JP2008307878A - 二軸押出機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の二軸押出機の駆動装置は、駆動系統が複雑でとりわけ負荷運転中の騒音が大きいと言う問題があった。これは２本の出力軸の一方への動力伝達を分岐ギヤで分配し、アイドルギヤも配設されていることから、ギヤ数（噛合い数）および軸受数が必然的に多くなり、ギヤ噛み合い音、軸受回転音およびギヤ噛み合い部給油からの騒音が相乗的に作用し増大しているためである。
【解決手段】２本の出力軸の一方への動力伝達を環状のリングギヤ内に遊星歯車機構状に配設されたギヤを介して２系統に等分配する構成とした。これにより、分岐系統のギヤ数（噛合い数）および軸受数を大幅に削減することができ、静音度の高い高効率の駆動装置が提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば樹脂等の混練、押出等に使用されている二軸押出機の駆動機構に関するものである。

従来の二軸押出機に関する駆動装置は、押出機特有の狭い間隔で平行配置される出力二軸への動力伝達機構とその分配機構にいろいろの考案がなされ実用化されてきている。すなわち、二軸押出機の２本のスクリュ軸は近接して平行配置され、同一間隔寸法でそのまま駆動装置の出力軸と直結されるため、駆動装置の出力二軸の軸間距離は出力動力の大きさに対してかなり小さいものとなっている。

このことより、２本の出力軸の内第１出力軸（駆動モータ側より見て左側に配列された出力軸を以下Ｌ軸と呼ぶ）への動力伝達手段としてのギヤは通常設計サイズで配置可能であるが、他の第２出力軸（駆動モータ側より見て右側に配列された出力軸を以下Ｒ軸と呼ぶ）に付設のギヤは近隣接のＬ軸と干渉しない程度の大きさに制限されることとなり、当該ギヤは必然的にその外径が小さなものとならざるを得ず、何らかの工夫なしでは所要の出力動力を伝達することが困難な課題を抱えている。

このため、Ｒ軸に一体的に付設のギヤ外径を小さくするための手段として、当該ギヤへの伝達動力を上下２系統に分岐し、１つの噛合い伝達動力を１／２とすることによりこの課題を解決しているものもある。また２系統に分岐する部分で、伝達動力の等配を図るための工夫、考案がなされているものもある。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）

従来実施例としてあげた特許文献１と特許文献２は課題解決手段としては基本的に同じ思想なので代表的に特許文献１より転載の図６〜９について概要説明する。図６は駆動系の全体配置を、図７は図６のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図８は図７の矢視ＩＩＩ方向に見た図、図９は第２実施例を示したものである。

本実施例の場合は、公知の構成よりなる減速部を経てＬ軸をなす第１出力軸１４は直接的に入力動力の１／２が伝達されるのに対して、Ｒ軸となる第２出力軸へは第１出力軸へ分岐後の残りの動力（１／２）が更に第４歯車２４部で上下２系統に分岐され、それぞれアイドラギヤ２６〜２９を介してＲ軸をなす第２出力軸１６へ伝達されるギヤ構成としている。このことによりＲ軸をなす第２出力軸ギヤ２５の外径を小さくすることが可能となり、所要の動力を伝達可能としている。

また特許文献２は特許文献１の第４歯車２４の駆動入力側端をスプライン結合構造とし、延伸他端の軸受を廃し、第４歯車２４を揺動自在とすることにより、上下２系統への分岐動力が等分となるような新たな等配機構も提案されている。
なお、上記実施２例のより詳細な構成と作用については各特許文献で開示されているため、ここでの説明は省略している。

実開昭６３−１１３６２８ 実公平６−２８２５８

以上述べた従来方式の二軸駆動装置は、上記のように構成されていたため、下記のような課題を有していた。すなわち、Ｒ軸への動力伝達を上下２系統に分岐し、しかも各系統にアイドルギヤも配設されていることから、ギヤ数（噛合い数）、軸数及び軸受数が必然的に多くなり、部品点数の増大と相俟ってコスト的に不利となり、また性能面では負荷運転中の騒音・振動の増大や伝達効率の低下を引起しやすく、特に最近の低騒音化の社会的要求に対して、本機構では設計製作上の限界となりつつあり喫緊の課題となっていた。

本発明は、従来方式でＲ軸駆動系統部に設けられていた上下２系統分岐を廃し、それに代わるものとしての新機構のリングギヤ方式により分配駆動機構部の大幅なシンプル化を図り、上記全ての課題の解決を図り、特に低騒音、高効率の駆動装置を実現することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するために分配駆動機構として、遊星歯車機構状に配設されたリングギヤ本体（環状）とそれに内包されたギヤ群から構成されている。リングギヤ本体の中央には該部への入力軸となる駆動ギヤ（遊星歯車機構に例えると太陽ギヤに相当）が配設され、その両側にはこの駆動ギヤと噛合する形で中間ギヤ（遊星歯車機構に例えると遊星ギヤに相当）が配設されており、更に両中間ギヤ（その一つはＲ軸をなす）はそれを内包する形で配設されたリングギヤ本体の内歯歯車と噛合しており、これによりリングギヤ本体は両中間ギヤに支持軸受なしの自由な状態で懸架された構成としている。

また前段で分岐されたＬ軸は、リングギヤ本体の内周部に刻設された内歯歯車の内径部とリングギヤ本体内に配設されているギヤ群の狭隘な間隙を貫通する形でスクリュ側へ延伸された構成としている。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前段で１／２に分岐されたモータ動力はリングギヤ内の駆動ギヤ（太陽ギヤ相当）に入力され、ここで両側の中間ギヤ（遊星ギヤに相当）へ分岐され、Ｒ軸をなす一方の中間ギヤへは駆動ギヤからその１／２の動力が、更に反対側に配設された他方の中間ギヤからはリングギヤ本体の内歯歯車を介し、リングギヤ本体を経由してＲ軸をなす前記中間ギヤへ駆動ギヤ入力動力の１／２の動力が分配伝達され、結果としてＲ軸へはモータ動力の１／２の動力が出力可能となる。

すなわち、リングギヤ駆動機構を採用することにより、Ｒ軸をなす中間ギヤへ両噛合いから入力することが可能となり、当該ギヤの外径を小さくすることが可能となり、またＲ軸に近接のＬ軸はリングギヤ本体内を貫通することが可能となり、上述課題を解決することができる。

上記したように本発明の駆動装置は、２本の出力軸の内一方の出力軸、例えばＲ軸への動力分岐をリングギヤ駆動機構とすることで駆動系のギヤ総数（噛合い数）、軸受総数および軸総数を大幅（それぞれ従来方式に比し約半減）に削減することができる。このことにより特に負荷運転中の騒音値を大幅に低減でき、高効率、低騒音の駆動装置が提供できる。

また、大幅な部品点数の削減が可能となり低コストの駆動装置が提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜５に基づいて説明する。図１〜４は出力二軸Ｌ、Ｒ軸が同方向回転の場合の第１実施形態を、図５は異方向回転の場合の第２実施形態を示す。

まず出力二軸が同方向回転の場合につき図１〜４をもとに説明する。図１〜４において、駆動装置入力軸１は、駆動モータ１６に直結または図４のモータ１６‘の如く公知減速部を有する場合の最終段軸をなしており、モータ側端に配設され、支持軸受１０で支承された分岐ギヤ４と５を介してＬ軸２へ分岐され、そのＬ軸２は支持軸受１１で支承され反モータ側（スクリュ側）にそのまま延伸され、軸端でスクリュ軸１７と接続継手で連結されている。この場合、Ｌ軸２は本考案となるリングギヤ本体９の内周部に刻設された内歯歯車の内径部とリングギヤ本体９内に配設されている後述の中間ギヤ６，７との狭隘な間隙を貫通する形でスクリュ側へ延伸された構成としている。また、Ｌ軸２のモータ側端部にはスクリュスラストを受持つ為のスラスト軸受１５が装備されている。

一方、前記入力軸１はそのまま反モータ側（スクリュ側）のリングギヤ本体９内へ延伸され、その軸端部は揺動自在の駆動ギヤ６（遊星歯車機構に例えると太陽ギヤに相当）と一体的に構成されている。更にリングギヤ本体９内で揺動自在の駆動ギヤ６はその両側に軸心同一線上に配置された２個の中間ギヤ７、８（遊星歯車機構に例えると遊星ギヤに相当）と噛合しており、更にその両中間ギヤ７、８はその外側に配設された環状のリングギヤ本体９の内歯歯車（インターナルギヤ）と噛合する形で構成されている。

この構成において、揺動自在の駆動ギヤ６に噛合する一方の中間ギヤ７はＲ軸３と一体的に構成されており、反モータ側（スクリュ側）へ延伸された出力軸３はその軸端部でＲ軸側のスクリュ１８と連結されており、そのモータ側軸端部にはスクリュスラストを受持つ為のスラスト軸受１４が装備されている。

ここで、揺動自在の駆動ギヤ６は両中間ギヤ６、７への動力配分を等しくなるようにするため、ギヤ噛み合い部での軸心位置がある範囲で移動できるように、分岐ギヤ４から駆動ギヤ６のネック部までの軸部および連結部で可動性と可撓性をもった所謂トーション軸とし、中間ギヤ６は軸受なしの揺動自在としている。

また、リングギヤ本体９内に配設された両中間ギヤ７、８はそれぞれの支持軸を有し、両端支持軸受１２および１３を介してケーシング（図示していない）で担持され、公転なしの自転のみ回転可能としている。

さらに、リングギヤ本体９は駆動ギヤ６と両中間ギヤ７，８を内包する形で配設され、リングギヤ本体９の内周部に刻設された内歯歯車は対面２ヶ所で中間ギヤ７，８と噛合し、環状のリング本体９は支持軸受なしの回転可能な自由状態で両中間ギヤ７，８に懸架されている。

次に、上記構成になる駆動装置の作用を詳述する。Ｌ軸２は分岐ギヤ４，５を介して直接駆動され、モータ動力の１／２が伝達され出力される。

一方のＲ軸３側には入力軸１の延伸端部に設けられた揺動自在の駆動ギヤ６を経て、モータ動力の残り１／２がそのまま伝達される。駆動ギヤ６に伝達された入力動力の１／２の動力はここで両側の中間ギヤ７，８へ更に分岐され、Ｒ軸をなす一方の中間ギヤ７へは駆動ギヤ６からその１／２の動力が、更に反対側に配設された他方の中間ギヤ８へは同じく駆動ギヤ６に伝達された入力動力の１／２の動力が同時に伝達され、更にリングギヤ本体９の内歯歯車を介し、リングギヤ本体９を経由してＲ軸をなす前記中間ギヤ７に伝達される。この結果としてＲ軸をなす前記中間ギヤ７へは駆動ギヤ６側およびリングギヤ９側からの両噛合いより動力伝達が可能となり、中間ギヤ７の外径も従来サイズ以下でモータ動力の１／２の動力を出力可能としている。

ここにおいて、駆動ギヤ６は可撓軸とし、揺動自在としているのに加え、リングギヤ本体９も両中間ギヤ７，８に自由状態で懸架した構成とすることで、両中間ギヤ７，８への動力配分を均等にすることを可能としている。

また両中間ギヤ７，８と同時に噛合う駆動ギヤ６は可動性と可撓性を有するため、その調心作用により両噛合い部の歯面荷重は互いに相殺され、両中間ギヤ７，８への負荷配分の均等化と駆動ギヤ６ネック部の支持軸受の不要化も可能としている。

二軸押出機の駆動装置においては、前述のように出力二軸のＬ軸とＲ軸が近接平行配置されるため、Ｒ軸をなす中間ギヤ７はその外径寸法の制限に加え、隣接Ｌ軸２との干渉を避けるためその支持軸受１２の外径寸法も小さくする必要があるが、本実施例の場合、中間ギヤ７は駆動ギヤ６からの歯面荷重と対面のリングギヤ９からの歯面荷重が前記駆動ギヤ６と同じように歯面荷重は同一で作用方向が反対向となるため互いに相殺され、基本的には軸受荷重はなくなり、その軸心位置を保持する程度の軸受サイズで済むこととなる。

これに反して、中間ギヤ８はアイドルギヤとなるため、軸受荷重はほぼ歯面荷重の２倍程度と大きくなるが、中間ギヤ８はＬ軸２と離れた位置に配置されていることから、所要の軸受サイズも無理なく配設することができる。

次に、各配設ギヤの歯数比関係について述べる。リングギヤ９内の駆動ギヤ６とＲ軸をなす中間ギヤ７の歯数比は１：１でも、また駆動ギヤ６側より見て増減速としても良いが、この場合は前段に配設のＬ軸への分岐ギヤ４、５の歯数比もこれに合わせる必要があるのは言うまでもない。

次に、出力２軸Ｌ、Ｒ軸が異方向回転の場合につき図５をもとに説明する。この場合もリングギヤ駆動機構の基本配置は不変であるが、リングギヤ９内への動力入力位置が変更となる。すなわち、駆動ギヤを８‘とし、リングギヤ９の中心に位置するギヤ６’（太陽ギヤに相当）をアイドルギヤとする。この場合は当然のことながら、駆動ギヤ８‘は可撓性を持たせた前記構成とし、更にアイドルギヤ６’は支持軸受１３‘を設けケーシング（図示していない）で担持する構成とする。またこれに付随して分岐ギヤ４’、５‘の中心距離も変更する必要がある。その作用は第１実施例に同じである。

本発明の第１実施形態を示す全体斜視図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 図１におけるＢ−Ｂ線断面図 本発明の第１実施形態の概略的構成図 本発明の第２実施形態の概略的構成図

符号の説明

６ 駆動ギヤ
７ 中間ギヤ（出力軸をなす）
８ 中間ギヤ
９ リングギヤ本体

Claims (2)

1. 平行配置の２本の出力軸を有する駆動装置のその一方の出力軸への動力伝達手段として、遊星歯車機構状に配設された環状のリングギヤ本体（９）と、それに内包される形で配設された駆動ギヤ（６）とその駆動ギヤ（６）をはさむ形で配設された中間ギヤ（７）、（８）で構成され、リングギヤ本体（９）の中心に位置する駆動ギヤ（６）を入力軸とし、遊星ギヤ相当位置に配設された片方の中間ギヤ（７）を出力軸とする押出機の駆動装置。
2. 遊星ギヤ相当位置の一方の中間ギヤ（８）を入力軸とし、他方の中間ギヤ（７）を出力軸とする請求項１に記載の押出機の駆動装置。

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