(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定してトルクを監視することが可能な二軸混練押出機の減速装置を提供する。【解決手段】二軸混練押出機１の減速装置３であり、減速装置３は減速機４および演算部８を具備する。減速機４は、モータ９で駆動される入力軸４３と、入力軸４３で駆動される伝達軸４５，４７，４９と、伝達軸４５，４７，４９で駆動される第１出力軸４１および第２出力軸４２と、これら４１，４２を受ける第１軸受部材６１および第２軸受部材６２とを備える。第１軸受部材６１にひずみ計測器７が設置される。演算部８は、ひずみ計測器７で計測されたひずみから第１出力軸４１のトルクを算出する第１トルク算出部８１と、第１出力軸４１のトルクおよび入力軸４３のトルクから第２出力軸４２のトルクを算出する第２トルク算出部８２とを備える。【選択図】図１
2020185666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１出力軸および第２出力軸を備える減速機と、当該第１出力軸および第２出力軸の各トルクを算出する演算部とを具備する二軸混練押出機の減速装置であって、
前記減速機が、
モータにより駆動される入力軸と、
前記入力軸により駆動される上流側伝達軸と、
前記上流側伝達軸により駆動される中流側伝達軸と、
前記中流側伝達軸により駆動される下流側伝達軸と、
前記第１出力軸を受ける第１軸受部材と、
前記第２出力軸を受ける第２軸受部材と、
前記第１軸受部材または第２軸受部材のひずみを計測するひずみ計測器とを備え、
前記第１出力軸が前記上流側伝達軸により駆動されるものであるとともに、前記第２出力軸が前記下流側伝達軸により駆動されるものであり、
前記演算部が、
前記ひずみ計測器により計測されたひずみから前記第１出力軸または第２出力軸のトルクを算出する第１トルク算出部または第２トルク算出部と、
前記第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルクおよび前記モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルクから、前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出する第２トルク算出部または第１トルク算出部とを備えることを特徴とする二軸混練押出機の減速装置。
【請求項２】
減速機が、第１出力軸、第２出力軸、第１軸受部材および第２軸受部材を収めるケーシングを備え、
前記第１軸受部材または第２軸受部材が、軸受を有し、
前記ひずみ計測器が、前記軸受からの力を受けることでひずむ部分に取り付けられたひずみゲージであることを特徴とする請求項１に記載の二軸混練押出機の減速装置。
【請求項３】
減速機が、第１出力軸、第２出力軸、第１軸受部材および第２軸受部材を収めるケーシングを備え、
前記第１軸受部材または第２軸受部材が、軸受と、前記ケーシングにボルトで接続されて当該軸受が固定された部材とを有し、
前記ひずみ計測器が、前記ボルトに組み込まれたひずみゲージであることを特徴とする請求項１に記載の二軸混練押出機の減速装置。
【請求項４】
第１軸受部材または第２軸受部材が、第１出力軸または第２出力軸を受けるラジアル軸受を有し、
第２トルク算出部または第１トルク算出部が、第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルク、モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルク、および、当該入力軸から第１出力軸および第２出力軸までの機械効率、から前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二軸混練押出機の減速装置。
【請求項５】
上流側伝達軸または下流側伝達軸と第１出力軸または第２出力軸とが、それぞれのヘリカルギヤで噛み合うものであり、
第１軸受部材または第２軸受部材が、第１出力軸または第２出力軸を受けるスラスト軸受を有し、
第１トルク算出部または第２トルク算出部が、前記ヘリカルギヤに由来する第１出力軸または第２出力軸のスラスト力、ヘリカルギヤの半径、および、ヘリカルギヤのねじれ角、から前記第１出力軸または第２出力軸のトルクを算出するものであり、
第２トルク算出部または第１トルク算出部が、第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルク、モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルク、および、当該入力軸から第１出力軸および第２出力軸までの機械効率、から前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二軸混練押出機の減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸混練押出機の減速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二軸混練押出機は、平行配置された２本のスクリュが噛み合いながら回転することで、これらスクリュにより樹脂が混練されるとともに押し出されるように構成されている。前記２本のスクリュは、減速機を介してモータにより駆動される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１の図１に示されているように、２本のスクリュ２Ｒ，２Ｌは、減速機６の２本の出力軸６Ｒ，６Ｌでそれぞれ駆動される。これらスクリュを破損させないためにも、出力軸に作用するトルクを監視することが重要である。このため、前記特許文献１の図１にも示されているように、出力軸６Ｒ，６Ｌには、それぞれトルク検出器１２Ｒ，１２Ｌが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、２本の出力軸のトルクをそれぞれ測定するには、現実的に、各出力軸の先端部にトルク測定用のカップリングを設置する必要がある。トルク測定用のカップリングを設置する方法では、当該カップリングにスリップリングが設けられているので、長期間の使用に耐えにくく、トルクを安定して測定できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、長期間にわたって安定してトルクを監視することが可能な二軸混練押出機の減速装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、第１の発明に係る二軸混練押出機の減速装置は、第１出力軸および第２出力軸を備える減速機と、当該第１出力軸および第２出力軸の各トルクを算出する演算部とを具備する二軸混練押出機の減速装置であって、
前記減速機が、
モータにより駆動される入力軸と、
前記入力軸により駆動される上流側伝達軸と、
前記上流側伝達軸により駆動される中流側伝達軸と、
前記中流側伝達軸により駆動される下流側伝達軸と、
前記第１出力軸を受ける第１軸受部材と、
前記第２出力軸を受ける第２軸受部材と、
前記第１軸受部材または第２軸受部材のひずみを計測するひずみ計測器とを備え、
前記第１出力軸が前記上流側伝達軸により駆動されるものであるとともに、前記第２出力軸が前記下流側伝達軸により駆動されるものであり、
前記演算部が、
前記ひずみ計測器により計測されたひずみから前記第１出力軸または第２出力軸のトルクを算出する第１トルク算出部または第２トルク算出部と、
前記第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルクおよび前記モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルクから、前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出する第２トルク算出部または第１トルク算出部とを備えるものである。
【０００８】
また、第２の発明に係る二軸混練押出機の減速装置は、第１の発明に係る二軸混練押出機の減速装置における減速機が、第１出力軸、第２出力軸、第１軸受部材および第２軸受部材を収めるケーシングを備え、
前記第１軸受部材または第２軸受部材が、軸受を有し、
前記ひずみ計測器が、前記軸受からの力を受けることでひずむ部分に取り付けられたひずみゲージである。
【０００９】
さらに、第３の発明に係る二軸混練押出機の減速装置は、第１または第２の発明に係る二軸混練押出機の減速装置における減速機が、第１出力軸、第２出力軸、第１軸受部材および第２軸受部材を収めるケーシングを備え、
前記第１軸受部材または第２軸受部材が、軸受と、前記ケーシングにボルトで接続されて当該軸受が固定された部材とを有し、
前記ひずみ計測器が、前記ボルトに組み込まれたひずみゲージである。
【００１０】
加えて、第４の発明に係る二軸混練押出機の減速装置は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る二軸混練押出機の減速装置における第１軸受部材または第２軸受部材が、第１出力軸または第２出力軸を受けるラジアル軸受を有し、
第２トルク算出部または第１トルク算出部が、第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルク、モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルク、および、当該入力軸から第１出力軸および第２出力軸までの機械効率、から前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出するものである。
【００１１】
また、第５の発明に係る二軸混練押出機の減速装置は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る二軸混練押出機の減速装置において、上流側伝達軸または下流側伝達軸と第１出力軸または第２出力軸とが、それぞれのヘリカルギヤで噛み合うものであり、
第１軸受部材または第２軸受部材が、第１出力軸または第２出力軸を受けるスラスト軸受を有し、
第１トルク算出部または第２トルク算出部が、前記ヘリカルギヤに由来する第１出力軸または第２出力軸のスラスト力、ヘリカルギヤの半径、および、ヘリカルギヤのねじれ角、から前記第１出力軸または第２出力軸のトルクを算出するものであり、
第２トルク算出部または第１トルク算出部が、第１トルク算出部または第２トルク算出部で算出されたトルク、モータの電流値に基づき算出された入力軸のトルク、および、当該入力軸から第１出力軸および第２出力軸までの機械効率、から前記第２出力軸または第１出力軸のトルクを算出するものである。
【発明の効果】
【００１２】
前記二軸混練押出機の減速装置によると、第１軸受部材および第２軸受部材のうち、ひずみ計測器により計測されたいずれか一方のひずみから、第１出力軸および第２出力軸の各トルクを算出するので、これらトルクを直接測定するカップリングなどのトルク測定用の機器を設置する必要がなく、その結果、長期間にわたって安定してトルクを監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る二軸混練押出機を示す概略構成図である。
【図２】同二軸混練押出機の減速装置における減速機を示す概略構成図ある。
【図３】同減速機に設けられた第１軸受部材または第２軸受部材とその周囲を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る二軸混練押出機の減速装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例２に係る二軸混練押出機の減速装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例３に係る二軸混練押出機の減速装置を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施例４に係る二軸混練押出機の減速装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る二軸混練押出機の減速装置について、図面に基づき説明する。
【００１５】
まず、二軸混練押出機の概略について図１に基づき説明する。
【００１６】
図１に示すように、二軸混練押出機１は、内部に供給された樹脂材料を２本のスクリュ２１，２２により混練しながら押し出す押出しシリンダ２と、前記スクリュ２１，２２を駆動するモータ９と、このモータ９の回転を減速して前記スクリュ２１，２２に伝達する減速装置３とを有する。前記押出しシリンダ２には、樹脂材料の供給口および吐出口（いずれも図示省略）が形成されるとともに、内部で前記２本のスクリュ２１，２２が平行かつ互いに噛み合うように配置される。前記減速装置３は、前記２本のスクリュ２１，２２にそれぞれ接続される第１出力軸４１および第２出力軸４２を備える減速機４と、当該第１出力軸４１および第２出力軸４２の各トルクを算出する演算部８とを具備する。この演算部８は、例えば、前記減速機４を制御する制御盤などである。
【００１７】
次に、前記二軸混練押出機１の減速装置３の構成として、前記減速機４について説明した後、前記演算部８について図１〜図３に基づき説明する。
「減速機４」
【００１８】
前記減速機４は、図１および図２に示すように、前記モータ９により駆動される入力軸４３を備える。また、前記減速機４は、当該入力軸４３から回転を伝達する軸として、当該入力軸４３により駆動される上流側伝達軸４５と、この上流側伝達軸４５により駆動される中流側伝達軸４７と、この中流側伝達軸４７により駆動される下流側伝達軸４９とをさらに備える。ここで、前記第１出力軸４１は、前記上流側伝達軸４５により駆動されるものであるとともに、前記第２出力軸４２は、前記下流側伝達軸４９により駆動されるものである。これらの軸による回転の伝達は、駆動側の軸および従動側の軸にそれぞれ設けられた伝達手段５により行われる。当該伝達手段５は、例えば、ギヤ、スプロケットおよびチェーン、歯付きベルト、または、Ｖベルトなどである。
【００１９】
前記減速機４は、前記第１出力軸４１を受ける第１軸受部材６１と、前記第２出力軸４２を受ける第２軸受部材６２と、前記第１軸受部材６１または第２軸受部材６２のひずみを計測するひずみ計測器７とをさらに備える。図３に示すように、前記第１軸受部材６１および第２軸受部材６２は、それぞれ、軸受６および当該軸受６が固定された部材６０を有する。前記軸受６は、例えば、ラジアル軸受またはスラスト軸受である。
【００２０】
図１および図２に示すように、前記減速機４は、必要に応じてケーシング４０を備える。このケーシング４０は、少なくとも、第１出力軸４１、第２出力軸４２、第１軸受部材６１および第２軸受部材６２を収めるものである。前記ケーシング４０は、これら以外にも、前記入力軸４３、上流側伝達軸４５、中流側伝達軸４７および下流側伝達軸４９も収めるものでもよい。また、図３に示すように、前記第１軸受部材６１または第２軸受部材６２（具体的には軸受６が固定された部材６０）は、前記ケーシング４０に直接的または間接的に例えばボルト７２およびナット７３で接続される。前記ひずみ計測器７は、前記部材６０に取り付けられたひずみゲージ７１を有するものでもよく、図示しないが前記部材６０とケーシング４０とを接続するボルト７２に組み込まれたひずみゲージ７１を有するものでもよい。なお、前記第１軸受部材６１および第２軸受部材６２の一部である前記部材６０は、ケーシング４０とは異なる部材に限られず、ケーシング４０の一部（軸受６からの力を受けることでひずむ部分）も含む。
「演算部８」
【００２１】
前記演算部８は、図１に示すように、前記ひずみ計測器７により計測された第１軸受部材６１のひずみから前記第１出力軸４１のトルクを算出する第１トルク算出部８１を備える。また、前記演算部８は、当該第１トルク算出部８１で算出された前記第１出力軸４１のトルク、および、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクから、前記第２出力軸４２のトルクを算出する第２トルク算出部８２を備える。
【００２２】
また、前記演算部８は、図１に示す第１トルク算出部８１と第２トルク算出部８２とが逆の構成でもよい。すなわち、この構成での演算部８は、図示しないが、前記ひずみ計測器７により計測された第２軸受部材６２のひずみから前記第２出力軸４２のトルクを算出する第２トルク算出部８２を備える。また、前記演算部８は、第２トルク算出部８２で算出された前記第２出力軸４２のトルク、および、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクから、前記第１出力軸４１のトルクを算出する第１トルク算出部８１を備える。
【００２３】
さらに、前記演算部８は、図示しないが、前記減速機４の異常を検出する異常検出部を有してもよい。この異常検出部は、第１トルク算出部８１で算出された第１出力軸４１のトルクと、第２トルク算出部８２で算出された第２出力軸４２のトルクとの比率（または差）が許容値を超えれば、前記減速機４に異常が発生したと判断する。前記異常検出部は、前記減速機４に異常が発生したと判断した際に、警報を発するものでもよく、前記モータ９を緊急停止するものでもよい。
【００２４】
加えて、前記演算部８は、図示しないが、第１トルク算出部８１および第２トルク算出部８２で算出された各トルクを表示する表示部（例えば制御盤のメータパネルなど）を有してもよい。
【００２５】
以下、前記二軸混練押出機１およびその減速装置３の動作について図面に基づき説明する。
【００２６】
図１に示すように、モータ９の回転が減速機４により減速されて押出しシリンダ２のスクリュ２１，２２に伝達される。押出しシリンダ２では、２本のスクリュ２１，２２が噛み合いながらそれぞれ回転している。そして、押出しシリンダ２の図示しない供給口から樹脂材料が供給されると、この樹脂材料は、スクリュ２１，２２で混練されながら、図示しない吐出口から吐出される。
【００２７】
一方で、減速機４では、モータ９からの回転が、入力軸４３および上流側伝達軸４５を介して第１出力軸４１に伝達されるとともに、入力軸４３、上流側伝達軸４５、中流側伝達軸４７および下流側伝達軸４９を介して第２出力軸４２に伝達される。これら第１出力軸４１および第２出力軸４２の回転により、押出しシリンダ２の２本のスクリュ２１，２２が駆動される。
【００２８】
第１出力軸４１が回転している際に、ひずみ計測器７により第１軸受部材６１のひずみが計測される。ひずみ計測器７により計測された第１軸受部材６１のひずみから、演算部８の第１トルク算出部８１で、第１出力軸４１のトルクが算出される。そして、第１トルク算出部８１で算出された第１出力軸４１のトルク、および、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクから、演算部８の第２トルク算出部８２で第２出力軸４２のトルクが算出される。
【００２９】
仮に、演算部８が、図１に示す第１トルク算出部８１と第２トルク算出部８２とが逆の構成の場合、ひずみ計測器７により計測されるのは、第２軸受部材６２のひずみとなる。ひずみ計測器７により計測された第２軸受部材６２のひずみから、演算部８の第２トルク算出部８２で、第２出力軸４２のトルクが算出される。そして、第２トルク算出部８２で算出された第２出力軸４２のトルク、および、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクから、演算部８の第１トルク算出部８１で第１出力軸４１のトルクが算出される。
【００３０】
このように、前記二軸混練押出機１の減速装置３によると、第１軸受部材６１および第２軸受部材６２のうち、ひずみ計測器７により計測されたいずれか一方のひずみから、第１出力軸４１および第２出力軸４２の各トルクを算出するので、これらトルクを直接測定するカップリングなどのトルク測定用の機器を設置する必要がなく、その結果、長期間にわたって安定してトルクを監視することができる。
【００３１】
以下、前記実施の形態をより具体的に示した実施例１〜４に係る二軸混練押出機１の減速装置３について、図４〜図７に基づき説明する。本実施例１〜４では、前記実施の形態とは異なる構成であるひずみ計測器７の位置および演算部８に着目して説明するとともに、前記実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【実施例１】
【００３２】
本実施例１に係る二軸混練押出機１の減速装置３では、図４に示すように、ラジアル軸受６ｒを有する第１軸受部材６１に、ひずみ計測器７が設置される。具体的には、ラジアル軸受６ｒ近傍のケーシング４０にひずみ計測器７が取り付けられる。前記ラジアル軸受６ｒで受ける第１出力軸４１に固定されて当該ラジアル軸受６ｒに最も近いギヤ５ａは、上流側伝達軸４５に固定されたギヤ５ｂに噛み合う。この第１出力軸４１に固定されたギヤ５ａと上流側伝達軸４５に固定されたギヤ５ｂとの接線方向ベクトルが、前記ひずみ計測器７の長手方向と一致するように、当該ひずみ計測器７を配置することが好ましい。ここで、第１出力軸４１のトルクＴ１は、ラジアル軸受６ｒを有する第１軸受部材６１のひずみεｒ１に定数ｋｒ１で比例する。このため、事前に第１出力軸４１を固定するとともに、固定された第１出力軸４１に既知のトルクを作用させて、前記ひずみ計測器７によりひずみを計測し、当該既知のトルクから計測されたひずみを除することで、定数ｋｒ１を算出しておく。この定数ｋｒ１は、予め第１トルク算出部８１に入力される。
【００３３】
前記第１トルク算出部８１は、予め入力された定数ｋｒ１に、ひずみ計測器７で計測された第１軸受部材６１のひずみεｒ１を乗ずることで、第１出力軸４１のトルクＴ１を算出する。
【００３４】
前記第２トルク算出部８２は、予め入力軸４３から第１出力軸４１および第２出力軸４２までの機械効率ηが入力される。また、前記第２トルク算出部８２は、前記第１トルク算出部８１で算出された第１出力軸４１のトルクＴ１が入力されるとともに、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクＴが入力される。なお、前記第２トルク算出部８２は、入力軸４３のトルクＴが入力される代わりに、前記モータ９からその電流値が入力されて、当該電流値に基づき入力軸４３のトルクＴを算出するようにしてもよい。前記第２トルク算出部８２は、入力された機械効率η、第１出力軸４１のトルクＴ１および入力軸４３のトルクＴに基づき、次の式（１）により、第２出力軸４２のトルクＴ２を算出する。
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／η・・・・・（１）
【００３５】
このように、本実施例１に係る二軸混練押出機１の減速装置３によると、前記実施の形態に係る二軸混練押出機１の減速装置３の効果を奏する上に、構成を簡素にすることができる。
【実施例２】
【００３６】
本実施例２に係る二軸混練押出機１の減速装置３では、図５に示すように、前記実施例１に係る二軸混練押出機１の減速装置３における演算部８の第１トルク算出部８１と第２トルク算出部８２とを逆にするとともに、ラジアル軸受６ｒを有する第２軸受部材６２に、ひずみ計測器７が設置される。具体的には、ラジアル軸受６ｒ近傍のケーシング４０にひずみ計測器７が取り付けられる。前記ラジアル軸受６ｒで受ける第２出力軸４２に固定されて当該ラジアル軸受６ｒに最も近いギヤ５ａは、２本の下流側伝達軸４９にそれぞれ固定された２つのギヤ５ｂ，５ｃに噛み合う。この第２出力軸４２に固定されたギヤ５ａと一方の下流側伝達軸４９に固定されたギヤ５ｂとの接線方向ベクトルと、前記第２出力軸４２に固定されたギヤ５ａと他方の下流側伝達軸４９に固定されたギヤ５ｃとの接線方向ベクトルとの和の方向が、前記ひずみ計測器７の長手方向と一致するように、当該ひずみ計測器７を配置することが好ましい。ここで、第２出力軸４２のトルクＴ２は、ラジアル軸受６ｒを有する第２軸受部材６２のひずみεｒ２に定数ｋｒ２で比例する。このため、事前に第２出力軸４２を固定するとともに、固定された第２出力軸４２に既知のトルクを作用させて、前記ひずみ計測器７によりひずみを計測し、当該既知のトルクから計測されたひずみを除することで、定数ｋｒ２を算出しておく。この定数ｋｒ２は、予め第２トルク算出部８２に入力される。
【００３７】
前記第２トルク算出部８２は、予め入力された定数ｋｒ２に、ひずみ計測器７で計測された第２軸受部材６２のひずみεｒ２を乗ずることで、第２出力軸４２のトルクＴ２を算出する。
【００３８】
前記第１トルク算出部８１は、予め入力軸４３から第１出力軸４１および第２出力軸４２までの機械効率ηが入力される。また、前記第１トルク算出部８１は、前記第２トルク算出部８２で算出された第２出力軸４２のトルクＴ２が入力されるとともに、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクＴが入力される。なお、前記第１トルク算出部８１は、入力軸４３のトルクＴが入力される代わりに、前記モータ９からその電流値が入力されて、当該電流値に基づき入力軸４３のトルクＴを算出するようにしてもよい。前記第１トルク算出部８１は、入力された機械効率η、第２出力軸４２のトルクＴ２および入力軸４３のトルクＴに基づき、次の式（１）により、第１出力軸４１のトルクＴ１を算出する。
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／η・・・・・（１）
【００３９】
このように、本実施例２に係る二軸混練押出機１の減速装置３によると、前記実施の形態に係る二軸混練押出機１の減速装置３の効果を奏する上に、構成を簡素にすることができる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例３に係る二軸混練押出機１の減速装置３では、図６に示すように、上流側伝達軸４５から第１出力軸４１までの回転の伝達が、当該上流側伝達軸４５および第１出力軸４１にそれぞれ設けられたヘリカルギヤ５ｆにより行われる。このため、第１軸受部材６１はスラスト軸受６ｆを有し、このスラスト軸受６ｆを有する第１軸受部材６１にひずみ計測器７が設置される。
【００４１】
前記減速装置３の演算部８における第１トルク算出部８１は、第１出力軸４１に作用する総スラスト力を算定する第１軸力算定部８５と、第１出力軸４１に作用する総スラスト力のうちヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力を算定するギヤ由来軸力算定部８６と、ヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力から第１出力軸４１のトルクを算定する第１トルク算定部８７とを有する。
【００４２】
ここで、第１出力軸４１の総スラスト力Ｆ１は、スラスト軸受６ｆを有する第１軸受部材６１のひずみεｆ１に定数ｋｆ１で比例する。このため、事前に第１出力軸４１に既知のスラスト力を付加して、前記ひずみ計測器７によりひずみを計測し、当該既知のスラスト力から計測されたひずみを除することで、定数ｋｆ１を算出しておく。この定数ｋｆ１は、予め前記第１軸力算定部８５に入力される。また、事前に押出しシリンダ２の内圧により第１出力軸４１に生じるスラスト力ＦＣ１を測定しておく。この押出しシリンダ２の内圧により第１出力軸４１に生じるスラスト力ＦＣ１は、予め前記ギヤ由来軸力算定部８６に入力される。さらに、第１出力軸４１に設けられたヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βおよび半径ｄ／２は、予め前記第１トルク算定部８７に入力される。
【００４３】
前記第１軸力算定部８５は、予め入力された定数ｋｆ１に、ひずみ計測器７で計測された第１軸受部材６１のひずみεｆ１を乗ずることで、第１出力軸４１の総スラスト力Ｆ１を算定する。
【００４４】
前記ギヤ由来軸力算定部８６は、前記第１軸力算定部８５から入力された総スラスト力Ｆ１から、予め入力された押出しシリンダ２の内圧により第１出力軸４１に生じるスラスト力ＦＣ１を減ずることで、第１出力軸４１のヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ１を算定する。
【００４５】
前記第１トルク算定部８７は、前記ギヤ由来軸力算定部８６から入力された第１出力軸４１のヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ１と、予め入力された第１出力軸４１のヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βおよび半径ｄ／２とから、次の式（２）により、第１出力軸４１のトルクＴ１を算定する。
Ｔ１＝ＦＧ１／ｔａｎβ・（ｄ／２）・・・・・（２）
【００４６】
なお、この式（２）は、第１出力軸４１のトルクＴ１はヘリカルギヤ５ｆの接線力Ｆｔに半径ｄ／２を乗じた値に等しいという式（Ｔ１＝Ｆｔ・ｄ／２）と、ヘリカルギヤ５ｆの接線力Ｆｔはヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ１に当該ヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βの正接で除した値に等しいという式（Ｆｔ＝ＦＧ１／ｔａｎβ）とから得られる。
【００４７】
前記第２トルク算出部８２は、予め入力軸４３から第１出力軸４１および第２出力軸４２までの機械効率ηが入力される。また、前記第２トルク算出部８２は、前記第１トルク算出部８１で算出された第１出力軸４１のトルクＴ１が入力されるとともに、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクＴが入力される。なお、前記第２トルク算出部８２は、入力軸４３のトルクＴが入力される代わりに、前記モータ９からその電流値が入力されて、当該電流値に基づき入力軸４３のトルクＴを算出するようにしてもよい。前記第２トルク算出部８２は、入力された機械効率η、第１出力軸４１のトルクＴ１および入力軸４３のトルクＴに基づき、次の式（１）により、第２出力軸４２のトルクＴ２を算出する。
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／η・・・・・（１）
【００４８】
このように、本実施例３に係る二軸混練押出機１の減速装置３によると、前記実施の形態に係る二軸混練押出機１の減速装置３の効果を奏する上に、構成を簡素にすることができる。
【実施例４】
【００４９】
本実施例４に係る二軸混練押出機１の減速装置３では、図７に示すように、前記実施例３に係る二軸混練押出機１の減速装置３における演算部８の第１トルク算出部８１と第２トルク算出部８２とを逆にしたものである。
【００５０】
本実施例４に係る二軸混練押出機１の減速装置３では、下流側伝達軸４９から第２出力軸４２までの回転の伝達が、当該下流側伝達軸４９および第２出力軸４２にそれぞれ設けられたヘリカルギヤ５ｆにより行われる。このため、第２軸受部材６２はスラスト軸受６ｆを有し、このスラスト軸受６ｆを有する第２軸受部材６２にひずみ計測器７が設置される。
【００５１】
前記減速装置３の演算部８における第２トルク算出部８２は、第２出力軸４２に作用する総スラスト力を算定する第２軸力算定部８８と、第２出力軸４２に作用する総スラスト力のうちヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力を算定するギヤ由来軸力算定部８６と、ヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力から第２出力軸４２のトルクを算定する第２トルク算定部８９とを有する。
【００５２】
ここで、第２出力軸４２の総スラスト力Ｆ２は、スラスト軸受６ｆを有する第２軸受部材６２のひずみεｆ２に定数ｋｆ２で比例する。このため、事前に第２出力軸４２に既知のスラスト力を付加して、前記ひずみ計測器７によりひずみを計測し、当該既知のスラスト力から計測されたひずみを除することで、定数ｋｆ２を算出しておく。この定数ｋｆ２は、予め前記第２軸力算定部８８に入力される。また、事前に押出しシリンダ２の内圧により第２出力軸４２に生じるスラスト力ＦＣ２を測定しておく。この押出しシリンダ２の内圧により第２出力軸４２に生じるスラスト力ＦＣ２は、予め前記ギヤ由来軸力算定部８６に入力される。さらに、第２出力軸４２に設けられたヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βおよび半径ｄ／２は、予め前記第２トルク算定部８９に入力される。
【００５３】
前記第２軸力算定部８８は、予め入力された定数ｋｆ２に、ひずみ計測器７で計測された第２軸受部材６２のひずみεｆ２を乗ずることで、第２出力軸４２の総スラスト力Ｆ２を算定する。
【００５４】
前記ギヤ由来軸力算定部８６は、前記第２軸力算定部８８から入力された総スラスト力Ｆ２から、予め入力された押出しシリンダ２の内圧により第２出力軸４２に生じるスラスト力ＦＣ２を減ずることで、第２出力軸４２のヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ２を算定する。
【００５５】
前記第２トルク算定部８９は、前記ギヤ由来軸力算定部８６から入力された第２出力軸４２のヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ２と、予め入力された第２出力軸４２のヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βおよび半径ｄ／２とから、次の式（３）により、第２出力軸４２のトルクＴ２を算定する。
Ｔ２＝ＦＧ２／ｔａｎβ・（ｄ／２）・・・・・（３）
【００５６】
なお、この式（３）は、第２出力軸４２のトルクＴ２はヘリカルギヤ５ｆの接線力Ｆｔに半径ｄ／２を乗じた値に等しいという式（Ｔ２＝Ｆｔ・ｄ／２）と、ヘリカルギヤ５ｆの接線力Ｆｔはヘリカルギヤ５ｆに由来するスラスト力ＦＧ２に当該ヘリカルギヤ５ｆのねじれ角βの正接で除した値に等しいという式（Ｆｔ＝ＦＧ２／ｔａｎβ）とから得られる。
【００５７】
前記第１トルク算出部８１は、予め入力軸４３から第１出力軸４１および第２出力軸４２までの機械効率ηが入力される。また、前記第１トルク算出部８１は、前記第２トルク算出部８２で算出された第２出力軸４２のトルクＴ２が入力されるとともに、前記モータ９の電流値に基づき算出された入力軸４３のトルクＴが入力される。なお、前記第１トルク算出部８１は、入力軸４３のトルクＴが入力される代わりに、前記モータ９からその電流値が入力されて、当該電流値に基づきトルクＴを算出するようにしてもよい。前記第１トルク算出部８１は、入力された機械効率η、第２出力軸４２のトルクＴ２および入力軸４３のトルクＴに基づき、次の式（１）により、第１出力軸４１のトルクＴ１を算出する。
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／η・・・・・（１）
【００５８】
このように、本実施例４に係る二軸混練押出機１の減速装置３によると、前記実施の形態に係る二軸混練押出機１の減速装置３の効果を奏する上に、構成を簡素にすることができる。
【００５９】
ところで、前記実施例１〜４では、入力軸４３から第１出力軸４１および第２出力軸４２までの機械効率ηを用いた式（１）として、Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／ηについて説明したが、この式（１）の代わりに、駆動側から従動側までの個々の機械効率η０を用いた次の式（４）を採用してもよい。
Ｔ＝Ｔ１／η０２＋Ｔ２／η０４・・・・・（４）
【００６０】
この式（４）では、入力軸４３から第１出力軸４１まで２回の伝達（入力軸４３から上流側伝達軸４５、および、上流側伝達軸４５から第１出力軸４１）を経ているので、第１出力軸４１のトルクＴ１に対して個々の機械効率η０の２乗の逆数を乗じ、入力軸４３から第２出力軸４２まで４回の伝達（入力軸４３から上流側伝達軸４５、上流側伝達軸４５から中流側伝達軸４７、中流側伝達軸４７から下流側伝達軸４９、および、下流側伝達軸４９から第２出力軸４２）を経ているので、第２出力軸４２のトルクＴ２に対して個々の機械効率η０の４乗の逆数を乗じている。このため、式（４）を採用することで、より正確なトルクを算出することができる。
【００６１】
また、前記実施の形態および実施例１〜４では、モータ９の電流値に基づき入力軸４３のトルクを算出するとして説明したが、モータ９の電流値に加えて、モータ９の他の値に基づき入力軸４３のトルクを算出してもよい。
【００６２】
さらに、前記実施の形態および実施例１〜４では、上流側伝達軸４５、中流側伝達軸４７および下流側伝達軸４９の各本数について詳細に説明しなかったが、図示したように上流側伝達軸４５および中流側伝達軸４７が各１本で下流側伝達軸４９が２本でもよく、それ以外の本数でもよい。
【００６３】
加えて、前記実施例３および４では、ヘリカルギヤの半径ｄ／２が予め演算部８に入力されるとして説明したが、ヘリカルギヤの直径ｄが演算部８に入力されてもよい。ヘリカルギヤの直径ｄが演算部８に入力されても、演算部８で当該直径ｄが２で除されて半径ｄ／２にされると、実質的に半径ｄ／２が演算部に入力されていることに等しい。
【００６４】
また、前記実施の形態および実施例１〜４で具体的に説明しなかった伝達手段５については、軸による回転を伝達するものであれば特に限定されないが、第１出力軸４１および第２出力軸４２が高出力であればヘリカルギヤ（はすば歯車）が好ましく、第１出力軸４１および第２出力軸４２が低出力であればスパーギヤ（平歯車）が用いられる場合もある。
【００６５】
また、前記実施例１および３では、第１出力軸４１を受ける２つの軸受のうち、モータ９に近い方がラジアル軸受６ｒで、モータ９から遠い方がスラスト軸受６ｆとして説明したが、ラジアル軸受６ｒとスラスト軸受６ｆとの位置が逆でもよい。同様に、前記実施例２および４では、第２出力軸４２を受ける２つの軸受のうち、モータ９から遠い方がラジアル軸受６ｒで、モータ９に近い方がスラスト軸受６ｆとして説明したが、ラジアル軸受６ｒとスラスト軸受６ｆとの位置が逆でもよい。
【００６６】
また、前記実施の形態および実施例１〜４では、第１出力軸４１および第２出力軸４２のうち、いずれか一方のひずみをひずみ計測器７で計測するとして説明したが、両方のひずみをそれぞれひずみ計測器７で計測するようにしてもよい。２つのひずみ計測器７でそれぞれ計測されたひずみから、演算部８で第１出力軸４１および第２出力軸４２のトルクがそれぞれ算出される。これにより、第１出力軸４１および第２出力軸４２の各トルクの変動、および、第１出力軸４１のトルクと第２出力軸４２のトルクとの偏差を得ることができる。その結果、二軸混練押出機１での混練状態が第１出力軸４１および第２出力軸４２のいずれか一方に偏っているか否かの情報が得られるので、混練の安定化の判断指標となる。
【００６７】
また、前記実施の形態および実施例１〜４は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。前記実施の形態および実施例で説明した構成のうち「課題を解決するための手段」での第１の発明として記載した構成以外については、任意の構成であり、適宜削除および変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  二軸混練押出機
３  減速装置
４  減速機
７  ひずみ計測器
８  演算部
４１  第１出力軸
４２  第２出力軸
４３  入力軸
４５  上流側伝達軸
４７  中流側伝達軸
４９  下流側伝達軸
６１  第１軸受部材
６２  第２軸受部材
８１  第１トルク算出部
８２  第２トルク算出部
【図１】
2020185666.tif 000003
【図２】
2020185666.tif 000004
【図３】
2020185666.tif 000005
【図４】
2020185666.tif 000006
【図５】
2020185666.tif 000007
【図６】
2020185666.tif 000008
【図７】
2020185666.tif 000009