JP6282587B2 - 縦型ローラミルのための駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１のおいて書き部に従って形成された縦型ローラミルもしくはボールミル粉砕機のための駆動装置に関する。

冒頭で挙げた種類の駆動装置は例えば特許文献１から知られている。当該文献に記載された駆動装置では、電気モータ式駆動手段が単独の電気モータを有しており、当該電気モータのロータは、速度伝達比が固定の単段式平歯車装置を介して、圧力プレートと駆動結合されている伝動装置と、駆動結合されている。

電気モータによる駆動手段のこのような構成は、単独の電気モータが縦型ローラミルの名目駆動出力もしくは全駆動出力を１００パーセント提供しなければならないので、駆動出力の大きな電気モータを必要とさせ、それによって、当該駆動出力の大きな電気モータは場合によって特殊な構成型式（例えば油冷式または水冷式で中位の回転数を有する永久励起型電気モータ）で実施しなければならず、これは建設コストおよび製造コストを増大させる。さらに単独の電気モータが故障した場合、縦型ローラミル全体が機能不全となり、これは当該縦型ローラミルの運転能力を損ないかねない。

独国実用新案第２０２００８０１７９９４号明細書 独国特許発明第１９９１７６０７号明細書

本発明は、請求項１のおいて書き部に従って形成された縦型ローラミルのための駆動装置を提供することを課題とする。当該駆動装置は、運転能力が向上された状態で必要とする建設コストおよび製造コストは少ない。

上記の課題は請求項１に記載の駆動装置によって達成される。本発明のさらなる構成は従属請求項に規定されている。

本発明によれば縦型ローラミルのための駆動装置は以下のものを有している。すなわちハウジングと、垂直な圧力プレート回転軸周りに回転可能にハウジングに支持されているとともに、縦型ローラミルに向かって駆動装置の出力部を形成する圧力プレート（もしくは圧力リング）と、当該圧力プレートの下方でハウジングに設けられているとともに当該ハウジングに支持もしくは支承されており、かつ、当該圧力プレートと回転駆動結合されている伝動装置と、当該伝動装置の下方でハウジングに組み込まれているとともに、圧力プレート回転軸に対して平行かつ径方向において外側にずらされて延在するロータ回転軸を有する少なくとも一つのロータを有する電気モータ式駆動手段と、を有しており、当該少なくとも一つのロータは平歯車装置を介して伝動装置と回転駆動結合している。本発明に係る駆動装置は、以下の点を特徴とする。すなわち、電気モータ式駆動手段は、個々にロータを有する少なくとも二つの電気モータを多数有しており、前記ロータのロータ回転軸はそれぞれ、圧力プレート回転軸に対して平行かつ径方向において外側にずらされて延在しており、前記ロータはそれぞれ平歯車装置を介して伝動装置と回転駆動結合している点である。

本発明により電気モータ式駆動手段が、少なくとも二つの電気モータを多数有していることにより、駆動装置は運転能力が向上された状態で必要とする建設コストおよび製造コストは少なくなる。

より正確にいえば、個々の電気モータは好ましくは、当該電気モータが縦型ローラミルの名目駆動出力もしくは全駆動出力のうち、部分駆動出力（１００パーセントより小さい、例えば５０パーセント）のみを提供するように、構成もしくは寸法取りされていてよい。これにより標準的構成型式の電気モータであって、回転数が大きく、すなわち出力密度が大きいものを用いることができる。これらの電気モータが必要とする建設コストおよび製造コストは比較的小さく、さらに非常にコンパクトに構成される。

例えば特許文献１に記載された従来型の単独の電気モータは、突入電流を制限するために、場合によっては高価で特殊な実施となる。本発明の場合のように、突入電流が複数の電気モータによって置き換えられると、個々の（出力が比較的弱い）電気モータを直接始動させることが、突入電流を有効に制限する。

したがって本発明の一実施形態によれば、電気モータ式駆動手段の電気モータはそれぞれ標準モータとして形成されている。これは特に電気モータの回転数および寸法上の構成に当てはまる。本発明のさらなる実施形態によれば、電気モータ式駆動手段の電気モータはそれぞれ、四極または六極の三相モータとして形成されている。当該電気モータは好ましくは水冷式電気モータである。

少なくとも二つの電気モータが設けられているために、縦型ローラミルは一つの電気モータが故障した場合、低減された出力でさらに作動され得る。これにより、縦型ローラミルの運転能力は改善されている。

電気モータのコンパクトな構成型式により、平歯車装置を介して当該電気モータを、好ましくは一つまたは複数の遊星歯車装置を有している伝動装置と結合することができる。

本発明のように電気モータを伝動装置に組み込むことにより、（伝動装置の外部に設けられる電気モータの場合のような）電気モータと伝動装置との連結が不要となり、それによって装置の取り付けが簡略化される。

本発明のさらなる実施形態によれば、電気モータ式駆動手段の電気モータの数は２個から８個である。これにより、縦型ローラミルの運転能力がさらに向上された状態で、電気モータをよりコンパクトに実施することができる。

本発明のさらなる実施形態によれば、電気モータ式駆動手段の電気モータはそれぞれ、非同期式三相モータとして形成されている。これらの電気モータは構造および製造が特に簡単であり、多くの構成寸法で提供され、さらに非常に堅牢である。これにより、運転能力はさらに改善されながら、建設および製造のコストはさらに低減される。

本発明の一実施形態によれば、電気モータ式駆動手段の電気モータはそれぞれ、滑らかな特性曲線を有しており、それによって電気モータの運転時、特別な制御を必要とせずに駆動負荷全体が全ての電気モータに均一に分配される。

滑らかな特性曲線（直巻特性曲線とも称される）を実現するのは、負荷に大きく依存する回転数を有する電気モータである。すなわち、これらの電気モータの回転数は負荷が増大するにつれて急激に下降し、負荷が解消されると相応に増大する。すなわち、電気モータ式駆動手段の個々の電気モータは迅速かつ簡単に互いに適合され得、それによって駆動負荷全体が全ての電気モータに均一に分配される。

代替的に電気モータ式駆動手段の電気モータはそれぞれ、周波数コンバータによって制御されていてよく、それによって電気モータの運転時に駆動負荷全体が全ての電気モータに均一に分配され、粉砕運転に対して回転数制御が必要である場合、回転数制御された粉砕装置が成立する。

本発明のさらなる実施形態によれば平歯車装置は、圧力プレート回転軸に対して同軸的に延在する中央軸に設けられている中央歯車を有するとともに、各電気モータの出力軸に当該中央歯車と噛合しているピニオンを有しており、電気モータは当該電気モータのピニオンとともに、中央歯車の外周の周りに均一に、あるいは不均一に配分されて設けられている。これらのピニオンはそれぞれ伝動装置内で支承されるか、あるいはモータ軸に直接載置されてもよい。同様にさらなる実施形態では、ピニオンはフードに受容された状態で、互いに独立的にハウジングと結合されている。これにより、個々のモータは当該モータに属するピニオンを取り外すことによって、取り付けコストを増大させることなく、機械的に作動解除することができる。

通常の駆動装置において（例えば特許文献２に記載されているように）同様に用いられるかさ歯車装置は、小さな出力密度で比較的コストの嵩む種類のトルク伝達であるとともに、取り付けの点で要求が多く、かつ、手間のかかる軸受け構造と複雑なハウジングを必要とするが、これに対して、平歯車装置は、当該観点においてより簡単かつ廉価であるとともに、より大きな出力密度を有している。

伝動装置の第一の遊星歯車装置の太陽歯車もしくは太陽ピニオンはシャフトピニオンとして実施され得る。かさ歯車装置が実装されている従来の伝動装置では、第一の遊星歯車装置の太陽歯車をかさ歯車軸に結合することは手間がかかるとともに繊細である。

本発明のさらなる実施形態によれば平歯車装置は、選択的に切り替え可能な二つの速度伝達比を有しており、それによって駆動装置の出力部に、選択的に選べる二つの異なる回転数を提供できる。換言すれば平歯車装置は好適に、単一の平歯車段の代わりに択一的に切り替え可能な二つの速度伝達比を有しており、これは異なる材料を粉砕することを可能にし、周波数制御よりもコスト面でより有利に実施され得る。

本発明のさらなる実施形態によれば、ハウジングは電気モータ同士の間に形成された空間に十字形の補強部を有しており、当該補強部の交差点は圧力プレート回転軸上にある。言い換えればハウジングは好適に、電気モータの領域において、電気モータ同士の間に設置されている支持十字を介してミルを支持している。３個以上のモータを用いる際は、支持シリンダが使用され得る。

結論として本発明による極めて一般的な発明的思想によれば、縦型ローラミル（ボールミル）のための伝動装置の駆動部が提供され、当該駆動部は伝動装置に一つ以上の縦型駆動モータを取り付けることを特徴としており、当該駆動モータはそれぞれピニオンによって、共通の歯車を駆動する。

最終的に本発明により、本発明の上記の一実施形態、複数の実施形態、または全ての実施形態による駆動装置を有する縦型ローラミルは、想定可能なあらゆる組み合わせにおいても提供される。特定の縦型ミルでは、いわゆる補助駆動装置またはメンテナンス駆動装置が必要とされる。当該要求はピニオン駆動装置のうちの一つを介して実現され得る。

本発明は明らかに、請求項の明示的な引用から生じる特徴の組み合わせによって得られない実施形態に及んでおり、従って本発明の開示された特徴は、それが技術的に有意義である限り、互いに任意に組み合わされていてよい。

以下に本発明を好適な実施形態に基づいて、添付された図面を参照しながらより詳しく説明する。

従来技術による縦型ローラミルの駆動装置を示す図である。 本発明の一実施形態による縦型ローラミルの駆動装置を示す図である。

図１は従来技術による縦型ローラミル（完全には示されていない）の駆動装置１’を示している。このような駆動装置は例えば特許文献２に記載されている。

図１から分かるように駆動装置１’は、ハウジング１０’と、当該ハウジング１０’に回転可能に支持されているとともに、縦型ローラミルの粉砕ボール（図に示されていない）に向かって駆動装置１’の出力部２１’を形成している例えばリング状の圧力プレート２０’と、当該圧力プレート２０’の下方においてハウジング１０’内に設けられるとともに当該ハウジング１０’に支持されており、圧力プレート２０’と回転駆動結合している伝動装置３０’と、縦型ローラミルを駆動するための電気モータ式駆動手段５０’と、当該電気モータ式駆動手段５０’と伝動装置３０’とを回転駆動結合させるためのかさ歯車装置６０’と、を有している。

伝動装置３０’は、第一の遊星歯車装置３１’と、第二の遊星歯車装置４１’と、を有しており、当該第一の遊星歯車装置と第二の遊星歯車装置とは互いに回転駆動結合している。

電気モータ式駆動手段５０’は、ハウジング１０’の外部に設けられている単独の電気モータによってスリップリング式形態で（突入電流を低減させるために）形成されており、電気モータは連結器５１’を介してかさ歯車装置６０’の入力軸６１’と回転駆動結合している。かさ歯車装置６０’の出力軸６２’には第一の遊星歯車装置３１’の太陽歯車３２’が、（相対的には回転しないように）ねじれが生じないように取り付けられており、当該太陽歯車３２’は伝動装置３０’への駆動力の入力部を実現する。伝動装置３０’の圧力プレート２０’に向かっての出力部は第二の遊星歯車装置４１’の遊星支持体４３’によって実現されている。

第一および第二の遊星歯車装置３１’，４１’の接続と当該第一および第二の遊星歯車装置のハウジング１０’における支承もしくは支持とを行うための詳細に関しては、例えば特許文献２が参照される。

以下において図２を参照しながら、本発明の実施形態による縦型ローラミル（完全には示されていない）の駆動装置１を説明する。

図２から分かるように駆動装置１は、ハウジング１０と、垂直な圧力プレート回転軸Ｒ１周りに回転可能に当該ハウジング１０に支持もしくは支承されているとともに、縦型ローラミルの粉砕ボール（図に示されていない）に向かって駆動装置１の出力部２１を形成している例えばリング状の圧力プレート２０と、当該圧力プレート２０の下方においてハウジング１０内に設けられており、当該ハウジングに支持もしくは支承されており、圧力プレート２０と回転駆動結合している伝動装置３０と、縦型ローラミルを駆動するための電気モータ式駆動手段５０と、当該電気モータ式駆動手段５０と伝動装置３０とを回転駆動結合させるための平歯車装置７０と、を有している。

伝動装置３０は、第一の遊星歯車装置３１と、任意に第二の遊星歯車装置４１と、を有しており、当該第一の遊星歯車装置と第二の遊星歯車装置とは互いに回転駆動結合している。

電気モータ式駆動手段５０はそれぞれロータ５３，５５を有する少なくとも二つの、好適に水冷式の電気モータ５２，５４を多数有しており、当該ロータのロータ回転軸Ｒ２，Ｒ３は圧力プレート回転軸Ｒ１に対してそれぞれ平行かつ径方向にずらされて延在しているとともに、それぞれ平歯車装置７０を介して伝動装置３０と回転駆動結合している。

本発明においては電気モータ式駆動手段５０の電気モータ５２，５４の数は好適に２個から８個である。しかしながら６個より大きな数の電気モータ５２，５４は明らかに本発明から除外すべきではなく、適切であるか、または望ましい場合には応用され得る。

詳細には平歯車装置７０は中央歯車７１を有しており、当該中央歯車は圧力プレート回転軸Ｒ１に対して同軸的に延在しているとともに、回転可能にハウジング１０に支承されている中央軸７２に設けられている。平歯車装置７０はさらに、電気モータ５２，５４の数に相当する数のピニオン７３，７４を有しており、個々のピニオン７３，７４はねじれが生じないように電気モータ５２，５４の個々の出力軸５３ａ，５５ａに設けられており、全てのピニオンは共通の中央歯車７１と噛合している。図２から分かるように、電気モータ５２，５４はこのとき当該電気モータの個々のピニオン７３，７４とともに、中央歯車７１の外周の周りに均一に配分されて設けられている。

図２においてそのように示されてはいないが、本発明の一実施形態によれば平歯車装置７０は、選択的に切り替え可能な二つの速度伝達比を有しており、それによって駆動装置１の出力部２１に、選択的に選べる二つの異なる回転数が提供できる。

ハウジング１０は電気モータ５２，５４同士の間に形成された空間Ｓに、十字形の補強部１１（完全には示されていない）を有しており、当該補強部の交差点は圧力プレート回転軸Ｒ１上にある。

図２から分かるように、電気モータ式駆動手段５０の全ての電気モータ５２，５４はハウジング１０に組み込まれており、それによって当該電気モータは当該ハウジングに支持もしくは支承され、好ましくは当該ハウジングの外部輪郭に受容されている。タンクオイルシステムは基礎レベルに配置され得、下降部またはビルジポンプは省略できる。

中央軸７２には遊星歯車装置３１の太陽歯車３２が、ねじれが生じないように取り付けられており、当該太陽歯車３２は伝動装置３０への駆動力の入力部を実現する。圧力プレート２０に向かっての伝動装置３０の出力部は、第二の遊星歯車装置４１の遊星支持体４３によって実現されている。

詳細には太陽歯車３２は第一の遊星歯車装置３１の遊星歯車３４同士の間で、片持ち式にセンタリングされている。第一の遊星歯車装置３１の旋回する遊星歯車３４は第一の遊星歯車装置３１の遊星支持体３３において回転可能に支承されている。第一の遊星歯車装置３１の遊星支持体３３は径方向において、固定式の（ハウジング１０に固定された）リングギア３５と噛合している第一の遊星歯車装置３１の遊星歯車３４を介してガイドされる。第一の遊星歯車装置３１の遊星支持体３３は、シリンダ状の延長部３３ａを介して第二の遊星歯車装置４１の太陽歯車４２と回転駆動結合している。片持ち式にセンタリングされている第二の遊星歯車装置４１の太陽歯車４２と噛合している、第二の遊星歯車装置４１の遊星歯車４４は、固定式の（ハウジング１０に固定された）リングギア４５内で回転する。第二の遊星歯車装置４１の遊星歯車４４が回転可能に支承されている遊星支持体４３は旋回し、当該遊星支持体とともに当該遊星支持体に堅く固定されるとともにスラストベアリング２２，２３を介してハウジング１０に支持されているリング状の圧力プレート２０が回転する。

電気モータ式駆動手段５０の電気モータ５２，５４は好ましくはそれぞれ標準モータとして形成されており、これは特に当該電気モータの回転数と寸法上の構成に該当する。電気モータ式駆動手段５０の電気モータ５２，５４は好ましくはそれぞれ、四極または六極の三相モータとして形成されており、特に非同期式三相モータとして形成されている。

好適な非同期式三相モータの場合、電気モータ式駆動手段５０の電気モータ５２，５４はそれぞれ、滑らかな特性曲線、もしくは直巻特性曲線を有しており、それによって電気モータ５２，５４の運転時、縦型ローラミルの駆動負荷全体が全ての電気モータ５２，５４に均一に分配される。代替的に電気モータ式駆動手段５０の電気モータ５２，５４は周波数コンバータ（図に示されていない）によって回転数もしくはトルク制御されていてよく、それによって電気モータ５２，５４の運転時、駆動負荷全体が全ての電気モータ５２，５４に均一に分配され、粉砕装置は回転数制御された状態で運転され得る。

目下のところ、まだ特許請求されない変更形態によれば、ハウジングはリングに相当しており、当該リングはそれぞれ電気モータによって中断されるか、もしくは当該モータの構成に適合される。

１ 駆動装置
１’ 駆動装置
１０；１０’ ハウジング
１１ 補強部
２０；２０’ 圧力プレート
２１；２１’ 出力部
２２，２３ スラストベアリング
３０；３０’ 伝動装置
３１；３１’ 第一の遊星歯車装置
３２；３２’ 太陽歯車
３３ 遊星支持体
３３ａ シリンダ状の延長部
３４ 遊星歯車
３５ リングギア
４１；４１’ 第二の遊星歯車装置
４２ 太陽歯車
４３；４３’ 遊星支持体
４４ 遊星歯車
４５ リングギア
５０；５０’ 電気モータ式駆動手段
５１’ 連結器
５２，５４ 電気モータ
５３，５５ ロータ
５３ａ，５５ａ 出力軸
６０’ かさ歯車装置
６１’ 入力軸
６２’ 出力軸
７０ 平歯車装置
７１ 中央歯車
７２ 中央軸
７３，７４ ピニオン
Ｒ１ 圧力プレート回転軸
Ｒ２，Ｒ３ ロータ回転軸
Ｓ 空間

Claims (8)

1. 縦型ローラミルのための駆動装置（１）であって、
   ハウジング（１０）と、
   垂直な圧力プレート回転軸（Ｒ１）周りに回転可能に前記ハウジング（１０）に支持されているとともに、前記縦型ローラミルに向かって前記駆動装置（１）の出力部（２１）を形成する圧力プレート（２０）と、
   前記圧力プレート（２０）の下方で前記ハウジング（１０）に設けられているとともに前記ハウジングに支持されており、かつ、前記圧力プレート（２０）と回転駆動結合している伝動装置（３０）と、
   前記伝動装置（３０）の下方で前記ハウジング（１０）に組み込まれているとともに、前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）に対して平行かつ径方向にずらされて延在するロータ回転軸（Ｒ２，Ｒ３）を有する二つのロータ（５３，５５）を有する電気モータ式駆動手段（５０）であって、前記二つのロータ（５３，５５）は平歯車装置（７０）を介して前記伝動装置（３０）と回転駆動結合している、電気モータ式駆動手段と、を有する駆動装置において、
   前記電気モータ式駆動手段（５０）は、個々にロータ（５３，５５）を有する二つの電気モータ（５２，５４）を有しており、前記ロータのロータ回転軸（Ｒ２，Ｒ３）はそれぞれ、前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）に対して平行かつ径方向にずらされて延在しており、前記ロータはそれぞれ前記平歯車装置（７０）を介して前記伝動装置（３０）と回転駆動結合しており、
   前記平歯車装置（７０）は、中央歯車（７１）と、前記中央歯車と噛合する二つのピニオン（７３，７４）と、を有しており、前記中央歯車（７１）は、前記伝動装置（３０）の太陽歯車（３２）と、中央軸（７２）のみを介して接続されており、
   前記ハウジング（１０）は前記電気モータ（５２，５４）同士の間に形成された空間（Ｓ）に十字形の補強部（１１）を有しており、前記補強部の交差点は前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）上にあり、前記補強部（１１）は、前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）の軸方向において、前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）の端部から所定の距離をおいて離間されていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記電気モータ式駆動手段（５０）の前記電気モータ（５２，５４）はそれぞれ、標準モータとして形成されている、請求項１に記載の駆動装置（１）。
3. 前記電気モータ式駆動手段（５０）の前記電気モータ（５２，５４）はそれぞれ、四極または六極の三相モータとして形成されている、請求項１から２のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。
4. 前記電気モータ式駆動手段（５０）の前記電気モータ（５２，５４）はそれぞれ、非同期式三相モータとして形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。
5. 前記電気モータ式駆動手段（５０）の前記電気モータ（５２，５４）はそれぞれ、滑らかな特性曲線を有しており、それによって前記電気モータ（５２，５４）の運転時、駆動負荷全体が全ての電気モータ（５２，５４）に均一に分配される、請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。
6. 前記電気モータ式駆動手段（５０）の前記電気モータ（５２，５４）は周波数コンバータによって制御されており、それによって前記電気モータ（５２，５４）の運転時、駆動負荷全体が全ての電気モータ（５２，５４）に均一に分配される、請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。
7. 前記平歯車装置（７０）は、前記圧力プレート回転軸（Ｒ１）に対して同軸的に延在する中央軸（７２）に設けられている中央歯車（７１）を有するとともに、各電気モータ（５２，５４）の出力軸（５３ａ，５５ａ）に、前記中央歯車（７１）と噛合しているピニオン（７３，７４）を有しており、前記電気モータ（５２，５４）は当該電気モータの個々のピニオン（７３，７４）とともに、前記中央歯車（７１）の外周の周りに配分されて設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。
8. 前記平歯車装置（７０）は、選択的に切り替え可能な二つの速度伝達比を有しており、それによって前記駆動装置（１）の前記出力部（２１）に、選択的に選べる二つの異なる回転数が提供できる、請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動装置（１）。

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