JP5462034B2 - 押出機のスクリュ軸固定用分割式カラーおよび押出機 - Google Patents

Description

本発明は、押出機のスクリュ軸固定用分割式カラーおよび押出機に関する。

従来、押出機においては、合成樹脂の混練ないし押出のためにスクリュ軸を用いている。押出機としては、スクリュ軸が１本の単軸押出機の他、２本あるいは３本以上の複数のスクリュ軸を並列に配置した多軸押出機が用いられている。
押出機のスクリュ軸は、ねじ式の軸継手を用いて駆動源の出力軸に接続される（特許文献１）。

図１４において、従来のねじ式の軸継手９０では、出力軸９９に円筒状の継手本体９１を装着しておき、この継手本体９１にスクリュ軸９２を挿入し、スクリュ軸９２に形成された段付部９３にカラー９４を当て、段付部９３およびカラー９４を覆うナット９５を継手本体９１に締め込んでスクリュ軸９２を出力軸９９に押し付けることにより、両者を一体化させる。
この際、カラー９４としては先端に段付部９３を有するスクリュ軸９２への装着を可能とするために、二つ割りの分割式カラー９４が用いられる。

図１５および図１６において、分割式カラー９４は、一対のカラー部材９４Ａ，９４Ｂで構成される。
一対のカラー部材９４Ａ，９４Ｂは、それぞれスクリュ軸９２の外周に対する着脱を行うために略半周分の円弧状の部材とされている。また、一対のカラー部材９４Ａ，９４Ｂは、それぞれスクリュ軸９２に装着した際に互いの間にクリアランスＣが得られるように、各々の中心角Ａが１８０度より小さく設定される。

特開２０００−３０１５９０号公報

前述した従来の分割式カラー９４を用いた軸継手９０では、二つ割りのカラー部材９４Ａ，９４Ｂをスクリュ軸９２の両側から装着し、スクリュ軸９２を囲う一周分のカラー９４としたうえで、予めスクリュ軸９２に挿通しておいたナット９５で覆い、このナット９５を継手本体９１に螺合させて締め付ける。

図１７には、適切に装着された状態の分割式カラー９４が示されている。
カラー９４は、二つ割りのカラー部材９４Ａ，９４Ｂがスクリュ軸９２の回転軸線方向に同位置にあって各々により一周分のカラー９４を構成している。この状態では、カラー９４は回転軸線方向の長さがカラー部材９４Ａ，９４Ｂの一つ分であり、ナット９５は継手本体９１に到達し、適切に螺合され、カラー９４を介してスクリュ軸９２が出力軸に固定される。

図１８には、装着状態が適切でない分割式カラー９４が示されている。
二つ割りのカラー部材９４Ａ，９４Ｂは、ナット９５で覆って締め付ける際に、スクリュ軸９２の回転軸線方向にずれてしまうことがあり、さらに同軸線まわりに回動し、互いの端部が重なった状態になってしまうことがある。この状態では、カラー９４は回転軸線方向の長さがカラー部材９４Ａ，９４Ｂの二つ分となってしまい、ナット９５を継手本体９１に螺合させてもスクリュ軸９２と出力軸との固定が適切に行われないことになる。このような場合、ナット９５が継手本体９１まで到達せず、改めてナット９５を外してカラー部材９４Ａ，９４Ｂを整列させ、再びナット９５の締め付けを試みるといった煩雑な作業が必要となり、作業性が低下する原因になっていた。

さらに、従来の分割式カラー９４は、二つ割りのカラー部材９４Ａ，９４Ｂの中心角Ａがそれぞれ１８０度より小さく、実際にはスクリュ軸９２の半周分に満たない。このため、カラー部材９４Ａ，９４Ｂでは、スクリュ軸９２に対する弾性的な食い付き効果が得られず、装着時にスクリュ軸９２から脱落することがあり、作業性が更に低下する原因にもなっていた。
特に、複数のスクリュ軸を有する多軸押出機では、隣接するスクリュ軸との間の間隔が狭いことから、再度の組み付け直しの作業負荷が一層問題となっていた。

本発明の目的は、スクリュ軸からの脱落や回転軸線方向のずれを防止できる押出機のスクリュ軸固定用分割式カラーおよび押出機を提供することにある。

本発明の分割式カラーは、押出機のスクリュ軸を固定するために前記スクリュ軸の半周分となる一対のカラー部材を有する分割式カラーであって、前記カラー部材の端縁には他の前記カラー部材と凹凸係合して前記スクリュ軸の軸線方向に移動規制される係合部が形成され、かつ前記カラー部材は少なくとも内周面側の中心角が１８０度より大きいことを特徴とする。

このような本発明では、一対のカラー部材を互いに連続させることでスクリュ軸を一周する分割式カラーを形成する。この際、カラー部材は、端縁に形成された係合部により他のカラー部材の端縁と凹凸係合し、スクリュ軸の軸線方向に移動規制される。これにより、回転軸線方向のずれを防止できる。
また、カラー部材は、係合部が凹凸係合することで、各々の端部が入れ子構造となり、一対のカラー部材の中心角をともに拡張することができる。そして、カラー部材の少なくとも内周面側の中心角を１８０度より大きくすることで、スクリュ軸の外周に装着される際にカラー部材の両端がスクリュ軸の最大径部分を乗り超えるようにすることで、スクリュ軸に対する食い付きが良好になり、脱落を防止できる。

なお、本発明において、前述した係合部の凹凸係合する形状としては、一方がＶ字状の凸部で他方がＶ字状の凹部であるものを利用することができ、他にもＵ字状、Ｗ字状、Ｎ字状の輪郭も利用できる。
さらに、係合部は、少なくとも内周面側に形成することで、スクリュ軸に接する内周面側の中心角の拡張に寄与することができる。

本発明の分割式カラーにおいて、前記カラー部材の内周面側の中心角は１８０度より大きく、かつ２００度以下であることが望ましい。
このような本発明では、カラー部材の内周面側の中心角Ａが１８０＜Ａ≦２００度となり、スクリュ軸から脱落しにくく、かつ装着が容易にできる。カラー部材の内周面側の中心角が２００度を超えると、カラー部材の両端が互いに近接し、スクリュ軸の挿通時に大きく変形させる必要が生じ、作業性の面で好ましくない。
この中心角Ａとして、更に望ましくは１９０≦Ａ≦１９５度である。

本発明の分割式カラーにおいて、前記カラー部材としては、第１係合部を両端に有する第１のカラー部材と、第２係合部を両端に有する第２のカラー部材との２種類を組み合わせて用いるものであってもよい。
すなわち、前記カラー部材は、両端に第１係合部を有する第１のカラー部材と、両端に前記第２係合部を有する第２のカラー部材とがあり、前記第１係合部と前記第２係合部とは互いに凹凸係合可能な形状であるとしてもよい。
このように、第１のカラー部材および第２のカラー部材を、それぞれ両端が同じ形状とする場合、例えばワイヤーカット放電加工などにより、同じ形状の両端の係合部を同時に形成するようにでき、これにより加工効率を高めることができる。
このように、第１のカラー部材および第２のカラー部材の両端を同じ形状とする場合、第１係合部および第２係合部の凹凸の状態に応じて、各カラー部材の中心角を調整してもよい。例えば、第１係合部が凸形状など先端が１つであり、第２係合部が凹形状など先端が２つの場合、第２係合部のほうが第１係合部よりもスクリュ軸に対する食い付きがよいといえるので、第２係合部を両端に有する第２のカラー部材の中心角よりも第１のカラー部材の中心角を大きくして食い付き性を補う等としてもよい。

また、本発明の分割式カラーとしては、一端に第１係合部を有し、他端に前記第１係合部と凹凸係合可能な形状の第２係合部を有するものであってもよい。
このような本発明では、１種類のカラー部材を２つ用いることで、本発明の分割式カラーを構成することができる。
すなわち、両端に第１係合部および第２係合部を有する一対のカラー部材を向かい合わせ、この際に対応する端部が第１係合部と第２係合部との対になるように配置すれば、同じカラー部材を用いながら各々の端部を互いに凹凸係合させることができる。
このような構成では、一対のカラー部材として１種類のものを共用できるため、部品管理を効率よく行うことができる。

本発明の押出機は、前述した本発明の分割式カラーを有することを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の分割式カラーで説明した作用効果を得ることができる。

本発明の一実施形態の分割式カラーを用いた軸継手を示す斜視図。 前記実施形態の分割式カラーの装着部分を示す拡大断面図。 前記実施形態の分割式カラーを示す平面図。 前記実施形態の分割式カラーを示す正面図。 前記実施形態のカラー部材の一方を示す平面図。 前記実施形態のカラー部材の一方を示す正面図。 前記実施形態のカラー部材の他方を示す平面図。 前記実施形態のカラー部材の他方を示す正面図。 本発明の変形例を示す平面図。 本発明の変形例を示す平面図。 本発明の変形例を示す平面図。 本発明の変形例を示す平面図。 本発明の変形例を示す平面図。 従来の分割式カラーを用いた軸継手を示す斜視図。 従来の分割式カラーを示す平面図。 従来の分割式カラーを示す正面図。 従来の分割式カラーの適切な装着状態を示す斜視図。 従来の分割式カラーの不適切な装着状態を示す斜視図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２には、本発明に基づく分割式カラー１０が装着されたねじ式の軸継手２０が示されている。
軸継手２０は、出力軸１９に円筒状の継手本体２１を装着しておき、この継手本体２１にスクリュ軸２２を挿入し、スクリュ軸２２に形成された段付部２３にカラー１４を当て、段付部１３およびカラー１４を覆うナット１５を継手本体２１に締め込んでスクリュ軸１２を出力軸１９に押し付けることにより、両者を一体化させる。
図３および図４に示すように、分割式カラー１０は、半円周分のカラー部材１０Ａ，１０Ｂで構成される。

図５および図６において、カラー部材１０Ａは、装着されるスクリュ軸の外周に対する着脱を行うために半周分よりも長い円弧状の部材とされている。
カラー部材１０Ａの一端（図６の上側）には第１係合部１１が形成され、他端（図６の下側）には第２係合部１２が形成されている。
第１係合部１１は、その輪郭がＶ字状の凹部とされている。第２係合部１２は、その輪郭がＶ字状の凸部とされている。ここで、凸形状の第２係合部１２の輪郭は、凹形状の第１係合部１１と凹凸係合に適したものとされている。

カラー部材１０Ａの中心角Ａ、つまり曲率中心Ｏから見たカラー部材１０Ａの内周面における第１係合部１１の中央の先端１１Ａから同じく第２係合部１２の両側の先端１２Ａまでの角度は、１８０＜Ａ≦２００度とされている。この中心角Ａは、スクリュ軸への食い付き性に寄与するものであり、更に望ましくは１９０≦Ａ≦１９５度である。

図７および図８において、カラー部材１０Ｂは、装着されるスクリュ軸の外周に対する着脱を行うために半周分の円弧状よりも長い部材とされている。
カラー部材１０Ｂの一端（図８の上側）には第２係合部１２が形成され、他端（図８の下側）には第１係合部１１が形成されている。これらの第１係合部１１および第２係合部１２は前述したカラー部材１０Ａと同様とされている。
カラー部材１０Ｂの中心角Ａは、前述したカラー部材１０Ａと同様とされている。
以上の説明で明らかなように、本実施形態におけるカラー部材１０Ｂは、前述したカラー部材１０Ａを上下逆に配置したものであり、本実施形態においてはカラー部材１０Ａ，１０Ｂに同じ部材を用いることができる。
なお、カラー部材１０Ａ，１０Ｂの中心角Ａは、スクリュ軸２２との接触に関係するものであるため、カラー部材１０Ａ，１０Ｂの内周面側での値とする。

このような本実施形態の分割式カラー１０を装着する場合、一対のカラー部材１０Ａ，１０Ｂをスクリュ軸２２の両側から装着し、スクリュ軸２２を囲う一周分の分割式カラー１０としたうえで、予めスクリュ軸２２に挿通しておいたナット２５で覆い、このナット２５を継手本体２１に螺合させて締め付ける。

この際、一対のカラー部材１０Ａ，１０Ｂは、端縁に形成された第１係合部１１および第２係合部１２により、対向するカラー部材の端縁と凹凸係合し、スクリュ軸２２の軸線方向に移動規制される。これにより、回転軸線方向のずれを防止できる。

また、カラー部材１０Ａ，１０Ｂは、互いの第１係合部１１および第２係合部１２が凹凸係合することで、各々の端部が入れ子構造となり、各々の中心角Ａをともに拡張することができる。そして、カラー部材１０Ａ，１０Ｂの少なくとも内周面側の中心角を１８０度より大きくすることで、スクリュ軸２２の外周に装着される際にカラー部材１０Ａ，１０Ｂの両端が出寸法Ｅだけスクリュ軸２２の最大径部分を乗り超えるようにすることで、スクリュ軸２２に対する食い付きが良好になり、脱落を防止できる。

とくに、本実施形態の分割式カラー１０においては、カラー部材１０Ａ，１０Ｂの内周面側の中心角Ａを１８０＜Ａ≦２００度と、更に望ましくは１９０≦Ａ≦１９５度であるとしたため、スクリュ軸２２から脱落しにくく、かつ装着が容易にできる。

具体的な例として、分割式カラー１０の内径（つまりスクリュ軸２２の装着部分における外径）を２４ｍｍとしたとき、以下のような状態となる。
中心角Ａが１９０度であれば、各カラー部材１０Ａ，１０Ｂにおいて上下の端部（先端１１Ａ，１２Ａ）の直径延長線からの出寸法Ｅ（図６および図８参照）はそれぞれ約１ｍｍとなる。
中心角Ａが１９５度であれば、各カラー部材１０Ａ，１０Ｂにおける前述した出寸法Ｅはそれぞれ約１．５ｍｍとなる。

中心角Ａが１９０度、出寸法Ｅが約１ｍｍのカラー部材１０Ａ，１０Ｂにおいては、装着時のスクリュ軸との圧接が適度であり、脱落が防止されつつ、脱着操作も容易である。
中心角Ａが１９５度、出寸法Ｅが約１．５ｍｍのカラー部材１０Ａ，１０Ｂにおいては、装着時のスクリュ軸との圧接がやや固めになる一方、脱落をより確実に防止することができる。
実験によれば、出寸法Ｅを更に延長し、２〜３ｍｍ程度でも実用に適することが解っている。

さらに、本実施形態では、カラー部材１０Ａ，１０Ｂとして両端に第１係合部１１および第２係合部１２を有する１種類のカラー部材を２つ用いることで、本発明の分割式カラー１０を構成することができる。
すなわち、両端に第１係合部および第２係合部を有する一対のカラー部材を向かい合わせ、この際に対応する端部が第１係合部と第２係合部との対になるように配置すれば、同じカラー部材を用いながら各々の端部を互いに凹凸係合させることができる。
このようにすることで、一対のカラー部材１０Ａ，１０Ｂとして１種類のものを共用できるため、製造コストを低減することができる。

なお、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
前記実施形態では、分割式カラー１０のカラー部材１０Ａ，１０Ｂとして、それぞれ両端に第１係合部１１および第２係合部１２を有するものを用いたが、第１係合部１１を両端に有する第１のカラー部材と、第２係合部１２を両端に有する第２のカラー部材との２種類を組み合わせて用いるものであってもよい。
このような場合、第１係合部１１および第２係合部１２の凹凸の状態に応じて、各カラー部材の中心角Ａを調整してもよい。例えば、第１係合部１１が凸形状など先端１１Ａが１つであり、第２係合部１２が凹形状など先端１２Ａが２つの場合、第２係合部１２のほうが第１係合部１１よりもスクリュ軸に対する食い付きがよいといえるので、第２係合部１２を両端に有する第２のカラー部材の中心角よりも第１係合部１１を両端に有する第１のカラー部材の中心角を大きくして食い付き性を補う等としてもよい。

前記実施形態では、第１係合部１１としてＶ字状の凸形状、第２係合部１２としてＶ字状の凹形状を用いたが、別の形状を用いてもよい。
例えば、図９に示すように、第１係合部１１としてＷ字状の凸形状、第２係合部１２としてＷ字状の凹形状を用いてもよい。
また、図１０に示すように、第１係合部１１として矩形の凸形状、第２係合部１２として矩形の凹形状を用いてもよい。このほか、Ｕ字状の凸形状、凹形状も利用することができる。

さらに、第１係合部１１と第２係合部１２とが互いに凹凸係合可能かつ同じ輪郭となる形状を用いてもよい。
例えば、図１１に示すように、対向するカラー部材１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ第１係合部１１および第２係合部１２として同じＮ字状の凹凸形状を用いてもよい。

さらに、第１係合部１１および第２係合部１２はカラー部材１０Ａ，１０Ｂの中心角Ａの拡張にも寄与するが、この点で第１係合部１１および第２係合部１２はカラー部材１０Ａ，１０Ｂの内周面側で有効となる。従って、第１係合部１１および第２係合部１２はカラー部材１０Ａ，１０Ｂの内周面側にあればよい。

例えば、図１２のように、カラー部材１０Ａの第１係合部１１を内周面側に沿って延びかつ外周面側が傾斜した断面形状の凸形状とし、カラー部材１０Ｂの内周面側に対応した凹形状を形成して第２係合部１２としてもよい。このような構成でも、前述した実施形態と同様に１つの先端１１Ａと２つの先端１２Ａとを内周面側に得ることができる。
このような内周面側に沿って突起する第１係合部１１としては、例えば図１３に示すように、別部材をカラー部材１０Ａに固定して形成したものであってもよい。

本発明は、押出機のスクリュ軸固定用分割式カラーとして利用することができる。

１０…分割式カラー、１０Ａ，１０Ｂ…カラー部材、１１…第１係合部、１１Ａ…第１係合部の先端、１２…第２係合部、１２Ａ…第２係合部の先端、２０…軸継手、２１…継手本体、２２…スクリュ軸、２３…段付部、２５…ナット、Ａ…中心角、Ｃ…クリアランス、Ｅ…出寸法、Ｏ…曲率中心。

Claims (5)

1. 押出機のスクリュ軸を固定するために前記スクリュ軸の外周に装着される一対のカラー部材を有する分割式カラーであって、前記カラー部材の端縁には他の前記カラー部材と凹凸係合して前記スクリュ軸の軸線方向に移動規制される係合部が形成され、かつ前記カラー部材は少なくとも内周面側の中心角が１８０度より大きいことを特徴とする分割式カラー。
2. 請求項１に記載の分割式カラーにおいて、前記カラー部材の内周面側の中心角は１８０度より大きく、かつ２００度以下であることを特徴とする分割式カラー。
3. 請求項１または請求項２に記載の分割式カラーにおいて、前記カラー部材は、両端に第１係合部を有するものと、両端に前記第２係合部を有するものとがあり、前記第１係合部と前記第２係合部とは互いに凹凸係合可能な形状であることを特徴とする分割式カラー。
4. 請求項１または請求項２に記載の分割式カラーにおいて、前記カラー部材は一端に第１係合部を有し、他端に前記第１係合部と凹凸係合可能な形状の第２係合部を有することを特徴とする分割式カラー。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の分割式カラーを有することを特徴とする押出機。

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