(57)【要約】  金属加工において帯状金属材料を処理するための装置であって、当該装置は、前記帯状金属材料の断面変更、搬送、貯蔵、張力増強および／または張力低減のために設けられている少なくとも一つの転動要素２００，３０１、好ましくはロール２００、ローラ２００、またはウィンチ３０１と、ステータ１２，１０２，１０２’とロータ１１，１０１，１０１’を備える電気モータ、好ましくはトルクモータまたは同期モータを有する駆動部１０，１００と、を有し、前記装置はさらにフレーム２０２，３０２を有し、前記ロータ１１，１０１，１０１’は前記転動要素２００，３０１に結合されており、それにより前記ロータ１１，１０１，１０１’の回転は前記転動要素２００，３０１に伝達され、前記ステータ１２，１０２，１０２’は前記フレーム２０２，３０２に直接的に取り付けられている、および／または前記ロータ１１，１０１，１０１’は前記転動要素２００，３０１または前記転動要素２００，３０１の軸２０１，３０４に直接的に結合されている装置。
2020532257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属加工において帯状金属材料を処理するための装置において、当該装置は、
前記帯状金属材料の断面変更、搬送、貯蔵、張力増強及び／又は張力低減のために設けられている少なくとも一つの転動要素（２００，３０１）、好ましくはロール（２００）、ローラ（２００）、又はウィンチ（３０１）と、
ステータ（１２，１０２，１０２’）とロータ（１１，１０１，１０１’）を備える電気モータ、好ましくはトルクモータ又は同期モータを有する駆動部（１０，１００）とを有し、
前記装置は、フレーム（２０２，３０２）をさらに有し、前記ロータ（１１，１０１，１０１’）は、前記転動要素（２００，３０１）に結合されており、それにより前記ロータ（１１，１０１，１０１’）の回転は、前記転動要素（２００，３０１）に伝達され、前記ステータ（１２，１０２，１０２’）は、前記フレーム（２０２，３０２）に直接的に取り付けられている、及び／又は前記ロータ（１１，１０１，１０１’）は、前記転動要素（２００，３０１）又は前記転動要素（２００，３０１）の軸（２０１，３０４）に直接に結合されている当該装置。
【請求項２】
前記駆動部（１０，１００）の前記電気モータは、インナーロータであり、前記ロータ（１１，１０１）と前記転動要素（２００，３０１）とは、又は前記ロータ（１１，１０１）と前記転動要素（２００，３０１）の軸（２０１，３０４）とは、一体式に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動部（１０，１００）の前記電気モータは、アウターロータであり、前記転動要素（２００，３０１）の外被部分は前記ロータ（１０１’）に結合されており、前記転動要素（２００，３０１）の前記外被部分と前記ロータ（１０１’）は、好ましくは互いに直接的に結合されているか、又は一体式に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記フレーム（２０２，３０２）は、前記転動要素（２００，３０１）を一方の側で支承する一方で、前記フレーム（２０２，３０２）は、前記転動要素（２００，３０１）のための第二の支承部を有さず、前記転動要素（２００，３０１）は、反対側で、前記駆動部（１０，１００）のロータ支承部を経て支承されており、又は
前記フレーム（２０２，３０２）は、前記転動要素（２００，３０１）を二つの側で支承し、前記駆動部（１０，１００）内の前記ロータ（１１，１０１，１０１’）の支承部は、省略されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
二つの駆動部（１０，１００）は、前記フレーム（２０２，３０２）の対向する側で前記転動要素（２００，３０１）に結合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記駆動部（１０，１００）の前記ロータ（１１，１０１，１０１’）は、トルク伝達装置を介装せずに、前記転動要素（２００，３０１）に結合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記駆動部（１０，１００）は、少なくとも一つの捕捉マグネット（１１０）を有し、当該捕捉マグネットは、磁性粒子を捕捉し、それらを電気モータから遠ざけるために構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動部（１０，１００）は、モジュール式構成を有し、当該モジュール式構成は、付加モジュール、例えばブレーキモジュール（１０５）、及び／又は保持モジュール、及び／又はトランスミッションモジュール、及び／又は出力増強モジュール、及び／又は冷却モジュール（１１３）によって拡張可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記駆動部（１０，１００）は、前記ロータ（１１，１０１，１０１’）のためのカップリング、好ましくは曲がり歯カップリングを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、
前記転動要素（２００，３０１）が支持ローラ又は作用ローラである圧延装置、又は
前記転動要素（２００，３０１）が搬送ロール、テンションロール、加速ロール、又は金属材料の張力増強又は張力低減のためのロールである金属ストリップ処理設備、又は
前記転動要素（２００，３０１）がロープウィンチである、巻き取り装置（３００）を有するストリップストレージを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記駆動部（１０）は、電気的ブレーキ装置（４０）と機械的保持装置（５０）と制御装置（３１）とを有し、
前記電気的ブレーキ装置（４０）は、前記ロータ（１１）が実質的に停止している保持状態に前記装置を作用状態から摩擦なしに減速するために構成されていて、
前記機械的保持装置（５０）は、当該機械的保持装置（５０）の作動時に前記装置を保持状態において機械的にロックするために構成されていて、
前記制御装置（３１）は、実質的に全ての運動エネルギーが前記作用状態から前記電気的ブレーキ装置（４０）により変換される一方で、前記機械的保持装置（５０）は前記装置の保持状態においてのみ作動されるように、前記電気的ブレーキ装置（４０）と前記機械的保持装置（５０）を制御するために構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動部（１０）は、作動状態にある前記駆動部（１０）の前記電気モータに出力を供給するために構成されており、好ましくは通常作動状態において前記装置を減速するための機能を有する供給型変流器（１３）を有し、
前記供給型変流器（１３）の故障を含む非通常作動状態において、前記電気的ブレーキ装置及び／又は前記制御装置が、ブレーキ抵抗を介して、及び／又は抵抗／コンデンサ回路を介して、及び／又は直接的に電気モータのコイルを短絡させ、及び／又は外部直流電源を接続することにより、供給型変流器（１３）を、直流電気的に電気モータから分離し、前記装置を保持状態に減速するように、前記電気的ブレーキ装置（４０）及び／又は前記制御装置（３１）は構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記駆動部（１０）は、ハウジングを有し、前記機械的保持装置（５０）が、前記ハウジング内に統合されているか、又は、前記機械的保持装置（５０）が、前記ハウジングにフランジ接続されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
保持状態におけるロックが、形状接続式及び／又は摩擦接続式に行われるように、前記機械的保持装置（５０）は構成されており、前記機械的保持装置（５０）の作動は、好ましくは電気式、機械式、液圧式、又は空圧式に行われることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属加工において帯状金属材料を処理するための装置に関し、当該装置は駆動部と、金属材料の断面変更、搬送、貯蔵、張力増強および／または張力低減のための少なくとも一つの転動要素、好ましくはロール、ローラ、および／またはウィンチと、を有する。
【背景技術】
【０００２】
金属加工において、駆動されるシリンダ状、あるいはまた円錐状の回転するロール、ローラ、および／またはウィンチを備える多数の作業機械が用いられ、それにより材料搬送、張力増強および張力低減、貯蔵を実現し、あるいは材料を変形させる。当該作業機械は例えば、鋼または非鉄金属を変形させるために圧延およびエンボス装置内で用いられるとともに、金属ストリップ処理設備内でテンションロールおよび搬送ロールとして用いられる。
【０００３】
ロール、ローラ、およびウィンチの駆動は、パワートレインを経由して行われ、当該パワートレインはトルクを生じさせるための三相モータのほかに、例えばカップリング、トランスミッション、ブレーキなど、トルクを伝達し、変化させるためのさらなる機械的構成要素を有する。このとき駆動すべき機械部分と、電気的駆動部との間に技術上の分断が生じる。この分断があるために、駆動すべき機械部分と駆動部とのインターフェースは最適でなくなる。
【０００４】
より詳しく述べるならば、ロール、ローラ、またはウィンチは、軸受を経て両端部において、フレームに回転可能に結合されている。駆動部からロール、ローラ、またはウィンチへのトルクの伝達は、目下のところ、一つまたは複数のカップリングと、たとえばカルダン軸として実施されていてよい駆動軸と、ギアを備える減速装置と、軸受と、ブレーキ手段および他の可動式機械部材を経て行われる。このような機械を制御する際、カップリングも、トランスミッションからカップリングへの移行部、およびカップリングから駆動部のロータへの移行部も、ねじり荷重に対して望ましい程度のねじり剛性を有していないという問題が生じる。ねじりたわみ性により、駆動部に対するロール、ローラ、またはウィンチの回転速度および回転角度は動揺し得、それは制御の正確性における問題を生じさせかねない。この問題、すなわち、回転速度制御式または位置制御式電気モータのトルクを、駆動すべき機械部分に正確かつ確実に伝達するという問題は、大きな慣性モーメントを備えるロール、例えば圧延装置内の支持ロールを駆動する際に特別な程度で生じる。
【０００５】
さらに上記の駆動部構成は、多くの空間を占め、ロール、ローラ、またはウィンチのメンテナンスおよび交換を実行可能なやり方で行えるように、ロール、ローラ、またはウィンチの下の基底部に取り付けなければならない。これは高いコストと、パワートレインにおける出力損失とを生じさせる。多くの可動式部材は安全装置によって保護しなければならず、それらはまた高いメンテナンスコストを生じさせ、信頼性を低下させる。加えて従来のパワートレインを大きな過負荷に対して設計することは困難であり、費用が嵩む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、帯状金属材料の断面変更、搬送、貯蔵、張力増強および／または張力低減を行うための装置であって、上記の技術的不利点の少なくとも一つを克服する装置を記載することである。当該装置は特に、コンパクトな構成型式およびわずかなコストで、高い信頼性と制御の正確性とを有するべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、請求項１の特徴を備える装置によって解決される。有利な発展的構成は、従属請求項と、以下の発明の説明および好適な実施の形態の詳細な説明とに記載される。
【０００８】
前記装置は、金属加工における帯状金属材料の処理、特に鋼または非鉄金属、いわゆるＮＥ金属からなる金属ストリップの断面変更、搬送、貯蔵もしくは一時保持、張力増強および／または張力低減に役立つ。
【０００９】
本発明に係る装置は少なくとも一つの転動要素を有する。このとき「転動要素」という呼称は、円形シリンダ状のみならず、回転可能に支承されたあらゆるシリンダ状の物体であって、金属ストリップの断面変更、搬送、加速、張力増強および／または張力低減のために設計されているシリンダ状の物体を含んでいる。当該装置はまた、フレームを有する。当該フレームは開放式または閉鎖式であってよく、特にハウジング、ベースフレームなどが「フレーム」という呼称に該当する。一の好適な実施の形態によればフレームは、転動要素、または転動要素に結合されている軸を回転可能に支承するために一つまたは複数の軸受を有する。転動要素は好ましくは、ロール、ローラ、またはウィンチである。したがってウィンチの場合、転動要素はストリップ材料と直接的に接触せず、好ましくは水平式または垂直式ストリップストレージのためのロープウィンチとして役立つ。このようなストリップストレージはストリップ処理設備内、特に圧延装置内で用いられ、それにより加工機械に継続的にストリップ材料を供給する。ストリップ材料がストリップストレージにより貯蔵もしくは一時保持されることにより、加工速度の異なる複数の設備領域、あるいは一の非連続的な設備領域と安定的なストリップ走行とを、ストリップストレージを用いて互いに結合することができる。
【００１０】
本発明によれば装置はさらに、少なくとも一つの駆動部を有し、当該駆動部はステータとロータを備える電気モータを有する。電気モータは独自の軸受を備えるコンパクトモータとして、あるいは軸受を有さずに実施されていてよい。電気モータは永久磁励型三相モータであってよく、電気モータは好ましくは、モータハウジングまたはモータフレームを有し、当該モータハウジングまたはモータフレーム内にロータが支承されており、当該ロータは例えば従来のやり方で、磁界から電流が貫流するコイルの導体に及ぼされる力によって、回転させられる。代替的に装置のフレームまたはその一部は、モータハウジングとして共用されてよい。電気モータは好ましくはトルクモータまたは同期モータである。このようなモータは比較的小さな回転速度で非常に大きなトルクを生じさせることができ、それによりダイレクトドライブのためのモータとして特に好適である。例えばトルクモータを用いると、多くの場合、減速装置を省略することができる。ロータは転動要素に結合されており、それによりロータの回転は転動要素に伝達される。ステータは装置のフレームに直接的に取り付けられている、および／またはロータは転動要素または転動要素の前記の軸に直接的に結合されている。駆動部のステータがフレームに直接的に結合されている場合、機械のフレームと駆動部とはこのようなやり方で互いに「ブロック化」されている。このとき駆動部ハウジングまたはモータハウジング、駆動部フレームまたはモータフレームがあれば、ステータの一部と見なされる。本発明の意味における「直接的な結合」、「直接的な固定」、「直接的な取り付け」では、該当する機械的構成要素は互いに直接的に、好ましくは柔軟性のないやり方で接触している。これは例えばねじ留め、リベット留め、または溶接によって実現することができるが、一体式形成も含まれている。
【００１１】
上記の構成によれば、駆動部は転動要素を回転式に作動させるためのダイレクトドライブとして機能する。特別な統合により、一方で電気モータと転動要素の間に著しく高いねじり剛性が得られ、他方で例えばトランスミッション、カップリング、カルダン軸など、パワートレインにおけるコストの嵩む機械的構成要素を省略することができる。これによりパワートレインは簡略化され、コンパクトでメンテナンスが容易になり、軽量で信頼できるものになる。装置は高いねじり剛性に基づいて、わずかなコストで、転動要素の制御技術的特性を改善することができる。重量の減少のほか、これはエネルギー効率の改善にもつながる。機械を収容するための基底部および格納部は小型化することができる。説明された駆動システムはさらに、例えば新しい材料を加工すべきとき、設備の変更、または近代化を行うにあたり、既存の駆動部を交換する必要なしに、駆動出力を簡単に増大させる。構成要素の数を減らすことにより、装置におけるメンテナンス作業は少なくなり、それにより設備の生産時間を延長することができる。これに伴ってまた、安全技術上の手間が減少する。全体として機能およびデザインに関して、機械の自由度が増す。パワートレインにおける縮小は、このような駆動系の可能な標準化もしくは規格化の観点において都合がよい。駆動部が転動要素に対して特に近いことにより、フレームはまた、電気モータの冷却体または冷却面として利用することができる。媒体、例えば油圧油および／または冷却水を通過させるとすれば、転動要素の駆動部側から行うこともできる。従来のストリップ設備または圧延設備では、「ねじりに弱い」駆動部により、加工材料上にいわゆるチャターマークまたはシェーディングが生じる可能性がある。これらは古典的な複雑なパワートレインにおける駆動部の振動によって生じさせられる。この問題は本発明に係るダイレクトドライブによって、緩和あるいは解決することができる。
【００１２】
電気モータは好ましくはインナーロータとして形成されており、ロータは転動要素に直接的に、あるいは転動要素の軸に直接的に結合されている。一の特に好適な実施の形態によれば、これはロータと軸との、あるいはロータと転動要素との一体式形成を含んでいる。これにより駆動部と転動要素の間のねじり剛性はさらに改善される。
【００１３】
駆動部の電気モータは代替的に、アウターロータとして構想されていてよく、このとき転動要素の外被部分はロータに結合されている。「外被部分」とは、シリンダ状転動要素の最も外側の周面のみを意味するのではなく、さらに内側にある部分も、それらが外部で走行するロータに結合できるものである限り、含まれる。軸は、転動要素がそのような軸を有する場合、当該実施の形態によれば駆動側でフレーム内に、または駆動部内に支承されていてよい。しかしながら、外被部分とロータが緊密に結合されているために、軸を省略することができる実施の形態も可能である。転動要素の外被部分とロータとは、ねじり剛性をさらに向上させるために、好ましくは互いに直接的に結合されており、それにより一の特に好適な実施の形態によれば、一体式の形成、あるいは部分的に一体式の形成が含まれている。
【００１４】
機械的な構成要素をさらに減らすために、フレームは転動要素を好ましくは一方の側のみで支承し、反対側、すなわち駆動側で転動要素は、軸またはロータを経て駆動部内に支承されている。このようなやり方で転動要素およびロータは、一の支承部を共有することができる。代替的に軸は二つの軸受を経てフレームに支承されてよく、それにより駆動部内のロータのための軸受は場合により、省略することができる。
【００１５】
好ましくは二つの駆動部がハウジングの対向する側で、転動要素に結合されており、それにより力および重量の配分を均一化し、および／またはコンパクトな構成空間を保ちながら駆動出力を増大させる。
【００１６】
駆動部のロータは好ましくは、トルク伝達装置を介装せずに、特に減速装置を介装せずに、転動要素に結合されている。トルク伝達装置を省略することにより、駆動部から転動要素へのダイレクトかつ直接的なトルク伝達が行われる。「トルク伝達装置」には、入力トルクまたは入力回転速度を、他の大きさの出力トルクまたは出力回転速度に変換し、それによりトルク変換もしくは回転速度変換を実施するあらゆるトランスミッション型式が該当する。
【００１７】
駆動部は特定の実施の変化形態において、スピンドルおよび／またはカルダン軸を経て軸に結合されていてよい。これは特に、例えば熱間圧延機におけるように、大きな出力または不利な環境条件を備える駆動部において考慮される。
【００１８】
駆動部は好ましくは、少なくとも一つの捕捉マグネットを有し、当該捕捉マグネットは例えばロータ延長部の周りにリング状に設けられていてよい。捕捉マグネットは、磁性粒子を捕捉し、それらを電気モータから遠ざけるために構成されている。これにより駆動部が統合式に構成されているにもかかわらず、磁性粒子が電気モータ内に入り込むのを防止することができ、それにより駆動部の信頼性が改善される。
【００１９】
一の好適な実施の形態によれば駆動部は、電気モータに加えて、転動要素を迅速に減速し、場合によりロックするために、ブレーキおよび／または保持装置を有する。
【００２０】
上記の駆動部はモジュール式に構成される。駆動部は必要であれば、好ましくはシリンダ状、またはディスク状のさらなるモジュールによって拡張することができる。可能な拡張モジュールは、例えばブレーキモジュール、保持モジュール、ベースモジュールの出力を増大させるための駆動手段（例えばロータおよびステータ）を備える出力増強モジュール、トランスミッションモジュール、および／または冷却モジュールを含む。モジュールを互いに結合可能とするために、モジュールは技術的に互換性を有する構成要素、特に互いに結合可能、もしくは互いにフランジ接続可能なハウジングもしくはフレームを有する。このようなモジュール式の構成型式により、構成の等しい部材（モータプーリ、ステータディスク、ステータラミネーション、ステータコイル、ブレーキディスク、ブレーキライニングなど）の反復頻度を高めることができ、それによりコストを低減させ、装置の信頼性を増大させることができる。
【００２１】
駆動部は好ましくは、回転角度および／または回転速度を測定するためのロータリエンコーダまたは速度計を有する。ロータリエンコーダは独自のモジュールとして、またはモジュールの構成部材として設けられていてよい。代替的にエンコーダを有さない運転方法が可能である。
【００２２】
駆動部にはさらに、冷却装置が備えられていてよい。冷却装置は例えば、ブレーキと電気モータの間、および／または冷却ケーシングとして駆動部のモータハウジング内または駆動部のモータハウジングに接して、設けられていてよい。冷却部は例えば送風器を用いて、および／または水もしくは流体冷却部として形成されていてよい。
【００２３】
媒体、例えば油圧油および／または冷却水のための何らかの貫通部は、駆動部のロータを介して可能である。駆動部はさらに一つまたは複数の統合式の変流器を有してよい。
【００２４】
説明されたダイレクトドライブは特に好適に、圧延装置であって、転動要素が支持ローラまたは作用ローラである圧延装置内で、金属ストリップ加工設備であって、転動要素が搬送ロール、テンションロール、加速ロール、または金属ストリップの張力増強または張力低減のためのロールである金属ストリップ加工設備内で、または巻き取り装置を備えるストリップストレージであって、転動要素がロープウィンチであるストリップストレージ内で用いられる。
【００２５】
駆動部は好ましくはロータのためのカップリング、特に好適に曲がり歯カップリングを有する。これにより統合式の構成型式では、場合により、駆動部と転動要素の間の小さな変位は補償される。さらに、カップリングを介して転動要素を迅速に解除することができ、それにより緊急時に、または特定の作動条件において、転動要素を駆動部から解除することは有益であり得る。
【００２６】
駆動部は好ましくは以下のものを有する。すなわち、電気的ブレーキ装置であって、装置、すなわち駆動部および／または転動装置を、作用状態から摩擦なしに、転動要素が実質的に停止している保持状態に減速するために構成されている電気的ブレーキ装置と、機械的保持装置であって、当該機械的保持装置の作動時に、装置を保持状態において機械的にロックするために構成されている機械的保持装置と、制御装置であって、実質的に全ての運動エネルギーが、電気的ブレーキ装置により変換される一方、機械的保持装置は装置の保持状態においてのみ作動されるように、電気的ブレーキ装置と機械的保持装置を制御するために構成されている制御装置と、を有する。
【００２７】
前記の好適な実施の形態において減速は、電気的ブレーキ装置を用いて摩擦なしに行われる。このとき「摩擦なしに」とは、機械的摩擦がないという意味であり、この意味で減速は非接触式に行われる。したがって、電気的な制動の際に生じ得る、例えば逆電流または渦電流といった材料内部のプロセスは、「摩擦」、「摩擦なしに」などの呼称には該当しない。電気モータは好ましくは、通常作動状態において、電気モータに出力を供給する供給型変流器の制御された傾斜部において、例えば周波数および電圧を適合させることにより減速される。例えば逆転ブレーキまたは渦電流ブレーキとして実施されていてよい電気的ブレーキ装置は、摩擦なしに、したがって実質的に摩耗なしに作用する。装置が電気的ブレーキ装置を用いた減速により保持状態に到達した後、前記の好適な実施の形態によれば装置は、機械的保持装置の作動により、機械的にロックされる。ロックは好ましくは、摩擦接続式または形状接続式なやり方で行われる。機械的保持装置は例えば保持顎部を経て保持ディスクに作用することができ、転動要素に、あるいは転動要素の軸に、あるいはまた電気モータのロータに設けられていてよい。電気的ブレーキ装置と機械的保持装置は制御装置により制御され、それにより実質的に全ての運動エネルギーは電気的ブレーキ装置により消失させられ、もしくは変換される一方、機械的保持装置は装置の保持状態においてのみ作動される。したがって機械的保持装置は、摩擦によって運動エネルギーを消失させることなく、装置を保持状態において、すなわち停止位置において固定もしくはロックするという技術的機能を有する。
【００２８】
したがって機械的保持装置は、特にコンパクトに実施することができるが、それは機械的保持装置が実質的に運動エネルギーを変換する必要がないためである。
機械的保持装置は摩耗部材を有さず、少なくとも摩耗はわずかな程度でしか生じない。さらに、摩耗粒子が機械的保持装置から駆動部に進入し得ることは回避される。したがってこれに関連して、装置、転動要素、または軸が、保持状態において「実質的に」停止している、あるいは「実質的に」全ての運動エネルギーが電気的ブレーキ装置により変換される、という場合、それは、電気的ブレーキ装置が作用状態から全ての運動エネルギーを消失させるために設計されている一方、機械的保持装置はこの点に関して何ら寄与しないことを意味する。これに対して例えばクリープ運動、振動などからの小さなエネルギーは、機械的保持装置によって受容かつ変換することができる。
【００２９】
好ましくは供給型変流器であって、作動状態にある駆動部の電気モータに出力を供給するとともに、通常作動状態において装置を減速するための上記の機能を有する供給型変流器が設けられている。非通常作動状態において供給型変流器は、減速を行うために、電気モータのコイルがブレーキ抵抗を介して、および／または抵抗／コンデンサ回路を介して、および／または直接的に短絡させられる、および／または外部直流電源が接続されることにより、好ましくは直流電気的に電気モータから分離され、装置は保持状態にされる。これにより機械的保持装置は、例えば供給型変流器が故障しているときなど、非通常作動状態においても、運動エネルギーを作動状態から保持状態へと変換する必要がない。転動要素および駆動部の全ての運動エネルギーは好ましくは、全ての作動状態、例えば停止、緊急停止、非常停止、非常遮断において、電気的ブレーキ装置により変換される。これにより機械的保持装置は好ましくは、いずれの場合も、緊急時であっても、装置を停止位置において固定もしくはロックするという技術的機能のみを引き受ける。
【００３０】
機械的保持装置の作動は好ましくは電気式、機械式、液圧式、または空圧式に行われる。保持顎部、保持ディスク、ピストン、液圧もしくは空圧シリンダおよび導管、保持クリップ、保持ピンなど、機械的保持装置を構成するのに好適であるこのような全ての構成要素は、小さな力に対して設計されてよく、したがってコンパクトで軽量、かつ廉価に実現することができる。
【００３１】
供給型変流器は、モータ制御のためのさらなる機能、好ましくは回転速度測定および／または機械の実際の状態に依存して磁界を適合させるための方法を含んでよい。
【００３２】
一の好適な実施の形態に応じて説明された、電気的ブレーキ装置と機械的保持装置を備える駆動部は、ダイレクトドライブとして特に良好に適している。ロール、ローラ、またはウィンチのためのダイレクトドライブにおいては、上記のように、部分的に非常に大きなトルクがブレーキによって保持され得る必要があるからである。従来のブレーキキャリパがそのために大きな構成空間を必要とする一方、電気的ブレーキ装置と機械的保持装置とからなる前記の組み合わせは、ダイレクトドライブと共に用いるために最適である。
【００３３】
上記のダイレクトドライブは、圧延装置と、金属ストリップおよびシートを加工するための設備とにおけるロール、ローラおよびウィンチに対して特に良好に応用可能である。特に圧延装置における作用ローラ、支持ローラ、およびエンボスローラと、テンションロール、搬送ロール、張力増強または張力低減のためのロール、加速ロール、コーティングロール、およびロープウィンチが含まれる。しかしながら本発明は、特に鋼および非鉄金属の帯状金属材料の処理に関するものである限り、他の領域においても実施することができる。
【００３４】
本発明のさらなる有利点および特徴は、以下の好適な実施の形態の説明から明らかである。以下において説明される特徴は、単独で、または特徴同士が矛盾しない限り、上記において説明された特徴の一つまたは複数と組み合わせて実施することができる。このとき以下の好適な実施の形態の説明は添付の図面を参照しながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電気モータを備えるダイレクトドライブと、当該ダイレクトドライブにより駆動すべき作業機械と、機械を減速するための装置とを有する機械の構成を概略的に示す。
【図２ａ】ロール／ローラと、インナーロータとしてのダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図２ｂ】ロール／ローラと、インナーロータとしてのダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図３】ロール／ローラと、アウターロータとしてのダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図４】ロール／ローラと、支承されたロータを有するダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図５】ロール／ローラと、支承されないロータおよび冷却ケーシングを有するダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図６】ロール／ローラと、支承されないロータおよび冷却モジュールを有するダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示す。
【図７】ロール／ローラと、交換可能な転動体および軸方向の冷却装置を有する変化形態としてのダイレクトドライブとを備える装置を概略的に示している。
【図８】ロープウィンチおよび付属のダイレクトドライブを有する巻き取り装置であって、ダイレクトドライブがインナーロータとして構想されている巻き取り装置を概略的に示す。
【図９】ロープウィンチおよび付属のダイレクトドライブを有する巻き取り装置であって、ダイレクトドライブがアウターロータとして構想されている巻き取り装置を概略的に示す。
【図１０】ロープウィンチおよび当該ロープウィンチに結合されたダイレクトドライブを概略的に示す。ダイレクトドライブはインナーロータとして構想されている。
【図１１】両側にダイレクトドライブが取り付けられたロープウィンチであって、ダイレクトドライブがインナーロータとして構想されているロープウィンチを概略的に示す。
【図１２】ロープウィンチおよび当該ロープウィンチに結合されたダイレクトドライブを概略的に示す。ダイレクトドライブはアウターロータとして構想されている。
【図１３】両側にダイレクトドライブが取り付けられたロープウィンチであって、ダイレクトドライブがアウターロータとして構想されているロープウィンチを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下において好適な実施の形態を図に基づいて説明する。その際、同一であるか、類似しているか、または同じ作用を有する要素には同一の参照番号が付されており、冗長性を避けるために、それらの要素を繰り返して説明することは部分的に省略される。
【００３７】
直接駆動されるロール、ローラ、またはウィンチを備える装置のための実施の形態を説明する前に、まず例としての駆動部を説明すべきであり、当該駆動部はダイレクトドライブとして好適であるが、それは当該駆動部が保持装置を備えており、当該保持装置は、電気的ブレーキ装置と機械的保持装置とからなる組み合わせにより、コンパクトな構成型式であるにもかかわらず、大きなトルクを確実に減速することができるからである。
【００３８】
図１は機械の構成を概略的に示し、当該機械は、電気モータを備える駆動部１０と、駆動部１０により駆動すべきであって、転動要素、例えばロール、ローラ、またはウィンチを有する作業機械２０と、機械を減速させるための保持装置３０と、を有する。保持装置３０は、電気的ブレーキ装置４０と機械的保持装置５０とを有する。
【００３９】
駆動部１０によって駆動すべき作業機械２０は、多くのやり方で実施されていてよく、例えば圧延装置内の単独または複数の作用ローラおよび／または支持ローラとして、テンションロールまたは搬送ロール、巻取設備、コーティング設備、フライングシャー、垂直式または水平式ストレージ内のウィンチなどとして、実施されてよい。
【００４０】
駆動部１０の電気モータ、好ましくは同期モータまたはトルクモータは、ロータ１１およびステータ１２を有し、当該ステータは好ましくは作業機械２０のフレームまたはハウジングに直接的に固定されている。ロータ１１は作業機械２０の軸に結合されており、それによりロータ１１の回転は軸に、およびそれとともに作業機械２０の可動式部材に伝達される。本願の意味において「直接的」固定または結合、あるいは同義的に「統合式」固定または結合というとき、該当する機械的構成要素は互いに直接的なやり方で接触している。これは例えば、ねじ留め、リベット留め、または溶接によって実現することができるが、一体式形成も含まれている。作業機械２０と駆動部１０はこのようなやり方で、互いに「ブロック化」されている。特別な統合により、一方で駆動部１０と作業機械２０の軸との間に著しく高いねじり剛性が得られる。
【００４１】
駆動部１０と作業機械２０との緊密な統合式結合により、構成空間が節約された設備の構築が行われる。これに伴って、例えば基底部の省略により、設備を構成する際の簡略化がもたらされ、設備のアクセス性が向上し、予備部品が減少し、メンテナンスの手間が減り、格納部が小型化する。モータは結合部またはその他の省略される部材によって損なわれないか、比較的損なわれない。本図に示す駆動部コンセプトの大きな有利点は、モータの熱的設計において明らかになる。駆動部１０と作業機械２０とを内部で結合することにより、機械的装置の質量および表面は、熱放出のために共に用いることができる。これにより電気モータの出力は、構成上の対策を取らずに増大させることができる。パワートレインの損失出力は著しく低減される。多くの場合、強制換気または水冷却を省略することができる。駆動部１０はインナーロータまたはアウターロータとして構想されていてよい。統合コンセプトはまた、安全性に関する改善を提供するが、それは例えば駆動軸、カップリング、ブレーキディスクなどの回転する外部の駆動部材を省略できるからである。軸受、軸、カップリング、モータスタンド、トランスミッションスタンドなどの部材が省略される。動く部材を減らすことはまた、制御の正確性を高め、この点も製造すべき製品の品質にポジティブな作用を及ぼす。
【００４２】
保持装置３０は制御装置３１を有し、当該制御装置は電気的ブレーキ装置４０と、機械的保持装置５０と、場合により駆動部１０および／または当該駆動部に供給を行う変流器１３の機能とを制御する。以下において異なる作動状態、特に通常作動状態および非通常作動状態に対する制御装置３１の制御機能を説明する。
【００４３】
作業機械２０を減速または保持するために、保持装置３０が設けられており、当該保持装置は電気的ブレーキ装置４０と機械的保持装置５０とを有する。このとき制御装置３１を経て制御が行われ、それにより電気的ブレーキ装置４０が摩擦のないやり方で、作業機械２０を停止に至るまで、あるいはほぼ停止に至るまで減速させることを引き受ける一方、機械的保持装置５０は、停止位置が達成された後、作業機械２０をロックもしくは保持する。これは例えば、ロータ１１または作業機械２０の軸上で従動するブレーキディスクであって、ブレーキライニングが両側に押し付けられるブレーキディスクを用いて、形状接続式結合により、あるいはまた摩擦接続式結合により行われてよい。制御は例えば電気式、機械式、液圧式、または空圧式に行われてよい。作業機械２０がほぼ停止した状態から完全に停止した状態に至るわずかな減速は、上記において説明されているように、機械的保持装置５０によって引き受けることができる。
【００４４】
通常作動状態において駆動部１０は、供給型変流器１３の制御された傾斜部（周波数、電圧）において減速される。駆動部１０のモータに出力を供給するこの供給型変流器１３は、電子機器であり、駆動部１０の部分、作業機械２０の部分であってよく、あるいは独自の構成部材であってもよい。駆動部１０の電気モータは三相モータとして設計されていてよい。変流器１３は、出力供給のほかに、例えば回転速度測定および／または機械の実際の状態に依存して磁界を適合させるための方法など、モータ制御のための付加的な機能を含んでよい。変流器１３は特に、周波数および電圧を適合させることにより、作業機械２０が停止するまで、あるいはほぼ停止するまで作業機械を減速するための機能を含む。
【００４５】
変流器１３の故障の際、駆動部１０もしくは作業機械２０の減速はこのようなやり方では不可能である。電気的ブレーキ装置４０の構成は、変流器１３がこの場合、駆動部１０のモータから直流的に分離されると同時に、モータコイルがブレーキ抵抗、抵抗／コンデンサ回路を介して、または直接的に短絡させられるか、あるいは外部直流電源が接続されるように行われている。このようなやり方で緊急時に、作業機械２０を迅速に減速できることが確保される。
【００４６】
電気的ブレーキ装置４０の上記の構成は特に、通常作動時だけでなく、供給型変流器１３が故障した場合でも、作業機械２０を摩擦なしに、すなわち非機械式に減速させる。作業機械２０および駆動部１０の全ての運動エネルギーは、全ての作動状態、例えば停止、緊急停止、非常停止、非常遮断において、電気的ブレーキ装置４０により消失させられ、もしくは変換される。機械的保持装置５０はこうしていずれの場合も（緊急時も）、作業機械２０を停止位置において固定するという課題のみを引き受ける。全ての作動状態において、作業機械２０の減速を電気的ブレーキ装置４０のみに基づいて行うことにより、エネルギーは機械的保持装置５０によって、熱に変換されない。摩擦に変換されるエネルギーはなく、この点は通常作動に該当するだけでなく、特に供給型変流器１３が故障した場合にも当てはまる。したがって機械的保持装置５０は、特にコンパクトに実施することができるが、それは機械的保持装置が緊急時も運動エネルギーを変換する必要がないためである。さらに機械的保持装置５０はこれにより摩耗部材を有さず、少なくとも摩耗はわずかな程度でしか生じない。これによりさらに、摩耗要素が機械的保持装置５０から駆動部１０に進入し得ることが回避される。機械的保持装置５０は好ましくは、駆動部１０のハウジング内に統合されているか、あるいは駆動部に直接的にフランジ接続されている。機械的保持装置５０および電気的ブレーキ装置４０は、駆動部１０のためのモータモジュールシステムの部分またはモジュールであってよい。
【００４７】
説明された駆動部１０はダイレクトドライブとして機能し、それにより（例えば電気モータ、ブレーキを含むモータカップリング、減速装置、および機械カップリングからなる）従来のパワートレインの複雑性を著しく低減させることができる。このとき駆動部１０、特に駆動部１０のステータ１２は、好ましくは直接的に作業機械２０に接して、あるいは作業機械内に設けられている。
【００４８】
説明された駆動部１０は、モジュール式に構成される。この意味でベースモジュールとしての電気モータは、モジュールとしての機械的保持装置５０および電気的ブレーキ装置４０によって拡張される。必要があれば駆動部１０は、さらなるモジュールによって拡張されてよい。可能な拡張モジュールは、例えばベースモジュールの出力を増大させるための駆動手段（ロータおよびステータ）を備える出力増強モジュール、および／または送風器または流体冷却部を用いて駆動部、および場合により作業機械の部材を冷却する冷却モジュールを含む。モジュールを互いに結合可能とするために、モジュールは技術的に互換性を有する構成要素、特に互いに結合可能、もしくは互いにフランジ接続可能なハウジングを有する。このようなモジュール式の構成方法により、構成の等しい部材（モータプーリ、ステータディスク、ステータラミネーション、ステータコイルなど）の反復頻度を増大させることができ、それによりコストを低減させ、装置の信頼性を向上させることができる。
【００４９】
図２ａおよび図２ｂは、インナーロータとして実施され、例えば上記の駆動部１０であってよい駆動部１００と、駆動部１００によって直接的に駆動されるロールまたはローラ（ロール／ローラという呼称でまとめられることもある）２００とを備える装置を概略的に示している。ロール／ローラ２００は例えば圧延装置内のテンションロールまたは作用ロールまたは支持ロールであってよい。ロール／ローラ２００はまた、コータロールもしくはコーティングロールとして設計されていてよく、当該コータロールもしくはコーティングロールを用いて、加工すべき材料に、例えばインキ／ニス層、ベーズなどの層を塗布することができる。
【００５０】
図２ａはロール／ローラ２００を駆動部１００に結合するために、ロール／ローラ２００が軸ジャーナルとも称される軸２０１を有し、当該軸ジャーナルはやはり直接的に駆動部１００のロータまたは翼車１０１に結合されており、例えばロータまたは翼車内に嵌め込まれている変化形態を示している。ロール／ローラ２００はこのようなやり方で、駆動部１００のロータ１０１に直接的または統合式に結合されている。ロータ１０１と軸２０１とは、一の特に好適な実施の変化形態によれば、一体式に形成されている。
【００５１】
図２ａから図１３のシステムにおいて、駆動部は図１の参照番号１０ではなく、参照番号１００で表されており、それにより図１に表示される駆動部が、好適な駆動部ではあるが、一例であることを明瞭に示している。この区別は、例えば図１におけるロータ１１と、図２ａおよび他の実施の形態におけるロータ１０１のように、参照番号の付された駆動部の構成要素に対しても同じように当てはまる。
【００５２】
参照番号２０２により、ロール／ローラ２００のフレームまたは足場が表されており、当該フレームまたは足場は一方の側に、ロール／ローラ２００を回転可能に支承するための軸受２０３を有する。駆動部１００に直接的に結合することによって、場合により図２ａに示されるように、ロール／ローラ２００に対する駆動部側の軸受を省略することができる。その代わりに駆動部１００のハウジング１０２またはステータは、カルダン式懸架部２０４を経てフレーム２０２に結合されている。
【００５３】
したがって装置は、ロール／ローラ２００を回転式に作動させるための駆動部１００を有し、駆動部１００とロール／ローラ２００との間に高いねじり剛性が確保されている一方、例えばトランスミッション、カップリング、カルダン軸など、パワートレインにおける一つまたは複数の従来の構成要素を省略することができる。
【００５４】
図２ｂの実施の形態は、図２ａの装置に類似した装置を示し、駆動部１００とロール／ローラ２００との結合は、フランジ２０５を用いて処理されている。この例においてもロール／ローラ２００のモータ側の軸受が省略される、もしくは駆動部１００によって引き受けられることが明らかに認められる。そのほか懸架部２０４およびフレーム２０２は、ロール／ローラ２００の駆動部側の端部を支持するために共に使用される。
【００５５】
図３は、ロール／ローラ２００と、ダイレクトドライブ１００とを備える装置を概略的に示しており、当該装置の構成が図２ａおよび図２ｂの変化形態と実質的に異なる点は、駆動部１００がアウターロータとして実施されていることである。この目的のために電気モータの定置式部材、すなわち例えばステータ１０２’は駆動部１００の内部にある一方、ロータ１０１’は外部でステータ１０２’の周りを周回する。この場合ロータ１０１’は、直接的にロール／ローラ２００に移行してよく、ロール／ローラと一体式に形成されているか、ロール／ローラ２００と剛接合されていてよい。ロール／ローラ２００の外被部分はそのために、ロータ１０１’に接触している。このとき「外被部分」とは、シリンダ状のロール／ローラ２００の最も外側の周面のみを意味するのではなく、径方向においてロール／ローラ２００の軸２０１の外側にある部分も、それらがロール／ローラ２００を外部にあるロータ１０１’に結合させるものである限り、含まれている。軸もしくは軸ジャーナル２０１は、駆動部１００内に統合された軸受１０３であって、軸受ハウジング内に取り付けられている軸受内に、回転可能に支承されている。特定の実施の形態において、ロータ１０１’またはロール／ローラ２００が外側に支承されているとき、場合により軸ジャーナル２０１および当該軸ジャーナルの軸受１０３を省略することができる。
【００５６】
図３の例においても、ステータ１０２’は機械的に剛性を有してフレーム２０２に結合されている。図２の表示においてさらに、駆動部１００内に統合されたブレーキ１０５が示されており、当該ブレーキは高性能ブレーキとして例えば圧縮空気により作動可能に実施されていてよい。統合式ブレーキ１０５は図１の実施の形態からの機械的保持装置５０にも対応し得、装置の減速および保持は、これに関連して説明された、電気式と機械式を組み合わせたやり方で行われる。図１の実施の形態の応用は、先行する、あるいは後続の実施の形態に対しても可能であるが、いずれの場合も明示的に言われていない。図３の本実施の形態の装置はまた、エンコーダシステム１１１を備えており、当該エンコーダシステムはロータリエンコーダ、あるいは速度計として、ロール／ローラ２００の回転角度および／または回転速度を測定する。
【００５７】
したがって図３の装置は、ロール／ローラ２００を回転式に作動させるための駆動部１００を有し、駆動部１００とロール／ローラ２００との間に高いねじり剛性が確保されている一方、例えばトランスミッション、カップリング、カルダン軸など、パワートレインにおける一つまたは複数の従来の構成要素を省略することができる。
【００５８】
図４は、ロール／ローラ２００と、軸受１０９を経て支承されたロータ１０１を有するインナーロータとしてのダイレクトドライブ１００と、を備える装置を概略的に示している。当該実施の形態においてロール／ローラ２００は、両側で軸受２０３および２０３’を用いて足場２０２に支承されている。第二の軸受２０３’は緊密に統合されていることにより、駆動部１００の構成要素と見なすこともできる。ロール／ローラ２００は軸ジャーナル２０１を経て、直接的に駆動部１００に結合されている。ステータ１０２は、ねじ留め部１０６を経て、直接的に足場２０２にねじ留めされており、これにより駆動部１００からロール／ローラ２００へのねじり剛性を有する力の伝達が実現される。駆動部１００はまた、ブレーキモジュール１０５を有し、当該ブレーキモジュールは空圧接続部１０７を経て作動させられ、例えば開放される。ブレーキモジュール１０５は、図において参照番号を有さずに示されるブレーキディスクおよびブレーキパッドを有する。例としての高性能ブレーキの技術的詳細については、図１とその説明を再度参照すべきである。図４の実施の形態において、駆動部１００内に、さらに軸受１０９を備えるフレキシブルカップリング１０８が設けられており、これによりロータ１０１は迅速に、ロール／ローラ２００の軸ジャーナル２０１から分離することができる。ロール／ローラ２００と駆動部１００の間の比較的小さいずれを補償するために、軸ジャーナル２０１内に曲がり歯カップリング（図示せず）が設けられていてもよい。捕捉マグネット１１０は、ブレーキ１０５の作動によって生じさせられ得る磁性粒子を駆動部構成要素から遠ざけるために役立つ。駆動部１００はまた、エンコーダシステム１１１を備えており、当該エンコーダシステムはロータリエンコーダ、あるいは速度計として、ロール／ローラ２００の回転角度および／または回転速度を測定する。
【００５９】
図５の実施の形態は、ロータ１０１が駆動側で支承されていない点で、図４の実施の形態と異なる。ロータ１０１と軸２０１を統合式または一体式に実施することにより、ロール／ローラ２００の軸受２０３’および２０３は駆動部１００と共用される。図５の駆動部１００はまた、冷却ケーシング１１２を有する。冷却ケーシング１１２は、駆動部１００が任意に実装することができる冷却装置の部分である。冷却ケーシング１１２は駆動部１００のハウジング内に、あるいは図５に示されるように、本願において上位概念として駆動部１００のハウジングを含むステータ１０２に直接的に設けられていてよい。
【００６０】
冷却の代替的な型式は、図６の実施の形態による冷却モジュール１１３を用いて実現され、当該冷却モジュールは別個のシリンダ状モジュールとして、高性能ブレーキ１０５と駆動部１００の電気モータとの間に設けられている。冷却部は送風器を介して、および／または水もしくは流体冷却部として形成されていてよい。図６は、駆動部１００の基本モジュールが、どのようにして二つの付加モジュール、すなわち冷却モジュール１１３と高性能ブレーキ１０５とにより、拡張可能であるかを示している。
【００６１】
図７は、交換可能な転動体２０６を備える変化形態として、ロール／ローラ２００とダイレクトドライブ１００とを備える装置を概略的に示している。転動体２０６はロール下部フレーム２０７に載置されている。本実施の形態において転動体のシリンダ状ケーシングは駆動部１００から突出し、それにより駆動部は少なくとも部分的にロール／ローラ２００内に受容され、このようなやり方で統合されている。転動体２０６は必要な場合、例えば機械のメンテナンスや、ロール／ローラ２００の直径またはその他の特性の変更を行うために、転動体がモジュール式にロール下部フレーム２０７および駆動部１００と協働することによって、簡単なやり方で取り外し、場合により交換することができる。図７はまた、一のさらなる冷却変化形態を示し、それは本図において軸方向冷却装置１１４として実現されている。駆動部１００とロール／ローラ２００とからなるシリンダ状の全体構成の中心軸線に沿って管が延在し、当該管を通過して冷却流体が流れ、それにより駆動部１００およびロール／ローラ２００を内側から冷却する。
【００６２】
図２ａから図７は、ロール／ローラ、例えば圧延装置における支持ロールまたはローラ、搬送ロール、または加速ロールのための実施の形態に該当した。以下において、水平式または垂直式ストリップストレージにおいて用いられるロープウィンチのダイレクトドライブに関する実施の形態を説明する。
【００６３】
ストリップ処理設備、特に圧延装置において、ストリップストレージが用いられ、それにより加工機械に対して連続的にストリップ材料を供給する。ストリップストレージはそのために、例えば非連続的な設備領域（供給部、排出部、ＳＰＭなど）を安定的なストリップ走行（炉、亜鉛ポット、コータなど）から分離する。ストリップはこのとき一つまたは複数の方向転換ロールを経て、可変的大きさのストリップループにおいて保持される。ストリップループを調整するために、例えば図８および図９に表示されているような巻き取り装置を用いることができる。
【００６４】
図８の巻き取り装置３００は複数の（本実施の形態では３個）ウィンチ３０１を有し、当該ウィンチはウィンチフレーム３０２内に回転可能に支承されており、水平式ストレージのためのロープウィンチとして機能する。個々のウィンチ３０１は本実施の形態では、ダイレクトドライブとして実施されているそれぞれ一の駆動部１００により、いわゆる鉱業用駆動部として回転可能に駆動される。巻き取り装置３００を用いて巻き取りおよび繰り出しが行われるロープは、参照番号３０３で表されている。ダイレクトドライブ１００は図８の本実施の形態では、インナーロータとして構想されており、個々のダイレクトドライブ１００は、ステータ１０２およびロータ１０１を備える電気モータと、ブレーキモジュール１０５と、ブレーキモジュール１０５と電気モータとの間に設けられた送風器モジュール１１３とから、モジュール式に構成されている。本実施の形態においてステータ１０２は、直接的かつ機械式に剛性を有してウィンチフレーム３０２に固定されている。非常に大きなトルクを提供するために、ダイレクトドライブ１００内に減速装置を統合することができるが、一の好適な実施の形態によればこのような減速装置は省略される。
【００６５】
図９の実施の形態が図８の実施の形態と異なる点は、図９では、ダイレクトドライブ１００がアウターロータとして構想されている巻き取り装置３００の変化形態が示されていることである。ダイレクトドライブ１００はそれぞれ、外部にあるロータ１０１であって、対応するウィンチ３０１に直接的かつ機械式に剛性を有して結合されており、それによりウィンチを回転させるロータと、内部にある（図示されていないステータと）、ブレーキモジュール１０５と、を有する。駆動部１００はこのようなやり方で、ウィンチフレーム３０２内に直接的に取り付けられており、駆動部１００とウィンチ３０１との統合を特に強く特徴づけているのは、駆動部１００がウィンチ３０１をサンドイッチ状に挟み込んでいることである。
【００６６】
垂直式または水平式ストレージのためのダイレクトドライブ１００を備えるロープウィンチ３０１の一のさらなる実施の形態は、図１０に明らかとなっている。示されているのは、ダイレクトドライブ１００がインナーロータとして構想されている変化形態である。ダイレクトドライブ１００は、冷却モジュールが省略された図８のダイレクトドライブに類似している。ダイレクトドライブ１００のロータ１０１と、ウィンチ３０１の軸３０４とは、統合式、好ましくは一体式に形成されている。これによりウィンチ側の両方の軸受３０５は、ダイレクトドライブ１００のロータ１０１と共に使用されることができる。これによりダイレクトドライブ内部の付加的な軸受は、場合により省略することができる。
【００６７】
図に示す実施の形態では、駆動すべきロール／ローラまたはウィンチに対して、常に一のダイレクトドライブが設けられていた。しかしながらロール／ローラまたはウィンチの片側または両側に複数のダイレクトドライブが設けられていてもよい。同じように一のダイレクトドライブが、複数のロール／ローラまたはウィンチを駆動することもできる。
【００６８】
垂直式または水平式ストレージのための両側にダイレクトドライブ１００を備えるロープウィンチ３０１の一の実施の形態が図１１に示されている。構成はその他の点において図１０の構成に類似している。このように両側に設けられた駆動部は、類似したやり方で図２ａから図７に表示されたロール／ローラ２００に対しても可能である。
【００６９】
垂直式または水平式ストレージのためのダイレクトドライブ１００を備えるロープウィンチ３０１の一のさらなる実施の形態は、図１２に明らかとなっている。示されているのは、ダイレクトドライブ１００がアウターロータとして構想されており、このようなやり方で、例えば図３から図７を参照しながらロール／ローラについて説明されている実施の形態と同じように、ウィンチ３０１に統合されている変化形態である。ダイレクトドライブ１００は、磁石を備えて外部にあるロータ１０１を有し、当該ロータはウィンチ３０１と統合式または一体式に設けられている。内部にあるステータ１０２はウィンチフレーム３０２に固定式に結合されている。ウィンチ３０１の軸３０４は、軸受１０９を経て、ステータ１０２に回転可能に支承されており、それによりダイレクトドライブ１００と、ウィンチ３０１との特に緊密な統合が可能である。軸受１０９は軸受ハウジング内に設けられ、当該軸受ハウジングは図１２に示されているが、参照番号は備えられていない。同じような実施の形態であるが、図１１の場合のように、トルクを増大させるため、および／または力および重量を比較的均一に分配するために、両側にダイレクトドライブを備えるものが、図１３に明らかとなっている。
【００７０】
表示された全ての実施の形態について以下の点が当てはまる。すなわち、媒体、例えば油圧油および／または冷却水を通過させることは、例えば相応の導管が内部にあるロータまたはステータを通過してガイドされることにより、駆動部側から行うことができる。駆動部と作業機械との緊密な統合式結合により、構成空間が節約された設備の構築が行われる。これに伴って、例えば基底部の省略により、設備構築における簡略化がもたらされ、設備のアクセス性が向上し、予備部品が減少し、メンテナンスの手間が減り、格納部が小型化する。モータは結合部またはその他の省略される部材によって損なわれないか、比較的損なわれない。本願で説明されるコンセプトの大きな有利点は、モータの熱的設計において明らかになる。駆動部と作業機械とを内部で結合することにより、機械的装置の質量および表面は、熱放出のために共に用いることができる。これにより電気モータの出力は、構成上の対策を取らずに増大させることができる。パワートレインの損失出力は著しく低減される。多くの場合、強制換気または水冷却を省略することができる。モータはインナーロータまたはアウターロータとして構想されていてよい。説明された統合コンセプトはまた、安全性に関する改善を提供するが、それは例えば駆動軸、カップリング、ブレーキディスクなどの回転する外部の駆動部材を省略できるからである。軸受、軸、カップリング、モータスタンド、トランスミッションスタンドなどの部材が省略される。動く部材を減らすことはまた、制御の正確性を高め、この点も製造すべき製品の品質にポジティブな作用を及ぼす。
【００７１】
従来のパワートレインに比べて部材が減少していることは、特定の実施の形態においてギヤ、カップリング、および転がり軸受を完全に、少なくとも部分的に省略できる点に表れている。可動式および定置式の構成要素は著しく減少し、それによりねじり剛性はより大きくなり、制御特性は向上し、駆動システムの効率はより高くなる。油潤滑の必要性は部分的に消失し得、それにより駆動部の損失出力はさらに低減される。モータ送風器または水冷却部は省略するか、比較的小さく形成することができるが、それは作業機械のフレームと駆動部のステータとが互いに緊密に統合されているからであり、これにより損失出力はさらに低減される。例えばギヤおよび当該ギヤの軸受のような摩耗部材が著しく減少することにより、メンテナンスのし易さと機械の信頼性が向上する。さらにパワートレインは全体として、特に何らかの衝撃荷重の観点から、著しく耐久性を有するものとなる。さらに例えば可動式部材のためのカバーが省略されることにより、運転騒音と、安全技術上の手間を減らすことができる。パワートレインは通常、基底部上に多くの手間をかけて個々に計画しなければならないので、設備の計画が簡単になる。上記において詳細に説明されたように、駆動部を転動要素、例えばロール／ローラまたはウィンチと統合または「ブロック化」すると、設備計画の際の手間が減る。加えて駆動部は場合により、すでに工場で作業機械のフレームとブロック化することができる。それにより、装置は製造現場において検査することができ、検査された状態で建設現場に到来し、これにより最終取り付けは簡略化され、機械を迅速に作動させることができる。
【００７２】
実施の形態において示されている全ての個々の特徴は、応用可能である限り、本発明の範囲を逸脱することなしに、互いに組み合わせる、および／または交換することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  駆動部／ダイレクトドライブ
１１  ロータ
１２  ステータ
１２  供給を行う変流器
２０  作業機械
３０  保持装置
３１  制御装置
４０  電気的ブレーキ装置
５０  機械的保持装置
１００  駆動部／ダイレクトドライブ
１０１，１０１’  ロータ
１０２，１０２’  ハウジング／ステータ
１０３  軸受
１０５  ブレーキ／ブレーキモジュール
１０６  ねじ留め部
１０７  空圧接続部
１０８  フレキシブルカップリング
１０９  軸受
１１０  捕捉マグネット
１１１  エンコーダシステム
１１２  冷却ケーシング
１１３  冷却モジュール／送風器モジュール
１１４  軸方向冷却装置
２００  ロール／ローラ
２０１  軸
２０２  フレーム／足場
２０３  軸受
２０４  懸架部
２０５  ねじフランジ
２０６  交換可能な転動体
２０７  ロール下部フレーム
３００  巻き取り装置
３０１  ウィンチ
３０２  ウィンチフレーム
３０３  ロープ
３０４  軸
３０５  軸受
【図１】
2020532257.tif 000003
【図２ａ】
2020532257.tif 000004
【図２ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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