(57)【要約】  【課題】  要求される出力を主モータと副モータで分割し、押出機としての低容量運転域での効率を上げ、ランニングコストを抑える。  【解決手段】  ２軸押出機に用いられる２軸押出機用駆動装置において、主モータ１２と該主モータと異なる副モータ１１とを直列接続して、減速装置１３に駆動力を伝達するように構成した。  【選択図】  図１
2008030442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸押出機に用いられる２軸押出機用駆動装置であって、
主モータ（１２）と該主モータと異なる副モータ（１１）とを直列接続して、減速装置（１３）に駆動力を伝達することを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の２軸押出機用駆動装置において、
副モータ（１１）を主モータ（１２）に対して接続／切り離し可能にしたことを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の２軸押出機用駆動装置において、
主モータ（１２）に減速装置を接続し、主モータ（１２）のみで駆動力を伝達可能にすることを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の２軸押出機用駆動装置において、
主モータ（１２）及び副モータ（１１）は互いに定格出力、特性の少なくともいずれかが異なるモータ（同じモータでも良い）であって、副モータ（１１）が発生させる出力および回転数を調整可能とする電気的な制御装置（９０）が設けられ、当該制御装置によって副モータ（１１）を制御し、主モータ（１２）と連動させることを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の２軸押出機用駆動装置において、
前記電気的な制御装置（９０）は、モータの起動電流を抑えて起動を行うことを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項６】
２軸押出機を駆動する２軸押出機用駆動方法であって、
主モータ（１２）と該主モータと異なる副モータ（１１）とを直列接続して減速装置（１３）に駆動力を伝達するようにしたことを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項７】
請求項６に記載の２軸押出機用駆動方法において、
主モータ（１２）及び副モータ（１１）は互いに定格出力、特性の少なくともいずれかが異なるモータ（同じモータでも良い）であって、副モータ（１１）が発生させる出力および回転数を電気的に調整可能として副モータ（１１）を制御し、主モータ（１２）と連動させることを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項８】
請求項７に記載の２軸押出機用駆動方法において、
前記副モータ（１１）は、モータの起動電流を抑えて起動を行うようにしたことを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項９】
主モータ（１２）と該主モータと異なる副モータ（１１）とを直列接続して、減速装置（１３）に駆動力を伝達する２軸押出機用駆動装置において、
前記副モータ（１１）に、樹脂排出用装置としての機能を持たせることを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の２軸押出機用駆動装置において、
前記直列に接続可能な主モータ（１２）及び副モータ（１１）と減速装置（１３）の接続配置に関して、前記減速装置（１３）の入力軸（２０）のどちらか一方の端に主モータ（１２）を接続すると共に、他方の端に副モータ（１１）を接続して、駆動力を伝達することを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の２軸押出機用駆動装置において、
前記主モータ（１２）及び前記副モータ（１１）は、互いに定格出力、特性が異なっており（同じモータでも良い）、これら二つのモータ（１１、１２）の直列接続、又は、減速装置の入力軸（２０）の両端接続において、副モータ（１１）が発生させる出力及び回転数を調整可能とする電気的な制御装置（９０）が設けられ、当該制御装置によって副モータ（１１）を制御し、主モータ（１２）と連動させることを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の２軸押出機用駆動装置において、
前記の二つの異なるモータ（１１、１２）の直列接続、又は、減速装置の入力軸（２０）の両端接続と、副モータ用の制御装置（９０）の構成において、主モータ（１２）の起動電流を抑えた起動方法を有したことを特徴とする２軸押出機用駆動装置。
【請求項１３】
主モータ（１２）と該主モータと異なる副モータ（１１）とを直列接続して、減速装置（１３）に駆動力を伝達する２軸押出機用駆動方法において、
前記副モータ（１１）に、樹脂排出用装置としての機能を持たせることを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の２軸押出機用駆動方法において、
前記直列に接続可能な主モータ（１２）及び副モータ（１１）と減速装置（１３）の接続配置に関して、前記減速装置（１３）の入力軸（２０）のどちらか一方の端に主モータ（１２）を接続すると共に、他方の端に副モータ（１１）を接続して、駆動力を伝達することを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の２軸押出機用駆動方法において、
前記主モータ（１２）及び前記副モータ（１１）は、互いに定格出力、特性が異なっており（同じモータでも良い）、これら二つのモータ（１１、１２）の直列接続、又は、減速装置の入力軸（２０）の両端接続において、副モータ（１１）が発生させる出力及び回転数を調整可能とする電気的な制御装置（９０）が設けられ、当該制御装置によって副モータ（１１）を制御し、主モータ（１２）と連動させることを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の２軸押出機用駆動方法において、
前記の二つの異なるモータ（１１、１２）の直列接続、又は、減速装置の入力軸（２０）の両端接続と、副モータ用の制御装置（９０）の構成において、主モータ（１２）の起動電流を抑えた起動方法を有したことを特徴とする２軸押出機用駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２軸溶融混練押出機の減速機を駆動する駆動装置および駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の装置としては、「二重ネジ押し出し成形機のための押し出し成形駆動装置」として、下記特許文献が知られる（例えば、特許文献１参照）。これは、二つの異なるモータで駆動する二つの駆動入力部を有した遊星歯車装置に関するものであり、副モータ側に電気的な制御装置を付加して回転数を変えることにより出力の回転をある領域で可変できるというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１５０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリオレフィンにおける造粒設備は大型化しており、そこで使われる２軸押出機の駆動装置も１０，０００ｋＷ以上の出力を要求される。１台のモータでその出力を賄つことは可能でありシステム構成的にも単純であるが、大容量化に伴い次のような課題を解決していかなければならない。
【０００５】
１）１台の大型モータ（一定速誘導電動機）の低容量運転での効率が悪く、ランニングコストが高くなる。
２）１台の大型モータを直入れ起動する際は、定格の約５００％の起動電流が掛かるため、供給側設備に大規模なものが必要となる。また供給設備の容量に制限がある場合は、電気的に電流を抑えて起動する装置（ソフトスタータ）が必要となる。
３）１台の大型モータに電気的制御装置を付けることで、上記１）及び２）は解決できるが設備の投資額が高くなり採用されない。
【０００６】
本発明は、上述される課題を解決するためになされたものであり、要求される出力を２台のモータに分割することにより、必要な１台のみ運転して効率の改善を図ることを目的としている。
【０００７】
また、本発明は、将来の能力増強においても、２段階の能力増強が可能となる装置を提供することを目的としている。
【０００８】
さらに、本発明は、２台のモータに分割して片方の電動機にのみその機能を持たせ、定格速度に達した時点でもう一方のモータを起動することにより、起動電流を抑えることができる装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記目的を達成するために駆動装置として要求される出力を主モータと副モータで分割させて直列接続し、総合の駆動力を減速装置へ伝達させる構成としている。
【００１０】
副モータには、電気的制御装置が設けられ、主モータとの連動を可能としている。低容量運転での効率を上げたい場合は、主モータのスイッチのみ入りとし、副モータのスイッチは切りとする。また、副モータのカップリングを外し主モータのみでの構成も可能である。
【００１１】
このような構成によれば、モータの効率は定格出力近くでの運転が最も良いことが分かっているので、押出機としての低容量運転時に要求される駆動力より主モータの定格出力を決める。それによって、低容量運転域において１台のモータで駆動する場合に比べて高効率の運転が可能となる。
【００１２】
駆動装置としての起動電流を抑える方法としては、副モータを電気的制御装置で回転数制御を行い、尚且つ起動電流を抑えながら立ち上げる。この間に主モータのスイッチは入っておらず、連れ回りをした状態となる。主モータが定格速度に達したところで、主モータのスイッチを入りとすることにより、起動電流を抑えた起動が可能となる。
【００１３】
すなわち、本発明は、２軸押出機に用いられる２軸押出機用駆動装置であって、主モータ１２と該主モータと異なる副モータ１１とを直列接続して、減速装置１３に駆動力を伝達することを特徴とする。
また、本発明は、副モータ１１を主モータ１２に対して接続／切り離し可能にしたことを特徴とする。
さらに、本発明は、主モータ１２に減速装置を接続し、主モータ１２のみで駆動力を伝達可能にすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、主モータ１２及び副モータ１１は互いに定格出力、特性のすくなくともいずれかが異なるモータ（同じモータでも良い）であって、副モータ１１が発生させる出力および回転数を調整可能とする電気的な制御装置９０が設けられ、当該制御装置によって副モータ１１を制御し、主モータ１２と連動させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記副モータ１１に、樹脂排出用装置としての機能を持たせることを特徴とする。
【００１６】
さらに、直列に接続可能な主モータ１２及び副モータ１１と減速装置１３の接続配置に関して、前記減速装置１３の入力軸２０のどちらか一方の端に主モータ１２を接続すると共に、他方の端に副モータ１１を接続して、駆動力を伝達する。
【００１７】
また、前記主モータ１２及び前記副モータ１１は、互いに定格出力、特性が異なっており（同じモータでも良い）、これら二つのモータ１１、１２の直列接続、又は、減速装置の入力軸２０の両端接続において、副モータ１１が発生させる出力及び回転数を調整可能とする電気的な制御装置９０が設けられ、当該制御装置によって副モータ１１を制御し、主モータ１２と連動させることを特徴とする。
【００１８】
また、前記の二つの異なるモータ１１、１２の直列接続、又は、減速装置の入力軸２０の両端接続と、副モータ用の制御装置９０の構成において、主モータ１２の起動電流を抑えた起動方法を有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、この発明によれば駆動装置として要求される出力を主モータと副モータで分割したので、押出機としての低容量運転域での効率を上げ、ランニングコストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の好適な実施形態を図に基づいて説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図１は電気による主モータと電気的制御装置で調整可能な副モータを直列接続した本発明による２軸押出機駆動装置の駆動部周辺を示す図、図２は主モータの起動時のトルク、電流と回転数のグラフである。
【００２２】
図１において、１１は副モータ、１２は主モータ、１３は減速装置、１７は副モータ１１と主モータ１２のカップリング、１８は主モータ１２と減速装置１３のカップリング、１４は減速装置１３に設けられ、連結及び遮断機能の付加された樹脂排出用減速機、１５はカップリング１９を介して設けられた樹脂排出用モータ、１６は２軸押出機の出力軸である。
【００２３】
以上の構成において、主モータ１２はシャフトを両側に延長されており、どちらにも負荷が接続可能であり、その強度は主モータ１２と副モータ１１を加えた合計出力に耐えるものとする。
【００２４】
そして主モータ１２のシャフトの負荷側には減速装置１３、反負荷側には副モータ１１と、夫々のカップリング１８、１７により接続された構成を有し、主モータ１２と副モータ１１を合わせた合計の出力が駆動力として減速装置１３に伝達される。
【００２５】
双方のモータでの直列運転時において、副モータ１１は電気的制御装置９０を介して動力電源が供給されており、主モータ１２と要求される負荷を分担すべく駆動制御している。
【００２６】
この場合、主モータのｋＷ計（８０：電力計）よりのｋＷ信号（８０ａ：電力信号）を、電気的制御装置９０に送り、負荷分担制御を実行して副モータ１１へ出力する。なお、ｋＷ信号８０ａは、電流信号やトルク信号に置き換えて制御を行うようにしても良い。
【００２７】
２軸押出機の運転で低容量運転が続く場合、また将来副モータ１１を設置する計画の場合、主モータ１２のみでの運転が可能である。前者ではカップリング１７は連結状態となり、後者ではカップリング１７が未設置の状態となる。
【００２８】
すなわち、副モータ１１は主モータ１２に対して、接続及び切り離しが可能に設けられる。この低容量運転では、副モータのスイッチ９１は切り（オフ）で、主モータのスイッチ８１を入り（オン）にしたときに、定格電流の約５００％の起動電流が主モータ１２に流れる。この状態は、図２の起動電流（全電圧時）のカーブで、回転数が０％の位置において認められる。
【００２９】
２軸押出機としては、主モータ１２のみの運転であるが、起動電流を抑えて立ち上げたい場合、副モータ１１と電気的制御装置９０を使用してそれを可能とすることができる。この場合、主モータのスイッチ８１を切り、副モータのスイッチ９１を入り（オン）とする。
【００３０】
次に、副モータ１１は、電気的制御装置９０の回転数制御により、時間をかけて回転数を上げていき、定格速度に達したところで副モータ１１のスイッチ９１を切り（オフ）にして、両モータがフリーランの状態になった後、即ち、主モータ１２のスイッチ８１を入り（オン）にする。
【００３１】
この場合の起動電流は定格の１００％以下に抑えることが可能である。図２の起動電流（全電圧時又は８５％電圧時）のカーブで、回転数が９５％以上の位置において認められる。
【００３２】
２台のモータでの直列運転の場合は、起動電流を抑えた立ち上げ方法のみが可能である。この場合、主モータ１２のスイッチ８１を切り、副モータ１１のスイッチ９１を入り（オン）とする。
【００３３】
次に、副モータ１１は電気的制御装置９０の回転数制御により時間をかけて回転数を上げていき、定格速度に達したところで、主モータ１２のスイッチ８１を入り（オン）にする。そして電気的制御装置９０の制御モードを回転数制御から負荷分担制御に切り換えて直列運転に入る。
【００３４】
この場合も起動電流は定格１００％以下に抑えることが可能である。図２の起動電流（全電圧時又は８５％電圧時）のカーブで、回転数が９５％以上の位置において認められる。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１で示した２軸押出機用駆動装置は、図１に示すように、連結及び遮断機能の付加された樹脂排出用装置（１４、１５、１９）を有しており、起動時の負荷トルクを和らげるために、連結させて負荷となる樹脂を排出後、遮断した上で、主又は、副モータを起動することが必要である。
【００３６】
この発明の実施の形態２は、樹脂排出機能を副モータ１１に持たせることにより、樹脂排出用装置を削減するようにしたものについて説明する。
【００３７】
尚、実施の形態１では、副モータを将来付加することにより、２段階の能力増強が可能となるが、実施の形態２では、副モータに樹脂排出機能を持たせるため、最初の設置段階から、主、副両方のモータが必要となる。
【００３８】
以下、この発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。
図３は電気による主モータと電気的制御装置で調整可能な副モータを直列接続した２軸押出機駆動装置の駆動部周辺を示す図である。
【００３９】
図３において、１１は副モータ、１２は主モータ、１３は減速装置、１７は副モータ１１と主モータ１２のカップリング、１８は主モータ１２と減速装置１３のカップリング、１６は２軸押出機の出力軸であり、図１と同一対象物には同一の符号を付している。
【００４０】
実施の形態２は、双方のモータでの直列運転において、副モータ１１は電気的制御装置９０を介して動力電源が供給されており、主モータ１２と要求される負担を分担すべく駆動制御するようにしている。
【００４１】
主モータ１２のシャフトは、両側に延長されており、どちらにも負荷が接続可能であり、その強度は主モータ１２と副モータ１１を加えた合計出力に耐えるものとする。
【００４２】
そして主モータ１２のシャフトの負荷側には減速装置１３、反負荷側には副モータ１１と、夫々のカップリング１８、１７により接続された構成を有し、主モータ１２と副モータ１１を合わせた合計の出力が駆動力として減速装置１３に伝達される。
【００４３】
そして減速装置１３の両側には、夫々のカップリング１８、１７により接続された主モータ１２、副モータ１１の構成を有し、合計の出力が駆動力として減速装置１３に伝達される。
【００４４】
この場合、主モータ１２のｋＷ計（８０：電力計）よりのｋＷ信号（８０ａ：電力信号）を、電気的制御装置９０に送り、そこで負荷分担制御を実施して副モータ１１へ出力する。ｋＷ信号８０ａは、電流信号やトルク信号に置き換えても制御を行うようにしても良い。
【００４５】
２軸押出機の運転として、最初にシリンダ内に溜まっている樹脂を排出する必要があり、これは、副モータのスイッチ９１を入り（オン）として、副モータ１１を電気的制御装置９０の回転数制御により低回転で運転することにより行う。
【００４６】
次に、副モータ１１は電気的制御装置９０の回転数制御により時間をかけて回転数を上げていき、定格速度に達したところで主モータ１２のスイッチ８１を入り（オン）にする。そして電気的制御装置９０の制御モードを回転数制御から負荷分担制御に切り換えて、双方のモータの連動運転に入る。
【００４７】
この場合も起動電流は定格の１００％以上に抑えることが可能である。このことについては、上述した実施の形態１と同様である。
【００４８】
以上に説明したように、実施の形態２において、副モータに樹脂排出機能を持たせるためには、従来の樹脂排出装置の能力（樹脂排出用モータの出力ｘ樹脂排出用減速機の速比）に見合った出力を副モータに持たせる必要がある。この場合、主モータの出力は、駆動装置として要求される出力―副モータの出力で決定できる。それによって、副モータの電気的制御装置で回転数制御を行い、低速域においてシリンダ内の樹脂を排出し負荷を軽減する。その後、電気的制御装置で起動電流を抑えながら加速していく。この間に主モータのスイッチは入っておらず、連れ回りをした状態となる。主モータが定格速度に達したところで、主モータのスイッチを入り（オン）とすることにより、起動電流を抑えた起動が可能となる。
【００４９】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。
【００５０】
図４は、減速装置の入力軸２０の両端に主モータ、及び電気的制御装置で調整可能な副モータをそれぞれ接続した２軸押出機駆動装置の駆動部周辺を示す図である。
【００５１】
実施の形態３は、減速装置の入力軸２０の両端に双方のモータを接続した運転において、副モータ１１は電気的制御装置９０を介して動力電源が供給されており、主モータ１２と要求される負担を分担すべく駆動制御するようにしたものである。
【００５２】
図４において、１１は副モータ、１２は主モータ、１３は減速装置、１７は副モータ１１と減速装置１３のカップリング、１８は主モータ１２と減速装置１３のカップリング、２０は減速装置の入力軸、１６は２軸押出機の出力軸であり、図１、図３と同一符号は、それらと同一の対象物を示しており、ここでの説明は省略する。実施の形態３では、減速装置１３のシャフトは、両側に延長されており、どちらにも負荷が接続可能であり、その強度は主モータ１２と副モータ１１を加えた合計出力に耐えるものとする。
【００５３】
実施の形態１，２においては、２台の大型モータの直列接続において、主モータ１２のシャフトは、両端が延長されたもので、且つ、主、副電動機の総合動力を伝達するのに耐えうるものでなければならない。実施の形態３は、減速装置の入力軸２０の両端に主、及び副モータをそれぞれ接続する方法で、主モータの反負荷側シャフトを延長することなく、又、トルクも定格に即した標準的なものが使えるという利点がある。
【００５４】
以上のように、この発明の実施の形態によれば駆動装置として要求される出力を主モータと副モータで分割したので、押出機としての低容量運転域での効率を上げ、ランニングコストを抑えることができる。
【００５５】
また、副モータ、主モータの順にスタートすることにより、立ち上げ時の起動電流を抑えることができ、供給電源設備の容量及び費用を軽減できる。
【００５６】
さらに、この発明の実施の形態によれば駆動装置として要求される樹脂排出装置を削減し、その機能を副モータに持たせたので、システムを簡易にできる。
【００５７】
また、実施の形態３で示したように、減速装置の入力軸２０の両端に主、及び副モータをそれぞれ接続する方法では、直列接続のように主モータの反負荷側シャフトを延長することなく、標準的なシャフトが使えるという利点がある。
【００５８】
さらに、主電動機のシャフトに要求される動力も定格出力相当のものが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１  副モータ、１２  主モータ、１３  減速装置、１４  樹脂排出用減速機、１５  樹脂排出用モータ、１６  出力軸、１７〜１９  カップリング、２０  減速装置の入力軸、８０  ｋＷ計、８０ａ  主モータのｋＷ信号、９０  電気的制御装置、８１  主モータのスイッチ、９１  副モータのスイッチ。
【図１】
2008030442.tif 000003
【図２】
2008030442.tif 000004
【図３】
2008030442.tif 000005
【図４】
2008030442.tif 000006