(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース（１）を有し、該ケースに固定フランジ（６）を備え、ケース（１）に少なくとも１つの歪センサ（９）を割り当てた変速機であって、
固定フランジ（６）は、円周状の凹部（１８）により同軸状に少なくとも部分的又は全体的にケース（１）の外表面（２０）から隔てられ、且つ歪センサ（９）を装着する部分的又は全体に円周状に廻っている少なくとも１つの狭部（１９）を含むことを特徴とする変速機。
【請求項２】
ケース（１）に芯合せフランジ（５）が備えられ、ケース（１）に少なくとも１つの表示電子装置（１１）としての表示ディスプレイ（１２）が割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
芯合せフランジ（５）に円周状に形成された少なくとも１つの溝（１６）を備え、少なくとも１つの減衰素子（１４）が該溝に嵌合していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変速機。
【請求項４】
固定フランジ（６）の円筒状部域に少なくとも１つの歪センサ（９）を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項５】
固定フランジ（６）の固定用ネジ孔（８）の近傍に少なくとも１つの歪センサ（９）を配置していることを特徴とする請求項４に記載の変速機。
【請求項６】
芯合せフランジ（５）と向き合った円筒状のケース（１）の領域の固定フランジ（６）の周辺に円周状に複数の歪センサ（９）を配置していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項７】
２つの向き合った固定用ネジ孔（８）を配置している２つの角部（７）のほぼ中間の芯合せフランジ（５）の下部の円筒状ケース（１）に少なくとも１つの歪センサ（９）を配置していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項８】
固定フランジ（６）は少なくとも部分的にケース（１）から形成するか又は該ケースに割り当て、少なくとも１つの狭部（１９）を形成するように外表面（２０）と固定フランジ（６）の間に少なくとも１つの凹部（１８）又は割れ目を備えていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項９】
少なくとも１つの歪センサ（９）がストレインゲージとして形成され、評価装置（１０）及び／又は表示電子装置（１１）と接続していることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１０】
力及び／又はトルク、特に円周方向の力が少なくとも１つの歪センサ（９）により算定可能であり、選択可能な所定の限界値を超えた場合には、警告信号又は遮断信号を生成し、表示電子装置（１１）に表示可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１１】
歪センサ（９）に生成した信号は変速機の状態、特に所定期間の運転状態を記録し、評価装置（１０）に保存され、必要ならば表示電子装置（１１）に表示又は呼び出し可能であることを特徴とする請求項１０に記載の変速機。
【請求項１２】
電子表示装置（１１）は、変速機あるいは変速機構成要素に割り当てた少なくとも１つのセンサ（１３）、歪センサ（９）、力センサ又は温度センサに接続していることを特徴とする請求項２ないし請求項１１のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１３】
ケース（１）の基盤部（２）にすくなくとも１つの電子表示装置（１１）が割り当てられていることを特徴とする請求項２ないし請求項１２のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１４】
力、温度、寿命、回転数などの変速機特有の許容される状態変数及び限界値は電子表示装置（１１）としての表示ディスプレイ（１２）に光学的に表示可能で且つ読み出し可能であることを特徴とする請求項２ないし請求項１３のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１５】
電子表示装置（１１）としての表示ディスプレイ（１２）に生成した状態を示すデータは、無線で外部評価装置（１０）に転送可能であることを特徴とする請求項２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１６】
変速機特有の状態を示す力、温度、寿命、回転数のデータは手動操作可能な表示ディスプレイ（１２）を介して呼び出し、読み取ることが可能であることを特徴とする請求項２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の変速機。
【請求項１７】
円周状に廻っている溝に嵌合した減衰素子（１４）は弾性の変形可能なゴム素子として形成されていることを特徴とする請求項３ないし請求項１６のいずれか１項に記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力軸及び出力軸並びに芯合せフランジ及び／又は固定フランジを備えたケースを有する電動機及び／又は変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような変速機は多様な形式の製品が上市されており、入手可能である。これらはモータ、電動機あるいは他の変速機の増速あるいは減速操作に用いられる。従来の電動機及び／又は変速機では、その寿命並びに保守の必要性又は保守の間隔を決定するのが困難であった。更に、例えば、好ましいことではないが、過剰な負荷が掛かると寿命が極めて短くなる。
【０００３】
電動機及び／又は変速機の寿命の決定、設置のし易さ及び負荷へ耐性が判っていないので、予備部品の在庫への反映もできず、多量の予備部品を在庫せざるを得ず、そのため好ましくない在庫費用が発生することになる。
米国特許第４，３８４，４９３号明細書には芯合せフランジを備えた電動機が開示されており、電動機のケースが回転するように複数の軸受素子を介して固定フランジに接続しないようになっている。
米国特許第５，７６３，９６９号明細書には通気用ブレードを駆動する電動機の表示ディスプレイが開示されており、表示ディスプレイには１分当りの回転数が表示される。
米国特許第６，０６６，９０７号明細書には駆動軸及びケースを有する電動機が記載されており、そのケースは芯合せフランジを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の欠点を除いた電動機及び／又は変速機を製作するという課題に基づいたもので、これを用いて得た負荷又は稼動状況から、例えば力、モーメント、気密性、保守の間隔などの機能的監視が可能となる。より高い操作性、生産性及びより長期の稼動においても、より迅速且つ信頼性のある構成及び保守を可能とすることを目的としている。更に、予備部品の在庫を減らすことも目的としている。場合によっては使用上の欠点を立証することも可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１並びに従属請求項２及び３の特徴が上記課題を解決する。
【０００６】
本発明において、電動機及び／又は変速機のケースに少なくとも１つの歪センサ、好ましくはストレインゲージを備えていることが利点である。歪センサはケースの円筒部の芯合せフランジ近傍に設置するのが好ましいことが判明した。円周状に複数の歪センサを配置して、実際に作用する力及びトルクに関する情報が与えられるようにすることが好ましい。
【０００７】
それにより、例えば、許容以上のトルクの場合、警告信号に切り換わるか又は組み込んだ表示電子装置に表示される。必要ならば、設備全体又はそのような変速機を備えている製造工程を停止することもできる。
【０００８】
しかし、本発明のおいては、少なくとも１つの歪センサ、又は電動機及び／又は変速機に配置した、例えば温度センサ、更には力センサ、回転数センサなどのセンサを介して、電子表示装置又は外部の評価装置に変速機のデータを保存するか又は表示できることが重要である。その際、データを対応する限界値と比較し、変速機及び／又は電動機の負荷の状態並びに臨界又は不許容負荷の状態を表示するか又は表示可能としている。
【０００９】
このようにして、電動機及び／又は変速機の運転が簡単にチェックきるので、電動機及び／又は変速機の効率を最適化できると同時に保守間隔、寿命などが正確に言及できる。
【００１０】
このように、電動機及び／又は変速機を簡単に許容限界値又は負荷範囲で用いることができ、大幅に寿命を延ばすことになる。
【００１１】
同様に寿命を延ばし、減衰且つ振動している嵌合及び芯合せを保証するように、電動機及び／又は変速機の芯合せフランジを外部表面に円周状に少なくとも１つの減衰素子を設置することが好ましいことが判っている。その際、減衰素子は、例えば円周状に廻らしたケース外表面に突出したＯ−リングとして形成してもよい。このことも、本発明の範囲内である。これによって、力の分散を防ぐことができ且つ変速機及び／又は電動機の寿命を延ばすことにもなる。
【００１２】
本発明の好適な１実施例では、電動機及び／又は変速機のケースは固定フランジを備え、固定フランジは環状凹部によりケースから隔てられて、環状の狭部を備えることになる。この狭部域に少なくとも１つの歪センサを配置又は割り当てている。
【００１３】
このようにして、加わる力、トルクなどが極めて正確に測定且つ算定できる。
【００１４】
固定フランジは少なくとも部分的か、全体的にケースと同軸に円筒状に廻らし、複数の歪センサを１つあるいは複数の狭部の領域に互いに離して円周状にあることも本発明の範囲内にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、実施例により本発明の利点、特徴及び詳細を説明する。
【００１６】
図１から判るように変速機Ｒは、ケース１を有し、詳細には示していないがケース内の基盤部２に入力駆動軸３を備え、その駆動軸は不図示の伝達素子、遊星歯車、遊星歯車キャリア、遊星歯車回転キャリアなどにより、増速あるいは減速して出力駆動軸４へと回転運動を伝達する。
【００１７】
変速機Ｒは、出力駆動軸４の領域に芯合せフランジ５を備えている。このフランジは僅かに球形を呈し、外側に向かってテーパが付いている。芯合せフランジ５に接して、角部７に固定用ネジ孔８を備えた固定フランジ６を配置している。
【００１８】
固定フランジ６の各角部７に所定の間隔を保って２つの固定用ネジ孔８を形成することが好ましい。固定フランジ６として、２つ、３つあるいは４つの角部７にそのような固定用ネジ孔８を備えてもよい。
【００１９】
本発明において、少なくとも１つの歪センサ９をケース１の円筒部で、好ましくは固定フランジ６の下に備えることが重要である。力及びトルクを測定する歪サンサ９は、ストレインゲージであることが好ましい。
【００２０】
本発明では、歪センサ９はケース１の固定フランジ６の近い位置にあることが重要である。本発明において、歪センサ９を固定フランジ６に直接備えてもよい。
【００２１】
しかしながら、歪センサ９をケース１の固定用ネジ孔８又は２つの隣りあった角部７の間で、固定フランジ６の近くに備えることが特に好ましいことが判明している。
【００２２】
これにより、ケース１を介してトルク、力の推移、特に力を固定フランジ６へと導くことができ、変速機Ｒの操作状況を推定することができる。歪センサ９は、図示しているように外部の評価装置１０に接続するか、あるいは信号を解析、記憶する表示電子装置１１に接続している。寿命、負荷状況などを得るために、場合によっては、所定の期間、評価装置１０及び／又は表示電子示装置１１に測定値を記憶させてもよい。
【００２３】
図１〜図３に示すように、表示電子装置１１はケース１の基盤部２に設置することが好ましく、表示ディスプレイ１２として形成してもよい。
【００２４】
変速機Ｒに過剰の力が加わると表示ディスプレイ１２に視覚的に通報する。次いで、視覚的な警告信号、聴覚的な警告又は他の警告が中央監視装置に生成される。更に、温度、保守間隔又は保守時期並びに変速機の耐用期間を表示ディスプレイ１２に読み出し、評価することができる。表示ディスプレイ１２を手動で個々のパラメータに切り替え、表示することもできる。
【００２５】
本発明の利点は、力、トルク、温度、潤滑油の状態などの変速機あるいは電動機に固有のパラメータにより最適な状態に保つことを保証することにある。計画的に、又は例えば潤滑油の損失などに応じて適宜、保守することができる。これにより、変速機の全ての構成要素への負荷を許容範囲内に保ち、耐用期間を高める。このようにして、耐用期間がより正確に決められ、特に補充部品の在庫に関して利点がある。これによって、例えば使用中の変速機が多い場合、補充部品を正確に最適化し、決めることができる。このようにして、補充部品の在庫を少なくでき、変速機の稼動時間を考慮して必要量を事前あるいは事後に製造することができる。
【００２６】
例えば、変速機の温度、潤滑剤の温度、回転数、漏れ、充填状態などを監視できるように、変速機Ｒ、特にケース１内に、図３に破線で示す上記変数を決めるセンサ１３を備えている。場合によっては、視覚的に読み取り表示できるように、これらのセンサを表示電子装置１１又は表示ディスプレイ１２と接続してもよい。これらの値ある期間の保存データを用いて、操作状態を検証することも考えられる。これにより、例えば誤操作した場合、それに対応する検証をすることに役立つ。
【００２７】
更に、本発明においては図２及び図３に示すように、芯合せフランジ５の領域の固定フランジ６と出力軸４との間に、好ましくは、外側にテーパを有し、少なくとも周辺をやや球形に形成した減衰素子１４を周辺の溝１６内の少なくとも一部に備えることが好ましい。本発明において、芯合せフランジ５の側面に円周状に配置した減衰素子１４は弾性を有し変形可能な素子として形成することが重要である。減衰素子１４はゴム素子として、芯合せフランジ５の表面を締め付けるように形成することが好ましい。
【００２８】
好ましくは、減衰素子１４としてO−リング１７を周辺の溝１６に設置する。
【００２９】
芯合せフランジ５と共に変速機Ｒを不図示の保持フランジに嵌めこむ場合には、変速機Ｒは減衰素子１４により保持フランジから浮いた状態となり、正確に芯合せできる。このような力の分散が無くなる浮いた軸受が重要である。本発明の範囲において、芯合せフランジ５の周辺に複数の減衰素子１４又はＯ−リング１７を備えるように、例えば円周状に互いに平行する複数の溝１６を設けてもよい。
【００３０】
従来の芯合せフランジに比し本発明による芯合せフランジ５は不図示の保持フランジに対して遊びがあるので、芯合せフランジ５より突出している減衰素子１４は浮いた軸受を形成する。
【００３１】
本発明の範囲において、変速機は電動機又は、電動機及び変速機から構成される装置であってもよい。
【００３２】
本発明の好適な実施例として、図４に電動機及び／又は変速機Ｒのケース１の断面図を示す。外側には固定フランジ６が凹部１８によりケース１の外表面２０から離れて形成されている。
【００３３】
凹部１８域の固定フランジ６に少なくとも１つの歪センサ９を保持するため狭部１９が形成されている。
【００３４】
円周状の狭部１９の周り、又は固定フランジ６の周りに離した状態で複数の歪センサ９を配置するか備えることが好ましい。
【００３５】
更に、固定フランジ６は、図１に示すように複数の固定用ネジ孔８を備えている。しかし、固定フランジ６は少なくとも部分的か、全体的にケース１又は外表面２０と同軸で環状に形成することが好ましく、且つ凹部１８は固定フランジ６から、ケース１と該表面２０の間のスリーブとして形成することが好ましい。
【００３６】
特に円周状に形成した狭部１９は、この領域において歪センサ９を介して、力、トルクなどを正確に測定できる。この点が、本発明の利点である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による歪センサ、電子表示装置及び減衰素子を有する変速機の斜視図
【図２】図1に示す変速機の側面図
【図３】図１に示す変速機の別の側面図
【図４】電動機及び／又は変速機Ｒのケースの縦断面図
【符号の説明】
【００３８】
１    ケース
２    基盤部
３    入力軸
４    出力軸
５    芯合せフランジ
６    固定フランジ
７    角部
８    固定用ネジ孔
９    歪センサ
１０  評価装置
１１  表示電子装置
１２  表示ディスプレイ
１３  センサ
１４  減衰素子
１５  外表面
１６  溝
１７  Ｏ−リング
１８  凹部
１９  狭部
２０  外表面
Ｒ    変速機
【図１】
0004847315.tif 000002
【図２】
0004847315.tif 000003
【図３】
0004847315.tif 000004
【図４】
0004847315.tif 000005