KR101732206B1 - 다축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소, 및 다축 웜 기계 - Google Patents

다축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소, 및 다축 웜 기계 Download PDF

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Abstract

다축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소(31, 32)는 적어도 하나의 외곽선부(A(Δφ))을 갖는 외곽선(A(Δφ))을 갖고, 그 축폐선(E)은 적어도 세 개의 점으로 구성되며, 각각의 점은 세로축(M)의 외측 및 상기 처리요소(31, 32)의 외측반경(Ra)의 내측에 위치되고, 두 개의 인접하는 점간에는 간극이 형성되며, 상기 간극은 코어반경(Ri)의 반보다 작다. 상기 처리요소(31, 32)는 처리할 재료 상의 전단 및/또는 신장 유동을 조절하는 동안 높은 유연성을 유지한다.

Description

다축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소, 및 다축 웜 기계 {TREATMENT ELEMENT FOR TREATING MATERIAL IN A MULTI-SHAFT WORM MACHINE AND MULTI-SHAFT WORM MACHINE}
본 발명은 다축 웜 기계, 특히 청구항 1의 전제부에 따른 2축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소에 관한 것이다. 또한 본 발명은 다축 웜 기계, 특히 청구항 15의 전제부에 따른 2축 웜 기계에 관한 것이다.
단일 나사선형 처리 또는 웜 요소를 구비한 2축 웜 기계가 DE 1 180 718 A.에 개시되어 있다. 상기 웜 요소의 외곽선은 단면형상이 원형인 호로 이루어진다. 회전방향에 위치되는 작용치면(active flank)은 세 개의 원형 호로 이루어지는 외곽선을 갖고, 이들의 중심점은 웜 요소의 외측 반경 또는 길이방형 축 상에 위치된다. 이러한 웜 요소에서는 처리 대상이 되는 재료에 작용하는 전단 및/또는 신장 유동(extensional flows)를 조절하는 데 있어 그 유연성이 작다는 단점이 있다.
본 발명은 처리 대상이 되는 재료에 작용하는 전단 및/또는 신장 유동을 조절하는 데 있어 높은 유연성이 제공되도록 일반적인 형태의 처리요소를 개발하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 처리요소에 의해 구현된다. 본 발명에 따르면, 코어반경에 대한 외측반경이 동일한 종래의 처리요소는 정점(crest)곡선을 갖는 작용치면 곡선의 교차점의 동일한 각도를 갖는다. 하우징 보어의 내경은 처리요소의 외측반경보다 반경방향 틈만큼 크다. 따라서, 외측반경에 대한 반경방향 틈의 비를 일정하게 유지하면서, 하우징의 내곽선과 작용치면 곡선 사이에 기하학적으로 유사한 형상의 웨지를 항상 형성하게 된다. 웨지에 나타나는 전단 및/또는 신장 유동이 실질적으로 그 기하학적 형상에 따라 달라지므로, 이들은 정점곡선을 갖는 작용치면 곡선의 교차점의 각도에 의해 조절될 수 있다. 상기 교차점의 각도는 상기 내경에 대한 외경의 비에 따라 달라지므로, 상기 전단 및/또는 신장 유동은 웨지의 기하학적 형상에 의해 극도로 제한된 범위 에서만 조절이 가능하게 된다.
이에 비해, 본 발명에 따른 처리요소는, 단면도 또는 단면 투영도로 봤을 때, 적어도 하나의 외곽선부(A(Δφj))를 구비하고, 그 축폐선(Ej)은 n 개의 점(P(i))(i = 1 내지 n 및 n ≥ 3, 특히 n ≥ 4, 특히 n ≥ 5)으로 구성되며, 각각의 점(P(i))은 상기 처리요소의 세로축(M)의 외측 및 외측반경(Ra)의 내측에 위치된다. 두 개의 인접하는 점(P(i), P(i+1))간에는 간극(Δr(i))이 형성되며, 상기 간극은 Ri/2보다 작고, 특히 Ri/4보다 작으며, 특히, Ri/6보다 작고, 특히 Ri/8보다 작다. 두 개의 인접하는 점(P(i), P(i+1))은 인접한 인벌루트 곡선(E’(i), E’(i+1))에 속한다. 상기 인벌루트 곡선(E’(i), i = 1 내지 n) 축폐선(Ej)에 속하는 외곽선부(A(Δφj))를 형성한다.
첨자 j는 축폐선의 수를 나타낸다. 적어도 하나의 외곽선부(A(Δφj))는 처리요소의 적어도 한 부분의 치면을 형성하고, 이에 대응하는 웨지는 축폐선(Ej)의 형태 및 배치에 의해 유연하게 조절이 가능하다. 따라서, 처리요소에 의해 발생될 수 있는 전단 및/또는 신장 유동은 축폐선(Ej)의 형태 및 배치에 의해, 처리할 재료에 유연하게 적용될 수 있다.
평면형상으로 형성되는 외곽선부(A(Δφj))의 축폐선(Ej)은 곡선의 중심점 또는 원형 곡선의 중심점의 위치 또는 이들로 이루어진 곡선이다. 축폐선(Ej)에 속하는 외곽선부(A(Δφj))는 인벌루트라고도 한다. 외곽선을 형성하기 위해 축방향 간극(a)의 길이를 갖는 가상의 로드를 축폐선(Ej) 상에 풀고, 이때 제 1 로드 단부는 하나의 처리요소의 외곽선부(Ai(Δφji))를 형성하고 제 2 로드 단부는 다른 처리요소의 외곽선부(Ai+1(Δφji+ 1))를 형성하며, 이러한 외곽선부는 다출 웜 기계에 설치되었을 때 서로 밀착하여 맞물린다.
본 발명에 따른 처리요소의 구성을 위한 자유도의 높은 정도는 축폐선(Ej)의 형태, 배치, 및 개수에 의해 제공되므로, 외곽선부(A(Δφj))는 넓은 범위에 걸치, 교차점의 곡률, 길이, 및 각도와 함께 변할 수 있다. 따라서 하우징의 치면과 내곽선 사이의 웨지를 상당히 자유롭게 설계할 수 있다. 이러한 웨지에서 발생되는 전단 및/또는 신장 유동은 처리 대상이 되는 재료의 양에 영향을 미치고, 이러한 양은 본 발명에 따른 처리요소에 의해 최적화되어 소정의 요구를 충족시킬 수 있다. 이러한 경우, 상기 적어도 하나의 외곽선부(A(Δφj))는 특히 회전방향에 위치되는 작용치면의 일부를 형성한다.
상기 처리요소는 혼련요소 또는 혼련디스크로 구성될 수 있고 세로축(M)의 방향에 대해 일정한 외곽선을 가질 수 있다. 혼련블록에 대해 세로축(M)에 대한 다른 오프셋 각도로 복수의 혼련요소를 결합할 수 있다. 상기 혼련블록은 하나의 부품으로 구성되거나, 또는 개별 혼련요소를 결합하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 처리요소는 웜요소로 구성할 수 있고, 이때 그 외곽선은 상수 및/또는 연속함수에 의해 세로축(M)의 방향으로 조여진다. 이러한 조임은 기본적으로 세로축(M)에 대한 두 개의 회전방향으로 구현할 수 있기 때문에, 상기 웜요소는 선택적으로 이송 또는 보유효과를 갖는다. 웜요소의 기하학적 형상에 따라 상기 외곽선은 선택적으로 측면 돌기로 볼 수 있다.
또한, 상기 처리요소는 천이요소로 구성할 수 있고, 세로축(M)의 방향으로 시작 외곽선 및 종료 외곽선을 구비하며, 이러한 외곽선은 서로 다르고, 시작 외곽선이 계속해서 종료 외곽선이 되도록 연속함수에 따라 세로축(M)의 방향이 바뀌게 된다.
따라서 본 발명에 따른 처리요소는 서로 밀착하여 맞물리는 다축 웜 기계, 특히, 동일 방향 또는 반대 방향으로 회전구동이 가능한 2축 웜 기계의 또 다른 처리요소와 함께 이용될 수 있다. 이러한 경우, 서로 밀착하여 맞물리는 인접한 처리요소는 처리요소군을 형성하고, 이 군의 처리요소는 공통 축폐선(Ej) 또는 복수의 공통 축폐선(Ej) 상에 길이(a)를 갖는 가상의 로드를 풀어 형성한다.
본 발명에 따른 처리요소의 구성에 있어서의 다른 이점은 청구항 2 내지 14에 기재되어 있다.
본 발명은 처리 대상이 되는 재료에 작용하는 전단 및/또는 신장 유동을 조절하는 데 있어 높은 유연성이 제공되도록 일반적인 형태의 다축 웜 기계를 개발하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구항 15의 특징을 갖는 다축 웜 기계에 의해 구현된다. 청구항 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 적어도 두 개의 처리요소에 의해, 하우징의 치면과 내곽선 사이의 웨지가 유연하게 가변되고, 이로써 전단 및/또는 신장 유동이 처리대상이 되는 재료에 최적의 상태로 가해질 수 있다. 적어도 두 개의 처리요소는 서로 밀착하여 맞물려 대응하는 처리요소군을 형성하도록 구성 및 배치된다. 이러한 구성은 외측반경(Ra)과 코어반경(Ri)의 합을 실질적으로 축방향 간극(a)에 대응되게 함으로써 달성된다. 이는 실질적으로 종래에 나타나고 있은 축방향 수축(b)이 감소함을 의미한다. 이러한 축방향 수축(b)를 고려하는 경우, 외측반경(Ra)과 코어반경(Ri)의 합은 축방향 간극(a)과 축방향 수축(b)의 차에 대응된다.
상기 처리요소군의 적어도 두 개의 처리요소는 적어도 하나의 공통 축폐선(Ej) 상에 상기 축방향 간극(a), 또는 상기 축방향 수축(b)보다 작은 축방향 간극(a)의 길이를 갖는 가상의 로드를 풀어 형성한다.
그 형태, 배치, 및 축폐선(Ej)에 따라, 상기 처리요소군의 처리요소가 대칭될 수 있다, 예를 들면, 축방향으로 및/또는 회전방향으로 대칭되거나, 비대칭되거나, 및/또는 일치 또는 불일치할 수 있다. 또한, 적어도 두 개의 처리요소는 청구항 1에 대한 구성에 따라 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다축 웜 기계의 구성에 있어서의 다른 이점은 청구항 16 내지 18에 기재되어 있다.
본 발명의 기타 특징, 상세한 내용 및 이점은 도면을 참고로 하여 아래의 여러 실시예를 통해 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 2축 압출기로서 구성되는 2축 웜 기계의 개략도.
도 2는 도 1의 2축 웜 기계를 관통하는 수평부 세로 영역을 도시.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 절단한 2축 웜 기계의 수직 단면도로, 제 1 회전위치에 혼련요소로서 구성되며 서로 밀착하여 맞물리는 두 개의 처리요소가 구비되어 있다.
도 4는 도 1의 절단선 III-III을 따라 절단한 2축 웜 기계의 수직 단면도로, 제 2 회전위치에 혼련요소로서 구성되며 서로 밀착하여 맞물리는 두 개의 처리요소가 구비되어 있다.
도 5는 도 3에 따른 복수의 처리요소의 사시도.
도 6은 도 3의 처리요소의 제 1 구성단계를 설명하는 구성도.
도 7은 도 3의 처리요소의 제 2 구성단계를 설명하는 구성도.
도 8은 도 3의 처리요소의 제 3 구성단계를 설명하는 구성도.
도 9는 제 2 실시예에 따른 웜 요소로서 구성되며 서로 밀착하여 맞물리는 복수의 처리요소의 사시도.
도 10은 제 3 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 11은 도 10의 처리요소의 구성단계를 설명하는 구성도.
도 12는 제 4 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 13은 도 12의 처리요소의 제 1 구성단계를 설명하는 구성도.
도 14는 도 12의 처리요소의 제 2 구성단계를 설명하는 구성도.
도 15는 도 12의 처리요소의 제 3 구성단계를 설명하는 구성도.
도 16은 제 5 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 17은 제 6 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 18은 제 7 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 19는 제 8 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 20은 제 9 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 21은 제 10 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 22는 제 11 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 23은 제 12 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 24는 제 13 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 25는 제 14 실시예에 따른 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 26은 제 15 실시예에 따른 이중 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 27은 도 26의 처리요소의 구성단계를 설명하는 구성도.
도 28은 제 16 실시예에 따른 이중 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 29는 제 17 실시예에 따른 이중 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 30은 제 18 실시예에 따른 삼중 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 31은 제 19 실시예에 따른 단일 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 32는 도 31의 처리요소의 구성단계를 설명하는 구성도.
도 33은 제 20 실시예에 따른 단일 나사선형 처리요소를 구비한, 도 3에 따른 수직 단면도.
도 34는 도 33의 처리요소의 구성단계를 설명하는 구성도.
도 35는 제 21 실시예에 따라 편심 배치된 처리요소를 구비한, 도 28에 따른 수직 단면도.
도 1 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 2축 압출기로서 구성되는 2축 웜 기계(1)는, 하우징 영역이라 불리는 일련의 복수의 하우징부(3, 4, 5, 6)로 구성되는 하우징(2)을 포함한다. 하우징(2) 내에는 제 1 하우징 보어(7) 및 이를 관통하는 제 2 하우징 보어(8)이 형성되고, 이들의 축(9, 10)은 서로 평행하다. 하우징 보어(7. 8)의 관통영역에서, 하우징부(3 내지 6)는 상부 제 1 간극(11) 및 이에 따라 형성되는 하부 제 2 간극(12)을 갖는다.
구동모터(15)에 의해 회전가능한 축(13, 14)이 하우징 보어(7, 8) 내에서 대응되는 축(9, 10)과 각각 동축 상에 배치된다. 브랜치 전동장치(16)가 축(13, 14)과 구동모터(15) 사이에 배치되고, 이후, 구동모터(15)와 브랜치 전동장치(16) 사이에 클러치(17)가 배치된다. 축(13, 14)은 동일한 방향으로, 즉 축(9, 10)에 대해 동일한 회전방향 (18, 19)으로 회전된다. 따라서, 축(9, 10)은 회전축이라고도 한다.
깔대기 형상의 재료 공급부(20)가 브랜치 전동모터(16)에 인접한 제 1 하우징부(3) 상에 배치되어, 준비할 또는 처리할 플라스틱 재료가 이를 통해 하우징 보어(7, 8) 내부로 공급될 수 있다. 상기 재료는 하우징(2)을 통해 제 1 하우징부(3)로부터 마지막 하우징부(6)까지 이송방향(21)을 따라 이송되고, 예를 들어, 하우징(2)을 차폐하는 노즐판(22)을 통해 웜 기계(1)로부터 배출된다.
웜 기계(1)는 이송방향(21)으로 배치된 일련의 공급영역(23), 용융영역(24), 혼합영역(25), 및 압축성형영역(26)을 구비한다. 각각 처리요소로서 구성되는 제 1 웜요소(27, 28), 제 1 혼련(kneading)요소(29, 30), 제 2 혼련요소(31, 32), 및 제 2 웜요소(33, 34)가 각각 이송방향(21)을 따라 서로 대응되는 일련의 쌍을 이루어, 나사산이 형성된 축으로서 구성되는 축(13, 14) 상에 배치된다. 이러한 웜요소(27 28, 33, 34)와 혼련요소(29, 30, 31, 32)는 서로에 맞물린다, 즉 서로에 밀착하여 맞물리도록 구성된다. 다른 쌍의 바로 다음에 배치되는 한 쌍의 웜요소(27, 28)는 제 1 요소군(35)을 형성한다. 따라서, 혼련요소(29, 30 또는 31, 32) 및 웜요소(33, 34)의 각각의 쌍은 처리요소군(36, 37, 38)을 더 형성한다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참고하여, 혼련요소(31, 32)로 구성되는 처리요소군(37)을 설명한다. 명확한 설명을 위해 도 3 및 4에는 하나의 처리요소군만을 도시하고 있다. 다음 처리요소군(37)의 혼련요소(31, 32)는, 예를 들어, 각각의 세로축(M)에 대해 약 30°의 오프셋 각도를 갖는다. 혼련요소(31, 32)는 단일 나사산을 갖도록 구성되어 서로에 일치된다. 이는 상기 혼련요소(31, 32)가 각각의 세로축(M1 또는 M2)에 대해 이동 또는 회전함으로써 일치될 수 있다는 것을 의미한다. 세로축(M1 또는 M2)은 축(13, 14)의 대응되는 회전축(9, 10)과 동축 상에 배치된다. 세로축(M1 또는 M2)에 수직한 단면에서, 혼련요소(31, 32)는 대응되는 세로축(M1 또는 M2)에 대해 각각 외곽선(A1(φ), A2(φ) )을 갖고, 이때 φ 는 각각의 대응되는 세로축(M1 또는 M2)에 대한 각도이며, 0 ≤ φ ≤ 360°을 만족한다. 혼련요소(31, 32)가 일치됨에 따라, 이들 외곽선(A1(φ), A2(φ))이 동일하게 된다. 아래에서 외곽선(A1(φ), A2(φ))과 세로축(M1 또는 M2)을 구분하는 것이 별 의미가 없는 만큼, 이들을 A(φ) 또는 M으로 표시한다.
외곽선(A(φ))은 중심점의 역할을 하는 세로축(M)에 대해 최소 코어반경(Ri) 및 최대 외측반경(Ra)을 갖는다. 외측반경(Ra)은 하우징 보어(7, 8)의 내측반경(Rb)보다 반경방향 틈(Sr)만큼 작다. 혼련요소(31, 32)가 서로 밀착하여 맞물리도록 구성되어 있기 때문에, 코어반경(Ri)과 외측반경(Ra)의 합은 회전축(9, 10)의 축방향 간극(a)과 실질적으로 동일하다. 이는 실질적으로 작은 축방향 수축을 무시하는 것을 의미한다. 만약 이러한 수축을 고려하는 경우에는, 코어반경(Ri)과 외측반경(Ra)의 합은 상기 축방향 간극(a)과 축방향 수축(b)의 차와 동일하게 된다. 이하에서는 축방향 수축(b)은 무시한다.
이하에서 외곽선(A(φ))의 형성 및 이들의 경로를 상세히 설명한다. 외곽선(A(φ))은 세로축(M)으로부터 간극(DA(φ))을 가지며, 이때 각 경우 Ri ≤ DA(φ) ≤ Ra 이다. 외곽선(A(φ))은 정점(A(ΔφK)), 베이스(A(ΔφG) ), 및 두 개의 치면(A(ΔφF1), A(ΔφF2))을 갖는다. 각부(angle portion)(ΔφK, ΔφG, ΔφF)를 각각 정점각, 베이스각, 및 치면각이라 한다. 이는 도 8에 도시되어 있다.
제 1 치면(A(ΔφF1))은 각부(Δφ1)를 갖는 제 1 외곽선부(A(Δφ1) )와 천이각(ΔφT)을 갖는 천이부(A(ΔφT))로 구성되고, 상기 회전방향(18.19)에 대한 혼련요소(31, 32)의 작용치면을 형성한다. 제 2 치면(A(ΔφF2))은 각부(Δφ2)를 갖는 제 2 외곽선부(A(Δφ2))에 대응되고 회전방향(18,19)에 대해 반대로 놓인 혼련요소(31, 32)의 수동치면을 형성한다. 이러한 외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2))는 세로축(M)으로부터 연속적으로 변화하는 거리(DA(Δφ1), DA(Δφ2))를 갖고, 이 경우 Ri <DA(Δφ)> Ra 을 만족한다. 이는 도 7에 도시되어 있다.
외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2))는 축폐선(E)를 갖고, 이는 세 점(P(i))에 의해 형성되며, 여기서 i는 1 내지 3이다. 상기 점(P(i))은 각각 세로축(M)의 외측 및 외측반경(Ra)의 내측에 위치된다.
외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2))의 구성을 도 6에 도시하고 있다. 이러한 구성을 비유적으로 설명하면, 축방향 간극(a)의 길이를 갖는 가상의 로드를 축폐선(E) 상에 풀고, 이때 제 1 로드 단부는 혼련유소(31)의 제 1 외곽선부(A(Δφ1))를 형성하고 제 2 로드 단부는 다른 혼련요소(32)의 제 2 외곽선부(A(Δφ2))를 형성하며, 그 반대도 같다. 즉, 가상의 로드가 점(P (1) 내지 P(3))에 의해 형성되는 다각형 경로 상에 풀리고, 이때 로드 단부는 최초 코어 반경(Ri) 또는 외측반경(Ra) 상에 위치한다. 이러한 풀림은 최초에 코어반경(Ri) 상에 위치한 로드 단부가 외측반경(Ra)에 접할 때 종료한다. 풀림은 로드가 다각형 경로의 다음 점, 즉, 점(P(2))에 접할 때까지 가상의 로드를 점(P(1))에 대해 회전시키는 것을 의미한다. 이후 상기 로드가 다음 점, 즉 점(P(3))에 접할 때까지 상기 가상 로드를 점(P(2))에 대해 회전시킨다. 이후 상기 로드 단부가 외측반경(Ra)에 접할 때까지 상기 가상 로드를 점(P(3))에 대해 회전시킨다. 이러한 풀림은 도 6에 도시되어 있고, 풀림시 각 점에 도시되는 가상 로드는 점선으로 표시되어 있다.
따라서 외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2))는 세 개의 원형 호에 의해 형성되고 이들의 중심점이 상기 점(P(1) 내지 P(3))이 된다. 상기 점(P(1) 내지 P(3)) 중 인접한 점은 서로에 대해 일정한 간극(Δr(i) = Δr)을 갖는다. 이는 인벌루트 곡선(E'(1) 내지 E'(3))이라고도 하는 인접한 원형 호의 반지름이 상기 간극(Δr(i) = Δr)만큼 달라지는 것을 의미한다. 상기 간극(Δr )은 반경(Ri 및 Ri/2)보다 작다. 특히, 간극(Δr )은 Ri/4 보다 작을 수 있고, 특히 Ri/6, 및 특히 Ri/8 보다 작을 수 있다. 점(P(1) 내지 P(3))에 속하는 원형 호는 중심에서 일정한 각도를 갖는다 (Δε(i) = Δε). 상기 중심에서의 각도(Δε(i) = Δε)는 60° 보다 작다. 특히, 중심에서의 각도(Δε)는 45° 작을 수 있고, 특히 30° 보다 작을 수 있다.
이러한 일정한 간극(Δr) 및 상기 중심에서의 일정한 각도(Δε)로 인해, 상기 점(P(1) 내지 P(3))이 원형의 연속미분가능 곡선 상에 놓이게 되고, 이 곡선은 동일하게 유지되는 곡률 방향을 갖는다.
도 7은 제 1 치면부(A(ΔφF1))의 구성을 더 도시하고 있다. 제 1 치면부(A(ΔφF1))는 제 1 외곽선부(A(Δφ1)) 및, 상기 천이각도(ΔφT)를 갖는 천이부(A(ΔφT) )로 구성된다. 천이부(A(ΔφT) )는 천이반경(RT)을 갖는, 중심점(MT)에 대한 원형 호다. 중심점(MT)은 외측반경(Ra)의 접점 및 제 2 외곽선부(A(Δφ2))로부터 형성된다. 천이반경(RT)은 축방향 간극(a)에 대응된다. 비유적으로 설명하면, 축방향 간극의 길이를 갖는 가상 로드(로드 단부는 일단 외측반경(Ra) 접한다)를, 상기 로드가 세로축(M)에 교차할 때까지, 상기 접점, 즉 중심점(MT)에 대해 회전시킨다. 상기 이동가능한 로드는 이후 코어반경(Ri) 상에 놓이게 된다.
도 8은 정점(A(ΔφK))과 베이스(A(ΔφG))의 구성을 도시하고 있다. 정점(A(ΔφK))은 중심점으로 세로축(M)을 갖고 외측반경(Ra)에 대응되는 반경을 갖는 원형 호다. 베이스(A(ΔφG)) 또한 중심점으로 세로축(M)을 갖고 코어반경(Ri)에 대응되는 반경을 갖는 원형 호다. 비유적으로 설명하면, (세로축(M)에 접하고 있는) 가상의 로드를, 로드 단부가 다시 그 시작점에 접할 때까지, 후자에 대해 회전시킨다. 따라서 정점각(ΔφK)이 베이스 각도(ΔφG)에 대응하게 된다.
상기 로드 단부가 외곽선(A1(φ), A2(φ))중 하나를 형성하기 때문에, 혼련요소(31, 32)에 대한 완성된 외곽선(A1(φ), A2(φ))을 형성하기 위해 상기 과정을 다시 반복해야 한다. 외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2) )각 공통 축폐선(E) 상에 형성되거나 공통 축폐선(E)을 가지므로, 상기 구성과정에서 형성된 외곽선(A1(φ), A2(φ) )이 서로 일치하게 된다. 이는 혼련요소(31, 32)가 이미 구성되어 있기 때문에 이러한 특별한 경우에는 상기 구성과정을 반복할 필요가 없다는 것을 의미한다.
외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2)) 가 각각의 각부(Δφ1, Δφ2) 상에서 굴곡되어 직선부가 없게 된다. 또한, 외곽선(A1(φ), A2(φ))는 일정 방향의 곡률을 갖는다.
도 3 및 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, 혼련요소(31, 32)에 관련된 동일한 축폐선(E)이 축방향 간극(a)의 그 방향으로의 선형 변위에 의해 서로의 내측으로 이동될 수 있다. 각각의 회전위치에 있어, 축방향 간극(a) 방향의 접점(B)으로 부터, 축폐선(E)의 점(P(i))가 놓여진 축폐선(E) 또는 곡선의 간극의 합은 실질적으로 상기 축방향 간극(a)과 동일하고, 이로써 혼련요소(31, 32)가 밀착하여 맞물리게 된다.
하우징 보어(7, 8)의 내곽선과 작용치면(A(ΔφF1)) 사이의 웨지(Ka) 및 수동 치면(passive flank(A(ΔφF2))) 사이의 대응 웨지(Kp)는 본 발명에 따른 혼련요소(31, 32) 에서 유연하게 조절될 수 있으며, 이로써 전단 및/또는 신장 유동이 처리 대상이 되는 플라스틱 재료에 최적의 상태로 적응될 수 있다. 정점(A(ΔφK))과 작용치면(A(ΔφF1))의 교차점의 작용각도(αa)는 0° 이다. 정점(A(ΔφK))과 수동치면(A(ΔφF2))의 교차점의 수동각도(αp)는 0° 보다 크다.
혼련요소(31, 32)의 축폐선(E)의 간극은 모든 회전위치에서 축방향 간극(a)에 대응하므로, 혼련요소(31, 32)가 밀착 하여 맞물림과 동시에 각각의 접촉접(B)에서 공통 접선을 갖는다.
도 9를 참고하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 상기 실시예와는 반대로, 처리요소(31a, 32a)가 웜요소로서 구성된다. 외곽선(A1(φ), A2(φ) )은 제 1 실시예에 대응되는데, 이때 후자는 상수 연속함수를 갖는 회전축(9, 10)을 따라 조여진다. 이러한 함수의 또 다른 모드에 대해서는 제 1 실시예를 참고한다.
도 10 및 11을 참고하여 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 혼련요소(31b, 32b)는 일치하지도 않고 대칭되지도 않는다. 혼련요소(31b, 32b)는 두 개의 축폐선(Ej)을 갖고, 이때 j는 1 및 2이다. 각각의 축폐선(Ej)은 세 점(Pj(i))에 의해 형성되며, 이때 I는 1 내지 3이다. 제 1 축폐선(E1)은 점(P1(1) 내지 P1(3))에 의해 형성된 다각형 경로이며, 이때 상기 점(P1(1) 내지 P1(3)) 중 인접한 점은 다른 간극(Δr(i))을 갖는다. 제 2 축폐선(E2)은 제 1 실시예에 대응된다. 상기 제 1 축폐선(E1)에서 가상의 로드를 풀어 외곽선부(A1(Δφ11), A2(Δφ12))를 형성한다. 이후, 제 1 실시예에 따라, 상기 가상 로드를 중심점(MT1)에 대해 회전시킴으로써 천이점(A1(ΔφT1))이 형성된다. 이후, 상기 가상 로드를 중심점(M)에 대해 회전시킴으로써, 정점(A2(ΔφK2)) 및 베이스(A1(ΔφG1))가 제 1 실시예에 따라 형성된다.
상기 가상 로드의 이후의 반회전에 대해 아래에 설명한다. 상기 가상 로드는 우선 제 2 축폐선(E2) 상에 풀리고, 따라서 외곽선부(A1(Δφ21), A2(Δφ22))가 형성된다. 이후, 상기 가상 로드를 중심점(MT2)에 대해 회전시킴으로써 제 1 실시예와 유사하게 천이점(A2(ΔφT2))이 형성된다. 이후 상기 가상 로드를 중심점(M)에 대해 회전시킴으로써, 베이스(A2(ΔφG2) 및 정점(A1(ΔφK1))이 형성되고 외곽선(A1(φ), A2(φ))이 폐쇄된다. 따라서, 축폐선(E1) 상에 외곽선부(A1(Δφ11), A2(Δφ12))가 형성되는 반면 이와 다른 축폐선(E2) 상에 외곽선부(A1(Δφ21), A2(Δφ22))가 형성된다. 따라서, 웨지(Ka1, Ka2) 또는 웨지(Kp1, Kp2) 및 교차점의 각도(αa1, αa2) 또는 교차점의 각도(αp1, αp2)가 다르게 형성된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 예를 참고한다.
도 12 내지 도 15을 참고하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다. 상기 예들과는 반대로, 축폐선(E)은 중심점(ME)에 대해 원형의 호형으로 형성되는 연속미분가능 곡선이다. 수학적으로 볼 때, 상기 축폐선(E) 은 제 1 실시예에 따라 중심(Δε)에서의 각도에 대해 0을 향한 한계 천이(limit transistion)가 구현되도록 형성될 수 있다. 이후 점(P(i))의 간극(Δr)이 호 길이(ds)가 되고 중심(Δε)에서의 각도는 접선방향(dε)의 변화가 된다. 따라서 축폐선(E)은 곡률반경(RE = ds/dε)을 갖는다. 따라서 축폐선(E)은 무수의 점(P(i))을 갖는 원형 호가 되고, 이때 상기 한계 천이에서 i는 1에서 ∞이다. 도 13 및 14에 따른 치면(A(ΔφF1), A(ΔφF2))은 제 1 실시예에 따라 구성되고, 이때 축폐선(E)는 이미 언급한 바와 같이 원형의 호다. 외곽선부(A(Δφ1), A(Δφ2))가 동일한 축폐선(E)을 갖기 때문에, 혼련요소(31c, 32c)가 서로 일치하게 된다. 그러나 혼련요소(31c, 32c)는 비대칭이다. 교차점의 작용각은, αa = 0° 이다. 따라서, 상기 교차점의 수동각은, αp > 0° 이다. 따라서, 웨지는 (Ka, Kp) 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 16을 참고하여 본 발명의 제 5 실시예를 설명한다. 혼련요소(31d, 32d)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이고 교차점의 작용각은, αa = 0° 이다. 상기 교차점의 수동각은, αp > 0° 이다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 예를 참고한다.
도 17을 참고하여 본 발명의 제 6 실시예를 설명한다. 혼련요소(31e, 32e)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 80° 이다. 교차점의 작용각은, αa = 0° 이다. 상기 교차점의 수동각은, αp > 0° 이다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 18을 참고하여 본 발명의 제 7 실시예를 설명한다. 혼련요소(31f, 32f)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이다. 작용치면(A(ΔφF1))에 대한 교차점의 작용각은, αa = 15° 이다. 수동치면(A(ΔφF2))에 대한 교차점의 작용각은, αp = 20° 이다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 19를 참고하여 본 발명의 제 8 실시예를 설명한다. 혼련요소(31g, 32g)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이다. 작용치면(A(ΔφF1))에 대한 교차점의 작용각은, αa = 5° 이다. 수동치면(A(ΔφF2))에 대한 교차점의 작용각은, αp = 10° 이다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 20을 참고하여 본 발명의 제 9 실시예를 설명한다. 혼련요소(31h, 32h)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이다. 교차점의 작용각은, αa = 5° 이다. 상기 교차점의 수동각은, αp = 20° 이다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 21을 참고하여 본 발명의 제 10 실시예를 설명한다. 혼련요소(31i, 32i)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선(E)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이다. 교차점의 작용각은, αa = 10° 이다. 상기 교차점의 수동각은, αp = 10° 이다. 교차점에서의 각도(αa, αp)가 같기 때문에, 혼련요소(31i, 32i)가 일치하여 대칭된다. 대응 웨지(Ka, Kp)는 동일하게 구성된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 22를 참고하여 본 발명의 제 11 실시예를 설명한다. 혼련요소(31j, 32j)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E) 및 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선을 갖는다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 0° 이다. 따라서 정점(A(ΔφK))은 하나의 점, 즉 중심점(MT)이 된다. 작용치면(A(ΔφF1))에 대한 교차점의 각(αa)은 최대이다. 수동치면(A(ΔφF2))에 대한 교차점의 각(αp) 또한 최대이다. 교차점에서의 각도(αa, αp)가 같기 때문에, 혼련요소(31j, 32j)가 일치하여 대칭된다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 이러한 기능의 또 다른 모드 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 23을 참고하여 본 발명의 제 12 실시예를 설명한다. 혼련요소(31k, 32k)는 제 4 실시예에 따라 구성되어 축폐선(E) 및 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선을 갖는다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 100° 이다. 교차점에서의 작용각(αa)은 최대이다. 교차점에서의 수동각(αp) 또한 최대이다. 교차점에서의 각도(αa, αp)가 같기 때문에, 혼련요소(31k, 32k)가 일치하여 대칭된다. 이전의 실시예와는 반대로, 수동치면(A(ΔφF2))은 외곽선부(A(Δφ2))와 천이부(A(ΔφT2))에 의해 형성된다. 제 2 천이부A(ΔφT2))는 천이반경(RT)을 갖는, 중심점(MT2)에 대한 원형 호로서 형성되고, 상기 천이반경은 축방향 간극(a)에 대응된다. 따라서, 대응 웨지는 (Ka, Kp)는 처리대상이 되는 플라스틱 재료에 유연하게 적용될 수 있다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 24를 참고하여 본 발명의 제 13 실시예를 설명한다. 혼련요소(31l, 32l)는 제 4 실시예에 따라 구성되는 두 개의 축폐선(E1, E2)을 갖고, 상기 축폐선(E1, E2)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 따라서 혼련요소(31l, 32l)는 일치하지는 않지만 대칭된다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 0° 이다. 따라서 정점(A(ΔφK))은 하나의 점, 즉 중심점(MT)이 된다. 교차점에서의 각도(αa1, αp1 및 αa2, αp2)가 동일하여, 동일한 웨지(Ka1, Kp1 및 Ka2, Kp2)가 형성된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 25를 참고하여 본 발명의 제 14 실시예를 설명한다. 혼련요소(31m, 32m)는 제 4 실시예에 따라 구성되는 두 개의 축폐선(E1, E2)을 갖고, 상기 축폐선(E1, E2)은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 따라서 혼련요소(31m, 32m)는 일치하지는 않지만 대칭된다. 코어반경(Ri)에 대한 외측반경(Ra)의 비는 1.55이다. 정점각은, ΔφK = 120° 이다. 교차점에서의 각도(αa1, αp1 및 αa2, αp2)가 동일하여, 동일한 웨지(Ka1, Kp1 및 Ka2, Kp2)가 형성된다. 상기 축폐선(E1, E2)은 공통의 접선(T)을 가지므로, 외곽선부(A1(Δφ11), A1(Δφ21) 및 A2(Δφ12), A2(Δφ22))는 연속미분가능한 형태로 서로에 대해 변화한다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 26 및 27을 참고하여 본 발명의 제 15 실시예를 설명한다. 혼련요소(31n, 32n)는 이중 나사선을 갖는다. 혼련요소(31n, 32n)는 네 개의 축폐선(E1 내지 E4)을 갖고, 상기 축폐선은 원형의 호형상으로 형성된 연속미분가능 곡선이다. 혼련요소(31n, 32n)는 서로 일치한다. 혼련요소(31n)의 외곽선(A1(φ))은 축폐선(E1) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ11)), 축폐선(E2) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ21)), 중심점(MT11)에 대한 천이부(A1(ΔφT11)), 축폐선(E3) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ31)), 축폐선(E4) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ41)), 및 중심점(MT21)에 대한 천이부(A1(ΔφT21))로 구성된다. 따라서 혼련요소(32n)의 외곽선(A2(φ2))은 축폐선(E1 내지 E4)의 도움으로 형성되고, 여기서 천이부(A2(ΔφT12) 및 A2(ΔφT22) )는 중심점(MT12, M22)을 갖는다. 교차점의 작용각(αa1, αa2)은 0° 이다. 교차점의 수동각(αp1, αp2)은 동일하고 0°보다 크다. 따라서, 작용웨지(Ka1, Ka2) 및 수동웨지(Kp1, Kp2)는 동일하다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 28을 참고하여 본 발명의 제 16 실시예를 설명한다. 혼련요소(31o, 32o)는 제 15실시예에 따라 이중 나사선을 갖고 원형의 호형상으로 형성된 네 개의 축폐선(E1 내지 E4)을 갖는다. 혼련요소(31o, 32o)는 일치하지는 않지만 대칭된다. 처리요소(31o)의 외곽선(A1(φ))은 축폐선(E1) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ11)), 중심점(M1)에 대한 정점(A1(ΔφK1)), 축폐선(E2) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ21)), 축폐선(E3) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ31)), 중심점(M1)에 대한 정점(A1(ΔφK2)), 및 축폐선(E4) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ41)). 축폐선(E2, E3 및 E1, E4)은 접선(T1, T2)을 가지므로, 외곽선부(A1(Δφ21), A1(Δφ31) 및 A1(Δφ41), A1(Δφ11))는 연속미분가능한 방식으로 서로에 대해 변화한다. 처리요소(32o)의 외곽선(A2(φ))은 축폐선(E1 내지 E4)에 따라 형성되고, 이때 외곽선부(A2(Δφ12), A2(Δφ22))는 베이스(A2(ΔφG1))에 의해 연결되며 외곽선부(A2(Δφ32), A2(Δφ42))는 베이스(A2(ΔφG2))에 의해 연결된다. 처리요소(31o)에 있어서, 교차점에서의 작용각(αa1) 및 교차점에서의 수동각(αp1)은 약 33°이다. 처리요소(32o)에 있어서, 교차점에서의 작용각(αa2) 및 교차점에서의 수동각(αp2)은 0°이다. 결과적으로, 웨지(Ka1, Kp1)는 동일하다. 이는 웨지(Ka2, Kp2)에도 동일하게 적용된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 29를 참고하여 본 발명의 제 17 실시예를 설명한다. 혼련요소(31p, 32p)는 이중 나사선을 갖는다. 혼련요소(31p, 32p)는 일치하지는 않지만 대칭된다. 혼련요소(31p, 32p)는 네 개의 축폐선(E1 내지 E4)을 갖고, 상기 축폐선은 연속미분가능 곡선이다. 축폐선(E1 내지 E4)은 성망형(astroid)을 형성하고, 이는 다음 식으로 표현할 수 있다.
x = c ·(cos(t))n
y = d ·(sin(t))n
여기서, 계수 c 및 d, 및 지수 n은, c > d 및 n = 3을 만족한다. 혼련요소(31p)의 외곽선(A1(φ))은 축폐선(E1) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ11)), 축폐선(E2) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ21)), 축폐선(E3) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ31)), 및 축폐선(E4) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ41))로 구성된다. 축폐선(E1 내지 E4)은 쌍을 이루어 공통접선(T1 내지 T4)을 갖고, 따라서, 외곽선부(A1(Δφ11) 내지 A1(Δφ41))는 연속미분가능한 방식으로 서로에 대해 변환한다. 따라서 혼련요소(32p)의 외곽선(A2(φ))이 포함된다. 혼련요소(31p)에 있어서, 교차점의 작용각(αa1) 및 교차점의 수동각(αp1)은 동일하고, 따라서, 웨지(Ka1, Kp1)도 동일한다. 이는 혼련요소(32p)에 있어, 교차점의 작용각(αa2) 및 교차점의 수동각(αp2) 그리고 웨지(Ka2, Kp2)에도 동일하게 적용된다. 그러나, 교차점의 각(αa2, αp2)은 교차점의 각(αa1, αp1)보다 작다. 혼련요소(31p, 32p)의 정점 및 베이스는 각각 하나의 점이 된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 30을 참고하여 본 발명의 제 18 실시예를 설명한다. 혼련요소(31q, 32q)는 삼중 나사선을 갖는다. 혼련요소(31q, 32q)는 일치하며 대칭된다. 상기 혼련요소는 세 개의 축폐선(E1 내지 E3)을 갖고, 상기 축폐선은 연속미분가능 곡선으로 3각형(tricuspoid)을 형성한다. 혼련요소(31q)의 외곽선(A1(φ))은 축폐선(E1) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ11)), 축폐선(E2) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ21)), 축폐선(E3) 상에 풀린 외곽선부(A1(Δφ31)), 및 대응하는 풀림과정에 의해 형성된 외곽선부(A1(Δφ41) 내지 A1(Δφ61))로 구성된다. 축폐선(E1 내지 E3)은 쌍을 이루어 공통접선(T1 내지 T3)을 갖고, 따라서, 외곽선부(A1(Δφ11) 내지 A1(Δφ61))는 연속미분가능한 방식으로 서로에 대해 변환한다. 교차점의 작용각(αa1, αa2) 및 교차점의 수동각(αp1, αp2)은 동일한 크기를 갖고, 따라서 대응되는 웨지(Ka1, Ka2, Kp1, Kp2)가 형성된다. 혼련요소(32q)의 외곽선(A2(φ))은 혼련요소(31q)에 따라 형성된다. 또 다른 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예를 참고한다.
도 31 및 32를 참고하여 본 발명의 제 19 실시예를 설명한다. 혼련요소(31r, 32r)는 단일 나사선을 갖는다. 이들은 일치하지만 대칭되지는 않는다. 혼련요소(31r, 32r)는 축폐선(E)을 갖고, 상기 축폐선은 나선형으로 형성된 연속미분가능한 곡선이다. 상기 나선은 다음 식으로 표현할 수 있다.
ρ= k ·tn
여기서 ρ 는 반경, k는 상수, 및 t는 나선의 각도(극좌표)이다. 혼련요소(31r, 32r)는 정점각, ΔφK = 20°, 을 갖는다. 교차점의 작용각은, αa = 0° 이다. 상기 교차점의 수동각은, αp1 > 0° 이다. 지수 n은 2.5이다. 상기 나선형 축폐선(E)는 추가로 180° 회전된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 실시예, 특히 제 4 실시예를 참고한다.
도 33 및 34를 참고하여 본 발명의 제 20 실시예를 설명한다. 혼련요소(31s, 32s)는 단일 나사선을 갖고 일치하지는 않는다. 혼련요소(31s, 32s)는 두 개의 축폐선(E1, E2)을 갖고 상기 축폐선은 나선형으로 형성된 연속미분가능한 곡선이다. 정점각은, ΔφK = 20° 이다. 따라서, 베이스 각은, ΔφG = 20°. 교차점의 작용각은, αa1 = 20° 이다. 교차점의 작용각은, αa2 = 10° 이다. 지수 n은 1.0이다. 나선형 축폐선(E1, E2)은 120° 및 100° 회전된다. 또 다른 모드의 기능 및 구성에 대해서는 상기 예, 특히 제 3 및 19 실시예를 참고한다.
도 35을 참고하여 본 발명의 제 21 실시예를 설명한다. 혼련요소(31t, 32t)는 제 16 실시예에 따라 구성된다. 상기 실시예와는 반대로, 세로축(M1, M2)을 갖는 혼련요소(31t, 32t)는 회전축(9, 10)에 대해 편심 배치된다. 따라서, 세로축(M1, M2)은 회전축(9, 10)으로부터의 간극(e)을 갖고, 이 간극에 의해 편심이 나타난다. 이와 같은 편심 배치로 인해, 웨지(Ka1, Kp1 또는 Ka2, Kp2)의 형상 및 교차점의 각도(αa1, αp1 또는 αa2, αp2)의 크기가 혼련요소(31t, 32t)의 회전위치에 따라 달라진다. 회전축(9, 10)을 따른 상기 간극(e)은 일정하거나 혹은 변화할 수 있다. 또한, 혼련요소(31t, 32t)가 편심이동되는 각도는 일정하거나 변화할 수 있다. 이러한 기능의 또 다른 모드에 대해서는 상기 실시예를 참고한다. 특히, 상기 실시예에서 설명한 처리요소(31, 32 내지 31s, 32s)도 제 21 실시예에 따라 편심 배치될 수 있다.

Claims (18)

  1. 세로축(M);
    상기 세로축(M)을 중심부로서 갖는 코어반경(Ri) 및 외측반경(Ra); 및
    상기 세로축(M)에 대해 형성되는 외곽선(A(φ))을 갖고, 이때 φ 는 상기 세로축(M)에 대한 각도이고 상기 세로축(M)으로부터의 상기 외곽선(A(φ))의 간극(DA(φ))은 Ri ≤ DA(φ) ≤ Ra 의 관계가 성립하는, 다축 웜 기계에서 재료를 처리하기 위한 처리요소에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은, 각부(Δφ)를 따라 형성되고, 상기 세로축(M)으로부터 연속적으로 변화하는 간극(DA(Δφ))을 가지며 (여기서, Ri < DA(Δφ) < Ra), 축폐선(E)을 갖는 적어도 하나의 외곽선부(A(Δφ))를 구비하고, 상기 축폐선(E) 은 n 개의 점(P(i))으로 형성되며 (여기서, i = 1 내지 n 및 n ≥ 3),
    상기 점(P(i))은 각각 상기 세로축(M)의 외측 및 상기 외측반경(Ra)의 내측에 위치하고,
    두 개의 인접한 점(P(i), P(i+1))은 Ri/2보다 작은 간극 (Δr(i))을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  2. 제 1항에 있어서,
    두 개의 인접한 점(P(i), P(i+1))은 Ri/4보다 작은 간극(Δr(i))을 갖고, 상기 두 개의 인접한 점(P(i), P(i+1))은 인접한 인벌루트 곡선(E’(i), E’(i+1))에 속하는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    두 개의 인접한 점(P(i), P(i+1))은 일정한 간극(Δr)을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 점(P(i))에 속하는 인벌루트 곡선(E’(i))은 중심에서의 각도(Δε(i))를 갖고, 이 각도는 60°보다 작은 것을 특징으로 하는 처리요소.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 점(P(i))에 속하는 인벌루트 곡선(E’(i))은 중심에서의 일정한 각도(Δε)를 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 점(P(i))은 연속미분가능 곡선 상에 있고, 이 곡선은 동일한 곡률방향을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 축폐선(E)은 적어도 부분적으로 상기 곡선과 동일한 것을 특징으로 하는 처리요소.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 외곽선부(A(Δφ))가 상기 각부(Δφ) 전체에 걸쳐 굴곡되는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 적어도 두 개의 외곽선부(A(φ1), A(φ2))를 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 적어도 두 개의 외곽선부(A(Δφj), A(Δφj+1))를 갖고 이들 외곽선부는 공통 축폐선(Ej)을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 적어도 두 개의 외곽선부(A(Δφj), A(Δφj+1))를 갖고 적어도 두 개의 관련 축폐선(Ej, Ej+1)은 다른 것을 특징으로 하는 처리요소.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 적어도 두 개의 외곽선부(A(Δφj), A(Δφj+1))를 갖고 적어도 두 개의 관련 축폐선(Ej, Ej+1)은 공통 접선(T)을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 균일한 곡률방향을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외곽선(A(φ))은 다중 나사선을 갖는 것을 특징으로 하는 처리요소.
  15. 하우징(2);
    서로 관통하며 서로 평행한 적어도 두 개의 하우징 보어(7, 8);
    상기 하우징 보어(7, 8)내에서 동축 상에 배치되고, 관련 회전축(9, 10)에 대해 회전구동되며, 상기 회전축(9, 10)의 축방향 간극(a)을 갖는 적어도 두 개의 축(13, 14); 및
    재료의 처리를 위해 상기 적어도 두 개의 축(13, 14) 상에 축방향으로 비회전식으로 일렬로 배치되어 서로 밀착하여 맞물리도록 구성되는 복수의 처리요소(27 내지 34)를 포함하는 다축 웜 기계에 있어서,
    서로 바로 인접하여 배치되는 적어도 두 개의 처리요소(31, 32; 31a, 32a 내지 31t, 32t)가 제 1항 또는 제 2항에 따라 구성되며,
    코어반경(Ri)과 상기 외측반경(Ra)의 합은 실질적으로 상기 축방향 간극(a)과 동일한 것을 특징으로 하는 다축 웜 기계.
  16. 제 15항에 있어서,
    서로 인접하여 배치되는 상기 처리요소(31, 32; 31a, 32a 내지 31t, 32t)의 축폐선(Ej)은 상기 축방향 간극(a)의 방향으로의 선형변위에 의해 서로의 내측으로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 다축 웜 기계.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 선형변위는 상기 축방향 간극(a)에 대응되는 것을 특징으로 하는 다축 웜 기계.
  18. 제 15항에 있어서,
    서로 인접하여 배치된 상기 처리요소(31t, 32t)의 세로축(M)은 상기 관련 회전축(9, 10)에 대해 편심 배치되는 것을 특징으로 하는 다축 웜 기계.
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