JP5376744B2 - 可変傾斜角を有する回転シュートを備えたバルク材料の分配のための装置 - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は、可変傾斜角を有する回転シュートを備えたバルク材料を分配するための装置に関する。

更に特定的には、本発明は、支持枠と、バルク材料を分配するためのシュートと、懸架回転子と、傾斜制御回転子と、傾斜機構とを含むこのような装置に関する。このシュートは、実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜できるように懸架回転子に懸架されている。傾斜機構は、懸架回転子と傾斜制御回転子の間の差動回転を両限界位置間のシュートの傾斜角の変化に変換するようにシュートと傾斜制御回転子との間に接続されている。

従来技術

このような装置は、例えば米国特許第３，６９３，８１２号から知られている。この装置において両回転子は、遊星歯車箱を介して回転させられる。この遊星歯車箱からは、（１）主入力シャフトと、（２）二次入力シャフトと、（３）以後、回転シャフトと呼ばれる第１の出力シャフトと、（４）以後、傾斜制御シャフトと呼ばれる第２の出力シャフトとが出ている。この主入力シャフトは、駆動電動機によって回転させられる。減速機構は、主入力シャフトを回転シャフトに接続している。後者は、支持枠を貫通しており、ピニオンによって懸架回転子の歯付きリングに係合している。傾斜制御シャフトも、支持枠内へと侵入し、そこでピニオンによって傾斜制御回転の歯付きリングに係合している。遊星歯車箱は更に、外周で回転シャフトのピニオンと係合する水平の環状歯車と、二次入力シャフトによって支持される太陽歯車と、前記環状歯車の内周と太陽歯車とに係合する少なくとも２個の衛星ピニオンと、傾斜制御シャフトの歯車と係合する衛星ピニオン・キャリアとを含んでいる。これらの歯車は、二次入力シャフトが回転していないときに両出力シャフトが同じ回転速度を持つように寸法決めされている。可逆回転方向を有する制御電動機は、遊星歯車の二次入力シャフトに連結されている。この制御電動機を第１の方向に駆動することによってシュートは、第１の方向に傾斜し、制御電動機を逆方向に駆動することによってシュートは、逆方向に傾く。制御電動機の回転速度は、シュートの回転速度とは無関係にシュートの傾斜速度を決定する。ブレーキを用いて二次入力シャフトを制動することによって、回転するシュートには厳密に一定の傾斜角が与えられる。

この遊星歯車箱がバルク材料分配装置の重要な装置部分であることは留意されるであろう。これは、この装置の価格の大きな部分を占める特殊な設計である。更に、駆動ユニットが保守や大きな修理を必要とするときに運転状態を維持するために、遊星歯車箱全体は予備を備えていなければならない。

発明が解決しようとする課題

本発明の目的は、主な保守や修理の場合に著しく問題の少ない、より単純な駆動機構を有する、前述のタイプのバルク材料を分配する装置を提供することである。

課題を解決するための手段

本発明によればこの目的は、支持枠とバルク材料を分配するためのシュートと懸架回転子と傾斜制御回転子と傾斜機構とをそれ自体は公知の手法で含むバルク材料を分配するための装置によって達成される。両回転子は、実質的に垂直な回転軸の周りに回転できるように前記支持枠に搭載されている。前記シュートは、実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜可能であるように前記懸架回転子に懸架されている。この懸架回転子（つまりはシュート）は、その回転軸を中心として第１の方向に第１の電動機によって駆動できる。前記傾斜機構は、懸架回転子と傾斜回転子との差動回転を両限界位置間でのシュートの傾斜角の変化に変換するように、シュートと傾斜制御回転子との間に連結されている。本発明の第１の態様によれば、このシュートは、懸架回転子の回転方向に傾斜機構を介して傾斜制御回転子を加速しながらその両限界位置のうちの一方の位置に戻るように平衡が保たれている。この実施形態では第１の制動装置が、傾斜制御回転子に制動モーメントを作用させることができるように傾斜制御回転子に連結されている。この第１の制動装置には、懸架回転子が第１の回転方向に駆動されるときに傾斜制御回転子に適用される制動モーメントを制御することによってシュートの傾斜を制御できる第１の制御装置が接続されている。もし傾斜制御回転子に加えられる制動モーメントがシュートを平衡位置に保持するために必要とされるモーメントに等しければ、シュートは、一定の傾斜状態にとどまる。もし傾斜制御回転子に加えられた制動モーメントがシュートを平衡位置に保持するために必要とされるモーメントより大きければ、シュートは、その一方の限界傾斜位置から遠ざかる。もし傾斜制御回転子に加えられる制動モーメントがシュートを平衡位置に保持するために必要とされるモーメントより小さければ、シュートは、その一方の限界傾斜位置に近づく。理由は、その特定の平衡が懸架回転子に対する傾斜制御回転子の加速を引き起こすからである。これら三つのケースでは、第１の電動機は、実質的に一定の速度を提供しつつ、傾斜制御回転子の制動モーメントより大きな駆動モーメントを発生させなくてはならない。シュートの両限界位置のうちの一方の位置への復帰を保証するシュートの平衡を与えるために、シュートの重量のみに頼るか、あるいはシュートが一方向に傾いたときにポテンシャルエネルギーを蓄積し、逆方向に傾いたときにそれを解放することのできるカウンターウエイト、スプリング、その他のコンポーネントに頼ることもできる。結論として、傾斜制御回転子に制御可能な制動モーメントを有する単純な制動装置を連結することによって、シュートが第１の方向に回転するときにシュートの傾斜角と傾斜速度とを制御できる。

傾斜制御回転子を連続的に制動することなしにシュートを、厳密に一定の傾斜角のまま回転させるために、懸架回転子と傾斜制御回転子との間にクラッチ伝動機構を連結することができる。係合位置ではこの機構は、両回転子を回転上、相互依存的に、すなわち両回転子に同じ回転速度を与えるが、クラッチの解放位置ではこの機構は、それぞれ一方の回転子の他方の回転子に対する相対的な加速、減速を与える。言い換えれば、伝動機構が解放されている時、傾斜制御回転子の制動モーメントを変化させることによってシュートの特定の傾斜角を設定した後、両回転子の角度偏移を機械的に固定し、それによってこのためにいかなるエネルギーも消費することなくシュートに厳密に一定の傾斜角を与えるために、この伝動機構を係合することができる。

もしシュートの回転を一方向に限定することではなく、シュートが回転上、固定されたときにシュートの傾斜角を両方向に調整可能にすることを望むのであれば、第２の電動機を、その回転軸を中心として第２の回転方向に傾斜制御回転子を駆動できるように傾斜制御回転子に連結しなければならず、また第２の制動装置を、懸架回転子に制動モーメントを作用させることができるように懸架回転子に連結しなくてはならない。第２の制動装置に連結された制御装置はこの場合、懸架回転子の制動モーメントを変化させることによってシュートの傾斜角の他の方向への回転的な変化を制御する。この目的のためにエネルギー消費を伴うことなくシュートに厳密に一定の傾斜角を与えるためには、前述の歯車伝動機構に頼ることが有利であろう。シュートの傾斜は、それを回転駆動せずに変化させることもできることは留意されるべきである。この目的のために懸架回転子は、第２の制動装置によって回転を阻止され、またシュートの傾斜は、シュートの平衡が両限界位置のうちの一方の位置にシュートを復帰させるということを利用して、傾斜制御回転子を第２の電動機で駆動することによって一方の方向に制御され、第１の制動装置を介して傾斜制御回転子を制動することによって他方の方向に制御される。

シュートの傾斜角が懸架回転子を制動することによって変化するとき、前記第２の回転方向におけるシュートの実質的に一定の回転速度を保証するために、可変速度駆動装置は、第２の電動機に連結されなくてはならない。それからこの可変速度駆動装置に連結された制御装置によって懸架回転子の所望の回転速度が与えられるが、一方、懸架回転子の制動モーメントを制御する第２の制御装置によってシュートの所望の傾斜速度を与えることができる。代替としてシュートの回転速度は、第２の制動装置を介して付与でき、また制御装置は、第２の電動機の可変速度駆動装置に連結でき、シュートの傾斜速度を直接制御するようにできる。両方の場合共、可変速度駆動装置を有する第２の電動機は、シュートの所望の回転速度より高い回転速度および低い回転速度で傾斜制御回転子を駆動可能であることに留意すべきである。

上述の説明では、シュートは懸架回転子の回転方向に傾斜機構を介して傾斜制御回転子を加速しながら、その両限界位置のうちの一方の位置に復帰するように平衡が保たれているということを仮定している。もしこのような平衡が可能でないとすれば、本発明による装置は、以下のように装備すべきである。第１の制動装置は、傾斜制御回転子に制動モーメントを作用させ得るように傾斜制御回転子に連結される。第２の電動機は、シュートの所望の回転速度より高い回転速度でその軸を中心として一方の方向に傾斜制御回転子を駆動できるように傾斜制御回転子に連結される。第２の制動装置は、懸架回転子に制動モーメントを作用させ得るように懸架回転子に連結される。こうして制御装置は、第１の制動装置を用いて、第１の方向に懸架回転子を駆動することと傾斜制御回転子の制御された制動とによって一方の方向にシュートの傾斜を制御することを可能にし、また第２の制動装置を用いて、シュートの所望の回転速度より高い回転速度で第１の方向に傾斜制御回転子を駆動することと懸架回転子の制御された制動とによって他方の方向にシュートの傾斜を制御することを可能にしている。

もし上記の装置で傾斜機構が完全に自動阻止性の機構であれば、すなわちシュートの傾斜を一定に保持するために前記傾斜制御回転子にモーメントを適用する必要がなければ、その時は懸架回転子を回転させ、そして、厳密に一定の傾斜角でシュートを回転させるために傾斜制御回転子にブレーキをかけなければよい。しかしながら、もし傾斜制御回転子が完全な自動阻止性ではないか、あるいは磨耗がその自動阻止性を破壊する危険があれば、前述のようなクラッチを有する伝動機構を装置に取り付けることが推奨される。

もしシュートの回転を一方向に限定することを望まないのであれば、第１の電動機はシュートの所望の回転速度で第２の方向に懸架回転子を駆動できる必要があり、また第２の電動機はシュートの所望の回転速度より高い回転速度で第２の方向に傾斜制御回転子を駆動できる必要がある。この場合、第１の制動装置と第２の制動装置と第２の電動機とに接続された制御装置は、シュートの傾斜を、（ａ）第２の電動機を用いてシュートの所望の回転速度より高い回転速度で第２の方向に傾斜制御回転子を駆動することと第２の制動装置を用いて懸架回転子の制御された制動とによって一方の方向に、（ｂ）懸架回転子の他方方向への駆動と、第１の制動装置による傾斜制御回転子の制御された制動とによって他方の方向に、制御される必要がある。この装置ではシュートの傾斜は、シュートを回転駆動せずに変化させることもできることに留意すべきである。この目的のために、回転する懸架回転子は第２の制動装置を介して阻止され、そしてシュートの傾斜を、傾斜制御回転子を第２の電動機で第１の方向に駆動することによって一方の方向に制御され、傾斜制御回転子を第２の電動機で第２の方向に駆動することによって他方の方向に制御する。

上述のパラグラフで説明した装置で、傾斜角が懸架回転子を制動することによって変えられるときにシュートの実質的に一定の回転速度を保証するために、可変速度駆動装置を第２の電動機に連結するべきである。そうすれば可変速度駆動装置に連結された制御装置は、懸架回転子の所望の回転速度を与えることができ、一方、懸架回転子の制動モーメントを制御する第２の制御装置は、シュートの所望の傾斜速度を与えることができる。代替としてシュートの回転速度は、第２の制動装置を介して付与でき、また制御装置は第２の電動機の可変速度駆動装置に連結でき、それによってシュートの傾斜速度を直接制御できる。可変速度駆動装置を有する第２の電動機はシュートの所望の回転速度より高い回転速度で傾斜制御回転子を駆動できる必要があることは留意すべきである。

傾斜制御回転子または懸架回転子を制動するための上述のような装置で使用される制動装置は、例えば機械式、油圧式、磁気式または電磁式ブレーキでよいことに留意することは重要である。しかしながら本発明による装置の好適な実施形態では、第１の電動機と第２の制動装置および第２の電動機と第１の制動装置はそれぞれ、電動機モードでは、駆動トルクを発生させ、また発電機モードでは、少なくとも一回転方向に制動トルクを発生させることができるように電気回路によって供給される電気式回転機械を含む装置（ユニット）を形成する。言い換えれば第１の駆動電動機と第２の駆動電動機はそれぞれ、電気ブレーキの機能も遂行する。この構成は、装置の構造を単純にする（別のブレーキを備える必要がない）ばかりでなく、装置のエネルギーバランスの観点からも興味深いものであることは留意すべきである。更に、発電機モードで動作する電気式回転機械は、制動パワーを電力に変換し、これを電力供給網に注入する。この電力は少なくとも部分的には、シュートの傾斜角を制御するために発生する制動モーメントに打ち勝つように電動機モードで動作する電気式回転機械が吸収する電力を補償するために使われる。

本発明による装置の好適な実施形態では、電気式回転機械は、例えば減速器を備えた電動機であり、電気回路は静的周波数変換器である。これらは、標準の安価な装置であって、機械が破損した場合のこれらの交換は通常、問題にならない。

前述のようなシュートの傾斜を制御するための装置は、シュートの傾斜を感知するための種々の手段を持ち得ることに留意すべきである。第１の実施形態では、懸架回転子の角度位置を感知する第１の角度センサーと傾斜制御回転子の角度位置を感知する第２の角度センサーと両回転子の相対的角度位置を計算してそれからシュートの傾斜を推定するための計算手段とが使用される。しかしながら制御装置の更に良好な精度は、両電動機の相対的角度位置を直接感知する差動角度センサーを使用するときに得られる。この精度は、両電動機間に差動測定機構を接続することによって更に改善できる。このような機構は、例えば第１の入力シャフトと第２の入力シャフトと出力シャフトとを含む。第１の入力シャフトは懸架回転子によって回転させられ、第２の入力シャフトは傾斜制御回転子によって回転させられる。この差動測定機構は、両回転子が同じ速度を有するときには出力シャフトが回転上固定され、そして回転上固定された参照点に対してシュートの傾斜角を生ずるように寸法決めされる。その時単純な角度センサーは、この差動測定機構の出力シャフトの角度位置を感知し、それによって回転上固定された参照点に対するシュートの傾斜を検出する。この傾斜制御装置はまた、シュートと共に回転するシュートの傾斜用のセンサーを含むこともできる。この場合、回転可能な傾斜センサーには送信器が連結され、回転上固定された支持枠には少なくとも一つの受信器が搭載される。この方法によって、シュートの傾斜を回転的な参照点に対して直接的に測定できる。

本発明の他の特徴と特性は、付属の図面の参照により、例示のために以下に示す好ましい幾つかの実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。

それぞれの図で、同じ参照記号は、同じあるいは類似の構成要素を示す。
図１、２、４、５に示すバルク材料を分配するための装置１０は特に、例えば溶鉱炉といった竪型炉の装入装置の一部であることを意図している。この装置は、垂直供給チャネル１６を画定する固定された供給スリーブ１４を備えた外枠１２を含んでいる。懸架回転子１８は、大径の玉軸受け２０によって外枠１２内に懸架されている。この懸架回転子１８は、その下端に外枠１２の内側と炉の内側との間のスクリーンとして働く水平フランジ２４を備えた円筒形ボディーを含んでいる。傾斜制御回転子２８と呼ばれる第２の回転子２８は、懸架回転子１８を取り巻いており、懸架回転子１８の回転軸と実質的に同軸の回転軸を持つように大径玉軸受け２６によって外枠１２内に懸架されている。

参照記号３２は、供給チャネル１６を通して注入されるバルク材料のための分配シュートを示す。このシュート３２は、２本の懸架アーム３４、３４’を持っており、これによってシュートは懸架回転子１８に懸架されている。傾斜制御回転子２８によって駆動される傾斜機構によってシュート３２は、実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜できる。図示の装置ではこの傾斜機構は、シュート３２の懸架アーム３４、３４’のそれぞれに対して懸架回転子２０によって支持された懸架機構３６、３６’を有している。これら両側懸架機構３６、３６’の各々は、垂直入力シャフト３８、３８’と内歯車（図示せず）と水平懸架ピン４０、４０’とを有している。シュート３２の両側懸架アーム３４、３４’は、懸架ピン４０、４０’と連結されており、後者は、シュート３２のための実質的に水平な傾斜軸を画定している。両懸架機構３６、３６’の各々の垂直入力シャフト３８、３８’は、傾斜制御回転子２８の歯付きクラウン４３に係合するピニオンを備えている。この内歯車システムは、垂直入力シャフト３８、３８’の回転を懸架ピン４０、４０’の回転に変換する。両懸架機構３６、３６’はシュート３２の中心面に関して対称であること、すなわち入力シャフト３８、３８’と同じ方向の回転は両懸架ピン４０、４０’の反対方向の回転という結果をもたらすことに留意すべきである。

シュートに連結されていて傾斜制御回転子によって駆動される他の傾斜機構も知られていることに留意することは重要である。例えばＵＳ−Ａ−４，９４１，７９２は、両ピンと傾斜制御回転子との間に連結されたフォーク形の傾斜レバー、あるいはシュートの両方のピンの一方と相互依存関係の歯付きセクターと協働する歯付きリングセグメントを傾斜機構として使用することを提案している。ＵＳ−Ａ−５，００２，８０６は、球形連結部を有するロッドを用いた回転子とシュートのピンの一つに連結されたレバーとの連結を提案している。他の傾斜機構も、ＷＯ９５／２１０７２、ＵＳ−Ａ−４，３６８，８１３、ＵＳ−Ａ−３，８１４４０３、ＵＳ−Ａ−３，７６６，８６８から知られている。

参照記号５０は、支持枠１２に搭載された第１のケーシングを示す。このケーシング５０は、角度付き歯車伝動機構５２を介して水平出力シャフト５６に連結された、以下回転シャフト５４と呼ばれる垂直シャフト５４を囲っている。回転シャフト５４の上端は、機械的減速装置５８を介して電動機６０に連結されている。回転シャフト５４の下端は、ケーシング５０の底板を密封的に貫通して突出しており、懸架回転子１８の歯付きクラウン６４に係合するピニオン６２を備えている。支持枠１２が、ケーシング５０の底板によって密封的に閉じられている、ピニオン６２を通すためのポート（出入り口）６６を供えていることも留意すべきである。参照記号７０は、支持枠１２に搭載された第２のケーシングを示す。このケーシング７０は、角度付き歯車伝動機構７２によって水平出力シャフト７６に連結された、以下傾斜制御シャフト７４と呼ばれる垂直シャフト７４を囲っている。回転シャフト７４の上端は、機械的減速装置７８を介して電動機８０に連結されている。傾斜制御シャフト７４の下端は、ケーシング７０の底板を密封可能に貫通して外に現れており、制御回転子２６の歯付きクラウン８４に係合するピニオン８２を備えている。支持枠１２が、ケーシング７０の底板によって密封可能に閉じられている、ピニオン８２を通すためのポート（出入り口）８６を供えていることに留意すべきである。ケーシング５０の水平出力シャフト５６とケーシング７０の水平出力シャフト７６は、クラッチ９０によって互いに連結される。クラッチ９０が係合位置にあるとき、両回転子１８、２８は回転上、相互依存関係にあり、回転子１８、２８の一方を他方に対して加速したり減速したりすることは不可能である。更にこれらの異なる歯車比は、回転子１８、２８の回転速度がこの場合に厳密に同じになるように決められる。したがって回転子１８、２８の一方を他方に関して加速または減速するためには、クラッチ９０は解放されなくてはならない。

参照記号１００は、バルク材料分配装置１０を制御する制御システムを全体的に示す。この制御システムは１００、例えば第１の可変速度駆動装置１０４を介して電動機６０を制御し、第２の可変速度駆動装置１０６を介して電動機８０を制御するプログラマブル・コントローラを含む中央制御装置１０２を含んでいる。フィードバック信号として中央制御装置１０２は、２個の角度センサー１０８、１１０から信号を受け取る。角度センサー１０８は、歯車１１２を介して回転シャフト５４の角度位置、したがって傾斜制御回転子２８の角度位置を感知する。角度センサー１０８からの信号を用いて中央装置１０２は、シュート３２の瞬間回転速度と位置とを計算する。両角度センサー１０８、１１０からの信号に基づいて中央装置１０２は、シュートの傾斜とシュート３２の瞬間傾斜速度とを計算する。設定装置１１６は、特にシュート３２の回転速度と傾斜と傾斜速度とに関して設定値を中央制御装置１０２に入力することを可能にする。

以下に、バルク材料分配装置１０の動作をより詳細に説明する。
まず第一に、シュート３２はその自重の影響下で準垂直位置に（すなわち、垂直に関して測定されたその傾斜角が最小になる位置に）傾くことができるように平衡を保っていること、及び、傾斜機構はシュート３２がその自重の影響下で最小傾斜位置に戻るときに傾斜制御回転子を矢印１２０の方向に、また懸架回転子を矢印１２０’の方向にそれぞれ加速することができるように寸法決めされること（これは特に、傾斜制御回転子を所定の傾斜角で平衡状態に維持するためには傾斜制御回転子２８にあるモーメントを適用しなくてはならないことを意味する）を仮定しよう。またシュート３２は矢印１２０の方向に速度Ｎで回転すべきものと仮定する。垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角を増加させるために、可変速度駆動装置１０６は、傾斜制御回転子２８に制動モーメントを加える発電機として電動機８０を働かせるが、電動機６０は懸架回転子１８を矢印１２０の方向に速度Ｎで駆動する。更にもし傾斜制御回転子によって加えられる制動モーメントがシュートを平衡位置に維持するために必要とされるモーメントよりも大きくなれば、傾斜制御回転子２８は懸架回転子に関して減速し、垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角は増加する。傾斜制御回転子２８によって加えられる制動モーメントがシュート３２の平衡モーメントを大きく超えれば超えるほど、懸架回転子１８に対する傾斜制御回転子２８の減速は大きくなりシュート３２の傾斜速度は速くなる。懸架回転子１８を駆動するのは無論、電動機６０であるが、これは傾斜制御回転子２８を減速するために傾斜制御回転子２８に加えられる制動モーメントに打ち勝つために必要とされるパワーを与えなくてはならない。このパワーは部分的には、電動機８０が傾斜制御回転子２８の制動モーメントを発生させるための発電機として働くときに可変速度駆動装置１０６が電力供給網に注入する電力によって補償される。もしシュート３２を一定の傾斜角で矢印１２０の方向に速度Ｎで回転させ続けたいのであれば、電動機８０の制動モーメントは、傾斜制御回転子２８の回転速度が懸架回転子１８の回転速度Ｎと実質的に同じになるように可変速度駆動装置１０６によって設定されなくてはならない。両回転子１８、２８の回転速度がほぼ等しくなると、クラッチ９０が係合する。この瞬間から両回転子１８、２８は回転上、相互依存関係になり、同じ速度で回転する。シュート３２の傾斜角は係合時のその値で固定される。電動機８０は、もはや制動トルクを発生させる必要がなくなり、したがってアイドリング回転が可能になる。その結果、電動機６０はもはや、傾斜制御回転子２８の制動モーメントに打ち勝つ必要がなくなり、このことはその吸収されるパワーがかなり減少することを意味する。シュート３２の傾斜を垂直に関して減らすためには、クラッチ９０は単に解放されれば良い。傾斜制御回転子２８は、シュート３２の特定のバランスによって矢印１２０の方向の加速度を受けており、これは懸架回転子１８に対する傾斜制御回転子２８の遅れを減少させる。その結果、垂直に対するシュート３２の傾斜角は減少する。シュート３２の傾斜速度をその最小傾斜角の位置に向けて制御するためには、中央制御装置１０２は、可変速度駆動装置１０６を介して電動機８０を発電機として、傾斜制御回転子２８に制動モーメントを加える。この制動モーメントは、シュート３２をその平衡位置に保持するために必要とされるモーメントより小さくしておくべきであるのは無論である。今度はシュート３２を反対方向に、すなわち矢印１２０’の方向に速度Ｎで回転させることとする。垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角を増加させるために、可変速度駆動装置１０６は、電動機８０が傾斜制御回転子２８を矢印１２０’の方向に速度Ｎ’＞Ｎで駆動するように電動機８０を動作させ、また可変速度駆動装置１０４は、制動モーメントを懸架回転子１８に加える発電機として電動機６０を動作させる。可変速度駆動装置１０６を用いて制御装置１０２は、シュート３２の傾斜速度を所望の値に調整するために傾斜制御回転子２８の駆動速度Ｎ’を制御する。可変速度駆動装置１０４を用いて制御装置１０２は、懸架回転子１８の回転速度が所望の値Ｎに実質的に等しいままに留まるように電動機６０を制御する。さて、懸架回転子１８を回転速度Ｎに保持するために懸架回転子１８に加えられる制動モーメントに打ち勝つために必要とされるパワーを供給しなくてはならないのは電動機８０である。このパワーは部分的には、電動機６０が懸架回転子１８の制動モーメントを発生させるための発電機として動作するときに可変速度駆動装置１０４が電力供給網に注入する電力によって補償される。もしシュート３２を一定の傾斜角で矢印１２０’の方向に速度Ｎで回転させ続けたいのであれば、傾斜回転子２８の制動モーメントは、傾斜速度がゼロになるまで可変速度駆動装置１０６によって調整されるべきである。この瞬間に傾斜制御回転子２８の回転速度は懸架回転子１８の回転速度Ｎと同じになり、そしてクラッチ９０が係合される。両回転子１８、２８はこのとき回転上、相互依存関係になり、同じ速度で回転する。電動機６０は、もはや制動トルクを発生させる必要がなくなり、アイドリング回転が可能になる。その結果、電動機８０はもはや、懸架回転子１８の制動モーメントに打ち勝つ必要がなくなり、このことは、その吸収されるパワーがかなり減少することを意味する。もしクラッチ９０が係合すれば電動機６０は、シュートを速度Ｎで矢印１２０’の方向に回転駆動するために使用できることにも留意すべきである。シュート３２の傾斜を垂直に関して再び減らすためには、まずクラッチ９０が解放される。懸架回転子１８は、シユート３２の特定のバランスによって矢印１２０’の方向の駆動モーメントを受けており、これは懸架回転子１８をこの回転方向に加速する傾向がある。可変速度駆動装置１０４を用いて中央制御装置１０２は、シュート３２の回転速度を所望の値Ｎに調整するように懸架回転子１８の制動モーメントを調整する。可変速度駆動装置１０６を用いて中央制御装置１０２は、シュート３２の傾斜速度を所望の値に調整するように傾斜制御回転子２８の制動モーメントを設定する。もし傾斜制御回転子２８の回転速度Ｎ’が懸架回転子１８の回転速度Ｎより小さければ、垂直に関するシュート３２の傾斜角は減少する。

もしシュート３２を矢印１２０’の方向に回転駆動することが必要とされなければ、「電動機８０」は、傾斜制御回転子２８に制動モーメントを作用させることのできるブレーキの機能を遂行するだけにすべきである。この場合、電動機８０とそのインバーター１０６は、傾斜制御回転子２８の制御された制動によってシュート３２の傾斜角の変化を制御するために適した制御装置を装備した機械式、油圧式、磁気式または電磁気式制動装置で置き換えることができる。同時に、こういった制動装置は、可変制動トルクに打ち勝たなくてはならないときに実質的に一定の回転速度を出し得ると仮定すれば、電動機を駆動する可変速度駆動装置１０４なしで済ませることができる。

その自重の影響下で垂直に関して測定されたその傾斜角が最小になる位置にシュートが傾斜するようにシュートを平衡させる代わりに、カウンターウエイトを利用して、垂直に関して測定されたその傾斜角が最大になる位置にシュートが傾斜するようにシュートを平衡させてもよい。最後に、垂直に関するシュートの傾斜角が最大または最小のいずれかになる位置にシュートが戻るようにシュートを平衡させるために、シュートが一方向に傾くときポテンシャルエネルギーを蓄積し、シュートが逆方向に傾斜するときにそのエネルギーを解放することのできるスプリングまたは油圧シリンダー手段を有することもできる。

ここで傾斜機構は自動阻止性、すなわちシュートの傾斜角を一定に維持するために傾斜制御電動機にモーメントを加える必要がないと仮定する。またシュート３２は矢印１２０の方向に速度Ｎで回転すべきであると仮定する。垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角を増加させるために可変速度駆動装置１０６は、傾斜制御回転子２８に制動モーメントを加える発電機として電動機８０を動作させるが、電動機６０は矢印１２０の方向に速度Ｎで懸架回転子１８を駆動する。実際、もし傾斜制御回転子に作用する制動モーメントがある一定の値より大きくなると、傾斜制御回転子２８は懸架回転子に対して減速し、垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角は増加する。懸架回転子１８に対する傾斜制御回転子２８の減速が大きいほど、シュート３２の傾斜速度は大きくなる。傾斜制御回転子２８を減速するために傾斜制御回転子２８に適用される制動モーメントに打ち勝つために必要とされるパワーを供給しなくてはならないのは電動機６０であることは無論である。このパワーは部分的には、電動機８０が傾斜制御回転子２８の制動モーメントを発生させるための発電機として動作するときに、可変速度駆動装置１０６が電力供給網に注入する電力によって補償される。一定の傾斜角をもって矢印１２０の方向に速度Ｎでシュートを回転させておくためには、無負荷で電動機８０を動作させればよい。しかしながらもし傾斜機構がシュートのすべての傾斜角に関して完全な自動阻止性でない場合は、シュート３２に厳密に一定の傾斜角を与えるためにそれでもなおクラッチ９０を係合することが推奨される。垂直に対して測定されたシュート３２の傾斜角を減少させるために、可変速度駆動装置１０６は、電動機８０が傾斜制御回転子２８を矢印１２０の方向に速度Ｎ’＞Ｎで駆動するように電動機８０を動作させ、また可変速度駆動装置１０４は、制動モーメントを懸架回転子１９に加える発電機として電動機６０を動作させる。可変速度駆動装置１０４を用いて制御装置１０２は、シュート３２の回転速度を所望の値Ｎに調整するように懸架回転子１８の制動モーメントを調整する。可変速度駆動装置１０６を用いて制御装置１０２は、シュート３２の傾斜速度を所望の値に調整するように傾斜制御回転子２８の回転速度Ｎ’を調整する。今度は、傾斜機構は自動阻止性であって、シュート３２は矢印１２０’の方向に速度Ｎで回転する必要があると仮定する。垂直に関して測定されたシュート３２の傾斜角を増加させるために、可変速度駆動装置１０６は、電動機８０が傾斜制御回転子２８を矢印１２０’の方向に速度Ｎ’＞Ｎで駆動するように電動機８０を動作させ、また可変速度駆動装置１０４は、制動モーメントを懸架回転子１８に加える発電機として電動機６０を動作させる。可変速度駆動装置１０４を用いて制御装置１０２は、シュート３２の回転速度を所望の値Ｎに調整するように懸架回転子１８の制動モーメントを調整する。可変速度駆動装置１０６を用いて制御装置１０２は、シュート３の傾斜速度を調整する。垂直に対するシュート３２の傾斜を減少させるために可変速度駆動装置１０４は、電動機６０が懸架回転子１８を矢印１２０’の方向に速度Ｎで駆動するように電動機６０を動作させ、また可変速度駆動装置１０６は、制動モーメントを制御回転子２８に加える発電機として電動機８０を動作させる。可変速度駆動装置１０６を用いて制御装置１０２は、シュート３２の傾斜速度を所望の値に調整するように傾斜制御回転子２８の制動モーメントを調整する。可変速度駆動装置１０４を用いて制御装置１０２は、懸架回転子１８の回転速度を値Ｎに調整する。

その組立て時、あるいは保守作業時に、角度センサー１１０は初期化されなくてはならない、すなわち初期計数値は、適切に確定されたシュート３２の傾斜角に関連していなければならない。図３を参照すると、懸架機構３６’は角度当接部１２０と懸架ピン４０’に相互依存するレバー１２２とを備えている。角度センサー１１０を初期化するためには、傾斜回転子２８は、角度当接部１２０にレバー１２２を接触させるために電動機８０によって駆動される。

図４の実施形態では両回転子１８、２８間の相対的な角度位置を直接感知する差動角度センサー１２６が使用される。この差動角度センサー１２６は、クラッチ９０と平行に取り付けられる。もしシュートの傾斜機構が完全に自動阻止性であるという理由でこの装置がクラッチ９０を持たなければ、この差動角度センサー１２６は、両シャフト５６、７６間に直接連結されるようにクラッチ９０の場所に配置されることができる。この差動角度センサー１２６のケーシングも回転していることを考慮すると、回転しないようにされた受信器１２８に向けた測定値の無線伝送を備えることが有利である。

図５の実施形態ではクラッチ９０と平行に連結された差動測定機構１３０が使用されている。この機構は、第１の入力シャフト１３２と、第２の入力シャフト１３４と、出力シャフト１３６とを含んでいる。第１の入力シャフトは、ケーシング５０の出力シャフト５６によって回転させられる。したがって、これは懸架回転子１８の角度位置を感知する。第２の入力シャフトは、ケーシング７０の入力シャフト７６によって回転させられる。したがって、これは傾斜制御回転子２８の角度位置を感知する。この差動測定機構１３０は更に、両回転子１８、２８が同じ回転速度を有するときに出力シャフト１３６が回転可能に固定され、シュート３２が回転的に不動の参照点方向に傾斜するように寸法決めされた遊星歯車システムを含んでいる。

図６は、この遊星歯車システムの平面図を示す。その外周で第１の入力シャフト１３２のピニオン１４０と係合する水平環状歯車１３８と、第２の入力シャフト１３４によって支持された太陽歯車１４２と、環状歯車１３８の内周と太陽歯車１４２とに係合する２個の衛星ピニオン１４４と、出力シャフト１３６に連結された衛星ピニオン支持具１４６とが見られる。それから単一の角度センサー１４８は、出力シャフト１３６の角度位置を感知し、それによって回転的に不動の参照点方向へのシュートの傾斜を検出する。

本発明による可変傾斜角を持つ回転シュートを有する、バルク材料を分配するための装置の平面図。 図１の装置の縦断面図であって、上部は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図で、下部は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図２の矢印３によって識別される細部の立面図。 本発明による可変傾斜角を持つ回転シュートを有するバルク材料を分配するための装置の第１の代替実施形態の、図２に類似の縦断面図。 本発明による可変傾斜角を持つ回転シュートを有するバルク材料を分配するための装置の第２の代替実施形態の、図２に類似の縦断面図。 図５の矢印６−６によって識別される断面線による横断面図。

Claims (24)

1. 支持枠（１２）と、
   バルク材料用の分配シュート（３２）と、
   実質的に垂直な回転軸の周りに回転できるように前記支持枠（１２）に搭載された懸架回転子（１８）であって、前記シュート（３２）が実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜可能であるように懸架されている懸架回転子（１８）と、
   その回転軸を中心として第１の方向に前記懸架回転子（１８）を回転させることができる第１の電動機（６０）と、
   実質的に垂直な回転軸の周りに回転可能であるように前記支持枠（１２）に搭載された傾斜制御回転子（２８）と、
   前記シュート（３２）と前記傾斜制御回転子（２８）との間に連結された傾斜機構（３６、３６’）とを含み、
   前記シュートは、一定の範囲内で、その傾斜方向の一方へ回動するように付勢されていること、
   前記傾斜機構（３６、３６’）は、一方では、前記懸架回転子（１８）と前記傾斜制御回転子（２８）との回転数の差を前記シュート（３２）の傾斜角の一方向の変化に変換するものであり、他方では、傾斜方向の一方へ回動するように付勢されているシュートの傾斜動を前記傾斜制御回転子（２８）の回転に変化する機構であり、
   第１の制動装置（８０’）が前記傾斜制御回転子（２８）に制動モーメントを作用させることができるように前記傾斜制御回転子（２８）に連結されていることと、
   第１の制御装置（１０２、１０６）が前記傾斜制御回転子（２８）の制御された制動によって前記シュート（３２）の傾斜角の変化を制御するように前記第１の制動装置（８０’）に連結されていることと、を特徴とする前記バルク材料を分配するための装置。
   
2. 前記懸架回転子（１８）と前記傾斜制御回転子（２８）との間には、クラッチ（９０）を有する伝動機構（５２、５６、７２、７６）が連結され、前記伝動機構（５２、５６、７２、７６）は前記クラッチ（９０）の係合位置において、両回転子（１８、２８）を等しい回転速度とする相互依存状態にするものであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
   
3. 前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向にその回転軸を中心に前記傾斜制御回転子（２８）を駆動できるように前記傾斜制御回転子（２８）に連結された第２の電動機（８０）と、
   前記懸架回転子（１８）に制動モーメントを作用させることができるように前記懸架回転子（１８）に連結された第２の制動装置（６０’）と、を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
   
4. 前記懸架回転子（１８）の制動モーメントを変化させることによって前記第２の方向に回転している前記シュート（３２）の傾斜角の変化を制御するように前記第２の制動装置（６０’）に連結された第２の制御装置（１０２、１０４）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
   
5. 前記第２の電動機（８０）に連結された可変速度駆動装置（１０６）と、
   前記傾斜制御回転子（２８）の回転速度を変化させることによって前記懸架回転子（１８）の回転速度を制御するように前記可変速度駆動装置（１０６）に連結された制御装置と、を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
   
6. 前記第２の電動機（８０）に連結された可変速度駆動装置（１０６）と、
   一定に保持された前記懸架回転子（１８）の回転速度を用いて前記傾斜制御回転子（２８）の回転速度を変化させることによって前記シュートの傾斜速度を制御するように前記可変速度駆動装置（１０６）に連結された制御装置と、を含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
   
7. 前記第１の電動機（６０）と前記第２の制動装置（６０’）および前記第２の電動機（８０’）と前記第１の制動装置（８０’）はそれぞれ、電動機モードでは、駆動トルクを発生させ、また発電機モードでは、少なくとも一方向に制動トルクを発生させることができる電気回路によって供給される電気式回転機械を含む装置を形成することを特徴とする、請求項３から６のいずれか一項に記載の装置。
   
8. 前記電気式回転機械は減速器（５８、７８）を備えた電動機（６０、８０）であることと、
   前記電気回路は静的周波数変換器（１０４、１０６）であること、を特徴とする、請求項７に記載の装置。
   
9. 前記第１の制御装置（１０２、１０６）と前記第２の制御装置（１０２，１０４）はそれぞれ、
   前記懸架回転子（１８）の角度位置を感知する第１の角度センサー（１０８）と、
   前記傾斜制御回転子（２８）の角度位置を感知する第２の角度センサー（１１０）と、
   両回転子（１８、２８）の相対的角度位置を計算するための計算手段（１０２）と、を含むことを特徴とする、請求項４、５、７、８のいずれか一項に記載の装置。
   
10. 前記第１の制御装置（１０２、１０６）と前記第２の制御装置（１０２，１０４）はそれぞれ、
    両回転子（１８、２８）の角度位置を感知する差動角度センサー（１２６）
    
11. 前記第１の制御装置（１０２、１０６）と前記第２の制御装置（１０２，１０４）はそれぞれ、
    第１の入力シャフト（１３２）と第２の入力シャフト（１３４）と出力シャフト（１３６）とを有する差動測定機構（１３０）と、前記出力シャフト（１３６）の角度位置を感知する角度センサー（１４８）と、を含んでおり、前記第１の入力シャフト（１３２）は前記懸架回転子（１８）によって回転させられ、前記第２の入力シャフト（１３４）は前記傾斜制御回転子（２８）によって回転させられ、また前記差動測定機構（１３０）は両回転子（１８、２８）が同じ回転速度を有するときに前記出力シャフト（１３６）が回転しないように寸法決めされていることを特徴とする、請求項４、５、７、８のいずれか一項に記載の装置。
    
12. 支持枠（１２）と、
    バルク材料用の分配シュート（３２）と、
    実質的に垂直な回転軸の周りに回転できるように前記支持枠（１２）に搭載された懸架回転子（１８）であって、前記シュート（３２）が実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜可能であるように懸架されている懸架回転子（１８）と、
    軸を中心として第１の方向に前記懸架回転子（１８）を回転させることができる第１の電動機（６０）と、
    実質的に垂直な回転軸の周りに回転可能であるように前記支持枠（１２）に搭載された傾斜制御回転子（２８）と、
    前記シュート（３２）と前記傾斜制御回転子（２８）との間に連結された傾斜機構（３６、３６’）と、
    を含むバルク材料を分配するための装置であって、
    前記傾斜機構（３６、３６’）は、前記懸架回転子（１８）と前記傾斜制御回転子（２８）との差動回転を前記シュート（３２）の傾斜角の変化に変換するよう機構であること、
    第１の制動装置（８０’）が前記傾斜制御回転子（２８）に制動モーメントを作用させることができるように前記傾斜制御回転子（２８）に連結されていることと、
    第２の電動機（８０）が前記シュート（３２）の所望の回転速度より高い回転速度で前記第１の方向に前記傾斜制御回転子（２８）を第２の電動機の軸の周りに回転させることができるように前記傾斜制御回転子（２８）に連結されていることと、
    第２の制動装置（６０’）が前記懸架回転子（１８）に制動モーメントを作用させることができるように前記懸架回転子（１８）に連結されていることと、
    制御装置（１０２、１０４、１０６）は、前記シュート（３２）の傾斜を第１の方向に前記懸架回転子（１８）を駆動することと前記第１の制動装置（８０’）を用いて前記傾斜制御回転子（２８）の制御された制動とによって一方の方向に制御することができ、また前記シュート（３２）の傾斜を、前記シュート（３２）の所望の回転速度より高い回転速度で前記第１の方向に前記傾斜制御回転子（２８）を駆動することと、前記の第２の制動装置（６０）による前記懸架回転子（１８）の制御された制動とによって第２の方向に制御することができることと、を特徴とする前記バルク材料を分配するための装置。
    
13. 前記傾斜機構（３６、３６’）は自動阻止機構であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
    
14. 前記懸架回転子（１８）と前記傾斜制御回転子（２８）との間には、クラッチ（９０）を有する伝動機構（５２、５６、７２、７６）が連結され、前記伝動機構（５２、５６、７２、７６）は前記クラッチ（９０）の係合位置において、両回転子（１８、２８）を等しい回転速度とする相互依存状態にするものであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
    
15. 前記第１の電動機（６０）は前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に前記シュート（３２）の所望回転速度で前記懸架回転子（１８）を駆動することができることと、
    前記第２の電動機（８０）は第２の回転方向に前記シュート（３２）の所望の回転速度より高い回転速度で前記傾斜制御回転子（２８）を駆動することができることと、を特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。
    
16. 前記第２の方向への前記シュート（３２）の回転時に、前記第１の制動装置（８０’）と前記第２の制動装置（６０’）と前記第２の電動機（８０）とに連結された前記制御装置は、前記シュート（３２）の傾斜を：
    前記第２の電動機（８０）を用いて前記シュート（３２）の所望の回転速度より高い回転速度で前記第２の方向に前記傾斜制御回転子（２８）を駆動することと前記懸架回転子（１８）の制御された制動とによって一方の方向に制御し、
    前記第１の制動装置（８０’）を用いて第２の方向に前記懸架回転子（１８）を駆動することと前記傾斜制御回転子（２８）の制御された制動とによって他方の方向に制御することができることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
    
17. 前記第２の電動機（８０）には可変速度駆動装置（１０６）が連結されていることと、
    前記制御装置は前記傾斜制御回転子（２８）の回転速度を変化させることによって前記懸架回転子（１８）の回転速度を制御するように前記可変速度駆動装置（１０６）を制御できることと、を特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の装置。
    
18. 前記第２の電動機（８０）には可変速度駆動装置（１０６）が連結されていることと、
    前記制御装置は前記傾斜制御回転子（２８）の回転速度を変化させることによって前記シュート（３２）の傾斜速度を制御するように前記可変速度駆動装置（１０６）を制御できること、を特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の装置。
    
19. 前記第１の電動機（６０）と前記第２の制動装置（６０’）および前記第２の電動機（８０）と前記第１の制動装置（８０’）はそれぞれ、電動機モードでは、駆動トルクを発生させ、又、発電機モードでは、少なくとも一つの回転方向に制動トルクを発生させることのできる電気回路によって供給される電気式回転機械を含む装置を形成することを特徴とする、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の装置。
    
20. 前記電気式回転機械は減速器（５８、７８）を備えた電動機（６０、８０）であること、
    前記電気回路は回転速度／発生トルク線図の四つの象限での前記電気式回転機械の動作を可能にする静的周波数変換器（１０４、１０６）であること、を特徴とする、請求項１９に記載の装置。
    
21. 前記制御装置は、
    前記懸架回転子（１８）の角度位置を感知する第１の角度センサー（１０８）と、
    前記傾斜制御回転子（２８）の角度位置を感知する第２の角度センサー（１１０）と、
    両回転子（１８、２８）の相対的角度位置を計算するための計算手段（１０２）と、を含むことを特徴とする、請求項１２から２０のいずれか一項に記載の装置。
    
22. 前記制御装置は、
    両回転子（１８、２８）の相対的角度位置を感知する差動角度センサー（１２６）を含むことを特徴とする、請求項１２から２１のいずれか一項に記載の装置。
    
23. 前記制御装置は、
    第１の入力シャフト（１３２）と第２の入力シャフト（１３４）と出力シャフト（１３６）とを有する差動測定機構（１３０）と、
    前記出力シャフト（１３６）の角度位置を感知する角度センサー（１４８）と、を含んでおり、
    前記第１の入力シャフト（１３２）は前記懸架回転子（１８）によって回転させられ、前記第２の入力シャフト（１３４）は前記傾斜制御回転子（２８）によって回転させられ、また前記差動測定機構（１３０）は両回転子（１８、２８）が同じ回転速度を有するときに前記出力シャフト（１３６）が回転しないように寸法決めされることを特徴とする、請求項１２から２１のいずれか一項に記載の装置。
    
24. 前記制御装置は、
    前記シュート（３２）と共に回転する前記シュート（３２）の傾斜センサーと、前記傾斜センサーに接続された送信器と、前記支持枠（１２）に固定された少なくとも一つの受信器とを含むことを特徴とする、請求項１２から２１のいずれか一項に記載の装置。

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