(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの電気直接駆動装置と少なくとも１つの軸受モジュールとを有する駆動システムであって、軸受モジュールが１つのラジアル軸受および／又は１つのスラスト軸受を有するものにおいて、電気直接駆動装置および軸受モジュールが１つの冷却機構を有する駆動システムに関する。本発明による駆動システムは、電気直接駆動装置および軸受モジュールが１つの冷却機構を有することで、直接駆動装置の領域において、確実な動作を保障することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気直接駆動装置（１）と少なくとも１つの軸受モジュール（２）とを有する駆動システムであって、軸受モジュール（２）が１つのラジアル軸受（３）および／又は１つのスラスト軸受（４）を有するものにおいて、
電気直接駆動装置（１）および軸受モジュール（２）が１つの冷却機構を有する駆動システム。
【請求項２】
冷却機構が第１冷却回路（５）と第２冷却回路（６）とを含み、第１冷却回路（５）が第２冷却回路（６）と連結されている請求項１記載の駆動システム。
【請求項３】
第１冷却回路（５）と第２冷却回路（６）が直列および／又は並列に連結されている請求項２記載の駆動システム。
【請求項４】
冷却機構が管状冷却管路を有し、かつ表面冷却部および／又は内部冷却部として形成されている請求項１から３の１つに記載の駆動システム。
【請求項５】
連結が管部材（７）によって行われる請求項２から４の１つに記載の駆動システム。
【請求項６】
冷却機構が冷却材として液体を有する請求項１から５の１つに記載の駆動システム。
【請求項７】
冷却機構が、アナログ又はディジタルインタフェースを備えた制御ユニットを有する請求項１から６の１つに記載の駆動システム。
【請求項８】
駆動システムが、プラスチック加工装置用に設けられている請求項１から７の１つに記載の駆動システム。
【請求項９】
電気直接駆動装置（１）が永久磁石同期モータとして形成されている請求項１から８の１つに記載の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの電気直接駆動装置と少なくとも１つの軸受モジュールとを有する駆動システムであって、軸受モジュールが１つのラジアル軸受および／又は１つのスラスト軸受を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気直接駆動装置を有する駆動システムは知られている。この駆動システムでは、直接駆動装置によってトルクが駆動軸に直接伝達されるので、例えば伝動装置等の機械的な伝達要素が省略できる。それ故に、可動部品、即ちロータが駆動軸にフランジ接合するために設けられており、直接駆動装置は特に無軸である。トルクは一般に固定ステータによって発生され、ステータは空隙を介してトルクを回転子に直接伝達する。
【０００３】
独国特許出願公開第１９９０９３０７号明細書により、プラスチック産業で利用するための電気駆動装置を備えた生産機械が公知であり、少なくとも１つの電気駆動装置は直接駆動装置として形成されている。
【０００４】
電気直接駆動装置を備えた駆動システムに関し、多くの機械応用分野、特に大きな軸線方向荷重が直接駆動装置に加わる所では、作動時に発生する軸線方向力と半径方向力を相応に吸収する必要がある。この吸収は、例えばスラスト軸受とラジアル軸受により行われる。しかし直接駆動装置の軸受装置では、このような標準軸受がしばしば過負荷を受けるので、本来の軸受の過負荷を避けるために負荷に応じて所謂軸受モジュールが設けられている。油潤滑式に形成される軸受モジュール、そして軸受も、作動時に摩擦損失およびチャーニング損失（Panschverluste）の故に加熱され、一部では過熱されることもある。このため、軸受寿命と潤滑剤使用期間が著しく低減する。更に、過熱は機械全体の早期故障をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、特に直接駆動装置の軸受装置の領域において確実な作動を保証する駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴事項にて解決される。有利な諸構成は従属請求項に示す。
【０００７】
駆動システムは、少なくとも１つの電気直接駆動装置と、一般に圧力軸受と称されるラジアル軸受およびスラスト軸受を備えた少なくとも１つの軸受モジュールとを有する。電気直接駆動装置および軸受モジュールが１つの冷却機構を有する。
【０００８】
圧力軸受を備えた直接駆動装置は、歯車モータないし電気モータおよび伝動装置に比べて数多くの利点を提供する。伝動装置は集中的保守を必要とし、高い摩擦損失を示す。このため、装置／機械の精度を高めるプロセス技術的トルク計算が困難になる。直接駆動装置のトルクはモータ出力からほぼ直接に導き出すことができる。直接駆動装置の利用により、駆動装置は連結要素なしに装置／機械メカニズムと結合することができる。これにより、スペースを節約する経済的な駆動装置のビルトインが可能となる。
【０００９】
直接駆動装置は、ビルトインモータとして形成してもよい。ビルトインモータは、ビルトイン構成部品として提供されるモータである。完全な駆動ユニットのためには、例えば軸受、回転検出器等の付加的部材が不可欠である。
【００１０】
直接駆動装置も、例えば転がり軸受又は滑り軸受として形成されるスラスト軸受およびラジアル軸受を備えた軸受モジュールも、１つの冷却機構を有する。
【００１１】
冷却機構又は冷却システムは、過剰の熱を放出することによって部材を熱的過負荷から保護するのに役立つ。冷却機構は例えば液体冷却部を含み、熱を排出する冷却材は例えば水である。発生する熱は冷却材によって吸収され、例えば熱交換器又は熱伝達器又は冷却器を介して例えば周囲空気に引き渡される。冷却機構は例えばポンプ調節式強制循環冷却用のポンプを有することもできる。
【００１２】
直接駆動装置と軸受モジュールは、単数又は複数の共通する冷却機構も、複数の個別冷却機構も有することができる。１つの共通する冷却機構の場合、共通の熱交換器又は冷却器を有する１つの冷却回路が設けられ、共通の冷却回路は２つの部分回路を有することもでき、部分回路は連結されて１つの共通する冷却回路となる。直接駆動装置と軸受モジュールは個別の、即ち分離された冷却機構を有することもでき、直接駆動装置も軸受モジュールも１つの独自の熱交換器又は冷却器を有する。
【００１３】
直接駆動装置および軸受モジュールの作動時に摩擦損失が現れるので、冷却機構の配置によって構造要素の過熱は避けられる。例えば、所謂チャーニング損失が摩擦エネルギーの上昇をもたらす。軸受は潤滑剤内で作動し、オイルミスト又は飛沫油が発生し、前記チャーニング損失を生じる。
【００１４】
過熱は、構造要素を負荷してその寿命を短縮するので望ましくない。過熱は、構造要素の修理又は新規調達のための付加的費用を生じる。更に過熱は、装置／機械全体の故障又は停止を生じることもあり、これは生産において故障費を引き起こす。冷却機構によって設備稼動率が高まり、整備費が減少する。更に、発生する対流熱が排出され、従って作業環境の負担を生じない。部材表面温度の低下によって作業安全性が保証される。
【００１５】
冷却機構が第１冷却回路と第２冷却回路とを含み、第１冷却回路が第２冷却回路と連結されているとよい。直接駆動装置および軸受モジュールに各々１つの冷却回路が付設されている。例えば第１冷却回路が直接駆動装置に配置され、第２冷却回路が軸受モジュールに配置される。
【００１６】
軸受モジュールの冷却により潤滑剤使用期間が高まり、潤滑剤交換期間を延長できる。更に、軸受モジュールおよびその潤滑剤の冷却によって軸受寿命が長くなる。
【００１７】
個別の冷却回路は構造要素の保守および整備を簡素化する。例えば軸受モジュールの修理を行うべきとき、軸受モジュールは分解して個々に修理できる。冷却回路も個別に保守可能である。
【００１８】
第１冷却回路と第２冷却回路が直列又は並列に連結されているとよい。従って、連結は利用者の必要に応じ選択できる。冷却回路の連結は個別の冷却組立体を不要とする。経験によれば、モータ定格出力時に冷却組立体の冷却水温度は約５Ｋだけ高まる。
【００１９】
冷却機構が管状冷却管路を有し、かつ表面冷却部および／又は内部冷却部として形成されるとよい。直接駆動装置および軸受モジュールの表面冷却部と付属する軸受は簡単に製造できる。直接駆動装置のステータと軸受モジュール又はその軸受箱の周囲を冷却液が流れる。冷却回路が内部冷却部として形成され、例えば軸受モジュールの潤滑剤溜又は油溜内で内側にある冷却コイルとして形成されると、潤滑剤が直接冷却され、これにより効率的冷却が達成される。それに対し、製造支出は表面冷却部に比べて増加する。
【００２０】
冷却回路の連結を管部材にて行うとよい。この連結は製造が簡単であり、安価である。
【００２１】
冷却材が液体、特に水であるとよい。しかし冷却材はあらゆる別の冷却液となし得る。
【００２２】
有利には、冷却機構はアナログ又はディジタルインタフェースを備えたディジタル又はアナログ制御ユニットを有する。従って、アナログ出力端子を有する通常のセンサ又は通常のディジタル調節および制御システムを使用することができる。制御ユニットによって軸受モジュールの潤滑剤温度は作動期間にわたって一定に保たれる。
【００２３】
駆動システムは、有利には、例えば射出成形機又は押出し機等のプラスチック加工装置又はプラスチック産業用生産機械用に設けられる。
【００２４】
しかし本発明に係る駆動システムは、多くの別の機械応用においても利用可能であり、特に、高い軸線方向荷重が直接駆動装置に加わりかつ発生する軸線方向力と半径方向力を相応に吸収せねばならない所で利用できる。これは、例えば品物がスクリューで加工部に供給される機械に該当する。又、例えばミートグラインダ又は類似の応用にも該当する。更に、重力が軸線方向で駆動装置又は直接駆動装置に直接作用する装置において、例えばボールねじを介して駆動される例えばリフティングプラットホーム又はリフティングテーブル等の巻上機においても駆動システムは利用可能である。
【００２５】
以下、本発明のその他の特徴および細部を添付図面に関連して実施例を基に詳しく説明する。個々の態様で述べる特徴と諸関連は、基本的に全ての実施例に転用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１が基本構造で示す射出成形機３０は射出機構３１を有する。スクリューハウジング３２の内部に推進スクリュー３３が配置され、該スクリュー３３は例えば駆動軸３４に連結されている。駆動軸３４は電気機械１により駆動される。電気機械の制御は制御システム３５により行われる。プラスチック射出成形機３０では、図示しないプラスチック顆粒がホッパ３６に注入され、開口部を介してスクリューハウジング３２内に達する。螺線状に形成される推進スクリュー３３は電気機械１により駆動され、プラスチック顆粒を推進スクリュー室３７内に移送する。スクリューハウジング３２に沿って軸線方向で普通加熱部（図示せず）があり、該加熱部はプラスチック顆粒を可塑化して推進スクリュー室３７に供給する。可塑化された流動性プラスチック材料は、スクリューハウジング３２のノズル状開口部３８からプラスチック射出成形金型に装入される。射出成形金型は例えば金型部分３９、４０を有する。流動性可塑化プラスチック材料は射出成形金型内で凝固し、射出成形過程後に金型部分３９、４０の離反移動により金型から取り出せる。
【００２７】
図２は第１実施例による本発明に係る駆動システムの断面図である。駆動システムは電気直接駆動装置として形成された電気機械１と、軸受箱８を備えた軸受モジュール２とを有する。電気直接駆動装置は永久磁石同期モータ又はサーボ同期モータとして形成されている。直接駆動装置１と軸受モジュール２は当接面１０でフランジ１１、１２により互いに結合されている。駆動軸３４は直接駆動装置１で駆動される。軸受モジュールはラジアル軸受３とスラスト軸受４を含む。直接駆動装置１と軸受モジュール２は１つの冷却機構を有する。冷却機構は第１冷却回路５と第２冷却回路６とを含み、第１冷却回路５は第２冷却回路６と連結されている。第１冷却回路５は直接駆動装置１に配置され、第２冷却回路６は軸受モジュール２に配置されている。第１、第２冷却回路５、６は管部材７によって直列に連結されている。冷却液は冷却材容器１５内にある。直接駆動装置１の冷却回路５は表面冷却部として形成されている。冷却ジャケット１４内で、ステータ１３の周りを冷却液が流される。管部材７を経て他の（図示しない）冷却材が冷却材容器１５から軸受モジュール２内に達する。軸受モジュール２の冷却回路６は内部冷却部として形成されている。このため軸受モジュール２内で、内側にある冷却コイル１６が軸受モジュール２の潤滑剤溜１７内に直接配置されている。付加的に、スラスト軸受４も同様に冷却される。冷却回路６は、ここでは延長部として示した管状冷却管路１８を介して閉鎖され、冷却管路は次に例えば冷却材容器１５に帰還する。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施例に係る駆動システムの断面図である。直接駆動装置１の冷却回路５は表面冷却部として形成されている。ステータ１３は冷却ジャケット１４内の冷却液を周囲に流す。管部材７を介して他の冷却材（図示せず）が冷却材容器１５から軸受モジュール２内に達する。軸受モジュール２の冷却回路６は同様に表面冷却部として形成されている。このため軸受モジュール２に環状溝１９が設けられており、軸受箱８は、そしてスラスト軸受４も、冷却液を周囲に流す。
【００２９】
図４は、図示しない軸受モジュール２の潤滑剤温度を制御する冷却機構用の制御回路５０をブロック図で示す。制御回路５０は、潤滑剤の温度である制御量ｘを、基準量ｗである所望値とし、発生する障害に係りなく作動期間にわたり一定に保つ。このため制御量ｘの実際値ｒ、即ち温度は温度センサ５５（測定素子）で測定される。引き続き、実際値ｒ（測定された温度）と目標値ｗ（所望温度）との差が、例えば演算増幅器５６で算定される。この差は制御偏差ｅであり、この場合Ｉ制御器である制御器５１用の入力量となる。制御器５１はその伝達関数に基づいて、リアクトル（調節素子）５２を駆動する調節量ｕを計算し、これにより多かれ少なかれ冷却液が軸受モジュール／直接駆動装置（制御部５３）に達する。調節素子５２の出力信号は調節量ｙである。制御過程は基準量ｗの変化又は障害５４の何れかにより引き起こされる。障害５４は例えば軸受（ラジアル軸受３、スラスト軸受４）内での摩擦又は潤滑剤のチャーニング損失であり、外乱ｚと称される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】射出成形機の基本構造を示す。
【図２】第１実施例による本発明に係る駆動システムの断面図である。
【図３】第２実施例による本発明に係る駆動システムの断面図である。
【図４】冷却機構用制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  直接駆動装置、２  軸受モジュール、３  ラジアル軸受、４  スラスト軸受、５  第１冷却回路、６  第２冷却回路、７  管部材、３０  射出成形機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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