータ１０とガイドリング３
２とは連結される。

【００１３】上記の構成において、ガイドベーン３３の
開閉制御により立軸水車１０へ導入される流入水量の制
御は下記のようにして行われる。

【００１４】すなわち、調速機制御装置１より出力され
る電気信号は、アクチュエータ２に入力され、ここで機
械的変位に変換されて配圧弁３に伝達され、図示しない
配圧弁内の弁体を変位させる。図示はしないが、配圧弁
３には、上記の圧油槽より圧油配管を介して圧油が供給
されており、この圧油は、上記の弁体の変位に応じて圧
油配管４、４を介して油圧サーボモータ１０のシリンダ
１１の図示左側室或いは右側室に供給されてピストン１
２を図示右方或いは左方に移動させる。

【００１５】このピストン１２の移動により油圧サーボ
モータ１０は、油圧力による直線的な推力を発生し、こ
の推力はピストンロッド１３、ロッドエンド１４、サー
ボモータリンク４０を介してガイドリングアーム３７に
伝達され、ガイドリング３２を鎖線Ｌを中心とする角度
ａの範囲で回動させる。このガイドリング３２の回動に
より、ガイドリング３２にガイドベーンリンク３６を介
して連結されている全てのガイドベーン３３の開度は、
全閉から全開まで制御されて立軸水車１０への流入水量
はガイドベーン３３の開度に応ずる流量に制御される。

【００１６】ところで、油圧サーボモータ１０の基端
は、ピットライナ６にフランジ７により強固に固定され
ると共に、その先端のロッドエンド１４はサーボモータ
リンク４０を介してガイドリング３２に連結されている
から、ガイドベーン３３の開閉制御時には、ガイドリン
グ３２側のピン４２は、揺動することによって鎖線で示
す円弧状の軌跡を描くことになる。

【００１７】この場合ピン４２の揺動は、サーボモータ
リンク４０を設けたことにより可能となるが、ロッドエ
ンド１４とガイドリングアーム３７とを、リンク４０を
介することなくピン４１により直接連結すれば、ピン４
１の揺動は殆ど不可能となり、油圧サーボモータ１０に
は、その軸方向に対して直角方向（図示上下方向）の大
きな横荷重（曲げ荷重）が作用することになる。

【００１８】すなわち、サーボモータリンク４０は、上
記の大きな曲げ荷重を吸収するために介在させたもので
あるが、既述のように、動作時の油圧サーボモータ１０
が出力する推力は極めて大きいから、リンク４０により
曲げ荷重のすべてを吸収することはできず、ピン４２の
揺動によってサーボモータ１０には多少の曲げ荷重が作
用することになる。

【００１９】以上の記載は、立軸水車１０の通常の運転
時におけるガイドベーン３３の開度制御についての説明
であるが、この立軸水車３０に直結されて回転駆動され
る発電機自体、或いはこの発電機が接続される電力系統
等に事故が発生すると、発電機の負荷遮断を行い、同時
にガイドベーン３３を急激に閉操作する必要がある。ガ
イドベーン３３を急激に閉操作すると、上記の水車ラン
ナと上カバーとの間に水圧の変化が生じ、この水圧変化
により、上カバーには僅かではあるが変形が発生するこ
とになる。この変形が発生すると、上カバーの上方に位
置し上カバーに支持されたガイドリング３２にも同時に
変形が発生することになる。

【００２０】しかも、この変形はガイドベーン３３の急
激な閉操作中に発生するから、ガイドリング３２に連結
されている油圧サーボモータ１０には、図示紙面に垂直
方向（上下方向）の強力な曲げ荷重が加わることにな
り、大きな問題となる。

【００２１】図５は、このような場合における曲げ荷重
を吸収するために考えられたもので、図４に示す油圧サ
ーボモータ１０と立軸水車３０との連結に使用する場合
のサーボモータリンクの拡大側面断面図であり、図４と
同一部分には同一符号を付している。

【００２２】図５において、４０がサーボモータリンク
であり、同一の２枚の長方形の上板４４と下板４５とを
適宜の間隔をとって、ボルトとナットとにより締付け、
上板４４と下板４５のそれぞれの両端の近傍に、ピン４
１と４２とによりロッドエンド１４とガイドリングアー
ム３７とを連結するための孔を穿設したものである。そ
して、下板４５の上面とロッドエンド１４の下面との
間、および下板４５の上面とガイドリングアーム３７の
下面との間に、それぞれ隙間Ｇが形成されるように上板
４４と下板４５との間隔が調整されている。

【００２３】このように、隙間Ｇを設けることにより、
ガイドリング３２が変形して上下或いは左右に動いて
も、油圧サーボモータ１０に作用する曲げ荷重を吸収す
るような構造となっている。

【００２４】図６は、発電用立軸水車に適用された電動
サーボモータの従来の取付支持構造の概要を説明するた
めの側面図であり、理解を容易にするために、電動サー
ボモータのピットライナへの連結と、ガイドリングアー
ムとの連結部とは断面図で示している。

【００２５】また、図７は、立軸水車のガイドベーンの
開度制御を説明するための平面図であるが、ガイドベー
ンは省略している。なお、図６と図７においては、図４
と同一部分には同一符号を付しているのでそれらの詳細
な説明は省略する。

【００２６】図６において、１は調速機制御装置、５は
サーボアンプ、６はピットライナ、８は、後述する電動
サーボモータをその基端によりピットライナ６に連結す
るために基盤を介してピットライナ６に突設したアーム
である。

【００２７】２０は電動サーボモータで、後述のボール
ネジの駆動源である電動機２１、この電動機２１の回転
速度を減速して回転をボールネジに伝達する減速歯車機
構を内蔵すると共に、電動サーボモータ２０の取付座２
６が突設される減速歯車機構部２２、減速歯車機構によ
り回転駆動され、回転運動を直線運動に変換するボール
ネジを内蔵するボールネジ部２３、ボールネジのボール
ネジ軸を延長してボールネジ部２３のケースより突出さ
せたボールネジロッド２４およびボールネジロッド２４
の先端に固着されたロッドエンド２５から構成される。

【００２８】この電動サーボモータ２０は、その基端で
ある減速歯車機構部２２に突設した取付座２６を用いて
アーム８に平行ピン２７により回動自在に軸支され、ロ
ッドエンド２５は、平行ピン２８によりガイドリングア
ーム３７に連結される。

【００２９】この場合も、ロッドエンド２５とガイドリ
ングアーム３７との連結部には、隙間Ｇを設けている
が、この隙間Ｇは既に説明した図５における隙間Ｇと同
様に、後述の図７に示すガイドリング３２の変形を考慮
して設けたものである。

【００３０】図７において、３０は立軸水車、３２はガ
イドリング、３７はガイドリングアームである。

【００３１】上記の構成において、ガイドリング３２の
回動によるガイドベーン開閉制御により導入される立軸
水車１０への流入水量の制御は下記のようにして行われ
る。すなわち、調速機制御装置１より出力される電気信
号は、サーボアンプ５に入力され増幅されて電動機２１
に加えられる。これにより電動機２１は正回転或いは逆
回転し、この回転は減速歯車機構２２により減速されて
ボールネジ部２３に内臓されているボールネジのボール
ネジナットに伝達され、このボールネジナットを回転さ
せる。

【００３２】ボールネジは、電動サーボモータ２０の主
要部品であり、上記のボールネジナットと、このボール
ネジナットに循環しながら入れ代わる多数のボール（鋼
球）を介して螺合するボールネジ軸とから構成されてい
るから、上記のボールネジナットの回転は、このボール
ネジナットに螺合し且つ回転を阻止されているボールネ
ジ軸の直線運動に変換される。そして、このボールネジ
軸をその軸方向に延長したものがボールネジロッド２４
であり、ボールネジロッド２４の先端にはロッドエンド
２５が固着されている。したがって、平行ピン２８によ
りロッドエンド２５に連結されたガイドリングアーム３
７（ガイドリング３２）は、図７に示す鎖線Ｌを中心と
する角度ａの範囲で回動され、図示しないガイドベーン
の開閉制御が行われて立軸水車１０への流入水量が制御
される。

【００３３】この場合、平行ピン２７と２８は共に、ガ
イドリング３２の回動面（水平面）に対して正確に直交
させ、平行を保持させなければならず、また、図６に示
すように、ガイドリングアーム３７は、その上下に等し
い隙間Ｇをもって平行ピン２８によりロッドエンド２５
に連結させる必要があるから、アーム８のピットライナ
６への取付位置（特に高さ）および取付角度の決定には
長時間を必要とする。また、平行ピン２８（ガイドリン
グ３２）は図７に鎖線で示すように、鎖線Ｌを中心とす
る角度ａの範囲で揺動して円弧状の軌跡を描くから、電
動サーボモータ２０には、水平方向の曲げ荷重が作用す
ることなる。しかし、電動サーボモータ２０は、平行ぴ
ん２７によりアーム８に回動自在に軸支されているか
ら、上記の曲げ荷重の大部分は平行ぴん２７を中心とす
る回動および隙間Ｇにより吸収されるが、曲げ荷重のす
べてを吸収することはできず、電動サーボモータ２０は
多少の曲げ荷重を受けることになる。

【００３４】図８は、立軸水車に適用された電動サーボ
モータの図６とは異なる従来の取付支持構造の概要を説
明するための側面図で、理解を容易にするために、電動
サーボモータとガイドリングアームとの連結部は断面図
で示した。

【００３５】また、図９は、立軸水車のガイドベーンの
開閉制御を説明するための平面図であるが、ガイドベー
ンは省略している。なお、図８と図９においては、図
４、図５、図６および図７と同一部分には同一符号を付
しており、また図８と図９とは図４と図５とにおける油
圧サーボモータを単に電動サーボモータに置換えたもの
であるから詳細な説明は省略する。

【００３６】図８および図９において、１は調速機制御
装置、５はサーボアンプ、６はピットライナ、７はフラ
ンジである。２０は電動サーボモータで、電動機２１、
減速歯車機構部２２、ボールネジ部２３、ボールネジロ
ッド２４、ロッドエンド２５および取付座２６から構成
される。

【００３７】３０は立軸水車、３２はガイドリング、３
７はガイドリングアームであり、４０はサーボモータリ
ンク、４１、４２はピン、Ｇは隙間である。

【００３８】上記構成における立軸水車１０へ導入され
る流入水量の制御は、図４における油圧サーボモータ１
０を電動サーボモータ２０に代えただけで、他に異なる
ところはないのでその説明は省略するが、この場合にお
いても、電動サーボモータ２０の動作時に多少の曲げ荷
重が作用することは前述の場合と同様である。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】以上、サーボモータ
（油圧サーボモータと電動サーボモータ）について、そ
の異なる２種類の取付支持構造を詳細に説明した。これ
らの取付支持構造においては、各々のサーボモータの動
作時に作用する曲げ荷重を吸収するための手段（サーボ
モータリンクを介した連結、或いは隙間を設けたこと、
サーボモータをピットライナに固定せず平行ピンにより
回動自在に取付ける等）が施されている。

【００４０】そのため、構成部品数が多く複雑な構造と
なり、また据付時の位置決め、隙間の設定、芯出し或い
はレベリング作業等に多大の労力と時間とを必要とし問
題であるが、さらに曲げ荷重を完全に吸収することがで
きず、サーボモータには多少の曲げ荷重が作用すること
になり、下記のような問題が発生した。

【００４１】すなわち、曲げ荷重が作用すると、油圧サ
ーボモータの場合は、シリンダとピストン或いはピスト
ンロッドとの間の摩擦、磨耗が増大して寿命が短縮され
る。また、電動サーボモータの場合は特に問題であり、
多数の循環する鋼球を介してそのボールネジナットとボ
ールネジ軸とが螺合するボールネジは、軸方向の強度は
充分に有しているものの曲げ荷重に対しては、荷重の分
担にアンバランスを生じ、鋼球とボールネジナット或い
はボールネジ軸との間で、かじりや固着などが発生して
推力の伝達が充分に行われなくなることがあり、サーボ
モータとしての機能が阻害され、そのために寿命も短縮
される。

【００４２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、サーボモータがその動作時に曲げ
荷重を受けることなく常に軸方向成分の荷重のみが作用
するようにしたサーボモータの取付支持構造を提供する
ことにある。

【００４３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の請求項１の発明は、水力発電所に設置され且
つそのガイドリングがサーボモータによって回動され、
前記ガイドリングに連結されたガイドベーンの開閉制御
によりその流入水量の制御が行われる発電用水車におい
て、前記発電用水車が設置される水車ピットのピットラ
イナと前記発電用水車のガイドリングとの間を、それぞ
れの接続部が曲面接触軸受により連結される前記サーボ
モータを介して連結したことを特徴とする。

【００４４】上記構成によれば、サーボモータを、ピッ
トライナに取付けたアームと発電用水車のガイドリング
との間に、それぞれ曲面接触軸受により連結したからサ
ーボモータによる発電用水車への流入水量の制御の際、
サーボモータは、ガイドリングに生ずる水平方向および
上下方向への移動に対する追従が可能となり、曲げ荷重
を受けることがなくなる。

【００４５】請求項２の発明は、水力発電所に設置され
且つそのガイドリングがサーボモータによって回動さ
れ、前記ガイドリングに連結されたガイドベーンの開閉
制御によりその流入水量の制御が行われる発電用水車に
おいて、前記発電用水車が設置される水車ピットのピッ
トライナと前記発電用水車のガイドリングとの間を、そ
れぞれの接続部がユニバーサル軸受により連結される前
記サーボモータにより連結したことを特徴とする。

【００４６】上記構成によれば、サーボモータを、ピッ
トライナに取付けたアームと発電用水車のガイドリング
との間に、それぞれユニバーサル軸受を介して連結した
からサーボモータによる発電用水車への流入水量の制御
の際、サーボモータはガイドリングの水平方向および上
下方向の移動への追従が可能となり、曲げ荷重を受ける
ことがなくなる。

【００４７】請求項３の発明は、ユニバーサル軸受に代
えて球面軸受を使用することを特徴とする請求項２記載
のサーボモータの取付支持構造。

【００４８】上記構成によれば、サーボモータを、ピッ
トライナに取付けたアームと発電用水車のガイドリング
との間に、それぞれ球面軸受を介して連結したから、サ
ーボモータによる発電用水車への流入水量の制御の際、
サーボモータは、ガイドリングの水平方向および上下方
向の移動への追従が可能となり、曲げ荷重を受けること
がなくなる。

【００４９】請求項４の発明は、水力発電所に設置され
且つそのガイドリングがサーボモータによって回動さ
れ、前記ガイドリングに連結されたガイドベーンの開閉
制御によりその流入水量の制御が行われる発電用水車に
おいて、前記サーボモータの基端を前記発電用水車が設
置される水車ピットのピットライナに固着すると共に、
前記サーボモータのロッドエンドと前記発電用水車のガ
イドリングとの間を、前記ロッドエンドと前記ガイドリ
ングとの接続部がそれぞれ曲面接触軸受により連結され
るサーボモータリンクを介して連結したことを特徴とす
る。

【００５０】上記構成によれば、サーボモータの基端を
ピットライナに固着し、サーボモータのロッドエンドと
発電用水車のガイドリングとの間を、その両端の接続部
がそれぞれ曲面接触軸受により連結されるサーボモータ
リンクを介して連結したからサーボモータによる発電用
水車への流入水量の制御の際、サーボモータはガイドリ
ングの水平方向および上下方向の移動への追従が可能と
なり、曲げ荷重を受けることがなくなる。

【００５１】請求項５の発明は、水力発電所に設置され
且つそのガイドリングがサーボモータによって回動さ
れ、前記ガイドリングに連結されたガイドベーンの開閉
制御によりその流入水量の制御が行われる発電用水車に
おいて、前記サーボモータの基端を前記発電用水車が設
置される水車ピットのピットライナに固着すると共に、
前記サーボモータのロッドエンドと前記発電用水車のガ
イドリングとの間を、前記ロッドエンドと前記ガイドリ
ングとの接続部がそれぞれピンにより軸支された球面軸
受により連結されるサーボモータリンクを介して連結し
たことを特徴とする。

【００５２】上記構成によれば、サーボモータの基端を
ピットライナに固着し、サーボモータのロッドエンドと
発電用水車のガイドリングとの間を、その両端の接続部
がそれぞれ球面軸受により連結されるサーボモータリン
クを介して連結したから、サーボモータによる発電用水
車への流入水量の制御の際、サーボモータはガイドリン
グの水平方向および上下方向の移動への追従が可能とな
り、曲げ荷重を受けることがなくなる。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００５４】図１は、本発明を電動サーボモータに適用
した場合の実施の形態の一例を示す平面図であり、図２
は、図１の側面図で、本発明の主要部である電動サーボ
モータの取付支持部は、理解を容易にするために断面図
で示した。なお、図１と図２において、図６と図７の同
一部分には同一符号を付したのでそれらの詳細な説明は
省略する。

【００５５】図１および図２において、６はピットライ
ナ、８はアームである。２０は電動サーボモータ、２１
は電動機、２２は減速歯車機構部、２３はボールネジ
部、２４はボールネジロッド、２５はロッドエンド、２
６は取付座、２７、２８は平行ピンである。３０は立軸
水車、３１はランナ主軸、３２はガイドリング、３７は
ガイドリングアームであり、ガイドベーンは省略してい
る。

【００５６】５０および５１は、それぞれ本発明の主要
部で、電動サーボモータ２０をピットライナ６とガイド
リングアーム３７との間に取付支持するために使用した
ユニバーサル軸受例えば球面軸受である。

【００５７】そして、球面軸受５０は、平行ピン２７に
よりアーム８に軸支されているから電動サーボモータ２
０はその動作時に、取付座２６により上記の球面軸受５
０を介してピットライナ６に対して、平行ピン２７を中
心とする水平方向の回動、および球面軸受５０を中心と
する上下方向の回動が共に可能に取付支持される。

【００５８】また、球面軸受５１は平行ピン２８により
ロッドエンド２８に軸支されているから、ガイドリング
３２は、そのガイドリングアーム３７により球面軸受５
１を介してロッドエンド２８（電動サーボモータ２０）
に、平行ピン２８を中心とする水平方向の回動、および
球面軸受５１を中心とする上下方向の回動が共に可能に
連結される。

【００５９】このように、電動サーボモータ２０をピッ
トライナ６とガイドリングアーム３７との間に、それぞ
れ球面軸受５０および５１を介して連結すると、連結部
が球面状であるから、水平方向の変位に対しては、図１
に示すように、通常必要とする変位量Ｓには充分追従可
能となる。また上下方向の変位に対しては、図２に示す
ように、その最大変位量Ｈまでは追従することができ
る。

【００６０】したがって、電動サーボモータ２０の動作
によりガイドリングアーム３７側の平行ピン２８が、図
１に示すように、水平方向に円弧状に移動（変位量Ｓ）
したり、また、図示しない立軸水車３０の上カバーの変
形による上下方向の移動が発生して、図２に示すよう
に、ガイドリングアーム３７が上下方向に最大変位量Ｈ
まで移動しても、球面軸受５０および５１の作用によ
り、これらの両変位量は吸収されて、常に電動サーボモ
ータ２０のボールネジは、その軸方向に保持されること
になる。これにより電動サーボモータ２０には、その動
作時に、垂直荷重のみが作用することになり、曲げ荷重
が生じることはなくなる。

【００６１】上記の実施の形態においては、球面軸受５
０および５１は、平行ピン２７および２８によりそれぞ
れアーム８およびロッドエンド２５に軸支しているが、
取付座２６およびガイドリングアーム３７を、それぞれ
球面軸受５０および５１が軸支できるような構造に変更
（アーム８と取付座２６およびロッドエンド２５とガイ
ドリングアーム３７の平行ピン２７および２８による取
付関係を逆にする）して、球面軸受５０および５１をそ
れぞれ取付座２６およびガイドリングアーム３７に軸支
するようにしても、上記の実施の形態と等価となること
は明らかである。また、ピン２７と２８とは平行ピンと
して説明したが、必ずしも平行にする必要はなく、多少
の取付誤差は許容される。

【００６２】なお、球面軸受以外に自在接手の使用が考
えられるが、取付スペースおよび強度の点で問題があ
り、その採用は不可能である。

【００６３】上記発明の実施の形態においては、電動サ
ーボモータに適用した場合について述べたが、油圧サー
ボモータにも適用し得ることは言うまでもない。

【００６４】図３は、サーボモータが、図４または図８
に示すように、ピットライナにフランジ接続により強固
に固定されている場合に、ロッドエンドとガイドリング
アームとを連結するために使用するサーボモータリンク
の実施の形態の一例を示す拡大側面断面図であり、図５
と同一部分には同一符号を付したのでそれらの詳細な説
明は省略する。

【００６５】図３において、４０がサーボモータリン
ク、４１、４２はピン、４４は上板、４５は下板で、Ｇ
は隙間である。

【００６６】３７はガイドリングアームであり、３８
は、このガイドリングアーム３７の先端に穿設され、ガ
イドリングアーム３７とサーボモータリンク４０の図示
右端とを連結するピン４２を挿入するための透孔であ
る。

【００６７】５３はロッドエンドであり、５４は、この
ロッドエンド５３の先端に穿設され、ロッドエンド５３
とサーボモータリンク４０の図示左端とを連結するピン
４１を挿入するための透孔である。

【００６８】図３が図５と異なる部分は、ガイドリング
アーム３７とロッドエンド５３のそれぞれの先端に穿設
した透孔３８と５４の断面の形状を、図示のように、そ
の上下の開口端の口径を大きくし、中央部の口径が小さ
くなる曲面となるようにした点である。

【００６９】このように、透孔５４と３８の断面の形状
を、その上下の開口端の口径が大きく中央部の口径が小
さい曲面とすると、ロッドエンド５３とピン４１および
ガイドリングアーム３７とピン４２とは、それぞれ透孔
５４と３８との中央部でのみ曲面接触することになり、
両者の関係はそれぞれ曲面接触軸受と等価となる。

【００７０】これにより、サーボモータの動作によりガ
イドリングアーム３７側の平行ピン４２が、水平方向に
円弧状に移動したり、図示しない立軸水車の上カバーの
変形による上下方向の移動が発生しても、ピン４１、ピ
ン４２がそれぞれ曲面接触することにより、常にサーボ
モータのロッドは、その軸方向に保持されることにな
る。そのため、サーボモータには、その動作時に、垂直
荷重のみが作用することになり、曲げ荷重が生じること
はなくなる。

【００７１】なお、上記の実施の形態においては、透孔
５４と３８とを、それぞれの中央部の口径が小さい曲面
となるようにしたが、上記の場合とは逆に、透孔５４と
３８とは通常の透孔とし、ピン４１と４２との中間部を
球面状に膨らませるとか、ピン４１と４２とにより上記
の図１、図２に示した球面軸受を軸支するようにしてサ
ーボモータリンク４０とロッドエンド５３およびガイド
リングアーム３７とをそれぞれ曲面接触により連結すれ
ば上記と等価となることは言うまでもない。

【００７２】さらに、図１、図２に示した実施の形態に
おいても、電動サーボモータ２０のピットライナ６側お
よびガイドリングアーム３７側を、上記と同様に、それ
ぞれ球面軸受によらない曲面接触軸受により連結して
も、上記と同様の効果が得られ、本発明の目的が達成さ
れることは明らかである。

【００７３】なお、以上の説明においては、本発明を発
電用立軸水車に適用した場合について述べてきたが、発
電用横軸水車にも適用し得ることは勿論である。

【００７４】

【発明の効果】以上、本発明について詳細に説明した
が、本発明によれば、サーボモータは、その固定部（ピ
ットライナ）と発電用水車（ガイドリングアーム）との
間に、それぞれの接続部が曲面接触軸受によって連結さ
れ、または、サーボモータが固定部に固着されている場
合には、サーボモータリンクが、サーボモータのロッド
エンドと発電用水車（ガイドリングアーム）との間に、
それぞれの接続部が曲面接触軸受によって連結されてい
る。

【００７５】そのため、サーボモータによる発電用水車
への流入水量の制御の際、サーボモータは、ガイドリン
グに生ずる水平方向および上下方向への移動に対して、
容易に追従しながら移動できるようになり、常に軸方向
成分の荷重のみが作用するようになるから曲げ荷重を受
けないサーボモータの取付支持構造が得られる。

【００７６】また、曲げ荷重を受けないから、特に電動
サーボモータのボールネジ部分の長寿命化が可能とな
る。さらに、サーボモータと発電用水車との接続部をす
べて曲面接触軸受によって連結しているから、水車の据
付位置とサーボモータの据付位置との相対関係に於て、
位置決め、芯出し、レベリング作業等で高精度の位置関
係に据付ける必要がなくなり、据付労力の減少と据付時
間の短縮に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を電動サーボモータに適用した場合の実
施の形態の一例を示す平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】サーボモータがピットライナに固定されている
場合に、サーボモータと立軸水車との連結に使用するサ
ーボモータリンクの実施の形態の一例を示す拡大側面断
面図である。

【図４】立軸水車に適用された油圧サーボモータの従来
の取付支持構造の概要を示し、且立軸水車のガイドベー
ンの開度制御を説明するための平面図である。

【図５】サーボモータがピットライナに固定されている
場合に、サーボモータと立軸水車との連結に使用する従
来のサーボモータリンクの拡大側面断面図である。

【図６】立軸水車に適用された電動サーボモータの従来
の取付支持構造の概要を説明する側面図で、電動サーボ
モータの取付支持部を断面で示したものである。

【図７】立軸水車のガイドベーンの開度制御を説明する
ための平面図である。

【図８】立軸水車に適用された電動サーボモータの図６
と異なる従来の取付支持構造の概要を説明する側面図
で、電動サーボモータと立軸水車との連結部を断面で示
したものである。

【図９】立軸水車のガイドベーンの開度制御を説明する
ための平面図である。

【符号の説明】

１調速機制御装置２アクチュエータ３配圧弁４配管５サーボアンプ６ピットライナ７フランジ８アーム１０油圧サーボモータ１１シリンダ１２ピストン１３ピストンロッド１４，２５，５３ロッドエンド２０電動サーボモータ２１電動機２２減速歯車機構部２３ボールネジ部２４ボールネジロッド２６取付座２７，２８平行ピン３０立軸水車３１ランナ主軸３２ガイドリング３３ガイドベーン３４ガイドベーン軸３５ガイドベーンアーム３６ガイドベーンリンク３７ガイドリングアーム３８ガイドリングアームの透孔４０ガイドリングリンク４１，４２ピン４４上板４５下板５０，５１球面軸受５４ロッドエンドの透孔Ｇ隙間Ｈ上下方向最大変位量Ｓ水平方向変位量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水力発電所に設置され且つそのガイドリ
ングがサーボモータによって回動され、前記ガイドリン
グに連結されたガイドベーンの開閉制御によりその流入
水量の制御が行われる発電用水車において、前記発電用
水車が設置される水車ピットのピットライナと前記発電
用水車のガイドリングとの間を、それぞれの接続部が曲
面接触軸受により連結される前記サーボモータを介して
連結したことを特徴とするサーボモータの取付支持構
造。
【請求項２】水力発電所に設置され且つそのガイドリ
ングがサーボモータによって回動され、前記ガイドリン
グに連結されたガイドベーンの開閉制御によりその流入
水量の制御が行われる発電用水車において、前記発電用
水車が設置される水車ピットのピットライナと前記発電
用水車のガイドリングとの間を、それぞれの接続部がユ
ニバーサル軸受により連結される前記サーボモータを介
して連結したことを特徴とするサーボモータの取付支持
構造。
【請求項３】ユニバーサル軸受に代えて球面軸受を使
用することを特徴とする請求項２記載のサーボモータの
取付支持構造。
【請求項４】水力発電所に設置され且つそのガイドリ
ングがサーボモータによって回動され、前記ガイドリン
グに連結されたガイドベーンの開閉制御によりその流入
水量の制御が行われる発電用水車において、前記サーボ
モータの基端を前記発電用水車が設置される水車ピット
のピットライナに固着すると共に、前記サーボモータの
ロッドエンドと前記発電用水車のガイドリングとの間
を、前記ロッドエンドと前記ガイドリングとの接続部が
それぞれ曲面接触軸受により連結されるサーボモータリ
ンクを介して連結したことを特徴とするサーボモータの
取付支持構造。
【請求項５】水力発電所に設置され且つそのガイドリ
ングがサーボモータによって回動され、前記ガイドリン
グに連結されたガイドベーンの開閉制御によりその流入
水量の制御が行われる発電用水車において、前記サーボ
モータの基端を前記発電用水車が設置される水車ピット
のピットライナに固着すると共に、前記サーボモータの
ロッドエンドと前記発電用水車のガイドリングとの間
を、前記ロッドエンドと前記ガイドリングとの接続部が
それぞれピンにより軸支された球面軸受により連結され
るサーボモータリンクを介して連結したことを特徴とす
るサーボモータの取付支持構造。