(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォールソー、フロアソーまたは石工ソーなどの可搬式および／または車輪付きソー（１）であって、該ソー（１）は、
回転可能な円形ソーブレード（３）と、
前記ソーブレード（３）を回転させるためのモーター出力軸（９）を有する駆動モーター（５）と、
前記モーター出力軸（９）の不適当な高速および低トルクの組み合わせを、前記回転可能な工具（３）におけるより有用な高トルクの低速度に変換するために、前記モーター出力軸（９）を前記回転可能なソーブレード（３）に相互接続する伝動装置（２０）と、
を備え、前記伝動装置（２０）が調整可能な摩擦ソー保護クラッチ（３０−３３）を含み、
前記伝動装置において、第１ギア（２２）が前記モーター出力軸（９）に取り付けられ、２つの第１ギアアセンブリ（２３）が前記第１ギア（２２）によって同時に駆動されるように配置され、共通の第２ギア（２４）が並列の前記２つの第１ギアアセンブリによって駆動されるよう配置され、前記第２ギア（２４）がギア出力軸（２５）を有し、前記ソーブレード（３）が前記ギア出力軸（２５）に取り付けられるようになっており、各１つの前記第１ギアアセンブリ（２３）が１つの調整可能な摩擦ソー保護クラッチ（３０−３３）を含み、
各第１ギアアセンブリ（２３）が、被駆動ギア（２９）および駆動ギア（２７）を備え、前記被駆動ギア（２９）が前記第１ギア（２２）とかみ合い、かつ、前記駆動ギア（２７）が、前記第２ギア（２４）、または、前記第１ギアアセンブリ（２３）および前記第２ギア（２４）の間に配置された第３ギア（２６）、のいずれかとかみ合い、
各第１ギアアセンブリ（２３）が、
同軸シャフト（２８）に一体、かつ前記被駆動ギアを形成する第４ギア（２７）と、
前記同軸シャフト（２８）に回転可能に取り付けられ、かつ前記駆動ギアを形成する第５ギア（２９）と、
前記第４ギア（２７）および前記第５ギア（２９）の間で軸方向に締め付けられる摩擦クラッチ盤（３０）と、
前記第５ギア（２９）から前記第４ギア（２７）へのトルクの伝達を許容するために、前記摩擦クラッチ盤（３０）に対して調整可能な圧力で前記第５ギア（２９）を押すための機構（３１−３４）と、
を備える、ソー（１）。
【請求項２】
前記調整可能な摩擦ソー保護クラッチ（３０〜３３）がそれぞれナット（３２）によって締め付けられ、かつ意図しない回転に対して前記ナット（３２）を固定するためにナット固定手段（１４５ａ，１４５ｂ，１３６，１４６，１４７，１４８）が設けられている、請求項１に記載のソー（１）。
【請求項３】
前記調整可能な摩擦ソー保護クラッチ（３０〜３３）が、前記駆動モーター（５）の最大トルクの少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍の摺動トルクを提供することが可能なように構成されている、請求項１または２に記載のソー（１）。
【請求項４】
前記伝動装置が１つの固定比を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のソー。
【請求項５】
前記第３ギア（２６）が、前記第１ギアアセンブリ（２３）および前記第２ギア（２４）の間に配置されるように取り付けられ、前記第１ギアアセンブリ（２３）によって駆動されかつ前記第２ギア（２４）を駆動する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のソー。
【請求項６】
前記第１ギア（２２）によって同時に駆動され、かつ前記第１の２つのギアアセンブリ（２３）を駆動するよう配置された２つの追加的なギアアセンブリ（１２３）と、前記モーター出力軸（９）を前記第１ギア（２２）に接続するスプライン継手（１２）とをさらに含み、前記第２ギア（２４）を第１速度で回転させるために、前記２つの第１ギアアセンブリ（２３）に動作可能に直接接続される第１の位置と、前記第２ギア（２４）を第２の異なる速度にて回転させるために、前記２つの追加的なギアアセンブリ（１２３）に動作可能に直接接続され、それにより前記２つの第１ギアアセンブリ（２３）に間接的に接続される第２の位置と、の間を前記第１ギア（２２）が摺動することができる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のソー。
【請求項７】
各追加的なギアアセンブリ（１２３）が第２被駆動ギア（１２９）および第２駆動ギア（１２７）を備え、前記追加的なギアアセンブリ（１２３）の前記第２被駆動ギア（１２９）が前記第１ギア（２２）にかみ合う一方、前記追加的なギアアセンブリ（１２３）の前記第２駆動ギア（１２７）は、前記２つの第１ギアアセンブリ（２３）の前記被駆動ギア（２９）にかみ合う、請求項６に記載のソー。
【請求項８】
前記モーター出力軸（９）上の前記２つの位置の間で前記第１ギア（２２）を移動させるための変速装置（１４２）が設けられている、請求項６または７に記載のソー。
【請求項９】
低いギアで全体の減速比が約１０：１、および高いギアで減速比が約７．５：１となるように前記伝動装置の全ての前記ギアが選択される請求項６〜８のいずれか一項に記載のソー。
【請求項１０】
クラッチ伝達板（３４）が前記第４ギア（２７）および前記摩擦クラッチ盤（３０）の間で前記同軸シャフト（２８）に固定されている、請求項１に記載のソー。
【請求項１１】
前記同軸シャフト（２８）が前記第５ギア（２９）から軸方向に延在する自由端部を有し、前記自由端部がねじ部（３１）と、前記ねじ部のねじ山（３１）に係合するナット（３２）と、前記ナット（３２）および前記第５ギア（２９）の間で締め付けられる皿バネ（３３）と、を有し、それによって前記ナット（３２）の締め付け程度により、どのくらいのトルクで前記ソーブレードの回転が停止するかを決定する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のソー。
【請求項１２】
前記同軸シャフト（２８）での意図しない回転に対して前記ナット（３２）を固定するために、前記ナット固定手段（１４５ａ，１４５ｂ，１３６，１４６，１４７，１４８）が設けられている、請求項１１に記載のソー。
【請求項１３】
前記ナット固定手段が、
− 前記ねじ部（３１）の非円形断面（１４５ａ，１４５ｂ）と、
− 整合中央穴（１４７）を有し、前記皿バネ（３３）および前記ナット（３２）の間の前記ねじ部（３１）に取り付けられる外歯付きロックワッシャー（１３６）と、
− 前記ワッシャー（１３６）を前記ナット（３２）に固定するための固定手段（１４６，１４８）と、
を含む請求項１２に記載のソー。
【請求項１４】
前記固定手段が、
− 前記ワッシャー（１３６）の円周から延在する少なくとも１つの歯（１４６）と、
− 前記ナット（３２）の少なくとも１つの周面部分（１４８）と、
を含み、
前記ロックワッシャー（１３６）の歯（１４６）の数および前記ナット（３２）の面部分の数は、少なくとも１つの前記歯（１４６）を前記面部分の１つに対して曲げることによって、前記ねじ部（３１）のほぼ任意の位置への前記ナット（３２）の固定を可能にするのに十分である、請求項１３に記載のソー。
【請求項１５】
共にまとめた前記歯（１４６）の数および前記面部分（１４８）の数が少なくとも５個、より好ましくは少なくとも１０個、さらにより好ましくは少なくとも１５個である、請求項１４に記載のソー。
【請求項１６】
減速比が約３：２となるように、前記第１および第５ギア（それぞれ２２および２９）が選択され、かつ減速比が約５：１となるように、前記第４ギア（２７）および前記第３ギア（２６）またはそれにより駆動される前記第２ギア（２４）が選択される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のソー。
【請求項１７】
前記第２および前記第３ギア（それぞれ２４および２６）が実質的に同じ大きさである、請求項１６に記載のソー。
【請求項１８】
前記伝動装置（２０）がアーム形状ハウジング（２１）に取り付けられ、前記モーター（５）の前記モーター出力軸（９）の回転軸と同軸の枢動軸で回転することができる、請求項３〜１７のいずれか一項に記載のソー。
【請求項１９】
前記駆動モーター（５）が電気モーター（５）、好ましくは永久磁石モーターである、請求項３〜１８のいずれか一項に記載のソー。
【請求項２０】
少なくとも１，０００ｒｐｍの速度範囲の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い出力が出るように前記電気モーター（５）が配置されている、請求項１９に記載のソー。
【請求項２１】
少なくとも３，０００ｒｐｍの速度範囲の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い出力がでるように前記電気モーター（５）が配置されている、請求項２０に記載のソー。
【請求項２２】
前記モーター（５）の６，０００ｒｐｍ〜９，０００ｒｐｍの間の実質的に全てのモーター回転速度において最大出力に近い出力が出るように前記永久磁石モーターが配置されている、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のソー。
【請求項２３】
特定の範囲の回転速度に亘って連続的に最大出力を得るため、タップ切替弱め界磁のために前記モーター（５）が配置されている、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載のソー。
【請求項２４】
前記駆動モーター（５）の方向を変えることによって、作業中に前記回転可能な工具（３）が両方向に回転できるように、前記駆動モーター（５）および前記伝動装置（２０）の両方が配置されている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォールソー、フロアソー（floor saw）または石工ソー（masonry saw）などの可搬式および／または車輪付きのソーに関連し、該ソーは、回転可能な円形ソーブレードと、ソーブレードを回転させるためのモーター出力軸を有する駆動モーターと、モーター出力軸の不適当な高速および低トルクの組み合わせを、回転可能な工具においてより有効な低速度および高トルクの組み合わせに変換するために、モーター出力軸を回転可能なソーブレードに相互接続するための伝動装置と、を備える。
【背景技術】
【０００２】
建設機械は、例えばビルの改修、改築および増築に使用される。ウォールソーは、ドア、窓および光戸等の切断および開口部の拡張、間仕切り壁および庭の壁等の修正作業、およびコンクリートの制御された解体に使用される。フロアソーは、車輪付きであり、通常コンクリートの床の切断に使用される。ウォールソー、フロアソー、石工ソーおよび類似の建設機械は、通常電気の駆動モーター、およびモーターによって駆動される回転工具を有する。ウォールソーまたはフロアソーにおいて、工具は、切断ダイヤモンドセグメントが装備された円形ソーブレードである。例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４を参照すると、通常強力なウォールソーは、油圧で駆動されている。しかし、油圧式ウォールソーは、比較的重く、かつ設置が容易ではなく、例えば特許文献５などに開示される比較的軽量の電気ウォールソーが市場に導入されている。このような電気のウォールソーは、最大出力用に特に設定された回転速度で動作する誘導モーターによって通常駆動される。最大出力のための速度は、通常約１５，０００ｒｐｍ〜３０，０００ｒｐｍの間の大きさであり、ソーブレードの適切な回転速度まで速度を遅くするために遊星ギアセット等が必要である。遊星ギアは、費用がかさみ、かつ十分な潤滑油の供給またははねかけ潤滑のためのオイルポンプが通常必要である。さらに、切断セグメントが同じ最適周辺速度になるようにウォールソーを動作させることが通常望ましい。したがって異なる直径のソーブレードは、誘導モーターからソーブレードへの変換比率を変えることが必要である。このような誘導モーターの最大出力のための回転速度は、固定されているため、多くのギアを有する機械的なギアボックスまたはバリエーター、例えば使用される各ブレード直径用の１つの機械的なギアを有するギアボックスがまた必要である。これらの解決策は、高価、重い、空間が必要である、および定期的な詳細点検が必要である、などのいくつかの欠点を有する。
【０００３】
石用の可搬式回転切断機械は、特許文献６に開示されている。機械は、円形ソーブレードおよび調整可能な摩擦クラッチを有する伝動装置を介してソーブレードに接続された駆動モーターを有する。
【０００４】
特許文献７は、摩擦による遊星ギア変速装置の内部ギアを保持するトルクリミッタに関連する。
【０００５】
モーターおよび伝動装置を有する電動石切断機は、特許文献８に開示されている。モーター軸は、ソーブレードの平面内に位置し、かつ伝動装置は、モーターからの動力をソーブレード円周外側から中心へ伝える、ソーブレードに平行に延在する細長い駆動軸を含む。
【０００６】
特許文献９は、手持ちの円形ソーを開示する。モーターハウジングは、モーターと、エネルギーをモーターから回転ソーブレードへ伝える伝動機構とを支持する。ハンドルアセンブリは、ワークに対してソーを移動させるために設けられている。ハンドルアセンブリは、モーター運転中ソーブレードハウジングに対して回転可能である。
【０００７】
特許文献１０は、例えば板形状体の切断のための電気モーターに関連し、モーターは、非対称に配置されたローター円盤を有する円盤形状ローターと、ローター円盤および加工・切断工具に固定された永久磁石をを有する。
【０００８】
ウォールソーは、通常切断される壁または床に取り付けられ、それらから等距離離れるように意図されたラック、すなわち歯付きバーまたはロッドを含む。台は、円形ソーブレードの駆動モーターを支持し、別のモーターによってラックに沿って移動可能である。通常ウォールソーは、作業者の安全および快適性のために、遠隔制御が可能である。ソーブレードは、台に取り付けられ、かつ駆動モーター軸の回転をソーブレードに伝える伝動装置を収容する枢動アームの自由端部に取り付けられる。枢動アーム、または伝動装置ハウジングは、第３のモーターにより壁に向かって、または壁から離れる方向へ揺れる。通常伝動装置は、駆動モーターのモーター出力軸に取り付けられた第１ギア、およびギア出力軸を有する第２ギアを含み、ソーブレードは、ギア出力軸に取り付けられるようになっている。第２ギアは、チェーン、または好ましくは１つまたは複数の介在されたギアによって第１ギアに駆動可能に接続されることができる。しかし、予期せぬことにより、ソーブレードの回転を急に止める場合、ウォールソーおよび特にギアの歯に大きい外力がかかるため、歯およびギアは、このような力に耐えるための大きさにする必要がある。このような力の大きさを把握することは難しいため、通常歯およびギアは大きくなりすぎる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第6,955,167号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2006/0201492号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第2007/0163412号明細書
【特許文献４】米国特許第5,887,579号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第2006/0189258号明細書
【特許文献６】英国特許出願公開第704748号明細書
【特許文献７】特開昭58-028045号公報
【特許文献８】米国特許第5,653,218号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第2007/0180709号明細書
【特許文献１０】独国特許出願公開第102006018262号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、歯およびギアを大きくしすぎないように、伝動装置の歯およびギアに働く力を制限、かつ把握されるソーを提供することである。それによりまたモーターの回転部品への負荷が減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記第１段落に言及された種類のソーにおいて、ソーの伝動装置が並列の２つの調整可能な摩擦ソー保護クラッチを備え、それぞれがナットによって締め付けられ、かつ意図しない回転に対してナットを固定するためのナット固定手段が設けられた本発明により、この目的は達成される。
【００１２】
調整可能な摩擦クラッチは、ウォールソーまたは他の建設機械を大きい外力から保護し、かつ調整可能な摩擦クラッチを所望の所定値に設定することにより、歯、ギアおよび軸受けがさらされる力の最大値を制限することができる。それにより伝動装置は、よりコンパクト、かつ軽量にすることができる。これにより、寸法を大きくしすぎる必要は少なくなる。好都合に、寸法を大きくしすぎる必要はなくなり、伝動装置は過酷な環境において正常に動くことができる。
【００１３】
さらに、２つの摩擦クラッチを有する伝動装置は、１つの摩擦ソー保護クラッチのみを有する伝動装置に比べて、より大きい歯を係合し、伝動装置アセンブリをよりコンパクトにすることができる。なおも、ソーブレードの適切な位置決めに十分な長さのアーム形状のハウジングを提供するような伝動装置の設計の自由度がある。より具体的には、伝動装置はアーム形状のハウジングに好ましく取り付けられ、モーターのモーター出力軸の回転軸と同軸の枢動軸周りに回転することができる。
【００１４】
好ましい実施形態において、伝動装置は、モーター出力軸に配置された第１ギアと、第１ギアによって同時に駆動されるよう取り付けられた２つの第１ギアアセンブリと、並列の２つの第１ギアアセンブリによって駆動されるよう配置された共通の第２ギアと、を有する。第２ギアは、ギア出力軸を有し、そこにソーブレードが取り付けられるようになっており、各第１ギアアセンブリは、調整可能な摩擦ソー保護クラッチの１つを含む。この設計により、伝動装置をコンパクトな構造とすることができる。
【００１５】
回転力を第２ギアに伝えるために駆動チェーンを使用することができるが、第１ギアアセンブリおよび第２ギアの間に配置されるように第３ギアを取り付け、第１ギアアセンブリによって駆動され、第２ギアを駆動することが望ましい。ギア伝動は、チェーン伝動よりもより確実である。
【００１６】
各第１ギアアセンブリは、被駆動ギアおよび駆動ギアを備え、被駆動ギアは、第１ギアとかみ合い、かつ駆動ギアは、第２ギアまたは第３ギアのいずれかとかみ合うことが好ましい。それにより、伝動装置は、コンパクトで頑丈になり、かつ重い負荷に耐えるように容易に作られることができる。
【００１７】
好ましくは、ウォールソーは第１ギアによって同時に駆動され、かつ第１の２つのギアアセンブリを駆動するよう配置された２つの追加的なギアアセンブリと、モーター出力軸を第１ギアに接続するスプライン継手と、をさらに含み、第１ギアは、第２ギアを第１の速度で回転させるために、２つの第１ギアアセンブリに動作可能に直接接続される第１の位置と、第２の異なる速度で第２ギアを回転させるために、２つの追加的なギアアセンブリに動作可能に直接接続され、それにより２つの第１ギアアセンブリに間接的に接続される第２の位置と、の間を摺動することができる。それにより、コンパクトかつ頑丈な２速伝動装置が達成され、重い負荷に耐えるように容易に作られることができる。
【００１８】
２つの第１ギアアセンブリと同様に、各追加的なギアアセンブリは、以降第２被駆動ギアと呼ぶ被駆動ギアと、以降第２駆動ギアと呼ぶ第２の駆動ギアと、を備える。追加的なギアアセンブリの第２被駆動ギアは、第１ギアとかみ合う一方、追加的なギアアセンブリの第２駆動ギアは、２つの第１ギアアセンブリの被駆動ギアとかみ合う。それにより、伝動装置は、コンパクト、頑丈になり、かつ重い負荷に耐えるように容易作られることができる。第１ギアをモーター出力軸の２つの位置の間で移動させるために、変速装置(gear shifter)が設けられる。好ましくは、「低いギア」で約１０：１の全体減速比、および「高いギア」で約７．５：１の減速比となるように、伝動装置の全てのギアが選択される。
【００１９】
各第１ギアアセンブリは、同軸シャフトに一体、かつ前記被駆動ギアを形成する第４ギアと、同軸シャフトに回転可能に取り付けられ、かつ前記駆動ギアを形成する第５ギアと、第４ギアおよび第５ギアの間で軸方向に締め付けられる摩擦クラッチ盤と、第５ギアから第４ギアへトルクを伝えるために、調整可能な圧力にて摩擦クラッチ盤に対して第５ギアを押すための機構とを備えることが好ましい。前記調整可能な摩擦ソー保護クラッチを有するこのようなギアアセンブリは、コンパクト、頑丈であり、および重い負荷に耐えるように容易に作られることができる。
【００２０】
適当に、クラッチ伝達板は、第４ギアおよび摩擦クラッチ盤の間で同軸シャフトに固定される。それにより、摩擦クラッチ盤は、第４ギアの軸の端面に係合する必要がない。
【００２１】
摩擦クラッチを調整可能にするために、同軸シャフトは、適当に第５ギアから軸方向に延在する自由端部を有し、自由端部は、ねじ山と、ねじ山に係合するナットと、ナットおよび第５ギアの間で締め付けられる皿バネと、を有し、それによってナットの締め付け程度により、どのくらいのトルクでソーブレードの回転が停止するかを決定する。
【００２２】
緩みに対してナットを締め付けるために、同軸シャフトで意図しない回転に対してナットを固定するための手段を設けることができる。手段は、ねじ部の非円形断面と、整合中央穴を有し、皿バネおよびナットの間でねじ部に取り付けられる外歯付きロックワッシャーと、ナットを締め付け／緩めるための工具の把持部を提供するナットの複数の周面部分と、を好ましく含む。ロックワッシャーの歯の数、およびナットの面部分を提供する把持部の数は、１つの面部分に対し少なくとも１つの歯を曲げることによりねじ部のほぼ任意の位置にナットを固定するのに十分な数である。
【００２３】
コンパクトな設計を達成するために、第１および第５ギアは、約３：２の減速比になるように選択されることができ、かつ第４ギアおよびそれにより駆動されるギアは、約５：１の減速比になるように選択されることができる。これにより、駆動モーターから回転可能な工具への減速比は、約７．５：１の好ましい結果となる。
【００２４】
第２および第３ギアは、適切に実質的に同じ大きさ、すなわち約１：１のギア比である。それにより、アーム形状ハウジングは、伝動装置を容易に囲むことができる。
【００２５】
好ましい実施形態において、駆動モーターは、永久磁石モーターである。永久磁石モーターは、同じ重量および大きさの誘導モーターに比べ、好都合に高いトルク性能を有する。
【００２６】
永久磁石モーターは、少なくとも１，０００ｒｐｍの速度範囲の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い出力を出せるように配置されることができる。
【００２７】
好ましくは、永久磁石モーターは、少なくとも３，０００ｒｐｍの速度範囲の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い出力を出せるように配置される。
【００２８】
一例として、モーターは、６，０００ｒｐｍ〜９，０００ｒｐｍの間の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い出力が出るように配置される。これは永久磁石モーター用などとして知られている技術であるタップ切替弱め界磁によって達成されることができるが、本明細書ではより詳細に説明しない。しかし、この特定の用途において、タップ切替弱め界磁には、いくつかの利点がある。
【００２９】
永久磁石モーターは、各ギア比に対する範囲を提供する、すなわち各ギア比に対し、いくつかのソーブレード直径について同じ最適周辺速度に達することができる。このように、ソーブレード直径とは無関係にソーブレードの周辺速度を一定に保つという問題は小さくなり、機械的なギアの数を減らすことができる。例えば、１つの機械的なギアは、６００ｍｍ〜１２００ｍｍの範囲のソーブレード直径に対応することができ、１２００ｍｍ〜１６００ｍｍの第２の範囲では、十分な切断力を維持しながらブレード直径の範囲内でソーブレードの周辺速度を一定に保つことができる。
【００３０】
本発明の別の態様は、回転可能な円形ソーブレードと、ソーブレードを回転させるためのモーター出力軸を有する駆動モーターと、モーター出力軸の不適当な高速度および低トルクを回転可能な工具においてより有効な高トルク低速度に変化させるために、モーター出力軸を回転可能なソーブレードに相互接続するための伝動装置とを有するウォールソーに対し、駆動モーターは、少なくとも１０００ｒｐｍの回転速度の範囲の実質的に全ての回転速度において最大出力に近い利用可能な出力を有する電気モーターであり、かつそれにより前記範囲内の回転速度において前記駆動モーターはまた、前記伝動装置を介して最適な回転速度および／またはソーブレードの最適な周辺速度に変換する回転速度に調整可能である。
【００３１】
この用途の永久磁石モーターは、好ましくは例えば工業用ロボットに使用されるタイプのサーボモーターとすることができる。幅広い回転速度範囲を通じて最大出力に近い出力の現実的な特徴を示すために、本発明によるウォールソーの永久磁石モーターは、通常６０００ｒｐｍにおいて約１１ｋＷの出力であり、９０００ｒｐｍにおいて約１３ｋＷの出力までわずかに増加する。それにより、モーターはまた、ソーブレードの回転速度を調整するために、モーターの回転速度を調整することが可能であり、なおも最大出力に近い高出力を維持するという、所与のギア比内におけるギアボックスまたはバリエーターの機能性を提供する。このようにソーブレード直径とは無関係にソーブレードの切断セグメントの周辺速度を一定に保つという問題は、小さくなり、かつ機械的なギアの数を最小限にすることができる。
【００３２】
タップ切替弱め界磁の利用は、モーターコイルのオーバーヒートおよび／または焼き付けの危険性を減らす。一例として、弱め界磁の機能がない場合、６０００ｒｐｍにおいて１１ｋＷの出力を有するモーターの６０００ｒｐｍの出力トルクは、９０００ｒｐｍまでの高回転速度における出力トルクとほとんど同じである。これは、出力は、９０００ｒｐｍにおいて６０００ｒｐｍの約５０％以上であることを意味し、モーターコイルが焼きつく、またはより高出力のモーター設計が必要となる結果となる。したがって、タップ切替弱め界磁は、高回転速度における出力トルクを制限し、かつ高回転速度におけるモーターコイルの平均電流を制限することにより問題を解決し、幅広い回転速度範囲（６０００ｒｐｍ〜９０００ｒｐｍ）に亘って概ね一定の出力を維持する。これにより、ウォールソーにおいて柔軟性のある比較的軽量および低コストの永久磁石モーターを使用することが可能となる。
【００３３】
ソー保護クラッチを使用することにより、伝動装置の大きさおよび重量を小さくすることができる。永久磁石モーターを使用することにより、さらに小さくすることができる。したがって上述した典型的なウォールソーは、対応する一般のウォールソーが約４０ｋｇであるのに対し、全体重量をたった２５ｋｇとすることができる。ソーは作業場に運ばれ、取り付けられるため、これは重要である。さらに伝動装置をよりコンパクトにすることにより、対応する一般のウォールソーがラックの２０５ｍｍ近くを切断するのに対し、１９０ｍｍ近く、好ましくは１７０ｍｍ近くを切断することが可能となる。これは明白な利点である。
【００３４】
以下、好ましい実施形態および添付図面を参照して、本発明はより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】歯付きラックに沿って移動可能であり、かつ本発明の好ましい実施形態による伝動装置を介してモーターによって駆動される円形ソーブレードを有するウォールソーの斜視図である。
【図２】図１に示す伝動装置のハウジングの斜視図である。
【図３】ハウジング内部の伝動装置のギアおよび２つの摩擦ソー保護クラッチの平面図である。
【図４】図３に示す摩擦ソー保護クラッチの側面図である。
【図５】図４の摩擦ソー保護クラッチの縦断面図である。
【図６】摩擦ソー保護クラッチの代替の実施形態の部分分解斜視図である。
【図７】２速伝動装置のギアおよび摩擦ソー保護クラッチの第２の好ましい実施形態の側面図である。
【図８】図７に示す実施形態の反対側からの側面図である。
【図９】図７および図８の２速伝動装置のギアおよび摩擦ソー保護クラッチの斜視図である。
【図１０】２速伝動装置の低いまたは高いギアを選択するために使用される変速装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
概して本発明は、駆動モーターと、駆動モーターによって駆動される回転可能な工具と、不適当な高速および低トルクの駆動モーター出力軸を回転可能な工具においてより有用な低速、高トルクに変えるために、駆動モーターのモーター出力軸を回転可能な道工具に相互接続する伝動装置と、を有する建設機械に関連する。このような建設機械の例示的な実施形態は、モーターと、モーターによって駆動される円形ソーブレードと、モーター出力軸を回転可能なソーブレードに相互接続するための伝動装置と、を有するウォールソーである。ウォールソーという名前ではあるが、ウォールソーは、床または天井を切断するためにも使用される。
【００３７】
図１は、床を切断するために配置されたウォールソーアセンブリの斜視図である。ウォールソーアセンブリは、歯付きラック２に沿って移動可能であり、かつ保護フード４の内側に円形ソーブレード３を有するウォールソー１を含み、破線で示された円形ソーブレード３は、本発明の好ましい実施形態による伝動装置２０を介してモーター５によって駆動される。
【００３８】
実施形態に示すように、ウォールソーは、図示しない２つの追加的なモーターを有し、一方は、切断される開口部のある「壁」に取り付けられるようになっている歯付きラック２に沿ってウォールソー１を動かすためのものであり、他方のモーターは、ソーブレード３を上げ下げするためのものである。ケーブル６は、モーターに電力を供給し、かつ図示しない制御装置とモーターとの間で制御データを伝達するためにモーター５に接続されている。冷却水は、第１ホース７を通じてモーター５に供給され、および第２ホース８を通じてソーブレード３の中央部へ送られ、ソーブレードを冷却し、切断によって形成されたちりをまとめる。
【００３９】
伝動装置２０は、図２によく示され、２つの端部を有するアーム形状ハウジング２１を含む。第１端部は、モーター５のモーター出力軸９に接続され、他端部は、ソーブレード３が取り付けられるギア出力軸２５に接続される。ソーブレード３を上下させる場合、伝動装置ハウジング２１は、モーター出力軸９の回転軸と同軸の枢動軸で回転し、かつソーブレード３を支持するハウジングの前記他端部は、弧上を移動する。保護フード４内側のソーブレード３が弓状に移動できるように、ウォールソーには、ガイド装置１０が設けられており、フード４は、モーター５（図１に示す）に対して制限された水平移動が可能であり、かつフード４はまたソーブレード３のためのギア出力軸２５を垂直に移動させることが可能な垂直溝１１を有する。水平の床ではなく垂直の壁を切断する場合、モーター５に対するフード４の許容される動きは、本発明のこの実施形態においてはもちろん水平ではなく垂直である。
【００４０】
本発明によると、伝動装置は、並列する２つの調整可能な摩擦クラッチ３０−３３（図５参照）を備える。調整可能な摩擦クラッチは、ウォールソーまたは他の建設機械を大きい外力から保護し、調整可能な摩擦クラッチ３０−３３を所望の所定値に設定することにより、歯およびギアがさらされる力の最大値を制限することができる。それにより、伝動装置２０は、よりコンパクト、かつ軽量にすることができる。寸法を大きくしすぎる必要はなく、伝動装置２０は、過酷な環境において正常に動くことができる。
【００４１】
伝動装置ハウジング２１内部の実際の伝動装置の好ましい実施形態は、図３に示される。第１ギア２２は、モーター出力軸９に取り付けられ、モーター出力軸は、整合する雌スプラインを有する第１ギア２２に大きな力を伝えるために雄スプラインを有する。２つの第１ギアアセンブリ２３は、第１ギア２２によって同時に駆動されるよう取り付けられ、かつ共通の第２ギア２４は、並列する２つの第１ギアアセンブリ２３によって間接的に駆動されるよう取り付けられる。第２ギア２４は、ソーブレード３が取り付けられるようになっているギア出力軸２５を有する。各第１ギアアセンブリ２３は、前記調整可能な摩擦ソー保護クラッチの１つを含む。この設計により、伝動装置２０をコンパクトな構造にすることができる。
【００４２】
回転力を第２ギア２４に伝えるために駆動チェーンを使用してもよいが、ギアアセンブリ２３によって駆動され、かつ第２ギア２４を駆動するように、第３ギア２６をギアアセンブリ２３および第２ギア２４の間に配置されるように取り付けることが望ましい。ギア伝動は、チェーン伝動よりも確実である。
【００４３】
図４および図５により詳細に示されるように、各第１ギアアセンブリ２３は、同軸シャフト２８に一体の、駆動ギアを構成する第４ギア２７と、同軸シャフト２８に回転可能に取り付けられ、かつ被駆動ギアを構成する第５ギア２９と、第４ギア２７および第５ギア２９の間で軸方向に締め付けられる摩擦クラッチ盤３０と、第５ギア２９から第４ギア２７へトルクを伝えることができるように、調整可能な圧力によって摩擦クラッチ盤３０に対して第５ギア２９を押し付ける機構３１−３３と、を備えることが好ましい。前記調整可能な摩擦ソー保護クラッチを有するこのようなギアアセンブリは、コンパクト、頑丈であり、かつ重い負荷に耐えるように容易に作られることが可能である。
【００４４】
摩擦ソー保護クラッチを調整可能とするために、同軸シャフト２８は、第５ギア２９から軸方向に延在する自由端部を適当に有し、自由端部は、ねじ部３１、ねじ部のねじ山３１に係合するナット３２、およびナット３２および第５ギア２９の間で締め付けられる皿バネ３３を有し、それによってナット３２の締め付け程度が、どのくらいのトルクでソーブレード３の回転を止めるかを決定する。適切に、クラッチ伝達板３４は、第４ギア２７および摩擦クラッチ円盤３０の間で同軸シャフト２８に固定される。それにより摩擦クラッチ盤３０は、第４ギア２７の軸の端面に係合するはない。クラッチ伝達板３４は、任意の適切な方法により同軸シャフト２８の回転に対して固定される。示された実施形態において、１つは図示されている、等角度に間隔の空いた３つのボール３５によって、固定が成し遂げられる。各ボール３５は、半分は同軸シャフト２８内の個々のくぼみに、半分はクラッチ伝達板３４の対応する個々のくぼみに配置される。
【００４５】
ナット３２の緩みに対して固定するために、同軸シャフト２８上での意図しない回転に対してナット３２を固定するようナット固定手段が好ましく設けられる。図６に好ましい実施形態が示される。ここで、ナット固定手段は、２つの対向配置された平面的な機械加工面１４５ａ，１４５ｂのようなねじ部３１の非円形断面と、ねじ部３１の非円形断面１４５ａ，１４５ｂに整合する中央穴１４７を有し、皿バネ３３およびナット３２の間に取り付けられる外歯付きロックワッシャー１３６と、ナット３２の複数の周辺が凹んだ面部分１４８と、を含み、ロックワッシャー３３の少なくとも１つの歯１４６を１つの面部分１４８に対して曲げることによって提供される固定手段によって、ロックワッシャー１３６はナット３２に固定されることができる。ロックワッシャー１３６を皿バネ３３によって生じる摩擦磨耗から保護するために、硬化ワッシャー１４９が皿バネ３３およびロックワッシャー１３６の間に設けられる。歯を曲げるため、ロックワッシャー１３６自体は、硬くない。ロックワッシャー１３６の歯の数、およびナット３２の面部分１４８の数は、ナット３２をねじ部３１のほとんどの任意の位置で固定するために十分な数である。好ましくは、共にまとめた歯１４６の数および面部分１４８の数は、少なくとも５個、より好ましくは少なくとも１０個、さらに好ましくは少なくとも１５個である。周辺が凹んだ面部分１４８はまた、ナット３２を締め付ける／緩めるための工具のための把持部を提供する。
【００４６】
さらに、緩みに対してナット３２を固定するための別のナット固定手段を使用することができる。例えば、図示しない実施形態において、一端部を切断した溝または切欠きを有する菊ナットを使用することができる。そして、同軸シャフトのねじ部を通る１つまたは２つ穴が開けられ、ナットに適切にトルクがかけられ、溝が同軸シャフトの穴の位置に合わない場合、ナットは、最も近い溝へ回転される。ナットは、コッタピンまたはゆるみ止め線によって固定される。さらに、一般の六角または四角ナットも歯付きワッシャー１３６と組み合わせて、へこんだ面部分のないナットの横に歯を曲げることによって使用することができる。
【００４７】
被駆動第５ギア２９は、第１ギア２２に好ましくかみ合い、かつ駆動第４ギア２７は、２つの第１ギアアセンブリ２３によって駆動されるギア、実施形態に示す第３ギア２６にかみ合い、第３ギア２６は、次に第２ギア２４とかみ合う。それにより、伝動装置は、コンパクト、頑丈、かつ重い負荷に耐えるように容易に作られることができる。しかし、実現されるように、ギアアセンブリ２３は、第１ギア２２が同軸シャフト２８において回転可能なギアにかみ合い、かつ同軸シャフト２８に一体のギアが第３ギア２６にかみ合うような設計とすることも可能である。さらに、もちろん伝動装置の全ての回転可能な構成要素を当業者に既知な、図示しない適切な軸受けに取り付けることができる。
【００４８】
コンパクトな設計を達成するために、第１ギア２２および第５ギア２９はそれぞれ、約３：２の減速比となるように選択されることができ、および第４ギア２７およびそれにより駆動されるギア、示される実施形態においては第３ギア２６は、約５：１の減速比となるように選択されることができる。第２ギア２４および第３ギア２６はそれぞれ、適切に実質的に同じ大きさである。それにより、伝動装置をアーム形状のハウジング２１で容易に囲むことができる。
【００４９】
図７〜図９は、本発明が２速伝動装置に適用された、ギアおよび摩擦ソー保護クラッチの好ましい実施形態を示す。２速伝動装置の多くの構成要素およびそれらの機能が１速伝動装置と同じであるため、全体的に見た相違点のみを後述する。２速伝動装置は、コンパクトかつ軽量のギアボックスを保ったまま、ソーの運用範囲を広げる、すなわちより広い範囲のソーブレード直径を許容することができる。
【００５０】
２速伝動装置において、２つの追加的なギアアセンブリ１２３が第１ギア２２によって同時に駆動され、かつ第１の２つのギアアセンブリ２３を駆動するように配置される。モーター出力軸９の雄スプラインおよび第１ギア２２の雌スプラインは、モーター出力軸９を第１ギア２２に接続するスプライン継手１２を形成し、第１ギア２２は、第２ギア２４を第１速度で回転させるために２つの第１ギアアセンブリ２３に動作可能に直接接続される第１位置と、第２ギア２４を第２の異なる速度にて回転させるために２つの追加的なギアアセンブリ１２３に動作可能に直接接続され、それにより２つの第１ギアアセンブリ２３に間接的に接続される第２位置と、の間を摺動することができる。
【００５１】
各追加的なギアアセンブリ１２３は、第２被駆動ギア１２９および第２駆動ギア１２７を備え、追加的なギアアセンブリ１２３の第２被駆動ギア１２９は、第１ギア２２にかみ合い、追加的なギアアセンブリ１２３の第２駆動ギア１２７は、２つの第１ギアアセンブリ２３の被駆動ギア２９とかみ合う。１速伝動装置と同様に、２速伝動装置のギアは、第１ギア２２および第２被駆動ギア１２９の間の減速比が実質的に約３：２となるように選択されることができ、第２駆動ギア１２７および第２ギア２２の間のギア列のギアは、減速比が約５：１となるように選択されることができる。伝動装置の全てのギアは、全体の減速比が「低いギア」で約１０：１、「高いギア」で約７．５：１の減速比となるように選択されることができる。図に示される実施形態において、様々なギアは、以下に示す歯の数を有する。
【表１】
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【００５２】
２つの追加的なギアアセンブリ１２３は、調整可能な摩擦ソー保護連結を含まない。モーター出力軸９からソーブレード３に伝わる力は、２つの第１ギアアセンブリ２３の摩擦ソー保護連結３０−３３を常に通過し、かつそれらはソーブレードを低回転速度で回転する「低いギア」によって提供される高トルクに設定されている。従来通り、「高いギア」は、トルクが小さいが高速度である。「高いギア」において、モーター出力軸９からの力は、１速伝動装置と同じ経路をたどるが、「低いギア」においては、経路は、追加的なギアアセンブリ１２３を通り、第１ギアアセンブリ２３等へ向かう。
【００５３】
図９は、モーター出力軸９に位置する「高いギア」へ移動した第１ギア２２を示し、第１ギア２２は、第１ギアアセンブリ２３の２つの被駆動ギア２９に係合している。調整可能な摩擦ソー保護クラッチを介して、回転は、第１ギアアセンブリ２３の駆動ギア２７に伝わり、駆動ギア２７は、第２ギア２４を、直接または第３ギア２６を介して駆動する。第１ギア２２およびモーター出力軸９の間のスプライン継手１２は、第１ギア２２の位置を図９に示すようなモーター出力軸９の右側に位置する「低いギア」へ移動させることが可能な程度に十分緩い。「低いギア」の位置において、第１ギア２２は、追加的なギアアセンブリ１２３の２つの第２被駆動ギア１２９に係合する。これらの第２被駆動ギア１２９は、第２駆動ギア１２７を駆動し、次に第２駆動ギア１２７は、第１ギアアセンブリ２３の被駆動ギア２９を駆動する。そこから、回転は、「高いギア」の代替形について上述したように伝えられる。
【００５４】
図７および図８に示すが、図１０に最もよく示される変速装置１４１が第１ギア２２をモーター出力軸９の２つの位置の間で移動させるために設けられる。第１ギア２２は、第１ギアアセンブリ２３の被駆動第５ギア２９または追加的なギアアセンブリ１２３の第２被駆動ギア１２９のいずれかを駆動し、両方を同時に駆動しないということに留意しなければならない。図９に最もよく示されるように、１つの軸側において、第１ギア２２は、周辺溝１３８が設けられた、軸方向に突出したスリーブ１３７を有する。変速装置１４２は、実質的にＬ字状の二又分岐１３９を有し、第１ギア２２の軸上での移動のためにその二又は、溝１３８に適合しスリーブ１３７を把持する。分岐１３９は、モーター出力軸９に平行な軸１４０上で軸方向に移動可能である。非分岐端部において、実質的にＬ字状の分岐１３９は、軸１４０に直角に延在する溝１４１を有する。変速装置１４２はさらに、回転ギア切替つまみ１４３を有し、回転ギア切替つまみ１４３は、溝１４１に適合しかつ溝１４１内で移動可能な、偏心配置された突出ピン１４４を有し、これにより分岐１３９は、つまみ１４３が回転すると軸１４０に沿って移動することができる。これは、モーターのモーター出力軸９からソーブレード３への力の経路から追加的なギアアセンブリ１２３を除外、または含む。第１ギア２２をモーター出力軸９の２つの位置の間で移動させることにより、ギア出力軸２５の回転方向が変化することに留意しなければならない。結果として生ずる回転方向の変化を補うために、モーター出力軸９における２つの位置の間での第１ギア２２の移動が、例えばつまみ１４３によって作動するスイッチを有することにより電気モーター５の極移動を開始することが好ましい。
【００５５】
本発明の一実施形態において、モーター５は、最大出力が約１３ｋＷの永久磁石モーターである。出力１３ｋＷでは、約９，０００ｒｐｍが得られる。出力は、６，０００ｒｐｍまでずっと最大値に近く、その出力は、約１１ｋＷである。これは、高回転速度でタップ切替弱め界磁を適用し、それによりまたオーバーヒートまたは焼き付けを防ために、モーターコイルの電流を減らすことによって達成される。この実施形態において、利用可能な出力は、３，０００ｒｐｍの速度範囲（６，０００ｒｐｍ〜９，０００ｒｐｍ）において最大出力に近い値に保持され、またより広いまたはより狭い速度範囲にわたって、すなわち１，０００ｒｐｍの範囲にわたって、最大出力に近い利用可能な出力を出すモーター５を有するウォールソー１を提供するように適することもできる。モーター５の弱め界磁を各ギア比に対する幅広い運用範囲に適応させる場合に、特定のウォールソーにおいて使用されるソーブレード直径の範囲を考慮しなければならない。切断セグメントの最適な周辺速度に対するソーブレードの毎分回転数を調整するために、モーター５の毎分回転数は、モーターの最大出力に近い出力を維持しながら容易に調整される。上述した性能を有する永久磁石モーターの重量は、通常約８ｋｇである。
【００５６】
本発明のさらなる実施形態において、前の段落で説明されたような永久磁石モーターを前述したものと別の種類の伝動装置を備えたウォールソーに設けることができる。例えば、平行摩擦ソー保護クラッチを省くことができ、または当業者には既知の任意の他の過負荷保護で置換することができる。より具体的には、本発明によるこのようなウォールソーは、回転可能な円形ソーブレード３と、ソーブレード３の回転のためのモーター出力軸９を有する駆動モーター５と、モーター出力軸９の不適当な高速および低トルクを回転可能な工具３においてより有用な低速度、高トルクに変換するために、モーター出力軸９を回転可能なソーブレード３に相互接続するための伝動装置２０とを備え、駆動モーター５は、幅広い運用速度範囲において最大出力に近い利用可能な出力を有する電気モーターであるため、必要なギア数を減らすことができる。
【００５７】
したがって、モーターからソーブレードへの可変伝動装置の比に対する要求に関連する課題は解決する。費用および点検を減らす単純な設計を有するコンパクトな、軽量の機械的なギアボックスにより、ウォールソーの柔軟性が増す。同様に制御された遊星ギアセットのような不連続の可変伝動装置が要求される。点検費用は、それにより減少し、かつ潤滑油を十分に供給するための高価なオイルポンプシステムおよびはねかけ潤滑システムを省くことができる。
【００５８】
ウォールソーに従来使用される誘導モーターと比べ、永久磁石モーターの適用は、いくつかのさらなる利点を有する。誘導モーターでは、ローター温度は非常に高いレベルに達する。高温かつ高回転速度は、過度の磨耗等にさらされる軸受けおよび軸封止における問題の原因となり得る。永久磁石モーターの別の重要な利点は、比較的低回転速度において、誘導モーターよりも通常高トルクで動くということである。これは、伝動装置の減速要求を減らす。
【００５９】
本伝動装置の別の利点は、例えば遊星ギアセットが必要とするオイルポンプからの潤滑が必要ないということである。オイルポンプなしであれば、オイルポンプを両方向で動作させるようにする必要なく、駆動モーター５の方向変換を容易に行うことができ、回転可能な工具３を作業中に両方向に回転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の伝動装置は、従来技術の伝動装置よりもよりコンパクト、かつ軽量に作られた伝動装置が望まれるウォールソーおよび類似の建設機械に特に適用することができる。伝動装置の歯およびギアがさらされる力の最大値を制限するように、並列の２つの調整可能な摩擦クラッチを所望の所定値に設定することができる。それにより、伝動装置は、よりコンパクトかつより軽量に作られることができる。サイズを大きくしすぎる必要はなく、伝動装置は、過酷な環境において、正常に動作することができる。伝動装置は、１速または２速のタイプとすることができる。
【００６１】
前記伝動装置を介してソーブレードを駆動する駆動モーターとして本発明による永久磁石モーターをウォールソーに設けることにより、特にモーターの重量を減らすことができ、かつ幅広い回転速度範囲にわたって略一定のモーター出力を得ることができる。それにより、永久磁石モーターはまた、ギアボックスの機能を少なくとも部分的に提供することができ、必要な機械的なギアの数を減らす。それにより、全体としての駆動系は、よりコンパクトかつより軽量にすることができ、製造および維持の費用効率を高くすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  ソー
２  歯付きラック
３  ソーブレード
５  駆動モーター
９  モーター出力軸
２０  伝動装置
２１  アーム形状ハウジング
２２  第１ギア
２３  第１ギアアセンブリ
２４  第２ギア
２５  ギア出力軸
２６  第３ギア
２７  第４ギア
２８  同軸シャフト
２９  第５ギア
３０  摩擦クラッチ盤
３１  ねじ部
３２  ナット
３３  皿バネ
３４  クラッチ伝達板
１２３  追加的なギアアセンブリ
１２７  第２駆動ギア
１２９  第２被駆動ギア
１３６  外歯付きロックワッシャー
１４２  変速装置
１４５ａ，１４５ｂ  非円形断面
１４７  整合中央穴
１４６  歯
１４８  周面部分
【図１】
0005575901.tif 000003
【図２】
0005575901.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005575901.tif 000008
【図７】
0005575901.tif 000009
【図８】
0005575901.tif 000010
【図９】
0005575901.tif 000011
【図１０】
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