JPH023073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は変速ベルトおよび可変プーリを設け
た無段動力変速機を全自動で稼動する際に生じて
来るベルトの耐久性、交換作業の迅速性を解決す
るための変速機の改良に関する。

〔従来技術〕

第５図は従来のベルト変速機の概要構成図を示
す。図中、Ａは電動機、Ｂはベルト変速機、Ｃは
ハウジング、Ｄは操作ハンドル、Ｅは出力軸、Ｆ
は入力軸である。さらにハウジングＣは枠体Ｇと
複数の蓋Ｋ，Ｊ，Ｉから構成され、内部には駆動
側および従動側の可変プーリＬ，Ｎ間に変速ベル
トＭが巻掛けされている。またＯおよびＰは軸受
である。

変速動作は、操作ハンドルＤを回動すると、巻
上ネジD′がレバーＫを移動し可変プーリＬの円
板車を摺動させて行う。この場合、入力軸Ｆは電
動機回転軸であり、可変プーリＬはその自由端に
装備した状態で、枠体Ｇのａ側平面から挿填しフ
ランジで固着される。これに対し、出力軸Ｅは可
変プーリＮの両側に軸受Ｏ，Ｐを配し、両軸支持
の構造を有し、しかも左右の蓋I₁，I₂でこの軸受
Ｏ，Ｐを支持している。

〔問題点〕

しかし乍ら、斯かる構造のベルト変速機を手動
操作で変速比を制御する場合は、通常の一般産業
機械の分野ではオペレータが操作ハンドルＤを１
日の内に操作する回数は平均して大体６〜８回程
度が多い。しかしこの程度の変速頻度ではベルト
の摩擦も少く、また人間が付き添う必要上、夜間
は運転される時間頻度も少い結果、総合的な稼動
時間も少ない。このためベルトＭに加わる衝撃も
少なく、ベルトＭが損傷したり、摩擦する割合も
非常に少ない。従つて、このような手動操作をし
ている範囲ではベルト交換の頻度も少く、比較的
寿命も長い。

しかるにこのような運転条件で予じめ設計製造
されて来た従来のベルト変速機を全自動化で稼動
すると、たちどころに耐久性の弱点が表面化し、
上述した利点とは全く逆の現象が多発する。すな
わち自動制御化すると、１日24時間でかつ数年間
に沿り長期間に連続運転することが常識となる。
その結果、ベルトＭの摩耗も著しく寿命は短命化
し、また可変プーリＬ，Ｎの摺動部或いは各軸受
部Ｏ，Ｐ等の消耗度も極度に早くなる。特にベル
トＭについては、オペレータの監視が行き届かな
いため、気付かないうちに連続の高負荷運転状態
が長時間続いたり、或いは入力電動機の発停回数
が高い頻度で繰り返えされたり、さらにこれ等に
伴いプーリとベルト間の摩擦熱が加速的に増加し
合成樹脂製ベルトＭの寿命を著しく短縮する。し
かも高負荷運転状態にあつたときに回転を停止す
ると、ベルトＭは原理的に固定および摺動の円板
車からなるプーリによつて挾み込まれた状態とな
つているため、次回の起動時に負荷側の高負荷状
態と電動機側に起動力とが互に瞬間的にベルトＭ
に印加される結果、ベルトＭが瞬時に切断される
事故が多発し、この傾向は変速機が大馬力化し、
大型化すればするほど著しく、特に大型機種では
新規のベルトが短期間の使用のみで、切断するこ
とがある。

しかも、第５図の構成から明らかな様に、一旦
ベルトＭの切断事故が発生すると、ベルトの交換
は著しく煩雑を極める。すなわち通常出力軸Ｅに
は大重量の負荷装置が接続されているため、一旦
変速機Ｂを負荷装置から取り外し、その後に蓋体
I₁，I₂、左右の側面蓋Ｊ、さらにハンドル蓋Ｈを
取り外し、ベルトＭの新旧の交換が行われる。し
かも出力軸Ｅから軸受ＯまたはＰを取り外し、入
出力軸Ｅ，Ｆを互いに接近させながら行う結果、
実質的には変速機の分解作業と同等の作業が現場
で要求されることになつていた。特にこの種の変
速機が高所等の危険場所に設置されるときには、
斯かる保守作業は事実上不可能であるため、結果
的にはクレーン車を利用して平地で作業するな
ど、経費的にも、能率的にも著しい損失を来たし
ていた。

〔目的〕

この発明は、ベルト式の変速機を完全自動化す
る際に、一方ではベルトの消耗を出来る限り抑制
するような対策を採ると共に、一旦ベルト寿命、
或には切断事故などによりベルト交換が必要なと
きにはベルト交換を簡単に行い得るような構造に
改良しかつ自動制御に適した変速機を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための技術的手段〕

この発明では、第一に変速機の変速を制御する
のに、調節回路装置に結線されるパイロツト制御
機を着脱可能に上記ハウジング外壁に設置し、し
かも該調節回路装置は、入力軸の回動停止信号を
受けたとき強制的に減速出力を所定の期間供給し
て最減速状態で上該入力軸の回動を停止させる起
動停止制御回路を施したものである。しかも続い
て第二に上記出力軸は一方の自由端に上記可変プ
ーリを装備し片持支持状態でフランジに軸支され
ながら上記ハウジングの他平面側より該ハウジン
グ室内に挿填すると共に上記出力軸の自由端の前
方には上記出力軸に装備された該可変プーリが露
出できるようにするための蓋体が施した構成を有
する。

〔作用〕

この構成のうち、第一の構成では自動制御用の
調節回路装置の中に起動停止制御回路が施されて
いるので、起動時には必ず低速から回動する結
果、起動時に加わるベルトへの衝撃は軽くて済
む。しかも所望の回転に達するまでは、徐々に増
速するためベルトへの負担は著しく軽減される。
また通常ベルト・プーリ間が高速位置の状態で停
止していると、その起動の際の衝撃は著しく大き
くなるだけでなく、上下円板車で大きなバネ力で
挾み込まれているため、この状態で起動するとベ
ルトがプーリ内で円周方向に巻き込まれる結果ベ
ルト自体に損傷を与えやすいが、低速状態ではバ
ネ圧も弱いため、ベルトの延命化に寄与する。

また、第二の構成では、出力軸が片持ち状態で
軸支され、しかもその自由端に装備した可変プー
リの周囲だけは蓋体を開放することにより大きな
開口があけられるのでプーリの一方の円板車を取
りはずすか又出力軸を移動させるなどの作業のみ
でベルトの交換が可能である。このことは、従来
のようにベルト交換に際して変速機自体を負荷装
置から取り外す必要がないので、作業の迅速化に
役立つ。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例変速機の断面構成図
である。この変速機２６は、枠体４５と蓋体４６
とでハウジング２８を形成し、雨滴、湿り空気の
侵入を防ぐため密閉室が形成される。内部には、
電動機回転軸すなわち入力軸５１と、中間回転軸
５２とに、それぞれ変速ベルト５３を挾持するた
めの固定プーリ５４ａ，５５ａおよび摺動プーリ
５４ｂ，５５ｂとからなる一対のプーリ装置５
４，５５が装着されている。駆動側プーリ装置５
４には、摺動プーリ５４ｂに取り付けた羽根車５
６ｂと、渦巻型ケーシング５６ａとからなる渦巻
遠心ブロワ装置５６が取り付けられ、ケーシング
５６ａの一部は配管３６′と連通して、後述する
第３図の応用例に示す様に導入配管３６と連通し
ている。これによつて室外から室内に放熱空気を
強制的に導入し、蓋体４６に設けた排出口３７か
ら吐出させている。パイロツト電動制御機２９
は、変比調節ネジ５７と連結し、この調節ネジ５
７の回動に伴つて、案内環５８が上下し、これに
よつて固定プーリ５４ａと摺動プーリ５４ａの間
隔を調節し、変速比を制御している。４９は周知
のカツプリングで、パイロツト制御機２９を支持
フレーム４８と共にハウジング２８から取り外し
たときに着脱可能に構成される。なお、パイロツ
ト制御機２９は他の公知の構造のものでも良く、
例えば第５図に示した曲りレバーＫをレバーシブ
ル電動機等で制御するものでも良く、この場合に
可変プーリからのパイロツト制御機２９ごとハウ
ジング４５の外壁から着脱自在に構成されていれ
ば良い。

さて、パイロツト制御機２９が作動し、これに
伴い摺動円板車５４ｂが摺動し始めると、プーリ
装置５４と可変ベルト５３との接触周円半径が変
化する。単にバネ力で挾持されている従動側でも
ベルト５３は駆動側プーリ５４の変化に伴いその
接触周円半径が変化し、この協動自動調節によつ
て変速比が制御される。なお、建物の頂上などの
ように一段危険場所に設置される場合には、この
種の機器構造は出来る限り保守作業を優先する必
要があり、本発明ではベルト交換保守のため、中
間回転軸５２を二つのベアリング５９ａ，５９ｂ
によつて片持ち支承させてある。しかも更にハウ
ジング２８の構造として蓋体４６が枠体４５から
分離可能な構造と為し、これに伴つて軸支承体６
０は枠体４５に対してスライド調整が可能なよう
に、ボルト６２による調節機構および長穴６１を
有している。これによりボルト６３を緩め巻上ボ
ルト６２の操作により、支承体６０とプーリを共
に入力軸の方向に移動させることができ、ベルト
交換が簡略化される。なお、ベルト交換の方法は
他の方法でも良く、例えば出力軸５２を移動不可
能な固着状態として、固定円板車５５のみを取り
外しても良い。いまこのハウジング２８の蓋体４
６は、上面形状がＤ字状または馬蹄形状を為しし
かも相当の高さに開口されているので、Ｄ字状の
直線部分の側面形状はカツプ状を形成されてい
る。従つてプーリ５５の移動ないし取外し作業は
迅速化される。

次に、このベルト変速機２６を、例えば冷却塔
などの送風機の回転制御に適用した場合の、完全
自動制御用の調節回路装置について説明する。

第２図は、冷却塔１０の冷却水温の自動制御用
調節回路装置のブロツク回路接続図である。冷却
塔１０の冷却水入口６６に温度検出器６８が設け
られ、サーボ調節器７０に接続される。サーボ調
節器７０は、ブリツジ回路７１、演算増幅器７
２、フイルタ７３、演算増幅器７４、正帰還回路
７５、不感帯回路７６、増幅および減速側出力回
路７７および７８から構成されている。また、こ
の出力回路７７および７８は、その接点７７ａお
よび７８ａを介してパイロツト制御機２９に接続
されている。このレバーシブル電動機７９を有す
るパイロツト制御機２９への電力供給端S′および
T′は、主誘導電動機２７への三相供給電力線８
３のＳおよびＴ端子から供給されている。一方、
この電力線８３には起動停止制御回路８０と低温
部制御回路８１が接続されている。

この調節器の動作は、次の通りである。起動ス
イツチSWを押圧すると常閉接点２Ｒ２を介して
リレー３Ｒが動作し、接点３Ｒ１で自己保持する
と共に調節器７０の電源（図示を省略）が投入さ
れ、調節器７０は作動するが、パイロツト制御機
２９は接点４Ｒ２が開放されているので動作しな
い。次に、冷却水の温度が調節器７０の比例動作
領域内の温水に維持している間は、低温領域制御
用の機械式温度検出器６８が閉成しているので、
低温部制御回路８１が接点３Ｒ１の閉成で作動
し、このとき接点３Ｒ２が閉成しておりリレー４
Ｒが付勢される。従つて主送風電動機２７が三接
点４Ｒ１を経て作動する。これと同時にインタロ
ツク接点４Ｒ２の閉成によつてパイロツト部２９
が動作し正常な比例制御動作を行う。

このとき、外気湿球温度が一定していれば冷却
水温が上昇すると送風フアンの回転数は上昇する
がパイロツト制御機２９のハイ・リミツトスイツ
チH.L.が閉成しても、送風フアンは最増速状態
で連続運転する。このときは、冷却塔の所要冷却
容量で冷却状態が決まるが、冷却水温が低下し過
ぎたときには、送風フアンの回転数を高速状態に
維持すると冷却水が過冷却状態となり、圧縮機大
型電動機の損傷を招来していた。そこで、冷却水
温が低下したときには、ロー・リミツト・スイツ
チL.L.が開成してリレー１Ｒが開成しても、リレ
ー３Ｒはまだ接点２Ｒ２によつて励磁されている
ので、主送風電動機２７は回転を持続し送風フア
ン２１は最低速で回動する。

このとき、冷却水温が冬期の如く、さらに降下
すると、液封入式の入口水もしくは出口水温度検
出検６８もしくは６９が作動し、リレー４Ｒが消
勢して、主電動機２７を停止させることができる
ようになつている。すなわち、冷却水温度が調節
器７０の比例帯領域内の温度レンジでは送風フア
ン回転数をその温度に応じて比例制御し、比例帯
領域以下の温度になると主電動機２７の自動発停
制御に切り換え得るように構成している。

次に、送風装置を全停させるときは、停止スイ
ツチSWを押圧し、リレー２Ｒを付勢し、接点２
Ｒ１，２Ｒ２が反転し、これと同時に調節器７０
のブリツジ回路７１の接点（図示せず）を作動
し、減速出力回路７８のみが動作する信号を送出
する。すると、パイロツト制御機２９は、この減
速指令を受け、いずれロー・リミツト・スイツチ
L.Lが開成し、リレー１Ｒが消勢し、接点１Ｒ１
が開路してリレー３Ｒが消勢して調節器７０は動
作を停止し、さらにその接点３Ｒ２を経てリレー
４Ｒが停止する。すなわち、起動停止制御回路８
０はこのように緩起動制御を行つており、停止時
にベルト５３が最減速状態で停止させており、保
守の容易性を達成し、同時に、次の再起動時には
常時送風フアンが最低速、最軽負荷状態から起動
させている。このため、特に起動の際には、単に
リアクトル起動機などの補助機器設備が不要にな
るだけでなく、変速機のベルトも保護されベルト
および変速機の寿命を長期化している。

上述の通り、本発明の変速機は自動制御用調節
回路装置を含み、これとの組み合わせによつて始
めて成立するものであるが、次にこの変速機の具
体的な通用例を冷却塔の送風機に適用した場合の
配置図を、次に説明する。

第１図に於いて、両吸込式直交流冷却塔１０を
一実施例としてその部分断面図を示してある。同
図中、１１は水槽、１２は空気吸込口ルーバ、１
３は充填材、１４はエリミネータ、１５は隔壁で
ありさらにこれ等の上部には冷却水が入口配管１
７から散水路１６に供給されている。さらに中央
部には円筒状フアンスタツク２４が組み付けてあ
り、その上部に空気吹出口２０が設けられ、その
間に送風フアン２１、歯車減速機２２が放射状に
組込まれたパイプステー２３の中心部に設置され
る。ここまでに記載した冷却塔の構成は、既に公
知のものである。

さらにフアンスタツク２４に隣接した上面板２
５には、誘導電動機２７と、パイロツト制御機２
９と、これ等の電動機２７および制御機２９を一
体組み付けした増減速型伝達機２８とで構成する
可変動力変速機２６が設置されている。またこの
変速機の回転出力は、カツプリング３０および伝
達体３１によつて歯車減速機２２に連結される。
また、変速機２６は、ベルト・プーリ間の摩擦熱
を防熱するため、冷却用空気導入口３５から配管
３６を介して変速機２６の密閉室を循環した後、
排気口３７から防出される機構を有し、ベルト寿
命率の向上を図つている。さらにこの増減速型変
速機２６は、ボルト３８によつて前後方向にまた
複数のボルト３９によつて上下方向に位置決め調
節が可能であり、カツプリング３０の軸合せを容
易にしている。４０および４１は、供給電力およ
び制御信号用の配線である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、変速機を完全に自動制御化
した際に発生するベルト保護の対策として、第一
に自動制御化の調節回路装置に緩起動を行わせる
ため起動停止制御回路が施されているので、発停
制御の繰り返しが生じても常に最低速状態から始
動され、また、起動の際にベルトに加わる瞬間的
な衝撃が大きく軽減される。その結果ベルトの消
耗が促進されず、ベルトの曲げ変形により損傷も
生じないので、大きなベルト延命化を達成でき
る。

また、自動制御で長時間の連続稼動を行うと、
ベルトの摩耗が著しく増大し、交換頻度が増大す
るが、このベルト交換の保守に際しても、変速機
を負荷装置から取り外すなどの作業が不要で、し
かも変速機内部の機器の分解作業がいらなくなる
ので、専門家に依頼することもなく全くの未熟練
者であつても短時間に交換作業を終えることが可
能となる。

このように変速機を自動制御化に適合するよう
に改良することは、従来オペレータが常駐するよ
うな限られた分野にしか使用されて来なかつたの
に対し、本実施例に示した様に送風機、或いはポ
ンプ、さらには各種の産業分野に利用できる様に
なつたので、その工業的価値は著しく大きいもの
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例変速機の部分断面図
を、第２図は同変速機を送風機に適用した場合の
自動制御用調節回路装置の結線図を、第３図およ
び第４図は、いずれも同変速機を冷却塔送風機に
適用した場合の外観構成図を示す。さらに第５図
は従来のベルト変速機の概要構成図を示してい
る。 図中、１０……冷却塔、２１……送風フアン、
２２……定速比減速機、２７……主送風電動機、
２８……変速機、２９……パイロツト制御機、５
１……入力軸、５２……中間軸、７０……調節回
路装置、８０……起動停止制御回路、８１……低
温部制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 枠体および蓋体からなる偏平状ハウジングの
   一方面側から入力軸がまた他方面側から出力軸が
   取出され夫々の各軸に可変プーリを施した変速機
   において、上記ハウジングには調節回路装置に結
   線されるパイロツト制御機を設置し、該調節回路
   装置は上記入力軸の回動停止信号を受けたとき強
   制的に減速指令を上記パイロツト制御機に供給し
   て最減速状態で上記入力軸の回動を停止させる起
   動停止制御回路を有し、一方上記出力軸は、自由
   端部に上記可変プーリが装備され片持支持状態で
   枢支するフランジを上記ハウジングの他方面側よ
   り上記枠体に挿填すると共に上記出力軸の自由端
   部の前方には上記出力軸に装備される上記可変プ
   ーリの周囲を開放し露出できるように保守用に形
   成した単一の上記蓋体が施されたことを特徴とす
   る変速機。 ２ 上記蓋体は上記可変プーリを覆うように配置
   されると共に上面形状がＤ字状をなしまた前方側
   面がＬ字状に上記枠体と接合され封止されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変速
   機。 ３ 上記ハウジングは室内を密閉されると共に放
   熱用の冷却空気導入口を上記枠体にまた排出口を
   上記蓋体にそれぞれ施し、更に該導入口から排出
   口に至る空気路に強制通風ブロワを施したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変速機。