(57)【要約】      （修正有）【課題】ストローク比の変更を可能にするレシプロ混練機を提供する。【解決手段】一次回転歯車がギアボックス２の一次シャフトへ４と取り付けられ、一次シャフトに合わせて回転する。二次回転歯車が一次回転歯車に係合し、一次回転歯車に合わせ回転する。二次シャフトが、二次回転歯車に取り付けられ、二次回転歯車に合わせ回転する。一次振動歯車が、ギアボックスの一次シャフトに取り付けられ、一次シャフトに合わせ回転する。二次振動歯車が一次振動歯車に係合し、二次シャフト上で回転する。偏心子が二次振動歯車へと接続され、二次振動歯車に合わせて回転する。ヨークが偏心子に係合し、ローブに応答して二次シャフトに垂直な軸において振動する。ギアボックスの二次シャフトがヨークの振動に合わせて二次シャフト軸に沿って移動する。ハウジングがヨークに枢動可能に取り付けられるとともに、ケーシングにおいてケーシングに枢動可能に取り付けられる。【選択図】図１
2014240067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロ混練機用のギアボックスであって、
ケーシングと、
モータへと接続されるように構成されたギアボックス一次シャフトと、
前記ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、該ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する一次回転歯車と、
前記一次回転歯車に係合し、該一次回転歯車に合わせて回転する二次回転歯車と、
前記二次回転歯車へと取り付けられ、該二次回転歯車に合わせて回転するギアボックス二次シャフトと、
前記ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、該ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する一次振動歯車と、
前記一次振動歯車に係合し、該一次振動歯車に合わせて前記ギアボックス二次シャフト上で回転する二次振動歯車と、
ローブを備えており、前記二次振動歯車へと接続され、該二次振動歯車に合わせて回転する偏心子と、
前記偏心子に係合し、回転する該偏心子の前記ローブに接触することによって前記ギアボックス二次シャフトに垂直な軸において振動し、該ヨークの振動に合わせて前記ギアボックス二次シャフトを該ギアボックス二次シャフトの軸に沿って移動させるヨークと、
ヨーク枢支軸にて前記ヨークへと枢動可能に取り付けられるとともに、ケーシング枢支軸にて前記ケーシングへと枢動可能に取り付けられ、前記ヨーク枢支軸と前記ケーシング枢支軸とが平行でないハウジングと、
前記混練機へと取り付けられるように構成された前記ギアボックス二次シャフト上の継手と、を備えるレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２】
前記ギアボックス二次シャフトと前記ギアボックス一次シャフトとが平行である請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項３】
前記一次回転歯車と前記二次回転歯車とが、第１のギア比を有している請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項４】
前記一次振動歯車と前記二次振動歯車とが、第２のギア比を有している請求項３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項５】
前記第１のギア比と前記第２のギア比とが、独立である請求項４に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項６】
前記二次ギアボックスシャフトが、トロイダル軸受によって前記ケーシングへと接続されている請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項７】
前記ケーシング枢支軸と前記ギアボックス二次シャフトとが、ずらされている請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項８】
前記ケーシング枢支軸と前記ヨーク枢支軸とが、垂直である請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項９】
ギアボックス一次シャフトの回転速度につれて変化することがないストローク比を有する請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項１０】
混練機と、ギアボックスと、モータと、を備えるレシプロ混練機であって、前記混練機が、円筒形のケーシングと、前記円筒形のケーシングへと延びており、羽根を備えているスクリュと、前記円筒形のケーシングへと延びたピンと、を備えており、
前記ギアボックスが、ケーシングと、前記モータへと接続されるように構成されたギアボックス一次シャフトと、前記ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、該ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する一次回転歯車と、前記一次回転歯車に係合し、該一次回転歯車に合わせて回転する二次回転歯車と、前記二次回転歯車へと取り付けられ、該二次回転歯車に合わせて回転するギアボックス二次シャフトと、前記ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、該ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する一次振動歯車と、前記一次振動歯車に係合し、該一次振動歯車に合わせて前記ギアボックス二次シャフト上で回転する二次振動歯車と、ローブを備えており、前記二次振動歯車へと接続され、該二次振動歯車に合わせて回転する偏心子と、前記偏心子に係合し、回転する該偏心子の前記ローブに接触することによって前記ギアボックス二次シャフトに垂直な軸において振動し、該振動に合わせて前記ギアボックス二次シャフトを該ギアボックス二次シャフトの軸に沿って移動させるヨークと、ヨーク枢支軸にて前記ヨークへと枢動可能に取り付けられるとともに、ケーシング枢支軸にて前記ケーシングへと枢動可能に取り付けられ、前記ヨーク枢支軸と前記ケーシング枢支軸とが平行でないハウジングと、を備えており、前記ギアボックス二次シャフトが、該ギアボックス二次シャフトの移動に合わせて前記スクリュの移動が移動するように、該スクリュへと接続されており、前記モータが、前記ギアボックス一次シャフトへと接続されている、レシプロ混練機。
【請求項１１】
前記ギアボックス二次シャフトが、回転および振動する請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項１２】
出力継手軸受ハウジングをさらに備えている請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項１３】
前記ギアボックス二次シャフトと前記出力継手軸受ハウジングとの間のトロイダル軸受を備えている請求項１２に記載のレシプロ混練機。
【請求項１４】
前記ギアボックス二次シャフトと前記ギアボックス一次シャフトとが平行である請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項１５】
前記一次回転歯車と前記二次回転歯車とが、第１のギア比を有している請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項１６】
前記一次振動歯車と前記二次振動歯車とが、第２のギア比を有している請求項１５に記載のレシプロ混練機。
【請求項１７】
前記第１のギア比と前記第２のギア比とが、独立である請求項１６に記載のレシプロ混練機。
【請求項１８】
前記ギアボックス二次シャフトが、トロイダル軸受によって前記ケーシングへと接続されている請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項１９】
前記ケーシング枢支軸と前記ギアボックス二次シャフトとが、ずらされている請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項２０】
前記ケーシング枢支軸と前記ヨーク枢支軸とが、垂直である請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項２１】
ギアボックス一次シャフトの回転速度につれて変化することがないストローク比を有する請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項２２】
押し出しダイをさらに備える請求項１０に記載のレシプロ混練機。
【請求項２３】
レシプロ混練機用のギアボックスであって、ケーシングと、前記ケーシングを貫いて延びる一次シャフトと、前記一次シャフトへと取り付けられ、周状に対称に配置された平面からの逸脱を備えているローラプレートと、前記ケーシングへと取り付けられ、前記ローラプレートに係合する少なくとも１つのローラアセンブリと、を備えており、前記ローラプレートの回転により、該ローラプレートと前記ローラアセンブリとの間の前記係合に応答して、前記一次シャフトが回転に並行して前記ケーシングに対して移動する、レシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２４】
前記逸脱が、ｓｉｎ（ｓｉｎ（ｘ））のパターンを有する請求項２３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２５】
前記ローラプレートが、
Ｘ＝Ｒ×ｃｏｓ（ｔ）
Ｙ＝Ｒ×ｓｉｎ（ｔ）
Ｚ＝ＳＬ×ｓｉｎ（ＳＲ×ｔ）
によって定められる形状を有しており、
ここでＺは前記ローラプレートの回転軸であり、Ｒは前記ローラプレートの半径であり、ＳＬはストローク長であり、ＳＲはストローク比であり、ｔは０〜２×πである、請求項２３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２６】
逸脱１つにつき１つのローラアセンブリを備えている請求項２３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２７】
前記ローラプレートが、１２０°の間隔で位置する３つの逸脱を備えている請求項２３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２８】
３つのローラアセンブリを１２０°の間隔で備えている請求項２７に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２９】
一次シャフトの回転速度につれて変化することがないストロークを有する請求項２３に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動および回転の組み合わせをただ１つの駆動部から可能にする混練機用のギアボックスであって、１回転当たりの振動の行程が調節可能であるが、所与の調節においては不変であるギアボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
混練機は、さまざまな用途に幅広く使用されている。一般に、混練機を、回転のみの混練機または回転および振動の混練機のいずれかに分類することができる。本出願は、この技術分野においてレシプロ混練機とも称される回転および振動が可能な混練機に関する。
【０００３】
レシプロ混練機の重要な設計的特徴は、回転と振動との間の関係である。これが、この技術分野では、便利のために、軸の１回転当たりの振動（すなわち、回転軸に平行な平行移動）の回数である「ストローク比」と称される。例えば、１というストローク比は、振動が、１回転の間に初期の地点から出発して運動の全範囲を移動して出発の地点まで戻ることを指すと考えられる。この運動の範囲が、「ストローク長」と称される。２というストローク比では、１回転において振動が２回生じると考えられる。ストローク比は整数であってよいが、場合によっては、２．５（２回転につき５回の振動が生じる）などの分数であってもよい。
【０００４】
スクリュの設計およびピン（存在する場合）の配置が、レシプロ混練機のストローク比およびストローク長の要件を定める。ストローク比およびストローク長が、スクリュの設計およびピンの配置に整合していない場合、スクリュの羽根とピンとが壊滅的な様相で衝突する可能性がある。結果として、レシプロ混練機は、設計の変更に関して比較的柔軟性に乏しいと考えられている。レシプロ混練機は、典型的には、特定の用途に合わせて設計され、設計における選択により、多くの場合に、既存の混練機において練り混ぜることができる材料が制約される。
【０００５】
理解されるとおり、回転および振動を別々の駆動機構を使用することによって調節することができるが、この手法では故障率が高くなる。一方の駆動機構が、たとえわずかでも変化すると、回転および振動が同期運動を失い、羽根とピンとが衝突し、壊滅的な結果につながる。したがって、ストローク比の変動の可能性を回避するために、回転および振動が共通の駆動部を有することが強く望まれる。
【０００６】
ストローク比が容易に変更可能であることで、スクリュおよびピンのさまざまな組み合わせが可能にされるレシプロ混練機を提供することが、長年にわたって望まれている。これは、ただ１つのユニットを、単に異なるスクリュを挿入し、異なるピンの配置を使用し、スクリュおよびピンの選択に応じてストローク比およびストローク長を調節するだけで、多数の異なる用途に使用できるようにすると考えられる。残念ながら、そのような設備は、適切なギアボックスの欠如によって制限されている。この長年にわたる課題が、本発明によって軽減された。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、ストローク比の変更を可能にするレシプロ混練機を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、レシプロ混練機における使用に特に適したギアボックスであって、ストローク比およびストローク長が容易に変更可能であることで、スクリュおよびピンの組み合わせにおける柔軟性が可能にされるギアボックスを提供することにある。
【０００９】
本発明の特段の特徴は、ただ１つの駆動部を利用することで、ストローク比が回転速度に関して不変であることを保証できる点にある。
【００１０】
これらの特徴および他の特徴が、理解されるとおり、レシプロ混練機用のギアボックスにおいてもたらされる。ギアボックスが、モータへと接続されるように構成されたギアボックス一次シャフトを有する。一次回転歯車が、ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する。二次回転歯車が、一次回転歯車に係合し、一次回転歯車に合わせて回転する。ギアボックス二次シャフトが、二次回転歯車へと取り付けられ、二次回転歯車に合わせて回転する。一次振動歯車が、ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する。二次振動歯車が、一次振動歯車に係合し、一次振動歯車に合わせてギアボックス二次シャフト上で回転する。少なくとも１つのローブを備える偏心子が、二次振動歯車へと接続され、二次振動歯車に合わせて回転する。ヨークが、偏心子に係合し、回転する偏心子のローブに接触することによってギアボックス二次シャフトに垂直な軸において振動し、ヨークの振動に合わせてギアボックス二次シャフトをギアボックス二次シャフトの軸に沿って移動させる。ハウジングが、ヨーク枢支軸にてヨークへと枢動可能に取り付けられるとともに、ケーシング枢支軸にてケーシングへと枢動可能に取り付けられ、ヨーク枢支軸とケーシング枢支軸とは平行でない。継手が、ギアボックス二次シャフトに位置し、混練機へと取り付けられるように構成されている。
【００１１】
さらに別の実施の形態が、レシプロ混練機においてもたらされる。レシプロ混練機が、円筒形のケーシングを備える混練機を有している。スクリュが、円筒形のケーシングへと延びており、スクリュが、円筒形のケーシングへと延びている羽根およびピンを有している。ギアボックスが設けられる。ギアボックスは、モータへと接続されるように構成されたギアボックス一次シャフトを有している。一次回転歯車が、ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する。二次回転歯車が、一次回転歯車に係合し、一次回転歯車に合わせて回転する。ギアボックス二次シャフトが、二次回転歯車へと取り付けられ、二次回転歯車に合わせて回転する。一次振動歯車が、ギアボックス一次シャフトへと取り付けられ、ギアボックス一次シャフトに合わせて回転する。二次振動歯車が、一次振動歯車に係合し、一次振動歯車に合わせてギアボックス二次シャフト上で回転する。ローブを備える偏心子が、二次振動歯車へと接続され、二次振動に合わせて回転する。ヨークが、偏心子に係合し、回転する偏心子のローブに接触することによってギアボックス二次シャフトに垂直な軸において振動し、ヨークの振動に合わせてギアボックス二次シャフトをギアボックス二次シャフトの軸に沿って移動させる。ハウジングが、ヨーク枢支軸にてヨークへと枢動可能に取り付けられるとともに、ケーシング枢支軸にてケーシングへと枢動可能に取り付けられ、ヨーク枢支軸とケーシング枢支軸とは平行でない。ギアボックス二次シャフトが、ギアボックス二次シャフトの移動に合わせてスクリュが移動するように、スクリュへと接続される。モータが、ギアボックス一次シャフトへと接続される。
【００１２】
さらに別の実施の形態が、レシプロ混練機用のギアボックスにおいてもたらされる。ギアボックスは、ケーシングを有しており、一次シャフトがケーシングを貫いて延びている。ローラプレートが、一次シャフトへと取り付けられ、ローラプレートが、周状に対称に配置された平面からの逸脱を有している。少なくとも１つのローラアセンブリが、ケーシングへと取り付けられ、ローラプレートに係合する。ローラプレートの回転により、ローラプレートとローラアセンブリとの間の係合に応答して、一次シャフトが回転に並行してケーシングに対して移動する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の概略の部分切断図である。
【図２】本発明の実施の形態の斜視概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の前方からの斜視概略図である。
【図４】本発明の実施の形態の後方からの斜視概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の概略の側面図である。
【図６】本発明の実施の形態の概略の側面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態の上面図である。
【図９】本発明の実施の形態の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、レシプロ混練機に関し、特にはストローク比を最小限の労苦で種々のスクリュ／ピンの組み合わせに対応すべく変更することができるレシプロ混練機に関する。より詳しくは、本発明は、レシプロ混練機における使用に特に適したギアボックスに関する。
【００１５】
本発明を、本明細書の一体の一部分であるが、本明細書を限定するものではない図面を参照して説明する。説明の全体を通して、類似の構成要素には相応の参照番号が付されている。
【００１６】
本発明の実施の形態が、図１の概略の部分切断図に示されている。図１において、モータ駆動軸３を有する駆動モータ１が、ギアボックス２の主たる動力源である。モータ駆動軸が、一次シャフト継手５によってギアボックスの一次シャフト４へと接続されている。モータ（モータに限られないが）を、図示のように直接接続することができ、あるいは変速機、歯車アセンブリ、またはベルトアセンブリ（ただし、これらに限られない）などの機構を介して接続してもよい。本発明の目的において、駆動モータは、ギアボックスの一次シャフトを回転させるように構成される。
【００１７】
ギアボックス２（さらに詳しく後述される）が、混練機シャフト継手９によってレシプロ混練機８の混練機入力シャフト７へと接続された出力継手６を有している。混練機シャフト継手が、出力継手の回転および振動が混練機入力シャフトへと伝えられることを保証する。レシプロ混練機は、多数の羽根１１を備えるスクリュ１０を備えている。スクリュが回転および振動するとき、羽根がピン１２のすぐ近くを通過することで、練り混ぜの機能がもたらされる。前駆体材料１４がホッパ１５へと進入し、混練機へと通過し、随意より押し出しダイ１６を通って押出成形物１７として出て、ビン１８に集められる。
【００１８】
ギアボックス２が、単離された状態で、図２の斜視図に示されている。図２において、ギアボックスは、理解されるとおり、フレーム部材（図示されていない）への取り付けに適した上側および下側ケーシング部材２０を備えている。ギアボックスの一次シャフト４が、ギアボックスの後部から延びており、出力継手６に、ギアボックスの前部において、出力継手６への結合のためにアクセス可能である。ケーシングの軸受については、その妥当性を容易に理解できると考えられ、その設計が特に本発明を限定するものではないため、さらなる説明を省略する。
【００１９】
枢支ピンフランジ２１が、ケーシングのどちらかの側面に位置し、その目的は、さらなる説明の後にさらに充分に理解されるであろう。
【００２０】
ギアボックスの内部部品の実施の形態が、図３に前方からの斜視図で示され、別の実施の形態が、図４に後方からの斜視図で示されている。どちらの図においても、ケーシングは、分かり易くするために取り除かれている。
【００２１】
ギアボックスの一次シャフト４が、回転および振動を協調させて駆動する。軸受２２が、容易に理解されるとおり、ギアボックスの一次シャフトをハウジングに支持する。一次回転歯車２３が、ギアボックスの一次シャフトに固定され、ギアボックスの一次シャフトによって駆動される。一次回転歯車が、二次回転歯車２４に係合し、ギアボックスの二次シャフト２５に回転をもたらす。ギアボックスの二次シャフトは、好ましくはギアボックスの一次シャフトに平行である。一次回転歯車の二次回転歯車に対するギア比が、ギアボックスの一次シャフト４に対するギアボックスの二次シャフト２５の回転速度を決定する。ギアボックスの二次シャフトは、ケーシングに係合する軸受２６によって支持されている。
【００２２】
一次振動歯車２７が、ギアボックスの一次シャフトに取り付けられ、ギアボックスの一次シャフトによって駆動される。一次振動歯車が、ギアボックスの二次シャフト２５上で自由に回転する二次振動歯車２８に係合している。二次振動歯車は偏心子２９を駆動する。偏心子２９は、ローブ３０を有している。
【００２３】
偏心子を、偏心子を分かり易くするために単独の図にて示している図５において、よりよく見て取ることができる。
【００２４】
ヨーク３１が、偏心子に乗せられている。偏心子が回転するとき、ヨークがローブのパターンをハウジング３２へと伝える。ヨークが、ハウジングにおいて二次枢支軸３３上で枢動し、ハウジングが、一次枢支スリーブ３４上で枢動し、一次枢支スリーブは、軸受（図示されていない）によってケーシングと固定され、枢支ピンフランジ２１によって境界付けられている。一次枢支スリーブ３４が、ギアボックスの二次シャフトに対してずらされていることで、ハウジングが一次枢支スリーブによって定められる軸にて図４の矢印に沿って往復振動する。ギアボックスの二次シャフトの軸において定められる振動の長さは、偏心子のローブの角度および一次枢支スリーブとギアボックスの二次シャフトの軸との間の距離に依存する。一般に、ストローク長は、偏心子の角度が増すにつれて大きくなり、ギアボックスの二次シャフトの中心線から一次枢支スリーブまでの距離が増すにつれて大きくなる。好ましい出力継手軸受ハウジング３５が、出力継手６を収容するとともに、混練機のための取り付け点をもたらす。
【００２５】
説明から明らかであるとおり、二次振動歯車および偏心子は、ギアボックスの二次シャフトとは異なる速度で回転することができる。したがって、それらはギアボックスの二次シャフト上で自由に回転できなければならず、ギアボックスの二次シャフトに沿って自由に移動できなければならない。
【００２６】
三次歯車３５が、図３に示されているように、アイドラローラとして機能することができ、あるいは油ポンプ３６、他の補機、または診断設備などを回転させることができる。補機および診断設備として、潤滑モニタ、回転計、時間モニタ、などを挙げることができる。
【００２７】
ギアボックスの内部部品の一部が、図６の概略の側面断面図に示されている。図６に示されるとおり、偏心子２９は、ギアボックスの二次シャフト２５上で自由に回転する。シャフトとギアボックスの二次シャフトのランド３８との間の回転摩擦を減らすために、偏心子およびギアボックスの二次シャフトが、両者の間に二次シャフト軸受３６を有することが好ましい。二次シャフト軸受は、好ましくは球面ころスラスト軸受である。
【００２８】
出力継手６および出力継手軸受ハウジング３５が、回転摩擦を減らすために、両者の間に継手ハウジング軸受３７を有することが好ましい。特に好ましい継手ハウジング軸受は、トロイダル軸受である。
【００２９】
トロイダル軸受は、長くてわずかに膨らんだ対称形のローラを備える単列の軸受を有している。内輪および外輪の両方の軌道面が、凹状であって、軸受の真ん中を中心にして対称に位置している。トロイダル軸受は、自動的な整列および軸方向の変位の特性ゆえに、特に好ましい。トロイダル軸受は、ＳＫＦ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＣＡＲＢ（登録商標）トロイダルころ軸受として市販されている。
【００３０】
本発明の特徴は、回転と振動とを常に相関させることで、羽根とピンとの間の壊滅的な接触を予防することにある。理解されるとおり、一次回転歯車および一次振動歯車が、ギアボックスの一次シャフト上で互いに独立に回転することがないようなやり方で、ギアボックスの一次シャフトに固定される。一次回転歯車および一次振動歯車は、好ましくは、キー溝、対をなす表面形状、およびねじ山付きの部材などによってギアボックスの一次シャフトへと可逆に取り付けられる。同様に、一次回転歯車と二次回転歯車との間の結合、一次振動歯車と二次振動歯車との間の結合、二次回転歯車とギアボックスの二次シャフトとの間の結合、および二次振動歯車と偏心子との間の結合は、好ましくは滑りを防止する結合である。ベルトを取り入れることが可能であるが、歯車と噛み合う突起を内側に有する歯付きベルトでない限り、好ましくない。歯車などの噛合する一次および二次歯車が、好ましい実施の形態である。チェーンアセンブリが、別の好ましい実施の形態である。
【００３１】
本発明の特段の特徴は、ストロークを変えることができる点にある。ストローク長を、偏心子を交換することによって変更することができる。ストローク比を、一次振動歯車の二次振動歯車に対するギア比を変え、一次回転歯車の二次回転歯車に対するギア比を変え、あるいはこれらの組み合わせによって変更することができる。
【００３２】
例として、図４を参照すると、ギアボックスの一次シャフト４の回転速度は、ギアボックスの一次シャフト４へと取り付けられたモータによって決定される。例示の目的で、ギアボックスの一次シャフトの回転速度を１８００ｒｐｍとする。混練機内のスクリュの回転速度は、ギアボックスの二次シャフトの回転速度と同じになり、これは一次回転歯車の二次回転歯車に対するギア比によって決定される。例えば、一次回転歯車に対する二次回転歯車のギア比は、２：１であってよく、ギアボックスの二次シャフトの回転速度が、ギアボックスの一次シャフトの回転速度の半分になる。この例示の例では、混練機のスクリュの回転速度が９００ｒｐｍになると考えられる。
【００３３】
スクリュの振動数は、偏心子のローブの数および偏心子の回転速度によって決定されると考えられる。例示の目的で、偏心子は、ローブを１つだけ有することができ、偏心子の１回転によってスクリュの振動が１回生じる。したがって、振動数は、偏心子の回転速度によって決定されると考えられる。偏心子は、ギアボックスの一次シャフトへと接続され、二次振動歯車に対する一次振動歯車の比によって定められる。やはり例示の目的で、二次振動歯車に対する一次振動歯車の比が、１．５：１である場合、偏心子は、ギアボックスの二次シャフトの速度の３倍である２７００ｒｐｍの速度で回転する。この例における結果は、３というストローク比であるため、１回転につき３回の振動である。
【００３４】
本発明の特段の特徴は、ストローク比がモータの速度またはギアボックスの一次シャフトの回転速度にかかわらず不変であるため、混練機内での衝突の可能性が排除される点にある。電源の変動などによってモータの速度が乱れ、結果として混練機のスクリュの回転速度および振動数が変化しても、ストローク比には変化がないと考えられる。
【００３５】
当業者であれば、本明細書における教示にもとづき、一般的な工学の原理を使用して、ストローク比を決定でき、あるいは定めることができるであろう。
【００３６】
本発明のギアボックスの別の実施の形態が、図７〜１０の一部分の概略図に示されている。図７〜１０においては、下側ケーシング５１が図示されており、上側ケーシングは、分かり易くするために取り除かれている。ギアボックス５０が、図７においては正面図にて、図８においては上面図にて、図９においては側方からの斜視図にて、図１０においては側面図にて示されている。
【００３７】
ギアボックス５０は、ギアボックスを貫いて続く一次シャフト５２を備えている。モータが、スライド継手５３にて一次シャフトへと取り付けられる。スライド継手は、一次シャフトの回転をモータへと結合させる一方で、一次シャフトがモータの軸と平行に振動することを可能にしている。スライド継手は、モータと一次シャフトとの間の直接接続であってよく、あるいは歯車、プーリ、チェーン、変速機、などを使用するオフセット接続であってよい。
【００３８】
一次シャフトにローラプレート５３が取り付けられている。ローラプレートは、平面からの逸脱を円周に対称に配置して備えている。平面からの逸脱が、ローラの中央面の両側に正弦曲線の様相で位置することが特に好ましい。エッジ５５が、ｓｉｎ（ｓｉｎ（ｘ））の正弦曲線パターンを有すると特に好ましい。別の好ましい実施の形態においては、ローラプレートのｚ軸を回転軸であると仮定し、好ましいプレート形状についてのパラメータ方程式は、
Ｘ＝Ｒ×ｃｏｓ（ｔ）
Ｙ＝Ｒ×ｓｉｎ（ｔ）
Ｚ＝ＳＬ×ｓｉｎ（ＳＲ×ｔ）
であり、ここでＲ＝半径、ＳＬ＝ストローク長、およびＳＲ＝ストローク比であり、ｔは０〜２×πである。
【００３９】
ケーシング５１へと取り付けられたローラアセンブリ５４が、平面からの逸脱と同じ頻度で配置されている。ローラアセンブリは、ローラ５９が取り付けられたブラケット５８を備えている。ブラケットが、ケーシングへと取り付けられている。ローラが、ローラプレートを通すための制限された経路を形成している。ローラプレートがローラを通過するとき、一次シャフトが、ローラによってローラプレートへと加えられる力ゆえに、回転軸と平行に動かされる。
【００４０】
図７〜１０において、平面からの逸脱が、１２０度の間隔で位置しており、ローラアセンブリも同様である。一次シャフトおよびローラプレートが回転するとき、シャフトが、平面からの逸脱に応答して、ローラアセンブリおよびケーシングに対して直線状に移動させられる。
平面からの逸脱の発生の数が、ギアボックスのストロークを決定する。代表的なローラプレートが、図１１に示されている。図１１においては、１２０°の間隔で位置する３つの逸脱か示されている。図１１に示されるとおりのローラプレートを有するギアボックスは、１回転につき３回のストロークを生じさせると考えられる。検討の目的のために、逸脱は、中心線にもとづいて定められている。
【００４１】
１８０°の間隔で位置すると考えられる２つの逸脱によれば、ギアボックスが、１回転につき２回のストロークを生じさせると考えられる。９０°の間隔で位置すると考えられる４つの逸脱によれば、ギアボックスが、１回転につき４回のストロークを生じさせると考えられる。各々のストロークの長さは、平面からの逸脱の大きさによって決定されると考えられる。平面からの逸脱が大きいほど、ストロークが長くなる。
【００４２】
理解されるとおり、ローラアセンブリは、逸脱の数にもとづく所定の間隔で配置される。ローラアセンブリの数は、１つの逸脱につき１つのローラよりも多くなることはなく、逸脱の数と同じ頻度で対称に配置される。あるいは、逸脱の頻度に整合した様相で対称に配置される限りにおいて、使用されるローラアセンブリの数が逸脱の数よりも少なくてもよい。例として、ローラプレートが４つの逸脱を有する場合、それらはローラプレートを巡って９０°の間隔で配置されると考えられる。４つのローラアセンブリを、９０°の間隔で配置された４つのローラプレートの逸脱において使用することができる。あるいは、ローラアセンブリを選んで取り除くことができる。例えば、９０°−９０°−９０°−１８０°の間隔で配置された３つのローラアセンブリを使用することができる。別の実施の形態においては、９０°または１８０°の間隔を有する２つのローラアセンブリを使用することができる。別の実施の形態においては、ローラアセンブリを１つだけ使用してもよい。
【００４３】
混練機のスクリュは、一次シャフトへと、回転および振動をシャフトへと固定する結合によって接続されると考えられる。
【００４４】
混練機の好ましい実施の形態が、図１２に一部分の分解切断図にて示されている。図１２において、混合チャンバ１２０が、ピン１２２を通過させて延ばすことができる多数の空所１２１を備えている。ピンは、レール１２３へと取り付けられている。レール１２３が、好ましくはスロット１２４に位置することで、円形の外観からの逸脱が最小限である混合チャンバの表面が保たれる。図１２に示した実施の形態の特段の利点は、多数のピンを同時に挿入できる点にある。混合チャンバ１２０の全体または一部を外スリーブに入れ、レールをスロット内に固定することができる。あるいは、レールをねじ山付きの部材によって固定してもよい。ピンレールを混合チャンバの内部に設置することもできるが、これはあまり好ましくない。
【００４５】
スクリュは、連続した翼または翼部分を外側に有する円柱形のスクリュシャフトを備えることができる。翼のピッチは、流れの経路に沿って異なる混練特性をもたらすために、長さにつれて変化していてもよい。
【００４６】
特に好ましいスクリュを、セグメント化された羽根を示している図１３および１４を参照して説明する。
【００４７】
ここで図１３に注目すると、スクリュシャフト１３０が、外突起１３２が対称に取り付けられた円筒形の芯１３１を備えている。セグメント化された羽根１３３が、スクリュシャフト上を摺動する。セグメント化された羽根１３３は、スクリュシャフトの円筒形の芯を受け入れる中心穴１３４を有している。中心穴の凹部１３５が突起と噛合し、スクリュシャフト上でセグメント化された羽根が回転することを防止する。セグメント化された羽根は、随意により上述のようにピンの直近へと通過することによって材料を練り混ぜる翼１３６を有している。以上の説明から、セグメント化された羽根１３３を、突起および凹部の数にもとづく限られた数の回転の向きにしか配置できないことが、明らかであろう。図示のとおり、セグメント化された羽根を、３つの回転位置のうちの１つに配置することができる。これの利点を、３つのセグメント化された羽根をあたかもスクリュシャフト上に配置されたときのように分解図にて示している図１４を参照して説明する。
【００４８】
セグメント化された羽根の各々が、隣のセグメント化された羽根に対して１２０°回転させられている。セグメント化された羽根の間のスペーサ１３７が、間隔を定めている。セグメント化された羽根の厚さ、翼のピッチ、およびスペーサを変えることによって、きわめてさまざまな混練条件を確立することができる。さらに、傷んだ羽根を容易に交換することができる。シャフト上の突起およびセグメント化された羽根に位置する対応する凹部が示されているが、この配置を逆にすることも可能である。
【００４９】
スクリュのさらに別の実施の形態を、図１５を参照して説明する。図１５においては、各々が複数の翼１５０と複数の向きとを備えている複数の翼スリーブ１４９が、円筒形の芯１５１に取り付けられて示されている。円筒形の芯が、好ましくはシャフト（図示されていない）上に配置され、シャフトが翼の中央の穴の歯１５２と噛合する歯を備えている。ここでの説明から理解されるとおり、混練パターンを、翼スリーブをさまざまな構成で使用することによって調節することができる。
【００５０】
本発明を、好ましい実施の形態（ただし、これらに限られるわけではない）を参照して説明した。当業者であれば、本明細書に具体的には記載されていないが、添付の特許請求の範囲にさらに具体的に記載されるとおりの本発明の境界および範囲に包含されるさらなる実施の形態および変更を、理解できるであろう。
【図１】
2014240067.tif 000003
【図２】
2014240067.tif 000004
【図３】
2014240067.tif 000005
【図４】
2014240067.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014240067.tif 000008
【図７】
2014240067.tif 000009
【図８】
2014240067.tif 000010
【図９】
2014240067.tif 000011
【図１０】
2014240067.tif 000012
【図１１】
2014240067.tif 000013
【図１２】
2014240067.tif 000014
【図１３】
2014240067.tif 000015
【図１４】
2014240067.tif 000016
【図１５】
2014240067.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月24日(2014.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロ混練機用のギアボックスであって、ケーシングと、前記ケーシングを貫いて延びる一次シャフトと、前記一次シャフトへと取り付けられ、周状に対称に配置された平面からの逸脱を備えているローラプレートと、前記ケーシングへと取り付けられ、前記ローラプレートに係合する少なくとも１つのローラアセンブリと、を備えており、前記ローラプレートの回転により、該ローラプレートと前記ローラアセンブリとの間の前記係合に応答して、前記一次シャフトが回転に並行して前記ケーシングに対して移動する、レシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項２】
前記逸脱が、ｓｉｎ（ｓｉｎ（ｘ））のパターンを有する請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項３】
前記ローラプレートが、
Ｘ＝Ｒ×ｃｏｓ（ｔ）
Ｙ＝Ｒ×ｓｉｎ（ｔ）
Ｚ＝ＳＬ×ｓｉｎ（ＳＲ×ｔ）
によって定められる形状を有しており、
ここでＺは前記ローラプレートの回転軸であり、Ｒは前記ローラプレートの半径であり、ＳＬはストローク長であり、ＳＲはストローク比であり、ｔは０〜２×πである、請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項４】
逸脱１つにつき１つのローラアセンブリを備えている請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項５】
前記ローラプレートが、１２０°の間隔で位置する３つの逸脱を備えている請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項６】
３つのローラアセンブリを１２０°の間隔で備えている請求項５に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項７】
一次シャフトの回転速度につれて変化することがないストロークを有する請求項１に記載のレシプロ混練機用のギアボックス。
【請求項８】
円筒形のハウジング内において回転軸で回転するスクリュを備えた混練機内で原材料を練り混ぜるための方法であって、前記スクリュは前記円筒形のハウジングから延びる固定ピンで噛み合わせられた多数の羽根を有しており、
前記原材料を練り混ぜるために前記羽根が前記ピンと噛み合うような前記混練機を通して前記原材料を移動するように前記スクリュを回転する工程と、
前記スクリュの軸に平行の方向に前記羽根が前記ピンの間を回転しかつ並進して通過するような前記スクリュを同時に往復移動させる工程と、
前記羽根とピンの間の接触を予防するために前記回転と振動を相関させる工程と、を備え、
前記振動は、１回転当たり２回以上の振動の速度で起こる、方法。
【請求項９】
前記１回転当たりの振動の速度は、１回転当たり２回半より多い振動である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１回転当たりの振動の速度は３回である請求項８に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月21日(2014.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の概略の部分切断図である。
【図２】本発明の実施の形態の斜視概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の前方からの斜視概略図である。
【図４】本発明の実施の形態の後方からの斜視概略図である。
【図５】本発明の実施の形態の概略の側面図である。
【図６】本発明の実施の形態の概略の側面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態の上面図である。
【図９】本発明の実施の形態の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態の正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態のローラプレートを示す正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態の混練機の一部分を示す分解切断図である。
【図１３】本発明の実施の形態のスクリュのセグメント化された羽根を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態のスクリュのセグメント化された羽根を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態のスクリュを示す斜視図である。
【外国語明細書】
2014240067000001.pdf
2014240067000002.pdf
2014240067000003.pdf
2014240067000004.pdf