(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力機械のガイドベーンが装着されるガイドリングと、電動サーボモータと、前記電動サーボモータの回転を進退運動に転換するボールねじ機構と、前記ガイドリングと連結される操作ロッドを有し、前記ボールねじ機構から伝達される運動を前記ガイドリングを回動させる運動に転換するリンク機構と、を備えたガイドベーン開閉駆動機構における電動サーボモータ支持装置であって、
上記電動サーボモータの支持ベースを、コンクリート基礎に埋設等の方法で固定したベースプレートに支持ピン回りに回動可能に設置するとともに、上記支持ベースをすべり軸受またはころがり軸受を介してベースプレート上に支持したことを特徴とする、電動サーボモータ支持装置。
【請求項２】
電動サーボモータの支持ベースを、その支持ベース上に電動サーボモータ本体の重心が位置するような大きさとしたことを特徴とする、請求項１記載の電動サーボモータ支持装置。
【請求項３】
支持ピンを電動サーボモータ本体の重心位置に配設したことを特徴とする、請求項１記載の電動サーボモータ支持装置。
【請求項４】
電動サーボモータの支持ベースを円形とし、その外周部を軸受によって支承したことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の電動サーボモータ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水車等の水力機械におけるガイドベーン制御用の電動サーボモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水車等の水力機械においては周方向に配列された多数のガイドベーンを開閉制御することにより流量の制御が行われている。上記ガイドベーンは環状のガイドリングに装着されており、そのガイドリングをサーボモータにより水力機械の軸線回りに回動させることにより各ガイドベーンが同時に回動制御される。
【０００３】
図２は、上記ガイドベーンの開閉制御機構の概略構成を示す平面図であって、図示しない多数のガイドベーンが装着されたガイドリング１には、その直径軸線に対して対称な２点にそれぞれ操作ロッド２の一端部が連結されおり、その各操作ロッド２の他端部が垂直軸線回りに回動可能な軸３にレバー４を介して連結されている。上記軸３にはゲートアーム５の基端部が固着されており、そのゲートアーム５の先端部に電動サーボモータ６により進退されるサーボモータロッド７のロッドエンド７ａがピン８によって連結されている。
【０００４】
しかして、上記電動サーボモータ６を駆動させることによりサーボモータロッド７が進退されると、ゲートアーム５が垂直軸線回りに揺動される。したがって、そのゲートアーム５の揺動によってレバー４を介して両操作ロッド２がその軸線方向に互いに反対方向に進退され、ガイドリング１が回動され、ガイドベーンの開閉操作が行われる。
【０００５】
また、図３は上記ガイドベーン開閉制御機構の他の例を示す図であり、ガイドリング１に連結された２本の操作ロッド２がそれぞれ別個の電動サーボモータ６により進退されるサーボモータロッド７のロッドエンド７ａにピン８によって連結されている。
【０００６】
しかして、この場合も両電動サーボモータ６を駆動し、両サーボモータロッド７を互いに反対方向に進退させることにより、ガイドリング１が回動され、ガイドベーンの開閉操作が行われる。
【０００７】
図４は、図２に示すガイドベーン開閉制御機構に使用される電動サーボモータの縦断側面図であって、立軸水車に適用したものである。
【０００８】
図４において、符号１０はコンクリート基礎１１に埋設等の方法で固定されたベースプレートであって、そのベースプレート１０上に据付ベース１２が設置され、ボルト１３等によって固定されている。そして、その据付ベース１２に電動サーボモータ本体１４から後方に突設されたボス部１４ａが支持ピン１５によって水平面内において回動可能に装着されている。
【０００９】
上記電動サーボモータ本体１４にはモータ１６により減速歯車装置１７を介して回転駆動される雌ねじ部材１８が設けられており、その雌ねじ部材１８にボールねじ軸１９が螺合されている。このボールねじ軸１９はその軸線方向にのみ進退可能としてあり、その先端に設けられているロッドエンド７ａに支持ピン８を介してゲートアーム５が連結され、そのゲートアーム５が図示しないガイドリングに連結されている。
【００１０】
しかして、モータ１６を駆動すると減速歯車装置１７を介して雌ねじ部材１８が回転され、その雌ねじ部材１８に螺合しているボールねじ軸１９が軸線方向に進退される。そしてそのボールねじ軸１９の移動によってゲートアーム５及び操作ロッド２を介してガイドリングが回動され、各ガイドベーンの開閉が行われる。
【００１１】
ところで、上記ボールねじ軸１９の軸線方向の移動により、ゲートアーム５を揺動させ、或は操作ロッド２を介してガイドリング１を回動させるため、上記ボールねじ軸１９には横方向への力が加わる。そこで、前述のように電動サーボモータ本体１４を据付ベース１２に対して支持ピン１５によって回動可能に支持することにより、上記ボールねじ軸１９の進退に応じて支持ピン１５を中心として上記電動サーボモータ本体１４が回動し、ボールねじ軸１９には軸力のみが作用し、横方向の力が作用することがないようにし、ボールねじ軸１９の長寿命化が図られている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、据付状態での電動サーボモータ本体１４はロッドエンド側の支持ピン８とベース側の支持ピン１５の両端で支持されているため、電動サーボモータ本体１４の自重でボールねじ軸１９がたわみ、これによりボールねじ軸１９にラジアル力が作用する。しかも、電動サーボモータは近年大容量水車にも適用され始め、自身も大型化が進んでいるため電動サーボモータの自重も相当大きくなり、上記ボールねじ軸１９に作用するラジアル荷重も大きくなる。また、電動サーボモータを２連以上とした場合には、図３に示すように、ロッドエンド７ａを操作ロッド２を介してガイドリング１にピン結合し、電動サーボモータ支持ベースは基礎に固定されているため、ガイドリング１に作用するスラスト力によりボールねじ軸１９にラジアル力が作用し、ボールねじ面の摩耗が促進されボールねじ軸１９の寿命が低下する等の問題がある。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑み、ボールねじ軸にかかるラジアル荷重を低減し、これの寿命を大幅に向上させることができるようにした電動サーボモータ支持装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、水力機械のガイドベーンが装着されるガイドリングと、電動サーボモータと、前記電動サーボモータの回転を進退運動に転換するボールねじ機構と、前記ガイドリングと連結される操作ロッドを有し、前記ボールねじ機構から伝達される運動を前記ガイドリングを回動させる運動に転換するリンク機構と、を備えたガイドベーン開閉駆動機構における電動サーボモータ支持装置であって、上記電動サーボモータの支持ベースを、コンクリート基礎に埋設等の方法で固定したベースプレートに支持ピン回りに回動可能に設置するとともに、上記支持ベースをすべり軸受またはころがり軸受を介してベースプレート上に支持したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、電動サーボモータの支持ベースを、その支持ベース上に電動サーボモータ本体の重心が位置するような大きさとしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、支持ピンを電動サーボモータ本体の重心位置に配設したことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、電動サーボモータの支持ベースを円形とし、その外周部を軸受によって支承したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図中図４と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００１９】
コンクリート基礎１１に埋設等の方法で固定されたベースプレート１０上には電動サーボモータ本体１４の円板状の支持ベース２０が載置据付けられている。すなわち、上記電動サーボモータ本体１４の支持ベース２０には、その支持ベース２０の平面に直交しベースプレート１０方向に突出する支持ピン２１が回り止め２２によって固着されている。一方、上記ベースプレート１０にはそのベースプレート１０の平面に直交する穴２３が設けられており、その穴２３に装着された軸受２４に、前記支持ベース２０に固着された支持ピン２１が軸支されている。
【００２０】
また、上記ベースプレート１０には、そのベースプレート１０上に載置された電動サーボモータ本体の支持ベース２０の外周部に係止する係止部材２５が装着してあり、その係止部材２５のフランジ部２５ａとベースプレート１０との間に上記支持ベース２０の外周部が挟持保持されている。そして、上記ベースプレート１０と支持ベース２０の外周部との間及び支持ベース２０の外周部と係止部材２５のフランジ部２５ａとの間にはそれぞれすべり軸受或いはころがり軸受の如き軸受２６ａ，２６ｂが介装されている。
【００２１】
しかして、電動サーボモータのボールねじ軸１９の進退に応じてそのボールねじ軸１９に左右方向の力が作用すると電動サーボモータ本体１４が軸受２６ａ，２６ｂ，２４を介して支持ピン２１の軸線回りに自由に回動する。したがって、ボールねじ軸１９に左右方向にラジアル力が加わることが防止される。
【００２２】
また、電動サーボモータ本体１４はその支持ベース２０がベースプレート１０により下方から支持されているので、電動サーボモータ本体１４の約９０％程度もある静止部の自重は直接ベースプレート１０によって支持される。そのため、ボールねじ軸１９に電動サーボモータ本体１４の自重による下向き荷重モーメントが加わることが無くなり、或は最少とされる。
【００２３】
ところで、上記支持ベース２０をその支持ベース２０上に電動サーボモータ本体の重心があるような大きさとし、或はさらに支持ピン２１を電動サーボモータ本体１４の重心位置に配置することにより、支持ベース２０全体で静止部の自重を受けるようになり、ボールねじ軸１９に対する下向き荷重をより効果的に減少或は無くすることができる。
【００２４】
また、上記電動サーボモータ本体の支持ベース２０を円板状とすることにより、電動サーボモータ本体の回動及びその保持をきわめて容易なものとすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は電動サーボモータの支持ベースをベースプレートに対して支持ピン回りに回動可能に設置するとともに、その支持ベースをすべり軸受またはころがり軸受を介してベースプレート上に支持したので、電動サーボモータ本体の静止部の自重による下向きモーメントにより作用するボールねじ軸に作用するラジアル荷重を大幅に低減することができ、ボールねじ軸の寿命すなわち電動サーボモータの寿命を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動サーボモータの構成を示す縦断面図。
【図２】電動サーボモータとガイドリングのリンク構成図。
【図３】電動サーボモータとガイドリングのリンク構成の他の例を示す図。
【図４】従来の電動サーボモータの構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  ガイドリング
２  操作ロッド
７  サーボモータロッド
７ａ  ロッドエンド
８  ピン
１０  ベースプレート
１１  コンクリート基礎
１２  据付ベース
１４  電動サーボモータ本体
１９  ボールねじ軸
２０  支持ベース
２１  支持ピン
２４  軸受
２５  係止部材
２６ａ，２６ｂ  軸受
【図１】
0004334111.tif 000002
【図２】
0004334111.tif 000003
【図３】
0004334111.tif 000004
【図４】
0004334111.tif 000005