JP2001132764A - シャフトレス回転構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シャフトを用いない回転構造体であって、回転
応力に対して十分な剛性を有し、かつ構成部材の交換作
業を容易に行なえる回転構造体を提供する。 【解決手段】左右両端に位置し、駆動力を受けて回転す
る端部回転部材2と、左右の端部回転部材の間に介装さ
れた一つもしくは複数の中間回転部材4〜8と、中間回転
部材の内部を貫通して端部回転部材へと延びる連結ロッ
ド9とを備える。左右の端部回転部材と中間回転部材ま
たは左右の端部回転部材と中間回転部材及び中間回転部
材相互が着脱自在な結合手段13によって結合される一
方、端部回転部材が上記連結ロッドの左右端によって互
いに連結されて、端部回転部材と中間回転部材とが一体
的に回転する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車や回転刃など
の回転体をシャフトレスの状態で回転可能に固定する、
シャフトレス回転構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば歯車やプーリーあるいは回転刃と
いった回転体は、一般に、回転軸の軸周に固定されて回
転駆動力を受ける。固定手段としては、キーやスプライ
ン、あるいはセレーションによる軸構造が知られてい
る。キーを用いた構造は、図４と図５に示すように、歯
車や回転刃Ａを有するボス部材Ｂを回転軸Ｃの軸周に嵌
着し、回転軸Ｃとボス部材Ｂの間に打ち込んだキーＤに
よってこれらを一体的に固定した構造である。また、ス
プライン構造は、回転軸とその軸周に装着するボス部材
との間に軸方向の溝ないし突条を形成し、この嵌め合い
によってボス部材を回転軸に装着した構造であり、ボス
部材は軸方向に摺動でき、歯車式変速機などに利用され
ている。一方、セレーション構造はボス部材が摺動しな
いようにスプライン軸に固定した構造であり、より大き
なトルクの伝達に用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記回転構造体
は、主として、回転軸の軸回りに機械要素を有するボス
部材を装着した構造であり、回転軸(シャフト)によって
トルクを受け、この回転軸を介してボス部材にトルクが
伝達される。したがって、相応の軸径を有するシャフト
を用いる必要がある。これに伴ない、ボス部材の軸径も
大きくなって、軸回りの構造が大型化するという問題が
ある。また、キー溝やスプライン溝を軸面に設けること
によって軸の断面積が減少し、剛性の低下や応力集中を
誘発するおそれがある。さらには、キーやセレーション
による固定構造では、ボス部材や回転体の交換が難し
い。

【０００４】本発明の目的は、こうした従来の回転構造
体の問題を解決することにある。具体的には、回転体を
含む複数の構成部材を着脱自在な結合手段によって一体
化することにより、トルク伝達部材としてのシャフトを
用いることなく回転応力に対して十分な剛性を有し、か
つ上記構成部材、特に回転体の交換作業を容易に行うこ
とのできる、シャフトレス回転構造体を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明は上記した目的を達成す
るために次の構成を備える。すなわち、この回転構造体
は、左右両端に位置し、駆動力を受けて回転する端部回
転部材と、左右の端部回転部材の間に介装された一つも
しくは複数の中間回転部材と、中間回転部材の内部を貫
通して端部回転部材へと延びる連結ロッドとを備える。
そして、左右の端部回転部材と中間回転部材または左右
の端部回転部材と中間回転部材及び中間回転部材相互が
着脱自在な結合手段によって結合される一方、端部回転
部材が上記連結ロッドの左右端によって互いに連結され
て、端部回転部材と中間回転部材とが一体的に回転す
る、ものである。

【０００６】本発明の回転構造体は、回転力の伝達構造
が従来と異なる。すなわち、左右の端部回転部材が軸受
に支持され、あるいは軸受に支持される部材に連結さ
れ、端部回転部材を介して回転力が中間回転部材に伝達
される。中間回転部材には、回転刃や歯車の他、従来の
回転軸の軸周りに取り付けられて回転駆動される全ての
部材が含まれる。中間回転部材は単数であると複数であ
るとを問わない。

【０００７】先に述べたように、従来の回転構造体は、
ボス部材を介して歯車や回転刃をシャフトに貫装した構
造であり、シャフトが軸受に支持されて回転力を伝達す
る。本発明の回転構造体は、端部回転部材と中間回転部
材が一体に緊結されて棒状の回転構造体を形成してお
り、両端に位置する端部回転部材が軸受に支持されて回
転力を伝達する。軸芯に位置する連結ロッドは、端部回
転部材および中間回転部材を一体に緊結するための部材
であり、軸受を介して回転トルクを直接に受ける部材で
はないので、従来のシャフトのような太い軸径を必要と
しない。市販の安価なスタッドボルトなどの材料を用い
ることができ、これにより軸構造全体も小型になるばか
りでなく、重量も軽くなる。

【０００８】本発明の回転構造体を構成する端部回転部
材と中間回転部材、あるいは中間回転部材同士は、好ま
しくはピンによる差し込み結合あるいは接合面相互の凹
凸による嵌合によって結合される。勿論、結合手段は、
各部材相互を結合、分離可能なものであれば、その他の
手段を採ることもできる。また、例えば、少なくとも一
方の端部回転部材に連結ロッドを螺合して締付けること
により、あるいは連結ロッドの先端に取り付けたナット
を締付けることにより、左右の端部回転部材と中間回転
部材とが着脱自在に一体化される。

【０００９】以上のような結合構造とすることにより、
中間回転部材が端部回転部材に挟み込まれて固定され、
また端部回転部材と中間回転部材の間、および中間回転
部材同士がピンや嵌込みなどによって軸回りに動かない
ように固定されて、端部回転部材と中間回転部材が一体
に緊結された棒状の回転構造体となる。この回転構造体
体は、端部回転部材と中間回転部材がピン等を介して一
体に緊結されているので、回転トルクに対して十分な剛
性を有する。

【００１０】連結ロッドのネジを緩めることで、端部回
転部材は連結ロッドから外され、中間回転部材の結合も
解除される。これにより、任意の構成部材を取り外すこ
とができ、各部材の交換も容易に行われる。なお、ピン
を用いる場合、ピンの形状や個数は制限されない。部材
の形状に応じて丸形ピンまたは異形ピンを適宜用い、部
材の軸対象に適当な本数用いれば良い。差し込み結合の
場合、例えば、結合される部材相互をそれぞれ独立して
結合するものに限らず、結合される部材全体、すなわ
ち、一方の端部回転部材から中間回転部材を貫通して、
他方の端部回転部材に至る、軸方向に連続する一本のピ
ンまたはロッドを周方向に複数配する構造とすることも
できる。ピンに代えて接合面同士の嵌込みを結合手段と
する場合、端部回転部材と中間回転部材の接合面あるい
は中間回転部材同士の接合面に、互いに嵌合する凹凸を
設けて部材同士を同軸に嵌め込むことによりこれらを一
体に結合する。回転軸は軸回りに回転トルクを受けるの
で、ピンは回転トルクに対して直角の方向(軸方向)に設
け、また嵌込みの場合には、接合面の径方向に凹凸を設
けられる。

【００１１】中間回転部材は、回転刃をはじめ上記した
ようにいろいろな種類の回転部材を含む。したがって、
中間回転部材が複数のものから成る場合、異なる種類の
回転部材を組み合わせるようにしても良い。例えば、合
成樹脂材のカッター装置に本回転構造体を適用する場
合、複数の粉砕刃と複数の回転カッター刃を交互に配置
する。刃寸や外形あるいは形状の異なるものを中間回転
部材として互いに結合することもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施例に
基づいて詳説する。図１は本発明をプラスチックランナ
ー破砕機の回転カッターに適用した場合のシャフトレス
回転構造体の軸方向断面図、図２はその径方向断面図で
ある。

【００１３】図中符号１は、回転カッターを成すシャフ
トレス回転構造体で、図１に見られるように、左右両端
に位置する端部回転部材２,３と、端部回転部材２，３
の間に介装された第１から第５の５つの中間回転部材４
〜８と、全ての中間回転部材４〜８の中心を貫通して両
端の端部回転部材２，３に結合された連結ロッド９とを
備える。そして、これらの端部回転部材２，３と全ての
中間回転部材４〜８は、連結ロッド９及び後述する結合
手段により一体的に緊結され、全体として軸状を成して
いる。

【００１４】２ａは、左側の端部回転部材２の中心を貫
通して延びる通孔で、連結ロッド９の頭部が挿通されて
いる。左側の端部回転部材２の外端面から突出した連結
ロッド９の頭部９ａは、ナット１０によって締付け固定
されている。３ａは他方（図中右側）の端部回転部材３
の内端面中心に形成された雌ネジ孔で、連結ロッド９の
先端に形成された雄ネジ部９ｂが螺着されている。１
１，１２は、端部回転部材２，３の外周に嵌着された軸
受である。

【００１５】第１と第３及び第５の中間回転部材４，
６，８は、外周面に山型の粉砕刃４ａ，６ａ，８ａを有
する肉厚な略円筒状の回転刃から成り、共に同じ大きさ
に形成されている。第１と第５の中間回転部材４，８の
外方端面は、対向する端部回転部材２，３の内方端面と
ぴったり密着するようにほぼ同径で平滑に仕上げられて
いる。粉砕刃４ａ，６ａ，８ａは、図２に示すように端
部回転部材４，６，８の外周面に、径方向に連続すると
ともに軸方向に等間隔を置いて多数突出形成されてい
る。これらの回転刃から成る中間回転部材４，６，８
は、軸心に連結ロッド９の外径よりも大きな径の挿通孔
４ｂ，６ｂ，８ｂを有する。第２と第４の中間回転部材
５，７は、第１，第３及び第５の中間回転部材４，６，
８とは異なり、厚いプレート状の大型の回転刃より成
る。これらの回転刃５，７は、図２に見られるように軸
対称に一対の大きく湾曲して延びる刃先を有し、上記挿
通孔と同径の中心孔５ａ，７ａを有する。第２と第４の
中間回転部材５，７は、第４の中間回転部材７の方が第
２の中間回転部材５よりも小さく形成されている。

【００１６】各中間回転部材４〜８の端面あるいは板面
は、相いに隙間なく接合されるように表面形成されてい
る。また、左右の端部回転部材２，３と、第１、第３、
第５の中間回転部材（筒状の粉砕回転刃）４，６，８の
各接合面には、軸方向に延びるピン差し込み用の長穴２
ｂ，３ｂ，４ｃ，６ｃ，８ｃが上下に２ヶ所ずつ穿設さ
れている。第２及び第４の中間回転部材（板状の大型回
転刃）５，７の板面には、ピン挿通用の通孔５ｂ，７ｂ
が同様に上下に２ヶ所形成されている。そして、これら
の端部回転部材２，３と中間回転部材４〜８の各接合面
の長穴と通孔は、互いに接合される面にあるもの同士が
一致して連通状態を保つような位置に設けられている。
したがって、端部回転部材２，３と中間回転部材４〜８
は、連通する長穴２ｂと４ｃ，４ｃと５ｂと６ｃ，６ｃ
と７ｂと８ｃ，８ｃと３ｂにピン１３をそれぞれ差し込
んで互いに対応するものを接合することにより、一体的
に連結される。ピン１３は、各接合面で軸対象に２個配
設されることになるから、このピン１３によって各部材
の個々の軸回りの動きが固定される。

【００１７】中間回転部材４〜８である各回転刃の軸芯
に位置する貫通孔４ｂ，６ｂ，８ｂと中心孔５ａ，７ａ
には、連結ロッド９が遊貫されている。連結ロッド頭部
９ａのナット１０を締め付けることで、連結ロッド両端
に固定された端部回転部材２，３が中間回転部材４〜８
を締め付け、これにより、端部回転部材２，３と中間回
転部材４〜８とが一体に結合して棒状の回転カッターと
なる。なお、図中符号１４は連結ロッド９に螺合される
ナット１０を保護するキャップである。

【００１８】この回転カッターは、軸受１１を介して端
部回転部材２が回転トルクを受けると、端部回転部材
２，３と中間回転部材４〜８の各回転刃とが一体的に回
転して切断ないし破砕作用を行う。連結ロッド９は、端
部回転部材２，３と中間回転部材４〜８とを締付け固定
するに過ぎないから、稼動時に回転刃にかかる負荷が直
接的にかかることはない。また、ナット１０を緩めて端
部回転部材２を取り外すだけで、端部回転部材２，３と
中間回転部材４〜８の固定が解除されるので、構成部材
は無理なく簡単に取り外される。組み立ても、中間回転
部材同士４〜８並びに中間回転部材４，８と端部回転部
材２，３とをピン接合してゆくだけでこれらが簡単に接
合され、しかも連結ロッド９のナット１０を締付け方向
に回動することで、各構成部材が緊密に固定される。こ
のため、中間回転部材４〜８である回転刃の交換作業も
いたって簡単かつ短時間で行える。切断対象に応じて回
転刃を取替えることにより、優れた破砕効果ないし切断
効果を得ることができる。

【００１９】図３は、本発明の別の実施例に係るシャフ
トレス回転構造体で、５つの中間回転部材２４〜２８の
うち、第２と第４の中間回転部材２５，２７が径と歯数
の異なる歯車によって構成されている。残りの中間回転
部材２４，２６，２８は、外周面に刃を持たない単なる
スリーブ状に形成されている。他の構成は、図１及び２
の実施例とほぼ同じである。このシャフトレス回転構造
体は、駆動力を伝達する歯車輪列機構として機能する。

【００２０】

【発明の効果】本発明の回転構造体は、端部回転部材を
介して回転トルクを受け、端部回転部材および中間回転
部材が一体に回転するので、大きな回転トルクに対して
も十分な剛性を持たせることができる。一方、連結ロッ
ドには大きな負荷が直接加わらないので、従来のような
軸径の大きなシャフトを用いる必要がなく、軸回りの構
造を小型化することができる。

【００２１】また、上記回転構造体では、端部回転部材
および中間回転部材が着脱自在に締め付け固定されるこ
とによって回転軸と同じ構造体が形成されるので、個々
の部材の組立が容易であり、かつ端部回転部材を取り外
すことにより、端部回転部材と中間回転部材の固定を解
除して個々の部材を簡単に取り外すことができる。この
ため、保守が容易であり、個々の部材の交換も簡単に行
うことができる。

【００２２】本発明の回転構造体は広い分野に用いるこ
とができ、具体的には、例えば、軸型の回転カッターや
軸型歯車の構造として好適である。特に本発明の回転構
造体を有する回転カッターは、異なる外径および形状の
回転刃を複数組み合わせて用いることができるので、処
理対象に応じて刃先の形状や大きさが異なる複数の回転
刃を組み合わせることにより、優れた破砕効果ないし切
断効果を得ることができる。また、軸型歯車において
は、歯溝や外径の異なる歯車を入れ替えることにより、
変速比の異なる変速装置を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るシャフトレス回転構
造体の断面図。

【図２】 図１の構造体のII−II線断面図。

【図３】 本発明の他の実施例に係るシャフトレス回転
構造体の断面図。

【図４】 従来の回転構造体の一例を示す断面図。

【図５】 図４の径方向断面図。

【符号の説明】

１ 回転カッター ２，３ 端部回転部材 ４ 第１の中間回転部材 ４ａ，６ａ，８ａ 粉砕刃 ４ｂ，６ｂ，８ｂ 挿通孔 ４ｃ，６ｃ，８ｃ 長穴 ５ 第２の中間回転部材 ５ａ，７ａ 中心孔 ５ｂ，７ｂ 通孔 ６ 第３の中間回転部材 ７ 第４の中間回転部材 ８ 第５の中間回転部材 ９ 連結ロッド １０ ナット １１，１２ 軸受 １３ ピン Ａ 歯車あるいは粉砕刃 Ｂ ボス部材 Ｃ 回転軸 Ｄ キー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右両端に位置し、駆動力を受けて回転す
   る端部回転部材と、 左右の端部回転部材の間に介装された一つもしくは複数
   の中間回転部材と、 中間回転部材の内部を貫通して端部回転部材へと延びる
   連結ロッドとを備え、 左右の端部回転部材と中間回転部材または左右の端部回
   転部材と中間回転部材及び中間回転部材相互が着脱自在
   な結合手段によって結合される一方、端部回転部材が上
   記連結ロッドの左右端によって互いに連結されて、端部
   回転部材と中間回転部材とが一体的に回転する、シャフ
   トレス回転構造体。
2. 【請求項２】前記端部回転部材が軸受に支持され、ある
   いは軸受に支持される部材に連結されて回転駆動力を受
   ける、 請求項１記載のシャフトレス回転構造体。
3. 【請求項３】端部回転部材と中間回転部材、あるいは中
   間回転部材同士がピン結合または接合面相互の凹凸によ
   る嵌合によって着脱自在に結合されている、 請求項１記載のシャフトレス回転構造体。
4. 【請求項４】前記結合手段が一方の端部回転部材から中
   間回転部材を貫通して他方の端部回転部材へと延びる結
   合ピンもしくは結合ロッドである、 請求項１記載のシャフトレス回転構造体。
5. 【請求項５】前記中間回転部材は、外周に粉砕刃を備え
   た回転刃である、 請求項１もしくは２記載のシャフトレス回転構造体。
6. 【請求項６】前記中間回転部材は、外周に刃先を有する
   回転カッター刃である、 請求項１もしくは２記載のシャフトレス回転構造体。
7. 【請求項７】前記複数の中間回転部材は、その一部のも
   のが外周に刃先を有する回転カッター刃であり、他部の
   ものが外周に粉砕刃を備えた回転刃である、 請求項１もしくは２記載のシャフトレス回転構造体。
8. 【請求項８】前記中間回転部材として、外径および/ま
   たは形状の異なる複数の回転カッター刃を有する、 請求項１もしくは２記載のシャフトレス回転構造体。
9. 【請求項９】前記中間回転部材が歯車である、 請求項１もしくは２記載のシャフトレス回転構造体。