(57)【要約】【課題】  混練押出機の主電動機の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減する。【解決手段】本発明の混練押出機２の起動装置１は、混練スクリュ４を駆動回転させる主電動機３に対して設けられ、主電動機３とは別に主電動機３の動力軸７を介して混練スクリュ４を駆動回転させる起動用電動機８を有する駆動手段９を備えており、起動用電動機８は定格出力が主電動機３よりも小さいものであり、駆動手段９は、主電動機３を起動する時に、混練スクリュ４の回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させておくべく、起動用電動機８の動力を増幅して動力軸７に伝達する加速動力伝達部１２を有していることを特徴とするものである。【選択図】図１
2009220333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練スクリュを駆動回転させる主電動機に対して設けられ、主電動機とは別に主電動機の動力軸を介して混練スクリュを駆動回転させる起動用電動機を有する駆動手段を備えており、
前記起動用電動機は定格出力が前記主電動機よりも小さいものであり、
前記駆動手段は、
前記主電動機を起動する時に、前記混練スクリュの回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させておくべく、前記起動用電動機の動力を増幅して前記動力軸に伝達する加速動力伝達部を有していることを特徴とする混練押出機の起動装置。
【請求項２】
混練スクリュを駆動回転させる主電動機に対して設けられ、主電動機とは別に主電動機の動力軸を介して混練スクリュを駆動回転させる起動用電動機を有する駆動手段を備えており、
前記起動用電動機は定格出力が前記主電動機よりも小さいものであり、
前記駆動手段は、
前記主電動機を起動する前に、前記混練スクリュに加わる負荷の状態を確認すべく、前記起動用電動機の動力で前記動力軸を介して前記混練スクリュを微速回転させる微速回転動力伝達部と、
前記主電動機を起動する時に、前記主電動機の起動を補助すべく、前記起動用電動機の動力で前記動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度をゼロから予め加速させておく加速動力伝達部と、
前記動力の伝達経路を微速回転動力伝達部側と加速回転伝達部側とで切り替える切替部と、
を有していることを特徴とする混練押出機の起動装置。
【請求項３】
前記微速回転動力伝達部は、前記主電動機を用いて前記混練スクリュを混練押出機の定格回転数で回転させた場合の０．８〜５％に相当する回転数で当該混練スクリュが微速回転するように、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して当該動力軸に伝達するものであることを特徴とする請求項２に記載の混練押出機の起動装置。
【請求項４】
前記加速動力伝達部は、前記主電動機を用いて該主電動機の定格回転数で回転させた場合の４０％以上に相当する回転数まで前記動力軸が加速するように、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して当該動力軸に伝達するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混練押出機の起動装置。
【請求項５】
前記主電動機と前記起動用電動機との間に、当該主電動機から起動用電動機に対しての動力伝達を切断するクラッチ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の混練押出機の起動装置。
【請求項６】
前記クラッチ部に、爪型クラッチ又はオーバーランニングクラッチが用いられていることを特徴とする請求項５に記載の混練押出機の起動装置。
【請求項７】
混練押出機の混練スクリュを駆動回転させる主電動機を起動する際に、前記主電動機よりも定格出力の小さな起動用電動機を有し且つ該起動用電動機の出力を増幅する駆動手段によって、前記主電動機の動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させてから、前記主電動機を起動させることを特徴とする混練押出機の起動方法。
【請求項８】
混練スクリュを駆動回転させる主電動機を備えた混練押出機に対して、
前記主電動機の起動前に、当該主電動機とは別に設けられた起動用電動機で前記主電動機の動力軸を微速回転させて、前記混練スクリュに加わる負荷の状態を確認し、
過負荷状態でないことが確認され且つ主電動機を起動する際に、前記起動用電動機で前記動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度を予めゼロから加速させておくことにより、前記主電動機の起動を補助することを特徴とする混練押出機の起動方法。
【請求項９】
前記主電動機の起動前に、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して前記動力軸に伝達し、前記主電動機を用いて前記混練スクリュを混練押出機の定格回転数で回転させた場合の０．８〜５％に相当する回転数で当該混練スクリュを微速回転させることを特徴とする請求項８に記載の混練押出機の起動方法。
【請求項１０】
前記主電動機を起動する際に、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して前記動力軸に伝達し、前記主電動機を該主電動機の定格回転数で回転させた場合の４０％以上に相当する回転数まで前記動力軸を加速させておくことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の混練押出機の起動方法。
【請求項１１】
前記主電動機の起動後に、前記主電動機の動力軸から起動用電動機への動力の伝達を切断することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の混練押出機の起動方法。
【請求項１２】
前記主電動機を定格電圧より１０％以上低い電圧で起動することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の混練押出機の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練押出機の起動装置及び起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２軸押出機においては、バレル内に母材となる高分子樹脂のペレットや粉体状の添加物を供給し、バレル内に挿通された一対の混練スクリュによって両者を混練しながら下流側へ送ることで、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料が製造されている。
２軸押出機では、一対の混練スクリュが減速機を介して大出力の主電動機に接続されており、動力（トルク）を減速機で２つに分けてそれぞれの混練スクリュに伝達する機構になっている。
ところで、混練すべき材料が十分に溶解していない状態で主電動機を起動すると、混練スクリュに過大な負荷がかかり、混練押出機や主電動機が破損する原因となる。それゆえ、２軸押出機には、例えば特許文献１に示すように、主電動機を起動させる前に混練スクリュを微速で駆動回転させて負荷を検出する起動装置が設けられている。
【０００３】
上述のような起動装置を用いた起動方法は、主電動機とは別に設けられた電動機により混練スクリュを駆動回転させ、混練スクリュに過負荷がかかっていないことが確認できた後に、電動機を止めて起動装置と混練押出機との動力伝達を切断し、主電動機だけで混練スクリュを起動させるものである。
【特許文献１】特開２００２−１２０２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、主電動機には、大きなものでは出力が数千ｋｗ〜１万ｋｗを超える高出力モータが用いられる。このような高出力モータを用いて混練押出機を回転停止状態から起動させようとすると、混練スクリュには高い起動負荷が加わるため、主電動機を回転させるのに定格電流１００％に対して５００〜６００％もの高い始動電流が必要となる。
この始動電流は、混練押出機では大容量の主電動機を用いることが多いため非常に大電流となり、その供給が極めて困難である。それゆえ、始動電流を供給する大掛りな電源設備が必要となるという問題や起動方法が複雑になるといった問題を招いていた。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、主電動機の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減することができ、省スペース化や起動方法の簡略化が可能な混練押出機の起動装置及び起動方法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】
【０００６】
すなわち、本発明の混練押出機の起動装置は、混練スクリュを駆動回転させる主電動機に対して設けられ、主電動機とは別に主電動機の動力軸を介して混練スクリュを駆動回転させる起動用電動機を有する駆動手段を備えており、
前記起動用電動機は定格出力が前記主電動機よりも小さいものであり、前記駆動手段は、前記主電動機を起動する時に、前記混練スクリュの回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させておくべく、前記起動用電動機の動力増幅して前記動力軸に伝達する加速動力伝達部を有していることを特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、高出力モータが用いられる主電動機を起動するに際しては、主電動機より定格出力が小さな起動用電動機を用いれば主電動機の起動を補助できるのではないかと考えた。そして、起動用電動機で混練スクリュの回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させる加速動力伝達部を駆動手段に設けることで主電動機の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減できることを知見して、本発明を完成するに至ったのである。
このようにすれば、主電動機より定格出力が小さな起動用電動機を用いて起動ができるので、主電動機の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減することができる。また、主電動機の始動電流を供給するために電源設備を起動装置とは別に設ける必要もなくなり、省スペース化や起動方法の簡略化が可能となる。
【０００８】
なお、前記駆動手段は、前記主電動機を起動する前に、前記混練スクリュに加わる負荷の状態を確認すべく、前記起動用電動機の動力で前記動力軸を介して前記混練スクリュを微速回転させる微速回転動力伝達部と、前記主電動機を起動する時に、前記主電動機の起動を補助すべく、前記起動用電動機の動力で前記動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度をゼロから予め加速させておく加速動力伝達部と、前記動力の伝達経路を微速回転動力伝達部側と加速回転伝達部側とで切り替える切替部と、を有していても良い。
このようにすれば、混練スクリュに過負荷がかかっていないことが確認するために、主電動機とは別に設けられる起動用電動機を、主電動機の加速補助だけでなく過負荷の確認にも用いることができる。
【０００９】
なお、前記微速回転動力伝達部は、前記主電動機を用いて前記混練スクリュを混練押出機の定格回転数で回転させた場合の０．８〜５％に相当する回転数で当該混練スクリュが微速回転するように、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して当該動力軸に伝達するものであるのが好ましい。
そして、前記加速動力伝達部は、前記主電動機を該主電動機の定格回転数で回転させた場合の４０％以上に相当する回転数まで前記動力軸が加速するように、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して当該動力軸に伝達するものであるのが好ましい。
【００１０】
また、前記主電動機と前記起動用電動機との間に、当該主電動機から起動用電動機に対しての動力伝達を切断するクラッチ部を設けることもでき、前記クラッチ部に、爪型クラッチ又はオーバーランニングクラッチを用いることもできる。
一方、本発明の混練押出機の起動方法は、混練押出機の混練スクリュを駆動回転させる主電動機を起動する際に、前記主電動機よりも定格出力の小さな起動用電動機を有し且つ該起動用電動機の出力を増幅する駆動手段によって前記主電動機の動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで予め加速させてから、前記主電動機を起動させることを特徴とするものである。
【００１１】
なお、本発明の混練押出機の起動方法は、混練スクリュを駆動回転させる主電動機を備えた混練押出機に対して、前記主電動機の起動前に、当該主電動機とは別に設けられた起動用電動機で前記主電動機の動力軸を微速回転させて、前記混練スクリュに加わる負荷の状態を確認し、過負荷状態でないことが確認され且つ主電動機を起動する際に、前記起動用電動機で前記動力軸を介して前記混練スクリュの回転速度を予めゼロから加速させておくことにより、前記主電動機の起動を補助するものであっても良い。
そして、前記主電動機の起動前には、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して前記動力軸に伝達し、前記主電動機を用いて前記混練スクリュを混練押出機の定格回転数で回転させた場合の０．８〜５％に相当する回転数で前記動力軸を微速回転させるのが好ましい。
【００１２】
また、前記主電動機を起動する際には、前記起動用電動機から出力された回転速度を減速すると同時に動力を変更して前記動力軸に伝達し、前記主電動機を定格回転数で回転させた場合の４０％以上に相当する回転数まで前記動力軸を加速させておくのが好ましい。
さらに、前記主電動機の起動後には、前記主電動機の動力軸から起動用電動機への動力の伝達を切断するのが好ましい。
なお、前記主電動機は、定格電圧より１０％以上低い電圧で起動することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の混練押出機の起動装置及び起動方法により、主電動機の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の起動装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。
［第１実施形態］
図１に示されるように、第１実施形態の起動装置１は混練押出機２に設けられている。この混練押出機２は、動力（回転駆動力）を発生させる主電動機３と、材料を混練する混練スクリュ４を一対有するスクリュ部５と、主電動機３の動力を２つに分けてスクリュ部５の混練スクリュ４にそれぞれ伝達する主減速機６とを備えている。
なお、以降の説明において、図１の紙面の左側を混練押出機２を説明する際の下流側とし、紙面の右側を上流側とする。また、図１の紙面の左右方向を混練押出機２を説明する際の軸方向とする。
【００１５】
主電動機３には、混練スクリュ４を駆動回転できるように２０００ｋｗから２５０００万ｋｗの範囲で選択した定格出力を発揮できるモータが用いられている。主電動機３は、軸方向に沿って主電動機３の両側に伸びる動力軸７を有しており、通常この動力軸７を１０００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍの定格回転数で駆動回転させている。主電動機３の動力軸７の一端は下流側の主減速機６に接続されており、他端は上流側の起動装置１に接続されている。
主減速機６は、主電動機３とスクリュ部５との間に設けられている。主減速機６は、動力軸７を介して入力された主電動機３の動力を減速して２分配し、スクリュ部５の混練スクリュ４に出力する構成となっている。主減速機６は、主電動機の動力軸の回転速度（回転数）を１／５〜１／１．５に減速する減速比を備えている。
【００１６】
スクリュ部５は、空洞状のバレル（図示略）と、このバレルの内部を軸方向に沿って挿通するように設けられた一対の混練スクリュ４、４とを備えている。混練スクリュ４は、スクリュセグメントやロータセグメントなどの各種セグメントを複数有している。各混練スクリュ４、４は、主減速機を介して２分配された主電動機の動力により駆動回転させた（通常の運転速度で回転させた）場合には２００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍという高速で回転するようになっており、スクリュセグメントやロータセグメントなどを回転させてバレル内に供給された材料を混練しつつ下流側へ送っている。
【００１７】
本発明の起動装置１は、主電動機３とは別に設けられ、主電動機３を起動していないときにその動力軸７を駆動回転させ得る起動用電動機８と、起動用電動機８の動力を動力軸７に伝達する経路を２つ有する駆動手段９（切替式減速機）と、駆動手段９と主電動機３との間の動力の伝達を切断するクラッチ１０とを備えている。また、駆動手段９は、微速回転動力伝達部１１と加速回転動力伝達部１２との２つの動力伝達経路と、微速回転動力伝達部１１と加速回転動力伝達部１２とを切り替える切替部１３と、を備えている。
起動用電動機８は、定格出力が例えば５００〜１０００ｋｗと主電動機３より小さい低出力用のモータである。起動用電動機８により発生した動力は駆動手段９の切替部１３に伝達される。
【００１８】
図１に示されるように、切替部１３は、起動用電動機８の下流側に設けられている。図２に示されるように、切替部１３は、動力伝達軸２４に軸方向に沿って移動可能に取り付けられており、レバー１４によって軸方向に沿って移動可能となっている。
切替部１３は軸方向の両側にスプライン条１５が形成されており、微速回転動力伝達部１１と加速回転動力伝達部１２とにはスプライン条１５と噛み合うスプライン溝１６が形成されている。それゆえ、レバー１４によって切替部１３を軸方向に移動することで、切替部１３が微速回転動力伝達部１１又は加速回転動力伝達部１２のスプライン溝１６のいずれかと噛み合って、動力伝達経路が微速回転動力伝達部１１側又は加速回転動力伝達部１２側に切り替えられる。なお、切替部１３が軸方向に移動する途中で微速回転動力伝達部１１及び加速回転動力伝達部１のどちらのスプライン溝１６とも噛み合わない中立位置を設けても良く、これにより切替部１３にクラッチ機能を持たせることができる。
微速回転動力伝達部１１は、主電動機３を用いて混練スクリュ４を混練押出機の定格回転数で回転させた場合の０．８〜５％に相当する回転数で混練スクリュ４が微速回転するように、起動用電動機８の動力を変更して主電動機３の動力軸７に伝達するものである。微速回転動力伝達部１１は、ギヤ比が５０〜１５０となるように組み合わされた複数のギヤを有するものとすることができる。
本実施形態においては、起動用電動機８側の動力軸からの動力を伝える動力伝達軸２５に設けられる微速側第１ギヤ１７と、微速側第１ギヤ１７と噛み合う微速側第２ギヤ１８と、微速側第２ギヤ１８の回転軸に微速側第２ギヤ１８と同軸状に設けられた微速側第３ギヤ１９と、微速側第３ギヤ１９に噛み合うと共に主電動機３側の動力軸７に動力を伝達する動力伝達軸２４に対して軸受けを介して回転自在に取り付けられた微速側第４ギヤ２０とを備えている。微速側第１ギヤ１７から微速側第４ギヤ２０までをギヤ比が１００となるように組み合わせることで、起動用電動機８から出力された出力回転速度（回転数）を１／１００に減速して主電動機３の動力軸７に伝達している。
【００１９】
本実施形態においては、微速回転動力伝達部１１を用いて混練スクリュ４をスクリュ部５（混練押出機）の定格回転数の０．８％の回転数（例えば、スクリュ部５の定格回転数６００ｒｐｍで約５ｒｐｍ）で微速回転させるように起動用電動機８の出力回転速度を減速し且つ動力（出力トルク）を高トルクに変更することで、主電動機３で混練スクリュ４を実際に回転させたときに主電動機３自体ないしは動力軸７に最初に加わる負荷状態を混練スクリュ４の微速回転時において再現することができるようになっている。そして、この負荷状態を再現することで、バレル内の材料が溶解しているか、又はバレル内に混練スクリュ４や主電動機３に異常な負荷（過負荷）を与えるものがないかを、主電動機３を起動する前に確認することができる。その結果、主電動機３の起動時の安全性を予め確認した上で、混練スクリュ４を正常に起動させることが可能となる。なお。本実施形態においては、起動用電動機８に加わる負荷（電流値）から主電動機の異常負荷の有無を確認するようになっている。
【００２０】
なお、混練スクリュ４を微速回転させた際に確認される異常な負荷（過負荷）とは、主電動機３で混練スクリュ４を回転させた際に材料の未溶解などが原因となって混練スクリュ４にかかる回転抵抗であって、これらの回転抵抗の中でも混練スクリュ４の回転軸や主電動機３を破損させる虞があるものをいう。このような回転抵抗は主電動機３で混練スクリュ４を実際に駆動回転させて計測することもできるが、回転抵抗が大きな場合は主電動機３などを破損させる虞があり好ましくはない。そこで、本発明の場合は、起動用電動機８の負荷状態から微速回転する混練スクリュに加わる回転抵抗を計測し、主電動機３の起動時（混練スクリュを高速回転させる際）の安全性を事前に確認している。
【００２１】
起動用電動機８の負荷状態には例えば電流値やトルクを用いても良いが、本実施形態では起動用電動機８の電流値を用いている。この起動用電動機８の電流値が、主電動機３及び起動用電動機８の電流値などの過去の操業データに基づいて、主電動機３などを破損させる虞がないと統計的に判断される閾値に対して、この閾値を超えるかどうかで主電動機３の起動時の安全性を確認する。
加速回転動力伝達部１２は、混練スクリュ４の回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで、具体的には主電動機３を用いて混練スクリュ４を混練押出機の定格回転数で回転させた場合の４０％以上に相当する回転数まで、主電動機の動力軸が予め加速させるように起動用電動機８の動力を変更して主電動機３の動力軸７に伝達するものである。加速回転動力伝達部１２は、ギヤ比が１．２５〜３となるように組み合わされた複数のギヤを有するものとすることができる。
本実施形態においては、起動用電動機８側の動力軸からの動力を伝える動力伝達軸２５に設けられる高速側第１ギヤ２１と、高速側第１ギヤ２１と噛み合う高速側第２ギヤ２２と、高速側第２ギヤ２２に噛み合うと共に主電動機３側の動力軸７に動力を伝達する動力伝達軸２４に対して軸受けを介して回転自在に取り付けられた高速側第３ギヤ２３とを備えている。加速回転動力伝達部１２は、高速側第１ギヤ２１から高速側第３ギヤ２３までをギヤ比が２となるように組み合わせることで、起動用電動機８から出力された出力回転速度（回転数）を１／２に減速して主電動機３側の動力軸７に伝達している。
【００２２】
加速回転動力伝達部１２を用いて混練スクリュ４の回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで回転させることで、主電動機３を用いて最初（回転数＝０の状態）から動力軸７を回転させるより主電動機３の始動電流を大幅に下げることができる。始動電流が大幅に下がることにより、電源設備を別途設ける必要がなくなったり起動方法を簡略化することができる等の効果が期待できる。
なお、微速回転動力伝達部１１および加速回転動力伝達部１２は、どちらも起動用電動機８の回転速度を減速し出力を増加させるものとされているため、起動用電動機８として非常に低容量（主電動機に対して１／４〜１／１０程度の出力）のものを用いることができるようになる。
【００２３】
加速回転動力伝達部１２を用いて起動用電動機８の動力を動力軸７に伝達して混練スクリュ４を回転させる際には、混練スクリュ４を以下で説明するような回転数まで加速するのが好ましい。
図３は主電動機３の回転数を徐々に上げた場合の始動電流の変化を示したものである。図３の横軸は主電動機３の定格回転数を基準に百分率で示した場合の回転数であり、縦軸は主電動機３の定格回転数を基準に百分率で示した場合の電流を示したものである。
図３に示されるように、主電動機３の回転数が定格回転数の０％となる起動初期には、主電動機３に定格電流の６００％もの最大電流（最大負荷）が加わる。そして、主電動機３の回転数が上がると電流は徐々に小さくなるが、主電動機３の回転数が定格回転数の４０％（図３のＡ点）までは電流の低下は緩やかである。しかし、主電動機３の回転数が定格回転数の４０％以上となると電流の低下が大きくなる。それゆえ、加速回転段階において主電動機３の始動電流を効果的に低減するには、少なくとも主電動機３の回転数が定格回転数の４０％以上となる回転数まで動力軸７を加速させてから主電動機３を起動させるのが良いと判断される。
【００２４】
また、主電動機３は回転数が定格回転数の８０％（図３のＢ点）に達すると、最大電流の約５０％まで電流が低減され、始動電流が大幅に下がる。それゆえ、主電動機３の回転数が定格回転数の８０％以上となる回転数まで動力軸７を予め加速させておくのがさらに好ましいと判断される。
クラッチは、駆動手段９（減速機）と主電動機３との間で動力軸７への動力の伝達を切断するものである。クラッチには、爪型クラッチ１０又はオーバーランニングクラッチなどのワンウェイクラッチが好ましくは用いられる。ワンウェイクラッチは、クラッチ板間に回転速度の差が生じると自動的に接続が遮断されるものや、所定速度に達するとトルク伝達されないオーバーランニング状態となるものであって、クラッチの入切のために動力軸７の回転を停止させる必要がなく、クラッチによる動力伝達状態の切替えをスムーズ且つ簡便に行うことができる。なお、本実施形態のワンウェイクラッチクラッチは爪型クラッチ１０である。
【００２５】
爪型クラッチ１０は、互いに相対する一対のクラッチ板を備えており、一対のクラッチ板のそれぞれにはクラッチ板の回転方向に面する側に垂直な面と反回転方向に面する側に傾斜した面とを有する爪部が複数備えられている。
それゆえ、主電動機３による動力軸７の回転数が起動用電動機８による動力伝達軸２４の回転数を下回っている場合は、起動用電動機８側の爪部における回転方向前方側の垂直な面と主電動機３側の爪分における垂直な面とが係合し合い、クラッチ板には軸方向に力が作用せずクラッチ板同士は連結したままを維持する。ところが、主電動機３による動力軸７の回転数が起動用電動機８による動力伝達軸２４の回転数を上回ると、主電動機３側の爪分における回転方向前方側の傾斜した面と起動用電動機８側の爪部における傾斜した面とが係合するようになる。その結果、傾斜した面同士で生じる滑りによりクラッチ板に軸方向に離反方向の力が作用してクラッチ板同士が離反し、クラッチが自動的に切断される。
【００２６】
次に、上述の起動装置１を用いた混練押出機２の起動方法について説明する。
起動方法は、主電動機３の起動時の安全性を予め確認するために微速回転段階の運転を行い、引き続いて混練スクリュ４の回転速度をゼロから通常の運転速度に至る途中の状態まで加速する加速回転段階の運転を行い、最後に主電動機３を起動して混練スクリュ４を定格回転数で運転するものである。
微速回転段階の運転と加速回転段階の運転とは互いに運転手順が異なっているため、以降では微速回転段階の運転についてまず説明する。
【００２７】
図４の左側に示すように、微速回転段階の運転は、ワンウェイクラッチが繋がった状態（トルク伝達状態）であり主電動機３が起動されていない状態でＳ３１〜Ｓ３６に従って行われる。
まず、レバー１４を動かして切替部１３を中立位置から微速側第４ギヤ２０側に移動させる。このようにすると、切替部１３が微速側第４ギヤ２０に噛み合い、動力伝達軸２４と微速側第４ギヤ２０とが一体回動し、微速回転動力伝達部１１を用いて起動用電動機８の動力を動力軸７へ伝達できるようになる［Ｓ３１］。
【００２８】
次に、起動用電動機８を起動させる［Ｓ３２］と、起動用電動機８で発生した動力が駆動手段９の微速回転動力伝達部１１に入力される。微速回転動力伝達部１１では、起動用電動機８の動力が微速側第１ギヤ１７から微速側第４ギヤ２０を順に伝わり、主電動機３側の動力軸７に所定のギア比（５０〜１５０の範囲で選択）で減速して出力され、動力軸７を介して混練スクリュ４の定格回転数（主電動機３によって混練押出機を定格回転数で回転させた場合の混練スクリュ４の回転数）の０．８〜５％の回転数で微速回転する［Ｓ３３］。
【００２９】
次に、主電動機３で混練スクリュ４を回転させた際に動力軸７に加わる過負荷の有無を確認すべく、混練押出機の樹脂排出状態を確認するか、または起動用電動機８の電流値を電流計やセンサで計測する。混練押出機から溶融樹脂が排出されない状態である場合、または起動用電動機８の電流値が過去の操業実績や設計強度から定められる閾値を超えている場合は、混練スクリュ４に異常な負荷が加わっていると判断してＳ３５に進み、混練スクリュ４に異常な負荷を与えている原因（材料の未溶融など）がないかどうかを再チェックし、この原因を取り除いた後にＳ３２に戻って起動用電動機８の起動からやり直す。
【００３０】
一方、混練押出機から溶融樹脂が排出されている状態である場合、または起動用電動機８の電流値が閾値を超えていない場合は主電動機３を用いて混練スクリュ４を回転可能と判断してＳ３６に進み［Ｓ３４］、起動用電動機８を一旦停止して、加速回転段階の運転に移行する［Ｓ３６］。
上述のようにＳ３１〜Ｓ３６に従って微速回転段階の運転を行うことで、主電動機３を用いて回転させた場合の起動時の負荷状態を混練スクリュ４の微速回転時において再現することができ、主電動機３の起動前に混練スクリュ４を回転させたときに動力軸７に加わる負荷状態を確認して、過負荷のない状態を確認した上で主電動機３を起動させることが可能となる。
【００３１】
次に、加速回転段階の運転について説明する。
図４の右側に示すように、加速回転段階の運転は、過負荷が確認されなかった場合に、Ｓ４１〜Ｓ４６に従って行われる。
まず、レバー１４を動かして切替部１３を中立位置から加速側第３ギヤ２３側に移動させる。このようにすると、切替部１３が加速側第３ギヤ２３に噛み合い、動力伝達軸２４と加速側第３ギヤ２３とが一体回動し、加速回転動力伝達部１２を用いて起動用電動機８の動力を動力軸７へ伝達できるようになる［Ｓ４１］。
【００３２】
起動用電動機８を作動して動力伝達軸２５を駆動回転させると、起動用電動機８で発生した動力が動力伝達軸２５を介して駆動手段９の加速回転動力伝達部１２に入力される。加速回転動力伝達部１２では、起動用電動機８の動力が加速側第１ギヤ２１から加速側第３ギヤ２３を順に伝わり、動力伝達軸２４を介して主電動機３側の動力軸７に所定のギア比（１．２５〜２．５の範囲で選択）で減速して出力される［Ｓ４２］。その結果、動力軸７が主電動機３の定格回転数の４０％以上となる回転数で高速回転するまで加速される。
【００３３】
混練スクリュ４が主電動機３の定格回転数の４０％以上の回転数で回転していることが確認されてから、主電動機３を作動させ、主電動機３で動力軸７を回転させる［Ｓ４４］。
主電動機３を起動させた後は、主電動機３による動力軸７の回転数が所定回転数に達したときに動力伝達が切断される。本実施形態では、動力軸７の回転数が駆動手段９の動力伝達軸２４の回転数上回ったときに、爪型クラッチ１０のクラッチ板同士が自動的に離反して動力伝達が切断される。そして、ワンウェイクラッチの作動が確認できたときは、起動用電動機８を停止する［Ｓ４５］。本実施形態、爪型クラッチ１０のクラッチ板の離反又はクラッチ板の離反に伴うレバー１４の動きで作動が確認できたときに起動用電動機８を停止する。
【００３４】
この後は、主電動機３により動力軸７を駆動回転させ、混練や押出を行う［Ｓ４６］。
本発明の混練押出機２の起動方法では、過負荷の有無の確認後における主電動機３の起動時に、主電動機３に代えてより低出力の起動用電動機８の動力を加速回転動力伝達部１２で増幅してから主電動機３の動力軸３に伝達して混練スクリュ４を回転数を０から予め加速しているため、始動電流が小さな起動用電動機８で主電動機３の起動前に予め混練スクリュ加速させておくことができ、主電動機３の起動に必要とされる始動電流を大幅に低減することができる。それゆえ、大きな始動電流を確保するための電源設備が不要となって設備スペースをコンパクトにすることが可能となり、また起動方法も簡略化する。
［第２実施形態］
次に、本発明の起動装置１及び起動方法の第２実施形態を説明する。第２実施形態の起動装置１が第１実施形態と異なっている点は、ワンウェイクラッチにオーバーランニングクラッチを用いている点である。なお、第２実施形態の起動装置１におけるその他構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
【００３５】
オーバーランニングクラッチは、公知のものを用いることができる。例えば、内輪と外輪との間に所定速度に達すると（所定遠心力が作用すると）トルク伝達状態からオーバーランニング状態に切り替える切替構造を備えているものを用いることができる。それゆえ、主電動機３による動力軸７の回転数が所定の回転数を下回っている場合は、起動用電動機８側と主電動機３側間でトルク伝達状態となる。ところが、主電動機３による動力軸７の回転数が所定の回転数を上回るとオーバーランニング状態に切り替わり、起動用電動機８側と主電動機３側間のトルク伝達が自動的に切断される。
【００３６】
一方、第２実施形態の起動装置１の起動方法についても、第１実施形態と異なっている点は、動用電動機８を起動する前にクラッチを繋ぐ操作が不要となる点と、加速回転段階の運転におけるＳ４５の動作（クラッチ板が離反した状態となるかオーバーランニング状態となるかの違い）だけである。そして、第２実施形態の起動方法におけるその他構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
すなわち、第２実施形態の起動方法では、主電動機３による動力軸７の回転数が所定の回転数を上回ったときに、切替構造によって、自動的にクラッチが切断された状態（オーバーランニング状態）となって、トルク伝達が切断される。
【００３７】
オーバーランニングクラッチを用いる第２実施形態では、爪型クラッチ１０におけるクラッチ板の離反のような動作がなく、潤滑不足でクラッチ板が離反しないことによる誤作動を抑制でき、動力をスムーズに主電動機３に切り替えることが可能となる。またクラッチ板の係合状態に復帰させる操作も不要となる。
［第３実施形態］
次に、本発明の起動装置１及び起動方法の第３実施形態を説明する。第３実施形態の起動装置１及び起動方法が第１実施形態と異なっている点は、主電動機３で動力軸７を駆動回転させる際には定格電圧より１０％以上低い電圧で動力軸７を駆動回転するように構成されている点である。なお、第３実施形態の起動装置１及び起動方法におけるその他構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
【００３８】
第３実施形態では、低電圧で主電動機３を起動することで始動電流が小さくすることができ、上記実施形態よりも始動電流をさらに低下させることができる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態は２軸押出機に適用した場合のものであったが、本発明の起動装置１は単軸または３軸以上の押出機や連続混練機にも用いることができる。
上述した実施形態では、主電動機３に高出力用モータを用いていたが、主電動機３は高出力用モータに限定されるものではない。例えば、主電動機３に低出力用モータを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の起動装置を備えた混練押出機の正面図である。
【図２】起動装置の駆動手段の断面図である。
【図３】主電動機の定格回転数に対する始動電流の変化を示す図である。
【図４】本発明の起動方法における運転手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ 起動装置
２ 混練押出機
３ 主電動機
４ 混練スクリュ
５ スクリュ部
６ 主減速機
７ 動力軸
８ 起動用電動機
９ 駆動手段
１０ 爪型クラッチ
１１ 微速回転動力伝達部
１２ 加速回転動力伝達部
１３ 切替部
【図１】
2009220333.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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