(57)【要約】  本発明の回転ドラム用駆動装置は、  ａ．回転ドラムの外周面に固定されて該回転ドラムと共に回転するリングギヤと、  ｂ．前記リングギヤと噛み合うピニオンであって、駆動軸上に該駆動軸と共に回転しかつ傾斜運動可能に配設され、前記リングギヤに関して旋回できるように該駆動軸に保持されているピニオンと、  ｃ．前記駆動軸を駆動する駆動モーターとから実質的に構成される。前記ピニオンは前記リングギヤと噛み合うだけでなく、前記リングギヤと連動転がり接触している。
2013521447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ドラム用の駆動装置であって、
ａ．回転ドラムの外周面に固定されて該回転ドラムと共に回転するリングギヤ（１）と、
ｂ．前記リングギヤ（１）と噛み合うピニオン（２）であって、駆動軸（３）上に該駆動軸（３）と共に回転しかつ傾斜運動可能に配設され、前記リングギヤ（１）に関して旋回できるように該駆動軸（３）に保持されているピニオン（２）と、
ｃ．前記駆動軸（３）を駆動する駆動モーター（１４）と、を備え、
前記ピニオン（２）は前記リングギヤ（１）と噛み合うだけでなく、前記リングギヤ（１）と連動転がり接触していることを特徴とする、駆動装置。
【請求項２】
前記連動転がり接触を生むために、円筒状の転動路（１ｄ，１ｅ）が前記リングギヤ（１）の両側に、該リングギヤと同心に形成されており、前記ピニオン（２）は前記駆動軸（３）と同心に形成された２つの円筒状接触面（２ｈ，２ｉ）を備えており、前記ピニオン（２）の接触面は前記リングギヤ（１）の転動路と転がり接触することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記ピニオン（２）の接触面（２ｈ，２ｉ）の直径が前記ピニオン（２）のピッチ円の直径に相当することを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記リングギヤ（１）の転動路（１ｄ，１ｅ）の直径が前記ピニオン（２）のピッチ円の直径に相当することを特徴とする、請求項２または３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記接触面（２ｈ，２ｉ）は回転対称のショルダ部（２ｆ，２ｇ）により前記ピニオン（２）上に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記転動路（１ｄ，１ｅ）は回転対称のショルダ部（１ｂ，１ｃ）により前記リングギヤ（１）上に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記傾斜運動可能なピニオンは、湾曲した歯（２ｃ）を介して相互に連結されて前記駆動軸（３）の回転を伝える内側ピニオン体（２ａ）と外側ピニオン体（２ｂ）とから成り、前記外側ピニオン体（２ｂ）は前記リングギヤ（１）と係合する歯（２ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記外側ピニオン体（２ｂ）が前記内側ピニオン体（２ａ）上に球状に装着されていることを特徴とする、請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記ピニオン（２）と前記リングギヤ（１）とは軸方向に関して相互に変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記ピニオン（２）と前記リングギヤ（１）との間に少なくとも１つのリングが、連動転がり接触を生むように同心的かつ回転可能に装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動軸（３）が主歯車（１２）に直接連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記ピニオン（２）が前記駆動軸（３）の軸受（４，５）において軸方向に変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記ピニオン（２）は前記リングギヤ（１）を通して軸方向に案内されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記駆動モーター（１４）がユニバーサルジョイント軸（１５）を介して前記主歯車（１２）に連結されており、前記主歯車（１２）上に設けられたトルクブラケット（１３）と前記ユニバーサルジョイント軸（１５）とで前記駆動軸（３）の軸方向の運動を許容することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記リングギヤ（１）と前記ピニオン（２）が強化歯形を有することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大型の回転ドラム用駆動装置、特に回転キルン、冷却ドラム、ドラムミル等に用いられる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転ドラム、特にセメント回転キルンでは、駆動モーターの駆動トルクが中間歯車（ピニオンとリングギヤ）を介して回転ドラムに伝達される。この場合、ピニオン歯車装置のハウジングはキルン基部に固定され、リングギヤは、回転ドラムの外周に適当なリングギヤ固定手段を用いて装着されて回転ドラムと共に回転するように構成される。
【０００３】
中間歯車の負荷は、窯が要求するトルク、およびピニオンとリングギヤとの噛み合い品質に依存する。リングギヤの実動（ｔｒｕｅ  ｒｕｎｎｉｎｇ）およびリングギヤに対するピニオンの配向が噛み合いに影響する。噛み合いを最適にするにはピニオンとリングギヤの軸を平行にすると共に、それぞれの歯が互いの上を転がり移動できるように距離の調節を行う。
【０００４】
非常に変化しやすい動作条件下、特に回転ドラムが熱にさらされる場合には、キルンの軸が変形してピニオンとリングギヤ間の距離が変化する。その結果生じるタンブリングやラジアル振れやリングギヤの軸方向の距離の変化によって噛み合いに負荷がかかり、歯に対する過負荷が生じ、破損を生じる場合もある。これらの問題の解決策として、ピニオンとリングギヤの噛み合いを回転ドラムの動作条件から独立させる、あるいは実質的に独立させるための方法がいろいろと提案されている。
【０００５】
特許文献１では、傾転可能なピニオンの使用を提案している。これを使用する結果、動作条件によって生じるピニオン軸とリングギヤとの間の角偏差を実質的に補償することができる。動作条件によって生じるリングギヤの軸方向の移動（回転ドラムの長さの変化）は、ピニオンおよびリングギヤの歯の滑動によって調整される。しかしながら、リングギヤのラジアル振れについては、傾転可能なピニオンのみでは補償することはできない。
【０００６】
リングギヤとピニオンの噛み合いを最適に維持するために、特許文献１ではリングギヤ／ピニオンの領域に監視装置を設け、ピニオンとリングギヤの基準面との間の距離を測定することを提案している。ピニオンもその駆動軸によって、リングギヤに関して旋回できるように保持される。リングギヤとピニオンとの間に常に一定な噛み合いが保証されるように、ピニオンは距離測定値の関数として制御装置を介して調節される。
【０００７】
この他にも実際的経験から公知の方法として、ピニオンをピニオンキャリッジとして知られているものに強固に装着することがある。ピニオンキャリッジは、ローラを介してリングギヤ上を半径方向および軸方向に案内される。リングギヤ上をピニオンキャリッジが案内されることにより、ピニオンキャリッジ、ひいてはピニオンがリングギヤの全ての動きに追随する。ピニオンキャリッジとリングギヤとの連結は連動方式である。
【０００８】
ピニオンキャリッジはまた、キルン基部に支持される。支持ブラケットがピニオンキャリッジをリングギヤに対して正接の位置に保持し、２つの接合部から構成されることにより、ピニオンキャリッジは制約なしにリングギヤのタンブリングやラジアル振れ、軸方向の変位に追従することが可能となる。ただし、この例の場合、キルン基部に固定されている主歯車とピニオンとを回転式に連結するのは不利である。ピニオンキャリッジと主歯車との間の相対的運動を補償するために、ユニバーサルジョイント軸（カルダン軸）を用いて主歯車からピニオンキャリッジへとトルクが伝達される。ユニバーサルジョイント軸は、主歯車とピニオンキャリッジとの間のオフセット角と長さの変化を再調整することができる。しかしながら、ユニバーサルジョイント軸は主歯車の高トルク側に配設されており、接合部がそれに応じて高い応力にさらされる。線形延長の結果生じる大きな力により、ピニオンは力を使うことなくリングギヤの運動に追従することが不可能となる。この問題を小さくするために、ピニオンキャリッジの歯車の歯を用いて長さを再調節することが提案されている。結果的に問題は確かに小さくなるが、解決されるわけではない。主歯車の高トルク側で回転式に連結（カルダン軸）することが問題として残るからである。また、この解決方法は技術的に複雑であり、従来のピニオンを固定的に装着した駆動装置に比べて４０％も高価になる。
【０００９】
特許文献２，３，４，５はさらに別の駆動概念について開示しており、ピニオン体が駆動を行うと共に被駆動ドラムを支持する働きをする。しかしながら、この駆動概念では生産や動作によって生じるドラムのタンブリング振れを補償することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＤＥ  ９０  １３  ２２６  Ｕ１
【特許文献２】ＵＳ  ４２  ３４  ２３７  Ａ
【特許文献３】ＵＳ  ２９  ０８  １７９  Ａ
【特許文献４】ＣＨ  ２３１  ７５３  Ａ
【特許文献５】ＤＥ  ６９７  ２５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、リングギヤのタンブリング振れとラジアル振れの両方を確実に吸収する新たな解決策を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、この目的は請求項１に記載の構成によって達成される。
【００１３】
本発明の回転ドラム用駆動装置は、
ａ．回転ドラムの外周面に固定されて該回転ドラムと共に回転するリングギヤと、
ｂ．該リングギヤと噛み合うピニオンであって、駆動軸上に該駆動軸と共に回転しかつ傾斜運動をするように配設され、該リングギヤに関して枢動可能に該駆動軸に保持されているピニオンと、
ｃ．該駆動軸を駆動する駆動モーターとから実質的に構成される。
ピニオンはリングギヤと噛み合うだけでなく、リングギヤと連動転がり接触している。
【００１４】
傾転可能なピニオンはリングギヤのタンブリング振れを補償することを可能にする。リングギヤの軸方向の運動は、ピニオンとリングギヤの歯における滑動、または駆動軸の軸受におけるピニオンの滑動によって調整することができる。この場合、ピニオンはリングギヤを介して軸方向に案内される。
【００１５】
ピニオンがリングギヤと連動転がり接触することにより、リングギヤのラジアル振れも補償することができる。
【００１６】
従属請求項は本発明のさらに別の構成に関係するものである。
【００１７】
本発明の好適な構成によると、前記連動転がり接触を生むために、円筒状の転動路（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｐａｔｈ）がリングギヤの両側に、リングギヤと同心に形成されており、ピニオンは駆動軸と同心に形成された２つの円筒状接触面を備え、ピニオンの接触面がリングギヤの転動路と転がり接触するように構成される。
【００１８】
連動転がり接触によって、ピニオンとリングギヤとの間に常に一定な噛み合いが補償される。これは連動転がり接触によりピニオンがリングギヤのラジアル振れに追従するためである。
【００１９】
好ましくは、ピニオンの接触面の直径がピニオンのピッチ円の直径に相当する。また、リングギヤの転動路がリングギヤのピッチ円の直径に相当する。このようにして、転動路をスリップすることなく相互に転動させることができる。
【００２０】
接触面は、例えば回転対称のショルダ部によってピニオン上に形成することができる。同様に、転動路についても、回転対称のショルダ部によってリングギヤ上に形成することができる。ピニオンとリングギヤ上のショルダ部はピニオンとリングギヤを対応形成するか、あるいは追加的な要素、特に同心円状のリングをピニオン／リングギヤに固定することによって構成することができる。
【００２１】
傾転可能なピニオンは、好ましくは、湾曲した歯を介して相互に連結されて駆動軸の回転を伝える内側ピニオン体と外側ピニオン体とから成り、外側ピニオン体はリングギヤと係合する歯を備える。
【００２２】
本発明のさらに別の構成によると、少なくとも１つのリングが、ピニオンとリングギヤとの間に連動転がり接触を生むように同心的かつ回転可能に装着される。
【００２３】
ピニオンは、駆動軸の軸受において軸方向に変位可能である、および／またはリングギヤを介して軸方向に案内される。
【００２４】
駆動軸は主歯車に適宜に直接連結される。また、駆動モーターを、ユニバーサルジョイント軸を介して主歯車に連結し、主歯車上に設けたトルクブラケットとユニバーサルジョイント軸とで駆動軸の軸方向の運動を調整するようにしても良い。
【００２５】
主歯車に連結されるユニバーサルジョイント軸は、駆動軸の方向に配設しても、あるいは駆動軸に対して斜めに配設しても良い。
【００２６】
本発明のさらに別の構成では、強化歯形を有するリングギヤとピニオンを使用することが可能となり、その結果として中間歯車を薄くすることができ、構成にかかる費用を低減することができる。
【００２７】
次に、本発明のさらなる利点と構成について、いくつかの実施形態を例に挙げて、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態による駆動装置の部分断面図である。
【図２】図１の駆動装置の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による駆動装置の部分断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による駆動装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１と図２は、回転ドラム用駆動装置、特にセメント生産用回転キルンの駆動装置を示している。この駆動装置は、実質的にリングギヤ１とピニオン２とから成る。リングギヤ１は回転ドラム（詳細には不図示）の外周面に、回転ドラムと共に回転するように固定されており、ピニオンはピニオンリングギヤ１と噛み合い、駆動軸３と共に回転すると共に傾斜運動を行うように駆動軸３上に配設されている。駆動軸３はピニオン２の両側に軸受４，５内で装着されており、軸受４，５はベースフレーム６上に装着されている。
【００３０】
ピニオンは、駆動軸３の軸受４，５において軸方向で移動可能とするのが好ましい。ピニオン２はまた、リングギヤ１を通して軸方向に案内することもできる。
【００３１】
傾転可能なピニオン２は内側ピニオン体２ａと外側ピニオン体２ｂとを備え、これらのピニオン体が湾曲した歯２ｃを介して相互に連結されて、駆動軸３の回転を伝えるように構成されている。外側ピニオン体２ｂはまた、リングギヤと噛み合う歯２ｄも備えている。内側ピニオン体２ａは球面の一部の形状となる表面を有しており、その上に外側ピニオン体２ｂが球状に装着されている。駆動軸３と共に回転するように駆動軸３に連結されている内側ピニオン体２ａから外側ピニオン体２ｂへのトルクの伝達は湾曲した歯２ｃを介して行われる。
【００３２】
湾曲した歯を球状装着することにより、外側ピニオン体２ｂは球状装着の中心２ｅを中心として２度の回転自由度を有している。ピニオン２の歯２ｄと、それと協働するリングギヤの歯１ａとの間には、非正の噛み合いが存在する。歯の幅方向における不均等な負荷の分布が球状装着と湾曲した歯２ｃにおける摩擦力を上回った場合、外側ピニオン体２ｂはリングギヤ１のタンブリング振れに追従する。
【００３３】
リングギヤ１にラジアル振れが生じた場合は、ピニオン２がリングギヤ１と連動して転がり接触することにより補償される。このために、リングギヤ１には２つの回転対称形のショルダ部１ｂ，１ｃが固定されており、各ショルダ部が円筒状の転動路１ｄ，１ｅを備える。円筒状接触面２ｈ，２ｉをそれぞれ有する回転対称形ショルダ部２ｆ，２ｇは、ピニオン２、特に外側ピニオン体２ｂにそれぞれ対応する形で取り付けられており、接触面２ｈと２ｉの各々が、転動路１ｄと１ｅにそれぞれ転がり接触している。ピニオン２の接触面２ｈ，２ｉはピニオン２の歯２ｄのピッチ円の直径に相当する直径を有している。同様に、リングギヤ１の転動路１ｄ，１ｅもリングギヤ１の歯１ａのピッチ円の直径に相当する直径を有している。
【００３４】
リングギヤ１とピニオンとの転がり接触を達成するために、ベースフレーム６は軸受７，８で枢動可能に保持されている。この場合、バネ要素９，１０により、駆動装置が静止している場合でもピニオン２の接触面とリングギヤ１の転動路との間の接触が維持できるようになっている。接触面２ｈ，２ｉは歯の円周力（駆動力）と付加的なバネ要素９，１０とによって、リングギヤ１の関連した転動路に対して押圧される。このように比較的簡単な構成を用いることにより、ピニオン２はリングギヤのラジアル振れに直接追従し、リングギヤとピニオンとの間に最適な係合を常時保証することができる。このようにして、歯の過負荷や歯に対する損傷を確実に防止することができる。
【００３５】
駆動軸３は境界面１１を介して主歯車１２に連結されており、主歯車１２と駆動軸３がベースフレーム６の旋回運動に追従するように構成されている。トルクブラケット１３（概略的に示す）が主歯車１２とベースフレーム６との間に備えられる。
【００３６】
境界面は、中間歯車と主歯車が異なるメーカや納入者からのものでも問題なく使用できるように適宜設計される。固定的に配設される駆動モーター１４は、ユニバーサルジョイント軸１５を介して主歯車１２に連結され、ユニバーサルジョイント軸１５は主歯車１２に連結される。主歯車１２は駆動軸の方向（図示の通り）または駆動軸に対して傾斜して配設することができる。このような構成により、高トルク側にある主歯車１２が境界面を介して、すなわち追加的なユニバーサルジョイント軸を用いることなく、直接駆動軸３に連結される。主歯車１２に設けられたトルクブラケット１３とユニバーサルジョイント軸１５とで駆動軸３の軸方向の動きを許容できる。
【００３７】
図１の実施形態では、回転対称のショルダ部１ｂ，１ｃがリングギヤ１に固定された同心状のリングにより形成される。図３は、第２の実施形態による駆動装置を示しており、第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、ショルダ部１’ｂと１’ｃがリングギヤ１と一体的に形成されている点のみである。
【００３８】
さらなる可能性として、リング１６と１７を、転動路１ｅと接触面２ｉの間および転動路１ｄと接触面２ｈとの間（図４参照）の駆動軸３の周りに同心的に形成すると共に回転自在に配設することができる。これら２つのリングは、この場合は外側ピニオン体２ｂとショルダ部２ｇおよび２ｆとの間に配設することで軸方向に固定されている。リング１６，１７はすきま嵌めを介して支持部２ｆ，２ｇの接触面２ｈ，２ｉに関して相対運動を行うことができる。
【００３９】
上述の駆動装置では、簡単で実績がありかつコスト効率のよい構成要素を使用することができる。ピニオンとリングギヤとが転がり接触する結果、動作状態に関わりなく最適な噛み合わせを得ることができる。主歯車１２と駆動軸３を直接連結することにより、その間に設けられると損傷を受けがちなユニバーサルジョイント軸を高トルク側では省略することができる。
【図１】
2013521447.tif 000003
【図２】
2013521447.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013521447.tif 000006
【国際調査報告】
2013521447.tif 000007
2013521447.tif 000008
2013521447.tif 000009
2013521447.tif 000010
2013521447.tif 000011