液圧シリンダ及びスラスト軸受を備える動力伝達システム

专利摘要:
本発明は、作動液により作用されるピストン（１０）と、上記ピストンと動作可能に接触し、滑り運動を行うための第一及び第二の滑り面を備えるスラスト軸受（２）と、を備える液圧シリンダ（１）を有する動力伝達システムに関する。上記スラスト軸受は、上記ピストンに形成される少なくとも１つの穴（１１）によって、作動液により作用される上記ピストン（１０）の側部に接続された圧力室（２５）を備える。
公开号:JP2011512253A
申请号:JP2010547179
申请日:2009-02-19
公开日:2011-04-21
发明作者:パルマ，ペドロ ゲレロ
申请人:ポリシウス アクチェンゲゼルシャフト；
IPC主号:B02C15-04

专利说明:

[0001] 本発明は、作動液（hydraulic fluid）により加圧可能なピストンと、上記ピストンと動作可能に接触し、滑り運動を行うための第一及び第二の滑り面を備えるスラスト軸受と、を備える液圧シリンダを有する動力伝達システム（force transfer system）に関する。]
背景技術

[0002] このような動力伝達システムは、例えば、少なくとも一つの粉砕ローラ（grinding roller）、回転可能な粉砕台（rotatable grinding table）、及び粉砕動力を加えるアーム（arm applying grinding force）を有するローラミル（roller mills）に用いられる。上記粉砕動力を加えるアームは、旋回運動できるように、軸受内に回転可能に固定されている。上記粉砕ローラは、上記粉砕動力を加えるアームの他端に回転自在に支持される。この形式のローラミルは、例えば特許文献１により周知である。その場合、動力伝達システムは、粉砕動力を加えるアームに対して動力を供給し、次に粉砕ローラを粉砕台に押す。同時に、粉砕動力を加えるアームは旋回運動を行い、結果、横断方向への高い動力が動力伝達システムの領域内で発生する。]
先行技術

[0003] 特開２０００−３１２８３２号公報]
発明が解決しようとする課題

[0004] それゆえに、本発明は、横断方向の動力を著しく低減できることによって特徴付けられ、これによって、特定の動力伝達システムの問題に対処することにある。]
課題を解決するための手段

[0005] 本発明によると、この問題は請求項１の特徴により解決される。]
[0006] 本発明による動力伝達システムは、作動液により加圧可能なピストンを備える液圧シリンダと、ピストンと動作可能に接触し、滑り運動を行うために少なくとも第一及び第二の滑り面を有するスラスト軸受と、を実質的に備える。更に、上記スラスト軸受は、上記ピストンに形成される少なくとも１つの穴によって、作動液により加圧される上記ピストンの側部に接続される圧力室を備えている。]
[0007] 圧力室により、滑り面の領域における負荷を著しく低減でき、またピストンに掛かる横断方向の動力を軽減することができる。上記圧力室の寸法に応じて、８０％から９５％以上の範囲で横断方向の動力の低減を達成することが可能となる。]
[0008] 本発明の更なる構成は、従属項の内容となる。]
[0009] 本発明の好ましい構成によると、上記スラスト軸受は、該スラスト軸受の滑り運動を可能にするために連結方式によって取り付けられている連結ロッドを用いて上記液圧シリンダに接続される。この連結ロッドは、動的処理中に個々の作動面の間に圧力差が発生する場合であっても、上記液圧シリンダと上記スラスト軸受との連結を維持する。上記連結ロッドは好ましくは上記ピストンの穴を通り、上記スラスト軸受から離隔した上記ピストンの端面に支持される。]
[0010] 上記動力伝達システムの目的に応じて、上記第一及び第二の滑り面とは別に、旋回運動を行うために、第三及び第四の滑り面が備えられても良い。ここで、上記スラスト軸受の上記第一および第二の滑り面は、例えば、上記ピストンの運動する方向を横断する方向に、同一平面上に位置付けられて良い。一方、上記スラスト軸受の上記第三又は第四の滑り面は凸形又は球形であり、他のすべり面は相補的な合わせ面の形をとる。]
[0011] 四つの滑り面を有するスラスト軸受は、好ましくは下記の構成を備える：
a. 片側が上記ピストンと動作可能に接続され、他側が上記第一の滑り面を形成する第一のスラスト部材、
b. 片側が第四の滑り面を形成し、他側が動力伝達に役立つ第二のスラスト部材、並びに、
c. 片側が上記第二の滑り面を形成し、上記第一の滑り面に対して合わせ面として作用する一方、他側が上記第三の滑り面を形成し、上記第四の滑り面に対して合わせ面として作用する中間部材。]
[0012] 作動液は穴（bore）を通じて圧力室に作用するため、関連する各滑り面の間、すなわち、第一、第二、第三、及び第四の滑り面の間、には封止部材（シール）が設けられる。圧力室に生じる圧力は、関連する滑り面とピストンにおける圧力を軽減させる。ゆえに、封止部材により形成された圧力室における加圧面積（pressure-loaded areas）をピストン面積の好ましくは８０％から９５％の間で選択することが望ましい。それゆえに、ピストン及び滑り面領域内の横断方向の有効動力は、このパーセンテージだけ縮小される。確かに、加圧面積をピストン面積より大きくすることが考えられる。しかし、この結果、スラスト軸受が上昇及び浮動することになり、このため、ピストンロッドの上昇及び浮動に応じてバイアスが加えなければならない。]
[0013] 横断方向における動力を著しく縮小できることは、液圧シリンダ及びスラスト軸受を備える装置（unit）を実質的により小型化できると言う利点を有する。外形寸法を３０％縮小することも不可能ではない。また、これはスラスト軸受の明確なコスト削減を導く。]
[0014] 本発明の更なる利点及び実施形態を、記述と図面を用いて下記に詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0015] 動力伝達システムの断面を示す図である。
スラスト軸受の辺りにおける動力伝達システムの部分断面を示す図である。
ローラミルの詳細な断面を示す図である。
ローラプレス機の平面断面を示す図である。]
実施例

[0016] 図１及び図２に示される動力伝達システムは、作動液により加圧可能なピストン１０を備える液圧シリンダ１、及び上記ピストンと動作可能に接触するスラスト軸受２を実質的に備える。] 図１ 図２
[0017] 上記スラスト軸受は、下記構成要素を実質的に備える：
a. 片側がピストン１０の下面に留められ、他側が第一の滑り面２０aを形成する第一のスラスト部材（first thrust element）２０、
b. 片側が第四の滑り面２１aを形成し、他側２１bが動力を伝達する役目をする第二のスラスト部材２１（second thrust element）、及び、
c. 片側が上記第一の滑り面２０aとの合わせ面となる第二の滑り面２２aを形成し、他側が第四の滑り面２１aとの合わせ面となる第三の滑り面２２bを形成する中間部材（intermediate element）２２。]
[0018] 更に、第一の封止部材（シール）２３は、第一及び第二の滑り面２０a、２２aの間に設けられる。第二の封止部材（シール）２４は、第三及び第四の滑り面２２b、２１aの間に設けられる。そのため、スラスト軸受２の領域内において、第一及び第二のスラスト部材２０、２１、中間部材２２、並びにスラスト軸受に面するピストン１０の端面の一部により区画された圧力室２５が形成される。滑り面の領域内において外側に向かう封止動作はシール２３、２４を用いて達成される。]
[0019] 圧力室２５は、ピストンに形成された一以上の穴１１を通じて作動液が作用するピストン１０の側部と連通している。これにより、作動液が圧力室２５に入り、そこで第一及び第二のスラスト部材２０、２１は離れる方向に加圧される。結果、有効加圧面積に対応して、滑り面に作用する圧力が減少する。上記有効加圧面積は、式(d/2)2*πに従って環状の封止部材２３、２４の直径（ｄ）により形成される。]
[0020] 液圧シリンダ１及びスラスト軸受２の結束を確保するため、上記スラスト軸受２及び液圧シリンダ１と接続する連結ロッド３が更に設けられている。上記連結ロッドは、各第一及び第二の滑り面、並びに第三及び第四の滑り面の領域内においてスラスト軸受の滑り運動を確保するために、スラスト軸受の領域及びピストンの領域の両方に連結方式によって取り付けられる。特に図１から明らかであるように、スラスト軸受の領域内において、連結ロッド３が軸受３０を用いて第二のスラスト部材２１に連結方式によって保持され、またスラスト軸受２から離隔した位置に設けられたピストンの端面１２の領域において軸受３１に連結方式によって保持される。] 図１
[0021] 第一及び第二の滑り面２０a、２２aは、ピストンの運動する方向を横断する方向に向けられ、水平な滑り面を形成する。第三及び第四の滑り面２２b、２１aのうち、一の滑り面は凸状又は球状であり、他の滑り面がそれに対応する相補的な滑り面の形状を有している。このため、第三及び第四の滑り面はスラスト軸受が旋回運動するのを可能にする。同時に、スラスト軸受の旋回範囲は動力伝達システムに接続された粉砕動力を加えるアームの旋回動作に適合している。]
[0022] 滑り面の領域内及びピストンの領域に加わる横断方向の動力をできる限り縮小するために、封止部材２３、２４により定義された加圧面積は、ピストン１０の断面積の８０％から９５％にすることが好ましい。そして、横断方向に掛かる動力はそれに対応して減少し、そのため、滑り面がその圧力の５％から２０％のみで加圧される。滑り面の領域内における一定量の圧力は、スラスト軸受が上昇したり浮動したりしないようにするために役立つ。更に、作動液の放出をより簡単に避けることができる。ピストンロッド３がバイアスされる場合には、一方でスラスト軸受２をピストン１０に近づけることにより、封止部材２３、２４により形成される加圧面積がピストンの断面積の最大で１００％又はそれ以上までになることがある。しかしながら、本発明の基礎実験では、封止部材２３、２４により形成される加圧面積の値が、７５％から９９％の範囲で、好ましくは８０％から９５％の間で、極めて動的なアプリケーションに対して理想的であることが判明した。]
[0023] 滑り面を互いに加圧する残留圧力は、特に低い摩擦係数で優れているガイド又は補助リング２６、２７によって都合よく転換される。このため、補助リング２６は封止部材２３の外側であって、第一及び第二の滑り面２０a、２２aの間に配置される。補助リング２７は封止部材２４の外側であって、第三及び第四の滑り面２２b、２１aの間に対応して位置される。]
[0024] 上述したスラスト軸受２は四つの滑り面の領域を有するが、当然に二つの滑り面のみということも考えられる。例えば、第一及び第二の滑り面、又は第三及び第四の滑り面が設けられても良い。]
[0025] 更に、スラスト軸受は、十分に柔軟性があってスラスト軸受の運動を妨げない外壁８により取り囲まれる。この外壁は、タンク（reservoir）に漏れた作動液を戻す漏出連結部（leakage connection）を追加的に備えることができる。]
[0026] 上述した動力伝達システムをローラミルにおいて使用するアプリケーションの具体例について、図３を用いて下記に詳細に説明する。図３に示されるローラミルは、粉砕ローラ４及び回転可能な粉砕プレート（grinding plate）５を実質的に備える。加えて、粉砕動力を加えるアーム６が設けられる。上記アームは旋回可能に保持され、固定支承の形式で軸受７に回転できるように固定されている。粉砕ローラ４は上記粉砕動力を加えるアームの反対端に回転自在に取り付けられる。更に、上記記載に従った動力伝達システムが備えられている。上記動力伝達システムは、その液圧シリンダ１及びスラスト軸受２とともに、その中間領域内で粉砕動力を加えるアーム６に作用する。] 図３
[0027] 粉砕台５上の粉砕ローラ４により与えられる圧力を調整するため、液圧シリンダ１には対応する液圧が加えられる。粉砕動力を加えるアーム６の旋回動作は、スラスト軸受２により補償され、結果、液圧シリンダ１を固定して配置することができる。特にプランジャーシリンダ（plunger cylinder）は、図１及び図２においても説明される液圧シリンダに適している。] 図１ 図２
[0028] 説明された例示的実施形態において、動力伝達システムは、粉砕ローラ４と軸受７の間の中間領域における粉砕動力を加えるアーム６に作用する。一方、本発明との関連において、動力伝達システムと上記軸受の位置を置き換えることが同様に考えられる。]
[0029] 図４に更なる例示的実施形態を示す。図４は、反対方向に駆動する２つの粉砕ローラ４０、５０を有するローラプレス機を表す。粉砕ローラ５０は、固定された軸受５２内において粉砕ローラ軸５１に取り付けられている。一方、粉砕ローラ４０は、浮動軸受４２内において粉砕ローラ軸４１に取り付けられている。粉砕される粉砕用材料（grinding material）７０は粉砕ローラ４０、５０の間に形成される隙間に送り込まれ、上記ローラ間で粉砕される。] 図４
[0030] 加えて、上記記載による動力伝達システムが設けられる。上記動力伝達システムは、動力フレーム（force frame）６０上の液圧シリンダ１及び浮動軸受４２と動作可能に接触するスラスト軸受２に支持される。説明される例示的実施形態において、粉砕ローラ軸は、それぞれ二つの軸受に備えられている。そのため、二つの動力伝達システムが同様に設けられる。従って、ローラプレス機における動力伝達システムは、稼動の結果として起きる場合がある二つの粉砕ローラの歪曲を補償するのに適している。]
[0031] 上述した動力伝達システムを用いて、滑り面の領域内の横断方向の動力及びピストンに作用する横断方向の動力を明確に縮小できる。圧力室における加圧面積の設計に応じて、横断方向の動力は以前の横断方向の動力に比べて２０％から５％以下のみとなる。]
[0032] したがって、液圧シリンダ及びスラスト軸受は横断方向の動力を縮小できるように構成されており、それによって構造がより小型化でき、製造コストを減少させることができる。]

权利要求:

請求項1
動力伝達システムは、a.作動液により加圧可能なピストン（１０）を備える液圧シリンダ（１）と、b.ピストンと動作可能に接触し、滑り運動を行うために少なくとも第一及び第二の滑り面（２０a、２２a）を備えるスラスト軸受（２）と、を有し、前記スラスト軸受（２）は、前記ピストン（１０）に形成される少なくとも１つの穴を介して、作動液により加圧される前記ピストン（１０）の側部に接続された圧力室（２５）を備えることを特徴とする動力伝達システム。
請求項2
前記スラスト軸受（２）は、該スラスト軸受（２）の滑り運動を可能にするために連結方式によって取り付けられている連結ロッド（３）を用いて前記液圧シリンダ（１）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項3
前記連結ロッド（３）は前記ピストンの穴（１１）を通して延在し、前記スラスト軸受（２）から離隔した位置に設けられた前記ピストンの端面に保持されることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達システム。
請求項4
前記スラスト軸受（２）は、旋回運動を行うための第三及び第四の滑り面（２２a、２１a）を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項5
前記スラスト軸受（２）の前記第一及び第二の滑り面（２０a、２２a）はフラット構造であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項6
前記スラスト軸受（２）の前記第一および第二の滑り面（２０a、２２a）は、前記ピストン（１０）の運動方向を横切る方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項7
前記スラスト軸受（２）の前記第三又は第四の滑り面（２２b、２１a）は凸形又は球形であり、他の滑り面（２１a、２２b）は相補的な合わせ面の形であることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達システム。
請求項8
前記スラスト軸受（２）は、下記の構成、a.片側が前記ピストン（１０）と動作可能に接続され、他側が前記第一の滑り面（２０a）を形成する第一のスラスト部材（２０）と、b.片側が第四の滑り面（２１a）を形成し、他側（２１b）が動力伝達に役立つ第二のスラスト部材（２１）と、並びにc.片側が前記第二の滑り面（２２a）を形成し、前記第一の滑り面（２０a）に対して合わせ面として作用し、他側が第三の滑り面（２２b）を形成し、前記第四の滑り面（２１a）に対して合わせ面として作用する中間部材（２２）と、を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の動力伝達システム。
請求項9
第一の封止部材（２３）は前記第一及び第二の滑り面（２０a、２２a）の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項10
前記第一及び第二の滑り面（２０a、２２a）の間に機械的な動力伝達のための補助リング（２６）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
請求項11
前記スラスト軸受（２）の領域内において、連結ロッドが第二のスラスト部材（２１）に連結方式によって取り付けられることを特徴とする請求項２及び８のいずれか一項に記載の動力伝達システム。
請求項12
ローラミルは、少なくとも一つの粉砕ローラ（４）と、回転可能な粉砕台（５）と、旋回運動できるように、軸受（７）内に回転可能に固定される粉砕動力を加えるアーム（６）と、を有し、前記粉砕ローラ（４）は、前記粉砕動力を加えるアーム（６）の一端に回転可能に備え付けられ、更に、前記粉砕動力を加えるアーム（６）に動力を与えるための伝達システムが設けられ、前記動力伝達システムは請求項１乃至１１の何れか一項の記載に従って構成されることを特徴とするローラミル。
請求項13
ローラプレス機は、相対する方向に駆動する二つの粉砕ローラと、少なくとも一つの前記粉砕ローラに動力を与えるための動力伝達システムと、を有し、前記動力伝達システムは請求項１乃至１１の何れか一項の記載に従って構成されることを特徴とするローラプレス機。