JP5478642B2

JP5478642B2 - 流体駆動型搖動装置

Info

Publication number: JP5478642B2
Application number: JP2012003700A
Authority: JP
Inventors: 祥司林
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: JP2013141653A

Description

本発明は、流体駆動型搖動装置に関し、特に、流体の力で回転するフィン体を介して回転する回転カム体によって往復移動する一対のパラレルロッドで搖動カムを搖動させ、モータ等を用いない単純機構によって作動する搖動装置を得るための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の搖動機構としては、例えば、動力源として、電力、水力、風力に頼るものがあるが、何れもリンクやクランク等の機構及びモータを使用し、大型でかつ複雑な機構となっている。
従来構成の代表例としては、例えば、特開平２００９−１３６７１４号公報に示される降雨装置における搖動機構の構成を挙げることができる。

すなわち、図１５及び図１６において、降雨装置１０には、モータを用いた回転駆動手段２２と、この回転駆動手段２２の回転をノズル５０の搖動運動（首振り運動）に変換する四節回転連鎖の梃子クランク機構により構成された動力伝達手段６０と、ノズル５０の搖動範囲（往復角運動の最大振れ角）の中心位置を外す位置に配置されてノズル５０からの放水の一部を受けるキャッチトレイ１００とからなり、前記動力伝達手段６０を、梃子クランク機構のクランクの長さを変更自在な構成としている。
尚、図１７は、前記動力伝達手段６０の回転動作により、ノズル５０が左右に回動して流体の噴出し方向を可変としている状態を示している。

特開２００９−１３６７１４号公報

従来の搖動装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の図１５から図１７で示される特許文献１の構成の場合、ノズル５０を搖動するための動力伝達手段６０がモータ２２を必要とすると共に、動力を伝達してノズル５０を搖動するための機構が複雑でかつ大型となり、モータを必要としない小型化されたノズル用の搖動機構を必要とする要望には応えることが困難であった。

本発明による流体駆動型搖動装置は、筒状の本体ケースの内側に回転自在に設けられ一端に筒状で回転カム面を有する回転カム体と、前記回転カム体内に固定され角度が付けられた複数のフィンを有するフィン体と、前記本体ケースの一端に設けられた筒状の継ぎ手フランジと、前記回転カム体の他端の外周に軸回転自在に設けられた筒状で搖動カム面を有する搖動カム体と、前記回転カム面と前記搖動カム面との間でかつ前記回転カム体の外周に位置する一対の第１、第２パラレルロッドと、前記本体ケースの他端に設けられた搖動カム押え体と、前記搖動カム体と前記搖動カム押え体との間に設けられた減摩手段と、を備え、前記継ぎ手フランジ側から供給された流体によって前記フィン体及び回転カム体が回転すると共に前記各パラレルロッドが往復直動することによって前記搖動カム体が時計方向及び反時計方向に搖動する構成であり、また、前記減摩手段は、ボール軸受、コロ軸受、真円球、ポリテトラフルオロエチレンの塗膜の何れかよりなる構成であり、また、前記搖動カム体には、前記流体を搖動放出するための放出ノズルが設けられている構成であり、また、前記搖動カム面の形状に応じて前記搖動カム体の搖動角度が変更できる構成であり、また、前記回転カム体とフィン体とは、キー溝及びキーを介して接続されている構成であり、また、前記搖動カム体の搖動角度は、前記回転カム体の回転カム面の第１軸方向長さにより決まり、前記第１軸方向長さは、前記搖動カム面の第２軸方向長さを超えないようにした構成であり、また、前記継ぎ手フランジは、前記回転カム体の保持を行うと共に、前記流体の種類により前記継ぎ手フランジの形状及び大きさを変更できるように前記継ぎ手フランジは前記本体ケースに着脱自在に設けられている構成である。

本発明による流体駆動型搖動装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、筒状の本体ケースの内側に回転自在に設けられ一端に筒状で回転カム面を有する回転カム体と、前記回転カム体内に固定され角度が付けられた複数のフィンを有するフィン体と、前記本体ケースの一端に設けられた筒状の継ぎ手フランジと、前記回転カム体の他端の外周に軸回転自在に設けられた筒状で搖動カム面を有する搖動カム体と、前記回転カム面と前記搖動カム面との間でかつ前記回転カム体の外周に位置する一対の第１、第２パラレルロッドと、前記本体ケースの他端に設けられた搖動カム押え体と、前記搖動カム体と前記搖動カム押え体との間に設けられた減摩手段と、を備え、前記継ぎ手フランジ側から供給された流体によって前記フィン体及び回転カム体が回転すると共に前記各パラレルロッドが往復直動することによって前記搖動カム体が時計方向及び反時計方向に搖動することができ、小型軽量で流体のみの力によってノズルの搖動を達成することができる。
また、前記減摩手段は、ボール軸受、コロ軸受、真円球、ポリテトラフルオロエチレンの塗膜の何れかよりなることにより、搖動カム体の円滑な回転を得ることができる。
また、前記搖動カム体には、前記流体を搖動放出するための放出ノズルが設けられていることにより、放出ノズルを直接搖動カム体に取付けることができ、コンパクトな流体駆動型搖動装置を得ることができる。
また、前記搖動カム面の形状に応じて前記搖動カム体の搖動角度が変更できることにより、放出ノズルの搖動角度を自在に変更することができる。
また、前記回転カム体とフィン体とは、キー溝及びキーを介して接続されていることにより、回転カム体とフィン体とを簡単かつ確実に組み込むことができる。
また、前記搖動カム体の搖動角度は、前記回転カム体の回転カム面の第１軸方向長さにより決まり、前記第１軸方向長さは、前記搖動カム面の第２軸方向長さを超えないようにしたことにより、放水ノズルの搖動角度を自在とすることができる。
また、前記継ぎ手フランジは、前記回転カム体の保持を行うと共に、前記流体の種類により前記継ぎ手フランジの形状及び大きさを変更できるように前記継ぎ手フランジは前記本体ケースに着脱自在に設けられていることにより、継ぎ手フランジの形状を変えるのみで、多種類の流体の放出を行うことができる。

本発明による流体駆動型搖動装置を示す断面図である。図１の要部を示す断面図である。図１の回転カム体を示す側面図である。図１の回転カム体と搖動カム体を示す側面図である。図４の分解図である。図１の回転カム体の平面図である。図１の搖動カム体の平面図である。図１の要部の動作説明図である。図１の回転カム体及び搖動カム体の回転及び搖動を示す説明図である。図１のフィン体を示す平面図である。図１０の左側面図である。図１の搖動装置の分解斜視図である。図１の搖動装置に放出ノズルを接続した状態を示す斜視図である。図１３の平面図である。従来の搖動装置を示す構成図である。図１５の正面図である。図１６のノズルの搖動を示す説明図である。

本発明は、流体の力で回転するフィン体を介して回転する回転カム体によって往復移動する一対のパラレルロッドで搖動カムを搖動させ、モータを用いない単純機構によって搖動作動する流体駆動型搖動装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による流体駆動型搖動装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１１で示されるものは流体駆動型搖動装置１０の筒状をなす本体ケースであり、この本体ケース１１の鍔状をなす一端１１ａには、液体、気体、粉体等からなる流体１２を内部に供給するための筒状の継ぎ手フランジ１３がボルト１４を介して着脱自在に設けられている。

前記本体ケース１１内には、全体形状が筒状をなす回転カム体１５が回転自在に設けられ、この回転カム体１５の一端１５ａ側は、所定のカムリードの回転カム面１５ｂが形成され、その他端１５ｄ側には、全体形状が筒状をなすと共に所定のカムリードの搖動カム面１６を有する搖動カム体１７がこの回転カム体１５の送管部１５ｅとは独立して搖動自在に設けられている。
前記本体ケース１１の鍔状をなす他端１１ｂにはボルト１８を介して輪状の搖動カム押え体１９が固定されており、前記搖動カム体１７と搖動カム押え体１９との間には、搖動カム体１７の動きをスムーズにするためと、搖動カム体１７を常に本体ケース１１の中央に維持するための減摩手段としての多数の真円球２０が輪状に配設されている。尚、この減摩手段２０としては、前記真円球に限らず、ボール軸受、コロ軸受、テフロン（登録商標）として採用されているポリテトラフルオロエチレンの塗膜も使用可能である。

前記回転カム体１５の外周位置で、かつ、前記回転カム面１５ｂと前記搖動カム面１６との間には、棒状をなす一対の第１、第２パラレルロッド２５,２６が各カム面１５ｂ，１６に接触部１５Ａを介して摺接するように配設され、前記回転カム体１５の一方向の一定の回転により前記回転カム面１５ｂで押された各パラレルロッド２５,２６が搖動カム面１６を押すため、搖動カム体１７が往復搖動するように構成されている。

前記回転カム体１５の内側には、フィン体３０がこの回転カム体１５と一体回転するように内設されており、このフィン体３０の後端３１側に形成された鍔状のキー３２は前記回転カム体１５の後端に形成されたザグリ状のキー溝３３に嵌合している。

図２は、前述の継ぎ手フランジ１３、回転カム体１５及びフィン体３０を拡大して示し、図３は、回転カム体１５の回転カム面１５ｂのカム上点Ａとカム下点Ｂに第１、第２パラレルロッド２５,２６が摺接し、回転カム中心に対称位置（すなわち、１８０°位相が異なる位置）に配設されている状態を示しており、第２パラレルロッド２６がカム上点Ａに位置する時に第１パラレルロッド２５はカム下点Ｂに位置している。

図４は、前記回転カム体１５の送管部１５ｅに前記搖動カム体１７を搖動自在に装着した状態を示し、図５は、搖動カム体１７のみを送管部１５ｅから離脱させた状態を示しており、前記搖動カム体１７は回転カム体１５の送管部１５ｅに対して独立して左右方向Ｃに搖動できるように構成されている。

図６は、回転カム体１５の平面図であり、回転カム面１５ｂのカム上点Ａとカム下点Ｂ間は、第１軸方向長さＬ１に設定されている。
図７は、搖動カム体１７の平面図であり、その搖動カム面１６には軸方向に沿って突出する突起１７ａが形成され、この突起１７ａの両側に一対のカム下点Ｃが形成されると共に、この各カム下点Ｃに対応して一対のカム上点Ｂが形成されている。

前記搖動カム面１６の前記カム下点Ｃとカム上点Ｂとの間は、前記回転カム体１５の第１軸方向長さＬ１と同じ第１軸方向長さＬ１を設定され、前記搖動カム面１６全体の平面における軸方向長さは第２軸方向長さＬ２として設定されている。
従って、前記搖動カム体１７の搖動角度＋θ，−θ（図９で示す）は、前記各パラレルロッド２５,２６の突き出し動作を行うための回転カム体１５の第１軸方向長さＬ１の寸法により決定され、この回転カム体１５の第１軸方向長さＬ１は前記搖動カム体１７の第２軸方向長さＬ２の寸法を超えないことが絶対条件である。

図８は、前記回転カム体１５と送管部１５ｅと搖動カム体１７と各パラレルロッド２５,２６の動作関係を示しており、前記各パラレルロッド２５,２６は図３で示されるように一対構成であるが、図８では一方のみを示している。
前記各パラレルロッド２５,２６は、前記本体ケース１１の内面に形成されたリブ又は凹部等のガイド１１ａ、１１ｃ（図１に示す）により一定方向の直線に沿う往復動作しか移動できないように構成されている。

前記回転カム体１５が回転することにより、前記各パラレルロッド２５又は２６が距離Ｌａ分だけ押されて移動し、その移動した距離分だけ前記搖動カム体１７に回転運動を与えることになる。
前記各パラレルロッド２５,２６は、図３にも示したように、交互に移動するため、この各パラレルロッド２５,２６の往復運動により前記搖動カム体１７には距離分Ｌａ，Ｌｂの搖動運動が生じることになる。
また、前記搖動カム体１７の前記第２軸方向長さＬ２（図７）の距離が前記回転カム体１５の第１軸方向長さＬ１の距離より長いため、回転カム体１５が１回転した場合でも搖動カム体１７は１回転しないように構成されている。

図９は、前述の回転カム体１５と各パラレルロッド２５,２６及び搖動カム体１７における回転カム体１５の回転による搖動カム体１７の時計方向及び反時計方向の往復による搖動状態を示している。
すなわち、図９の（Ａ）状態で、回転カム体１５を左回転させると、（Ｂ）状態のように、第１パラレルロッド２５が回転カム面１５ｂによって右方向に押し出され、搖動カム体１７の搖動カム面１６上を摺動して搖動カム体１７は（Ａ）の０°から（Ｂ）の状態のように、搖動角＋θだけ搖動する。

さらに、前記回転カム体１５が同一方向へ回転して（Ｃ）状態となると、第１パラレルロッド２５が前述と逆方向の左方向へ移動し、搖動カム体１７は０°の位置に戻る。
さらに、前記回転カム体１５が同一方向へ回転すると、（Ｄ）状態で示されるように、第１パラレルロッド２５が（Ｃ）状態と同じ方向へ移動し、第１パラレルロッド２５が搖動カム面１６上を摺動しつつ移動するため、搖動カム体１７は搖動角度−θだけ搖動し、回転カム体１５を同一方向へ連続して回転させることにより、搖動カム体１７は、搖動角度＋θ，−θの角度範囲で往復搖動するように構成されている。

尚、図９では一方の第１パラレルロッド２５のみしか示していないが、実際には、第１パラレルロッド２５とは１８０°位相が異なる位置に第２パラレルロッド２６が図３のように配設され、前記回転カム体１５の回転動作に連動して各パラレルロッド２５,２６が交互に平行往復移動することにより搖動カム体１７の搖動が行われる。
また、前記搖動カム面１６の形状を種々変更することにより、搖動カム体１７の搖動角θを変更することができる。

図１０及び図１１は、図１における前記フィン体３０を具体的に示しており、このフィン体３０の外周の図１で示す後端３１から先端３１ａにかけて長板状をなす４個のフィン３０ａが形成され、この各フィン３０ａは後端３１側から先端３１ａ側にかけてひねりによる角度αが形成されており、図１のように、継ぎ手フランジ１３から流体１２（例えば、水）が供給されると、この流体１２の流体圧力が各フィン３０ａにかかり、各フィン３０ａに回転方向の力が加わり、フィン体３０は回転する。
前記フィン体３０の回転に伴い、回転カム体１５も同一方向へ回転し、前述と同様に、各パラレルロッド２５,２６を介して搖動カム体１７の搖動が行われる。尚、回転カム体１５の回転速度は、前記フィン３０ａの形状、流体１２の流速、流量を可変とすることにより、変えることができ、この回転カム体１５の回転速度によって、搖動カム体１７の搖動速度を変えることができる。

前記流体駆動型搖動装置１０は、各部分を分解して示すと、図１２の通りであり、前記搖動カム体１７の先端の図１の一点鎖線で示されるように放出ノズル５０を接続すると、前記搖動カム体１７の搖動に応じて放出ノズル５０は図１４で示されるように、搖動角度＋θ，−θの範囲で搖動し、例えば、水の搖動放水を行うことができる。

本発明は、流体の流体圧力のみによって、モータ等を用いることなく放出ノズルを搖動させることができ、電源が全くない場所においても流体の搖動放出ができる。

１０流体駆動型搖動装置
１１本体ケース
１１ａ一端
１１ｂ他端
１１ｃガイド
１２流体
１３継ぎ手フランジ
１４ボルト
１５回転カム体
１５ａ一端
１５ｂ回転カム面
１５ｄ他端
１６搖動カム面
１７搖動カム体
１８ボルト
１９搖動カム押え体
２０真円球（減摩手段）
２５,２６第１、第２パラレルロッド
３０フィン体
３０ａフィン
３１後端
３１ａ先端
３２キー
３３キー溝
５０放出ノズル
Ａカム上点
Ｂ，Ｃカム下点
Ｌ１第１軸方向長さ
Ｌ２第２軸方向長さ

Claims

筒状の本体ケース(11)の内側に回転自在に設けられ一端に筒状で回転カム面(15b)を有する回転カム体(15)と、前記回転カム体(15)内に固定され角度(α)が付けられた複数のフィン(30a)を有するフィン体(30)と、前記本体ケース(11)の一端(11a)に設けられた筒状の継ぎ手フランジ(13)と、前記回転カム体(15)の他端の外周に軸回転自在に設けられた筒状で搖動カム面(16)を有する搖動カム体(17)と、前記回転カム面(15b)と前記搖動カム面(16)との間でかつ前記回転カム体(15)の外周に位置する一対の第１、第２パラレルロッド(25,26)と、前記本体ケース(11)の他端(11b)に設けられた搖動カム押え体(19)と、前記搖動カム体(17)と前記搖動カム押え体(19)との間に設けられた減摩手段(20)と、を備え、前記継ぎ手フランジ(13)側から供給された流体(12)によって前記フィン体(30)及び回転カム体(15)が回転すると共に前記各パラレルロッド(25,26)が往復直動することによって前記搖動カム体(17)が時計方向及び反時計方向に搖動することを特徴とする流体駆動型搖動装置。
前記減摩手段(20)は、ボール軸受、コロ軸受、真円球、ポリテトラフルオロエチレンの塗膜の何れかよりなることを特徴とする請求項１記載の流体駆動型搖動装置。
前記搖動カム体(17)には、前記流体(12)を搖動放出するための放出ノズル(50)が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の流体駆動型搖動装置。
前記搖動カム面(16)の形状に応じて前記搖動カム体(17)の搖動角度が変更できることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の流体駆動型搖動装置。
前記回転カム体(15)とフィン体(30)とは、キー溝(33)及びキー(32)を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の流体駆動型搖動装置。
前記搖動カム体(17)の搖動角度(＋θ，−θ)は、前記回転カム体(15)の回転カム面(15b)の第１軸方向長さ(L1)により決まり、前記第１軸方向長さ(L1)は、前記搖動カム面(16)の第２軸方向長さ(L2)を超えないようにしたことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の流体駆動型搖動装置。
前記継ぎ手フランジ(13)は、前記回転カム体(15)の保持を行うと共に、前記流体(12)の種類により前記継ぎ手フランジ(13)の形状及び大きさを変更できるように前記継ぎ手フランジ(13)は前記本体ケース(11)に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の流体駆動型搖動装置。