JPS6219610B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動機のクラツチ駆動装置に関し、
特に流体圧作動オイルシアー型クラツチユニツト
を有して駆動機を被動装置に作動連結し、作動流
体のクラツチユニツトに対する供給を選択的に制
御する制御装置を有する駆動装置に関する。

多くの用途において、被動装置を静止条件から
全速まで円滑に加速し、不均等又は急激な始動に
基く過大応力及び変形を装置に生じさせないこと
が望ましい。被動装置を円滑に緩やかに始動させ
る要求に対して、全速までできるだけ早く加速す
る要求、及び結合の際のクラツチの不必要に長時
間の滑りに基く過大摩耗を避ける要求が存在す
る。

更に、円滑な始動が特に必要な装置として、各
種鉱山に使用される地上コンベア装置等複数の互
に離間した駆動装置があり、コンベア上の負荷の
移動、崩落を防ぎ、コンベアベルトの過大張力と
バツクラツシユを防ぐ必要がある。この種のコン
ベア装置では一連の駆動装置を僅な遅れで順次始
動させ、駆動装置間のコンベアベルトが均等に緊
張するようにする。適切なクラツチ作動によつて
駆動力を作用させて衝撃のない始動を行なうこと
は、コンベアベルトをほぼ均等に緊張させ、ベル
トのバツクラツシユ又は戻りを最小とする。コン
ベア装置に所要張力を確実に作用させるには、各
駆動ユニツトの加速曲線が不変で、予測可能であ
り、極めて正確に制御可能であることが重要であ
る。

更に、クラツチ作動制御は駆動ユニツト及びコ
ンベア装置に近接した位置とする必要があるた
め、周囲外気に汚染物が多く、極めて不良な作動
条件を受ける。この問題が特に大きいのは、鉱山
及び石炭燃焼原動所での石炭搬送装置である。こ
の結果、クラツチ作動液内に塵埃が堆積して制御
弁の目詰まりを生じ、全作動制御不能となり、修
理費が多くなり、装置不使用時間が多くなる。そ
れ故、塵埃堆積に影響の少ない制御弁を用いるこ
とが望ましい。

本発明の提供する駆動装置は、単一及び複数の
駆動ユニツトについて被動装置を円滑、且つ急速
に加速し得る装置とする。本発明駆動装置はカム
型制御弁を有し、作動液内の汚損物による作動不
良を生じ難く、信頼性高く作動し、作動流体を所
定曲線に沿つてクラツチユニツトに供給し、被動
装置を全速まで最小の時間で、最小のクラツチ滑
りで円滑に作動させる。この制御弁は、段歩モー
タによつて複数の段歩で駆動する設計であり、弁
ユニツトを通る流体流を順次絞つて作動液圧を増
加してクラツチユニツトに結合する。このカム型
の回転制御弁と段歩モータ駆動装置の組合せは極
めて正確で信頼性の高い制御を行ない、ほぼ自己
清浄型であり、作動液内の汚損物による作動不良
を生ぜずにクラツチユニツトを結合する。

制御回路装置を設けて段歩モータの作動を制御
し、装置の始動加速状態を正確に制御する。制御
回路装置は加速の割合を容易に制御して夫々の作
動条件に適合させ、設定後は加速の割合は再現性
がある。更に、回路装置内に非定常条件、特に始
動中に生ずる非定常条件下でクラツチユニツトを
解放する装置を設け、過大滑り等に基くクラツチ
ユニツトの損傷を防ぐ。

本発明の目的と利点とを明らかにするための例
示とした実施例並びに図面について説明する。

第１図に示す地上コンベア装置１０は長いコン
ベアベルト１２を複数のローラ装置１４によつて
可動に支持し、コンベア装置１０の長手方向に離
間して複数の駆動装置１６を有する。各駆動装置
１６の駆動機装置１８は例えば内燃機関又は電動
機とし、クラツチユニツト２０に作動結合する。
クラツチユニツト２０は駆動機装置１８からの駆
動力を選択的にコンベアベルト１２に伝達する。
この種のコンベア装置の長さは例えば数百フイー
ト（例えば数百メートル）から数マイル（約数キ
ロメートル）等、用途に応じて定める。

クラツチユニツト２０は、好適な例では出願人
の米国特許3696898号、4171038号に詳述されたオ
イルシアー型とする。このクラツチユニツトは、
交互にデイスクと板とを並列した型であり、デイ
スクはクラツチの入力又は出力軸の一方と共に回
転し、板は入力又は出力軸の他方と共に回転す
る。作動シリンダに加圧流体例えば油を供給して
デイスクと板とを相互作動関係とし、駆動機装置
の駆動力を出力軸に伝達して駆動すべき装置を駆
動する。クラツチの構造と作動とは上述の特許に
詳述されている。

クラツチユニツト２０の作動を制御してコンベ
ア装置等の被駆動装置の円滑な衝撃のない始動を
行なうために、第２図に線図として示すポンプ装
置２２を設けて図示しない液溜から加圧流体を導
管２４を経てクラツチユニツトに供給する作動と
し、クラツチユニツト２０を作動させる。作動中
ポンポ装置は、例えば連続運転として潤滑冷却液
をクラツチに供給し、一部出力のみを制御用に使
用する。別のポンプ装置を制御用に使用すること
もできる。何れの場合にも、ポンプ装置を第１に
始動して加圧液を生じ、圧力逃し制御弁装置２６
を導管２８によつて導管２４に連結する。弁装置
２６の全開位置では、ポンプ装置２２からの流体
出力を液溜に戻し、クラツチユニツト２０にはほ
とんど液圧が作用しないようにする。弁装置２６
が閉じれば、弁装置を通る液流は順次絞られ、ク
ラツチユニツト２０に作用する液圧は上昇する。
作動液圧が上昇すれば、クラツチユニツトの板と
デイスクとは順次トルク伝達関係となり、板とデ
イスクとの相対回転は順次減少し、最後には出力
軸が全運転速度で回転する。

第３〜６図は本発明による圧力逃し制御弁装置
２６を示し、ほぼ長方形のハウジング３０を有す
る。ハウジング３０の中央弁孔３２は、長手方向
に貫通して両端３８，４０に大直径部分３４，３
６を有する。上部側壁４４に設けた入口開口４２
は、半径方向内方に弁孔３２に開口し、例えば第
２図の導管２８等の液供給導管を開口４２に連結
する。２個の半径方向の出口開口４４，４６をハ
ウジング３０の下部側壁４８に設け、入口開口４
２の左右長手方向に等しい距離とする。出口開口
４４，４６は、ハウジング３０の下部側壁４８に
形成したマニホールドスペース５０に開口する。
板５２をハウジング３０の下部側壁４８に所要の
固定具５３によつて固着する。板５２の一部はマ
ニホールドスペース５０を形成してスペースを閉
鎖し、１個の出口開口５４を有する。出口開口５
４は作動液を液溜に戻す導管を連結する。

回動可能の弁コア部材５６を長手方向の弁孔３
２内に係合させ、外方端６０附近に大直径フラン
ジ部５８を有し、弁孔３２と大直径部３４との間
に形成する半径方向フランジ部６２に係合して弁
コア部材５６をハウジング３０に対して軸線方向
に位置ぎめする。止め板６４を固定具６５によつ
てハウジング３０の外方端３８に固着し、弁孔３
２の大直径部３４内に入る部分６６はフランジ５
８の外面６８に係合して弁コア部材５６を軸線方
向に動かない保持とする。部分６６に環状溝７０
を形成し、溝７０内に所要の封鎖装置、例えばＯ
リングを係合させて大直径部３４の内壁に封鎖係
合して流体の漏洩を防ぐ。開口７４をハウジング
３０に設け、大直径部３４の下部から半径方向外
方に延長してスペース５０に入り、大直径部３４
内に入つた加圧液を液溜に戻す。

弁コア部材５６に軸線方向に離間した２個の軸
受ジヤーナル７６，７８を有し、長手方向弁孔３
２の側壁に係合して弁コア部材を回転可能に支承
する。カムローブ８０を弁コア部材５６の両ジヤ
ーナル７６，７８間に、入口開口４２と半径方向
に一致する位置に設ける。第４，５図に示す通
り、カムローブ８０の外周部にノツチ部８２を形
成する。ノツチ部８２が入口開口４２と一致すれ
ば弁装置２６は全開位置となり、液流はほとんど
絞られない。カムローブ８０のほぼ均等に増加す
る半径部８４は第５図に示す通りノツチ８２から
反時計方向に、ノツチ８２の中心線からほぼ270
゜の範囲に形成し、他の外周面８６はほぼ一定半
径とする。図示の例では、カム全高は約0.09in
（約2.3mm）としたが、所要の加速曲線を得るため
にカム外形、カム高さを他の値とすることもでき
る。例えば最初の始動を著しく緩やかにするため
には、第１の部分の高さ変化を少なくし、第２の
部分の高さ変化を大きくする。これによつて、始
動後は被動装置が急速に加速する。所要のカムロ
ーブ形状を選択することによつて、特定の用途に
適応した変化を行なうことができる。カムローブ
８２の最大半径部８６は、弁コア部材５６が回動
して最大半径部８６が入口開口４２と一致した時
は、弁装置２６を流れる液流をほぼ停止するよう
に定める。右側大直径部３６内を弁コア部材５６
の端部９０がハウジング３０外に延長する部分に
所要の封鎖装置８８を係合させる。ジヤーナル７
８と封鎖装置８８との間の液圧上昇を防ぐため
に、開口９２を半径方向外方に弁孔３２からマニ
ホールドスペース５０に延長して液を液溜に戻
す。

第３図に示す通り、弁ハウジング３０をカツプ
リングハウジング９４に複数の固定具９３によつ
て支持固着し、ハウジング９４を制御ハウジング
９６に支持固着する。段歩モータ９８と後述する
段歩モータ制御回路を制御ハウジング９６内に取
付け、段歩モータ９８の駆動軸１００はハウジン
グ９６の側壁１０４に形成した開口１０２を通つ
てカツプリングハウジング９４内に突出する。所
要のカツプリング装置１１０によつて弁コア部材
５６の端部９０を駆動軸１００に連結する。カツ
プリング装置１１０の第１の部分１１２は端部９
０に固着し、第２の部分１１４は駆動軸１００に
固着する。カツプリング装置１１０の好適な例
は、弾性のゴム又はエラストーマのブツシユ１１
１を第１及び第２の部分１１２，１１４の軸線方
向に延長するセグメント間に介挿する。この型式
のカツプリングは市場で容易に入手でき、詳述し
ない。

第３，６図に示す通り、カツプリング装置１１
０の第１の部分１１２に１個の半径方向外方に延
長する腕１１６を有し、弁コア部材５６の端部９
０にほぼ平行に離間した関係位置としてカツプリ
ングハウジング内に突出した止め部材１１８に腕
１１６を接触させ、弁コア部材５６の回動範囲を
定める。作動に際して、腕１１６をカムローブ８
０に対して位置ぎめし、腕１１６が止め部材１１
８に第６図の反時計方向回動で接触した時にノツ
チ８２は入口開口４２に一致し、腕１１６が第６
図の時計方向回動で止め部材１１８に接触した時
に最大半径外周部８６が開口４２に一致するよう
に定める。カツプリング装置１１０内のゴム等の
弾性ブツシユ１１１は腕１１６が止め部材１１８
に接触した時に段歩モータ９８に衝撃を及ぼさな
いようにする。

段歩モータ９８は１回転当り比較的大きな数、
例えば200程度の段歩を有する型式が好適でのあ
る。モータ９８の出力は比較的低いトルク出力と
し、弁コア部材５６の回転には十分であるが反対
方向の回転力が作用した時に損傷しない程度の小
さいトルクとする。

制御回路１２０を第７図のブロツク線図で示
し、段歩モータ９８の作動を制御して圧力逃し制
御弁装置２６を制御する。制御回路１２０は正転
装置１２２と逆転装置１２４を有して段歩モータ
９８に接続し、段歩パルスを発生して段歩モータ
９８を時計方向即ち正転と反時計方向即ち逆転方
向に駆動する。回路リセツト装置１２６が設けら
れ、作動開始すると、逆転装置１２４を始動して
段歩モータ９８は反時計方向に全段歩を回動し、
カムローブ８０のノツチ部８２が弁ハウジング３
０の入口開口４２に一致する位置となり、クラツ
チユニツト２０に作動液圧は供給されず、弁コア
部材は全開位置即ち全バイパス位置となる。

弁コア部材５６の全開位置では、図示しない液
溜からの液はポンプ装置２２によつて加圧液とな
り、全量が導管２４，２８を経て弁入口開口４２
からカムローブ８０の両側の弁コア部材５６を横
切り２個の出口４４，４６を経てマニホールドス
ペース５０及び出口開口５４を通つて戻し導管か
ら液溜に戻る。弁コア部材５６のカムローブ８０
のノツチ部８２が入口開口に一致するため、流体
流に絞りが作用せず、クラツチユニツトには作動
液圧が作用しない。弁コア部材５６のカムローブ
８０の軸線方向両側にほぼ平行の液流路が形成さ
れるため、弁コア部材５６両側の液流による軸線
方向の力は均圧されて弁コア部材５６に作用しな
い。従つて弁コア部材に“かじり”又は“回転不
良”を生ずることはない。

上述のリセツト作動が完了し、制御回路のシー
ケンスに対する弁コア部材５６の位置が正しいと
確認されると、低速クロツク装置１２８を始動し
正転装置１２２に信号を送り、段歩モータ９８を
正転方向に駆動し、これによつて弁コア部材５８
は全開位置から動き始める。弁コア部材５６のカ
ムローブ８０のノツチ８２が入口開口４２を外れ
る最初の運動中は、弁コア部材５６の比較的僅か
な動きが入口開口４２の絞りを著しく大きくする
ため圧力逃し制御弁２６を流れる流量は減少し、
クラツチに供給される作動液圧増加の割合は大き
い。

低速クロツク装置１２８は正転装置１２２に信
号を継続して送り、駆動パルスを段歩モータに供
給して圧力逃し制御弁２６を順次閉じ、クラツチ
ユニツトに供給する作動液圧を増加する。導管２
４に接続した圧力感知装置１３０が圧力設定装置
１３２に信号を送り、クラツチユニツト２０に所
定作動液圧を供給していることを示す。この所定
圧力は所要の値に設定することができるが、好適
な例では、少なくともカムローブ８０のノツチ８
２が完全に入口開口４２と一致しなくなつた位置
に相当する圧力に定める。上述の信号によつて、
圧力設定装置１３２は低速クロツク装置１２８を
非作動として高速クロツク装置１３４を作動さ
せ、高速クロツク装置１３４は段歩モータ９８を
動かして全閉位置とし、クラツチユニツト２０に
全作動液圧が作用する。クラツチユニツト２０に
全作動液圧が作用すれば、デイスクと板とはほぼ
同じ速度で回転し、モータ装置の全駆動力を被動
装置に伝達する。

第７図に示す通り、高速クロツク装置１３４は
逆転装置１２４にインバータ１３６を経て接続す
る。インバータ１３６を回路に接続した理由は正
転装置１２２及び逆転装置１２４が正のゲート信
号に応答するためである。即ち、圧力逃し制御弁
２６を開く時は高速クロツク装置１３４を作動し
て一連の負のパルスを正転及び逆転装置１２２，
１２４に供給する。しかし、負パルスの極性はイ
ンバータ１３６によつて正に変化するため、逆転
装置１２４のみが作動して段歩モータ９８を逆転
方向即ち反時計方向に回転させ、圧力逃し制御弁
２６は全閉位置から全開位置に向けて動き、制御
弁２６を通る液流量を増加し、クラツチユニツト
２０に供給される液圧を減少する。

本発明の制御回路には安全オーバーライド装置
を設け、非定常条件例えば被動装置の故障又は過
荷重の時に始動を放棄する作動を行なう。

安全オーバーライド装置には第１の回路装置を
有し、段歩モータ９８が所定の段だけ進んだ時に
クラツチユニツト出力軸の回転運動が生じない時
に始動を放棄する構成とする。この回路には速度
センサ装置１３８を設け、クラツチユニツト２０
の出力軸に組合せ、出力軸の回転運動を感知して
カウンタ回路装置１４０に信号を送る。カウンタ
装置１４０は正転駆動装置１２２から段歩モータ
９８に伝達されるパルスも受ける。正転装置１２
２が段歩モータ９８に所定数のパルスを供給した
時に速度センサ装置１３８からの信号が入らない
ときは、カウンタ装置１４０は逆転装置１２４を
作動させて段歩モータ９８に逆転パルスを供給さ
せ、段歩モータ９８は休止位置に戻り、圧力逃し
制御弁２６は全開位置となり、作動液圧はクラツ
チユニツト２０に供給されない。所要に応じてカ
ウンタ装置１４０は中央の遠隔場所の表示パネル
上の警報装置をも作動させ、異常条件の検査修理
を行なはせる。

安全オーバーライド装置の第２の回路は、被動
装置が所定時間内に全運転速度まで加速されない
時、例えば装置の過荷重の時に始動を放棄する作
動を行なう。この回路に全速設定装置１４２を設
けて速度センサ装置１３８からの速度応答信号を
受け、所定の全速設定と比較する。速度センサ装
置からの信号が、所定時間内に被動装置が全速と
ならないことを示せば、全速設定装置１４２は逆
転装置１２４を作動させて段歩モータ９８を反時
計方向に回転させ、圧力逃し制御弁２６を全開位
置とし、クラツチユニツト２０に供給される作動
液圧を逃し、クラツチ又は他の駆動装置部分に損
傷の生ずるのを防ぐ。全速設定装置１４２も警報
装置に結合して修正作業の必要を告知することも
できる。

作動に際して、圧力逃し制御弁装置２６とこれ
に組合せた制御回路１２０とはクラツチユニツト
２０の始動に際して比較的衝撃のない始動を行な
い、比較的速やかにクラツチ板とデイスクとを結
合して滑り、摩耗、摩耗熱を最小にする。本発明
による駆動装置は始動間に極めて大きな負荷を受
ける各種用途、例えばコンベア装置用として好適
である。更に、本発明による圧力逃し制御弁２６
は塵埃が多く作動用加圧液が汚染され得る地域で
の使用に好適である。本発明による圧力逃し制御
弁は比較的大きなオリフイスを使用し、段歩駆動
であるため、汚損された液によるつまりは生じな
い。更に、長期間弁を全閉条件で使用して汚損物
の堆積を生じても、弁を開位置に向けて最初の段
歩運動を行なうことによつて堆積は清掃され、正
確な信頼性ある制御が行なはれる。

更に、圧力逃し制御弁と制御回路とは比較的安
価に容易に製造でき、しかも信頼性高く耐久性の
大きいクラツチ制御装置であり、単数複数の駆動
装置用として共に好適である。例えば、数マイル
（例えば数キロメートル）の長さの地上コンベア
装置、を長さ方向に離間した複数のベルト駆動装
置で駆動する場合には駆動装置の始動のシーケン
スを定めて適切なベルト張力を得る必要がある。
このためには、本発明制御装置では次々のクラツ
チの圧力逃し制御弁を駆動する段歩モータに供給
するパルスを所要ベルト張力を得るためのカウン
ト数だけ遅らせることによつて容易に行ない得
る。更に、安全オーバーライド装置はクラツチ制
御装置の内蔵保護装置であり、異常条件で始動を
放棄して装置を停止させるため、クラツチの過大
滑りを防いで不時の損傷を防ぎ、被動駆動装置各
部の損傷を防ぐ。

本発明を好適な実施例によつて説明したが、本
発明は種々の変型が可能であり、実施例並びに図
面は例示であつて発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるクラツチ駆動装置と制御
装置付きの駆動機を複数組を有する地上コンベア
装置の斜視図、第２図は本発明によるポンプとク
ラツチとの間の制御弁を示す線図、第３図は第２
図の制御弁の断面図、第４図は第３図の４―４線
に沿う断面図、第５図は第３図の弁のカムの拡大
部分断面図、第６図は第３図の５―５線に沿う断
面図、第７図は第３図の制御弁駆動段歩モータの
制御回路のブロツク線図である。 １０……地上コンベア装置、１６……駆動装
置、１８……駆動機、２０……クラツチユニツ
ト、２２……ポンプ装置、２６……圧力逃し制御
弁装置、３０……ハウジング、３２……弁孔、４
２……入口開口、４４，４６……出口開口、５０
……マニホールドスペース、５６……弁コア部
材、７６，７８……軸受ジヤーナル、８０……カ
ムローブ、８２……ノツチ部、８４……半径増加
部、８６……最大半径部、９８……段歩モータ、
１１０……カツプリング装置、１１６……腕、１
１８……止め部材、１２０……制御回路、１２２
……正転装置、１２４……逆転装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被動装置と、駆動機装置と、前記駆動機装置
   を前記被動装置に選択的に駆動連結するように作
   動可能な流体圧作動クラツチ装置と、前記クラツ
   チ装置の作動を制御する制御装置とを備えた駆動
   装置であつて；前記制御装置には圧力逃がし流体
   制御弁装置と、前記弁装置の作動を制御するよう
   に結合された駆動手段と、前記駆動手段の作動を
   制御する制御回路とを含み、前記駆動手段は段歩
   モータからなり、前記制御回路は、前記段歩モー
   タに接続して該段歩モータを第一の方向に所定数
   の段歩駆動する第一の回路装置と、前記段歩モー
   タに接続して該段歩モータを第二の方向に前記所
   定数の段歩駆動する第二の回路装置と、制御装置
   の作動開始に際して前記段歩モータを前記第二の
   方向に前記所定数の段歩駆動するリセツト回路装
   置と、前記第一の回路装置を制御して前記段歩モ
   ータを前記第一の方向に低速で前記所定数の一部
   の段歩駆動し、それにより前記弁装置が前記クラ
   ツチ装置に作動圧力を徐々に作用させて前記被動
   装置を緩やかに加速することとなる低速回路装置
   と、前記第一の回路装置を制御して前記段歩モー
   タを前記第一の方向に高速で前記所定数の残部の
   段歩駆動し、それにより前記弁装置は前記クラツ
   チ装置に作用する作動圧力を増加することとなる
   高速回路装置とを備え、前記高速回路装置は前記
   クラツチ装置内に生ずる所定の感知条件に応答し
   て作動することを特徴とする駆動装置。