JP6794236B2 - ２軸スクリュー押出機用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、２軸スクリュー押出機用駆動装置に関する。

図１は、特許文献１より原理的に知られている２軸スクリュー押出機用駆動装置の構造を示した図である。２軸スクリュー押出機のうち、互いに平行に配置されたスクリュー軸２及び４が図示されており、両スクリュー軸は同じ回転方向６に駆動される。駆動装置は、遊星歯車配置８と、該遊星歯車配置８に後置されたパワースプリット伝動装置１０とを有している。遊星歯車配置８は望ましくは、軸方向に前後に並んで配置された２つの遊星歯車段１２及び１４を有している。主電気モーター１６は、望ましくは、軸１７に割り当てられたトルク安全クラッチ１８、両歯車１９及び２０を備えた１段式平歯車、及び、歯車継手２１をこの順序で介して、第１遊星歯車段の太陽歯車２２に駆動結合されている。変化実施形態によれば、モーター１６は、図１において破線で示され、また参照符号１６´で示されているように、太陽歯車２２に対して軸方向に配置し、１段式平歯車１９、２０なしに太陽歯車２２に駆動結合することができる。太陽歯車２２は、第２の歯車の軸２５の外側の自由端部に配置されているブレーキ２４によりブロックすることができる。代替的にモーター１６´は、さらなる遊星歯車段を介して太陽歯車２２に結合することもできる。付加電気モーター３０を、トルク安全クラッチ３２、並びに、歯車３４、３５及び３６を備えた１段式平歯車を介して、第１の遊星歯車段１２の、回転可能に配置された内歯車４０の外側歯列３８に駆動結合することができ、付加電気モーター３０は、その出力に関しても、それによりその出力回転速度に関しても無段階に調整可能であり、主モーター１６よりも小さい電力容量を有することができる。

第１遊星歯車段１２の、回転可能に配置された遊星キャリア４２が遊星歯車４３を支えており、遊星歯車４３は、一方では太陽歯車２２の外側歯列に噛み合い、他方では内歯車４０の内側歯列４４に噛み合っている。第１遊星歯車段１２の遊星キャリア４２は、歯車継手４６を介して、遊星キャリア４２に軸方向において隣に配置された、第２遊星歯車段１４の太陽歯車５０に結合されている。第２遊星歯車段１４は、回転不能に配置された内歯車５２及び回転可能に配置された遊星キャリア５４を有しており、遊星キャリア５４は、遊星歯車５６を支えており、遊星歯車５６は、一方では太陽歯車５０の外側歯列に噛み合い、他方では内歯車５２の内側歯列に噛み合っている。第１遊星歯車段１２の内歯車４０は、ブレーキ３３すなわち逆転防止装置によってブロック可能であり、このブレーキ３３すなわち逆転防止装置は、駆動列において内歯車４０と付加モーター３０との間に、望ましくは、付加モーター３０によって駆動される第１の歯車３４の軸３７の、外側の自由端部に配置されている。遊星歯車出力軸６０は、両遊星歯車段１２及び１４の太陽歯車及び遊星キャリアに対して軸方向に、及び、スクリュー軸２に対しても軸方向に配置されている。この遊星歯車出力軸６０は、複数部分から、又は、望ましくは一体的に構成することができ、その駆動端において継手８６を介して一方のスクリュー軸２に、回転方向定置クにかつ軸方向定置に結合されている。遊星歯車出力軸６０は、第１遊星歯車段１２により直接的に駆動することもできる。この場合、遊星歯車配置８は、１つの遊星歯車段でのみ形成されている。パワースプリット伝動装置１０は、遊星歯車出力軸６０に対して平行に配置された少なくとも２つの分岐軸６２及び６４を有しており、これらの分岐軸６２及び６４の、遊星歯車配置８の近くに位置する端部区分は、それぞれ１つの歯車６３もしくは６５に回転方向定置に結合されており、これらの歯車６３、６５は同じ直径を有していて、同じ歯数を持つ斜歯歯列６６もしくは６７を備え、中央歯車７０の対応する斜歯歯列６８に噛み合っており、中央歯車７０は、回転方向定置に遊星歯車出力軸６０に配置されている。中央歯車７０は歯車６３及び６５と共に、遊星歯車出力軸６０から分岐軸６２及び６４への出力分岐部を形成している。

分岐軸６２及び６４の、遊星歯車配置８からより遠く離れた方の端部区分は、歯車７３及び７５に回転方向定置に各別に結合されており、歯車７３及び７５は、同じ直径を有していて、望ましくは、同じ歯数の斜歯を備えた外側歯車リム７６及び７７を各別に有している。これら歯車７３及び７５は、歯車８０に噛み合っており、歯車８０は、対応する、斜歯を備えた外側歯列７８を有していて、第２出力軸８４に回転方向定置に結合されている。歯車７３、７５及び８０は、分岐軸６２及び６４の遠位端部において、両分岐軸６２及び６４から駆動装置の第２出力軸８４への出力合計部を形成している。この第２出力軸８４は遊星歯車出力軸６０に対して平行にかつ第２スクリュー軸４に対して軸方向オフセットに配置されていて、第２遊星歯車段１４からより遠く離れた端部において、継手８６を介して第２スクリュー軸４に回転方向定置にかつ軸方向定置に結合されている。

両分岐軸６２及び６４とその歯車とを図１に図示するために、図１ではこれらはたたまれた形で共通の平面内に示してあるが、実際には、これらは遊星歯車出力軸６０と共通の平面には位置しておらず、それは、図１に矢印８２で示しかつ特許文献１の図２に実際に即して正しく示してあるように、両歯車７３及び７５が、分岐軸６２及び６４の遠位端部において、共通の歯車８０に噛み合うようにするためである。このことによって、スクリュー軸２及び４の回転方向６は、両出力軸６０及び８４の回転方向６にも相当する。

特許文献１によると、シャフトベアリング１０１は、半径方向の力を受容し、必要な場合には軸方向の案内機能も引き受けるものであり、滑り軸受けとして実施されている。ゆっくり回転する軸の滑り軸受けは流体静力学的に支持することができる。しかしながらこのことは、特許文献１のように軸方向スラスト力を吸収する、駆動装置の軸受にはあてはまらない。

一方のスクリュー軸２の軸方向スラスト力は、遊星歯車出力軸６０を介して軸方向軸受８８へと伝達され、この軸方向軸受８８からギアハウジング部９０へと伝達される。軸方向軸受８８は、出力分岐部６３、６５、及び７０の駆動歯車７０と、第２遊星歯車段１４の遊星キャリア５４との間に存在する。第２スクリュー軸４の軸方向スラスト力は、第２出力軸８４を介して第２軸方向軸受９２に伝達され、第２軸方向軸受９２から同様にギアハウジング部９４に伝達される。第２軸方向軸受９２は、軸６０、６２及び６４の隣に、出力分岐部の歯車６３、６５、７０と分岐軸６２及び６４の出力合計部の歯車７３、７５、８０との間の中間スペースに存在する。

２つの軸方向軸受８８、９２は軸方向主軸受とも呼ばれ、特許文献１によると従来の軸方向転がり軸受もしくは軸方向円筒ころ軸受として実施されている。

独国特許出願公開第１０２００４０５１３０６号明細書

上記に鑑み、本発明の課題は、出力軸の軸受が改良された、新規の２軸スクリュー押出機用駆動装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の２軸スクリュー押出機用駆動装置により解決される。本発明によると出力軸の軸方向主軸受は流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受として構成されている。

本発明の２軸スクリュー押出機用駆動装置において初めて、両方の出力軸の軸方向主軸受が、流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受として実施されている。これにより一方では軸方向主軸受の全体長を確実により短くすることができ、さらに、軸方向主軸受の寿命を延ばすことができる。

好適な発展形によると、流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受は複数の滑り軸受平面を有しており、各滑り軸受平面は、シャフト側のスラストワッシャー及びステーター側のスラストワッシャーを有しており、その滑り面は、潤滑剤を介して流体静力学的に分離されており、また、ステーター側のスラストワッシャー、及び／又は、シャフト側のスラストワッシャーにはそれぞれ少なくとも一つの潤滑ポケットが設けられており、潤滑剤は、油圧システムを介して潤滑ポケットに供給可能である。このことにより、軸方向主軸受を特に好適に実施することができる。潤滑ポケットを介して、潤滑剤は定義された形でそれぞれの軸方向主軸受に送り込むことができ、それにより、軸方向滑り軸受として構成されたそれぞれの軸方向主軸受を流体静力学的に確実に支持することができる。

望ましくは各滑り軸受平面、及び／又は、各潤滑ポケットには、定義された潤滑剤量を個別に供給可能である。それにより確実に、潤滑剤量をさまざまな滑り軸受平面上に均一に分配することができ、それにより滑り軸受平面の均一な負荷、それにより均一な摩耗を確実にすることができる。滑り軸受平面のうちのいくつかが早く摩耗してしまうことを防ぐことができ、それにより、軸方向主軸受の寿命をさらに高めることができる。

本発明の望ましい発展形は、従属請求項、及び、以下の説明から理解できる。本発明の実施例について図を用いて説明するが、これに限定されるわけではない。

従来の技術より知られた、２軸スクリュー押出機用駆動装置の図である。 本発明の駆動装置の軸方向滑り軸受の長軸方向断面図である。 図２の軸方向滑り軸受を切断方向ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した横断面図である。

本発明は２軸スクリュー押出機用駆動装置に関する。２軸スクリュー押出機用駆動装置の構造は当業者にはよく知られており、また、特許文献１より既知である。２軸スクリュー押出機用駆動装置は少なくとも一つのモーター１６、１６´、３０を有しており、各モーターは駆動軸もしくは入力軸１７、２５、３７に作用している。２軸スクリュー押出機の駆動装置はさらに、複数の出力軸６０、８４を有しており、各出力軸６０、８４には、２軸スクリュー押出機のスクリュー軸２、４が連結されている。

１つの又は各駆動軸すなわち入力軸１７、２５、３７と出力軸６０、８４との間には、少なくとも一つの遊星歯車段を持つ遊星歯車配置８と、パワースプリット伝動装置１０として構成されたギヤ配置と、が接続されている。

本発明は、２軸スクリュー押出機用駆動装置の細部に関するものであり、その細部により確実に、駆動装置の両方の出力軸６０、８４を軸方向において好適に支持することができる。

図１に関連してすでに述べたように、駆動装置の出力軸６０、８４のそれぞれは、一方ではラジアル軸受１０１で支持されており、他方では軸方向軸受８８及び９２に各別に支持されており、軸方向軸受８８、９２は、軸方向主軸受とも呼ばれる。

本発明においては、出力軸６０、８４の軸方向主軸受８８、９２は流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受として実施されている。これにより一方では軸方向主軸受の全体長さを縮小させ、他方ではその寿命を延ばすことができる。

軸方向主軸受８８、９２のそれぞれは、１以上の滑り軸受平面９１を有しており、図２に図示された軸方向主軸受では、４つの滑り軸受平面９１が軸方向において前後に並んで位置している。滑り軸受平面９１のそれぞれは、シャフト側のスラストワッシャー９３及びステーター側もしくはハウジング側のスラストワッシャー９５を有している。作動中は、軸方向スラスト力が作用しているため、各滑り軸受平面９１の領域において、組になっているスラストワッシャー９３、９５は、互いに向き合う滑り面に向かう方向に押し付けられる。

すでに述べたように、軸方向主軸受８８、９２は流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受として実施されており、各滑り軸受平面９１のシャフト側スラストワッシャー９３とステーター側スラストワッシャー９５との間には、組になっているスラストワッシャー９３、９５の互いに向き合う滑り面を流体静力学的に互いに分離するために、潤滑剤を送り込むことが可能である。

図２及び図３に図示された軸方向主軸受８８、９２の実施例においては、ステーター側スラストワッシャー９５にはそれぞれ少なくとも一つの潤滑ポケット９６が設けられており、潤滑ポケット９６のそれぞれには潤滑剤を供給可能であり、それによりそれぞれの滑り軸受平面９１の領域における滑り面の流体静力学的な分離、それによりそれぞれの軸方向主軸受８８、９２の流体静力学的な支持が確実に行われる。その際、望ましくは潤滑油である潤滑剤は、図示されていない油圧システムから潤滑ポケット９６へ供給可能である。

代替的に又は追加的に、図示された実施例とは異なり、シャフト側スラストワッシャー９２にもそのような潤滑ポケットを設けることができる。このとき潤滑ポケット９６は、それぞれの潤滑ポケットがそれぞれの滑り軸受平面９１の、協働する滑り面を高信頼的に潤滑できるよう、それぞれのスラストワッシャーに設けられる。

本発明の駆動装置の軸方向主軸受８８、９２は、１以上の滑り軸受平面９１を有している。支持すべき軸方向の力は、それぞれの出力軸６０、８４により、それぞれの軸方向主軸受８８、９２に導き入れられる。この軸方向スラスト力は、シャフト側スラストワッシャー９３を介してステーター側もしくはハウジング側のスラストワッシャー９５に伝達され、それにより最終的に軸方向スラスト力はそれぞれのハウジング９０、９４に伝達される。隣接している、もしくは互いに向かい合っている滑り面は、滑り軸受平面９１のそれぞれの領域で、望ましくは潤滑油により潤滑され、それにより滑り面は、互いに流体静力学的に分離される。そのためには各滑り軸受平面９１の領域において、スラストワッシャー９３、９５の少なくとも一方に、協働する滑り面の少なくとも一方においてそれぞれ少なくとも一つの潤滑ポケット９６を設け、その潤滑ポケット９６に潤滑油を送り込むことができる。相応の潤滑油圧力は、潤滑油圧力により軸方向スラスト力が支えられ、それにより各滑り軸受平面９１の、協働するスラストワッシャー９３、９５の滑り面が互いに、流体静力学的に分離されるよう、定められる。

その際、滑り軸受平面９１、つまり滑り軸受平面９１の潤滑ポケット９６には、潤滑油を個別に供給可能であり、それにより、滑り軸受平面９１の領域における潤滑油の均一な分配が可能となる。個々の滑り軸受平面９１に供給すべき潤滑油の量は、一方では、各滑り軸受平面９１の領域において十分に大きな潤滑膜厚が調整されるよう、他方では、スラストワッシャー９３、９５の間隔における製造由来の差が補償され得るように、量が決められる。

潤滑ポケット９６はステーター側スラストワッシャー９５に設けるのが望ましく、これは、そうすると潤滑ポケット９６のオイル供給が、ステーター側のシステムにおいて行えるからである。

２ スクリュー軸、４ スクリュー軸、６ 回転方向、８ 遊星歯車配置、１０ パワースプリット伝動装置、１２ 遊星歯車段、１４ 遊星歯車段、１６ モーター、１６´ モーター、１７ 入力軸、１８ トルク安全クラッチ、１９ 歯車、２０ 歯車、２１ 歯車継手、２２ 太陽歯車、２４ ブレーキ、２５ 入力軸、３０ 付加電気モーター、３２ トルク安全クラッチ、３３ ブレーキ、３４ 歯車、３５ 歯車、３６ 歯車、３７ 入力軸、３８ 外側歯列、４０ 内歯車、４２ 遊星キャリア、４３ 遊星歯車、４４ 内側歯列、４６ 歯車継手、５０ 太陽歯車、５２ 内歯車、５４ 遊星キャリア、５６ 遊星歯車、６０ 出力軸、６２ 分岐軸、６３ 歯車、６４ 分岐軸、６５ 歯車、６６ 斜歯歯列、６７ 斜歯歯列、６８ 斜歯歯列、７０ 中央歯車、７３ 歯車、７５ 歯車、７６ 外側歯車リム、７７ 外側歯車リム、７８ 外側歯列、８０ 歯車、８２ 矢印、８４ 出力軸、８６ 継手、８８ 軸方向主軸受、９０ ギアハウジング部、９１ 滑り軸受平面、９２ 軸方向主軸受、９３ スラストワッシャー、９４ ギアハウジング部、９５ スラストワッシャー、９６ 潤滑ポケット、１０１ ラジアル軸受

Claims (4)

1. ２軸スクリュー押出機のための駆動装置であって、
   モーター（１６、１６´）を連結可能な少なくとも一つの入力軸（１７、２５）と、
   前記２軸スクリュー押出機の第１スクリュー軸を連結可能な第１出力軸（６０）と、
   前記２軸スクリュー押出機の第２スクリュー軸に連結可能な第２出力軸（８４）と、
   遊星歯車配置（８）と、
   パワースプリット伝動装置（１０）と、
   を備えており、
   前記第１出力軸（６０）及び前記第２出力軸（８４）は、一方ではラジアル軸受（１０１）内で、他方では、軸方向スラスト力を受容する軸方向主軸受（８８、９２）内で支えられている、駆動装置において、
   前記第１出力軸（６０）及び前記第２出力軸（８４）の前記軸方向主軸受（８８、９２）が、流体静力学的に支持された軸方向滑り軸受として構成され、
   流体静力学的に支持された前記軸方向滑り軸受が、１以上の滑り軸受平面（９１）を有しており、
   前記滑り軸受平面（９１）のそれぞれが、シャフト側スラストワッシャー（９３）及びステーター側スラストワッシャー（９５）を有しており、
   シャフト側スラストワッシャー（９３）及びステーター側スラストワッシャー（９５）の滑り面は、潤滑剤を介して流体静力学的に分離されており、
   前記シャフト側スラストワッシャー（９３）には、それぞれ、少なくとも一つの潤滑ポケットが設けられており、潤滑ポケットには、油圧システムを介して潤滑剤が供給可能であることを特徴とする、駆動装置。
2. 前記ステーター側スラストワッシャー（９５）には、それぞれ、少なくとも一つの潤滑ポケット（９６）が設けられており、潤滑ポケット（９６）には、油圧システムを介して潤滑剤が供給可能であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 各滑り軸受平面（９１）には、所定の潤滑剤量が個別に供給可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 各潤滑ポケット（９６）には、所定の潤滑剤量が個別に供給可能であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置。

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