(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、僅かな個数でも簡単かつ安価に製造可能なローラ用の電気的な直接駆動装置を提供することと、生産機械用のこのようなローラ用の電気的な直接駆動装置を提供することである。【解決手段】  本発明によるローラ（３）用の電気的直接駆動装置（１０）は、ディスク状二次部品（１３）とディスク状一次部品（１１）とからなっている。一次部品がステータを形成し、二次部品がローラを形成する形態が好ましく、生産機械の寸法又は出力等級にとって必要なトルクに正確に適合させ得る、利用可能な構造空間に容易に適応可能であると言う利点を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ（３）に結合可能な電気ローラ駆動装置（１０）であって、ディスク状二次部品（１３）とディスク状一次部品（１１）とを有するディスクモータとして形成されたローラ用の電気的直接駆動装置。
【請求項２】
二次部品（１３）又は一次部品（１１）がローラ（３）に直接配置されている請求項１記載の電気的直接駆動装置。
【請求項３】
二次部品（１３）又は一次部品（１１）がローラ（３）の駆動軸（３ａ）に配置されている請求項１又は２記載の電気的直接駆動装置。
【請求項４】
二次部品（１３）が複数の湾曲状又は直線状二次部品要素（１４）を有する請求項１から３の１つに記載の電気的直接駆動装置。
【請求項５】
二次部品要素（１４）が設定可能な数の直方体状永久磁石（１７）を有する請求項４記載の電気的直接駆動装置。
【請求項６】
一次部品（１１）が複数の湾曲状又は直線状一次部品要素（１２）を有し、各一次部品要素（１２）が単相又は多相巻線を有する請求項１から５の１つに記載の電気的直接駆動装置。
【請求項７】
ローラ駆動装置（１０）のトルクが調整可能である請求項１から６の１つに記載の電気的直接駆動装置。
【請求項８】
二次部品（１３）と一次部品（１１）との間に空隙（１９）が形成されており、この空隙が被動ローラ（３）に垂直に形成されており、二次部品（１３）と一次部品（１１）が設定可能な相互距離に配置可能である請求項７記載の電気的直接駆動装置。
【請求項９】
ローラ（３）の駆動軸（３ａ）に複数の二次部品（１３）および／又は一次部品（１１）が配置されている請求項７記載の電気的直接駆動装置。
【請求項１０】
ローラ駆動装置（１０）が請求項１から９の１つ従って形成されている電気的直接駆動装置の生産機械での使用方法。
【請求項１１】
生産機械が木質材料用連続プレスである請求項１０記載の電気的直接駆動装置の生産機械での使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラに結合可能な、ローラ用の電気的な直接駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産機械、例えば木質材料用連続プレスにおいてローラを駆動するには、低い回転数において高いトルク又は総出力を有する直接駆動装置が必要とされる。特に今日、駆動装置と伝動装置を備えた現今の駆動法から直接駆動技術へと極力簡単に切り替えることが試みられている。このために必要となるのは、検討する生産機械の出力等級と機械寸法を維持しつつ、生産機械の所定の出力スペクトルを実現可能な解決策である。それ故に、一方で従来の解決策の所要スペースを上回らず、他方で従来の生産機械の所要のトルク等級に極力柔軟に適合させることのできる直接駆動装置が必要である。
【０００３】
生産機械内でローラを駆動するための従来の構想は、単数又は複数の電気モータから成る構成を基礎とし、電気モータは介装された伝動装置を介して所要のトルクおよび回転数をローラ軸又はローラに伝達する。変更可能な数の電気モータを使用することで、ローラの様々なトルクが可能となる。所要のトルク値は伝動装置の高い回転数／トルク伝達比を介して達成される。所要の出力等級、即ち所要のローラ駆動トルクに応じ、様々な伝動装置又は様々な電気駆動装置（電気モータ）が利用される。この駆動構想は、直接駆動技術の分野における幾何学的および出力技術的に特別に作製された特殊モータ用に高い開発費と破損した伝動装置を交換する際の技術的、経費的および時間的支出を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、前記欠点を除き、僅かな個数でも簡単かつ安価に製造可能なローラ用電気駆動装置を提供することである。本発明の他の課題は、生産機械用のこのような電気的なローラ直接駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１と１０により解決される。有利な諸構成は従属請求項に示す。
【０００６】
課題の解決は、ディスクモータとして形成されてローラに結合可能な電気的なローラ直接駆動装置を利用することによって達成される。本発明によれば、ディスクモータがローラに結合するための直接駆動装置として形成されている。
【０００７】
軸線方向空隙を有するディスクモータを電気機械の特殊構造態様として設計する方式は一般に知られている。生産機械のローラを駆動するのにディスクモータが極めて適していることが判明した。
【０００８】
ローラの駆動に利用可能なディスクモータは、ディスク状二次部品とディスク状一次部品とを有する。本発明の好ましい１実施形態では、これら両部品の１つ、即ち二次部品又は一次部品の何れかはローラに直接配置される。例えば二次部品は回転部材（ロータ）として形成され、円筒形ローラの正面に直接配置される。その場合、一次部品はステータとして形成され、二次部品に対向して定置に配置される。こうして直接駆動装置が発生したトルクがローラに直接伝達される。
【０００９】
本発明の他の１構成ではローラが駆動軸を有し、駆動軸がローラと直接結合され、二次部品がローラの駆動軸に配置される。従って二次部品はローラ自体に直接配置されるのでなくローラの軸に配置され、このことは所与の組込状況に基づいて有意義である。付属する一次部品は、トルク支持を目的に機械架台に定置で固着される。
【００１０】
ディスクモータは、各ローラ又は生産機械の寸法又は出力等級にとって不可欠なトルクに精確に可変適合させ得る。更に、直接駆動装置は利用可能な構造空間に容易に適応可能である。分与すべきトルクの可変形成は、様々な方法で、ディスクモータで実現できる。
【００１１】
二次部品が複数の湾曲状又は直線状二次部品要素を有するとよい。二次部品は、基本ディスク上に異なる数の二次部品要素を配置できるように構成できる。所要の出力に応じ、より多数又はより少数の二次部品要素を配置できる。しかし二次部品は、二次部品要素がそれ自体一緒にディスクを生じるように構成してもよい。その場合、二次部品要素により閉鎖ディスク、特に閉鎖環を形成すべく、最大数の二次部品要素を配置できる。標準リニアモータの構成部品を二次部品要素として使用すると好ましい。こうして簡単かつ安価に二次部品を提供できる。
【００１２】
二次部品をロータとして使用するとよく、二次部品要素は設定可能な数の永久磁石を有する。個々の二次部品要素は各々例えば３つの永久磁石を有し、永久磁石自体は単部分又は多部分で構成できる。ここでも、所望の出力密度に応じ、二次部品要素当りの永久磁石の数を変更できる。
【００１３】
ディスク状一次部品は、同様に複数の湾曲状又は直線状一次部品要素を有し、各一次部品要素は単相又は多相巻線を有する。一次部品要素は、基板上に特定の相互距離と相互角度で環状又は円形状に配置される。所望の出力密度又は所望のトルクに応じ、一層多くの数又は一層少ない数の一次部品要素が配置される。各一次部品は、三相交流網に接続するための多相巻線、特に三相巻線を有するとよい。直線状一次部品要素を使用する利点は、標準リニアモータの従来の一次部品をここで使用できることにある。これらは安価であって、一次部品を簡単に用意できる。それに対し湾曲状一次部品要素は、環状構造又は円形構造を一層良好に複製できる利点を持つ。
【００１４】
ディスク状一次部品とディスク状二次部品は対向し軸線方向で並べて配置され、ディスク状空隙又は環状空隙を形成する。電磁界又は電磁力が半径方向で作用する従来の電気機械とは異なり、ディスクモータでは電磁界と電磁力は軸線方向に形成される。
【００１５】
ディスクモータは、ディスクモータのトルク又は出力密度を簡単に可変調整可能である利点を持つ。一方で、ここでは二次部品と一次部品との間の空隙は被動ローラに垂直に延び、様々な幅に形成できる。空隙がごく狭く又は小さく形成されている場合、高い出力又は高いトルクが伝達可能である。一次部品と二次部品との間の空隙が大きければ大きいほど、ローラへのトルク伝達は一層僅かとなる。
【００１６】
更に、一層多くの数又は一層少ない数の一次部品要素又は二次部品要素を一次部品又は二次部品に配置することで、トルクを可変調整できる。
【００１７】
本発明の他の１構成では、一次部品要素又は二次部品要素を装備した複数の支持ディスクを、二次部品および／又は一次部品としてローラの駆動軸に配置してもよい。
【００１８】
本発明によれば、ローラ用の電気的直接駆動装置が生産機械用に使用される。特に、この生産機械は木質材料用連続プレスである。
【００１９】
ディスクモータの形態のローラ用の直接電気駆動装置は、木質材料用連続プレスだけでなく、電気駆動装置を備えた別の生産機械又は設備においても同様に利用可能である。
【００２０】
木質材料用連続プレス又は別の生産機械でディスクモータを使用することで、従来利用されたモータ・伝動装置に比べて諸利点が得られる。生産機械の所要トルクに簡単に調整でき、特に所要トルクへのディスクモータの精密な適合が実現できる。更にディスクモータは僅かな空間又はスペースを必要とし、ディスクモータのジオメトリはローラの空間的組込条件に最適に適合可能である。前記構想により直接駆動装置のモジュール構成も可能であり、直接駆動技術の分野において幾何学的および出力技術的に特殊に作製された特殊モータの開発費が省ける。伝動装置の整備費を省き、伝動装置に伴うローラの機械振動が生じない。連続プレスのローラへの直接駆動装置の組立、分解および設計が簡素になる。
【００２１】
以下、本発明のその他の特徴と詳細を添付図面に関連して実施例に基づき詳しく説明する。個々の変更態様で述べた特徴と関連は、基本的に全ての実施例に適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に生産機械１を示す。この生産機械１は木質材料用連続プレスである。生産機械１は４つのローラ３を有し、ローラは恒常的又は歩進的圧縮成形によって圧延材２を加工する。圧延材は特に木材であり、符号２ａは圧延材又は加工品の出発状態を示す。符号２ｂは圧延材を最終状態の製品として示す。木質材料用のこのような連続プレスにより、例えば圧縮ボード又はパーティクルボードが製造できる。
【００２３】
プレスプレート４とプレステーブル５がローラ３と共に圧延材２を成形する。プレスプレート４はプレスシリンダ６で駆動される。このプレスシリンダ６は、例えば液圧式又は空圧式でよい。４つのローラ３の内、２つはローラ用の電気的直接駆動装置１０で駆動され、トルクは鋼帯７により残り２つのローラ３に伝達される。プレスシリンダ６は管路とポンプ９を介して例えば油を供給される。更に図示のハウジング８が生産機械１のハウジングを形成する。図１は略図にすぎず、木質材料用連続プレスの基本原理のみを示す。
【００２４】
図２に示すディスク状一次部品１１は、支持板又は基板１５を有する。支持板１５に、複数の湾曲状一次部品要素又は一次部品セグメント１２が配置されている。図２の実施例では、例えば１２個の一次部品要素１２が配置されている。各一次部品要素１２が個別の三相巻線１６を有し、この巻線は、特に界磁コイルとも称される歯巻回コイルによって形成されている。図２によれば、ディスク半径に相応する最大数の一次部品セグメント１２が支持板１５上に配置されている。しかし湾曲状一次部品セグメント１２の代わりに、従来のリニアモータから公知の、直線状一次部品セグメントを配置することも可能である。一次部品１１は中心に切欠き部２０を備え、一次部品１１は軸に配置可能である。
【００２５】
図３は一次部品１１の他の構成を示す。図３に示す如く、少数の一次部品セグメント又は一次部品要素１２が支持板１５に配置されている。図３の実施例では、例えば６つの一次部品要素１２が配置されており、図２と異なりディスク半径に相応して最大可能な数の半分の一次部品要素１２が設けられている。それと共、図２とは異なり、発生可能なトルク又は発生可能な出力は約５０％減少している。加えて個別の一次部品要素１２を使用することで、所望の出力密度又はトルクに応じて一次部品要素１２の数を変更できる。
【００２６】
図４は二次部品１３の実施形態を示す。二次部品１３は複数の、この例では合計１２個の二次部品要素１４を備える。二次部品要素１４は互いに接合されて環或いは円を形成する。二次部品要素１４で、極力閉鎖環又は円を形成すると望ましい。さもないと、二次部品要素１４間の過大な距離の故に高いコギングトルクが発生する結果となる。二次部品要素１４は一方でやはり支持板上に配置しておける。選択的に、二次部品要素１４によって形成される環は控え又は棒で切欠き部２０の（図示しない）軸受で支承できる。
【００２７】
各二次部品要素１４が例えば３つの永久磁石１７を有し、各永久磁石１７は単部分又は多部分で構成できる。各永久磁石１７は直方体状に形成されており、永久磁石１７は、特に円形配置となるように特定の相互角度で配置されている。
【００２８】
図５は、ローラ用電気的直接駆動装置１０をローラ３に機械技術的に結合する第１構成例を示す。ローラ３は駆動軸３ａに配置されている。直接駆動装置１０はディスクモータとして形成され、ディスク状一次部品１１とディスク状二次部品１３を有する。一次部品と二次部品はディスク状又は環状空隙１９で相互に離間している。電磁力又は電磁界は軸線方向において駆動軸３ａと平行に一次部品１１と二次部品１３の間で作用する。二次部品１３に永久磁石１７が、一次部品１１に一次部品要素１２が各々配置されている。
【００２９】
二次部品１３は可動部材、即ちロータとして形成され、ローラ３に直接結合、即ちローラ３の正面に直接配置されている。二次部品１３は例えば嵌合式、摩擦接合式又は素材接合式にローラに固着できる。二次部品１３はローラ３に、例えば螺着、溶接又は接着されている。二次部品１３をローラ３にこのように配置することで、トルクはローラ３に直接伝達される。一次部品１１は定置部品、即ちステータとして形成され、軸３ａに配置されている。一次部品１１は、例えば転がり軸受又は滑り軸受として形成できる軸受装置１８によって配置されている。定置一次部品１１は他の定置構成部品で支承し得るが、そのことは図示していない。例えば一次部品をトルク控えによって生産機械のハウジング部品に結合することができる。
【００３０】
図６はローラの電気的直接駆動装置１０をローラ３に機械技術的に結合する他の構成を示す。この実施形態では、事実上２つの直接駆動装置１０が軸３ａに配置されている。２つの一次部品１１と２つの二次部品１３が軸線方向に並べて配置されている。ローラ３の駆動軸３ａに伝達されるトルクはこうして倍になる。所望の出力又はトルクに応じ、任意数のディスクモータを電気的直接駆動装置として配置できる。
【００３１】
図７はローラの直接駆動装置１０の他の実施形態を示す。この実施形態では、駆動装置１０が所謂二重櫛形配置として形成されている。一次部品１１が軸３ａに配置され、支持板１５の各側に一次部品要素１２が配置されている。一次部品１１の両側に各々配置された二次部品１３は、定置でハウジング又は機械構造体で支承されている。
【００３２】
二次部品１３は両側に二次部品要素１４を装備し、駆動軸３ａと強固に結合することもできる。二次部品１３の両側で相応に装備された一次部品１１は、両方の一次部品１１を結合するハウジングを介して、二次部品１３に対し定置式に機械構造体と結合される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るローラ用の直接駆動装置を備えた生産機械を略図で示す。
【図２】ディスク状一次部品の第１構成を示す。
【図３】ディスク状一次部品の第２構成を示す。
【図４】ディスク状二次部品の１構成を示す。
【図５】電気的直接駆動装置をローラに機械的に結合する第１構成を示す。
【図６】電気的直接駆動装置をローラに機械的に結合する第２構成を示す。
【図７】電気的直接駆動装置をローラに機械的に結合する第３構成を示す。
【符号の説明】
【００３４】
３  ローラ、３ａ  駆動軸、１０  直接駆動装置、１１  一次部品、１２  一次部品要素、１３  二次部品、１４  二次部品要素、１７  永久磁石、１９  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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