(57)【要約】【課題】ボルト部の耐久性を更に高める。【解決手段】撹拌軸４０と駆動部の駆動軸５２ａとを連結する連結構造体１００であって、駆動軸と一体的に回転する第１のカップリング１１１と、第１のカップリングと締結され、撹拌軸が挿通される軸孔１１２ａを有する第２のカップリング１１２と、撹拌軸の基端部４０ｂの端面４０ｄに設けられたボルト部４０ｇが貫通する貫通孔１１４ａが形成され、周縁部１１４ｃが該軸孔の外縁部１１２ａ１に係止され、貫通孔を貫通したボルト部にナット１１６を締め付けた際に軸孔に向けて基端部が押圧されて撹拌軸の脱落方向の移動を規制する脱落防止部材１１４と、を備え、基端部の端面にボルト部が端面の中心ＯＡを迂回するように少なくとも３本以上設けられ、各ボルト部は。中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けられる。【選択図】図２
2019076823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌機の撹拌羽根が取り付けられた撹拌軸と駆動部の駆動軸とを連結する連結構造体であって、
前記駆動軸と一体的に回転する第１のカップリングと、
前記第１のカップリングと締結され、前記撹拌軸が挿通される軸孔を有する第２のカップリングと、
前記撹拌軸の基端部の端面に設けられたボルト部が貫通する貫通孔が形成され、周縁部が前記第２のカップリングの頂面側の前記軸孔の外縁部に係止され、前記貫通孔を貫通した前記ボルト部にナットを締め付けた際に前記軸孔に向けて前記基端部が押圧されて前記撹拌軸の脱落方向の移動を規制可能に構成される脱落防止部材と、を備え、
前記撹拌軸の前記基端部の前記端面には、前記ボルト部が該端面の中心を迂回するように少なくとも３本以上設けられ、各ボルト部は、該中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けられ、
前記脱落防止部材には、前記貫通孔が前記ボルト部と対向する位置に３つ以上設けられることを特徴とする連結構造体。
【請求項２】
前記ボルト部は、前記基端部の前記端面の前記中心よりも前記端面の外縁に近い位置に設けられ、前記貫通孔は、前記脱落防止部材の中心よりも前記脱落防止部材の外縁に近い位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の連結構造体。
【請求項３】
前記ボルト部に締め付けられる前記ナットは、その外縁が前記脱落防止部材の前記周縁部より内側となるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の連結構造体。
【請求項４】
前記撹拌軸の断面積に対する前記ボルト部の断面積の総和の比率が０．１以上となるように、各ボルト部は、該中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の連結構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌機の撹拌羽根が取り付けられた撹拌軸と駆動部の駆動軸とを連結する連結構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に固形物の溶解、固形物の生成等の化学反応を行う反応槽には、その反応の促進及び固形物の沈降防止のために撹拌機が設けられている。撹拌機は、駆動源となるモータより得られた回転動力をＶベルト等の伝達機構にて伝動してから、減速機により所望の回転数に減速され、当該減速機で減速された回転動力を駆動軸に伝達してから、当該駆動軸と連結される撹拌軸を介して撹拌羽根を回転させることによって反応槽内の液を撹拌する機構となっている。
【０００３】
駆動軸と撹拌軸は、市販品の使用、軸受・封止機能の付加、消耗時の交換のため、通常では、別部品となっており、カップリング等から構成される連結構造体を介して連結されている。しかしながら、所定の大きさを有する大型の機器である撹拌機を長期間連続使用することによって、連結構造体を繋いでいるボルトが緩んだり、折損して撹拌軸が槽内に落下する問題点があった。例えば、硫化ニッケル化合物の塩素浸出に使用される３０ｍ３程度の槽であれば、従来の撹拌機（撹拌軸の直径略１６０ｍｍ）でも撹拌軸の脱落が発生しないが、生産量増大に伴って５０〜６０ｍ３程度の槽になると、槽のサイズに合せて大型化した従来の撹拌機（撹拌軸の直径略２１０ｍｍ）では、撹拌軸の脱落が発生する虞があり、操業上の大きな問題となっていた。
【０００４】
このように、大型化した撹拌機の撹拌軸が駆動軸から脱落するのを防止する従来技術として、特許文献１には、撹拌軸が取り付けられた第２のカップリングと、駆動部の駆動軸と一体的に回転する第１のカップリングとを強固に締結する連結装置が開示されている。当該連結装置は、脱落防止部材や座金、ボルト、ナット等の部材で双方のカップリングを強固に締結可能に構成されることによって、撹拌軸のボルト部に締め付けられたナットが緩んで撹拌軸のボルト部から外れることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２００７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、撹拌羽根に付着物が付くことによる撹拌軸の回転振れ、繰り返し使用による疲労によって、撹拌軸とフランジカップリングを接合しているボルト部に負荷がかかるので、依然として経年劣化等によりボルト部の折損や緩みが発生して撹拌軸が脱落することがあった。例えば、施工不良や温度変化により、撹拌軸とフランジカップリングを接合する撹拌軸の基端部と軸孔との当たりが悪くなった場合に、当該基端部に形成されるボルト部に荷重がかかり、そのまま放置すると当該ボルト部が破断することがあった。すなわち、経年劣化や施工不良、温度変化等に対しても、ボルト部の折損等が発生し難い耐久性を高めることが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ボルト部の耐久性を更に高めることによって、撹拌軸の脱落を防止することの可能な、新規かつ改良された連結構造体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】
【０００８】
本発明の一態様は、撹拌機の撹拌羽根が取り付けられた撹拌軸と駆動部の駆動軸とを連結する連結構造体であって、前記駆動軸と一体的に回転する第１のカップリングと、前記第１のカップリングと締結され、前記撹拌軸が挿通される軸孔を有する第２のカップリングと、前記撹拌軸の基端部の端面に設けられたボルト部が貫通する貫通孔が形成され、周縁部が前記第２のカップリングの頂面側の前記軸孔の外縁部に係止され、前記貫通孔を貫通した前記ボルト部にナットを締め付けた際に前記軸孔に向けて前記基端部が押圧されて前記撹拌軸の脱落方向の移動を規制可能に構成される脱落防止部材と、を備え、前記撹拌軸の前記基端部の前記端面には、前記ボルト部が該端面の中心を迂回するように少なくとも３本以上設けられ、各ボルト部は、該中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けられ、前記脱落防止部材には、前記貫通孔が前記ボルト部と対向する位置に３つ以上設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様によれば、撹拌軸の基端部の端面で特に撹拌機の作動中の負荷の大きい中心部分を迂回するように少なくとも３本以上のボルト部を等間隔に設けたので、ボルト部への負荷を分散させてボルト部の折損等のリスクを軽減することによって、撹拌軸の脱落を防止できる。
【００１０】
このとき、本発明の一態様では、前記ボルト部は、前記基端部の前記端面の前記中心よりも前記端面の外縁に近い位置に設けられ、前記貫通孔は、前記脱落防止部材の中心よりも前記脱落防止部材の外縁に近い位置に設けられることとしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、撹拌軸の基端部の端面で特に作動中の負荷の大きい中心を迂回して回避する構成となるので、ボルト部の耐久性を更に高めることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記ボルト部に締め付けられる前記ナットは、その外縁が前記脱落防止部材の前記周縁部より内側となるように設けられることとしてもよい。
【００１３】
このようにすれば、ボルト部を締め付けるナットが脱落防止部材に納まるので、第２のカップリング内の限られたスペース内でボルト部とナットによる連結部分の耐久力の向上が確実に図れるようになる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記撹拌軸の断面積に対する前記ボルト部の断面積の総和の比率が０．１以上となるように、各ボルト部は。該中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けられることとしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、従来のようなボルト部が１本の場合よりも確実にボルト部の耐久性を高められるので、攪拌軸の脱落を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、撹拌軸の基端部の端面で特に作動中の負荷の大きい中心を迂回するように３本以上のボルト部を当該中心から同じ距離を隔てて、隣り合うボルト部がそれぞれ等間隔に設けることによって、ボルト部への負荷を分散させて軽減させたので、ボルト部の折損等による撹拌軸の脱落を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る連結構造体が適用される撹拌機の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る連結構造体の概略構成を示す部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る連結構造体の要部の構成を示す斜視図である。
【図４】従来例となる連結構造体の要部の構成を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は、従来例となる連結構造体のボルト部の応力解析の試験方法を示す動作説明図であり、（Ｂ）は、従来例となる連結構造体のボルト部の応力解析の試験結果を安全率で示す説明図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る連結構造体のボルト部の応力解析の試験方法を示す動作説明図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る連結構造体のボルト部の応力解析の試験結果を安全率で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１９】
まず、本発明の一実施形態に係る連結構造体が適用される撹拌機の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る連結構造体が適用される撹拌機の概略構成を示す斜視図である。
【００２０】
撹拌機１０は、固形物の溶解、固形物の生成等の化学反応を行う反応槽等に設けられ、槽３０の内部に収容された溶液やスラリー状の液体等を撹拌する際に使用される。撹拌機１０は、図１に示すように、槽３０の内部に収容された液体等を撹拌する撹拌羽根４１が設けられる撹拌軸４０と、この撹拌軸４０を回転駆動する駆動部５０と、撹拌軸４０と駆動部５０とを連結させる連結構造体１００とを備える。
【００２１】
槽３０は、内部に液体等が収容され、図１に示すように、上部が開口した有底円筒状に形成された槽本体部３１と、この槽本体部３１の開口を閉塞する蓋部３２とを有している。
【００２２】
槽本体部３１は、内部に溶液やスラリー状の液体等が収容される。また、槽本体部３１の内部には、撹拌軸４０の基端部４０ｂが蓋部３２の上面に形成された貫通孔３３から外部に引き出されるように、撹拌軸４０が収容されている。
【００２３】
蓋部３２は、槽本体部３１から取り外し可能に設けられている。槽３０は、蓋部３２を槽本体部３１から取り外した状態で撹拌軸４０の交換が行われる。また、蓋部３２には、連結構造体１００に連結される撹拌軸４０の基端部４０ｂを槽本体部３１の外部に露出させる貫通孔３３が形成されている。さらに、蓋部３２の主面３２ａには、連結構造体１００、後述する減速機構５２及び貫通孔３３から引き出された撹拌軸４０の基端部４０ｂを保護する保護部材３４が設けられている。この保護部材３４は、例えば、円筒形状、円錐形状に設けられ、複数個に分割された部材からなる分割構造を有する。
【００２４】
撹拌軸４０は、図１に示すように、先端部４０ａを挿入端として槽３０に挿入されて槽３０の内部に収容されたときに、基端部４０ｂが蓋部３２から外部に引き出される。このような撹拌軸４０には、先端部４０ａから中程にかけて、槽３０に収容された液体を撹拌する撹拌羽根４１が設けられている。
【００２５】
撹拌羽根４１は、図１に示すように、撹拌軸４０の先端部４０ａ及び中程にそれぞれ溶接等により一体に設けられている。具体的には、撹拌羽根４１は、撹拌軸４０が槽３０の内部に収容された際に、槽３０の底面近傍及び槽３０の高さ方向の中間部に位置するように設けられている。撹拌羽根４１は、撹拌軸４０の回転駆動に伴い、撹拌軸４０と一体的に回転駆動され、槽３０に収容された液体を撹拌する。
【００２６】
なお、各撹拌羽根４１は、図１中に２枚の羽根を有するものを例示しているが、３枚、４枚等、その他複数枚の羽根を有するものでもよい。また、撹拌羽根４１は、撹拌軸４０の２箇所に設けられることに限定されるものではなく、少なくとも１箇所設けられていればよい。さらに、撹拌羽根４１は、図１に示す長板状の形状に限定されず、螺旋状の羽根を有するものとしてもよい。
【００２７】
駆動部５０は、図１に示すように、撹拌軸４０を回転駆動するモータ５１と、このモータ５１の回転軸５１ａの回転数に対して撹拌軸４０の回転数を調整する減速機構５２とを有する。モータ５１は、図示しない固定部材に固定されて、槽３０の上方に設置されている。減速機構５２は、複数個の歯車を組み合わせてなり、モータ５１の回転軸５１ａの回転数に対して、撹拌軸４０と連結される駆動軸５２ａの回転数を調整する。
【００２８】
このような駆動部５０は、減速機構５２を介してモータ５１の回転駆動力を撹拌軸４０に伝達し、撹拌軸４０を回転駆動する。撹拌機１０の撹拌羽根４１が取り付けられた撹拌軸４０と駆動部５０の駆動軸５２ａは、連結構造体１００を介して連結される。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る連結構造体の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る連結構造体の概略構成を示す部分断面図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る連結構造体の要部の構成を示す斜視図である。なお、図２は、連結構造体の第１のカップリングと第２のカップリングのみを鉛直方向に切断した断面図であり、図３は、連結構造体の第１のカップリングを外した状態を示す斜視図である。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る連結構造体１００は、図２に示すように、第１のカップリング１１１と、第２のカップリング１１２と、キー部材１１３と、及び脱落防止部材１１４とを備える。
【００３１】
第１のカップリング１１１は、図２に示すように、減速機構５２の駆動軸５２ａが挿通される軸孔１１１ａを有する円筒状の本体部１１１ｂを有し、この本体部１１１ｂに、フランジ部１１１ｃが一体に形成されている。本体部１１１ｂは、軸孔１１１ａに駆動軸５２ａが挿入され、挿入された駆動軸５２ａと、溶接やボルト等によるネジ止めされることで一体化されている。このため、第１のカップリング１１１は、駆動軸５２ａと一体的に回転駆動する。また、フランジ部１１１ｃには、厚さ方向に貫通する複数個の第１の挿通孔１１１ｄが形成されている。
【００３２】
第２のカップリング１１２は、第１のカップリング１１１と締め付けられ、図２に示すように、撹拌軸４０のテーパ部４０ｃに対応するテーパが内周面側に形成された軸孔１１２ａを有する円筒状の本体部１１２ｂを有し、この本体部１１２ｂに、フランジ部１１２ｄが一体に形成されている。
【００３３】
本体部１１２ｂの軸孔１１２ａの内面には、軸線Ｐと略平行に駆動部５０からの回転駆動力を撹拌軸４０に伝達するキー部材１１３が挿入される不図示の第２の縦溝が形成されている。当該第２の縦溝は、第１の縦溝４０ｅとで駆動部５０からの回転駆動力を撹拌軸４０に伝達するキー部材１１３が挿入されるキー溝を構成している。
【００３４】
また、フランジ部１１２ｄには、図２及び図３に示すように、厚さ方向に貫通する複数個の第２の挿通孔１１２ｆが形成されている。第２の挿通孔１１２ｆは、第１のカップリング１１１の第１の挿通孔１１１ｄとそれぞれ対応して形成されている。このため、第１のカップリング１１１と第２のカップリング１１２は、第１の挿通孔１１１ｄと第２の挿通孔１１２ｆとを一致させてフランジ部１１１ｃ、１１２ｄを突き合わせて設けられる。
【００３５】
そして、第１のカップリング１１１と第２のカップリング１１２は、ボルト１１７ａが第２のカップリング１１２側から第２の挿通孔１１２ｆと第１の挿通孔１１１ｄに挿通され、第１のカップリング１１１側でナット１１７ｂによって締め付けられることで固定される。これによって、第２のカップリング１１２は、駆動軸５２ａが回転すると、駆動軸５２ａと一体化されている第１のカップリング１１１と一体的に回転駆動される。
【００３６】
第２のカップリング１１２の軸孔１１２ａに挿通される撹拌軸４０の基端部４０ｂには、図２に示すように、基端部４０ｂ側に向けて次第に縮径するテーパ部４０ｃが設けられている。このテーパ部４０ｃには、基端部４０ｂ側の基端面４０ｄから先端部４０ａ側に向けて所定の位置まで撹拌軸４０の軸線Ｐと略平行に第１の縦溝４０ｅが形成されている。
【００３７】
この第１の縦溝４０ｅは、溝底面が撹拌軸４０の軸線Ｐと略平行となるように形成されており、駆動部５０からの回転駆動力を撹拌軸４０に伝達するキー部材１３が取り付けられている。また、第１の縦溝４０ｅには、軸線Ｐと直交する方向にネジ孔４０ｆが形成されている。このネジ孔４０ｆは、キー部材１３を固定するボルト１１８がネジ止めされる。
【００３８】
また、撹拌軸４０の基端部４０ｂ側の端面４０ｄには、先端部４０ａ側から基端部４０ｂ側の方向に向けて突出して、外周にネジ溝が形成されたボルト部４０ｇが設けられている。当該ボルト部４０ｇは、図２に示すように、貫通孔４０ａが形成された脱落防止部材１１４を貫通して、当該脱落防止部材１１４を貫通した部位にナット１１６が締め付けられることによって、撹拌軸４０が脱落防止部材１１４に支持されるようになっている。
【００３９】
本実施形態では、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄには、図２及び図３に示すように、３本のボルト部４０ｇが撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄの中心ＯＡから同じ距離を隔てて、当該中心ＯＡを迂回するように隣り合うボルト部４０ｇがそれぞれ等間隔に設けられていることを特徴とする。また、ボルト部４０ｇは、図２及び図３に示すように、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄの中心ＯＡよりも端面４０ｄの外縁に近い位置に設けられ、貫通孔１１４ａは、脱落防止部材１１４の中心ＯＢよりも脱落防止部材１１４の周縁部１１４ｃに近い位置に設けられている。
【００４０】
なお、本実施形態では、ボルト部４０ｇが基端部４０ｂの端面４０ｄに３本設けられているが、ボルト部４０ｇの本数は、撹拌軸４０が回転駆動中に各ボルト部４０ｇに均等に負荷がかかるためには、少なくとも３本以上であればよい。すなわち、それぞれのボルト部４０ｇの中心部で作る正多角形の中心と基端部４０ｂの端面４０ｄの中心ＯＡが一致するように各ボルト部４０ｇが設けられていれば、ボルト部４０ｇの本数は、３本に限定されない。このため、ボルト部４０ｇの本数は、３本に限定されず、ボルト部４０を設置する撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄのスペースの許容範囲内であれば、４本以上としてもよい。
【００４１】
このように、本実施形態では、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄで特に撹拌機１０の作動中の負荷の大きい中心ＯＡから同じ距離を隔てて、当該中心ＯＡの部分を迂回するように、３本のボルト部４０ｇを等間隔に設けることによって、ボルト部４０ｇへの負荷を分散させている。このため、ボルト部４０ｇの耐久性が高まり、ボルト部４０ｇの折損等のリスクを軽減することによって、撹拌軸４０の脱落を防止できるようになっている。
【００４２】
なお、本実施形態では、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄで特に作動中の負荷の大きい中心ＯＡを迂回してボルト部４０ｇの耐久性を更に高めるために、ボルト部４０ｇは、端面４０ｄの外縁に近い位置に設けられることが好ましい。しかしながら、第２のカップリング１１２内の限られたスペース内でボルト部４０ｇとナット１１６による連結部分の耐久力の向上を図るために、ボルト部４０ｇを締め付けるナット１１６の外縁が脱落防止部材１１４の外縁より内側となるように設けられている。
【００４３】
キー部材１１３は、第２のカップリング１１２に伝達された回転駆動力を撹拌軸４０に伝達する。キー部材１１３は、図２に示すように、矩形板状であり、撹拌軸４０の基端部４０ｂに形成された第１の縦溝４０ｅに取り付けられたときに、一端部１１３ａが撹拌軸４０の端面４０ｄから基端部４０ｂ側に突出する長さを有している。
【００４４】
また、キー部材１１３には、第１の縦溝４０ｅに取り付けられたときに、第１の縦溝４０ｅに形成されたネジ孔４０ｆに対応する位置に、厚さ方向に貫通した挿通孔１１３ｂが形成されている。挿通孔１１３ｂは、ボルト１１８の軸部が挿通される挿通部と、ボルト１１８の頭部が隠れる凹部とが連続して形成されている。このようなキー部材１１３は、ボルト１１８が挿通孔１１３ｂに挿通されてネジ孔４０ｆにネジ止めされることで、第１の縦溝４０ｅに固定されている。
【００４５】
このように、本実施形態では、キー部材１１３を撹拌軸４０の基端部４０ｂのテーパ面４０ｃに形成された第１の縦溝４０ｅと、第２のカップリング１１２の軸孔１１２ａの内面に形成された不図示の第２の縦溝との間に介在させて設けている。このため、駆動軸５２ａからの回転駆動が第１のカップリング１１１から第２のカップリング１１２に伝達され、当該第２のカップリング１１２に伝達された回転駆動がキー部材１１３を介して撹拌軸４０に伝達されて回転駆動するようになる。
【００４６】
脱落防止部材１１４は、図２及び図３に示すように、略円板状に設けられており、第２のカップリング１１２の頂面側の軸孔１１２ａの外縁部１１２ａ１、すなわち、第１のカップリング１１１と対向する側の軸孔１１２ａの外縁部１１２ａ１の外径よりも大きな外径を有すると共に、撹拌軸４０を支持することが可能な機械的強度を備える厚さを有している。このため、脱落防止部材１１４は、周縁部１１４ｃが第２のカップリング１１２の頂面側の軸孔１１２ａの外縁部１１２ａ１に係止されるようになる。
【００４７】
本実施形態では、脱落防止部材１１４は、図２に示すように、３本のボルト部４０ｇが挿通するために、厚さ方向に貫通する貫通孔１１４ａが当該ボルト部４０ｇのそれぞれと対向する位置に３つ形成されている。具体的には、貫通孔１１４ａは、ボルト部４０ｇのそれぞれと対向するように、脱落防止部材１１４の中心ＯＢよりも脱落防止部材１１４の周縁部１１４ｃに近い位置に設けられる。
【００４８】
貫通孔１１４ａは、撹拌軸４０のボルト部４０ｇよりやや大きな直径を有し、ボルト部４０ｇが挿通される。脱落防止部材１１４は、貫通孔１１４ａにボルト部４０ｇを挿通させて、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄ上に配置される。このようにして、脱落防止部材１１４は、撹拌軸４０の基端部４０ｂ側の端面４０ｄにナット１１６をボルト部４０ｇに締め付けることで固定される。
【００４９】
また、脱落防止部材１１４には、厚み方向に貫通するように切り欠かれた切欠部１１４ｂが形成されている。この切欠部１１４ｂは、脱落防止部材１１４が撹拌軸４０の端面４０ｄ上に配置されたときに、撹拌軸４０の基端部４０ｂから突出したキー部材１１３の一端部１１３ａと係合される。このため、脱落防止部材１１４は、確実に撹拌軸４０と一体的に回転駆動するようになる。
【００５０】
すなわち、脱落防止部材１１４は、撹拌軸４０が第２のカップリング１１２の軸孔１１２ａに挿通された後に、撹拌軸４０のボルト部４０ｇに貫通孔１１４ａが挿通されて、切欠部１１４ｂに撹拌軸４０の基端面４０ｄから突出したキー部材１１３の一端部１１３ａが係合されるように、撹拌軸４０の基端面４０ｄ上に配置され、ナット１１６で撹拌軸４０の基端面４０ｄ上に固定されている。
【００５１】
このような脱落防止部材１１４は、第２のカップリング１１２の軸孔１１２ａの周囲の突当面１１２ｈに突き当てられて、撹拌軸４０が先端部４０ａ側の脱落方向に移動するのを規制し、撹拌軸４０が第２のカップリング１１２から脱落するのを防止する。すなわち、脱落防止部材１１４は、貫通孔１１４ａを貫通したボルト部４０ｇにナット１１６を締め付けた際に軸孔１１２ａに向けて撹拌軸４０の基端部４０ｂが押圧されて、撹拌軸４０の脱落方向の移動を規制可能に構成される。
【００５２】
以上で説明したように、本実施形態では、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄで特に撹拌機１０の作動中の負荷の大きい中心ＯＡを迂回するように、少なくとも３本以上のボルト部４０ｇを隣り合うボルト部４０ｇ同士がそれぞれ等間隔となるように設けている。これによって、特に、撹拌機１０の大型化に伴って、撹拌軸４０の基端部４０ｂに設けられるボルト部４０ｇへの負荷が増大して当該ボルト部４０ｇの折損や緩み等のトラブルが発生し易くなっても、ボルト部４０ｇへの負荷を分散させて、ボルト部４０ｇの耐久力を向上させている。このため、本発明の一実施形態に係る連結構造体１００を適用した撹拌機１０では、撹拌軸４０の落下の頻度やリスクが下がり、不意のトラブルへの対応が減少することから、撹拌機１０の安定操業に繋がるので、極めて大きな工業的価値を有する。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の一実施形態に係る連結構造体について、実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
図４は、従来例となる連結構造体の要部の構成を示す斜視図であり、図５（Ａ）は、従来例となる連結構造体のボルト部の応力解析の試験方法を示す動作説明図であり、図５（Ｂ）は、従来例となる連結構造体のボルト部の応力解析の試験結果を安全率で示す説明図である。また、図６（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る連結構造体のボルト部の応力解析の試験方法を示す動作説明図であり、図６（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る連結構造体のボルト部の応力解析の試験結果を安全率で示す説明図である。なお、図４は、連結構造体の第１のカップリングを外した状態を示す斜視図である。また、従来例及び実施例における連結構造体のボルト部の応力解析のシミュレーションには、SOLIDWORKS（ソリッドワークス・ジャパン株式会社）のソフトウェアを使用し、当該シミュレーションで使用した連結構造体は、チタン製の材質のものを使用した。
【００５５】
従来例となる連結構造体では、図４に示すように、外径が１８４ｍｍの基端部の端面に対して、撹拌軸４の基端側には、外径が６４ｍｍのボルト部４ｇが１本設けられており、当該ボルト部４ｇにナット１６が締め付けられている。すなわち、撹拌軸４の断面積に対するボルト部４ｇの断面積の比率は、０．１２１となる。
【００５６】
また、不図示の第１のカップリングと締結され、撹拌軸４が挿通される不図示の軸孔を有する第２のカップリング１２は、本発明の一実施形態に係る連結構造体１００（図２及び図３参照）と同様に、図４に示すように、略円柱形状の本体部１２ｂの頂面側がフランジ部１２ｄとなっており、当該フランジ部１２ｄには、第１のカップリングとボルトで連結するための第２の挿通孔１２ｆが設けられている。さらに、撹拌軸４を支持する脱落防止部材１４には、キー部材１３と係合する切欠部１４ｂが設けられている。
【００５７】
図４に示す従来例となる連結構造体で連結された撹拌軸４に対して、図５（Ａ）に示すように、撹拌軸４の基端部４ｂ寄りの部位の外周面に対して、回転方向に１００００Ｎの応力を作用させた結果、図５（Ｂ）に示すように、ボルト部４ｇの根本側の安全率の最小値が１．８９となった。また、図５（Ｂ）に示す安全率の解析結果から、撹拌軸４の基端部４ｂの中心側の安全率が特に低いこと、すなわち、撹拌軸４の中心側の荷重負荷が特に大きいことが分かった。なお、ここで言及する安全率とは、ボルト部４ｇにかかっている応力を撹拌軸４の材料が持っている強度で割った値を示す。
【００５８】
これに対して、本発明の一実施形態に係る連結構造体１００の実施例では、図６（Ａ）に示すように、外径が１８４ｍｍの基端部４０ｂの端面４０ｄに対して、撹拌軸４０の基端側には、外径が３６ｍｍのボルト部４０ｇが基端部４０ｂの端面４０ｄの中心ＯＡから同じ距離を隔てて、それぞれ該中心ＯＡから迂回するように３本等間隔に設けた。すなわち、撹拌軸４０の断面積に対するボルト部４０ｇの断面積の総和の比率は、０．１１５となる。そして、実施例となる連結構造体１００で連結された撹拌軸４０に対して、図６（Ａ）に示すように、撹拌軸４０の基端部４０ｂ寄りの部位の外周面に対して、回転方向に１００００Ｎの応力を作用させた。
【００５９】
その結果、図６（Ｂ）に示すように、ボルト部４０ｇの根本側の安全率の最小値が３．０３と従来例の約１．５倍となった。また、図６（Ｂ）に示す安全率の解析結果から、撹拌軸４０の基端部４０ｂの中心ＯＡを迂回するようにボルト部４０ｇを端面４０ｄの中心ＯＡから同じ距離を隔てて、等間隔に複数設けていることから、安全率が低い部分を分散させた上で、その安全率の最小値を向上させたことが分かった。
【００６０】
このことから、撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄで特に撹拌機１０（図１参照）の作動中の負荷の大きい中心ＯＡから同じ距離を隔てて、それぞれ該中心ＯＡから迂回するように、３本のボルト部４０ｇを隣同士が等間隔になるように設けることによって、ボルト部４０ｇへの負荷を分散させて安全率を高められることが分かった。
【００６１】
すなわち、ボルト部４０ｇのサイズを従来例より小さくしても、３本以上の複数本のボルト部４０ｇを撹拌軸４０の基端部４０ｂの端面４０ｄの中心ＯＡを迂回するように、隣り合うボルト部４０ｇが互いに等間隔となるように配置することによって、撹拌軸４０の曲げ方向の荷重に対する強度を強化できることが分かった。特に、本実施例の結果から、撹拌軸４０の曲げ方向の荷重に対する強度を強化するために、撹拌軸４０の断面積に対するボルト部４０ｇの断面積の総和の比率が０．１以上となるように設けられていれば、それぞれのボルト部４０ｇの外径を小さくしても、ボルト部４０ｇの本数が増えることによって、撹拌軸４０の曲げ方向の荷重に対する強度が高まることが分かった。このため、本実施例では、ボルト部４０ｇの本数を増やすことによって、ボルト部４０ｇの外径を小さくしても、ボルト部４０ｇの折損等のリスクを軽減して、撹拌軸４０の脱落を抑制できることが分かった。
【００６２】
なお、上記のように本発明の一実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【００６３】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、連結構造体の構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  撹拌機、３０  槽、３１  槽本体部、３２  蓋部、３２ａ  主面、３３  貫通孔、３４  保護部材、４０  撹拌軸、４０ａ  先端部、４０ｂ  基端部、４０ｃ  テーパ部、４０ｄ  端面、４０ｅ  第１の縦溝、４０ｆ  ネジ孔、４０ｇ  ボルト部、４１  撹拌羽根、５０  駆動部、５１  モータ、５１ａ  回転軸、５２  減速機構、５２ａ  駆動軸、１００  連結構造体、１１１  第１のカップリング、１１１ａ  軸孔、１１１ｂ  本体部、１１１ｃ  フランジ部、１１１ｄ  第１の挿通孔、１１２  第２のカップリング、１１２ａ  軸孔、１１２ａ１  外縁部、１１２ｂ  本体部、１１２ｃ  一端部、１１２ｄ  フランジ部、１１２ｆ  第２の挿通孔、１１２ｇ  他端部、１１２ｈ  突当部、１１３  キー部材、１１３ａ  一端部、１１３ｂ  挿通孔、１１４  脱落防止部材、１１４ａ  貫通孔、１１４ｂ  切欠部、１１４ｃ  周縁部、１１６  ナット、１１７ａ  ボルト、１１７ｂ  ナット、１１８  ボルト、１１９  ボルト、ＯＡ  （端面の）中心、ＯＢ  （脱落防止部材の）中心
【図１】
2019076823.tif 000003
【図２】
2019076823.tif 000004
【図３】
2019076823.tif 000005
【図４】
2019076823.tif 000006
【図５】
2019076823.tif 000007
【図６】
2019076823.tif 000008