DE10101255A1 - Extruderantriebsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Extruderantriebsvorrichtung (1), in der sich ein Geschwindigkeitswechselgetriebe (9) an einer Position befindet, die dem Geschwindigkeitswechselgetriebe erlaubt, mit viel geringerer Umdrehungsgeschwindigkeit zu drehen, wodurch der Geräuschpegel gesenkt und Schwierigkeiten durch Festfraß sicherer vermieden werden. Die Extruderantriebsvorrichtung umfasst einen Hauptmotor (4); ein Planetengetriebe (5), das einen durch den Hauptmotor angetriebenen Drehmomenteingabeabschnitt aufweist und nach Minderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Hauptmotors eine Antriebskraft ausgibt; ein Ausgabeverteilergetriebe (8), um eine Antriebskraft von einem Ausgabeabschnitt des Planetengetriebes (5) zu einer Mehrzahl zueinander parallel angeordneter Rotorantriebswellen (6, 7) zu verteilen; Kupplungseinheiten (18), um das eine Ende der Rotorantriebswellen mit einer Mehrzahl auf der Extruderseite angeordneter Rotoren (2, 3) zu verbinden; und Drucklager (19, 20), um von den Rotoren aufgebrachte Druckkräfte aufzunehmen. Zwischen dem Planetengetriebe (5) und dem Ausgabeverteilergetriebe (8) ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe (9) vorgesehen, um die Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle (6, 7) durch Tausch eines Paars Zahnräder (16, 17) gegen ein anderes Paar mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis anzupassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders, wie ihn typischerweise ein kontinuier­ licher Doppelkneter zum Kneten hochmolekularer Harz­ materialien wie etwa Kunststoffe und Kautschuk verkörpert.

Eine bekannte Vorrichtung zum Antrieb eines Harzformgeräts umfasst einen Hauptmotor; ein Planetengetriebe mit einem durch den Hauptmotor angetriebenen Drehmomenteingabe­ abschnitt und einem Ausgabeabschnitt zur Ausgabe einer Antriebskraft nach Minderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (U/min) des Hauptmotors; ein Ausgabeverteilergetriebe zur Verteilung der Antriebskraft von dem Ausgabeabschnitt des Planetengetriebes auf eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Rotorantriebswellen; eine Kopplungseinrichtung zur Verbindung jedes Endes der Rotorantriebswellen mit einer Mehrzahl von Rotoren auf der Extruderseite; und Drucklager zum Tragen der anderen Enden der Rotorantriebs­ wellen, um Druckkräfte von den Rotoren aufzunehmen. (Siehe dazu beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift 11-115035).

Bei einer derartigen Extruderantriebsvorrichtung wird der Hauptmotor im Allgemeinen durch einen Motor gebildet, der mit konstanter Geschwindigkeit dreht und wegen der Notwendigkeit, die Rotorantriebswellen mit einem sehr großen Drehmoment anzutreiben, eine große Leistungs­ fähigkeit hat.

Um das Erfordernis zu erfüllen, abhängig von den Extruder­ spezifikationen die Polanzahl des Hauptmotors oder die Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle zu ändern, ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe vorgesehen (vergleiche dazu die Zahnräder 19 und 20 in der genannten Offenlegungsschrift), das zur Anpassung der Umdrehungs­ geschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle den Tausch eines Zahnradpaars gegen ein anderes Paar mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis erlaubt. Das Geschwindigkeits­ wechselgetriebe ist üblicherweise zwischen dem Hauptmotor und dem Planetengetriebe angeordnet.

Wenn das Geschwindigkeitswechselgetriebe zwischen dem Hauptmotor und dem Planetengetriebe angeordnet ist, ist jedoch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Geschwindigkeits­ wechselgetriebes größer oder gleich der des Hauptmotors. Dies führt zu dem Nachteil, dass zwangsläufig die Umfangs­ geschwindigkeit der Zähne und Lager der Zahnräder als Komponenten des Geschwindigkeitswechselgetriebes erhöht wird und der Geräuschpegel zunimmt.

Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Geschwindigkeits­ wechselgetriebes größer oder gleich der des Hauptmotors ist, müssen die Lager, die die Zahnräder als Komponenten des Geschwindigkeitswechselgetriebes tragen, zudem ein großes Lastaufnahmevermögen haben, um eine bessere Nutzungsdauer zu gewährleisten. Dieses Erfordernis führt jedoch zu dem Problem, dass aufgrund eines höheren Werts d.n (d = Lagerinnendurchmesser, n = Anzahl der Umdrehungen) die Wahrscheinlichkeit zunimmt, dass es durch Festfraß Schwierigkeiten gibt.

Die oben genannten Probleme sind insbesondere bei einem größeren Extruder (wie etwa einem kontinuierlichen Doppel­ kneter) bedenklich, wie er in letzter Zeit mit Nachdruck gefordert wurde, da der Hauptmotor eine hohe Leistung haben und bei höherer Geschwindigkeit drehen muss, um diese Forderung zu erfüllen.

Angesichts des obigen Stands der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Extruderantriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der ein Geschwindigkeitswechselgetriebe in einer Position angeordnet ist, die dem Geschwindigkeits­ wechselgetriebe erlaubt, mit Viel geringerer Umdrehungs­ geschwindigkeit zu drehen, wodurch der Geräuschpegel gesenkt und Schwierigkeiten durch Festfraß sicherer vermieden werden.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine wie folgt aufgebaute Vorrichtung gelöst:
Eine Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders, mit einem Hauptmotor; einem Planetengetriebe, das durch den Haupt­ motor angetrieben wird und nach Minderung einer Umdrehungs­ geschwindigkeit des Hauptmotors eine Antriebskraft ausgibt; einem Geschwindigkeitswechselgetriebe, das durch eine Ausgabe des Planetengetriebes angetrieben wird und nach Anpassung einer Ausgabeumdrehungsgeschwindigkeit des Planetengetriebes eine Antriebskraft ausgibt; einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Rotorantriebs­ wellen, wobei jede Rotorantriebswelle an einem ihrer Enden auf der Extruderseite mit einer Kopplungseinheit zur Verbindung mit einem Rotor Versehen ist; einem Ausgabe­ verteilergetriebe, das durch eine Ausgabe des Geschwindig­ keitswechselgetriebes angetrieben wird und eine Antriebs­ kraft ausgibt, die zu der Mehrzahl zueinander parallel angeordneter Rotorantriebswellen zu Verteilen ist; und ein Drucklager zum Tragen jeweils eines Endes der Rotor­ antriebswelle auf der zu dem Extruder entgegengesetzten Seite.

Mit anderen Worten wird durch die Erfindung eine Extruder­ antriebsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die in erster Linie einen Hauptmotor, ein Planetengetriebe, ein Ausgabe­ verteilergetriebe, Kopplungseinheiten zur Anbindung an Rotoren und Drucklager zum Lagern von auf Rotorantriebs­ wellen wirkenden Druckkräften umfasst, wobei zwischen dem Planetengetriebe und dem Ausgabeverteilergetriebe ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zur Anpassung einer Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle durch Tausch eines Zahnradpaars gegen ein anderes Paar mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist.

Da bei diesem Aufbau das Geschwindigkeitswechselgetriebe auf der Ausgabeseite des Planetengetriebes angeordnet ist, kann die Umdrehungsgeschwindigkeit jedes Zahnrads als Komponente des Geschwindigkeitswechselgetriebes auf einen viel niedrigeren Wert als die des Hauptmotors gemindert werden (üblicherweise etwa 1/5 bis 1/10 der Motor­ umdrehungsgeschwindigkeit).

Dementsprechend können auch die Umfangsgeschwindigkeiten der Zähne und des Lagers jedes Zahnrads als Komponente des Geschwindigkeitswechselgetriebes gemindert und das von der Antriebsvorrichtung stammende Geräusch auf einen möglichst niedrigen Pegel gesenkt werden. Da darüber hinaus der Wert d.n des das jeweilige Zahnrad tragenden Lagers verringert wird, wird das Risiko eines Festfressens des Lagers weitestgehend vermieden.

Ein Planetengetriebe hat einen Aufbau, bei dem mehrere Planetenräder mit einem Sonnenrad ineinander greifen. Die Vektorsumme der auf das Sonnenrad wirkenden Zahnrad­ eingriffskräfte ist dabei im Wesentlichen null, wobei das Sonnenrad lediglich Drehmomentkräften und im Wesentlichen keinen Radialkräften ausgesetzt ist. Da das Drehmoment gleichmäßig auf die Planetenräder verteilt wird, muss das Sonnenrad außerdem nicht von einem Lager getragen werden. Wenn wie in der Erfindung ein Hauptmotor direkt mit einem Planetengetriebe gekoppelt wird, treten aufgrund dieser baulichen Merkmale bei dem Planetengetriebe Probleme wie das starke Geräusch und der Festfraß eines Lagers nicht auf.

Wenn versucht wird, bei einem Zahnradantrieb, bei dem als Hauptuntersetzung ein Planetengetriebe und als Last­ verteiler ein Ausgabeverteilergetriebe miteinander kombiniert sind, unabhängig davon einen Umdrehungs­ geschwindigkeitsanpassungsmechanismus zur Verfügung zu stellen, wird, wie es Fachleuten geläufig ist, aus dem einfachen Grund, dass eine solche Anordnung das auf die Zahnräder des Zusatzmechanismus wirkende Drehmoment verringert, das Geschwindigkeitswechselgetriebe wie im geschilderten Stand der Technik auf der Eingabeseite des Planetengetriebes angeordnet. Im Gegensatz dazu werden jedoch bei der vorliegenden Erfindung die neuen Vorteile dadurch erreicht, dass das Geschwindigkeitswechselgetriebe entgegen den allgemeinen Grundsätzen zwischen dem Planeten­ getriebe und dem Ausgabeverteilergetriebe vorgesehen wird.

Im Einzelnen kann das Geschwindigkeitswechselgetriebe bei der Erfindung ein antreibendes Zahnrad, das direkt mit einer Ausgabewelle des Planetengetriebes gekoppelt ist, und ein angetriebenes Zahnrad umfassen, das in Eingriff mit dem antreibenden Zahnrad gehalten wird und direkt mit einem Ende einer der Rotorantriebswellen gekoppelt ist, die durch das Drucklager hindurchgeht und weiter zu der entgegen­ gesetzten Seite verläuft. Bei dieser Art von Geschwindig­ keitswechselgetriebe ist das angetriebene Zahnrad vorzugs­ weise mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, die die Wirkung hat, die besagte Rotorantriebswelle zur Rotorseite zurückzudrängen.

Der Grund dafür ist der folgende. Durch Ausbildung einer Schrägverzahnung auf dem angetriebenen Zahnrad, um die Rotorantriebswelle zur Rotorseite zurückzudrängen, wird die Last eines Drucklagers, das zum Tragen einer auf die Rotorantriebswelle wirkenden Druckkraft dient, verringert und kann ein kleineres Drucklager eingesetzt werden. Folglich können die Größe und die Kosten der Antriebs­ vorrichtung weitgehend gesenkt werden.

Bei einem Mechanismus, bei dem das Planetengetriebe wie im besprochenen Stand der Technik direkt mit dem Ausgabe­ verteilergetriebe verbunden ist, behindert dieser besondere Aufbau den Versuch, mit den gleichen Mitteln wie bei der Erfindung eine Druckkraft abzuschwächen, die auf die direkt mit einer Ausgabewelle des Planetengetriebes gekoppelte Rotorantriebswelle aufgebracht wird. Üblicherweise werden in einem Planetengetriebe (doppelschrägverzahnte) Pfeil­ räder eingesetzt, weshalb sich an der Ausgabewelle des Planetengetriebes keine Druckkraft zweckbestimmt erzeugen lässt. Wenn bei dem Planetengetriebe eine Schrägverzahnung eingesetzt wird, ist die Summe der auf die Planetenräder wirkenden Druckkräfte null und ist daher auch eine auf eine Ausgabewelle des Planetengetriebes wirkende Druckkraft null.

Von den baulichen Gesichtspunkten her ist es auch schwierig, eine Druckkraft, die auf eine direkt mit einer Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Rotor­ antriebswelle aufgebracht wird, abzuschwächen, indem ein zu dem Ausgabeverteilergetriebe hinzugefügter Druckkraft­ erzeugungsmechanismus verwendet wird. Bei dem Versuch, die auf die Rotorantriebswelle wirkende Druckkraft abzu­ schwächen, würden zwangsläufig größere Druckkräfte in Richtungen erzeugt werden, die auf die einzelnen Verteiler­ wellen des Ausgabeverteilergetriebes wirken. Ein solcher Versuch ist daher wegen der Notwendigkeit, zum Tragen der Verteilerwellen Lager mit einem großen Lastaufnahmevermögen oder Druckkräften entgegenwirkende Lager einzusetzen, nicht zu bevorzugen.

Wenn eine Druckkraft abgeschwächt werden soll, die auf eine Rotorantriebswelle wirkt, die von einer direkt mit einer Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Welle verschieden ist, indem ein zu dem Ausgabeverteilergetriebe hinzugefügter Druckkrafterzeugungsmechanismus verwendet wird, erzeugt dieser Versuch eine Druckkraft, die in eine solche Richtung auf die direkt mit der Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Rotorantriebswelle wirkt, dass die Druckkraft erhöht wird. Wenn die Druckkraft, die auf eine Rotorantriebswelle wirkt, die von der mit der Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Welle verschieden ist, unter Verwendung des dem Ausgabeverteiler­ getriebe hinzugefügten Druckkrafterzeugungsmechanismus abgeschwächt wird, ist es daher unerlässlich, Maßnahmen zur Abschwächung der Druckkraft zu treffen, die auf die direkt mit der Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Rotorantriebswelle wirkt. Die Anordnung gemäß dem beschriebenen Stand der Technik ist nicht zu empfehlen, da sie lediglich zum Abschwächen der Druckkraft dient, die auf eine Rotorantriebswelle wirkt, die von der direkt mit der Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Welle verschieden ist.

Somit ermöglicht nur eine direkte Kopplung zwischen dem Geschwindigkeitswechselgetriebe und dem Ausgabeverteiler­ getriebe, wie sie bei der Erfindung zum Einsatz kommt, die Druckkraft abzuschwächen, die auf die direkt mit der Ausgabewelle der davor liegenden Stufe gekoppelten Rotor­ antriebswelle wirkt.

Bei der Erfindung kommt darüber hinaus vorzugsweise ein Planetengetriebe zum Einsatz, das ein drehbares Hohlrad aufweist, das an seinem Innenumfang mit einer mit sämtlichen Planetenzahnrädern in Eingriff zu bringenden Innenverzahnung und einem auf seinem Außenumfang vorgesehenen Drehmomenteingabeabschnitt versehen ist. Außerdem ist mit dem zweiten Drehmomenteingabeabschnitt des Hohlzahnrads vorzugsweise ein geschwindigkeitsvariabler Hilfsantriebsmechanismus verbunden, um unabhängig von dem Hauptmotor eine Antriebskraft aufzubringen. Mit diesen Merkmalen kann innerhalb des durch den Hilfsantriebs­ mechanismus bereitgestellten Geschwindigkeitswechsel­ bereichs jede Rotorantriebswelle mit einer stufenlos änderbaren Geschwindigkeit betrieben werden.

Wenn in diesem Zusammenhang die Achse einer Ritzelwelle des Hilfsantriebsmechanismus in Übereinstimmung mit der Achse der direkt mit der Ausgabewelle des Geschwindigkeits­ wechselgetriebes gekoppelten Rotorantriebswelle gebracht wird, wird das Bohren von Löchern durch die Lager zum Tragen der Ritzelwelle und des angetriebenen Zahnrads des Geschwindigkeitswechselgetriebes vereinfacht. Indem zum Antrieb des Hilfsantriebsmechanismus außerdem angrenzend zu dem Hauptmotor ein Hilfsmotor bezogen auf das Planeten­ getriebe auf der gleichen Seite angeordnet wird, kann die Antriebsvorrichtung in ihrer gesamten Breite kompakter gestaltet werden.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt nun eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Antriebs­ vorrichtung für einen Biaxialextruder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2A eine Darstellung der Zahnradanordnung in Fig. 1 in X-Richtung betrachtet, Fig. 2B eine Darstellung der Zahn­ radanordnung in Fig. 1 in Y-Richtung betrachtet und Fig. 2C eine Darstellung der Zahnradanordnung in Fig. 1 in Z- Richtung betrachtet;

Fig. 3A eine Darstellung einer Zahnradanordnung eines Zwischenräder einsetzenden Geschwindigkeitswechselgetriebes von der Seite betrachtet, Fig. 3B eine Darstellung der Zahnradanordnung in Fig. 3A von der linken Seite der Zeichnung in Fig. 3A aus betrachtet und Fig. 3C eine Darstellung einer Zahnradanordnung eines Kegelräder einsetzenden Geschwindigkeitswechselgetriebes von oben betrachtet; und

Fig. 4 eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Antriebs­ vorrichtung für einen Biaxialextruder gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Extruderantriebs­ vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, soll die Antriebsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Paar links- und rechtsseitiger Rotoren 2, 3 eines Biaxialextruders in die gleiche Richtung drehen. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst einen Hauptmotor 4; ein Planetengetriebe 5 mit einem Drehmomenteingabeabschnitt, mit dem eine Antriebswelle des Hauptmotors 9 verbunden ist; ein Ausgabeverteilergetriebe 8 zur Verteilung einer Antriebskraft von einem Ausgabe­ abschnitt des Planetengetriebes 5 zu zueinander parallel angeordneten ersten und zweiten Rotorantriebswellen 6, 7; ein zwischen dem Planetengetriebe 5 und dem Ausgabe­ verteilergetriebe 8 vorgesehenes Geschwindigkeitswechsel­ getriebe 9; und ein geschwindigkeitsvariabler Hilfs­ antriebsmechanismus 10 zum hilfsweisen Antrieb des Planetengetriebes 5.

Die Antriebswelle des Hauptmotors 4 ist über eine Verbindungskupplung 11 mit einem Sonnenrad 12 des Planeten­ getriebes 5 verbunden, wobei auf der entgegengesetzten Seite des Hauptmotors 4 eine Bremse 4A vorgesehen ist. Das Planetengetriebe 5 umfasst das Sonnenrad 12, das als ein erster Drehmomenteingabeabschnitt dient, drei (oder mehr) um das Sonnenrad 12 angeordnete Planetenräder 13, einen Träger 14 zur drehbaren Halterung der Planetenräder 13 und ein Hohlrad 15 mit einer auf seinem Innenumfang ausgebilde­ ten Innenverzahnung, die mit sämtlichen Planetenrädern 13 in Eingriff zu bringen ist, und einer auf seinem Außen­ umfang ausgebildeten Außenverzahnung, die als ein zweiter Drehmomenteingabeabschnitt dient. Das Hohlrad 15 wird drehbar von einem Zahnradgehäuse getragen.

An einem näher an dem Planetengetriebe 5 gelegenen Abschnitt der Welle zwischen dem Hauptmotor und der Verbindungskupplung 11 ist ein Lager vorgesehen, das lediglich das Kupplungsgewicht zu tragen hat. Da auf diesen Abschnitt der Welle kaum eine Last wirkt, reicht ein Lager mit einem verhältnismäßig kleinen Innendurchmesser d, um die Last aufzunehmen. Dementsprechend ist der Wert d.n kleiner und wird das Risiko eines Festfraßes vermieden.

Das Geschwindigkeitswechselgetriebe 9 dient dazu, die Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle 6, 7 durch Tausch eines Zahnradpaars gegen ein anderes Paar mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis anzupassen. Das Geschwindigkeitswechselgetriebe 9 umfasst ein direkt über eine (nicht gezeigte) Kupplung konzentrisch mit dem Träger 14 gekoppeltes antreibendes Zahnrad 16, das als Ausgabe­ abschnitt des Planetengetriebes 5 dient, und ein angetriebenes Zahnrad 17, das in Eingriff mit dem antreibenden Zahnrad 16 gehalten wird. Das angetriebene Zahnrad 17 ist direkt mit einem Ende einer der zwei Rotor­ antriebswellen 6, 7 gekoppelt, die Bestandteil des nachstehend beschriebenen Ausgabeverteilergetriebes 8 sind, und zwar mit einem Ende der ersten Rotorantriebswelle, das durch ein erstes Drucklager 19 hindurchgeht und dann die entgegengesetzte Seite (linke Seite in Fig. 1) erreicht.

Das Ausgabeverteilergetriebe 8 umfasst die erste Rotor­ antriebswelle 6, die zweite Rotorantriebswelle 7 und ein Paar erster und zweiter Verteilerwellen 21, 22. Die erste Rotorantriebswelle 6 ist zur Verbindung mit dem links­ seitigen Rotor 2 an einem Ende (rechtes Ende in Fig. 1) mit einer Verbindungseinheit (Kupplung) 18 versehen und wird an dem anderen Ende von dem ersten Drucklager 19 getragen. Die zweite Rotorantriebswelle 7 ist zur Verbindung mit dem rechtsseitigen Rotor 3 an einem Ende (rechtes Ende in Fig. 1) mit einer Verbindungseinheit (Kupplung) 18 versehen und wird an dem anderen Ende von einem zweiten Drucklager 20 getragen. Die erste und die zweite (obere und untere) Verteilerwelle 21, 22 sind jeweils ober- und unterhalb der zwei Rotorantriebswellen 6, 7 angeordnet.

Unter diesen Wellen 6, 21 und 22 ist die erste Rotor­ antriebswelle 6 mit einem an der Ausgangsendenseite angebrachten ersten Antriebsrad 24 versehen. Das erste Antriebsrad 24 befindet sich in Eingriff mit einem ersten und zweiten Verteilerrad 25, 26, die jeweils an den Ausgangsendenseiten der ersten und zweiten Verteilerwelle 21, 22 angebracht sind. Darüber hinaus ist an einem zentralen Abschnitt der zweiten Rotorantriebswelle 7 ein zweites Antriebsrad 27 angebracht. Das zweite Antriebsrad 27 befindet sich in Eingriff mit einem ersten und zweiten Zusatzrad 28, 29, die jeweils an den Frontendenseiten der ersten und zweiten Verteilerwelle 21, 22 angebracht sind.

Die als Verbindungseinrichtung für den links- und rechts­ seitigen Rotor 2, 3 dienenden Verbindungskupplungen 18 sind an dem einen Ende der ersten und zweiten Rotorantriebswelle 6, 7 vorgesehen, wobei an dem anderen Ende der ersten und zweiten Rotorantriebswelle 6, 7 das erste und das zweite Drucklager 19, 20 vorgesehen sind, um von dem jeweiligen Rotor 2, 3 aufgebrachte Druckkräfte aufzunehmen. Darüber hinaus verläuft das andere Ende der ersten Rotorantriebs­ welle 6 zur Seite des Planetengetriebes 5 (linke Seite in Fig. 1), nachdem es durch das erste Drucklager 19 hindurch­ gegangen ist, wobei an dem vorragenden Ende der ersten Rotorantriebswelle 6 das angetriebene Zahnrad 17 befestigt ist.

Es ist zu beachten, dass A in den Fig. 1 und 2 die Mitte des Planetengetriebes 5, B die Mitte der ersten Rotor­ antriebswelle 6, C die Mitte der ersten Verteilerwelle 21, D die Mitte der zweiten Verteilerwelle 22 und E die Mitte der zweiten Rotorantriebswelle 7 bezeichnet. Darüber hinaus ist in Fig. 1 der positionelle Zusammenhang zwischen diesen Wellen (insbesondere der Wellen 7, 21 und 22) in Form einer Draufsicht gezeigt. Tatsächlich befindet sich die erste Verteilerwelle 21 rechts unten von der ersten Rotor­ antriebswelle 6 und gerade oberhalb der zweiten Rotor­ antriebswelle 7, auch wenn es in Fig. 1 scheint, als ob sie links (auf der oberen Seite in der Zeichnung in Fig. 1) von der Welle 6 gelegen ist.

Anders ausgedrückt, befindet sich die erste Verteilerwelle 21, wie in Fig. 2C gezeigt ist, tatsächlich gerade oberhalb der zweiten Verteilerwelle 22, wobei die zweite Rotor­ antriebswelle 7 dazwischen angeordnet ist. Wie durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 1 angegeben ist, befindet sich dann das erste Zusatzrad 28 auf der ersten Verteilerwelle 21 in Eingriff mit dem zweiten Antriebsrad 27 auf der zweiten Rotorantriebswelle 7. Wie darüber hinaus durch die horizontalen Pfeile in Fig. 1 angegeben ist, sind die das Ausgabeverteilergetriebe 8 bildenden Zahnräder 24 bis 29 mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, um so auf die beiden Verteilerwellen 21, 22 wirkende Druckkräfte aufzuheben und die auf das zweite Drucklager 20 wirkende Last abzuschwächen.

Im Einzelnen ist das erste Verteilerrad 25 auf der ersten Verteilerwelle 21 mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, die eine in der Zeichnung nach rechts wirkende Druckkraft erzeugt, und ist das erste Zusatzrad 28 auf derselben Welle 21 mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, die eine in der Zeichnung nach links wirkende Druckkraft erzeugt. Infolge dessen werden die auf die erste Verteilerwelle 21 wirkenden Druckkräfte aufgehoben.

Das zweite Verteilerrad 26 auf der zweiten Verteilerwelle 22 ist ebenfalls mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, um in der Zeichnung eine nach rechts wirkende Druckkraft zu erzeugen, und das Zusatzrad 29 auf derselben Welle 22 ist mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, die eine in der Zeichnung nach links wirkende Druckkraft erzeugen. Infolge dessen werden die auf die zweite Verteilerwelle 22 wirkenden Druckkräfte aufgehoben.

Als Folge der Reaktion auf die Druckkräfte, die auf die beiden Zusatzräder 28, 29 wirken, unterliegt das zweite Antriebsrad 27, das in Eingriff mit dem ersten und zweiten Zusatzrad 28, 29 gehalten wird, darüber hinaus einer in der Zeichnung nach rechts wirkenden Druckkraft, welche die zweite Rotorantriebswelle 7 zur Seite des Rotors 3 zurück­ drängt. Infolge dessen wird die auf das zweite Drucklager 20 wirkende Last abgeschwächt.

Das erste Antriebsrad 24, das in Eingriff mit dem ersten und zweiten Verteilerrad 25, 26 gehalten wird, unterliegt als Folge der Reaktion auf die Druckkräfte, die auf die beiden Verteilerräder 25, 26 wirken, einer in der Zeichnung nach links wirkenden Druckkraft, welche die erste Rotor­ antriebswelle zu der zu dem Rotor 2 entgegengesetzten Seite drängt. Aus diesem Grund würde, wenn diese Anordnung praktischen Einsatz fände, die auf das erste Drucklager 19 aufgebrachte Belastung wegen der Druckkraft von dem ersten Antriebsrad 24 erhöht, die zusätzlich zu der Druckkraft von dem Rotor 2 aufgebracht wird.

Angesichts des obigen Problems ist bei diesem Ausführungs­ beispiel das angetriebene Zahnrad 17 des Geschwindigkeits­ wechselgetriebes 9 an dem vorragenden Ende der ersten Rotorantriebswelle 6 befestigt, die durch das erste Druck­ lager 19 läuft, wobei es mit einer Schrägverzahnung ausgebildet ist, um eine Druckkraft zu erzeugen, welche die erste Rotorantriebswelle 6 zur Seite des Rotors 2 zurück­ drängt. Infolge dessen wird die auf das erste Drucklager 19 wirkende Last weitestgehend abgeschwächt.

Der geschwindigkeitsvariable Hilfsantriebsmechanismus 10 umfasst einen Hilfsmotor 30 mit änderbarer Geschwindigkeit und mehrere Stufen Untersetzungsräder 31, um nach Minderung eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Hilfsmotors 30 zu übertragen. Das letzte Zahnrad der mehreren Stufen Unter­ setzungsräder 31 steht mit der Außenverzahnung des Hohlrads 15 des Planetengetriebes 5 in Eingriff. Bei der Antriebs­ vorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann daher jede Rotorantriebswelle 6, 7 nicht nur durch den Hauptmotor 4 bei konstanter Geschwindigkeit, sondern auch innerhalb des durch den geschwindigkeitsvariablen Hilfsantriebs­ mechanismus 10 bereitgestellten Geschwindigkeitswechsel­ bereichs bei einer stufenlos veränderbaren Geschwindigkeit betrieben werden.

Abgesehen davon sind eine Antriebswelle des Hilfsmotors 30 und eine Zahnradwelle der ersten Stufe miteinander über eine Verbindung 39 mit einer Drehmomentbegrenzungsfunktion (einer ein zu hohes Drehmoment erfassenden Funktion) verbunden, sodass in jedem Umdrehungsgeschwindigkeits­ bereich ein zu hohes Drehmoment der Ausgabewelle erfasst werden kann.

Da bei der Antriebsvorrichtung 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau das Geschwindigkeitswechselgetriebe 9, das zur Anpassung einer Umdrehungsgeschwindigkeit jeder Rotorantriebswelle 6, 7 durch Tausch eines Zahnradpaars gegen ein anderes Paar mit unterschiedlichem Übersetzungs­ verhältnis dient, auf der Ausgabeseite des Planeten­ getriebes 5 angeordnet ist, kann die Umdrehungsgeschwindig­ keit jedes Zahnrads 16, 17 als Komponente des Geschwindig­ keitswechselgetriebes 9 auf einen viel niedrigeren Wert als den des Hauptmotors 9 gemindert werden.

Dementsprechend werden auch die Umfangsgeschwindigkeiten von Zähnen und Lagern der Zahnräder 16, 17 als Komponenten des Geschwindigkeitswechselgetriebes 9 verringert und Geräusche auf einen so niedrigen Pegel wie möglich gesenkt. Da darüber hinaus der Wert d.n des jedes Zahnrad 16, 17 tragenden Lagers gesenkt ist, kann auch das Risiko eines Festfressens des Lagers weitestgehend vermieden werden.

Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern unter verschiedenen Konstruktionsänderungen umgesetzt werden kann.

Wie zum Beispiel in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, können das antreibende Zahnrad 16 und das angetriebene Zahnrad 17, die Bestandteil des Geschwindigkeitswechsel­ getriebes 9 sind, miteinander über Zwischenräder 32 zur Drehmomentübertragung verbunden sein, anstatt direkt miteinander in Eingriff zu stehen. Da in diesem Fall der Durchmesser jedes Zahnrads 16, 17 und die Größe des Lagers für jedes Zahnrad weiter verkleinert werden können, lassen sich die Geräuschentwicklung und die Festfraßschwierig­ keiten bei den Lagern wirksamer verhindern.

Wie in Fig. 3C gezeigt ist, können das antreibende Zahnrad 16 und das angetriebene Zahnrad 17 auch durch Kegelräder 33 gebildet werden, die miteinander in senkrechter Beziehung in Eingriff stehen.

Darüber hinaus stellt das in Fig. 1 gezeigte Ausgabe­ verteilergetriebe 8 lediglich ein veranschaulichendes Beispiel dar und kann unter verschiedenen von der dargestellten Verteiler- und Zusatzanordnung abweichenden Konstruktionsänderungen umgesetzt werden. So kann die Erfindung beispielsweise auch bei einem Mechanismus Anwendung finden, der drei oder mehr Rotorantriebswellen aufweist, oder bei einem Ausgabeverteilergetriebe, bei dem ein Paar linker und rechter Rotorantriebswellen in unter­ schiedlichen Richtungen gedreht wird.

Auch wenn das in Fig. 1 gezeigte Planetengetriebe 5 lediglich ein Planetenrad aufweist, kann es auch zwei oder mehr im Tandem angeordnete Planetenräder aufweisen. In diesem Fall kann nicht nur auf der Ausgabeseite des letzten Planentenrads, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit auf das niedrigste Niveau gemindert wird, sondern auch auf der Ausgabeseite zumindest des ersten Planetenrads ein Geschwindigkeitswechselgetriebe vorgesehen sein.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dadurch, dass der Hilfsmotor 30 von oben betrachtet parallel auf der linken Seite des Hauptmotors 9 angeordnet ist und dass eine Achse F einer Ritzelwelle 35 des Hilfsantriebsmechanismus 10 in Übereinstimmung mit der Achse B der ersten Rotorantriebs­ welle 6 angeordnet ist.

Die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels ist insofern vorteilhaft, als die Antriebseinrichtung in ihrer Gesamt­ breite kompakter als bei der Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) gestaltet werden kann, da der Hilfsmotor 30 auf der linken Seite des Hauptmotors 4 angeordnet ist. Anders ausgedrückt weist ein das Planeten­ getriebe 5, das Geschwindigkeitswechselgetriebe 9 und den Hilfsantriebsmechanismus 10 aufnehmendes Zahnradgehäuse einen einstückigen Aufbau auf, der in eine obere und untere Hälfte geteilt werden kann. Indem der Hilfsmotor 30 auf der linken Seite des Hauptmotors 4 angeordnet wird, kann das Zahnradgehäuse so ausgebildet werden, dass es in Draufsicht einem Rechteck nahe kommt. Folglich kann die Breite des Zahnradgehäuses verringert werden.

Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass dadurch, dass die Achse F der Ritzelwelle 35 des Hilfs­ antriebsmechanismus 10 mit der Achse B der ersten Rotor­ antriebswelle 6 zusammenfällt, leichter ein Loch durch ein Lager zum Tragen der Ritzelwelle 35 und ein Loch durch ein Lager zum Tragen der Welle des angetriebenen Zahnrads 17 gebohrt werden kann.

Die Achse F der Ritzelwelle 35 des Hilfsantriebsmechanismus kann mit der Achse B der ersten Rotorantriebswelle 6 in Übereinstimmung gebracht werden, indem die Spezifikationen des antreibenden Zahnrads 16, des angetriebenen Zahnrads 17 und eines Paars kleiner und großer Zahnräder der dritten Stufe unter den mehreren Stufen der Untersetzungsräder 31 in dem Hilfsantriebsmechanismus 10 angepasst werden.

Da der übrige Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der gleiche wie der des ersten Ausführungsbeispiels ist, sind in Fig. 4 identische Komponenten mit den gleichen Bezugs­ zahlen bezeichnet und wurde eine ausführliche Beschreibung von diesen weggelassen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders, mit einem Hauptmotor (4);
einem Planetengetriebe (5), das durch den Hauptmotor (9) angetrieben wird und nach Minderung einer Umdrehungs­ geschwindigkeit des Hauptmotors eine Antriebskraft ausgibt;
einem Geschwindigkeitswechselgetriebe (9), das durch eine Ausgabe des Planetengetriebes (5) angetrieben wird und nach Anpassung einer Ausgabeumdrehungsgeschwindigkeit des Planetengetriebes eine Antriebskraft ausgibt;
einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Rotorantriebswellen (6, 7), wobei jede Rotorantriebswelle an einem ihrer Enden auf der Extruderseite mit einer Kopplungseinheit (18) zur Verbindung mit einem Rotor (2, 3) versehen ist;
einem Ausgabeverteilergetriebe (8), das durch eine Ausgabe des Geschwindigkeitswechselgetriebes (9) angetrieben wird und eine Antriebskraft ausgibt, die zu der Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Rotorantriebs­ wellen (6, 7) zu verteilen ist; und
ein Drucklager (19, 20) zum Tragen jeweils eines Endes der Rotorantriebswelle (6, 7) auf der zu dem Extruder entgegengesetzten Seite.

2. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders nach Anspruch 1, wobei eine der Mehrzahl von Rotorantriebswellen (6) durch das Drucklager (19) hindurchgeht und direkt mit einer Ausgabewelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes (9) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders nach Anspruch 2, wobei das Geschwindigkeitswechselgetriebe (9) ein mit einer Ausgabewelle des Planetengetriebes (5) gekoppeltes antreibendes Zahnrad (16) und ein angetriebenes Zahnrad (17) umfasst, das direkt mit einem Ende der einen direkt mit der Ausgabewelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes (9) gekoppelten Rotorantriebswelle (6) gekoppelt ist, wobei das angetriebene Zahnrad (17) abgeschrägte Zähne aufweist, die dazu dienen, die eine direkt mit der Ausgangswelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes (9) gekoppelte Rotor­ antriebswelle (6) zur Rotorseite zu drängen.

4. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders nach Anspruch 1, wobei das Planetengetriebe (5) ein drehbares Hohlrad (15) mit Innenzähnen an seinem Innenumfang, die mit sämtlichen Planetenrädern (13) in Eingriff zu bringen sind, und einem zweiten Drehmomenteingabeabschnitt auf seinem Außenumfang umfasst und wobei mit dem zweiten Drehmoment­ eingabeabschnitt ein Hilfsantriebsmechanismus (10) verbunden ist, um unabhängig von dem Hauptmotor (4) eine Antriebskraft auf das Planetengetriebe (5) aufzubringen.

5. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders nach Anspruch 4, wobei die Achse (F) einer Ritzelwelle (35) des Hilfs­ antriebsmechanismus (10) mit der Achse (B) der einen direkt mit der Ausgabewelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes (9) gekoppelten Rotorantriebswelle (6) zusammenfällt.

6. Vorrichtung zum Antrieb eines Extruders nach Anspruch 5, wobei bezogen auf das Planetengetriebe (5) auf der gleichen Seite wie der Hauptmotor (4) ein Hilfsmotor (30) zum Antrieb des Hilfsantriebsmechanismus (10) angeordnet ist.