JPS6090987A - 可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置 - 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】 本発明は、可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置に関
するものである。

可動部の位置を制御する方法として、その位置を電気信
号で検出し電気・油圧サーボ弁を利用して、アクチュエ
ータ部へ導入する操作圧油の切換えを行う装置を備えた
機械は、工作機械を始め、一般産業用の機械装置に数多
く利用されている。この機構を可動翼を備えた流体機械
に適用する場合、従来、ｈ角の検出方法として、油圧サ
ーボモータ中のピストンの位置をポテンショメータや差
動トランスの原理を利用して検出していた。

第１図に従来例の縦断面図を示す。

回転軸グ端には可動翼本体！３が固定され。

可動翼本体ｔ３の半径方向に軸支された羽根６を有し、
回転軸ｙ中を軸方向移動自在に支持されるＢ’を角制御
用軸！端は可動翼本体３３（７）中で翼角制御用軸！の
軸方向の運動を可動翼ｇの半径方向の軸を中心とする回
動する運動に変換する機構を備えた操作部材７を介して
可動翼ｇき連動している。回転軸りには油圧サーボシリ
ンダ／にａが設けてあり、そのピストンコは翼角制御用
軸！に固定されている。ｌｉ’ｌｌち、翼角制御用ｅｂ
ｔはピストンロッドとなっている。ポンプの場合には回
転＠りはモータ３の軸と連結されており、翼角制御用軸
！はモータ軸中を押通して上部で軸受！グを介して回動
しないアクチュ工−タタａを林角制帥用軸！と共に軸方
向に移動するように連結しである。そしてアクチュエー
タタａの動きをポテンショメータ／θａ（第１図）、差
動トランス（第２図）／θｂのような位置の検出手段で
検出する。

このような機構では、サーボモータ中のピストンの動き
をピストンロッドの動きとしてとらえるためにピストン
ロッドを流体機械上部のモータ３の中を通して、モータ
３上部菫で機械的に伝達しなければならず、構造が複雑
になり、かつ高価であった。さらにモータ軸が中空軸の
モータを使用する必賃があるため、既設の固定翼流体機
械を可動翼に変更したい場合、モータも新規に製作しな
ければならないという欠点があった。゛ 本発明は、これらの欠点を除去するために発明されたも
のであってピストンロッドの直接の動きによりサーボ出
力を検出しないこととし、サーボシリンダのピストンロ
ッドがサーボシリンダとしての出力手段にのみ用いられ
ることによりサーボシリンダの回転軸上の装着を容易に
できる流体圧作動のサーボシリンダを提供し、サーボモ
ータにより翼角制御を行う可動翼を備えた流体機械の翼
角制御装置において、上記サーボシリンダを備え簡易安
価で且つ流体機械の固定翼を可動翼に変更する場合流体
機械に連結される原動機或は作業機を改造することなく
行うことができるものを提供することを目的とする。

本発明は流体圧作動のサーボシリンダのピストンロッド
に平行して一端が該サーボシリンダのピストンに固定さ
れてサーボシリンダ端壁を密封して挿通ずる位置検出用
ロッド端側に→Ｊ“−正出力の位置検出手段を配した該
サーボシリンダを可動翼を備える回転軸上に装着して％
該回転軸中に備える翼角制御用の佃１とピストンロッド
を連動するようにした流体イ幾械の翼角制御装置である
。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。第３図
は要部の縦断面図である。

第３図は上方のモータ、下方の可動翼間にある部分を示
す。躯動詞の軸、ＦＪＩＩちモータ３の軸夕べにはキー
オフを介してカップリングｊ？が嵌入し、モータ軸Ｊ′
ｇにねじ込才れたナツト！りにより軸方向に移動しない
ように固定されている。カップリング６Ｆには中継板６
０を介して従動側のカップリング／にが当接し、カップ
リング５ｇ、中継板６θ、カップリング／６のｄ？シル
ト孔挿通する？ルトナツ）／７により固定されている。

中継板６０とカップリング１６間は密封槽ｌざにより密
封されている。カップリング１６は従動側ノ軸、即ちポ
ンプの主軸となっている回転軸ダにキーｌりを介して嵌
入し、回転軸グにねじ込んだナツト、２０により固定さ
れてｂる。回転軸ｙとカップリング１６間には外周側に
設けた溝に密封槽な嵌入した円環形の密封材コｌがカッ
プリング１６と回転軸ダとの間を密封するように嵌入し
、回転軸Ｖの円周溝に嵌入する密封槽ココに密封材コｌ
が圧接している。

カップリング１６はサーボシリンダとして機能するもの
で、内部の円筒形空間には軸方向に密封されて移動可能
なサーボシリンダが配され、サーボシリンダは翼角制御
用軸ｊの一端に嵌入し、内周と端面に備える密封槽を介
して翼角制御用軸５とザー＆ピストンコに当接する密封
材、２３を介して翼角制御用軸Ｓの軸端にねじ込んだナ
ツト、２りにより翼角制御用軸３にサー？ピストン−が
固定されている。

翼角制御用軸！は回転軸グに嵌入固定されたブツシュ、
２オに屑入してい゛る。

以上より明かにカップリング／ぶ、中継板ｇθがシリン
ダを形成し、サーボピストンコに固定した翼角制御用軸
！がピストンロッドとなり、サーボピストンコと共に→
Ｊ゛−ポジリンダを形成しているのである。

サーボピストンコには翼角ｆｌｉｌｌ　Ｉ’ｉＭＩ用軸
ｊと平行に該情！を中心とする円周上に配された複数の
連結棒ｒがねじ込丈れ、連結棒ｔはカップリング／ｇを
軸封されて軸方向移動可能に貫通して軸端に二つ割りの
円板りが固定されている。この連結棒ｌはサーボ出力と
なるサーボピストンλの位置検出の部材となるものであ
る。

サーボシリンダへの圧油の給排についてのべる。回転軸
ダには油圧回転接手２にが屑入し油圧回転接手−２ｇは
回動しないように不動部材に取付けられている。

油路２７　、．２Ｊ’が外部配管につながる。油路２７
、．２よは夫々油圧回転接手−６の円周溝コタ、３／に
通ずる。該円周溝コタ、３／の位置において回転軸グの
半径方向の袖穴３２，３３を通じて回転軸ダと翼角制御
用軸！間を軸方向に仕切るべく翼角制御用軸オに嵌め込
んだ密封轄３り、３Ｚ及びプッシュコ！により形成され
た室３１．３７に夫々通ずる。室３ｇはブツシュ２ｊと
舅角制御用軸！間の隙間を通じてサーボピストンコの一
方の側のシリンダ室３とに通じており、室３７はＮ角制
餌１用軸オの半径方向の袖穴３りと軸方向の穴り／を通
じてシリンダ室３／とサーボピストンコを間において隣
接するシリンダ室４７２に通じている。油圧回転接手の
上下両側には漏油室り３．グＺを設り、オイルシールグ
ｊ、４４を漏油室り３．ｇりを形成する端壁に係止して
回転軸グの軸側を言する。漏油室グ３．ググは連通孔４
ｔ７により連通し、漏油室４１４１の油はドレン孔４ｔ
ｌから図示されない配管により油圧源に戻される。

給排出される油圧油の一方の通路は油路２７、円周溝コ
タ、袖穴３２、室３乙、翼角制御用軸！とブツシュ−２
ｊ′の隙間からシリンダ’４３Ｊ”に通じてこの間を流
れ、他方の通路は油路２１、円周溝３／、袖穴３３、室
３２、袖穴３り、４ｔ／からシリンダ室４ｔ２となり、
油路２７　、．２Ｊ”の何れかに圧油を送り込み他方か
ら排出することによりサーボピストンλが軸方向に移動
する。

油圧回転接手コロ上に置屋した台グツ上には例えば金属
製の円板りを感応片としてうず°電流効果によりインダ
クタンスの減少する尚周波コイルを備えた位置検出器／
θを備える。位置検出器１０はうず電流を利用した高周
波コイルのインダクタンス変化により発生゛電圧が変化
する非接触変位計であるが抵抗値変化形のポテンショメ
ータでもよく差動トランスでもよい。位置検出器の種類
によっては連結棒ｌの動きを例えばレバーを用いて機械
的に拡大して感応させるようにしてもよい。或はスプー
ル式のサーボパル部として直動のサーボ機構としてもよ
い。

油圧回転接手２ｇは柱オ／を介して図示されない不動部
分に据付けた枠！コに同定されている。枠！λ内には回
転軸ｙの軸受及び下方にある流体機械からの漏水を封止
するため回転軸グの軸封装置！！を備える。

第Ｚ図は本発明のフローシートである。指令部／２に可
動翼にが所望翼角になるように入力された信号は信号電
圧として出力され、比較部／／で出力信号電圧との差が
められ、増幅部／３で核差の信号は増幅され電力制御さ
れて電気油圧サーボパル部を変位させる。

そして油圧源より送られた圧油は電気油圧サーボ弁／４
ｔを介して配管／！によりシリンダ室３Ｆ　、４７２の
何れか一つに入ると共に他のシリンダ室から排出されて
サーボピストンλを移動させる。サーボピストンλの移
動により連結棒とは移動し、円板７と位置検出器／θと
の距離に応じて位置検出器／θは出力信号電圧を出して
おり、該出力信号電圧は比較部／／へ送られる。比較部
／／では前述のように指令部７．２からの信号電圧とフ
ィードバックされた出力信号電圧に差があるときはその
差の信号電圧を増幅部／３に送るから比較部／／の差が
なくなるようにｆｆ！Ｕ　御される（負のフィードバッ
ク制御ｉｌ′ＩＩ）。

かくして指令部／、２で入力した貿角に相当する位置に
サーボピストンコは移動する。か＼るサーボピストンコ
の移ルｂは興角制御用軸夕を移動させ操作部材７を介し
て可動１４を所望の角に保つ。

本発明はピストンロッドに平行してピストンに固定した
連結棒をシリンダ端壁を密封押通して、該連結棒の位置
を位置検出器により検出するようにしてサーボ機構の重
力側検出部とした流体圧作動のサーボシリンダを昼角制
御装置の回転軸上に構成したからモータ主軸を中空にす
る必要がないという効果を生じた。このため構造が複雑
になるのを防ぎ、モータも安価となる。

特に、既設の固定放流体機械を可動雅に改善する場合、
既設モータをそのまま使用できるという大きな効果を得
ることができる。位置検出器の出力信号電圧をフィード
バックするようにしたからサーボピストン位置のフィー
ドバック機構に摩擦部分がないため寿命が長くなり、信
頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第一図は従来例の縦断面図、第３図は本発明の
実施例の縦断面図、第７図は本発明の制御を示す実施例
のフローシートである。 コ・・・サーボピストン　３・・・モータ　グ・・−回
転軸　！・・・諷角制師用軸　ご・・可動Ｒ２・・・操
作部材　！・・・連結棒　タ・・円板　９ａ・・・アク
チュエータ　１０・・・位置検出器　／θａ・・・ポテ
ンショメータ　１０ｂ・・・検出手段　／／・・・比較
部７．２・・・指令部　／３・・・増幅部　／グ・・・
油圧サーボ弁　／夕・・・配管　／ぶ・・カップリング
／Ｊａ・・・油圧サーボシリンダ　／２・・・ボルトナ
ツト／／・・・密封輪　１５′・・・キー　、２／・・
・密封材′２コ・・・密封輪　２３・・・密封材　コグ
・・ナツト　、２！・・・ブツシュ　、２６・・・油圧
回転接手２７、コｔ・・・油路　２り、３／・・・円周
溝　３．２゜３３・・・油入　ｊｌ・・・密封輪　、？
ｇ　、　３７・・・室３１・・シリンダ室　３り・・・
油入　グ／・−穴０４１２・・・シリンダ室　グ３１ク
グ・・・漏油室　グｊ。 り６・・・オイルシール　グア・・・連通孔　りｌ・・
・ドレン孔４ｔ？・・・台ｊ゛／・・・柱！コ・・・枠
ｊ３・・・可動翼本体　コグ・・・軸受　！！・・・軸
封装置　ｔｇ・・・軸　ｊ２・・・キー　！！・・・カ
ップリング　！？・・・ナツト　４０・・・中継板。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　新井一部 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　油圧サーボモータにより可、動翼を制御する可動
   翼を備えた流体機械の８角制御装置において、円筒状部
   材両端に端壁を有した密閉シリンダ内部にピストンを備
   え、ピストンに固定したピストンロッドがシリンダ端壁
   を密封挿通して回転軸中を軸方向移動自在に挿通する可
   動翼の翼角制御用軸と一体に形成され、もしくは翼角Ｉ
   ＩＩ　御用軸に連結され、ピストンロッドと平行しピス
   トンに一端が固定されシリンダ端壁を密封して挿通ずる
   ピストン位置検出用ロッドを備えた油圧サーボシリンダ
   を可動翼を備える回転軸上に同芯に装着し、位置検出用
   ロッド端側にサーボ機構の位置検出手段を固設したこと
   を特徴とする可動翼を備えた流体機械の翼角制御装置。 ２、サーボ機構の位置検出手段が位置検出用ロッドに固
   定され回転軸を間にして分割された金属製円板と金属製
   円板の軸方向に対向して設けた非接触形位置検出器とか
   らなる特許請求の範囲第１項記載の可動具を備えた流体
   機械の翼角制御装置。