JP2014521039A - スラストフランジ及びスラスト板の結合体 - Google Patents

Abstract

スラスト軸受けアッセンブリは、一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジを含む。この一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジは、概略円筒形状部と、円錐台形状部と、これらの円筒形状部及び円錐台形状部を貫通して形成された穴とを有する。この穴は、第１穴部及び第２穴部を規定する。リップは、第１穴部と第２穴部との間に設けられている。第１穴部、第２穴部及びリップは、スラスト軸とそこから伝達される軸方向の推力を受け取る。スラスト軸受けアッセンブリは、一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジと連結可能な軸受けアッセンブリを含む。この軸受けアッセンブリは、スラスト軸の回転を支持し、複数の第１転動体を含む。軸受けアッセンブリは、第１転動体を保持する軸受けケージと、この軸受けケージとスラスト軸との間に配置された複数の第２転動体を保持する軸受けケージを含む。

Description

本発明は、スラスト軸受けに関し、より具体的には、スクリュー押出成形機内の回転軸を支持する回転スラスト板及びスラスト軸フランジの結合体及び回転スラスト板及びスラスト軸フランジの結合体が組み込まれたスラスト軸受けアッセンブリに関する。

押出成形機は、通常、回転スクリューを利用することにより押出バレルを通じて溶解物質を押し出している。作動中においては、スクリューのねじ山が溶解物質に噛み合い、押出バレルの長さに沿って溶解物質を移動する。通常、押し出された物質を所望の形状にする金型のような流れの制約物は、押出バレルの先端に取り付けられている。スクリューにより物質に対して生成された力によって制約物を物質が流れる。スクリューの作用による物質の移動は、制約物内の物質の案内と同様に、スクリューを駆動及び支持する装置に対して伝達される、非常に高い反力を生み出す傾向がある。

一般に、押出スクリューは、ギヤボックスの一部を形成する出力スラスト軸に取り付けられている。通常、スラスト軸は、上述した反力がスラスト軸と連結されるスラスト軸受けによって吸収された状態でローラ式軸受けにより支持されている。スラスト軸受けは、一般に２つのスラスト板の間に挟まれた一連の転動体で構成される。スラスト板及びローラは、押出機を通じた物質に対する処理により生成された反力をギヤ減速機ハウジングに伝達する。反力の大きさによっては、既知のスラスト板は作用する負荷に耐えるほど十分な剛性を有しておらず、頻繁に交換しなければならない。

図１は、強化され、スラスト軸（２０）に接触する回転スラスト板（３４）に対するスラスト荷重を均一に分散する従来のギヤボックスのデザインを示している。作動中においては、推力方向は、図１の矢印Ｔで示すようにフランジ（３６）に向かっており、スラストから生成された力が、スラスト軸（２０）の周辺リップ（４２）を通じてスラスト軸フランジ（３６）に伝達され、スラスト軸フランジ（３６）はこの力をスラスト軸受け（４１）に伝達する。上述したフランジとスラスト軸受けとの配置に関連する欠点は、スラスト軸フランジ（３６）とスラスト板（３４）とを別々に備えなければならず、機械加工誤差及び／又は組立誤差が増加し得るだけでなく、スラスト軸フランジ面（３５）とスラスト板面（３７）との不一致に起因して局部的に高い応力が発生し得る結果となることである。また、分割されたスラストフランジ（３６）を要求することにより、押出機ギヤボックス（３８）のコストが追加される。これらに基づいて、上述した従来技術の構成に関連付けられる困難性や欠点を解消し、図１に示す従来のギヤボックス（３８）に互換性を有する、一体で構成されたスラスト軸フランジ及びスラスト板の結合体のデザインが要請されている。

本発明は、一体で構成（single-piece）されたスラスト板及びスラスト軸フランジを含むスラスト軸受けアッセンブリに関する。一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジは、回転ベース面及び外側面を規定する概略円筒形状部と、円錐台形状面及びベース面を規定する円錐台形状部とを含む。また、一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジは、円筒形状部及び円錐台形状部を貫通して形成された穴を含む。穴は、回転ベース面に対して実質的に垂直に形成される。穴は、第１穴部及び第２穴部を有する。第２穴部は、回転ベース面に隣接すると共に、第１穴部よりも小径に設けられている。リップが第１穴部と第２穴部との間に設けられている。第１穴部、第２穴部及びリップは、スラスト軸を受け入れると共に、スラスト軸から伝達される軸方向の推力に適合するように構成されている。

スラスト軸受けアッセンブリは、概略円筒形状部に連結可能な軸受けアッセンブリを含む。軸受けアッセンブリは、スラスト軸の回転を支持し、複数の第１転動体を含む。軸受けアッセンブリは、第１転動体を保持するように構成された軸受けケージを含む。さらに、スラスト軸受けアッセンブリは、第２穴部に補完的に連結して設けられる通路を有する固定板を含む。スラスト軸が通路に受け入れられることで、固定板が軸受けアッセンブリに結合される。複数の第２転動体は、軸受けケージとスラスト軸との間に配置されている。複数の第２転動体は、スラスト軸の周囲における軸受けケージの回転を支持する。

本発明の別の側面において、第２転動体は、ニードル軸受けである。また、第２転動体は異なるケージに保持されることができる。

記載された実施形態の新規な特徴は、特に添付の請求の範囲に記述されている。しかしながら、発明を形成する構造や処理に関する実施形態は、以下の記述及び添付図面を参照して理解することができる。

スラスト軸フランジ（３６）によって補強された回転スラスト板（３４）を有するスラスト軸受け（４１）を示す従来のギヤボックス（３８）のデザインの側断面図である。 本発明の実施の形態に係るスラスト板及びスラスト軸フランジの結合体（１０）を有するスラスト軸受け（４０）を示す側断面図である。 本発明に従ったスラスト板及びスラスト軸フランジの結合体（１０）の底面からの斜視図である。 図３に示すスラスト板及びスラスト軸フランジの結合体（１０）の側面図である。 図３に示すスラスト板及びスラスト軸フランジの結合体（１０）の底面図である。 図１に示す軸受けケージ（４６）の上面図である。 本発明に従ったスラスト板及びスラスト軸フランジの回転結合体（１０）を有するスラスト軸受け（４０）の他の実施形態の部分側断面図である。 図７に示す軸受けケージ（４６´）の上面図である。 穴内に位置決めされる軸受けを有する軸受けケージの実施形態の上面図である。 スラスト軸に位置決めされた図９に示す軸受けケージの部分側面図である。

図２に示すように、本発明は、概して参照番号（１０）により指定されるスラスト板及びスラスト軸フランジの結合体（本明細書において、回転フランジ板結合体ともいう）を含む。回転フランジ板結合体（１０）は、図１に示される従来の回転スラスト板（３６）及びスラストフランジ（３４）に置き換えられる。回転フランジ板結合体（１０）は、回転ベース面及び外側面を規定する概略円筒形状部（２２）、円錐台形状部（２９）及びこれらを貫通して設けられる穴（１２）を含む。概略円筒形状部（２２）は、回転ベース面（２４）及び外側面（２３）を有する。円錐台形状部（２９）は、円錐台形状面（２８）及びベース面（３０）を有する。穴（１２）は、円錐台形状部（２９）の回転ベース面（２４）からベース面（３０）に概略円筒形状部（２２）及び円錐台形状部（２９）を貫通して設けられている。

図４及び図５により明確に示すように、穴（１２）は、第１穴部（１４）及び第２穴部（１６）を有する。第１穴部（１４）及び第２穴部（１６）は、結合点（１８）で交わり、これによりリップ（２１）が規定される。好ましくは、穴（１２）は、外側面（２３）に対して実質的に平行に設けられる。しかしながら、穴（１２）は、回転ベース面（２４）に対して垂直に設けられることが重要である。回転ベース面（２４）に隣接する第２穴部（１６）は、第１穴部（１４）よりも小径に設けられている。

円錐台形状部（２９）は、概略円筒形状部（２２）から内側に延びている。好ましくは、円錐台形状面（２８）は、図４に示される外側面（２３）から約２３０度の角度で延びている。また、回転ベース面（２４）は、スラスト軸受けアッセンブリ（４０）の転動体（２６）に係合するように適合されている。

作動中において、押出機により生成され、矢印Ｔで図２に示される推力は、スラスト軸（２０）に対して作用し、これに応じてスラスト軸（２０）が押出スクリュー（不図示）に結合される。これらの推力は、スラスト軸（２０）の周辺リップ（４２）からフランジ板結合体（１０）に伝達される。フランジ板結合体（１０）の厚さは、その構成材料と同様に、その剛性及び耐荷力を決める。

図２及び図７に示すような回転スラスト軸（２０）を支持する軸受けアッセンブリ（４０）は、本発明に包含される。アッセンブリ（４０）は、フランジ板結合体（１０）、固定板（３２）及び円筒状転動体などの転動体（２６）を有する。転動体（２６）は、フランジ板結合体（１０）と固定板（３２）との間に均等に組み入れられる。

固定板（３２）は、概して円筒形状を有し、フランジ板結合体（１０）の第２穴部（１６）に補完的に連結して設けられる固定穴（４４）を有する。固定板（３２）は、固定ベース面（３３）を有する。固定ベース面（３３）は、転動体（２６）に係合するように適合されている。転動体（２６）は、フランジ板結合体（１０）と固定板（３２）との間に均等に散りばめられている。

好ましくは、フランジ板結合体（１０）の半径方向運動に自由度を確保して位置付けられる転動体（２６）を保持する軸受けケージ（４６）が備えられる。図２に示すように、転動体（２６）は、例えば、円筒状軸受け又はニードル軸受けなどのローラ軸受けで構成される。図６は、転動体（２６）を保持するための軸受けケージ（４６）を示している。なお、図７及び図８に示すように、球状の転がり軸受け（２６´）及び転がり軸受けケージ（４６´）を使用してもよい。本発明は、示された特定の軸受けケージ及び転動体に限定されるものではないことが理解される。使用される軸受けケージは、使用される固定板及び回転フランジ板結合体の形状の補完的な形状を有する。使用される軸受けケージは、軸受けケージ及び固定板を貫通して設けられる補完的な穴を備え、この穴は、回転フランジ板結合体（１０）の第２穴部（１６）の形状を補完する。

本発明の利点は、スラスト軸受けアッセンブリが少ない部品を有することにより、上述した図１を参照して示されるような従来技術のスラスト軸受けと比較してメンテナンスが簡素化されることである。

更なる本発明の利点は、回転フランジ板結合体（１０）が、従来技術の同一材料の回転スラスト板及びスラストフランジと比較してより大きな剛性又は耐荷力を有することである。本発明に係るスラスト軸受けアッセンブリ（４０）も、より大きな耐荷力を有する。

図９及び図１０に示される軸受けケージは、図２及び図６に示される軸受けケージと類似する。したがって、同様の構成要素には、数字の１を先行させた同様の参照符号が割り当てられる。図９及び図１０に示すように、第１軸受けケージ１４６は、フレーム１４７を規定する。フレーム１４７は、その中に円筒状ローラ軸受け１２６などの第１転動体（図９に不図示）を受け入れ、保持する複数のポケット１４９（例えば、８つのポケット）を規定する。第１軸受けケージ１４６は、スラスト軸と第１軸受けケージの内面で規定される穴１５２との間に位置する複数の第２転動体１５０によってスラスト軸１２０に回転可能に支持される。例えば、図９においては、スラスト軸１２０と第１ケージ１４６との間に１６個の第２転動体１５０を示している。しかしながら、本発明のより広い側面から逸脱することなく任意の数の第２転動体１５０を使用することができる。ある実施形態において、第２転動体１５０は、ニードル軸受けである。ある実施形態において、第２転動体１５０は、第２ケージ（不図示）によって所定位置に回転可能に保持される。所定位置には、例えば、スラスト軸１２０の周辺に等間隔に配置することが含まれる。複数の第２転動体１５０は、軸受けケージ１４６と軸１２０との間の摩擦や摩耗を低減することができる。また、複数の第２転動体１５０は、スラスト軸１２０の周囲における回転のための第１ケージ１４６の重量を支持する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下の請求の範囲の範囲内においていずれか及び全ての実施形態を包含することが理解される。したがって、本発明は、一例として記載されたのであり、限定されるものでないことが理解される。

Claims (8)

1. 回転ベース面及び外側面を有する概略円筒形状部と、円錐台形状面及びベース面を有する円錐台形状部と、前記円筒形状部及び前記円錐台形状部を貫通して形成された穴であって、前記回転ベース面に対して実質的に垂直に形成され、第１穴部と、前記回転ベース面に隣接すると共に前記第１穴部よりも小径に設けられた第２穴部と、前記第１穴部と第２穴部との間に設けられたリップとを有し、前記第１穴部、前記第２穴部及び前記リップは、スラスト軸を受け入れると共に、前記スラスト軸から伝達される軸方向の推力に適合するように構成された穴と、を有する一体で構成されたスラスト板及びスラスト軸フランジと、
   前記概略円筒形状部に連結可能であり、前記スラスト軸の回転を支持し、複数の第１転動体及び前記第１転動体を保持する軸受けケージを有する軸受けアッセンブリと、
   前記第２穴部に補完的に設けられ、前記スラスト軸を受け入れる通路を有し、前記軸受けアッセンブリに連結される固定板と、
   前記軸受けケージと前記スラスト軸との間に配置され、前記スラスト軸の周囲における前記軸受けケージの回転を支持する複数の第２転動体と、
   を備えたスラスト軸受けアッセンブリ。
2. 前記第２転動体は、ニードル軸受けである、請求項１に記載のスラスト板及びスラスト軸フランジの回転結合体。
3. 前記第２転動体は、別のケージに保持される、請求項１に記載のスラスト軸受けアッセンブリ。
4. 前記穴は、前記外側面に実質的に平行に設けられる、請求項３に記載のスラスト板及びスラスト軸フランジの回転結合体。
5. 前記円錐台形状部は、前記外側面から約２３０度の角度で設けられる円錐台形状面を有する、請求項１に記載のスラスト板及びスラスト軸フランジの回転結合体。
6. 前記回転ベース面は、前記スラスト軸受けアッセンブリの前記第１転動体に直接的に結合する、請求項１に記載のスラスト板及びスラスト軸フランジの回転結合体。
7. 前記第１転動体は、転がり軸受けで構成される、請求項１に記載のスラスト軸受けアッセンブリ。
8. 前記固定ベース面は、前記第１転動体に直接的に係合する、請求項１に記載のスラスト軸受けアッセンブリ。

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