(57)【要約】【課題】本発明は、ポリマー加工や食品加工等の分野において用いられる同方向回転四軸スクリュ押出機を簡単な構造で実現することを目的とする。【解決手段】本発明による四軸駆動装置は、少なくともモーター軸(5)と、主軸(1)と３本の第１、第２、第３二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸より構成され、前記モーター軸(5)からの回転動力を前記主軸(1)へ伝達して前記主軸(1)を駆動し、次に前記主軸(1)より前記３本の二次軸(2,3,4)へ伝達し、これらの二次軸(2,3,4)を駆動する構成である。【選択図】図１
2011012706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともモーター軸(5)と、主軸(1)と３本の第１、第２、第３二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸より構成され、前記モーター軸(5)からの回転動力を前記主軸(1)へ伝達して前記主軸(1)を駆動し、次に前記主軸(1)より前記３本の二次軸(2,3,4)へ伝達し、これらの二次軸(2,3,4)を駆動することを特徴とする四軸駆動装置。
【請求項２】
前記モーター軸(5)にモーター用歯車(5a)を設け、前記主軸(1)に第１、第２、第３歯車(1a,1b,1c)を軸方向に沿って順次設け、前記モーター軸(5)と主軸(1)を前記モーター用歯車(5a)と前記第１歯車(1a)を噛み合わせるように連結し、前記第１、第２、第３二次軸(2,3,4)にそれぞれの第４〜第６歯車(2b,3b,4b)を設け、前記主軸(1)と各二次軸(2,3,4)を連結し、前記第２歯車(1b)を、第１仲介歯車(2a)を介して第１二次軸(2)の第４歯車(2b)と噛み合わせ、また前記第３歯車(1c)を、第２、第３仲介歯車(3a,4a)を介して第２、第３二次軸(3,4)のそれぞれの第５、第６歯車(3b,4b)と噛み合わせるように連結し、前記モーター軸(5)からの回転動力をモーター用歯車(5a)により前記主軸(1)の第１歯車(1a)に伝達して前記主軸(1)を駆動し、次に前記主軸(1)の第２歯車(1b)より第１仲介歯車(2a)を介し、第１二次軸(2)の第４歯車(2b)に伝達して第１二次軸(2)を駆動すると同時に、前記第３歯車(1c)より第２、第３仲介歯車(3a,4a)を介し、第２、第３二次軸(3,4)のそれぞれの第５、第６歯車(3b,4b)に伝達してこれらの第２、第３二次軸(3,4)を駆動し、前記主軸(1)と第１、第２、第３二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸が全てモーター軸(5)の回転方向と異なる同方向に回転することを特徴とする請求項１記載の四軸駆動装置。
【請求項３】
少なくともモーター軸(5)と、主軸(1)と３本の第１、第２、第３二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸より構成され、前記主軸(1)をカップリング(10)により前記モーター軸(5)に直結し、前記モーター軸(5)が直接前記主軸(1)を駆動しつつ、その回転動力を前記主軸(1)より前記３本の第１、第２、第３二次軸(2,3,4)へ伝達し、各第１、第２、第３二次軸(2,3,4)を駆動することを特徴とする四軸駆動装置。
【請求項４】
前記主軸(1)に第２、第３歯車(1b,1c)を軸方向に沿って順に設け、第１、第２、第３二次軸(2,3,4)にそれぞれの第４〜第６歯車(2b,3b,4b)を設け、前記主軸(1)と前記各二次軸(2,3,4)を連結し、前記第２歯車(1b)を第１仲介歯車(2a)を介して第１二軸軸(2)の第４歯車(2b)と噛み合わせ、前記第３歯車(1c)を第２、第３仲介歯車(3a,4a)を介して第２、第３二次軸(3,4)のそれぞれの第５、第６歯車(3b,4b)と噛み合わせるように連結し、前記モーター軸(5)がカップリング(10)により直結される主軸(1)を直接に駆動しつつ、その回転動力を主軸(1)の第２歯車(1b)より第１仲介歯車(2a)を介し、第１二次軸(2)の第４歯車(2b)に伝達して前記第１二次軸(2)を駆動すると同時に、主軸(1)の第３歯車(1c)により第２、第３仲介歯車(3a,4a)を介し、第２、第３二次軸(3,4)のそれぞれの第５、第６歯車(3b,4b)に伝達して前記各二次軸(3,4)を駆動し、前記主軸(1)と第１、第２、第３二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸がすべてモーター軸(5)と同回転数で同方向に回転することを特徴とする請求項３記載の四軸駆動装置。
【請求項５】
前記主軸(1)と３本の各二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸を左右２本ずつ配置して「Ｖ」字形を形成し、「Ｖ」字形片辺の二軸中心連結線対水平面の傾斜角αがα＝５〜６０°となるように設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の四軸駆動装置。
【請求項６】
前記主軸(1)と３本の各二次軸(2,3,4)からなる４本の出力軸を水平の「−」字形に配置することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の四軸駆動装置。
【請求項７】
前記主軸(1)を各二次軸(2,3,4)より大径とすることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の四軸駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四軸駆動装置に関し、特に、ポリマー加工や食品加工等の分野において用いられる同方向回転四軸スクリュ押出機を駆動するための四軸駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願の発明者は、同異方向回転切り替え可能な四軸スクリュ押出機の駆動装置（特許文献１）を発明している。
図９は従来発明の四軸駆動装置に関して、モーター軸と、主軸を含む４本の出力軸の配置と、それぞれの歯車と仲介歯車の配合による４本の出力軸の同方向回転モードを説明するものである。
図示のように、従来発明の四軸駆動装置の４軸同方向回転モードは、モーター軸５、主軸１、二次軸３，４と三次軸２からなる４本の出力軸と、それぞれの歯車５ａ，１ａ，１ｃ，２ｂ，３ｂ，４ｂと仲介歯車２ａ，３ａ，４ａの配置に関係し、モーター軸５からの回転動力を、その歯車５ａより主軸１の歯車１ａに伝達して主軸１を駆動し、次に主軸１の歯車１ｃより２つの仲介歯車３ａ，４ａを介し、二次軸３，４のそれぞれの歯車３ｂ，４ｂに伝達してこれらの二次軸を駆動し、更に二次軸４の歯車４ｂより仲介歯車２ａを介して三次軸２の歯車２ｂに伝達して三次軸２を駆動し、この様にして主軸１、二次軸３，４と三次軸２からなる４本の出力軸を同方向に回転させるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来発明の四軸駆動装置は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在している。
すなわち、図９に示したその４軸同方向回転モードでは、モーター軸５から主軸１に伝達された回転動力は、主軸１の駆動に使われるほか、一部主軸１の歯車１ｃより仲介歯車３ａを介し、二次軸３の歯車３ｂに伝達して二次軸３の駆動に使われ、一部仲介歯車4ａを介して二次軸４の歯車４ｂに伝達して二次軸４の駆動に使われる外、前記歯車４ｂより仲介歯車２ａを介し、三次軸２の歯車２ｂに伝達して三次軸２の駆動に使われている。つまり、主軸１から三次軸２への回転動力伝達は、前者の歯車１ｃから仲介歯車４ａへと、仲介歯車４ａから二次軸４の歯車４ｂへと、前記歯車４ｂから仲介歯車２ａへと、仲介歯車２ａから三次軸２の歯車２ｂへとの４段階を経ているため、動力伝達損失が比較的多いほか、主軸１と三次軸２の間に位相差（回転角度のズレ）が生じやすく、動力伝達に所用歯車間の擦れ合いによる摩耗と破損等の装置トラブルが潜在していると見られる。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、四軸同方向回転モードには三次軸を無くし、つまり回転動力伝達の段階数を少なくして上述の歯車間の位相差を低減することにより、上述の摩耗と破損等による潜在的装置トラブルの発生防止と動力伝達損失の低減を図れる四軸駆動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】
【０００５】
本発明の四軸駆動装置は、少なくともモーター軸と、主軸と３本の第１、第２、第３二次軸からなる４本の出力軸より構成され、前記モーター軸からの回転動力を前記主軸へ伝達して前記主軸を駆動し、次に前記主軸より前記３本の二次軸へ伝達し、これらの二次軸を駆動する構成であり、また、前記モーター軸にモーター用歯車を設け、前記主軸に第１、第２、第３歯車を軸方向に沿って順次設け、前記モーター軸と主軸を前記モーター用歯車と前記第１歯車を噛み合わせるように連結し、前記第１、第２、第３二次軸にそれぞれの第４〜第６歯車を設け、前記主軸と各二次軸を連結し、前記第２歯車を、第１仲介歯車を介して第１二次軸の第４歯車と噛み合わせ、また前記第３歯車を、第２、第３仲介歯車を介して第２、第３二次軸のそれぞれの第５、第６歯車と噛み合わせるように連結し、前記モーター軸からの回転動力をモーター用歯車により前記主軸の第１歯車に伝達して前記主軸を駆動し、次に前記主軸の第２歯車より第１仲介歯車を介し、第１二次軸の第４歯車に伝達して第１二次軸を駆動すると同時に、前記第３歯車より第２、第３仲介歯車を介し、第２、第３二次軸のそれぞれの第５、第６歯車に伝達してこれらの第２、第３二次軸を駆動し、前記主軸と第１、第２、第３二次軸からなる４本の出力軸が全てモーター軸の回転方向と違って同方向に回転する構成であり、また、少なくともモーター軸と、主軸と３本の第１、第２、第３二次軸からなる４本の出力軸より構成され、前記主軸をカップリングにより前記モーター軸に直結し、前記モーター軸が直接前記主軸を駆動しつつ、その回転動力を前記主軸より前記３本の第１、第２、第３二次軸へ伝達し、各第１、第２、第３二次軸を駆動する構成であり、また、前記主軸に第２、第３歯車を軸方向に沿って順に設け、第１、第２、第３二次軸にそれぞれの第４〜第６歯車を設け、前記主軸と前記各二次軸を連結し、前記第２歯車を第１仲介歯車を介して第１二次軸の第４歯車と噛み合わせ、前記第３歯車を第２、第３仲介歯車を介して第２、第３二次軸のそれぞれの第５、第６歯車と噛み合わせるように連結し、前記モーター軸がカップリングにより直結される主軸を直接に駆動しつつ、その回転動力を主軸の第２歯車より第１仲介歯車を介し、第１二次軸の第４歯車に伝達して前記第１二次軸を駆動すると同時に、主軸の第３歯車により第２、第３仲介歯車を介し、第２、第３二次軸のそれぞれの第５、第６歯車に伝達して前記各二次軸を駆動し、前記主軸と第１、第２、第３二次軸からなる４本の出力軸がすべてモーター軸と同回転数で同方向に回転する構成であり、また、前記主軸と３本の各二次軸からなる４本の出力軸を左右２本ずつ配置して「Ｖ」字形を形成し、「Ｖ」字形片辺の二軸中心連結線対水平面の傾斜角αがα＝５〜６０°となるように設けられている構成であり、また、前記主軸と３本の各二次軸からなる４本の出力軸を水平の「−」字形に配置する構成であり、また、前記主軸を各二次軸より大径とする構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による同方向回転四軸駆動装置は、以上のように構成されていることにより、以下のような効果を得ることが期待できる。
すなわち、
１）従来発明の同異方向回転切り替え可能な四軸駆動装置の四軸同方向回転モードに比べ、動力伝達モードにおける三次軸の構成をなくすことにより、動力伝達所用歯車の摩耗と破損等による潜在的装置トラブルの発生防止を図ることができる。
２）前記１）の効果により、歯車間の多段動力伝達機構による回転動力損失の低減を図ることができる。
３）「Ｖ」字形と「−」字形配置の同方向回転四軸スクリュ押出機のどちらにも適用できる。
４）回転トルクの大きい主軸をより太く設けることにより、駆動装置全体の安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施形態の四軸駆動装置に関するモーター軸と、主軸と３本の二次軸からなる４本の出力軸の配置と所用歯車の配合を説明するための平面図である。
【図２】図１の俯瞰図である。
【図３】図１の右側面図である。
【図４】本発明の第二実施形態の四軸駆動装置に関するモーター軸と、主軸と３本の二次軸からなる４本の出力軸の配置と所用歯車の配合を説明するための平面図である。
【図５】図４の俯瞰図である。
【図６】図４の右側面図である。
【図７】本発明の四軸駆動装置に関する第一又は第二の実施形態である４本出力軸を「Ｖ」字形に配置する実施例である。
【図８】本発明の四軸駆動装置に関する第一又は第二の実施形態である４本出力軸を「−」字形に配置する実施例である。
【図９】従来発明の四軸駆動装置に関する４本の出力軸の同方向回転モードにおけるモーター軸と主軸、２本の二次軸と三次軸からなる４本の出力軸の配置と所用歯車の配合に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、ポリマー加工や食品加工等の分野において用いられる同方向回転四軸スクリュ押出機を駆動する四軸駆動装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【０００９】
以下、図面と共に本発明による四軸駆動装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１，２,３は、それぞれ４本の出力軸を、「Ｖ」字形を形成して配置する形態を例にして本発明の四軸駆動装置の第一実施形態に関するモーター軸、主軸と３本の二次軸からなる４本の出力軸と所用歯車の配置と構成を説明するための平面図、俯瞰図と右側面図である。ここで、前述の従来例と同等の部材には同一符号を付して説明する。
図示のように、本発明の四軸駆動装置は、モーター軸５と平行して配置される主軸１と３本の第１、第２、第３二次軸２，３，４からなる４本の出力軸の間に後述の１０個の歯車が介在して構成されている。すなわち、モーター軸５と主軸１は、モーター軸５に設けられるそのモーター用歯車５ａ及び主軸１に設けられる第１歯車１ａを介して連結されており、主軸１には、さらにその第２、第３歯車１ｂ，１ｃが軸方向に沿って順に設けられ、主軸１と並設の第１二次軸２は、前者の第２歯車１ｂ、第１仲介歯車２ａと後者の第４歯車２ｂを介して連結されており、主軸１と第２、第３二次軸３，４が、主軸１に設けられるその第３歯車１ｃ、第２、第３仲介歯車３ａ，４ａと、前記第２、第３二次軸３，４に設けられるそれぞれの第５、第６歯車３ｂ，４ｂを介して連結されている。
また、図２に示したように、主軸１の第２、第３歯車１ｂ，１ｃは、それぞれその第１歯車１ａに対して近い側と遠い側に位置している。
【００１０】
この様に構成される四軸駆動装置において、モーター軸５からの回転動力は、そのモーター用歯車５ａから主軸１の第１歯車１ａに伝達され、主軸１を駆動し、次に主軸１の第２歯車１ｂより第１仲介歯車２ａを介して第１二次軸２の第４歯車２ｂに伝達され、第１二次軸２を駆動すると同時に、主軸１の第３歯車１ｃより、第２、第３仲介歯車３ａ，４ａを介して、第２、第３二次軸３，４のそれぞれの第５、第６歯車３ｂ，４ｂに伝達され、前記第２、第３二次軸３，４を駆動するように使われる。この様にして、主軸１と第１〜第３二軸軸２，３，４からなる４本の出力軸（図１のハッチングで示す軸）は、全てモーター軸５の回転方向に反対しかつ後者と違う回転数で同方向に回転可能である。すなわち、図２においてモーター軸５が回転数Ｎで左回転することにより、主軸１と第１、第２、第３二次軸２，３，４からなる図１でハッチングで示される４本の出力軸が全て同じ回転数Ｍ（＜Ｎ）で右回転する。
【００１１】
また、前記モーター軸５は図示しない電動機などの駆動源に連結され、主軸１と第１二次軸２，３，４からなる４本の出力軸は、図示しない四軸スクリュ押出機の各スクリュ軸に連結される。
図４，５，６は、それぞれ４本の出力軸を「Ｖ」字形に配置するケースを例にして本発明の四軸駆動装置の第二実施形態に関するモーター軸、主軸、３本の二次軸からなる４本の出力軸（図４のハッチングで示す軸）と所用歯車の配置と構成を説明するための平面図、俯瞰図と右側面図である。尚、前述の従来例の説明における構成部材と同等の部材には同一符号を付して説明する。
【００１２】
図4，５，６に示した本発明の第二実施形態の四軸駆動装置は、図１，２，３に示した本発明の第一実施形態の駆動装置に比べて分かるように、主軸１から第１、第２、第３二次軸２，３，４への動力伝達モードとそれらの４本の出力軸の回転モードは、図１，２，３に示した本発明の第一実施形態の駆動装置とは全く同様であるが、前述のモーター軸５と主軸１が、図１の第一実施形態におけるモーター軸５のモーター用歯車５ａと主軸１の第１歯車１ａにより連結される動力伝達方式の代わりに、カップリング１０により直結される動力伝達方式を採用し、モーター軸５と主軸１、第１、第２、第３二次軸２，３，４からなる図４のハッチングで示される４本の出力軸が全て同回転数（Ｍ＝Ｎ）で同方向に回転する点で違う。この様なモーター軸と４本の出力軸の同方向モードは、直流モーターを使用する場合、４本の出力軸の回転方向を変えずに、ただ直流モーターの電源向きを変えるだけで実現できる。尚、図１〜３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略している。但し、図４においては、主軸１と同心の図面後方に位置するモータ軸５とカップリング１０の図示は省略している。
【００１３】
図７は、図２〜４と図５〜７に示した本発明の第一または第二実施形態の四軸駆動装置における４本の出力軸の配置方式に関する実施例である。ここでは、モーター軸５とその歯車５ａおよび主軸１の第１歯車1ａの図示を省略している。図示のように、主軸１および第２二次軸３と第１二次軸２および第３二次軸４は、それぞれ１組となり、各組の両軸中心連結線が水平面に対して傾斜角α＝５〜６０°となるように左右対称の「Ｖ」字形を形成して配置されている。この様な出力軸配置方式による四軸駆動装置は、「Ｖ」字形配置の四軸スクリュ押出機の駆動に適用できる。
【００１４】
また、図８は、上述した本発明の第一または第二実施形態の四軸駆動装置におけるハッチングで示す４本の出力軸の配置方式に関するもう一つの実施例である。ここでも、同様にモーター軸５とその歯車５ａおよび主軸１の第１の歯車１ａの図示を省略している。図示のように、この実施例は、主軸１と、第１、第２、第３二次軸２，３，４からなる４本の出力軸は水平の「−」字形に配置され、図８に示した「Ｖ」字形四軸配置方式の片辺両軸中心連結線の傾斜角αがα＝０°というケースに相当する。この様な出力軸配置方式は「−」字形配置の四軸スクリュ押出機に適用できる。
【００１５】
また、図２，３と図５，６から分かるように、本発明の第一と第二実施形態の四軸駆動装置においては回転トルクの大きい主軸１は３本の二次軸２，３，４より太く形成される。
上述した本発明の四軸駆動装置は、特に噛み合い型同方向回転四軸スクリュ押出機への適用に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明による四軸駆動装置は、樹脂の押出機に限らず、多軸の射出機、多軸の食品混錬押出機等への適用も可能となる。
【符号の説明】
【００１７】
１    主軸
１ａ    第１歯車
１ｂ    第２歯車
１ｃ    第３歯車
２    第１二次軸
２ａ    第１仲介歯車
２ｂ    第４歯車
３    第２二次軸
３ａ    第２仲介歯車
３ｂ    第５歯車
４    第３二次軸
４ａ    第３仲介歯車
４ｂ    第６歯車
５    モーター軸
５ａ    モーター用歯車
１０    カップリング
（以上、第一実施形態）
１    主軸
１ｂ    第１歯車
１ｃ    第２歯車
２    第１二次軸
２ａ    第１仲介歯車
２ｂ    第３歯車
３    第２二次軸
３ａ    第２仲介歯車
３ｂ    第４仲介歯車
４    第３二次軸
４ｂ    第５仲介歯車
５    モーター軸
１０    カップリング
（以上、第二実施形態）
【図１】
2011012706.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011012706.tif 000009
【図８】
2011012706.tif 000010
【図９】
2011012706.tif 000011