(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主モータ（４）と、この主モータ（４）によって駆動される駆動入力部（１２）と同モータ（４）の回転数を減速してその駆動力を出力する出力部（１４）とを有する遊星ギア機構（５）と、この遊星ギア機構（５）の出力部（１４）からの駆動力を互いに平行な複数本のロータ駆動軸（６，７）に分配する出力分配ギア機構（８）と、押出機側の複数本のロータ（２，３）が接続される前記各ロータ駆動軸（６，７）の一端側に形成された接続部（１８）と、この各ロータ（２，３）からのスラスト力を受け止めるべく前記各ロータ駆動軸（６，７）の他端側を支持するスラスト軸受け（１９，２０）と、を備えている押出機の駆動装置において、
前記遊星ギア機構（５）と前記出力分配ギヤ機構（８）との間に、歯数比の異なるギアと交換することでロータ駆動軸（６，７）の回転数を調整するための変速ギア機構（９）を備えており、この変速ギア機構（９）は、前記遊星ギア機構（５）の出力部（１４）に直結された駆動ギア（１６）と、この駆動ギア（１６）と噛合するように配置されかつロータを一端側に接続する各口ータ駆動軸（６，７）のうちスラスト軸受け（１９）を貫通して更に他端側に延設されたロータ駆動軸（６）の端部に直結された従動ギア（１７）と、を備えていることを特徴とする押出機の駆動装置。
【請求項２】
前記他端側に延設されたロータ駆動軸（６）に前記従動ギア（１７）を固定し、当該従動ギア（１７）に前記他端側に延設されたロータ駆動軸（６）をロータ（２）側に押し戻す方向のスラスト力を作用する斜歯を備えていることを特徴とする請求項１に記載の押出機の駆動装置。
【請求項３】
遊星ギア機構（５）は、すべての遊星ギア（１３）が噛合する内周歯を内周側に有しかつ第二の駆動入力部を外周側に有する中空ギア（１５）を回転自在に備えており、この中空ギア（１５）の第二の駆動入力部に主モータ（４）とは別に駆動力を付加するための可変速の補助駆動機構（１０）が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出機の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動ギア（１６）は、前記遊星ギア機構（５）の出力部（１４）にカプラを介して同軸心状に直結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の押出機の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動ギア（１６）と前記従動ギア（１７）は直接噛合することな
くアイドラギヤ（３２）を介して伝導連結されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の押出機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックやゴム等の高分子樹脂材料を混練する二軸連続混練機等に代表される、押出機の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の樹脂成形機の駆動装置として、主モータと、この主モータによって駆動される駆動入力部と同モータの回転数を減速してその駆動力を出力する出力部とを有する遊星ギア機構と、この遊星ギア機構の出力部からの駆動力を互いに平行な複数本のロータ駆動軸に分配する出力分配ギア機構と、各ロータ駆動軸の一端側を押出機側の複数本のロータに接続するための接続手段と、この各ロータからのスラスト力を受け止めるべく各ロータ駆動軸の他端側を支持するスラスト軸受けと、を備えたものが知られている（例えば、特開平１１−１１５０３５号公報参照）。
【０００３】
かかる押出機の駆動装置においては、ロータ駆動軸を非常に大きなトルクで駆動させる必要があるため、主モータは原則として一定速度の大容量のものが使用されている。
このため、主モータのポール数を変更したり、ロータ駆動軸の回転数を押出機の仕様によって変更する必要がある場合には、歯数比の異なる他のギアと交換することで各ロータ駆動軸の回転数を調整するための変速ギア機構（上記公報の歯車１９と歯車２０参照）を設けるようにしており、従来では、かかる変速ギア機構を主モータと遊星ギア機構との間に配置するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、変速ギア機構を主モータと遊星ギア機構との間に配置すると、変速ギア機構の回転数が主モータと同じかそれ以上の回転数になるため、当該変速ギア機構を構成する各ギアの歯車周速や軸受け周速が必然的に高くなり、騒音が激しくなるという欠点がある。
また、変速ギア機構の回転数が主モータと同じかそれ以上である場合には、変速ギア機構を構成する各ギアを支持する軸受けは寿命を向上するために負荷容量の大きいものが必要となるが、この場合、ｄ・ｎ値（ｄ＝軸受け内径、ｎ＝回転数）が大きくなって焼き付き事故が発生し易くなるという問題もある。
【０００５】
そして、特に、二軸連続混練機のように、昨今において大型化の要請が強い押出機の場合には、それに伴って主モータも大動力かつ高速化する傾向にあるので、上記のような問題がより顕著となる。
本発明は、このような実情に鑑み、変速ギア機構をその回転数が大幅に減少する位置に配置することにより、低騒音でかつ焼き付き事故の発生し難い押出機の駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、主モータ、遊星ギア機構、出力分配ギア機構、ロータに対する接続手段及びロータ駆動軸のスラスト力を受け止めるスラスト軸受け等から主構成される前記した押出機の駆動装置において、歯数比の異なるギアと交換することでロータ駆動軸の回転数を調整するための変速ギア機構を、遊星ギア機構と出力分配ギア機構との間に設けたことを特徴とする。
【０００７】
この場合、変速ギア機構が遊星ギア機構の出力側に配置されているので、変速ギア機構を構成する各ギアの回転数を主モータの回転数よりも大幅にダウンさせることができる（通常、モータ回転数の１／５〜１／１０程度）。
従って、変速ギア機構を構成する各ギアの歯車周速や軸受け周速も低くなって駆動装置からの騒音を可及的に低くできるとともに、各ギアを支持する軸受けのｄ・ｎ値も小さくなるので、当該軸受けの焼き付き事故の発生を可及的に防止できる。
【０００８】
上記の本発明において、より具体的には、変速ギア機構は、遊星ギア機構の出力部に直結された駆動ギアと、この駆動ギアと噛合するように配置されかつ各ロータ駆動軸のうちスラスト軸受けを貫通して更に他端側に延設されたロータ駆動軸の端部に直結された従動ギアとから構成することができ、かかる変速ギア機構においては、その従動ギアにロータ駆動軸をロータ側に押し戻す方向の斜歯を形成することが好ましい。
【０００９】
その理由は、従動ギアに形成した斜歯によりロータ駆動軸をロータ側に押し戻すようにすれば、ロータ駆動軸のスラスト力を支持するスラスト軸受けの負荷が低減されるので、より小型のスラスト軸受けを採用することによって駆動装置を可及的にコンパクト化かつ低コスト化することができるからである。
また、本発明において、遊星ギア機構として、すべての遊星ギアが内周歯を内周側に有しかつ第二の駆動入力部を外周側に有する中空ギアを回転自在に備えたものを採用し、かつ、この中空ギアの第二の駆動入力部に主モータとは別に駆動力を付加するための可変速の補助駆動機構を接続するようにすれば、補助駆動機構の変速範囲内で各ロータ駆動軸を無段階に変速できるようになる。
【００１０】
即ち、本発明の課題解決手段は、
第１に、主モータ４と、この主モータ４によって駆動される駆動入力部１２と同モータ４の回転数を減速してその駆動力を出力する出力部１４とを有する遊星ギア機構５と、この遊星ギア機構５の出力部１４からの駆動力を互いに平行な複数本のロータ駆動軸６，７に分配する出力分配ギア機構８と、押出機側の複数本のロータ２，３が接続される前記各ロータ駆動軸６，７の一端側に形成された接続部１８と、この各ロータ２，３からのスラスト力を受け止めるべく前記各ロータ駆動軸６，７の他端側を支持するスラスト軸受け１９，２０と、を備えている押出機の駆動装置において、
前記遊星ギア機構５と前記出力分配ギヤ機構８との間に、歯数比の異なるギアと交換することでロータ駆動軸６，７の回転数を調整するための変速ギア機構９を備えており、この変速ギア機構９は、前記遊星ギア機構５の出力部１４に直結された駆動ギア１６と、この駆動ギア１６と噛合するように配置されかつロータを一端側に接続する各口ータ駆動軸６，７のうちスラスト軸受け１９を貫通して更に他端側に延設されたロータ駆動軸６の端部に直結された従動ギア１７と、を備えていることである。
【００１１】
第２に、前記他端側に延設されたロータ駆動軸６に前記従動ギア１７を固定し、当該従動ギア１７に前記他端側に延設されたロータ駆動軸６をロータ２側に押し戻す方向のスラスト力を作用する斜歯を備えていることである。
第３に、遊星ギア機構５は、すべての遊星ギア１３が噛合する内周歯を内周側に有しかつ第二の駆動入力部を外周側に有する中空ギア１５を回転自在に備えており、この中空ギア１５の第二の駆動入力部に主モータ４とは別に駆動力を付加するための可変速の補助駆動機構１０が接続されていることである。
【００１２】
第４に、前記駆動ギア１６は、前記遊星ギア機構５の出力部１４にカプラを介して同軸心状に直結されていることである。
第５に、前記駆動ギア１６と前記従動ギア１７は直接噛合することなくアイドラギヤ３２を介して伝導連結されていることである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明を採用した押出機の駆動装置１の全体構成を示している。
同図に示すように、この実施形態の駆動装置１は、二軸押出機の左右一対のロータ２，３を同方向に回転駆動するものであり、主モータ４と、この主モータ４の駆動軸が接続される駆動入力部を有する遊星ギア機構５と、この遊星ギア機構５の出力部からの駆動力を互いに平行な二本のロータ駆動軸６，７に分配する出力分配ギア機構８と、遊星ギア機構５と出力分配ギア機構８との間に設けられた変速ギア機構９と、遊星ギア機構５を補助的に駆動する可変速の補助駆動機構１０と、を備えている。
【００１４】
主モータ４の駆動軸は、接続カプラ１１を介して遊星ギア機構５のサンギア１２に接続され、この主モータ４の後部にはブレーキ４Ａが設けられている。遊星ギア機構５は、第一の駆動入力部として機能する当該サンギア１２と、このサンギア１２の周囲に配置された三つの遊星ギア１３（三つ以上でもよい。）と、これらの遊星ギア１３を回転自在に保持するギア保持器１４と、すべての遊星ギア１３が噛合する内周歯を内周側に有しかつ第二の駆動入力部として機能する外周歯を外周側に有する中空ギア１５と、を備えており、この中空ギア１５はギアケースに対して回転自在に支持されている。
【００１５】
変速ギア機構９は、歯数比の異なるギアと交換することでロータ駆動軸６，７の回転数を調整するためのもので、遊星ギア機構５の出力部を構成するギア保持器１４に図外のカプラを介して同軸心状に直結された駆動ギア１６と、この駆動ギア１６に噛合するように配置された従動ギア１７と、を備えている。この従動ギア１７は、後述する出力分配ギア機構８を構成する各ロータ駆動軸６，７のうち、スラスト軸受け１９を貫通して更に他端側（図１の左側）に延設された第一ロータ駆動軸６の端部に直結されている。
【００１６】
出力分配ギア機構８は、一端側（図１の右側）に左ロータ２に対する接続部１８を有しかつ他端側が第一スラスト軸受け１９によって支持されている第一ロータ駆動軸６と、一端側に右ロータ３に対する接続部１８を有しかつ他端側が第二スラスト軸受け２０によって支持されている第二ロータ駆動軸７と、これらのロータ駆動軸６，７の上下に配置された上下一対の第一及び第二分配軸２１，２２と、を備えている。
この各軸６，２１，２２のうち、第一ロータ駆動軸６の基端側には第一駆動ギア２４が設けられ、この第一駆動ギア２４には前記各分配軸２１，２２の基端側に設けた第一及び第二分配ギア２５，２６がそれぞれ噛合している。また、第二ロータ駆動軸７の中央部には第二駆動ギア２７が設けられ、この第二駆動ギア２７には前記各分配軸２１，２２の先端側に設けられた第一及び第二加算ギア２８，２９がそれぞれ噛合している。
【００１７】
第一及び第二ロータ駆動軸６，７の一端側には、左右のロータ２，３との接続手段を構成する前記接続カプラ１８が設けられ、その他端側は、その各ロータ２，３からのスラスト力を受け止めるためのスラスト軸受け１９，２０がそれぞれ接続されている。このうち、第一ロータ駆動軸６の他端部は、第一スラスト軸受け１９を貫通して遊星ギア機構５側（図１の左側）まで延設され、この延設端部に前記従動ギア１７が固定されている。
なお、図１及び図２において、Ａは遊星ギア機構５の中心、Ｂは第一ロータ駆動軸６の中心、Ｃは第一分配軸２１の中心、Ｄは第二分配軸２２の中心、Ｅは第二ロータ駆動軸７の中心をそれぞれ示している。また、図１では、各軸の位置関係を平面状態に展開して描いているため、第一分配軸２１は第一ロータ駆動軸６の左側（図１の上側）に配置されている。
【００１８】
従って、実際の第一分配軸２１は、図２（ｃ）に示すように第二分配軸２２の直上に位置しており、図１において破線矢印で示すように、第一分配軸２１の第一加算ギア２８は第二ロータ駆動軸７の第二駆動ギア２７に噛合している。
図１において横方向矢印でそれぞれ示してあるように、上記出力分配ギア機構８を構成する各ギア２４〜２９には、各分配軸２１，２２に対するスラスト力を相殺し、かつ、第二スラスト軸受け２０に対する負担を軽減するための斜歯が形成されている。
【００１９】
すなわち、第一分配軸２１の第一分配ギア２５には、図示右向きのスラスト力を発生させる斜歯が形成され、同軸２１の第一加算ギア２８には図示左向きのスラスト力を発生させる斜歯が形成されており、これによって当該第一分配軸２１に発生するスラスト力を相殺するようにしている。
また、第二分配軸２２の第二分配ギア２６には、図示右向きのスラスト力を発生させる斜歯が形成され、同軸２２の第二加算ギア２９には図示左向きのスラスト力を発生させる斜歯が形成されており、これによって当該第二分配軸２２に発生するスラスト力を相殺するようにしている。
【００２０】
更に、第一及び第二加算ギア２８，２９が噛合する第二駆動ギア２７には、それらの加算ギア２８，２９に生じるスラスト力の反力として、第二ロータ駆動軸７をロータ３側に押し戻す図示右向きのスラスト力が作用するので、これによって第二スラスト軸受け２０に対する負担が軽減されることになる。
一方、第一及び第二分配ギア２５，２６が噛合する第一駆動ギア２４には、それらの分配ギア２５，２６に生じるスラスト力の反力として、第一ロータ駆動軸６をロータ２の反対側に押し出す図示左向きのスラスト力が作用するので、このままでは、かかるロータ２からのスラスト力に第一駆動ギア２４によるスラスト力が加わって第一スラスト軸受け１９の負担が増大することになる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、第一スラスト軸受け１９を貫通して延設した第一ロータ駆動軸６に前記変速ギア機構９の従動ギア１７を固定し、この従動ギア１７に第一ロータ駆動軸６をロータ２側に押し戻す方向の斜歯を形成することにより、第一スラスト軸受け１９にかかる負担を可及的に軽減するようにしている。
前記補助駆動機構１０は、可変速の補助モータ３０と、この補助モータ３０の駆動軸の回転数を減速して伝達する複数段の減速ギア３１とを備えており、この複数の減速ギア３１のうちの最終ギアは、前記遊星ギア機構５の中空ギア１５の外周歯に噛合している。従って、本実施形態の駆動装置１では、主モータ４による一定速度の運転だけでなく、補助駆動機構１０の変速範囲内において各ロータ駆動軸６，７を無段階に変速できるようになっている。
【００２２】
なお、モータ３０との駆動軸と一段目のギア軸とは、トルクリミッタ（オーバートルク検出）機能付きの継ぎ手３４を介して接続されており、どんな回転数範囲でも出力軸のオーバートルクを検出できるようになっている。
上記構成に係る駆動装置１によれば、歯数比の異なるギアと交換することでロータ駆動軸６，７の回転数を調整するための変速ギア機構９が遊星ギア機構５の出力側に配置されているので、変速ギア機構９を構成する各ギア１６，１７の回転数を主モータ４の回転数よりも大幅にダウンさせることができる。
【００２３】
従って、変速ギア機構９を構成する各ギア１６，１７の歯車周速や軸受け周速も低くなって駆動装置１からの騒音を可及的に低くできるとともに、各ギア１６，１７を支持する軸受けのｄ・ｎ値も小さくなるので、当該軸受けの焼き付き事故の発生を可及的に防止できるようになる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の設計変更が可能である。
例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、変速ギア機構９を構成する駆動ギア１６と従動ギア１７は、それらを直接噛合させずにアイドラギア３２を介して伝動連結するようにしてもよい。この場合、各ギア１６，１７の一個当たりの径寸法やその軸受けの寸法をより小さくすることができ、騒音の発生と軸受けの焼き付き事故の発生をより有効に防止できるようになる。
【００２４】
また、図３（ｃ）に示すように、駆動ギア１６と従動ギア１７は互いに直交状に噛合し合う傘歯車３３で構成することもできる。
更に、図１に示す出力分配ギア機構８は、あくまでも一例であって、図示の分配加算方式以外にも種々の設計変更が可能である。例えば、本発明は、三つ以上のロータ駆動軸を有する場合にも採用できるし、左右一対のロータ駆動軸を異方向に回転させる出力分配ギア機構の場合にも採用することができる。
また、遊星ギア機構５は、図１に示すような遊星ギアが一つの場合だけでなく、遊星ギアを二つ以上タンダムに並べたものであってもよい。もっとも、この場合には、最も減速された最後の遊星ギアの出力側だけでなく、少なくとも最初の遊星ギアの出力側に変速ギア機構を設けることにしてもよい。
【００２５】
図４は、本発明の第二実施形態を示している。
この実施形態が図１に示す第一実施形態と異なる点は、補助モータ３０を主モータ４に左隣りに並列に配置し、かつ、補助駆動機構１０のピニオン軸３５の軸心Ｆを第一ロータ駆動軸６の軸心Ｂに一致させている点にある。
この場合、補助モータ３０を主モータ４の左隣りに配置しているので、第一実施形態の場合（図１）に比べて装置全体の幅寸法をコンパクト化できる利点がある。すなわち、遊星ギア機構５、変速ギア機構９及び補助駆動機構１０を内蔵するギアケースは上下二分割の一体構造になっているが、補助モータ３０を主モータ４の隣りに配置すると、そのギアケースの平面形状がほぼ四角形に近い形状になり、同ギアケースの幅寸法を小さくできるからである。
【００２６】
また、本実施形態では、補助駆動機構１０のピニオン軸３５の軸心Ｆが第一ロータ駆動軸６の軸心Ｂに一致しているので、同ピニオン軸３５を支持する軸受けのボーリング穴及び従動ギア１７軸を支持する軸受けのボーリング穴の加工が容易になるという利点がある。
なお、本実施形態のその他の構成は第一実施形態の場合と同様であるから、図面に同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変速ギア機構の回転数を大幅に減少することができるので、押出機の駆動装置を可及的に低騒音化できるとともに、変速ギア機構を支持する軸受けが焼き付くのを可及的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を採用した二軸押出機の駆動装置の全体構成図である。
【図２】  （ａ）は図１のＸ方向から見たギア配置図であり、（ｂ）は図１のＹ方向から見たギア配置図であり、（ｃ）は図１のＺ方向から見たギア配置図である。
【図３】  （ａ）はアイドラギアを採用した変速ギア機構の側面配置図であり、（ｂ）は（ａ）を左横から見たギア配置図である。（ｃ）は傘歯車を採用した変速ギア機構の平面配置図である。
【図４】  第二の実施形態に係る二軸押出機の駆動装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１      駆動装置
２      左ロータ
３      右ロータ
４      主モータ
５      遊星ギア機構
６      第一ロータ駆動軸
７      第二ロータ駆動軸
８      出力分配ギア機構
９      変速ギア機構
１０      補助駆動機構
１２      サンギア（第一の駆動入力部）
１３      遊星ギア
１４      ギア保持器（出力部）
１５      中空ギア（第二の駆動入力部）
１６      駆動ギア
１７      従動ギア
１８      接続カプラ（接続手段）
１９      第一スラスト軸受け
２０      第二スラスト軸受け
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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