(57)【要約】【課題】本発明は、切換操作レバーを用いて主モータと補助モータへの切換を行って遊星歯車式減速機構を介して駆動し、モータの運転範囲を広げ、小型化することを目的とする。【解決手段】本発明は、減速機構部(2)と出力分配機構部(3)とが分離され、減速機構部(2)が、その外周に変速比を選択的に変更可能な複数箇の歯車を介して主入力軸(25)を噛合連結される中空歯車(21)、補助入力軸(23b)を構成する太陽歯車(23)の支持軸(23a)、および、出力軸(22b)を構成する遊星歯車(22)の遊星枠(22a)を具備する遊星歯車式減速機構により構成され、減速機構部(2)と出力分配機構部(3)とが出力軸継手(4a)のみにより連結されていると共に、主モータ(1A)と補助モータ(8)とを切換操作レバー(27)で切換えてモータ(1A,8)の運転範囲を広げるようにした構成である。【選択図】図１
2007210298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速機構部(2)と出力分配機構部(3)とが分離され、前記減速機構部(2)は、その外周に変速比を選択的に変更可能な複数箇の歯車を介して主モータ(1A)に接続された主入力軸(25)が噛合連結される中空歯車(21)と、補助モータ(8)に接続された補助入力軸(23b)を構成する太陽歯車(23)の支持軸(23a)と、出力軸(22b)を構成する遊星歯車(22)の遊星枠(22a)とを有する遊星歯車式減速機構により構成され、前記減速機構部(2)と出力分配機構部(3)とが出力軸継手(4a)のみにより連結されていることを特徴とする押出機用駆動装置。
【請求項２】
前記主入力軸(25)および中間歯車軸(24)のそれぞれの２箇の歯車が常時噛合状態に位置し、前記中間歯車軸(24)と２箇の歯車とが切換操作レバー(27)を有する切換カム機構(26)を介して連結され、固定／開放可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の押出機用駆動装置。
【請求項３】
前記中間歯車軸(24)と２箇の前記歯車とがスプライン連結され、軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載の押出機用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂原料を溶融混練し押出成形する大形の複軸スクリュ式押出成形機における押出機用駆動装置に関し、特に主モータ側に切換レバーを有して、高速と低速運転を可能として広い範囲のスクリュ回転速度の運転を可能とし、小型化とするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、合成樹脂原料は、合成反応後の改質あるいは物性改善のための混練混合、また再生等の反応処理を行うために、スクリュ式押出成形機により溶融混練し押出成形することが行われている。スクリュ式押出機としては混練機能に優れる複軸（殆んどの場合二軸）スクリュ式が採用され、大型化が進められている。このような二軸スクリュ式押出成形機の大型化に伴って、それを駆動するための押出機用駆動装置もまた大型化されている。押出機用駆動装置は減速機構部と出力分配機構部とにより、さらに減速機構部は、二軸スクリュ式押出成形機が異なる原料あるいは原料の物性の変化に対応してスクリュの回転数を変更できるように、変速可能に構成され、それぞれが多数箇の歯車および歯車軸により構成されている。このように構成される押出機用駆動装置は、二軸スクリュ式押出成形機の本体と比較しても、外形寸法および重量がともに大きくなっている。
【０００３】
大型化する押出機用駆動装置の対応策として、減速機構部に遊星歯車式減速機構を採用して小形化する提案がなされている。すなわち、特許文献１においては、減速機構部が前段の遊星歯車式減速機構と後段の平行軸歯車減速機構とを直列に配置し、出力分配機構部を含めて一体として構成されている。前段の遊星歯車式減速機構において、太陽歯車の支持軸に定速の主モータが歯車連結器を介して連結され、内外周に歯車を形成され回転可能に支持された中空歯車の外周に可変速の補助モータが複数箇の歯車を介して連結され、遊星歯車のピニオン保持具が連結歯車を介して後段の平行軸歯車減速機構の入力軸に連結されている。後段の平行軸歯車減速機構において、一組の減速歯車を介した出力軸が出力分配機構部の主軸を構成している。なお、平行軸歯車減速機構の減速歯車は複数組が準備され、必要に応じて減速比を変更するための組替えが可能に構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９１３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の押出機用駆動装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、減速機構部が直列に配置される二段の減速機構により構成されており、押出機用駆動装置が大型化し、広い設置スペースを必要とする。また、減速機構部と出力分配機構部とが一体に構成されており、大型機の場合、納品等の場合、外形寸法および重量において、輸送に支障の生ずる場合がある。フレームを分割し、分解状態で納入して設置場所で組立てる方法も考えられるが、歯車装置の場合、非常に高度の技術を必要とし、設置場所での再組立ては殆んど不可能に近く、不都合であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による押出機用駆動装置は、減速機構部と出力分配機構部とが分離され、前記減速機構部は、その外周に変速比を選択的に変更可能な複数箇の歯車を介して主モータに接続された主入力軸を噛合連結される中空歯車と、補助モータに接続された補助入力軸を構成する太陽歯車の支持軸と、出力軸を構成する遊星歯車の遊星枠とを有する遊星歯車式減速機構により構成され、前記減速機構部と出力分配機構部とが出力軸継手により連結されている構成である。
また、前記主入力軸および中間歯車軸のそれぞれの２箇の歯車が常時噛合状態に位置し、前記中間歯車軸と２箇の歯車とが切換カム機構を介して連結され、固定／開放可能にした構成であり、また、前記中間歯車軸と２箇の前記歯車とがスプライン連結され、軸方向に移動可能とした構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による押出機用駆動装置は以上のように構成されていることにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、一定速の主モータ側に切換レバーを有し、高速、低速運転をすることで、従来構成より広い範囲のスクリュ回転速度で運転が可能となり、コンパウンド機等に使用する際は、グレードによって容易に回転速度を変更し、最適な運転が可能となる。
また、減速機構部と出力分配機構部とが分離された結果、分離されたそれぞれの外形寸法および重量は一体の場合と比較して小さくなり、それぞれの部分が容易に運搬可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、主モータ側に切換レバーを有して、高速と低速運転を可能として広い範囲のスクリュ回転速度の運転を可能とし、小型化とした押出機用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押出機用駆動装置の好適な実施の形態について説明する。図１において、符号１で示されるものは押出機用駆動装置であり、押出機用駆動装置１は第１、第２、第３軸継手４，６，６ａを介して接続された主モータ１Ａ、前置減速機２Ｂ及び補助モータ８を有する減速機構部２、二軸スクリュ式押出成形機１０用の出力分配機構部３および出力軸継手４ａにより構成され、減速機構部２はさらに遊星歯車式減速機構および変速比変更機構により構成されている。
【００１０】
前記減速機構部２の遊星歯車式減速機構は、内外周に歯車が形成されるともに軸芯の回りに回転可能に減速機ケーシング２Ａに支持される中空歯車２１、この中空歯車２１の内周歯車に等間隔に配置されて噛合する複数箇（通常３箇）の遊星歯車２２およびこれ等の遊星歯車２２をそれぞれの軸芯の回りに回転可能に支持するとともに自体の軸芯の回りに回転可能に減速機ケーシングに支持されその出力側端部２２ｂが出力軸を構成する遊星枠２２ａ、および、この遊星枠２２ａの内部に配置されて全ての遊星歯車２２と噛合し軸芯に設けられた支持軸２３ａの回りに回転可能に減速機ケーシングに支持されその入力側端部２３ｂが補助入力軸を構成する太陽歯車２３により構成されている。なお、中空歯車２１および遊星枠２２ａの軸芯は太陽歯車２３の軸芯と同一に、また、全ての遊星歯車２２の軸芯は太陽歯車２３の軸芯と平行に構成されている。
【００１１】
図１において、前記遊星枠２２ａの出力側端部２２ｂは出力歯車軸２２ｃと一体で構成され、出力歯車軸２２ｃが減速機ケーシング２Ａから前記出力分配機構部３側すなわち出力側へ突出して出力軸を構成する場合が示されている。また、前記太陽歯車２３の入力側端部２３ｂは補助入力ロック装置９と第３軸継手６ａを介して前記減速機ケーシング２Ａとは独立した別ケーシング２Ａａからなる前置減速機２Ｂに接続され、この前置減速機２Ｂは第２軸継手６を介して補助モータ８に接続されている。
【００１２】
前記減速機構部２の変速比変更機構は、前記遊星歯車式減速機構の外周において、前記中空歯車２１の軸芯に平行して配置される中間歯車軸２４および主入力軸２５、中間歯車軸２４に間隔を設けて配置される３箇の歯車すなわち中間第一歯車２４ａ、中間第二歯車２４ｂおよび中間第三歯車２４ｃ、主入力軸２５に間隔を設けて配置される２箇の歯車すなわち主入力第一歯車２５ａおよび主入力第二歯車２５ｂ、中間歯車軸２４の中間第一歯車２４ａと中間第二歯車２４ｂとの間に設けられる切換カム機構２６、および切換カム機構２６に連結されて減速機ケーシング２Ａの外部に突出する切換操作レバー２７により構成されている。
【００１３】
前記中間歯車軸２４において、前記中間第三歯車２４ｃは中間歯車軸２４と一体化され前記中空歯車２１の外周歯車に噛合連結されている。前記中間第一歯車２４ａおよび前記中間第二歯車２４ｂと中間歯車軸２４とは、軸方向位置は固定されているが常時は一体化されておらず、前記切換操作レバー２７に操作される前記切換カム機構２６により、何れか一方が選択的に中間歯車軸２４と一体化するように構成されている。
【００１４】
前記主入力軸２５において、前記主入力第一歯車２５ａおよび前記主入力第二歯車２５ｂは、主入力第一歯車２５ａが前記中間第一歯車２４ａに、主入力第二歯車２５ｂが前記中間第二歯車２４ｂにそれぞれ噛合して配置され、主入力軸２５と一体化されている。噛合する中間第一歯車２４ａと主入力第一歯車２５ａおよび中間第二歯車２４ｂと主入力第二歯車２５ｂは、適宜に異なる歯数比すなわち減速比に構成されている。図１では歯数比の異なる２組の噛合する歯車の場合が示されているが、２組に限定されるものではなく、後述の補助モータ８の特性を考慮して３組以上の複数組で構成してもよい。主入力軸２５は、反出力側の入力側端部が減速機ケーシングから突出し、他方の端部に主入力ロック装置２８が設けられている。
【００１５】
前記中間歯車軸２４において、前記中間第一歯車２４ａおよび前記中間第二歯車２４ｂの何れか一方を前記主入力軸２５と動力伝達状態に選択する手段として前記切換カム機構２６が示されているが、これに限定されるものではない。たとえば中間歯車軸２４と中間第一歯車２４ａおよび中間第二歯車２４ｂとをスプライン連結し、中間第一歯車２４ａおよび中間第二歯車２４ｂを中間歯車軸２４の軸方向へ移動可能に構成しても同様の作用が可能である。中間第一歯車２４ａおよび中間第二歯車２４ｂは、前記切換操作レバー２７により、それぞれ個別に移動させて一方のみを噛合する状態にしてもよく、前記主入力第一歯車２５ａおよび前記主入力第二歯車２５ｂと同時に噛合わない所定の間隔に固定して同時に移動させ、何れか一方のみを噛合させてもよい。
【００１６】
前記出力分配機構部３は主駆動軸３１、副駆動軸３２、中間駆動軸３３、複数箇の歯車、主駆動軸スラスト軸受３５および副駆動軸スラスト軸受３６により構成され、分配機ケーシング３Ａ内に収納されている。主駆動軸３１は、分配機ケーシング３Ａに配置された主駆動軸スラスト軸受３５と共に回転可能に支持されるとともに両端が分配機ケーシングから突出し、入力側端部が分配機ケーシング３Ａの外壁を貫通し外部へ突出して入力軸を構成し、出力側端部が主駆動出力軸を構成し、分配機ケーシング内の入力側に駆動第一歯車３１ａが一体化して設けられている。副駆動軸３２は主駆動軸３１に対し平行して、また二軸スクリュ式押出成形機の２本のスクリュと等しい間隔に配置され、分配機ケーシングに回転可能に支持されている。前記副駆動軸３２は出力側端部が主駆動軸３１と同様に出力側に分配機ケーシング３Ａから突出して副駆動出力軸を構成し、他端部が分配機ケーシング３Ａ内において副駆動軸スラスト軸受３６により支持され、副駆動軸スラスト軸受３６の手前に駆動第四歯車３２ａが一体化して設けられている。
【００１７】
前記中間駆動軸３３は前記主駆動軸３１および前記副駆動軸３２に対して平行に配置され、分配機ケーシングに回転可能に支持されている。中間駆動軸３３の入力側端部には前記駆動第一歯車３１ａに噛合する駆動第二歯車３３ａ、出力側端部には前記駆動第四歯車３２ａに対応する位置に駆動第三歯車３３ｂが一体化して設けられている。駆動第一歯車３１ａと駆動第二歯車３３ａおよび駆動第三歯車３３ｂと駆動第四歯車３２ａはそれぞれ同一歯数の歯車であり、駆動第三歯車３３ｂと駆動第四歯車３２ａとは二軸スクリュ式押出成形機１０の２本のスクリュの間隔に制限されて構造上噛合できない。
【００１８】
図２（２本のスクリュが同方向に回転駆動する場合）に示すように、前記駆動第三歯車３３ｂと前記駆動第四歯車３２ａとは、上下にそれぞれ２箇合計４箇の分配機ケーシングに回転可能に支持される同一歯数の駆動中間第一歯車３４ａ、駆動中間第二歯車３４ｂ、駆動中間第三歯車３４ｃおよび駆動中間第四歯車３４ｄ（少なくとも駆動中間第一歯車３４ａと駆動中間第二歯車３４ｂと、駆動中間第三歯車３４ｃと駆動中間第四歯車３４ｄとがそれぞれ同一歯数）を介して噛合連結されている。なお、２本のスクリュを異方向に回転駆動する場合は、駆動第四歯車３２ａと駆動第三歯車３３ｂとを奇数箇の中間歯車を介して噛合連結する。
【００１９】
以上のように構成される前記減速機構部２および前記出力分配機構部３は、減速機構部２の前記出力歯車軸２２ｃが出力分配機構部３の前記主駆動軸３１の入力側端部と前記出力軸継手４ａのみにより連結されている。減速機構部２において、前記主入力軸２５の入力側端部が第１軸継手４を介して定速の主モータ１Ａと、前記補助入力軸２９の入力側端部が第２軸継手６を介して可変速の補助モータ８と、それぞれ連結されている。さらには、出力分配機構部３の分配機ケーシング３Ａは、出力側が二軸スクリュ式押出成形機１０と連結され、主駆動軸３１の出力側端部が主駆動軸継手１３を介して第一スクリュ１１と、副駆動軸３２の出力側端部が副駆動軸継手１４を介して第二スクリュ１２とそれぞれ連結されている。
【００２０】
以上のように構成された押出機用駆動装置１は、以下のように作用する。すなわち、まず、運転に先立ち、減速機構部２において、補助入力ロック装置９を固定して補助モータ８を回転停止状態とし、主入力ロック装置２８を開放して主入力軸２５を回転可能状態とし、切換操作レバー２７を操作して切換カム機構２６により中間第一歯車２４ａあるいは中間第二歯車２４ｂのどちらか所望の一方、たとえば中間第一歯車２４ａを中間歯車軸２４と一体化して一方の減速比に設定する。前記前置減速機２Ｂの手前の補助入力ロック装置９をオンとすることにより、前記太陽歯車２３が固定された状態となる。
【００２１】
次に、主モータ１Ａを起動し運転する。主モータ１Ａの定速回転の駆動力が第１軸継手４を介して主入力軸２５を回転駆動する。主入力軸２５が主入力第一歯車２５ａおよび中間第一歯車２４ａを介して中間歯車軸２４を回転駆動する。中間歯車軸２４が中間第三歯車２４ｃを介して中空歯車２１を回転駆動する。回転する中空歯車２１の内周歯車および停止する太陽歯車２３に噛合する複数箇の遊星歯車２２が、遊星枠２２ａに支持される遊星歯車２２それぞれの軸芯の回りに回転することにより、太陽歯車２３の外周に沿って旋回し遊星枠２２ａを回転駆動する。遊星枠２２ａの出力側端部２２ｂが出力歯車軸２２ｃおよび出力軸継手４ａを介して出力分配機構部３の主駆動軸３１を回転駆動する。この間、主入力第一歯車２５ａと中間第一歯車２４ａとの間および中間第三歯車２４ｃと中空歯車２１との間における歯車の歯数比による減速、および中空歯車２１と遊星歯車２２と太陽歯車２３との間における遊星歯車の減速により、主モータ１Ａの回転数を減速された駆動力が主駆動軸３１へ出力される。
【００２２】
次に、出力分配機構部３において、主駆動軸３１が駆動第一歯車３１ａおよび駆動第二歯車３３ａを介して中間駆動軸３３を回転駆動する。中間駆動軸３３が駆動第三歯車３３ｂから駆動中間第一歯車３４ａおよび駆動中間第二歯車３４ｂ、また、駆動中間第三歯車３４ｃおよび駆動中間第四歯車３４ｄを経由し駆動第四歯車３２ａを介して副駆動軸３２を回転駆動する。駆動第一歯車３１ａと駆動第二歯車３３ａ、駆動第三歯車３３ｂと駆動第四歯車３２ａ、駆動中間第一歯車３４ａと駆動中間第二歯車３４ｂおよび駆動中間第三歯車３４ｃと駆動中間第四歯車３４ｄがそれぞれ同一歯数の歯車により構成されていることにより、主駆動軸３１と副駆動軸３２とは同方向へ同一回転数で回転駆動される。
【００２３】
主駆動軸３１の出力側端部は主駆動軸継手１３を介して二軸スクリュ式押出成形機１０の第一スクリュ１１と、副駆動軸３２の出力側端部は副駆動軸継手１４を介して第二スクリュ１２と、それぞれ連結され、第一スクリュ１１および第二スクリュ１２を回転駆動する。第一スクリュ１１および第二スクリュ１２は二軸スクリュ式押出成形機１０の先端方向すなわち図１において右方向へ合成樹脂材料を溶融混練して押出成形することにより、その反力が主駆動軸３１および副駆動軸３２に対し図１において左方向へ作用する。これらの反力が主駆動軸スラスト軸受３５および副駆動軸スラスト軸受３６によりそれぞれ支持される。
【００２４】
次に、変速比を小規模に変更する場合、補助入力ロック装置９を開放し、補助モータ８を起動し運転する。補助モータ８の回転駆動力が第２軸継手６、前置減速機２Ｂおよび第３軸継手６ａを介して太陽歯車２３を回転駆動する。回転する中空歯車２１の内周歯車および停止する太陽歯車２３に噛合し遊星枠２２ａを回転駆動している複数箇の遊星歯車２２は、太陽歯車２３が回転することにより遊星歯車の旋回速度すなわち減速比が変化し、遊星枠２２ａの回転数が変化する。遊星枠２２ａの変化した回転数は減速機構部２から出力軸継手４ａおよび出力分配機構部３を介して二軸スクリュ式押出成形機１０の第一スクリュ１１および第二スクリュ１２へ出力される。補助モータ８は可変速であり、二軸スクリュ式押出成形機１０に必要とされる回転数に対応して回転数を選択する。
【００２５】
従って、二軸スクリュ式押出成形機１０の要求に対応して変速比を大規模に変更する場合、必要に応じて主モータ１Ａおよび補助モータ８を停止状態とし、切換操作レバー２７を操作して切換カム機構２６により、主入力軸２５と中間歯車軸２４との連結歯車の組合せを変更する。たとえば、前述において中間第一歯車２４ａを中間歯車軸２４と一体化して中間第一歯車２４ａと主入力第一歯車２５ａとを連結している場合、中間歯車軸２４から中間第一歯車２４ａを開放し、中間第二歯車２４ｂを一体化する。その結果、主モータ７の定速回転の駆動力は、主入力第二歯車２５ｂおよび中間第二歯車２４ｂを経て新たな変速比により中空歯車２１を回転駆動する。このような大規模な変速比の変更状態においても、前述のように補助モータ８を起動し運転することにより、同様に、必要に応じて変速比を小規模に変更する。
【００２６】
また、前記変速比を大規模に変更し、その変速比の間および一方の変速比の外部を補助モータ８により連続的に変速することにより、広範囲に連続する範囲における変速比が得られる。その結果、スクリュ式押出成形機１０は、スクリュの回転数を広範囲に変化させて運転することが可能であり、物性の異なる各種のグレードの合成樹脂原料を押出成形することが可能となる。
また、前述のように変速比を切換操作レバー２７により自在に変更できるため、実験の結果、図３及び図４で示されるように、図５の従来例の特性と比較すると、運転範囲を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による押出機用駆動装置を示す構成図である。
【図２】図１のＧ−Ｇ矢視図すなわち駆動第三歯車、駆動第四歯車および４箇の駆動中間歯車の噛合連結状態を示す構成図である。
【図３】本発明におけるモータの運転範囲を示す特性図である。
【図４】本発明におけるモータの運転範囲を示す特性図である。
【図５】従来のモータの運転範囲を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      押出機用駆動装置
１Ａ      主モータ
２      減速機構部
２Ａ      減速機ケーシング
３      出力分配機構部
３Ａ      分配機ケーシング
４      第１軸継手
４ａ      出力軸継手
６      第２軸継手
６ａ      第３軸継手
７      主モータ
８      補助モータ
９      補助入力ロック装置
１０      二軸スクリュ式押出成形機
１１      第一スクリュ
１２      第二スクリュ
１３      主駆動軸継手
１４      副駆動軸継手
２１      中空歯車
２２      遊星歯車
２２ａ    遊星枠
２２ｂ    出力側端部（出力軸）
２２ｃ    出力歯車軸（出力軸）
２３      太陽歯車
２３ａ    支持軸
２３ｂ    入力側端部（補助入力軸）
２３ｃ    補助入力第二歯車
２４      中間歯車軸
２４ａ    中間第一歯車
２４ｂ    中間第二歯車
２４ｃ    中間第三歯車
２５      主入力軸
２５ａ    主入力第一歯車
２５ｂ    主入力第二歯車
２６      切換カム機構
２７      切換操作レバー
２８      主入力ロック装置
２９      補助入力軸
３１      主駆動軸
３１ａ    駆動第一歯車
３２      副駆動軸
３２ａ    駆動第四歯車
３３      中間駆動軸
３３ａ    駆動第二歯車
３３ｂ    駆動第三歯車
３４ａ    駆動中間第一歯車
３４ｂ    駆動中間第二歯車
３４ｃ    駆動中間第三歯車
３４ｄ    駆動中間第四歯車
３５      主駆動軸スラスト軸受
３６      副駆動軸スラスト軸受
【図１】
2007210298.tif 000003
【図２】
2007210298.tif 000004
【図３】
2007210298.tif 000005
【図４】
2007210298.tif 000006
【図５】
2007210298.tif 000007