JP2847044B2 - 中空軸形遊星減速装置及びそれを用いた遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠心分離機等に用いら
れる中空軸形遊星減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高速回転させて汚泥物と水分と
を分離する遠心分離機等に用いられる中空軸形減速装置
としては、単純遊星減速装置やサイクロ減速装置（「サ
イクロ」及び「サイクロ減速機」は登録商標−以下「サ
イクロ ^(R) 減速装置」という）などが利用されている。

【０００３】まず、単純遊星減速装置１００としては、
図５に示すように、遠心分離機２００のスクリューコン
ベア２０１（回転搬送体）に接続された中空軸１０２
と、この中空軸部１０２との間に空間Ｚを形成して軸受
１０３で軸支されつつ第１入力プーリ１０４と遠心分離
機２００のケース２０２（中空回転体）とにそれぞれ接
続された回転ケース１０５と、空間Ｚ内に配置され大径
の太陽歯車１０６とこの太陽歯車１０６の軸心を基準に
して太陽歯車１０６と回転ケース１０５の第１内歯車１
０７間を軸受１０８を介して回動する遊星歯車１０９と
からなる２組の遊星歯車機構１１０、１１１と、遊星歯
車機構１１０と第２入力プーリ１１２を連結する枠体１
１３と、遊星歯車機構１１１と中空軸１０２とを連結す
る連結部材１１４とで構成されている。また、遊星歯車
機構１１０、１１１とは、回転ケース１０５に連結され
たケース２０２と中空軸１０２に連結されたスクリュー
コンベア２０１の回転数Ｖ１、Ｖ２の総速比Ｉが、例え
ば、Ｉ＝２０となるようにされている。そして、各入力
プーリ１１０、１１２で回転ケース１０５と中空軸１０
２とをほぼ同一の回転数Ｖ３、Ｖ４（但し、Ｖ３＞Ｖ
４）で回転すると、２組の遊星歯車機構１１０、１１１
により回転ケース１０５に連結されたケース２０２が回
転数Ｖ１＝Ｖ３で、又中空軸１０２に連結されたスクリ
ューコンベア２０１が回転数Ｖ２＝Ｖ３−（Ｖ３−Ｖ
４）／Ｉでそれぞれ回転して、即ち、入力時の第１入力
部１０１と第２入力部１１２との回転数の差を減速（小
さくして）して、中空軸形減速装置１００の中空軸１０
２内から順次、遠心分離機２００内に送り込まれる水溶
性の汚泥等を、水溶液と汚泥とに遠心分離しつつ、スク
リューコンベア２０１で汚泥を搬送して遠心分離外に取
り出すものである。

【０００４】また、サイクロ ^(R) 速装置２５０として
は、図６に示すように、外周に減速比に等しい歯数のサ
イクロイダル曲線が刻まれた曲線板２５１と、高速軸２
５２に固定され軸受を介して曲線板２５１の中心に対し
て偏心量θを持って軸支される偏心体２５３と、曲線板
２５１の外周にこの歯数より１本多く設けられた外ピン
２５４と、曲線板２５１に設けられた貫通孔２５６内に
嵌合される複数の内ピン２５７を有する低速度軸２５８
とを主要部として構成されている。そして、高速軸２５
２が回転すると、偏心体２５３と曲線板２５１は外ピン
２５４の中心まわりに偏心運動を起こすと共に、曲線板
２５１の歯形が外ピン２５４に押し付けられ、その結
果、１回の偏心運動の間に曲線板２５１は、１歯ずつ偏
心運動方向と逆の方向に動かされて減速し、この減速さ
れた運動を内ピン２５７を介して低速軸２５８に伝達す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の単純遊星減速装置では、各遊星歯車機構１１０、１
１１が太陽歯車１０６と遊星歯車１０９とで構成されて
いるので、回転ケース１０５と中空軸１０２を回転させ
ると、図７に示すように、太陽歯車１０６、遊星歯車１
０９には回転ケース１０５に向かう遠心力Ｆ１、Ｆ２
が、又回転ケース１０５には太陽歯車１０６に向かう遠
心力Ｆ３が作用する（但し、遠心力Ｆ１とＦ３は相殺さ
れる。）と共に、太陽歯車１０６と遊星歯車１０９との
間、及び遊星歯車１０９と第１内歯車１０７（回転ケー
ス１０５）との間にはそれぞれ接線同方向の接線力ｆ
１、ｆ２、ｆ３が発生してこれらの合成力ｆが軸受１０
８に作用するので、遊星歯車１０９の軸受１０８の強度
や中空軸１０２及び回転ケース１０５のバランスの対策
上、遠心力等を極力低く抑えるために、この中空軸１０
２と回転ケース１０５間の空間を小さく抑えて減速装置
全体を小型化する必要があり、例えば、遠心分離機２０
０により遠心分離される物体を大量に送り込むために、
中空軸１０２の径を大きくすると、これに比例して太陽
歯車１０６、遊星歯車１０９、軸受１０８等が小さくな
るので、上記遠心力Ｆ３や合成力ｆが作用すると、その
軸受１０８の寿命や各歯車１０６、１０９の強度が短く
なり、十分な回転速度を確保できない問題があった。

【０００６】また、サイクロ ^(R) 減速装置２５０では、
曲線板２５１の偏心による振動を避けるため、通常、２
枚の曲線板を相互に１８０°位相そずらして使用してい
るが、この場合でも、高速軸２５２の偶力による振動を
避けることができず、遠心分離機に適用して高速回転す
ることが困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、中空軸の径を十分に確保しながら、
十分な軸受寿命と歯車の強度を得られ、且つ高速性能に
優れた中空軸形減速装置及びそれを用いた遠心分離機を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の中空軸形減速装置及びそれを有する遠心分
離機では、請求項１においては、中空軸と、前記中空軸
の外側に回転可能に軸支された遊星枠と、前記遊星枠に
回転を伝達する第２入力部と、前記遊星枠に軸受を介し
て回転可能に軸支された遊星歯車と、前記遊星歯車を覆
って当該遊星歯車に第１内歯車を介して噛合する回転ケ
ースと、前記回転ケースに回転を伝達する第１入力部
と、前記中空軸と前記遊星歯車を第２内歯車を介して連
結する連結部材と、前記回転ケースからの回転を出力す
る第１出力部と、前記中空軸からの回転を出力する第２
出力部とを備え、前記第１内歯車と前記第２内歯車と
は、相互に歯数に差を設けて前記遊星歯車に噛合してい
るものである。

【０００９】請求項２においては、中空回転体と、前記
中空回転内に回転可能に設けられた回転搬送体とを有
し、前記中空回転体及び前記回転搬送体とが中空軸形遊
星減速装置で減速された回転数で回転される遠心分離機
であって、前記中空軸形遊星減速装置が、中空軸と、前
記中空軸の外側に回転可能に軸支された遊星枠と、前記
遊星枠に回転を伝達する第２入力部と、前記遊星枠に軸
受を介して回転可能に軸支された遊星歯車と、前記遊星
歯車を覆って当該遊星歯車に第１内歯車を介して噛合す
る回転ケースと、前記回転ケースに回転を伝達する第１
入力部と、前記中空軸と前記遊星歯車を第２内歯車を介
して連結する連結部材と、前記回転ケースからの回転を
出力する第１出力部と、前記中空軸からの回転を出力す
る第２出力部とを備え、前記第１内歯車と前記第２内歯
車とは、相互に歯数に差を設けて前記遊星歯車に噛合し
ていると共に、前記第１出力部が前記中空回転体に、前
記第２出力部が前記回転搬送体にそれぞれ連結されてい
るものである。

【００１０】

【作用】このように本発明の中空形減速装置及びそれを
用いた遠心分離機によれば、遊星歯車機構を遊星歯車の
みで構成して空間に配置し、且つ遊星歯車と中空軸とを
連結部材に形成された第２内歯車で連結すると共に、第
１歯車と第２歯車とは、相互に歯数に差を設けて遊星歯
車に噛合しているので、太陽歯車を配置しない分だけ中
空軸の径や遊星歯車を大きくすることができると共に、
第１内歯車と第２内歯車との遠心力及び接線力を相互に
反対方向に作用するようにして減速効果を発揮させるて
軸受に作用する力を接線力の偶力とすることができの
で、十分な軸受の寿命と遊星歯車の強度を得つつ、高速
性能を向上させることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例である中空軸形減速
装置及びそれを用いた遠心分離機について、図面を参照
して説明する。図１は本実施例における中空軸形減速装
置の構成を示す一部断面図、図２は本実施例における中
空軸減速装置の構成を示す模式記号図、図３は本実施例
の中空軸形減速装置が用いられる遠心分離機の構成を示
す断面図、図４は本実施例における中空軸減速装置の回
転の際に作用する力関係を示す図１のＡ−Ａ断面図であ
る。

【００１２】図１及び図２において、１は中空軸減速装
置であって、中空軸２、遊星歯車３及び回転ケース４を
主要部として構成されている。この中空軸２は、軸部２
Ａとこの軸部２Ａの一端側に半径外方向に突出するフラ
ンジ部２Ｂと、このフランジ部２Ｂから軸線方向に延び
る大径軸部２Ｃとが一体形成されたもので、このフラン
ジ部２Ｂの外周面には歯車６が形成されている。また、
中空軸２の軸部２Ａには、このフランジ部２Ｂが突出す
る反対側から遊星枠７が両端部に軸受８、９を介して回
動可能に軸支されている。この遊星枠７は、第１枠部７
Ａ及び第２枠部７Ｂに２分割されており、この第１枠部
７Ａと第７枠部との間に遊星歯車３が配置されている。
遊星歯車３は、両端部が各枠部７Ａ、７Ｂに形成された
凹部１０、１０内に軸受１１、１１を介して回転可能に
された軸部１２と、この軸部１２に一体形成され遊星枠
７の外周面から半径外方向に突出する歯車部１３とで構
成されている。また、遊星枠７の第１枠部７Ａは、第２
入力プーリ１４に接続されており、この第２入力プーリ
１４が駆動源６０（駆動モータ）で回動されると共に、
遊星枠７を介して同方向に遊星歯車３が回動される。

【００１３】回転ケース４は、遊星歯車３を外側から覆
って収納する空間Ａを有する軸状体であって、遊星枠７
と中空軸２の大径軸部２Ｃとのそれぞれに外嵌された軸
受１５、１６により遊星枠７と中空軸２とに回動自在に
軸支されている。この回転ケース４の第１枠部７Ａ側の
端部は、駆動源６０（駆動モータ）で回動される第１入
力プーリ１７に接続されて回動されると共に、この内周
面７ａのには、遊星歯車３に噛み合う第１内歯車１８が
設けられている。また、回転ケース４と遊星歯車３間の
隙間Ｈには、連結部材となる継手歯車２０が配置されて
いる。この継手歯車２０は、回転ケース４の第１内歯車
１８の近傍から中空軸２の大径軸部２Ｃ側に突出して折
れ曲がってフランジ部２Ｂの歯車部６まで延びる断面凹
形状を有しており、フランジ部２Ｂの歯車６に噛合する
歯車２１と、遊星歯車３に噛合して円周の亘って形成さ
れた第２内歯車２２とがそれぞれ形成されている。ま
た、第１内歯車１８と第２内歯車２２とは、それぞれの
歯数Ｚ１、Ｚ２に差が設けられている。尚、３０、３１
は遊星枠７と中空軸２との間に介装されたオイルシール
材、３２、３３は回転ケース４と遊星枠７又は中空軸２
の大径部２Ｃとの間に介装されたオイルシール材、３４
は第１内歯車１８と回転ケース４間に介装されたプレー
ト材である。尚、遊星歯車３は、第１内歯車１８の周方
向に所定間隔を隔てて複数設けられている。

【００１４】そして、中空軸形減速装置１は、図３に示
される遠心分離機５０に連結される。図１及び図２の遠
心分離機５０は、中空回転体となる筒状ボール体５１
と、この筒状ボール体５１に内装されたスクリューコン
ベア５２とを主要部として構成されている。このスクリ
ューコンべア５２は、回転軸５３とこの回転軸５３の半
径外方向に延びる複数枚の攪乱板部５４とを有してお
り、水溶性の汚泥を攪乱板部５４で攪乱させながら水溶
液と汚泥に遠心分離する。また、遠心分離機５０は、中
空軸形減速装置１の中空軸２を第２出力部４０としてス
クリューコンベア５２に連結され、又回転ケース４を第
１出力部４１として筒状ボール体１２に連結されてい
る。

【００１５】本実施例の中空軸形減速装置１及びそれを
用いた遠心分離機５０は、以上のように構成されるが、
次に、本実施例の中空軸形減速装置１及び遠心分離機５
０の作動について説明する。

【００１６】先ず、図示しない駆動源を駆動して、第１
入力プーリ１７と第２入力プーリ１４とを同方向にぼぼ
同一の回転数Ｖａ、Ｖｂにして回転（但し、Ｖａ＞Ｖ
ｂ）すると、回転ケース４が軸受１５、１６を介して回
転されると共に、遊星枠７を介して遊星歯車３が回転す
る。そして、回転ケース４と遊星枠７とが回転すると、
第１内歯車１８と第２内歯車２２との歯数Ｚ１、Ｚ２の
差があるので、第１出力部４１の回転数Ｖｃと第２出力
部４０の回転数Ｖｄとの速度比Ｉが、Ｉ＝Ｚ２／（Ｚ１
−Ｚ２）とされることから、第１出力部４１の回転数Ｖ
ｃがＶａ、第２出力部４０の回転数ＶｄがＶｄ＝Ｖａ−
（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｉとされて、遠心分離機５０の筒状ボ
ール体５１、スクリューコンベア５２に伝達されてそれ
ぞれが回転数Ｖｃ、Ｖｄで回転する。これにより、各入
力プーリ１４、１７で回転される遊星枠７又は回転ケー
スの回転数Ｖａ、Ｖｂの差を、第１内歯車１８と第２歯
車２２との歯数差で減速して（小さくして）、第１出力
部４１又は第２出力部４０で回転される遠心分離機５０
の筒状ボール体５１とスクリューコンベア５２とを回転
Ｖｃ、Ｖｄとすることができる。

【００１７】このとき、中空軸形遊星減速装置１の遊星
歯車３と回転ケース４が回転すると、図４に示すよう
に、遊星歯車３に回転ケース４に向かう遠心力Ｆａと、
回転ケース４に遊星歯車３に向かう遠心力Ｆｂとが相互
に反する方向に作用すると共に、遊星歯車３に噛合する
第１内歯車１８と第２内歯車２２をはその噛合部分で相
互に反対方向に作用する接線力ｆａ、ｆｂが作用する
が、各遠心力ＦａとＦｂとは相殺され、また、各接線力
ｆａとｆｂとは互いに方向が逆であるので遊星歯車３の
軸受１１、１１等には偶力が作用するだけになる。

【００１８】次いで、遠心分離機５０の筒状ボール体５
１とスクリューコンベア５２とが回転すると、中空軸２
内と通って遠心分離機５０内に、順次送り込まれる水溶
性の汚泥が、中空軸２とスクリューコンベア５２の回転
軸５３との間に形成された連絡孔５５を介して筒状ボー
ル体５１内に流れ込む。そして、スクリューコンベア５
２の回転により、この複数の攪乱板部５４で攪拌されつ
つその遠心力で質量の軽い水溶液が筒状ボール体５１の
上方面に沿ってその回転により図示しない液排出口に搬
送されると共に、質量が重い水溶液が分離された汚泥
が、スクリューコンベア５２の回転による遠心力でその
濃縮度を増しつつ（水溶液の包含量を減少しつつ）、筒
状ボール５１内の下部に沈澱してスクリューコンベア５
２の攪乱板部５４で図示しない濃縮排出口に搬送され
て、水溶液と濃縮汚泥とに遠心分離する。

【００１９】

【発明の効果】このように本発明の中空形遊星減速装置
によれば、遊星歯車機構を遊星歯車のみで構成して空間
に配置し、且つ遊星歯車と中空軸とを連結部材に形成さ
れた第２内歯車で連結すると共に、第１歯車と第２歯車
とは、相互に歯数に差を設けて遊星歯車に噛合している
ので、太陽歯車を配置しない分だけ中空軸の径や遊星歯
車を大きくすることができると共に、第１内歯車と第２
内歯車との遠心力及び接線力を相互に反対方向に作用す
るようにして減速効果を発揮させるて軸受に作用する力
を接線力の偶力とすることができ、例え、中空軸の径を
大きくしても、十分な軸受の寿命と遊星歯車の強度を得
つつ、高速性能を向上させることが可能となる。この結
果、本発明の中空軸形遊星減速機を遠心分離機に用いた
場合にも、軸受の寿命や歯車の強度を得つつ、中空回転
体及び回転搬送体の回転数差を小さくして、高速回転さ
せて中空軸内から搬送される分離物体を素早く、分離す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における中空軸形遊星減速装
置の構成を示す一部断面図である。

【図２】本発明の一実施例における中空軸形遊星減速装
置の構成を示す模式記号図である。

【図３】本発明の一実施例における中空軸形遊星減速装
置が用いられる遠心分離機の構成を説明するための断面
図である。

【図４】本発明の一実施例における中空軸減速装置の回
転の際に作用する力関係を示す図１のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図５】従来技術における単純遊星減速装置の構成を示
す模式記号図である。

【図６】従来技術におけるサイクロ ^(R) 減速装置の構成
を示す斜視図である。

【図７】従来技術における単純遊星減速機の回転の際に
作用する力の関係を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 中空軸 ３ 遊星歯車 ４ 回転ケース １３ 遊星歯車 １４ 第２入力プーリ（第２入力部） １７ 第１入力プーリ（第１入力部） １８ 第１内歯車 ２０ 継手歯車（連結部材） ２２ 第２内歯車 ４０ 第２出力部 ４１ 第１出力部 ５１ 筒状ボール体（中空回転体） ５２ スクリューコンベア（回転搬送体）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空軸と、前記中空軸の外側に回転可能
   に軸支された遊星枠と、前記遊星枠に回転を伝達する第
   ２入力部と、前記遊星枠に軸受を介して回転可能に軸支
   された遊星歯車と、前記遊星歯車を覆って当該遊星歯車
   に第１内歯車を介して噛合する回転ケースと、前記回転
   ケースに回転を伝達する第１入力部と、前記中空軸と前
   記遊星歯車を第２内歯車を介して連結する連結部材と、
   前記回転ケースからの回転を出力する第１出力部と、前
   記中空軸からの回転を出力する第２出力部とを備え、 前記第１内歯車と前記第２内歯車とは、相互に歯数に差
   を設けて前記遊星歯車に噛合していることを特徴とする
   中空径遊星減速装置。
2. 【請求項２】 中空回転体と、前記中空回転内に回転可
   能に設けられた回転搬送体とを有し、前記中空回転体及
   び前記回転搬送体とが中空軸形遊星減速装置で減速され
   た回転数で回転される遠心分離機であって、 前記中空軸形遊星減速装置が、中空軸と、前記中空軸の
   外側に回転可能に軸支された遊星枠と、前記遊星枠に回
   転を伝達する第２入力部と、前記遊星枠に軸受を介して
   回転可能に軸支された遊星歯車と、前記遊星歯車を覆っ
   て当該遊星歯車に第１内歯車を介して噛合する回転ケー
   スと、前記回転ケースに回転を伝達する第１入力部と、
   前記中空軸と前記遊星歯車を第２内歯車を介して連結す
   る連結部材と、前記回転ケースからの回転を出力する第
   １出力部と、前記中空軸からの回転を出力する第２出力
   部とを備え、 前記第１内歯車と前記第２内歯車とは、相互に歯数に差
   を設けて前記遊星歯車に噛合していると共に、 前記第１出力部が前記中空回転体に、前記第２出力部が
   前記回転搬送体にそれぞれ連結されていることを特徴と
   する遠心分離機。