(57)【要約】【課題】スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる、二軸混練押出機の動力伝達構造、及び、二軸混練押出機を提供する。【解決手段】動力伝達構造は、アウトプット軸３と、スクリュー軸４と、スリーブ６と、球体７とを有する。アウトプット軸３は、モーター２１から伝えられた回転力によって回転する。スリーブ６は、アウトプット軸３の回転力をスクリュー軸４に伝える。球体７は、アウトプット軸３、及び、スクリュー軸４の間に挟まれる。アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合する。球体７には、アウトプット軸３の端部に向かって突出した曲面、及び、スクリュー軸４の端部に向かって突出した曲面が形成されている。【選択図】図３
2010099842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、
材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、
前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、
前記スリーブの内部において、前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸の間に挟まれる中間部材と、を備え、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、
前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、
前記中間部材には、前記アウトプット軸の端部に向かって突出した曲面、及び、前記スクリュー軸の端部に向かって突出した曲面が形成されていることを特徴とする、二軸混練押出機の動力伝達構造。
【請求項２】
動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、
材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、
前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の一方の端部に取り付けられるボルトと、を備え、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、
前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線と、前記ボルトの軸線とは、同一直線上に位置し、
前記ボルトの頭部には、前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の他方の端部に向かって突出した曲面が形成されていることを特徴とする、二軸混練押出機の動力伝達構造。
【請求項３】
動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、
材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、
前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、を備え、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、
前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の一方の端部には、他方の端部に向かって突出した曲面が形成されていることを特徴とする、二軸混練押出機の動力伝達構造。
【請求項４】
動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、
材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、
前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、
前記スリーブの内部において、前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸の間に挟まれる板状部材と、を備え、
前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、
前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、
前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸のそれぞれの端部には、前記板状部材に向かって突出した曲面が形成されていることを特徴とする、二軸混練押出機の動力伝達構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の動力伝達構造を二つ備え、
前記スリーブの外周にはひずみ測定センサーが配置されていることを特徴とする、二軸混練押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸混練押出機、及び、これに用いられる動力伝達構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３及び図１４を用いて、従来の二軸押出機（two-shaftextruder）の構造について説明する。二軸混練押出機９０１ｔにおいて、モーター２１で発生した動力は、伝動装置２２を介して二本のアウトプット軸９０３へ伝えられる。また、それぞれのアウトプット軸９０３の回転力は、スリーブ６によって、スクリュー軸９０４へと伝えられる。そして、それぞれのスクリュー軸９０４に取り付けられたスクリュー４９が回転し、二本のスクリュー４９によって、押出ハウジング５内に供給された材料が、混練されるとともに押し出される。
【０００３】
スリーブ６の内側には、複数の山スプライン６１ｂ、及び、複数の山スプライン６１ｃが形成されている。それぞれの山スプライン６１ｂは、アウトプット軸９０３に形成された溝スプラインに嵌り、それぞれの山スプライン６１ｃは、スクリュー軸９０４に形成された溝スプラインに嵌る。そして、このような構造により、アウトプット軸９０３の回転力は、山スプライン６１ｂを経由してスリーブ６に伝えられ、また、スリーブ６に伝えられた回転力は、山スプライン６１ｃを経由してスクリュー軸９０４に伝えられる。
【０００４】
このような二軸混練押出機では、混練すべき材料が十分に融解していない場合や、混練されにくい材料が使用される場合がある。このような場合には、アウトプット軸９０３が回転しようとするのに対し、スクリュー４９が回転の抵抗となるので、スクリュー軸９０４に大きなトルク（ねじりモーメント）が作用する。そのため、スクリュー軸９０４に対して、許容値よりも大きなトルクが作用しないように、スクリュー軸９０４へ加えられるトルクを、常時測定しておく必要がある。
【０００５】
スリーブ６の表面には、トルク測定センサーとして、ひずみゲージ８が取り付けられている。ひずみゲージ８により、スリーブ６の表面せん断ひずみが測定され、その値からスクリュー軸９０４のトルクが算出される。このような装置の一例が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５８７４６８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の装置においては、アウトプット軸９０３及びスクリュー軸９０４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合している。そのため、スクリュー軸９０４は、スリーブ６に対し、軸方向に沿って移動できるようになっている。そして、二軸混練押出機９０１ｔにおいては、混練すべき材料が十分に融解していない場合や、混練されにくい材料が使用される場合に、材料の混練時に、スクリュー軸９０４が大きな力（スラスト力）を受けて、軸方向に沿って、アウトプット軸９０３の方へ移動することがある。その際に、アウトプット軸９０３の端面９０３ｆとスクリュー軸９０４の端面９０４ｆとが接触する（図１４の破線部Ｂ参照）。ここで、アウトプット軸９０３及びスクリュー軸９０４の端面９０３ｆ及び端面９０４ｆは、平面となっている。
【０００８】
本来、ひずみゲージ８を使って測定されるべきトルクは、アウトプット軸９０３の回転力（駆動力）と、スクリュー４９の回転力との差である。しかし、アウトプット軸９０３の端面９０３ｆとスクリュー軸９０４の端面９０４ｆとが接触している場合には、アウトプット軸９０３とスクリュー軸９０４との間で、摩擦トルクが発生するために、トルクの正確な値が測定できない。すなわち、本来のトルクから、摩擦トルクによるロスを差し引いた分が、スクリュー軸のトルクとして測定されてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる、二軸混練押出機の動力伝達構造、及び、二軸混練押出機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記の課題を解決するために、本発明に係る動力伝達構造は、動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、前記スリーブの内部において、前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸の間に挟まれる中間部材と、を備える。前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、前記中間部材には、前記アウトプット軸の端部に向かって突出した曲面、及び、前記スクリュー軸の端部に向かって突出した曲面が形成されている。
【００１１】
この構成では、スリーブにひずみ測定センサーを取り付けて、スリーブのひずみを測定することにより、スクリュー軸に作用するトルクを測定できる。また、スリーブの内部において、アウトプット軸及びスクリュー軸の間には、中間部材が挟まれており、中間部材には、アウトプット軸の端部に向かって突出した曲面、及び、スクリュー軸の端部に向かって突出した曲面が形成されている。そして、中間部材と、二本の軸との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸と、スクリュー軸との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる。
【００１２】
なお、スプライン嵌合とは、（i）アウトプット軸及びスクリュー軸、及び、（ii）スリーブのうち、一方には、溝スプラインが軸方向に沿って形成され、他方には、山スプラインが軸方向に沿って形成されており、溝スプラインに山スプラインが嵌ることにより、（i）と（ii）とが嵌り合うことをいう。
【００１３】
中間部材としては、例えば、球体や、楕円体を利用できる。中間部材の材料は、金属であってもよいし、合成樹脂であってもよい。中間部材の材料としては、実際に作用する荷重に耐えられる強度を有し、且つ、摩擦係数が小さい材料であることが望ましい。
【００１４】
（２）上記の課題を解決するために、本発明に係る動力伝達構造は、動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の一方の端部に取り付けられるボルトと、を備える。前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線と、前記ボルトの軸線とは、同一直線上に位置し、前記ボルトの頭部には、前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の他方の端部に向かって突出した曲面が形成されている。
【００１５】
この構成では、スリーブにひずみ測定センサーを取り付けて、スリーブのひずみを測定することにより、スクリュー軸に作用するトルクを測定できる。また、アウトプット軸及びスクリュー軸の一方の端部には、ボルトが取り付けられており、ボルトの頭部には、アウトプット軸及びスクリュー軸の他方の端部に向かって突出した曲面が形成されている。そして、ボルトの頭部と、アウトプット軸又はスクリュー軸との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸と、スクリュー軸との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる。
【００１６】
なお、ボルトの頭部の形状は、例えば、半球状であってもよい。また、ボルトの材料は、金属であってもよいし、合成樹脂であってもよい。ボルトの材料としては、実際に作用する荷重に耐えられる強度を有し、且つ、摩擦係数が小さい材料であることが望ましい。また、ボルトは、アウトプット軸及びスクリュー軸の両方の端部に取り付けられていてもよい。
【００１７】
ボルトは、軸部及び頭部からなり、軸部が、アウトプット軸又はスクリュー軸の端部の穴に挿入される。本発明において、軸部には、ねじ溝が形成されていてもよいし、ねじ溝が形成されていなくてもよい。軸部にねじ溝が形成されていない場合には、軸部は、アウトプット軸又はスクリュー軸に対して、例えば、圧入や、接着により取り付けられる。
【００１８】
ボルトの頭部の表面形状は、少なくとも、アウトプット軸又はスクリュー軸と接触する部分に関しては、曲面状になっている。例えば、ボルトの頭部において、曲面部分と軸部との間に、スパナを用いて締め付け作業をする際に使用される、六角柱部分が形成されていてもよい。
【００１９】
（３）上記の課題を解決するために、本発明に係る動力伝達構造は、動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、を備える。前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸の一方の端部には、他方の端部に向かって突出した曲面が形成されている。
【００２０】
この構成では、スリーブにひずみ測定センサーを取り付けて、スリーブのひずみを測定することにより、スクリュー軸に作用するトルクを測定できる。また、アウトプット軸及びスクリュー軸の一方の端部には、他方の端部に向かって突出した曲面が形成されている。そして、アウトプット軸とスクリュー軸との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸と、スクリュー軸との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる。
【００２１】
なお、アウトプット軸又はスクリュー軸の端部における曲面の形状は、例えば、半球面状であってもよい。また、アウトプット軸及びスクリュー軸の両方の端部において、他方の軸に向かって突出した曲面が形成されていてもよい。
【００２２】
また、軸（アウトプット軸又はスクリュー軸）の端部のうち、曲面を有する部分は、軸と一体に形成されたものであってもよいし、軸とは分離した別部材を、軸に取り付けたものであってもよい。
【００２３】
（４）上記の課題を解決するために、本発明に係る動力伝達構造は、動力源から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸と、前記アウトプット軸の端部の外周、及び、前記スクリュー軸の端部の外周に取り付けられ、前記アウトプット軸の回転力を前記スクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブと、前記スリーブの内部において、前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸の間に挟まれる板状部材と、を備える。前記アウトプット軸及び前記スクリュー軸と、前記スリーブとは、スプライン嵌合し、前記アウトプット軸の軸線と、前記スクリュー軸の軸線とは、同一直線上に位置し、前記アウトプット軸、及び、前記スクリュー軸のそれぞれの端部には、前記板状部材に向かって突出した曲面が形成されている。
【００２４】
この構成では、スリーブにひずみ測定センサーを取り付けて、スリーブのひずみを測定することにより、スクリュー軸に作用するトルクを測定できる。また、アウトプット軸及びスクリュー軸の間には、板状部材が挟まれており、且つ、アウトプット軸及びスクリュー軸のそれぞれの端部には、板状部材に向かって突出した曲面が形成されている。そして、板状部材と、アウトプット軸又はスクリュー軸との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸と、スクリュー軸との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる。
【００２５】
なお、アウトプット軸又はスクリュー軸の端部における曲面の形状は、例えば、半球面状であってもよい。また、板状部材の材料は、金属であってもよいし、合成樹脂であってもよい。板状部材の材料としては、実際に作用する荷重に耐えられる強度を有し、且つ、摩擦係数が小さい材料であることが望ましい。また、板状部材は、スリーブと一体に形成されていてもよいし、スリーブから分離した部材であってもよい。
【００２６】
また、軸（アウトプット軸及びスクリュー軸）の端部のうち、曲面を有する部分は、軸と一体に形成されたものであってもよいし、軸とは分離した別部材を、軸に取り付けたものであってもよい。
【００２７】
（５）また、本発明に係る二軸混練押出機は、上記の（１）乃至（４）のいずれかの動力伝達構造を二つ備え、前記スリーブの外周にはひずみ測定センサーが配置されている。
【００２８】
この構成では、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸に作用するトルクを正確に測定できる。なお、ひずみ測定センサーとしては、ひずみゲージなどを利用できる。
【００２９】
上記の（１）乃至（５）で説明しているように、本発明では、アウトプット軸及びスクリュー軸の間における、部材間の接触面積が小さいことが望ましい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の間においては、（i）平面と曲面との接触、又は、(ii)曲面と曲面との接触が行なわれることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る二軸混練押出機の全体構成を示す概略図である。図２は、動力伝達構造の断面概略図である。図３は、動力伝達構造の断面概略図である。図４は、中間部材の概略図であり、（ａ）は第１実施形態に係る球体及びその周辺の拡大断面図である。なお、図２及び図３は、図１のＡ部分の断面を示している。
【００３１】
（全体構成）
まず、図１を用いて、二軸混練押出機１ｔの全体構成について説明する。二軸混練押出機１ｔは、モーター２１、動力軸２３ｂ、クラッチ２４、動力軸２３ｃ、伝動装置（減速機）２２、二つの動力伝達構造１、二つのひずみゲージ８、二つのスクリュー４９、及び、押出ハウジング５を有する。また、それぞれの動力伝達構造１は、アウトプット軸３、スクリュー軸４、スリーブ６、及び、球体７（図２参照）を有する。
【００３２】
モーター２１で発生した動力は、動力軸２３ｂ、クラッチ２４、及び、動力軸２３ｃによって、伝動装置２２へと伝えられる。伝動装置２２に伝えられた動力は、二本のアウトプット軸３へ伝えられる。また、それぞれのアウトプット軸３の回転力は、スリーブ６によって、スクリュー軸４へと伝えられる。そして、それぞれのスクリュー軸４に取り付けられたスクリュー４９が回転し、二本のスクリュー４９によって、押出ハウジング５内に供給された材料（図示せず）が、混練されるとともに、所定の形状となって押し出される。二つのスクリュー４９は噛み合い型のものであり、二つのスクリュー４９の回転方向は同方向である。なお、スクリューは、非噛み合い型のものであってもよいし、二つのスクリューの回転方向は、異方向であってもよい。
【００３３】
また、それぞれのスリーブ６の表面には、一つのひずみゲージ８が取り付けられている。それぞれのスリーブ６には、増幅器及び発信アンテナ（図示せず）が取り付けられており、ひずみゲージ８は、増幅器及び発信アンテナに電気的に接続されている。発信アンテナは、ひずみゲージ８から送られる電気的信号を受け取り、この信号を電磁波として発信する。スリーブ６の近傍には、受信アンテナ（図示せず）が設置されており、受信アンテナは、発信アンテナから発信された電磁波を受信する。その信号は、コンピュータ（図示せず）へ送られる。
【００３４】
（動力伝達構造）
図２及び図３を用いて、動力伝達構造１の構造について説明する。なお、図２では、アウトプット軸３、スクリュー軸４、及び球体７については、断面ではなく、側面図を示しており、図３では、球体７を除く全ての部材に関して、断面を示している。
【００３５】
上記のように、二軸混練押出機１ｔには二つの動力伝達構造１が含まれる。二つの動力伝達構造１は同様に構成されているため、以下、一方の動力伝達構造１について説明し、他方についての説明を省略する。
【００３６】
動力伝達構造１は、アウトプット軸３と、スクリュー軸４と、スリーブ６と、球体（中間部材）７とを有する。これらは、全て金属製である。
【００３７】
アウトプット軸３の軸線と、スクリュー軸４の軸線とは、同一直線上に位置している。すなわち、アウトプット軸３及びスクリュー軸４は、軸方向（図２における矢印Ｅ方向参照）に沿って配置されている。以下、軸方向Ｅに関して、スクリュー軸４側をＥ１側、アウトプット軸３側をＥ２側とする（図２参照）。
【００３８】
アウトプット軸３は、モーター（動力源）２１から伝えられた回転力によって回転する。スクリュー軸４のＥ１側には、材料を混練するためのスクリュー４９が取り付けられている。
【００３９】
アウトプット軸３のＥ１側の端部には、凹部３２が形成されている。凹部３２は、軸方向Ｅに沿ってＥ２側へ陥入している。凹部３２の表面は、半球面状であり、半径Ｒａの球面の一部として形成されている（図４（ａ）参照）。図４（ａ）においては、凹部３２の表面を含む球面の中心を、点Ｃとして示している。
【００４０】
スクリュー軸４のＥ２側の端部には、凹部４２が形成されている。凹部４２は、軸方向Ｅに沿ってＥ１側へ陥入している。凹部４２の表面は、半球面状であり、凹部３２と同様に、凹部４２の表面もまた、半径Ｒａの球面の一部として形成されている。
【００４１】
スリーブ６は、円筒形状を有しており、アウトプット軸３の端部の外周、及び、スクリュー軸４の端部の外周に取り付けられる。スリーブ６によって、アウトプット軸３及びスクリュー軸４が連結される。また、後述するように、スリーブ６によって、アウトプット軸３の回転力が、スクリュー軸４に伝えられる。
【００４２】
球体（中間部材）７には、アウトプット軸３の端部に向かって形成された曲面７ｓ、及び、スクリュー軸４の端部に向かって突出した曲面７ｔが形成されている（図４（ａ）参照）。曲面７ｓは、軸方向Ｅに沿ってＥ２側に突出しており、曲面７ｔは、軸方向Ｅに沿ってＥ１側に突出している。
【００４３】
また、球体７は、スリーブ６の内部に配置されている。また、球体７は、アウトプット軸３、及び、スクリュー軸４の間に挟まれている。具体的には、動力伝達構造１において、球体７は、凹部３２及び凹部４２の両方に対して嵌っている。
【００４４】
また、球体７の半径はＲである（図４（ａ）参照）。球体７の半径Ｒは、上記の半径Ｒａよりも小さい。そのため、アウトプット軸３及びスクリュー軸４に挟まれた状態において、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、球体７との接触部分は、図４（ａ）において、二つの点７ｐで示した部分となる。すなわち、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、球体７とは、二つの点７ｐにおいて点接触する。そのため、端面９０３ｆと端面９０４ｆとが接触する面積に比べて、曲面７ｓと凹部３２の表面とが接触する面積、及び、曲面７ｔと凹部４２の表面とが接触する面積は小さい。
【００４５】
また、球体７は、アウトプット軸３及びスクリュー軸４に挟まれた状態では、全ての方向に関して移動できない。
【００４６】
なお、本実施形態に係る動力伝達構造１では、凹部３２及び凹部４２の表面が、球面の一部として形成されているために、球体７は全方向に関して移動できないようになっているが、凹部の形状はこのようなものには限られず、例えば、球体７が、幅方向Ｗ（軸方向Ｅ及び上下方向Ｖの両方に対して垂直な方向；図４（ａ）参照）に関しては移動できるようになっていてもよい。すなわち、凹部の表面が、幅方向Ｇを軸方向とする円柱の側面の一部として形成されていてもよい。また、凹部３２及び凹部４２がなくてもよく、アウトプット軸及びスクリュー軸の端部は、平面状態であってもよい。
【００４７】
図３に示すように、アウトプット軸３には、複数の溝スプライン３０ｂが、軸方向Ｅに沿って形成されている。また、スクリュー軸４には、複数の溝スプライン４０ｂが、軸方向Ｅに沿って形成されている。また、スリーブ６の内側には、複数の山スプライン６１ｂ、及び、複数の山スプライン６１ｃが、軸方向Ｅに沿って形成されている。
【００４８】
そして、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合する。すなわち、それぞれの山スプライン６１ｂは、アウトプット軸３に形成された溝スプライン３０ｂに嵌り、それぞれの山スプライン６１ｃは、スクリュー軸４に形成された溝スプライン４０ｂに嵌る（図３参照）。
【００４９】
そして、このように、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とがスプライン嵌合することにより、アウトプット軸３の回転力は、山スプライン６１ｂを経由してスリーブ６に伝えられ、また、スリーブ６に伝えられた回転力は、山スプライン６１ｃを経由してスクリュー軸４に伝えられる。
【００５０】
スリーブ６の端部（Ｅ２側の端部）には、内側に山スプラインが形成されていない領域（軸方向領域）が形成されている（図２のＪ領域参照）。Ｊ領域は、トルクの影響を受けにくいため、歪みにくい。そして、上記の増幅器及び発信アンテナは、このＪ領域に配置されている。
【００５１】
スリーブ６には、アウトプット軸３及びスクリュー軸４の円周方向に沿って、円周溝６２が形成されている。そして、円周溝６２の表面には、トルク測定センサーとして、一つのひずみゲージ８が取り付けられている。ひずみゲージ８により、スリーブ６の表面せん断ひずみが測定される。その測定値を用いて、上記のコンピュータにおいて、スクリュー軸４に作用するトルクが算出される。
【００５２】
このような二軸混練押出機では、一般に、ひずみゲージの設置スペースが小さく、スクリュー軸４にセンサーを直接取り付けることが困難である。そのため、二軸混練押出機１ｔにおいては、ひずみゲージ８がスリーブ６の表面に取り付けられている。
【００５３】
また、ひずみゲージ８がスクリュー軸４に直接取り付けられる場合には、押出機を組み立てる際に、増幅器及び発信アンテナを含む計測装置の取り付け作業が必要となるため、組み立て作業が煩雑化してしまう。
一方、本構成では、スリーブ６に、増幅器、発信アンテナ、及びひずみゲージ８が取り付けられている。そのため、計測装置と一体化させた状態でスリーブを製品化することができ、二軸混練押出機１ｔの組み立て作業を簡素化できる。
【００５４】
また、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とはスプライン嵌合している。そのため、スクリュー軸４は、スリーブ６に対し、軸方向Ｅに沿って移動できるようになっている。そして、二軸混練押出機１ｔにおいては、材料の混練時に、スクリュー軸９０４が大きな力（スラスト力）を受けて、軸方向Ｅに沿ってＥ２側へ移動することがある。この場合であっても、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、球体７とは、二つの点７ｐにおいて点接触する。そのため、端面９０３ｆと端面９０４ｆとが接触する場合に比べて、アウトプット軸３とスクリュー軸４との間で発生する摩擦トルクが小さい。
【００５５】
（効果）
次に、本実施形態に係る動力伝達構造１及び二軸混練押出機１ｔにより得られる効果について説明する。動力伝達構造１は、モーター（動力源）２１から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸３と、材料を混練するためのスクリュー４９が取り付けられるスクリュー軸４と、アウトプット軸３の端部の外周、及び、スクリュー軸４の端部の外周に取り付けられ、アウトプット軸３の回転力をスクリュー軸４に伝える、円筒形のスリーブ６と、スリーブ６の内部において、アウトプット軸３、及び、スクリュー軸４の間に挟まれる球体（中間部材）７と、を備える。アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合し、アウトプット軸３の軸線と、スクリュー軸４の軸線とは、同一直線上に位置し、球体７には、アウトプット軸３の端部に向かって突出した曲面７ｓ、及び、スクリュー軸４の端部に向かって突出した曲面７ｔが形成されている。
【００５６】
この構成では、スリーブ６にひずみゲージ８を取り付けて、スリーブ６のひずみを測定することにより、スクリュー軸４に作用するトルクを測定できる。また、スリーブ６の内部において、アウトプット軸３及びスクリュー軸４の間には、球体７が挟まれており、球体７には、アウトプット軸３の端部に向かって突出した曲面７ｓ、及び、スクリュー軸４の端部に向かって突出した曲面７ｔが形成されている。そして、球体７と、二本の軸（アウトプット軸３及びスクリュー軸４）との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸９０３及びスクリュー軸９０４の平らな端面同士（端面９０３ｆ及び端面９０４ｆ）が面接触する場合に比べて、アウトプット軸３と、スクリュー軸４との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸４に作用するトルクを正確に測定できる。
【００５７】
二軸混練押出機１ｔは、二つの動力伝達構造１を備え、それぞれのスリーブ６の外周には、ひずみゲージ８が配置されている。
【００５８】
この構成では、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸４に作用するトルクを正確に測定できる。
【００５９】
また、本実施形態においては、従来の動力伝達構造において使用されている軸（アウトプット軸９０３及びスクリュー軸９０４）に対して、簡易な設計変更を加えることにより、スクリュー軸４に作用するトルクの測定精度を高めることができる。そして、これにより、二軸混練押出機の破損をより確実に防止できる。
【００６０】
（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４は、中間部材の概略図であり、（ｂ）は第１変形例に係る中間部材の側面図、（ｃ）は第２変形例に係る中間部材の側面図、（ｄ）は第３変形例に係る中間部材の側面図である。
【００６１】
第１変形例に係る中間部材１０７は、楕円体である（図４（ｂ）参照）。また、側面視において、中間部材１０７の長軸方向は、上下方向Ｖに等しい。そして、中間部材１０７のＥ１側及びＥ２側には、曲面１０７ｓ及び曲面１０７ｔが形成されている。曲面１０７ｓ及び曲面１０７ｔは、軸方向Ｅに沿って突出している。中間部材は、このように構成されていてもよい。
【００６２】
第２変形例に係る中間部材２０７もまた、楕円体である（図４（ｃ）参照）。また、側面視において、中間部材２０７の短軸方向は、上下方向Ｖに等しい。そして、中間部材２０７のＥ１側及びＥ２側には、曲面２０７ｓ及び曲面２０７ｔが形成されている。曲面２０７ｓ及び曲面２０７ｔは、軸方向Ｅに沿って突出している。中間部材は、このように構成されていてもよい。
【００６３】
第３変形例に係る中間部材３０７は、円柱体であり、Ｅ１側及びＥ２側の両端部において、アウトプット軸３の端部に向かって突出した曲面３０７ｓ、及び、スクリュー軸４の端部に向かって突出した曲面３０７ｔが形成されている。曲面３０７ｓ及び曲面３０７ｔは、軸方向Ｅに沿って突出している。中間部材は、このように構成されていてもよい。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、上記の第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。図５は、第２実施形態を示す図であり、（ａ）は動力伝達構造の側面図、（ｂ）はボルトの変形例を示す側面図である。なお、図５（ａ）は、スリーブ６を省略して示している。
【００６５】
本実施形態に係る動力伝達構造では、球体７の代わりに、ボルト４０７が設けられている。ボルト４０７は、頭部４０７ｂと、軸部４０７ｔとからなり、軸部４０７ｔには、ねじ溝が形成されている。
【００６６】
アウトプット軸４０３の端部には、平らな端面４０３ｆが形成されている。また、スクリュー軸４０４の端部には、ねじ穴４０４ｈが形成されている。そして、軸部４０７ｔが、ねじ穴４０４ｈに嵌っている。すなわち、ボルト４０７は、スクリュー軸４０４の端部に取り付けられている。
【００６７】
また、動力伝達構造においては、アウトプット軸４０３の軸線と、スクリュー軸４０４の軸線と、ボルト４０７の軸線とは、同一直線上に位置する。すなわち、ボルト４０７は、スクリュー軸４０４に対して、軸部４０７ｔが軸方向Ｅに沿うように取り付けられている。また、頭部４０７ｂは、半球状に形成されており、頭部４０７ｂには、アウトプット軸４０３の端面４０３ｆに向かって突出した曲面４０７ｓが形成されている。また、曲面４０７ｓは、軸方向Ｅに沿って突出している。そして、アウトプット軸４０３と、ボルト４０７とは、点４０７ｐにおいて点接触する。
【００６８】
（効果）
本実施形態に係る動力伝達構造は、モーター２１から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸４０３と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸４０４と、アウトプット軸４０３の端部の外周、及び、スクリュー軸４０４の端部の外周に取り付けられ、アウトプット軸４０３の回転力をスクリュー軸４０４に伝える、円筒形のスリーブ６と、スクリュー軸４０４の端部に取り付けられるボルト４０７と、を備える。アウトプット軸４０３及びスクリュー軸４０４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合し、アウトプット軸４０３の軸線と、スクリュー軸４０４の軸線と、ボルト４０７の軸線とは、同一直線上に位置し、ボルト４０７の頭部４０７ｂには、アウトプット軸４０３の端部（端面４０３ｆ）に向かって突出した曲面４０７ｓが形成されている。
【００６９】
この構成では、スリーブ６にひずみゲージ８を取り付けて、スリーブ６のひずみを測定することにより、スクリュー軸４０４に作用するトルクを測定できる。また、スクリュー軸４０４の端部には、ボルト４０７が取り付けられており、ボルト４０７の頭部には、アウトプット軸４０３の端部に向かって突出した曲面４０７ｓが形成されている。そして、ボルト４０７の頭部４０７ｂと、アウトプット軸４０３との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸４０３と、スクリュー軸４０４との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸４０４に作用するトルクを正確に測定できる。
【００７０】
また、本実施形態では、球体７のような中間部材が不要であるので、アウトプット軸及びスクリュー軸に、凹部３２及び凹部４２を形成する必要がない。そして、凹部３２及び凹部４２の形成に比べて、ねじ穴４０４ｈの形成は容易である。そのため、第１実施形態に比べて、加工コストの削減、及び、加工時間の短縮が可能になる。
【００７１】
また、第１実施形態においては、動力伝達構造１の組み立て時に、アウトプット軸３及びスクリュー軸４の間で、球体７の位置決めを行なう必要がある。本実施形態では、ボルト４０７が予めスクリュー軸４０４に取り付けられているので、動力伝達構造を容易に組み立てられる。
【００７２】
なお、ボルトは、アウトプット軸の方に取り付けられていてもよいし、アウトプット軸及びスクリュー軸の両方の端部に取り付けられていてもよい。
【００７３】
また、ボルトは、図５（ｂ）に示すボルト４０７Ｒのように形成されていてもよい。ボルト４０７Ｒは、頭部４０７Ｂと、軸部４０７ｔとを有しており、軸部４０７ｔには、ねじ溝が形成されている。頭部４０７Ｂには、曲面４０７ｓが形成された先端部分と、六角柱部分４０７ｖとが含まれる。六角柱部分４０７ｖは、先端部分よりもＥ１側（軸部４０７ｔ側）に形成されている。曲面４０７ｓは、軸方向Ｅに沿って、アウトプット軸４０３の端面４０３ｆに向かって突出している。また、六角柱部分４０７ｖの周囲には、スパナを用いて締め付け作業をするための、スパナ面が形成されている。
【００７４】
例えば、ボルトの頭部に、六角穴（六角棒スパナを用いて締め付け作業を行なう際に使用される六角形の穴）が形成されていると、鋭い角部分が生じるため、アウトプット軸４０３とボルトとの間の接触面積が過度に小さくなる。そのため、アウトプット軸４０３とスクリュー軸４０４との間で生じる摩擦トルクが過大となってしまう。
一方、本実施形態（及び変形例）においては、ボルト４０７及びボルト４０７Ｒの頭部の表面形状は、少なくとも、アウトプット軸４０３と接触する部分に関しては、曲面状になっているため、アウトプット軸４０３とスクリュー軸４０４との間で生じる摩擦トルクが比較的小さい。
【００７５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、上記の第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。図６は、第３実施形態を示す側面図である。なお、図６は、スリーブ６を省略して示している。
【００７６】
本実施形態に係る動力伝達構造においては、アウトプット軸５０３及びスクリュー軸５０４の間に、中間体（中間部材又はボルト）が配置されていない。また、アウトプット軸５０３の端部には、平らな端面５０３ｆが形成されている。そして、スクリュー軸５０４の端部には、アウトプット軸５０３の端面５０３ｆに向かって突出した曲面５０７ｓが形成されている。曲面５０７ｓは、軸方向Ｅに沿って突出している。また、曲面５０７ｓは、半球面状に形成されている。
【００７７】
（効果）
本実施形態に係る動力伝達構造は、モーター２１から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸５０３と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸５０４と、アウトプット軸５０３の端部の外周、及び、スクリュー軸５０４の端部の外周に取り付けられ、アウトプット軸５０３の回転力をスクリュー軸５０４に伝える、円筒形のスリーブ６と、を備える。アウトプット軸５０３及びスクリュー軸５０４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合し、アウトプット軸５０３の軸線と、スクリュー軸５０４の軸線とは、同一直線上に位置し、スクリュー軸５０４の端部には、アウトプット軸５０３の端部（端面５０３ｆ）に向かって突出した曲面５０７ｓが形成されている。
【００７８】
この構成では、スリーブ６にひずみゲージ８を取り付けて、スリーブ６のひずみを測定することにより、スクリュー軸５０４に作用するトルクを測定できる。また、スクリュー軸５０４の端部には、アウトプット軸５０３の端部に向かって突出した曲面５０７ｓが形成されている。そして、アウトプット軸５０３とスクリュー軸５０４との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸５０３と、スクリュー軸５０４との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸５０４に作用するトルクを正確に測定できる。
【００７９】
また、本実施形態では、中間体を使用しないので、従来の動力伝達構造を加工して使用する場合であっても、中間体の長さを考慮して軸長を決定する必要がない。
【００８０】
なお、曲面は、アウトプット軸に形成されていてもよい。また、アウトプット軸及びスクリュー軸の両方の端部において、他方の軸に向かって突出した曲面が形成されていてもよい。
【００８１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、上記の第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。図７は、第４実施形態に係るスクリュー軸の側面図であり、（ａ）は第１加工工程後の状態、（ｂ）は第２加工工程後の状態である。なお、図７は、スリーブ６を省略して示している。
【００８２】
本実施形態に係る動力伝達構造は、第３実施形態と同様に構成されているが、スクリュー軸６０４の端部の形状が、スクリュー軸５０４の端部の形状とは異なる。本実施形態においても、アウトプット軸及びスクリュー軸６０４の間に、中間体が配置されていない。また、アウトプット軸の端部には、平らな端面が形成されている。そして、スクリュー軸６０４の端部には、側面６０４ｑと、曲面６０７ｓとが形成されている。曲面６０７ｓは、アウトプット軸の端面に向かって、軸方向Ｅに沿って突出している。
【００８３】
スクリュー軸６０４の端部の形成方法について説明する。まず、加工前の軸の端部において、全周にわたって面取りを行なう（第１加工工程）。これにより、スクリュー軸６０４ｐが形成される（図７（ａ）参照）。スクリュー軸６０４ｐの端部においては、側面６０４ｑが形成されている。側面６０４ｑは、円錐面に沿って形成されている。
【００８４】
次に、スクリュー軸６０４ｐの先端部に対して、球面加工を行なう。その結果、スクリュー軸６０４ｐの先端に、曲面６０７ｓが形成される（図７（ｂ）参照）。動力伝達構造において、スクリュー軸はこのように形成されていてもよい。
【００８５】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、上記の第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。図８は、第５実施形態に係る動力伝達構造の断面概略図である。
【００８６】
本実施形態に係る動力伝達構造７０１においては、スリーブ６の内部において、板状部材７０７が設けられており、板状部材７０７は、アウトプット軸７０３、及び、スクリュー軸７０４の間に挟まれている。
【００８７】
アウトプット軸７０３の端部には、板状部材７０７に向かって突出した曲面７０３ｓが形成されている。また、スクリュー軸７０４の端部には、板状部材７０７に向かって突出した曲面７０４ｔが形成されている。曲面７０３ｓ及び曲面７０４ｔは、軸方向Ｅに沿って突出している。また、曲面７０３ｓ及び曲面７０４ｔは、半球面状に形成されている。
【００８８】
（効果）
本実施形態に係る動力伝達構造は、モーター２１から伝えられた回転力によって回転するアウトプット軸７０３と、材料を混練するためのスクリューが取り付けられるスクリュー軸７０４と、アウトプット軸７０３の端部の外周、及び、スクリュー軸７０４の端部の外周に取り付けられ、アウトプット軸７０３の回転力をスクリュー軸に伝える、円筒形のスリーブ６と、スリーブ６の内部において、アウトプット軸７０３、及び、スクリュー軸７０４の間に挟まれる板状部材７０７と、を備える。アウトプット軸７０３及びスクリュー軸７０４と、スリーブ６とは、スプライン嵌合し、アウトプット軸７０３の軸線と、スクリュー軸７０４の軸線とは、同一直線上に位置し、アウトプット軸７０３、及び、スクリュー軸７０４の端部には、板状部材７０７に向かって突出した曲面７０３ｓ、及び、曲面７０４ｔが形成されている。
【００８９】
この構成では、スリーブ６にひずみゲージ８を取り付けて、スリーブ６のひずみを測定することにより、スクリュー軸７０４に作用するトルクを測定できる。また、アウトプット軸７０３及びスクリュー軸７０４の間には、板状部材７０７が挟まれており、且つ、アウトプット軸７０３及びスクリュー軸７０４の端部には、板状部材７０７に向かって突出した曲面７０３ｓ及び曲面７０４ｔが形成されている。そして、板状部材７０７と、アウトプット軸７０３又はスクリュー軸７０４との間の接触面積は小さい。そのため、アウトプット軸及びスクリュー軸の平らな端面同士が面接触する場合に比べて、アウトプット軸７０３と、スクリュー軸７０４との間で生じる摩擦トルクを小さくすることができる。
以上により、摩擦トルクによる計測ロスが小さくなるので、スクリュー軸７０４に作用するトルクを正確に測定できる。なお、板状部材は、スリーブと一体に形成されていてもよい。
【００９０】
（実施例）
次に、本発明に係る動力伝達構造の実施例について説明する。ここでは、従来の二軸混練押出機９０１ｔの動力伝達構造を比較例として、本発明の動力伝達構造において、アウトプット軸とスクリュー軸との間で発生する摩擦トルクの大きさの計算結果を示す。また、ここでは、本発明の第１実施形態、及び、第２実施形態に係る動力伝達構造についての計算結果を示す。
【００９１】
本発明の動力伝達構造における、摩擦トルクの低減効果は、アウトプット軸及びスクリュー軸の間における接触面積、スクリュー軸に作用する荷重（スラスト力）、及び、軸線回りの回転半径を用いて、Ｈｅｒｔｚの接触理論から、以下のようにして計算することができる。
【００９２】
なお、以下の計算において、「アウトプット軸及びスクリュー軸の間における接触面」とは、従来の動力伝達構造においては、端面９０３ｆ及び端面９０４ｆを示し、本発明の動力伝達構造においては、(i) 球体及びスクリュー軸の間（もしくは、球体及びアウトプット軸の間）の接触部分（点７ｐ）、又は、(ii) アウトプット軸及びボルトの接触部分（点４０７ｐ）を示すものとする。
【００９３】
図９は、実施例の計算についての補足説明図である。図９（ａ）の半径ａの円は、アウトプット軸及びスクリュー軸の間における接触面を示している。円の中心は、軸の回転中心に相当する。接触面の中のある微小領域Ｔに作用する圧力Ｐは、運転時における軸方向荷重（スラスト荷重）Ｆ[Ｎ]、及び、接触面積πａ２から、次の式で表わされる。
Ｐ＝Ｆ／πａ２    （式１）
全面接触の場合には、Ｐは微小領域の位置によらず一定の値をとる。
また、ここでは、各微小領域において、軸の回転力に対して抵抗となる摩擦トルクが、軸方向荷重Ｆ[Ｎ]と半径ｒ［ｍｍ］との積（トルク）に比例すると考える。この場合に、全体の摩擦トルクＴＰ［Ｎ・ｍｍ］は、次の式で表わされる。これが、比較例における摩擦トルクとなる。
【数１】
2010099842.tif 000003
μ：摩擦係数
【００９４】
さらに、球面上に圧力が分布するような状態で点接触する場合には、全体の摩擦トルクＴＣ［Ｎ・ｍｍ］は、上記と同様の考え方により、次の式で表わされる。これが、本発明の動力伝達構造における摩擦トルクとなる。
【数２】
2010099842.tif 000004
Ｐmax：最大圧力［Ｐａ］
【００９５】
（計算条件）
以下、本発明に係る動力伝達構造Ａ１、Ａ２及びＡ３の計算条件を、比較例に係る動力伝達構造Ｐ１及びＰ２の計算条件と共に列挙する。Ａ１及びＡ２は、本発明の第１実施形態に係る動力伝達構造１に相当し、Ａ３は、第２実施形態に係る動力伝達構造に相当する。また、Ａ１及びＡ３の比較例はＰ１であり、Ａ２の比較例はＰ２である。なお、「軸」とは、アウトプット軸及びスクリュー軸のことである。また、「予測スラスト荷重」とは、実際に発生されると予測される荷重のことであり、計算条件としての「スラスト荷重」については、この予測スラスト荷重の近傍の値に設定した。
【００９６】
Ａ１：第１実施形態
軸半径：１２[ｍｍ]
球体の半径Ｒ：９[ｍｍ]
軸端部の凹部の半径Ｒａ：Ｒ×１．０２５＝９．２２５[ｍｍ]
スラスト荷重：４７０００[Ｎ]
（予測スラスト荷重：４７０３３[Ｎ]）
Ａ２：第１実施形態
軸半径：２０[ｍｍ]
球体の半径Ｒ：１９[ｍｍ]
軸端部の凹部の半径Ｒａ：Ｒ×１．０２５＝１９．４７５[ｍｍ]
スラスト荷重：４６１０００[Ｎ]
（予測スラスト荷重：４６１２３３[Ｎ]）
Ａ３：第２実施形態
軸半径：１２[ｍｍ]
ボルト頭部の半径Ｒ：１００[ｍｍ]
スラスト荷重：４７０００[Ｎ]
（予測スラスト荷重：４７０３３[Ｎ]）
【００９７】
Ｐ１：比較例（従来の動力伝達構造）
軸半径：１２[ｍｍ]
Ｐ２：比較例（従来の動力伝達構造）
軸半径：２０[ｍｍ]
【００９８】
（計算結果）
上記の式及び計算条件を用いて計算した結果を、図１０乃至図１２、及び、下記に示す。図１０は、実施例Ａ１の計算結果を示す図である。図１１は、実施例Ａ２の計算結果を示す図である。また、図１２は、実施例Ａ３の計算結果を示す図である。なお、図１０乃至図１２の縦軸のＭ値は、式（３）の摩擦トルクＴＣ（又は、式（２）の摩擦トルクＴＰ）において、μ＝１とした場合の値を示している。そのため、Ｍ値を摩擦トルクＴＣ（又は摩擦トルクＴＰ）に変換するには、Ｍ値に摩擦係数μを乗ずる必要がある。また、図１０乃至図１２において、曲線とｘ軸とで囲まれた領域の面積が、それぞれにおける総合のＭ値 [Ｎ・ｍｍ]となる。
【００９９】
Ａ１：第１実施形態
弾性接近量（δ）：０．０５７[ｍｍ]
接触面の半径（Ｒａ）：４．５９３[ｍｍ]
最大圧力（Ｐｍａｘ）：９０５．２[ＭＰａ]
ＭＡ１（Ｍ値）：１３４１８８[Ｎ・ｍｍ]
ＭＡ１／ＭＰ１＝約３６[％]
【０１００】
Ａ２：第１実施形態
弾性接近量（δ）：０．２２５[ｍｍ]
接触面の半径（Ｒａ）：１３．２４２[ｍｍ]
最大圧力（Ｐｍａｘ）：１２３６．２[ＭＰａ]
ＭＡ２（Ｍ値）：３６１４２９９[Ｎ・ｍｍ]
ＭＡ２／ＭＰ２＝約５９[％]
【０１０１】
Ａ３：第２実施形態
接触面の半径（Ｒａ）：３．１３７[ｍｍ]
最大圧力（Ｐｍａｘ）：２２８１[ＭＰａ]
ＭＡ３（Ｍ値）：８６８３８[Ｎ・ｍｍ]
ＭＡ３／ＭＰ１＝約２３[％]
【０１０２】
Ｐ１：比較例
ＭＰ１（Ｍ値）：３７６０４７[Ｎ・ｍｍ]
Ｐ２：比較例
ＭＰ２（Ｍ値）：６１４７１２８[Ｎ・ｍｍ]
【０１０３】
以上のように、Ａ１では、比較例に対して約３６％、Ａ２では、比較例に対して約５９％の、摩擦トルクの低減が期待できる。また、Ａ３についても、比較例に対して約２３％の摩擦トルクの低減が期待できる。
【０１０４】
なお、接触面の圧力（面圧）については、Ｈｅｒｔｚの接触理論に基づいて計算した。また、これに関連して、弾性接近量（δ）及び接触面の半径（Ｒａ）については、図９（ｂ）及び図９（ｃ）を用いて説明できる。図９（ｂ）は、半球面状の表面を有する物体Ｆと、軸Ｇとの接触部分を示す側面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）の上面図（図９（ｂ）のＨ矢視図）を示している。物体Ｆは、球体、又はボルトの頭部に相当し、物体Ｆには、軸Ｇの端部に向かって突出した曲面が形成されている。軸Ｇは、アウトプット軸又はスクリュー軸に相当する。物体Ｆ及び軸Ｇの接触領域が「接触面」であり、接触面の半径がＲａとなる（図９（ｃ）参照）。上記のように、本発明のアウトプット軸及びスクリュー軸の間では「点接触」が行なわれるが、ここでは、この接触部分において、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、微小領域で面接触しているものとする。
【０１０５】
（他の実施形態について）
本発明の実施の形態は、上記の実施形態には限られない。例えば、スリーブの内側に、複数の溝スプラインが形成され、アウトプット軸及びスクリュー軸に、複数の山スプラインが形成されていてもよい。
【０１０６】
また、第３実施形態において、スクリュー軸５０４の端部のうち、曲面５０７ｓを有する部分は、スクリュー軸５０４と一体に形成されたものであるが、スクリュー軸とは分離した別部材を、スクリュー軸に対して、接着剤等を用いて取り付けたものであってもよい。第４実施形態に係るスクリュー軸６０４の端部のうち、曲面６０７ｓを含む部分についても同様である。
【０１０７】
第５実施形態に係る動力伝達構造７０１において、スクリュー軸７０４の端部のうち、曲面７０４ｔを有する部分は、スクリュー軸７０４と一体に形成され、アウトプット軸７０３の端部のうち、曲面７０３ｓを有する部分は、アウトプット軸７０３と一体に形成されているが、これらの部分は、軸（スクリュー軸及びアウトプット軸）とは分離した別部材を、軸に対して、接着剤等を用いて取り付けたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二軸混練押出機の全体構成を示す概略図である。
【図２】動力伝達構造の断面概略図である。
【図３】動力伝達構造の断面概略図である。
【図４】中間部材の概略図であり、（ａ）は第１実施形態に係る球体及びその周辺の拡大断面図、（ｂ）は第１変形例に係る中間部材の側面図、（ｃ）は第２変形例に係る中間部材の側面図、（ｄ）は第３変形例に係る中間部材の側面図である。
【図５】第２実施形態を示す図であり、（ａ）は動力伝達構造の側面図、（ｂ）はボルトの変形例を示す側面図である。
【図６】第３実施形態を示す側面図である。
【図７】第４実施形態に係るスクリュー軸の側面図であり、（ａ）は第１加工工程後の状態、（ｂ）は第２加工工程後の状態である。
【図８】第５実施形態に係る動力伝達構造の断面概略図である。
【図９】実施例の計算についての補足説明図である。
【図１０】実施例Ａ１の計算結果を示す図である。
【図１１】実施例Ａ２の計算結果を示す図である。
【図１２】実施例Ａ３の計算結果を示す図である。
【図１３】従来の二軸混練押出機の全体構成を示す概略図である。
【図１４】従来の動力伝達構造の断面概略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１    動力伝達構造
１ｔ    二軸混練押出機
２１    モーター（動力源）
２２    伝動装置
２３ｃ    動力軸
２３ｄ    動力軸
２４    クラッチ
３    アウトプット軸
３０ｂ    溝スプライン
３２    凹部
４    スクリュー軸
４０ｂ    溝スプライン
４２    凹部
４９    スクリュー
５    押出ハウジング
６    スリーブ
６１ｂ    山スプライン
６１ｃ    山スプライン
６２    円周溝
７    球体（中間部材）
８    ひずみゲージ（ひずみ測定センサー）
【図１】
2010099842.tif 000005
【図２】
2010099842.tif 000006
【図３】
2010099842.tif 000007
【図４】
2010099842.tif 000008
【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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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、スリーブ６とはスプライン嵌合している。そのため、スクリュー軸４は、スリーブ６に対し、軸方向Ｅに沿って移動できるようになっている。そして、二軸混練押出機１ｔにおいては、材料の混練時に、スクリュー軸４が大きな力（スラスト力）を受けて、軸方向Ｅに沿ってＥ２側へ移動することがある。この場合であっても、アウトプット軸３及びスクリュー軸４と、球体７とは、二つの点７ｐにおいて点接触する。そのため、端面９０３ｆと端面９０４ｆとが接触する場合に比べて、アウトプット軸３とスクリュー軸４との間で発生する摩擦トルクが小さい。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
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