JPH0159830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動機駆動システム、特に、運転装
置、伝達装置、あるいは工作機械の材料を前進ま
たは後退させる装置等のような駆動装置に使用さ
れる電動機駆動システムに関する。

一般に、この種の電動機駆動装置として、リユ
ーランド・エレクトリツク社（商標REULAND）
とマネスマン・デマツグ社（商標DEMAG）と
で製造あるいは市販されている装置が知られてい
る。これらの電動機駆動装置は互いに同じ概略的
な構造を備えている。つまりこれらの電動機駆動
装置は高速電動機あるいはメイン電動機と、低速
電動機のギアの減速装置とを備え、これらの高速
電動機と低速電動機のギアの減速装置とはクラツ
チを介して互いに接続されている。REULAND
の電動機駆動装置において、クラツチは電磁クラ
ツチを備えている。DEMAGの電動機駆動装置
において、クラツチは摩擦クラツチを備え、この
摩擦クラツチは高速電動機が減速されるときに高
速電動機のシヤフトの軸方向の動きによつて作用
される。REULANDの駆動装置において、メイ
ン電動機の出力シヤフトは、これの周囲に取り囲
まれた電磁ブレーキの作用によつて制動される。
DEMAGの電動機駆動装置において、メイン電
動機の出力シヤフトは低速電動機のシヤフトに取
り囲まれたブレーキの作用と、高速電動機のシヤ
フトと低速電動機のギアの減速装置とを接続して
いるクラツチの作用とによつて制動される。

２段変速が可能な電動機駆動装置は、低速電動
機のギアの減速装置の連続的な操作を供給して駆
動装置の速い変速操作を得る事と、部品を取り外
して調節することなく寿命を長く維持することが
できる装置を供給する事とが望まれている。ま
た、低速電動機用ギアの減速装置を高速電動機の
シヤフトに対するブレーキトルクの伝達を避ける
事と、ブレーキとクラツチとが作動したときに発
生される摩擦熱の効果的な放熱を行う事のできる
装置を供給することが望まれている。電動機駆動
装置がブレーキトルクの調節と同様に高速電動機
のシヤフトへブレーキを介して作用されるブレー
キトルクの調節手段を供給することが望まれてい
る。このブレーキトルクは低速電動機のギアの減
速装置から高速電動機のシフトへクラツチを介し
て伝達されるものである。加えて、特に冷却剤あ
るいは水のような液体を電動機駆動装置に供給す
る機構が使用されるとき、２段変速可能な電動機
駆動装置はこの液体が収納されるべきことが望ま
れている。上述した市場に有用な２段変速可能な
電動機駆動装置を注意深く分析すれば、従来のい
かなる電動機駆動装置も電動機の駆動システムに
望まれる特徴を供給するものでないことは明らか
である。

この発明は上述した事情に臨みなされたもの
で、この発明の目的は、上述したように広く望ま
れている特徴を供える電動機の駆動装置あるいは
システムを提供することである。特に、最少のメ
インテナンスで長い寿命を維持し、かつ速い速度
の切り変え機構で正確に工作機械や材料を最適位
置に供給することができる電動機駆動装置あるい
はシステムを提供することである。この発明の電
動機駆動装置は、また、ユニツト構造を備え、自
動調節と、低い慣性力のオイルシエアのクラツチ
（oil shear clutch）と、効果的に摩擦熱を伝達
しかつ外から調節可能なブレーキアツセンブリと
を備えている。

この発明の一実施例によれば、上述した特徴と
長所とは電動機駆動システムに提供される。この
電動機駆動システムは市販されている高速あるい
はメイン電動機と、市販されている低速電動機の
ギアの減速装置とを備えている。低速電動機のギ
アの減速装置の出力シヤフトと、高速電動機の出
力シヤフトとは対向する端面を有するハウジング
を備えるオイルシエアのクラツチブレーキ装置の
対向する端部へ接続されている。このクラツチブ
レーキ装置のハウジングは、軸上に直列に列んだ
入力シヤフトと出力シヤフトとを回転可能に支持
している。そして連続的に内側に適合しているオ
イルシエアのブレーキプレートとデイスクとが設
置されハウジングへ接続されている出力シヤフト
を制御する。

同様な一組のオイルシエアのクラツチプレーム
とデイスクとはハウジング内に設置され、入力シ
ヤフトを出力シヤフトに接続し、ピストンの作用
される非回転流体が挿入されてブレーキプレート
とデイスク又はクラツチプレートとデイスクとを
選択的に継ぐ。クラツチブレーキのハウジングに
は潤活と冷却とを行なうオイルが収納されてい
る。このオイルはプレートとデイスクとの両方を
介してくみ上げられ、作動ピストンはクラツチあ
るいはブレーキのどちらも作用されない中立ある
いは中心位置を備えている。クラツチブレーキユ
ニツトの入力シヤフトは低速電動機のギアの減速
装置の出力シヤフトへ接続され、クラツチブレー
キの出力シヤフトは高速電動機のシヤフトに接続
されている。

次に、この発明の電動機駆動システムを添付図
面を参照して詳細に説明する。

第１図に示されている電動機駆動装置１０は、
好ましくは逆回転可能な第１の速い速度と第２の
遅い速度とが交互に要求される機械の操作あるい
は運転を行なうものである。このような機械は、
例えば、移動機械、工作機械、そして様様な運搬
機等である。一般に、多変速駆動装置１０は、
「スラストパツケージ（thrust pakage）」として
用いられているが、この多変速駆動装置１０は機
械的供給装置あるいは運転、またはボールスクリ
ユーあるいは割り出しあるいは位置決め運転に用
いられる。

多変速駆動装置１０は第１図に示されるよう
に、回転可能な出力シヤフト１３を有するメイン
電動機あるいは高速電動機１２と、低速電動機の
ギア減速装置１４と、高速電動機１２と低速電動
機のギアの減速装置１４との間に挿入されたオイ
ルシエアのクラツチブレーキ１６とを備えてい
る。

高速電動機１２は環状のカツプリングハウジン
グ２１によつてクラツチブレーキ１６のハウジン
グ２２へ接続されているハウジング１８を備えて
いる。減速装置１４は電動機２４と、例えば速度
を10対１の比に減速するギア減速機２６とを備え
ている。高速電動機１２と電動機２４とは同じ
ｒ，ｐ，ｍ（回転速度）例えば1725rpmである。
高速電動機１２と減速装置１４とは標準NEMA
「Ｃ」の端面あるいは端部に取り付けられた表面
を備えている。第２図に示されるように、減速装
置１４は１つのスプールギア減速機として図示さ
れているギア減速機２６を介して電動機のシヤフ
ト３４によつて運転される出力シヤフト３２を備
えている。しかし、第１図に示されるように、減
速装置１４は、様々の工場で製造され市販されて
いるウオーム型の減速機と接続されても良い。

クラツチブレーキ１６は出力シヤフト３８と軸
方向に直列に配置されている入力シヤフト３６を
備えている。両方のシヤフトはハウジング２２に
よつて支持されている減摩擦ベアリングによつて
回転可能に支持されている。入力シヤフト３６は
ラツグ４１に間隔を置いて角を成して設けられた
内方部を備え、また出力シヤフト３８の内方端を
支持する減摩擦ベアリング４３を支持している。

クラツチ４５は入力シヤフト３６を出力シヤフ
ト３８へ選択的に接続し、そして環状のクラツチ
デイスク４６を備えている。このクラツチデイス
ク４６はスプラインによつて出力シヤフト３８に
接続され、クラツチデイスクは出力シヤフト３８
と共に回転するが出力シヤフトに対して軸方向に
自由に移動される。クラツチデイスク４６は複数
の環状のクラツチプレート４８に対して内側に適
合するように配置されている。このクラツチプレ
ート４８は入力シヤフト３６を形成する環状に所
定間隔を置いて設けられたラツグ４１によつて移
動される。

クラツチブレーキ１６はブレーキ５５を備えて
いる。このブレーキ５５は、ハウジング２２に固
定され、かつ環状に配置されている一組のラツグ
５７によつて軸方向の移動に対して支持されてい
る環状の非回転ブレーキプレートを複数備えてい
る。この複数の環状のブレーキデイスク５８は出
力シヤフト３８に設けられたスプラインによつて
接続され、出力シヤフトと供に回転される。そし
てこのブレーキデイスク５８は出力シヤフトに対
してブレーキプレート５６と内側で適合するよう
に設置される。ハウジング２２には、油の流れる
部分（図示せず）と出力シヤフト３８の一部とし
て形成されている推進羽根６２との回転に対し
て、クラツチプレートとデイスクとの間と、ブレ
ーキプレートとデイスクとの間とに半径の外方向
に注入されあるいは圧入される油が貯められてい
る。

クラツチ４５とブレーキ５５とは非回転ピスト
ン６５の軸方向の動きに対して交互にあるいは選
択的に作用される。この非回転ピストン５はクラ
ツチプレート４８とブレーキプレート５６との間
に位置される。ピストン６５はハウジング２２の
一部として形成されたシリンダ（図示せず）内で
軸方向の移動に対して支持されている。そして、
回転するクラツチの作用リング６８は減摩擦ベア
リング６９を介して非回転ピストン６５によつて
移動される。好ましくは非回転ピストン６５はこ
れの互いに対向する側に位置される一組の環状に
設置された圧縮ばね７２によつて中立あるいは中
心位置に付勢される。この中立位置においてクラ
ツチ４５とブレーキ５５とはどちらも結合されな
い。

非回転ピストン６５は複動型のピストンであ
り、流体あるいは圧縮空気の作用によつて軸方向
に移動される。この流体あるいは圧縮空気は空気
通路７４あるいは空気通路７６介して流入される
圧縮空気の供給によつて非回転ピストンの一端側
から挿入される。クラツチ４５を作用して入力シ
ヤフト３６を出力シヤフト３８に結合するとき、
圧縮空気は空気通路７６を介して供給され、空気
通路７４から排出される。そして非回転ピストン
６５は第３図において右側へ移動し、クラツチデ
イスク４６とクラツチプレート４８とを給合す
る。ブレーキ５５の作用によつて出力シヤフト３
８を制御するとき圧縮空気は空気通路７４を介し
て供給され、空気通路７６から排出される。そし
て非回転ピストン６５は第３図において左側へ移
動し、回転可能なブレーキデイスク８と回転不可
能なブレーキプレート５６とを結合する。

圧縮空気は、第４図に線図で示される制御シス
テムによつて空気通路７４あるいは空気通路７６
のどちらか一方に供給される。圧縮空気は、エア
ーコンプレツサーあるいは空気供給タンクに接続
されている空気通路８２を介してコントロールシ
ステムに接続されている。フイルタ８３は空気通
路８２内に取り付けられ、フイルタにかけられた
空気は圧力調節器８４及び８６の２つに供給され
る。空気通路８７及び８８はゲージ８９を備え、
圧力調節器８４及び８６を、ブレーキ作用ソレノ
イド９２を有する４つの方向へ移動するダブルソ
レノイド制御バルブ９０と、クラツチ作用ソレノ
イド９４と５個の口部との３個の位置に接続す
る。５個の口部のうちの４個は空気通路７４，７
６，８７そして８８へ接続され、５番目の口部は
排気通路９７へ接続されている。

クラツチ４５を作用するときは、クラツチソレ
ノイド９４は励磁されバルブ９０は圧力の調節さ
れた空気を空気通路８８から空気通路７６へ供給
する。そして、空気通路７４は排気通路９７へ接
続され、その結果、第３図において非回転ピスト
ン６５の左側が圧せられる。ブレーキ５５を作用
するときは、ブレーキソレノイド９２が励磁さ
れ、圧力の調節された空気はバルブ９０によつて
空気通路８７から空気通路７４へ導入され、空気
通路７６は排気通路９７へ接続される。その結果
クラツチブレーキ１６の非回転ピストン６５の右
側（第３図中）が圧せられる。

第２図はこの発明による他の実施例を示し、減
速装置１４とクラツチブレーキ１６とは、第１図
に示されるように高速電動機１２と軸方向に一直
列に配置される代わりに、高速電動機１２の上方
に配置される。第１図に示されている一直列のア
ツセンブリにおいて、クラツチブレーキユニツト
１６の出力シヤフト３８は、環状のカツプリング
ハウジング２１内に収納され、曲げ自在に直列に
設けられたカップリング１０２によつて高速電動
機のシヤフト１３に接続されている。しかし第２
図に示される実施例において、クラツチブレーキ
１６の出力シヤフト３８は、ベルトハウジング１
０４内に収納された歯合型の確実伝動されるベル
ト（図示せず）によつて高速電動機のシヤフト１
３と接続されている。好ましくは、第１図及び第
２図に図示されている２つの電動機駆動装置にお
いて、クラツチブレーキ１６のハウジング２２は
標準的な両端あるいは両端面を備え、この両端は
クラツチブレーキ１６を減速装置１４とカツプリ
ングハウジング２１とへ合利的に結合している。
カツプリングハウジング２１はまた、標準
NEMA「Ｃ」の両端あるいは両端面を介して高速
電動機のハウジング１８へ接続されている。

第１図及び第２図に示されている電動機駆動装
置の操作において、例えば、送りねじ、低速電動
機２４は好ましくは連続的に操作される。ソレノ
イド９４あるいは９４のどちらも作動されないと
き、空気通路７４及び７６の両方は、第４図に示
されるように、排気通路９７に接続され、そして
非回転ピストン６５は圧縮ばね７２によつて及ぼ
される付勢力の結果として中立位置に位置する。
高速電動機１２は作動され出力シヤフト１３を高
速に回転し、例えば送りねじを急速に前進させ
る。この送りねじの急速な前進では、高速電動機
１２は減速され、ブレーキ作用ソレノイド９２は
瞬間的に励磁され、ブレーキ５５は瞬間的に作用
される。出力シヤフト１３はクラツチブレーキ１
６の連続的に回転するシヤフト３２の低速度と等
しいかあるいはこれよりも遅い速度に減速され
る。ブレーキ５５が瞬時に作動された後、すぐに
クラツチソレノイド９４は励磁され、出力シヤフ
ト１３はクラツチ４５によつて出力シヤフト３２
へ出力シヤフト３８を介して結合される。出力シ
ヤフト１３と送りスクリユーとは低速あるいは送
り速度で運転される。

低速送り完了した後、クラツチ用ソレノイド９
４は励磁が弱められ、そしてブレーキ用ソレノイ
ド９２は励磁され、ブレーキ５５は出力シヤフト
１３と送りねじとを効果的に制御する。その結
果、運転される送りねじの負荷は正確でしかも反
復可能な停止位置が駆動装置の操作のこの遅い速
度から得る事ができる。出力シヤフト１３と送り
ねじとを逆回転し、始動位置へ急速に戻すとき、
ブレーキ５５はブレーキ用のソレノイド９２の励
磁を弱めることによつて解放され、高速電動機１
２は作動し、逆回転に出力シヤフト１３を運転す
る。ブレーキ５５はそれから、再び作動し、出力
シヤフト１３の回転を止める。このような過程が
繰り返えされて１つの速度切り換えサイクルが完
了する。

上述したことから、この発明による電動機駆動
装置あるいはシステムはかつて要求されている特
徴と利点とを備えている事は明らかである。例え
ば、この電動機駆動装置は速い速度切り換えサイ
クルを備え、減速装置１４が連続的に運転される
ことを可能にしている。この電動機駆動装置はま
た、出力シヤフト１３の高速と低速との回転を正
確に制御することができる。クラツチブレーキ１
６はさらに長くそして信頼性の高い運転を最少の
メインテナンスで供給し、この電動機駆動装置に
よつて運転される機構の短縮時間を最少にする。
非回転ピストン６５の通常の中立あるいは中心位
置は、クラツチ４５とブレーキ５５との両方とも
同時に作動されないという事が確実にしている。
そして圧力調節器８４及び８６は、クラツチ４５
よつて伝達されるトルクあるいはブレーキ５５に
よつて作用されるブレーキトルクを正確にそして
都合よく選択しあるいは調節する。

クラツチブレーキ１６のハウジング２２内に収
納されている油の滑環は、クラツチ４５とブレー
キ５５とから摩擦熱を効果的に放出し、かつハウ
ジング２２からの放射によつてあるいは水冷コイ
ルへ熱が放出される。クラツチ４５と、ブレーキ
５５と、油の積極的な滑環とは、この発明の電動
機駆動装置が利用されることをさらに可能にして
いる。つまりこの発明の利用において、例えばこ
の電動機駆動装置が自動生産アツセンブリの装置
として利用された時に高いそして／あるいは速い
速度の切り換えサイクルが要求される事を満足さ
せる。

この発明は上述した実施例に限定されることな
くこの発明の趣指を逸脱しない範囲で種々変形可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電動機駆動装置の一実
施例を示す斜視図であり、第２図はこの発明によ
る電動機駆動装置の他の実施例を示す斜視図であ
り、第３図は第１図で示される電動機駆動装置の
軸方向に沿つて切断した概略的な断面図であり、
そして第４図は第１図及び第２図で示される電動
機駆動装置の電気式空気制御システムの線図であ
る。 １３……出力シヤフト、１４……減速装置、１
６……クラツチブレーキ、２２……ハウジング、
３２……出力シヤフト、３６……入力シヤフト、
３８……出力シヤフト、４６……クラツチデイス
ク、４８……クラツチプレート、５６……ブレー
キプレート、５８……ブレーキデイスク、６５…
…非回転ピストン、９０……制御バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給オイルを収納するハウジング２２と、軸
   方向に互いに直列に整合して配列され、前記ハウ
   ジングによつて回転可能に支持された入力シヤフ
   ト３６及び出力シヤフト３８と、前記ハウジング
   内に備えられ、互いに係合して前記入力シヤフト
   を前記出力シヤフトに選択的に結合するように配
   置されたクラツチプレート４８とデイスク４６と
   の第１の列と、前記ハウジング内に備えられ、互
   いに係合して前記出力シヤフトを前記ハウジング
   に対して選択的にブレーキするように配置された
   ブレーキプレート５６とデイスク５８との第２の
   列と、前記ハウジング内に支持され、前記クラツ
   チプレートとデイスクとを互いに締めつけるクラ
   ツチの係合位置と前記ブレーキプレートとデイス
   クとを互いに締めつけるブレーキの係合位置との
   間を中立位置を介して軸方向に移動可能な作用ピ
   ストン６５とを有するオイルシエアクラツチブレ
   ーキユニツト１６を備える電動機駆動システムに
   おいて、前記クラツチブレーキユニツトの前記出
   力シヤフトへ接続された電動機のシヤフト１３を
   有する高速電動機１２と、前記クラツチブレーキ
   ユニツトの前記入力シヤフトへ接続された出力シ
   ヤフト３２を備える低速電動機１４と、前記作用
   ピストンを前記クラツチの係合位置と前記ブレー
   キの係合位置との間で移動、且つ前記中立位置へ
   移動させるための流体制御バルブ９０とをさらに
   備える事を特徴とする電動機駆動システム。 ２ 前記低速電動機の前記出力シヤフトはクラツ
   チブレーキユニツトの入力シヤフトと直列に整合
   して設けられ、前記低速電動機はクラツチブレー
   キユニツトのハウジング２２によつて支持された
   ハウジング２６を備える事を特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電動機駆動システム。 ３ 前記クラツチブレーキユニツトの前記出力シ
   ヤフトは高速電動機のシヤフトと一直列に配置さ
   れ、曲げ自在なカツプリング１０２はクラツチブ
   レーキユニツトの出力シヤフトを高速電動のシヤ
   フトに接続する事を特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の電動機駆動システム。 ４ 前記高速電動機は電動機のハウジング１８
   と、この高速電動機のハウジングをクラツチブレ
   ーキユニツトのハウジングへ確実に接続する環状
   のカツプリングハウジング２１とを備える事を特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の電動機駆動
   システム。 ５ 前記クラツチブレーキユニツトの前記入力シ
   ヤフト３６は低速電動機の出力シヤフトを収納す
   る筒状部分を備える事を特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の電動機駆動システム。 ６ 前記クラツチブレーキユニツトのアツセンブ
   リと前記低速電動機とは高速電動機の上に設置さ
   れる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電動機駆動システム。 ７ 前記クラツチブレーキユニツトの前記出力シ
   ヤフトは高速電動機のシヤフトへ接続する曲げ自
   在なベルト機構と、このベルト機構を有するハウ
   ジングとを備える事を特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の電動機駆動システム。 ８ 前記作用ピストン６５に作用される流体の圧
   力はこれを調節する圧力調節機８４，８６によつ
   て、クラツチブレーキユニツトによつて伝達され
   るトルクを選択する事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電動機駆動システム。 ９ 前記流体制御バルブ９０は作用ピストンの一
   方の側に選択的に圧縮流体を供給するように接続
   され、複数のばね７２は作用ピストンを中立位置
   に付勢し、前記流体制御バルブ９０は３個の位置
   と、作用ピストンの互いに対面する側への流体の
   供給を制御するように接続されるバルブに作用さ
   れるダブルソレノイドを備える事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電動機駆動システム。 １０ 前記作用ピストンは非回転であり、クラツ
   チプレートの第１の列とブレーキプレートとデイ
   スクとの第２の列との間に設置される事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電動機駆動シス
   テム。