JP2010101491A - 作業機器のシャフトを軸方向に支持するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機器の動作に由来する、生じる可能性のある最も強度の高い軸方向の力を補償するように軸受け装置を構成するという従来の発想を覆す装置を提供すること。
【解決手段】内側リングと外側リングとを有し、軸受けハウジング内に配置されたシャフト軸受けが提供され、内側リングはシャフトに堅固に結合され、回転本体は内側リングと外側リングとの間に延在し、軸方向支持体は、ばねユニットによって外側リング状に設けられ、ばねユニットはシャフトの軸方向に作用するとともにシャフト軸受けの外側リングの第１の端部によって支持され、ばねユニットの第２の端部は離隔した軸受け部分内に案内される。設計値より大きな軸方向の力が生じた場合、シャフト軸受けの外側リングは軸方向に移動し、所定の最大力を超えた場合に、シャフトの回転速度が減少するか、又はシャフトの駆動が完全に停止するように具現化されたばねユニットによって部分的に補償される。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機器のシャフトを軸方向に支持するための装置に関する。

この種の作業機器は、特許文献１に開示されているような、一般廃棄物、粗大物、木材、又はその種の物のための粉砕機器とすることができる。シャフト上には、切断歯部を有する円板状部材が配置され、切断歯部はシャフトによって旋回し、切断歯部に隣接して平行に延在する固定刃部と相互作用する。粉砕される物質は、切断歯部と刃部との間の切断作用の結果として粉砕される。

この種の粉砕機器の作動中には、実質的に横断方向の力が、固定子（刃部）と回転子（切断歯部）との間の接触領域に生じる場合がある。この場合、切断用具が堅固に取り付けられたシャフトは、一方向に押し／引きすることができる。このことはいくつかの点において欠点となり、一方では、固定刃部と回転する切断歯部との間の隙間ができる限り一定とされて切断を最適化する。他方では、実質的な力（及び最適な場合にはモーメント）はシャフト軸受け装置に作用する。これらの、特に軸方向の力は非常に大きくて、例えば転がり軸受けとして具現化された固定軸受けのような軸受けの固定は破壊される。

原理的には、この種の軸受けは固定／可動軸受けと支持軸受けとに分けられる。支持軸受けの場合には、浮動軸受け装置と圧下軸受け（ｓｃｒｅｗｅｄ−ｄｏｗｎ ｂｅａｒｉｎｇ）装置との間に区別がつけられる。すべてのシャフト軸受けにおいて、上述の軸方向の力に対応することができるように、１つ又は２つの軸受けを軸方向に固定しなければならない。

“１つの粉砕機”の例示の方法によって記載された場合だけではなく、作業機器のシャフトを軸方向に支持するための別の装置においても、従来においては、機器の動作に由来する、生じる可能性のある最も強度の高い軸方向の力、若しくは負荷さえもが補償されるように、軸受け装置を構成するという発想を起点としていた。

結果として従来技術においては、特に最も大きな負荷の可能性は仮にあったとしても非常にまれであるので、対応する軸方向のシャフト支持装置は通常の操作に対して大きすぎた。したがって、また、シャフト支持装置は、非常に大きく高価である。

他方、設計の構成に対して計算された力より大きな軸方向の力が生じた場合に、軸受け及び／又はその軸方向の固定要素が損傷され又は破壊されるということを念頭におく必要がある。この損傷又は破壊はかなりの修理費用を生じさせる。加えて、機器は修理の間、停止し、生産の損失をもたらす。最終的に、シャフトは再度新たに位置合わせしなければならない。

欧州特許第１５７５７０８号明細書

本発明は、これら従来の設計ルールを覆す。本発明は、軸受け装置を通常の条件の下で生じる軸方向の力に基づいて設計するという発想に基づいている。さらに、高められた力／モーメントがシャフト軸受け装置に作用するような外乱が生じた場合には、本発明は以下の特徴を提供する。

作業機器のシャフトを軸方向に支持するための本発明による装置は、軸受けハウジング内に配置されるとともに（１つの）内側リングと（１つの）外側リングとを有するシャフト軸受けを提供する。内側リングはシャフトに堅固に結合される。回転本体は、内側リングと外側リングとの間に延在する。軸方向支持体は、ばねユニットによって外側リング状に設けられ、ばねユニットはシャフトの軸方向に作用するとともにシャフト軸受けの外側リングの第１の端部によって支持される。ばねユニットの第２の端部は離隔した軸受け部分内に案内される。設計された構成に対する力より大きな軸方向の力が生じた場合、シャフト軸受けの外側リングは軸方向に移動することができる。これはばねユニットによって部分的に補償される。さらに、ばねユニットは、所定の最大力を超えた場合に、シャフトの回転速度が減少するか、又はシャフトの駆動が完全に停止するように具現化される。

また、対応する調節装置／制御装置は、調整値／標準値からのずれが検知されるとすぐに他の手段を提供する。

また、力の測定の代わりに、距離の測定又は力と距離とを結合させた測定が（外側リングの）シャフト軸受けの領域において行われ、シャフトの軸方向の変位の際に作業機器の操作順序における不規則性を突き止めることができる。

前述のばねユニットは、原理的に機械的ばねユニットとすることができ、本発明によれば、ばねユニットはピストン／シリンダーユニット、例えば油圧式ピストン／シリンダーを備える。逆方向の力又はユニットのばねの作用は、油圧によって調整することができる。これは、対応する制御を介して静的に又は動的に行うことができる。

本発明の更なる実施形態によれば、ばねユニットの一方の端部はシャフト軸受けの外側リングに対して位置するが、ばねユニットは軸受け部分、例えば環状本体の対向端部において支持され、シャフト軸受けの軸受けハウジング上にねじ止めされる。これは、静止状態のばね及び支持ユニットの案内と、シャフトの変位の際に軸方向の力を適応させることができる硬い軸受け部分と、この軸受け部分とシャフト軸受けとの間に装入されたばねユニットを介して行われる緩衝作用とを提供する。次いで、軸受けハウジングそれ自体は、静止した状態で取り付けることができる。

本発明の１つの実施形態は（シャフトの軸方向の視点から見て）、ばねユニットの反対側の静的な固定要素によるシャフト軸受けの外側リングの支持を用意している。この固定要素は、例えば軸受けハウジングに堅固に接続するか、又は機器のフレーム上に設置することができる。

本発明は、異なるシャフト軸受け、例えば上述したような軸受け装置に実施することができる。これらは、転がり軸受けの固定された又は可動な軸受けを含んでいる。転がり軸受けは、半径方向及び／又は軸方向の負荷を回転する部品に伝達するための構成要素であり、作業機器の回転するシャフトの半径方向及び／又は軸方向の力を伝達するための本発明の技術的範囲内にある。これに関する限りにおいて、本発明はこの種の転がり軸受けのすべて、例えば球面転がり軸受け及び円錐ころ軸受けの設計を包含する。

１つの実施形態によれば、本発明による装置はまた制御ユニットを含み、この制御ユニットは、ばねユニットに作用する力／モーメントの機能としての関連するシャフト駆動部を制御する。これは、上述したように通常はまれである、特に大きな軸方向の負荷の場合に、対応する力／モーメントが迅速に検知されて、例えば直ちにシャフト駆動部を停止し、作業機器への損傷を防止することを可能にするのを保障する。次の段階において、外乱は除外することができ、機器は通常通り、再度始動される。

本発明のコンセプトは、調整操作に基づき、従来技術において生じていた大きすぎるということなしに済ますことができるという利点を有している。この装置は、調整操作とは異なる力／モーメントが所定の限界内においてばねユニットによって補償され得るように構成され、この装置が例えば修理作業のために停止される場合の制御という観点において、より高い強度の力／モーメントが検知され、処理される。

本発明の更なる特徴が、従属請求項及び他の出願書類の特徴から明らかになる。

本発明が、最良の実施形態に基づいて後述される。

特許文献１による粉砕装置のシャフト１０を軸方向に支持するための本発明による装置の垂直断面図である。

図１は、軸受けハウジング２０中に配置されたシャフト軸受け３０を示している。シャフト軸受け３０はこの場合、転がり軸受けの形状の固定／可動軸受けであり、１つの内側リング３２、１つの外側リング３４、及びこれら内側リングと外側リングとの間に配置された回転本体（球面ころ）３６を備える。

内側リング３２がシャフト１０に堅固に固定され、シャフト１０とともに回転する一方で、外側リング３４は軸受けハウジング２０に固定されている。軸受け２０は、作業機器の機器フレーム／機器ハウジング２６に、ねじによって軸受けカバー２２を介して固定されている。

作業機器の領域において外乱が生じる場合には、これはシャフト１０を軸方向（矢印Ａ）に、よって外側リング３４の矢印の方向Ｂに変位させる。外側リング３４を支持するために、本発明による装置は、ばね及び支持ユニット４０を提供し、このばね及び支持ユニットはこの場合以下のように具現化されている。

環状本体４８は、ねじ５０を介して軸受けハウジング２０に固定されている。環状本体４８中には、環状ピストン４０が挿入される環状溝４４が、外側リング３４に対向する部分に延在している。リングシール４６は、環状本体４８とこの環状本体中に案内される環状ピストン４０との間にシールを生成するように設けられている。油圧オイルのためのライン４５が開口している圧力チャンバー４４ｄは、図中において左側にある環状ピストン４０の端部と、環状溝４４の対向する壁４４ｗとの間に形成される。環状ピストン４０に作用し、転がり軸受けの外側リング３４に対して提供された軸方向の支持力は、油圧の方法によって調整することができる。オイルポンプ、マノメータ、シールなどの油圧ライン４５の更なる接続は、関連する調整ユニットと同様に、図的にのみ６０によって閉めされている。

図示されたピストン／シリンダーユニットは、外側リング３４の矢印方向Ｂにおける軸方向の変位を所定の程度まで補償する。より大きな軸方向の力、及びこれによる（先行して設定することのできる最大値を超える）より大きな軸方向の変位の際には、この力は油圧の方法によって測定され、記録され、（図示されない）シャフト駆動部が直ちに停止されるように制御が行われる。

このことは、シャフト軸受け装置のための大きすぎる支持軸受けを設けて、シャフトに作用する均衡を超えた軸方向の力を有する作動上のまれな外乱の場合においてさえ、システムの破壊を防止する必要性を排除する。

固定／可動軸受け装置の、固定軸受け側上において、両方の軸受けカバーを本発明による装置によって置き換えることができる。前述の粉砕機におけるのと同様に、高い強度の力が一方の方向にのみ生じる場合、（示されたように）一方の側における１つのばねユニットで十分である。

Ｏ字状軸受け装置、Ｘ−字状軸受け装置等においては、一方の側のみが通常、本発明による方法によって具現化される。

１０・・・シャフト
２０・・・軸受けハウジング
２２・・・固定要素
３０・・・シャフト軸受け
３２・・・内側リング
３６・・・回転本体
３４・・・外側リング
４０・・・ばねユニット、環状ピストン
４４・・・環状溝
４４ｄ・・・圧力チャンバー
４５・・・ライン
４６・・・リングシール
４８・・・軸受け部分

Claims (11)

1. １．１ 軸受けハウジング（２０）中に配置されるとともに、内側リング（３２）及び外側リング（３４）を提供するシャフト軸受け（３０）と、
   １．２ シャフト（１０）の軸方向において作用し、前記シャフト軸受け（３０）の前記外側リング（３４）の第１の端部によって支持され、第２の端部によって離間した軸受け部分（４８）中に案内されるばねユニット（４０）と、
   を特徴とする、作業機器のシャフト（１０）を軸方向に支持するための装置。
2. 前記装置の前記ばねユニット（４０）は、ピストン／シリンダーユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記装置の前記ばねユニット（４０）は、油圧作動式ピストン／シリンダーユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記装置の前記軸受け部分（４８）は、環状本体であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記装置の前記軸受け部分（４８）は、前記軸受けハウジング（２０）上にねじ止めされていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記装置の前記軸受けハウジング（２０）は、静的に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記装置の前記シャフト軸受け（３０）は、転がり軸受けからなる固定／可動軸受けであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記シャフト軸受け（３０）の前記外側リング（３４）は、前記シャフト（１０）の軸方向から見たときに、前記ばねユニット（４０）と反対側の静的な固定要素（２２）に対して位置していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記装置の前記固定要素（２２）は、前記軸受けハウジング（２０）に堅固に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記環状本体（４８）中に案内されるとともに、ライン（４５）を介して圧力チャンバー（４４ｄ）に輸送される油圧オイルの手段によって作用させることができる環状ピストン（４０）を有する請求項４に記載の装置。
11. 前記ばねユニット（４０）に作用する力の機能としての関連するシャフト駆動部を制御する調整ユニットを有する請求項１に記載の装置。

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