JP2003336695A - 多軸動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期同方向回転、同期異方向回転等、入力軸
の動力を二つ以上の出力軸に分配して伝動する多軸動力
伝達装置を、構造簡単で小型化する。 【解決手段】 単一の入力軸１１から一対の出力軸１
２，１３に伝達する多軸伝達装置において、入力軸１１
と出力軸１２，１３との間に回転自在に支持された内歯
車２４と、入力軸１１の回転を内歯車２４に伝達する入
力伝達機構ａと、内歯車２４を共通の駆動源とし、各出
力軸１２，１３に伝達する出力伝達機構ｂとを備える。
出力伝達機構ｂは、内歯車２４の内歯１９に噛み合うよ
うに独立して配設され、筒状回転体２４の軸方向にずら
されて配置された第１出力軸１２の歯車２５と第２出力
軸１３の歯車２６とを有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二軸押出機等に使
用される多軸動力伝達装置に係り、詳しくは、入力軸の
回転力を、互いに平行な複数の出力軸に伝達するように
構成された多軸動力伝達装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来周知である熱可塑性樹脂の押出機
（押出成形機）は、スクリュー式と非スクリュー式とに
分けられる。スクリュー式では、特に２本のスクリュー
軸を有する二軸押出機は、同方向回転噛み合い型、異方
向回転型等の区別に関係なく、材料に対して優れた混合
分散を与えるほか、押出し効率がよい、押出し変動が少
ない、樹脂の局部滞留がない等の利点を有するので多用
されている。

【０００３】このように、押出機等で用いられる多軸伝
達装置、即ち、入力軸から二軸以上の出力軸に伝達する
多軸伝達装置としては、各軸の歯車どうしを噛み合
せ、一方の歯車から駆動する構造や、動力を予め分配
した歯車を設け、その歯車で夫々の出力軸の歯車を駆動
する構造がある。前記前者の一例としては、特開昭５９
−１６７２３９号公報にて開示されたものが、そして、
前記後者の一例としては、特開平５−２３７９１１号公
報にて開示されたものが夫々知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらいずれの構造の
ものでも、機構が大型化し複雑になるとともに、軸受の
干渉等のため軸間距離を小さくし難い難点があるとか、
出力軸の回転方向を同じとする場合には、出力軸の歯車
どうしを噛み合せることができず、上述の構造に限定
されるという制約を受けざるを得なかった。

【０００５】即ち、押出機においては、１本の入力軸に
より２本のスクリュー軸を同方向或いは異方向に回転駆
動するためには、１本のスクリュー軸は直接的に駆動で
きるが、他方のスクリュー軸は歯車装置を介して駆動す
る必要があるので、そのため歯車装置が複雑になる傾向
があった。特に、２本のスクリュー軸間の距離は小さい
ので、歯車装置は構造的に制約を受けて、強度的に大き
な歯車は適用できず、大きなトルクは伝達することが困
難になる等、二軸押出機はスクリュー軸の駆動装置が複
雑で大型化し易いという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、歯車伝動構造の見直し、
及び工夫を行うことにより、同期同方向回転、同期異方
向回転等、二つ以上の出力軸を種々の駆動形態が採れる
ようにしながら、構造が極力シンプルで、かつ、小型化
された多軸動力伝達装置を提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために本発明は、次に示すような種々の解決手段を講じ
るものである。先ず、請求項１の構成は、入力軸から二
軸以上の出力軸に伝達する多軸伝達装置において、入力
軸と出力軸との間に回転自在に支持された内歯車と、入
力軸の回転を内歯車の回転に伝達する入力伝達機構と、
内歯車を共通の駆動源とし、二軸以上の出力軸に伝達す
る出力伝達機構とを備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項１の構成によれば、入力伝達機構に
よって入力軸の回転動力が伝達される内歯車に、出力伝
達機構によって２以上の出力軸を直接又は間接に咬合し
て回転させる構造であるから、各出力軸は内歯車の径内
のエリアに集約配置して、軸間距離を短くするといった
コンパクトなものに構成できるとともに、各出力軸を同
じ方向に回転させたり、中間歯車を用いることで互いに
異なる方向に回転させたりすることができる。叉、内歯
車に咬合する出力軸の歯車の歯数を異ならせれば、各出
力軸を異なる回転速度で駆動させることも可能である。

【０００９】請求項２の構成は、請求項１の構成におい
て、出力伝達機構は、内歯車の内歯に噛み合うように独
立して配設され、内歯車の軸方向にずらされて配置され
た二つの歯車と、この二つの歯車の各々から動力が伝達
される二軸の出力軸とを有したことを特徴とするもので
ある。

【００１０】請求項２の構成によれば、内歯車の内歯に
噛み合う複数の出力側歯車を軸方向に互いにずらせて配
置することにより、ずらせない場合には不可能となる大
きな径の歯車に設定することができるとともに、それに
よって出力軸どうしの軸間距離（図２のｄ参照）をより
小さな値とすることも可能になる。つまり、出力側歯車
の歯数設定の自由度を、即ち、減速、増速等の変速設定
自由度を大きくすること、及び出力軸どうしの軸間距離
の設定自由度を大きくすることが可能になる。

【００１１】請求項３の構成は、請求項１の構成におい
て、出力伝達機構は、内歯車の内歯に噛み合うように配
設された二つの歯車と、この二つの歯車の双方に噛み合
う少なくとも一つのバックアップ歯車と、二つの歯車と
少なくとも一つのバックアップ歯車のうち選択された二
つの歯車の各々から動力が伝達される二軸の出力軸とを
有したことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３の構成によれば、内歯車の内歯に
咬合する二つの歯車と、これら両歯車の双方に咬合する
一つ以上のバックアップ歯車を設けて、それら三つ以上
の歯車のうちの二つの歯車の回転を取出して二軸の出力
軸とするものであるから、各歯車の大きさ（歯数）を適
宜に設定して、出力軸どうしの回転速度を同じにしたり
異ならせたりの回転速度設定が自在になるとともに、選
択する歯車により、出力軸どうしの回転方向を同じにし
たり異ならせたりの回転方向設定も自在になり、従っ
て、二つの出力軸の回転速度、及び回転方向の設定自由
度を大きく改善することができる。

【００１３】請求項４の構成は、請求項３の構成におい
て、二つの歯車の一つとバックアップ歯車の一つとが選
択され、この二つの歯車の歯数が同数であって、これら
の歯車から動力が伝達される二軸の出力軸が同期異方向
回転となっていることを特徴とするものである。

【００１４】請求項４の構成によれば、内歯車の内径側
部分に２個の歯車と１個以上のバックアップ歯車が配さ
れたコンパクトな構造において、いずれかの歯車の軸と
いずれかのバックアップ歯車の軸とで一対の出力軸を構
成させるものであり、これら一対の出力軸を、互いに同
回転速度で、かつ、互いに回転方向が異なる状態で回転
駆動させることができる。

【００１５】請求項５の構成は、請求項３の構成におい
て、二つの歯車が選択され、この二つの歯車が同数であ
って、これらの歯車から動力が伝達される二軸の出力軸
が同期同方向に駆動されることを特徴とするものであ
る。

【００１６】請求項５の構成によれば、内歯車の内径側
部分に２個の歯車と１個以上のバックアップ歯車が配さ
れたコンパクトな構造において、バックアップ歯車では
ない二つの歯車夫々の軸を出力軸とするものであり、内
歯車に直接交互するこれら両歯車は同じ方向に回転する
ことから、一対の出力軸を、互いに同じ回転速度で、か
つ、互いに同じ回転方向（内歯車の回転方向と同じ方
向）に回転駆動させることができる。

【００１７】請求項６の構成は、請求項３の構成におい
て、バックアップ歯車は二つであって、この二つの歯車
が選択され、この二つの歯車の歯数が同数であって、こ
れらの歯車から動力が伝達される二軸の出力軸が同期同
方向に駆動されることを特徴とするものである。

【００１８】請求項６の構成によれば、内歯車の内径側
部分に２個の歯車と２個のバックアップ歯車が配された
コンパクトな構造において、二つのバックアップ歯車夫
々の軸を出力軸とするものであり、それら一対の出力軸
を、内歯車の回転方向とは逆の回転方向に互いに揃え、
かつ、互いに同じ回転速度で回転駆動させることができ
る。

【００１９】請求項７の構成は、請求項３の構成におい
て、二つの歯車の一つとバックアップ歯車の一つとが選
択され、この二つの歯車の歯数が異なり、これらの歯車
から動力が伝達される二軸の出力軸が非同期異方向回転
となっていることを特徴とするものである。

【００２０】請求項７の構成によれば、内歯車の内径側
部分に２個の歯車と１個以上のバックアップ歯車が配さ
れたコンパクトな構造において、二つの歯車の一つの軸
とバックアップ歯車の一つの軸とで一対の出力軸を構成
するから、これら一対の出力軸を互いに異なる速度で、
かつ、互いに異なる回転方向に回転駆動できるようにな
る。

【００２１】請求項８の構成は、請求項１〜７の構成に
おいて、多軸動力伝達装置は、二軸押出機用であること
を特徴とするものである。

【００２２】請求項８の構成によれば、軸間距離の短い
一対の出力軸を二軸押出機の動力源として好適に用いる
ことができるので、二軸押出機用の合理的な多軸動力伝
達装置を提供することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に、入力軸１１の回転動力を
第１及び第２出力軸１２，１３に伝達する多軸動力伝達
装置１と、両出力軸１２，１３に作用するスラスト荷重
を受け持つための軸伝動機構２とで成る変速装置Ａが、
そして、図２には、両出力軸１２，１３と入力軸との軸
方向における配置関係を示す模式図が夫々示されてい
る。

【００２４】多軸動力伝達装置１は、入力軸１１を支承
する第１ケース５と、出力軸１２，１３を支承する第２
ケース６と、これら両ケース５，６を連結する筒状の第
３ケース７とから成るミッションケースＫ内に構成され
ている。第１ケース５は、中心に入力軸１１を一対の軸
受を介して回転自在に支持し、この入力軸１１の周りに
中間支軸１６，１７を突設するフランジ状である。この
第１ケース５は、第３ケース７の側面にボルト等に固定
される。入力軸１１の内側の端には、太陽歯車２１が固
定されている。中間支軸１６，１７には、中間歯車２
２，２３が軸受を介して回転自在に支持されている。太
陽歯車２１は中間歯車２２，２３に噛み合っている。第
２ケース６は、第３ケース７の開放端にボルト等で固定
されるフランジ部から第３ケース７内に突出する筒部６
ａを有する。この筒部６ａの内側に軸方向一対の軸受を
介して、第１出力軸１２及び第２出力軸１３が回転自在
に支持される。また、前記筒部６ａの外側に軸方向一対
の軸受を介して筒状回転体２４（内歯車の一例）が支持
される。第１出力軸１２の両軸受の間には第１歯車２５
が嵌入されており、第２出力軸１３の両軸受の間には第
２歯車２６が嵌入されている。筒状回転体２４は、内側
空間に出力軸側内歯車１９（内歯の一例）を有し、先端
に入力側内歯車１８を有する。出力軸側内歯車１９に
は、第１歯車２５及び第２歯車２６が噛み合う。入力側
内歯車１８には、中間歯車２２、２３が噛み合う。な
お、筒部６ａの側面には、第１歯車２５及び第２歯車２
６が出力軸側内歯車１９に噛み合うように、適宜の切欠
きが設けられている。第３ケース７は、第１ケース５及
び第２ケース６との取り付け基部となるとともに、全体
を覆う容器となっている。以上の構造により、入力軸１
１に嵌装された太陽歯車２１に、中間支軸１６，１７に
支承された２個の中間歯車２２，２３を咬合させ、第２
ケース６におけるフランジ筒部６ａに支承された筒状回
転体２４（内歯車の一例）の入力側内歯車１８に、中間
歯車２２，２３（入力伝達機構ａの一例）が咬合されて
いる。ここで、太陽歯車２１と、二つ又は三つ等二つ以
上の中間歯車２２，２３とからなる遊星歯車機構１０
は、入力伝達機構ａを構成する。この遊星歯車機構１０
は、中間歯車２２、２３の中間支軸１６、１７が固定さ
れ、中間歯車２２、２３が入力側内歯車１８に噛み合っ
て、筒状回転体２４を回転させるスター型のものであ
る。

【００２５】第２ケース６に支承された第１出力軸１２
に嵌装された第１歯車２５、及び第２出力軸１３に嵌装
された第２歯車２６が、筒状回転体２４の出力側内歯車
１９（内歯の一例）に咬合されており、それによって出
力分配の為の出力伝達機構ｂが構成されている。図示の
場合、第１及び第２歯車２５，２６（出力伝達機構ｂの
一例）は、互いに軸方向に離間させて干渉しない位置関
係としてあり、それによって第１及び第２歯車２５，２
６は、互いに軸方向で重なるように配置してある。

【００２６】これにより、図２に示すように、筒状回転
体２４の内側空間にて出力側内歯車１９に咬合する第１
及び第２歯車２５，２６の大径化を図りながら、第１及
び第２出力軸１２，１３どうしの軸間距離ｄを短いもの
に設定してある。第１及び第２歯車２５，２６は互いに
同じ歯数であり、第１及び第２出力軸１２，１３は、互
いに同じ方向で、かつ、互いに同速度で回転する「同期
同方向回転型」に設定されている。

【００２７】軸伝動機構２は、第２ケース６に連結され
る伝動ケース２０に、カップリング８を介して第１出力
軸１２に連動連結される第１軸１４と、カップリング９
を介して第２出力軸１３に連動連結される第２軸１５と
を、スラスト軸受３，４を介して支承して構成されてい
る。第１軸１４のスラスト軸受３は直接第１及び第２軸
１４，１５の伝動ケース２０に支持させてあり、軸方向
で干渉する第２軸１５のスラスト軸受４は、中継ケース
２７を介して伝動ケース２０に支持させるようにしてあ
る。

【００２８】以上の構成により、入力軸１１の回転は、
中間歯車２２，２３を介して筒状回転体２４に逆回転と
して伝達され、一対の出力軸１２，１３には筒状回転体
２４と同方向の回転が伝達されるようになる。つまり、
一対の出力軸１２，１３は、互いに同回転速度で、か
つ、入力軸１１の回転方向とは逆の方向へ互いに同方向
で若干減速された状態として、入力軸１１によって回転
駆動されるようになる。

【００２９】そして、出力軸１２，１３に連動連結され
た第１軸１４と第２軸１５の先には、スクリュー式押出
機（図示省略）が接続連結されるようになっており、第
１及び第２軸１４，１５に作用する大きなスラスト荷重
は、スラスト軸受３，４を用いて伝動ケース２０に受け
持たせるようにしてあり、各出力軸１２，１３には及ば
ないようにしてある。

【００３０】尚、本実施形態の多軸伝達装置１において
は、入力伝達機構ａを構成する遊星歯車機構１０は、中
間歯車２２、２３の中間支軸１６、１７がミッションケ
ースＫに固定され、中間歯車２２、２３が入力側歯車１
８に噛み合って、筒状回転体２４を回転させるスター型
のものについて説明したが、この形態に限定されるもの
ではない。例えば、図３に示すように、本実施形態にお
いて、中間歯車２２、２３の中間支軸１６、１７が遊星
枠５１に固定され、中間歯車２２、２３が入力側歯車
（太陽歯車）２１に噛み合うと共に、ミッションケース
Ｋ側に固定された内歯５３に噛み合って、遊星枠５１が
回転自在になっており、この回転する遊星枠５１に筒状
回転体２４が結合されているプラネタリ型の遊星歯車機
構５０により構成される入力伝達機構ａ´であってもよ
い。尚、遊星枠５１に筒状回転体２４が結合される方法
は、遊星枠５１の回転を筒状回転体（内歯）２４に伝え
ることができればどのような形態でもよく、図示のよう
なスプライン結合やボルト結合等により結合したり、遊
星枠と筒状回転体２４とを一体型に形成してもよい。以
上の構成により、入力軸１１の回転は、中間歯車２２、
２３を介して遊星枠５１に逆回転として伝達され、遊星
枠５１に固定された筒状回転体２４も逆回転され、一対
の出力軸１２、１３は、互いに同回転速度で、かつ、入
力軸１１の回転方向とは逆の方向へ互いに同方向で若干
減速された状態として、入力軸１１によって回転駆動さ
れるようになる。また、本実施形態において、入力伝達
機構ａは上述したような遊星歯車機構１０・５０により
構成されるものに限定されることはなく、例えば、円筒
平行軸歯車、傘歯車、ウォーム歯車を組み合わせ等、入
力軸１１の回転を筒状回転体２４の回転駆動に伝達する
ものであればどのような形態であってもよい。

【００３１】また、本実施形態で説明した多軸伝達装置
１において、二つ以上の出力軸１２，１３，３２と、筒
状回転体２４の出力側内歯車１９と、バックアップ歯車
ｇとの咬合構造は、以下のように種々のものが可能であ
る。

【００３２】（１）図４に示すように、出力側内歯車１
９と第１歯車２５、及び第２歯車２６とを咬合させ、か
つ、第１歯車２５と第２歯車２６とを伝動歯車２８（バ
ックアップ歯車ｇの一例）を介して咬合させるととも
に、これら各歯車２５，２６，２８を同じ歯数に設定
し、第１歯車２５の第１出力軸１２と、伝動歯車２８の
第２出力軸１３とを互いに同じ回転速度で、かつ、互い
に異なる方向に回転させる「同期異方向回転型」として
も良い（請求項３及び４に対応）。

【００３３】（２）図５に示すように、第１歯車２５と
第２歯車２６との双方を、共に出力側内歯車１９に咬合
させ、かつ、両歯車２５，２６に咬合する伝動歯車２８
（バックアップ歯車ｇの一例）を設けるとともに、第１
歯車２５の第１出力軸１２、及び第２歯車２６の第２出
力軸１３とを、同じ速度、同じ方向に回転させる「同期
同方向回転型」としても良い（請求項５に対応）。

【００３４】（３）図６に示すように、出力側内歯車１
９に、第１歯車２５と第２歯車２６とを咬合させ、か
つ、これら第１歯車２５と第２歯車２６との間に一対の
中間伝動歯車３０，３０（バックアップ歯車ｇの一例）
を咬合連動させ、各中間伝動歯車３０，３０の第１及び
第２出力軸１２，１３とを、同じ速度、同じ方向に回転
させる「同期同方向回転型」としても良い（請求項６に
対応）。

【００３５】（４）図６において、第１歯車２５の回転
軸３２と、バックアップ歯車ｇの第１出力軸１２とを一
対の出力軸に設定し、これら出力軸３２，１２が非同期
異方向回転する構造でも良い（請求項７に対応）。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による多軸
動力伝達装置では、入力軸と出力軸との間に回転自在に
支持された内歯車と、入力軸の回転を内歯車の回転に伝
達する入力伝達機構と、内歯車を共通の駆動源とし、二
軸以上の出力軸に伝達する出力伝達機構とを備えてある
から、各出力軸を内歯車の径内エリアにコンパクトに配
置できるとともに、歯車の歯数変更やバックアップ歯車
を設定する等の工夫により、各出力軸を同じ方向に回転
させたり、互いに異なる方向に回転させたり、叉、各出
力軸を異なる回転速度で駆動させる等、種々の駆動状況
の設定が自在で汎用性が高く、しかもコンパクトなもの
として提供できるに至った。特に、二軸押出機の動力源
として好適なものとすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】多軸動力伝達装置を有する変速装置の構造を示
す断面図である。

【図２】図１における内歯車と各出力軸との配置関係を
示す模式図である。

【図３】別形態の多軸動力伝達装置を有する変速装置の
構造を示す断面図である。

【図４】２個の歯車と１個のバックアップ歯車とが一直
線上に並ぶ場合の模式図である。

【図５】２個の歯車と１個のバックアップ歯車とが一直
線上に並ばない場合の模式図である。

【図６】２個の歯車と２個のバックアップ歯車とを備え
た場合の模式図である。

【符号の説明】

１ 多軸動力伝達装置 １１ 入力軸 １２，１３，３２ 出力軸 １９ 内歯 ２４ 内歯車 ２５，２６ 二つの歯車 ａ 入力伝達機構 ｂ 出力伝達機構 ｇ バックアップ歯車

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸から二軸以上の出力軸に伝達する
   多軸伝達装置であって、 前記入力軸と前記出力軸との間に回転自在に支持された
   内歯車と、前記入力軸の回転を前記内歯車の回転に伝達
   する入力伝達機構と、前記内歯車を共通の駆動源とし、
   前記二軸以上の出力軸に伝達する出力伝達機構とを備え
   てなる多軸動力伝達装置。
2. 【請求項２】 前記出力伝達機構は、前記内歯車の内歯
   に噛み合うように独立して配設され、前記内歯車の軸方
   向にずらされて配置された二つの歯車と、この二つの歯
   車の各々から動力が伝達される二軸の出力軸とを有して
   なる請求項１に記載の多軸動力伝達装置。
3. 【請求項３】 前記出力伝達機構は、前記内歯車の内歯
   に噛み合うように配設された二つの歯車と、この二つの
   歯車の双方に噛み合う少なくとも一つのバックアップ歯
   車と、前記二つの歯車と前記少なくとも一つのバックア
   ップ歯車のうち選択された二つの歯車の各々から動力が
   伝達される二軸の出力軸とを有してなる請求項１に記載
   の多軸動力伝達装置。
4. 【請求項４】 前記二つの歯車の一つと前記バックアッ
   プ歯車の一つとが選択され、この二つの歯車の歯数が同
   数であって、これらの歯車から動力が伝達される二軸の
   出力軸が同期異方向回転となっている請求項３に記載の
   多軸動力伝達装置。
5. 【請求項５】 前記二つの歯車が選択され、この二つの
   歯車が同数であって、これらの歯車から動力が伝達され
   る前記二軸の出力軸が同期同方向に駆動される請求項３
   に記載の多軸動力伝達装置。
6. 【請求項６】 前記バックアップ歯車は二つであって、
   この二つの歯車が選択され、この二つの歯車の歯数が同
   数であって、これらの歯車から動力が伝達される前記二
   軸の出力軸が同期同方向に駆動される請求項３に記載の
   多軸動力伝達装置。
7. 【請求項７】 前記二つの歯車の一つと前記バックアッ
   プ歯車の一つとが選択され、この二つの歯車の歯数が異
   なり、これらの歯車から動力が伝達される二軸の出力軸
   が非同期異方向回転となっている請求項３に記載の多軸
   動力伝達装置。
8. 【請求項８】 前記多軸動力伝達装置は、二軸押出機用
   である請求項１〜７のいずれかに記載の多軸動力伝達装
   置。