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JP4943699B2 - 混練機および混練制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、混練翼を供えた一対のロータを回転させることにより被混練物を混練する混練機および混練制御方法に関する。
従来、混練翼を供えた一対のロータが混練室内で異方向に回転して、ゴム等の原料を混練する装置として混練機が用いられている。この混練機は、固定速モータの回転力を減速機構により減速させて、その減速された回転力を一対のコネクティングギアにより一対の出力軸に分配し、一対の出力軸から一対の混練ロータへ伝達するように構成されている。
特許文献１には、被混練物の温度を設定温度に追従させるように被混練物の物性に直接関係する制御要素をそれぞれ独立した制御する密閉型混練機の混練制御方法について開示されている。この密閉型混練機の混練制御方法によれば、被混練物の物性に応じて最適な冷却、加圧または混練を行うことができる。
また、特許文献２には、混練時のトルクまたは温度上昇のカーブを検知し、自動的にロータ回転数を制御する混練機について開示されている。この混練機によれば、効率よく被混練物を混練することができる。
さらに、特許文献３においては、密閉式混練機全体の配置スペースを小さくするとともに、全体のコストダウンを実現できる密閉式混練機について開示されている。この密閉式混練機によれば、従来と比較して配置スペースを少なくしつつ、密閉式混練機全体の小型化を実現することができる。
特開平１１−５７４４５号公報 特開昭５８−９８２１５号公報 特許３４７４７１２号公報
しかしながら、特許文献１〜特許文献３のいずれにおいても、混練機で被混練物の混練を行う場合、一対の混練ロータを一個の駆動モータにより回転させているため、一対の混練ロータの回転数を大きく変化させる場合に駆動モータの駆動効率が低下するという課題があった。すなわち、被混練物の処理工程において用途に応じて回転数が大きく異なってしまうため、駆動モータに多大な負担をかけてしまうという状態があった。
本発明の目的は、モータの駆動効率を高く維持しつつ種々の用途における所定の回転数に容易に対応することができる混練機および混練制御方法を提供することである。
本発明の他の目的は、省スペースでかつモータの駆動効率を低減させずに種々の用途における所定の回転数に容易に対応することができる混練機および混練制御方法を提供することである。
課題を解決するための手段及び効果
（１）
第１の発明に係る混練機は、混練室内で被混練物を混練するため、両端支持で設けられ、かつ異方向に回転可能な一対の混練ロータを有する混練機において、一定の回転数での定常運転を行う固定速モータと、任意の回転数での運転が可能な可変速モータと、固定速モータの動力および可変速モータの動力を一対の混練ロータに伝達可能な遊星歯車式変速機とを含み、遊星歯車式変速機は、固定速モータの動力が伝達される太陽歯車と、可変速モータの動力が伝達される内歯歯車と、太陽歯車および内歯歯車に噛合する遊星歯車と、遊星歯車の動力を伝達する歯車保持器と、歯車保持器から伝達される動力を二分するとともに互いに噛合って異方向に回転する一対の連結歯車と、一対の連結歯車の個々に設けられ、かつ一対の混練ロータに接続され、一対の連結歯車により二分された動力を一対の混練ロータに出力する一対の動力出力軸とを含み、固定速モータには、固定速モータの動力を伝達するために固定速出力軸が連設され、可変速モータには、可変速モータの動力を伝達するために可変速出力軸が連設されるとともに可変速出力軸を介して歯車軸が連設され、可変速モータの動力が歯車軸を介して内歯歯車の外周に設けられた外歯に伝達され、固定速出力軸および可変速出力軸が相対的に上下に配置され、且つ、固定速出力軸および歯車軸が相対的に上下に配置され、固定速出力軸と可変速出力軸および歯車軸とが相対的に左右に配置されているものである。
第１の発明に係る混練機においては、固定速モータが一定の回転数で回転し、可変速モータが任意の回転数で回転する。遊星歯車式変速機の太陽歯車、遊星歯車、内歯歯車および歯車保持機の働きにより、固定速モータと可変速モータとの差動回転数が回転数として伝達され、一対の混練ロータに与えられる。
この場合、被混練物の処理工程に応じて固定速モータに加えて可変速モータを稼動させることにより一対の混練ロータの回転速度を容易に変化させることができる。それにより、容易に被混練物を混練することができる。
すなわち、固定速モータおよび可変速モータを用いることにより、処理工程に応じて一対の混練ロータの回転数を変化させる場合、可変速モータの回転数のみを変化すればよいので、両モータへの負担を低減することができるとともに、モータに応じた最適な回転数で回転させることができる。その結果、モータ自体の駆動効率を高く維持することができ、固定速モータおよび可変速モータの長期使用が可能となる。
また、固定速出力軸と可変速出力軸とが相対的に上下に配置されるので、固定速出力軸と可変速出力軸とが水平方向に並列に配置された場合と比較して、混練機の設置面積（フットパターン）を少なくすることができる。また、固定速出力軸と可変速出力軸とが鉛直方向に配置された場合と比較して、混練機の高さを低減することができる。
また、固定速出力軸と可変速出力軸に連設された歯車軸とが相対的に上下に配置されるので、固定速出力軸と歯車軸とが水平方向に並列に配置された場合と比較して、混練機の設置面積（フットパターン）を少なくすることができる。また、固定速出力軸と歯車軸とが鉛直方向に配置された場合と比較して、混練機の高さを低減することができる。
（２）
一対の混練ロータは、長手方向の軸形状を有しつつ互いに並列に配設され、軸形状の両端が支持され、軸形状の一端側から他端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる送り混練翼および軸形状の他端側から一端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる戻し混練翼を備えた正回転軸と、軸形状の他端側から一端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる戻し混練翼および軸形状の一端側から他端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる送り混練翼を備えた逆回転軸とからなってもよい。
この場合、一対の混練ロータが、それぞれ送り混練翼および戻し混練翼を有し、一対の混練ロータの送り混練翼と戻し混練翼とが対向するので、少ないエネルギー消費で被混練物に高い剪断作用を与えることができ、異種ポリマおよび充填材、添加物等を均一に混合溶融分散することができる。
（３）
可変速モータは、圧油により駆動する油圧モータと、固定速モータの動力により油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプと、油圧モータと油圧ポンプとの間に介挿され、油圧ポンプからの圧油供給の流量を調整する流量調整弁とを含んでもよい。
この場合、流量調整弁の開度を調整することにより可変速モータの回転数を容易に調整することができる。また、固定速モータの動力を用いることにより油圧を高めることができるので、他の油圧ポンプ駆動装置を必要とせず、混練機の省スペース化を実現することができる。
（４）
可変速モータは、圧油量に応じて可変に駆動する可変容量形油圧モータと、固定速モータの動力により可変容量油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを含んでもよい。
この場合、可変容量形油圧モータの回転数は、油圧ポンプから送られる圧油のモータへの流入量を変えることにより変化される。
（５）
被混練物の温度を検知する検知装置と、検知装置からの温度検知に基づいて温度を算出し、温度に応じて可変速モータの正回転および逆回転における回転数を０から可変速範囲内で制御する制御装置をさらに備えてもよい。
この場合、被混練物の温度が検知装置により検知され、その検知情報に基づいて制御装置が、可変速モータの回転数を制御するので、さらに被混練物の混練を最適な状態で行うことができる。すなわち、混練時における被混練物の温度は、被混練物が所望の品質となるように予め定められており、検知装置により検知された温度が予め定められた温度に近づくように制御される。例えば、検知装置により検知された温度と予め定めた設定温度とを比較し、検知装置により検知された温度が、予め定めた設定温度よりも低い場合には、制御装置は可変速モータの回転数を上昇させて被混練物の温度を上昇させるように制御し、検知装置により検知された温度が、予め定めた設定温度よりも高い場合には、制御装置は可変速モータの回転数を下降させて被混練物の温度を下降させるように制御する。それにより、被混練物の品質を所望のものにすることができる。
以下、本発明に係る実施の形態として本発明を密閉式混練機に適用した場合について説明する。なお、本発明の適用範囲は、密閉式混練機に限定されず、他の任意の混練機にも適用することができる。例えば、連続式混練機にも適用することができる。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００の一例を示す模式的構成図である。
図１に示す密閉式混練機１００は、主に固定速モータ１０、可変速モータ２０、差動遊星機構（遊星歯車変速機）３０、混練機９０および制御装置２００を含む。
差動遊星機構３０は、可変速側ブレーキ３９、可変速側動力伝達機構４０、差動遊星歯車機構５０および分配機構６０を一体に含み、混練機９０は一対の混練ロータ９１、９２および検知装置２０１を含む。混練ロータ９１、９２は、それぞれ送り混練翼および戻し混練翼を有する
以下、密閉式混練機１００の詳細構造について動作とともに説明する。
固定速モータ１０には、固定速モータ１０の回転を伝達可能な固定速モータの出力軸Ｓ１０および固定速モータ１０の回転を停止可能な固定速側ブレーキ軸Ｓ１９が設けられる。固定速モータの出力軸Ｓ１０は、接続カプラＣ１０を介して固定速被駆動軸Ｓ１１に連設される。固定速被駆動軸Ｓ１１には後述する太陽歯車５３が設けられ、固定速被駆動軸Ｓ１１は太陽歯車５３と共に、回転可能に設けられる。固定速側ブレーキ軸Ｓ１９には、固定速側ブレーキ１９が設けられる。なお、出力軸Ｓ１０と固定速被駆動軸Ｓ１１を一体に形成する場合には、接続カプラＣ１０は不要となる。
密閉式混練機１００の動作時に制御装置２００は、固定速モータ１０および可変速モータ２０にオン／オフの指示を与える。制御装置２００の指示に応じて固定速モータ１０が稼動することにより太陽歯車５３が回転し、固定速側ブレーキ１９の働きにより固定速側ブレーキ軸Ｓ１９の回転が停止され、固定速モータ１０の回転が停止される。
一方、可変速モータ２０には、可変速モータ２０の回転を伝達可能な可変速モータの出力軸Ｓ２０が設けられる。可変速モータの出力軸Ｓ２０は、接続カプラＣ２０を介して可変速被駆動軸Ｓ２１に連設される。可変速被駆動軸Ｓ２１には、動力伝達歯車４１および可変速側ブレーキ３９が設けられる。なお、出力軸Ｓ２０と可変速被駆動軸Ｓ２１を一体に形成する場合には、接続カプラＣ２０は不要となる。
固定速モータ１０と同じく、制御装置２００の指示に応じて可変速モータ２０が稼動することにより動力伝達歯車４１が回転し、可変速側ブレーキ３９の働きにより可変速被駆動軸Ｓ２１の回転が停止され、可変速モータ２０の回転が停止される。
差動遊星機構３０の可変速側動力伝達機構４０は、動力伝達歯車４１および動力伝達歯車４２を含む。可変速被駆動軸Ｓ２１に設けられた動力伝達歯車４１は、動力伝達歯車４２に噛合うように設けられる（図２参照）。差動遊星歯車機構５０は、内歯歯車５４、複数の遊星歯車５２、遊星歯車駆動部（歯車保持器）５２Ｌ、太陽歯車５３、内歯歯車５４の外周に設けられた外歯およびこの外歯と噛合う動力伝達歯車５１を含む。
可変速側動力伝達機構４０の動力伝達歯車４２と、差動遊星歯車機構５０の動力伝達歯車５１とは、一体で回転するよう動力伝達軸Ｓ２２に設けられる。差動遊星歯車機構５０の内歯歯車５４の内周側には、太陽歯車５３が設けられ、その太陽歯車５３および内歯歯車５４の内歯と噛合うように複数の遊星歯車５２が設けられる。本実施の形態において遊星歯車５２は３個用いることとする。なお、この遊星歯車５２の個数は３個に限定されるものではなく、他の任意の個数の遊星歯車５２を用いてもよい。
また、複数の遊星歯車５２はそれぞれ遊星歯車駆動部５２Ｌにより連設されており、遊星歯車５２が移動することにより遊星歯車駆動部５２Ｌが太陽歯車５３の回転中心と同心で回転する。
したがって、固定速モータ１０の稼動により太陽歯車５３が回転する。また、可変速モータ２０の稼動により動力伝達歯車４１が回転し、動力伝達歯車４２を介して動力伝達歯車５１が回転する。動力伝達歯車５１が回転することにより内歯歯車５４が回転する。
また、遊星歯車５２は太陽歯車５３と内歯歯車５４との回転差に応じて回転し、遊星歯車駆動部５２Ｌは、その回転差に応じて回転する。したがって、固定速モータ１０を一定に回転させ、または停止させた場合でも可変速モータ２０の回転数を変化させることにより、遊星歯車５２の回転数を変化させることができ、遊星歯車駆動部５２Ｌの回転数を容易に変化させることができる。
続いて、遊星歯車駆動部５２Ｌは、差動遊星歯車機構５０からの駆動力を伝達する駆動軸Ｓ５５に連設されており、駆動軸Ｓ５５には、分配機構６０のコネクティングギア６１が設けられる。分配機構６０のコネクティングギア６１はコネクティングギア６２と噛合うように設けられている。コネクティングギア６２には分配駆動軸Ｓ６２が連設され、分配駆動軸Ｓ６２には接続カプラＣ９２を介して逆回転軸Ｓ９２接続される。コネクティングギア６１には、分配駆動軸Ｓ６１が連設され、分配駆動軸Ｓ６１には、接続カプラＣ９１を介して正回転軸Ｓ９１が接続される。
したがって、遊星歯車駆動部５２Ｌが回転することにより、駆動軸Ｓ５５を介して分配機構６０のコネクティングギア６１がＲ方向に回転し、コネクティングギア６２がコネクティングギア６１とは逆の−Ｒ方向に回転する。なお、分配機構６０の働きにより分配駆動軸Ｓ６１および分配駆動軸Ｓ６２は異なる方向に回転するので、正回転軸Ｓ９１および逆回転軸Ｓ９２は、互いに異なる方向に回転する。なお、駆動軸Ｓ５５と分配駆動軸Ｓ６１またはＳ６２とは、非分割の一本の軸としてもよい。
混練機９０には、正回転軸Ｓ９１を有する混練ロータ９１と、逆回転軸Ｓ９２を有する混練ロータ９２とが設けられる。これら混練ロータ９１，９２の各回転軸Ｓ９１，Ｓ９２は両端部を軸回転可能に支持されている。混練ロータ９１には、正回転軸Ｓ９１の一端側から他端側へ被混練物を移送する方向に捩れた送り混練翼および正回転軸Ｓ９１の他端側から一端側へ被混練物を移送する方向に捩れた戻し混練翼が設けられており、混練ロータ９２には、混練ロータ９１と同様の送り混練翼および戻し混練翼が設けられている。それにより、混練機９０内において少ないエネルギー消費で被混練物に高い剪断作用を与えることができ、異種ポリマおよび充填材、添加物等を均一に混合溶融分散することができる。
なお、上記説明においては、制御装置２００は、固定速モータ１０および可変速モータ２０の両モータを稼動させることとしたが、これに限定されず、制御装置２００は、固定速モータ１０の稼動をオンにしつつ、かつ可変速モータ２０の回転数を任意に可変させることができ、または固定速モータ１０の稼動をオフにしつつ、かつ可変速モータ２０の回転数を任意に可変させることもできる。
次に、図２は、図１の可変速側動力伝達機構４０および差動遊星歯車機構５０の配置の一例を説明するための図である。
図２に示すように、太陽歯車５３が設けられている固定速被駆動軸Ｓ１１（図示せず）に対して、動力伝達歯車５１、動力伝達歯車４２、動力伝達歯車４１および可変速被駆動軸Ｓ２１が相対的に上下方向に配置される。なお、図２に示す各構成の配置は一例であり、これに限定されるものではない。
図２においては、太陽歯車５３の周囲に遊星歯車５２が３個配置され、内歯歯車５４の内歯に沿って等間隔に設けられる。この内歯歯車５４の最外周の外側に可変速側動力伝達機構４０がはみ出さないように配置すれば、密閉式混練機１００の差動遊星機構３０の設置面積（フットパターン）を最小にすることができる。また、密閉式混練機１００の差動遊星機構３０の高さ方向においても太陽歯車５３、動力伝達歯車４２および動力伝達歯車４１を鉛直方向に一列に配置せず、太陽歯車５３に対して可変速側動力伝達機構４０を斜め上方あるいは斜め下方に配置することで、密閉式混練機１００の省スペース化を図ることができる。
続いて、図３は、密閉式混練機１００における出力と混練ロータの回転数との関係を一例として示す図である。縦軸が出力（ｋＷ）を示し、横軸が回転数（ｒｐｍ）を示す。
図３に示すように、出力が０ｋＷから１０００ｋＷまでの範囲Ａにおいては、可変速モータ２０のみを稼動させることにより回転数０ｒｐｍから２０ｒｐｍまでの任意の回転数で運転可能となる。
次に、出力が２０００ｋＷにおいては、固定速モータ１０のみを稼動させることにより回転数４０ｒｐｍで運転可能となる。また、出力が２０００ｋＷから３０００ｋＷまでの範囲Ｃにおいては、固定速モータ１０を稼動させつつ、可変速モータ２０を稼動させることにより、回転数４０ｒｐｍから６０ｒｐｍまでの任意の回転数で運転可能となる。
なお、回転数を２０ｒｐｍから４０ｒｐｍの間の任意の回転数で運転したい場合には、固定速モータ１０を稼動させるとともに、回転数が４０ｒｐｍから下がる方向に可変速モータを任意の回転数で稼動（逆回転）させてもよい。
以上のように、第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００においては、固定速モータ１０により混練機９０の送り混練翼９１および戻し混練翼９２をそれぞれ備えた一対の混練ロータ９１、９２を回転させるとともに、被混練物の温度を検知装置２０１により検知し、その検知情報に基づいて制御装置２００が、可変速モータ２０の回転数を制御するので、被混練物の混練を最適な状態で行うことができる。なお、検知情報とは、混練機９０内の被混練物の温度等の特性に限らず、混練機の冷却水温度、モータ動力またはそれらの変化率等を含む。
具体的に制御装置２００は、被混練物が所定の品質となるような設定温度を予め決定し、検知装置２０１から密閉型混練装置１００内の混練物の温度と設定温度とを比較して、混練物の温度が低い場合、可変速モータ２０の回転を上昇させて、混練物の温度を上昇させる。一方、混練物の温度が高い場合、可変速モータ２０の回転を下降させて、混練物の温度を上昇させる。
さらに被混練物等の検知情報または処理工程に応じて固定速モータ１０に加えて可変速モータ２０を稼動させることにより一対の混練ロータ９１、９２の回転速度を容易に変化させることができる。それにより、被混練物の物性に応じて被混練物を混練することができる。
例えば、被混練物の混練には、種々の処理工程がある。したがって、制御装置２００は、処理工程または混練中の被混練物の状態に応じて以下のような制御を行う。
具体的に、マスターバッチ処理工程（例えば、カーボン練り込み工程）またはファイナルミックス処理工程（例えば、加硫剤等練り込み工程）等を行う場合には、一対の混練ロータ９１、９２を特定の回転数で運転させる必要がある。このように混練機のロータを特定の回転数で運転させたい場合、制御装置２００は、固定速モータ１０を定常状態の回転数（一定回転数）で回転するように制御し、可変速モータ２０を０から可変速範囲内の任意の一定回転数で回転するように制御する。
また、混練機のロータを被混練物の状態に応じた回転数で運転（例えば、被混練物の温度に基づき制御）させたい場合、または過負荷運転を防止（例えば、被混練物の温度変化に基づき制御）したい場合は、被混練物の温度または温度変化に基づいて一対の混練ロータ９１、９２の回転数を変動させつつ制御する必要がある。この場合、制御装置２００は、固定速モータ１０を定常の回転数で回転するように制御し、可変速モータ２０を０から可変速範囲内において所望の回転数で回転するように変動制御する。
さらに、密閉型混練機の混練物の排出時、または他の混練機の起動時には、一対の混練ロータ９１、９２を低負荷回転させることが必要な場合がある。このような場合、制御装置２００は、固定速モータ１０の回転を停止するように制御し、可変速モータ２０のみを０から可変速範囲内において任意の回転数で一対の混練ロータ９１、９２が回転するように制御する。
すなわち、処理工程に応じて回転数を変化させる場合、図３のように、可変速モータ２０の回転数を制御すればよいので、両モータへの負担を低減することができるとともに、両モータに応じた最適な回転数で回転させることができる。その結果、モータ自体の効率低下を防止することができ、固定速モータ１０および可変速モータ２０の長期使用も可能となる。
また、一対の混練ロータ９１、９２のそれぞれが、送り混練翼および戻し混練翼を有するので、少ないエネルギー消費で被混練物に高いせん断作用を与えることができ、異種ポリマおよび充填材、添加物等を均一に混合溶融分散することができる。
さらに、固定速被駆動軸Ｓ１１と可変速被駆動軸Ｓ２１とが相対的に上下に配置されるので、固定速被駆動軸Ｓ１１と可変速被駆動軸Ｓ２１とが水平方向に並列に配置された場合と比較して、密閉式混練機１００の設置面積（フットパターン）を小さくすることができる。また、固定速被駆動軸Ｓ１１と可変速被駆動軸Ｓ２１とが鉛直方向に配置された場合と比較して、密閉式混練機１００の高さを低減することができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る密閉式混練機１００ａについて図面を用いて説明する。第２の実施の形態に係る密閉式混練機１００ａが第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００と異なるのは以下の点である。
図４は、第２の実施の形態に係る密閉式混練機１００ａの一例を示す模式的構成図である。
図４に示すように、密閉式混練機１００ａは、密閉式混練機１００の差動遊星機構３０に代えて差動遊星機構３０ａを含む。差動遊星機構３０ａは、差動遊星機構３０の構成にさらに、ポンプ動力分配機構７０および遊星歯車機構８０を有する。
また、可変速モータ２０の代わりに油圧モータ２０ａを備え、油圧制御装置２５、ポンプ２４、配管Ｐ１およびＰ２を含む。制御装置２００から油圧制御装置２５への動作指示については後述する。
以下、密閉式混練機１００ａの動作について説明する。制御装置２００により、固定速モータ１０に稼動指示が与えられる。なお、第２の実施の形態においては、制御装置２００から油圧モータ２０ａに対して稼動指示を与えない。制御装置２００により固定速モータ１０に稼動指示が与えられた場合、固定速モータ１０の固定速モータの出力軸Ｓ１０の回転が接続カプラＣ１０を介して固定速被駆動軸Ｓ１１に与えられ、ポンプ動力分配機構７０のコネクティングギア７１が回転する。コネクティングギア７１が回転することによりコネクティングギア７２が回転し、動力伝達軸Ｓ２３および接続カプラＣ２４を介してポンプ２４にポンプ駆動軸Ｓ２４を介して駆動力が伝達される。ポンプ２４は、ポンプ駆動軸Ｓ２４の駆動力により駆動する。その結果、配管Ｐ１を介して油圧制御装置２５の油圧が高められる。
次いで、制御装置２００は、検知装置２０１からの検知情報に基づいて、油圧制御装置２５に稼動指示を与えるか否かの判定を行う。なお、検知情報とは、混練機９０内の被混練物の温度等の特性に限らず、混練機の冷却水温度、モータ動力またはそれらの変化率等を含む。
検知情報に基づいて制御装置２００が油圧モータ２０ａに稼動指示を与えた場合、油圧制御装置２５は、内部に設けられた調整弁を開放し、油圧モータ２０ａに配管Ｐ２を介して所定の油圧を供給する。それにより、油圧モータ２０ａが供給された油圧に応じて所定の回転数により回転する。
固定速モータ１０と油圧モータ２０ａとの回転差に応じて遊星歯車５２が回転し、遊星歯車駆動部５２Ｌから駆動軸Ｓ５５に所定の回転力が伝達される。また、遊星歯車機構８０に所定の回転力が伝達され、太陽歯車８１の周囲に設けられた遊星歯車８２を介して遊星歯車駆動部８２Ｌに回転力が伝達され、遊星歯車駆動部８２Ｌに伝達された回転力が、遊星歯車駆動部８２Ｌに連設された駆動軸Ｓ８５に伝達され、分配機構６０のコネクティングギア６１，６２を介して分配駆動軸Ｓ６１，Ｓ６２に伝達される。なお、駆動軸Ｓ８５と分配駆動軸Ｓ６１とは非分割の一本の軸としてもよい。
以上のように、第２の実施の形態に係る密閉式混練機１００ａにおいては、油圧制御装置２５の流量調整弁の開度を調整することにより油圧モータ２０ａの回転数を容易に調整することができる。また、固定速モータ１０の動力を用いることにより油圧を高めることができるので、他の油圧ポンプ駆動装置を必要とせず、密閉式混練機１００の構成の簡素化または省スペース化を実現することができる。
なお、本実施の形態においては、油圧モータ２０ａを用いることとしたが、これに限定されず、可変容量形油圧モータを用いてもよく、ポンプ２４を用いることとしたが、これに限定されず、他の任意のポンプ、例えば可変容量形油圧ポンプを用いてもよい。
また、配管Ｐ２等適宜の位置に逆止弁を介挿するか、または一方向回転形油圧モータを設けて圧油の逆流を防止することで油圧回路上における１ウェイクラッチの機構を付加するようにしてもよい。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂについて図面を用いて説明する。第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂが第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００と異なるのは以下の点である。
図５は、第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂの一例を示す模式的構成図である。
図５に示すように、密閉式混練機１００ｂは、差動遊星機構３０の代わりに、差動遊星機構３０ｂ、接続カプラＣ３０、動力伝達軸Ｓ５６および分配減速機構３０ｃを個別に含む。
第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂの差動遊星機構３０ｂは、第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００の差動遊星機構３０の可変速側動力伝達機構４０および差動遊星歯車機構５０を有する。
また、駆動軸Ｓ５５から接続カプラＣ３０および動力伝達軸Ｓ５６を介して分配減速機構３０ｃに回転力が伝達される。
分配減速機構３０ｃは、減速機構６５および分配機構６０を含む。減速機構６５の減速歯車６６には、動力伝達軸Ｓ５６からの回転力が付与され、減速歯車６７に伝達される。減速歯車６７の回転力は、動力伝達軸Ｓ６７を介してコネクティングギア６２に与えられるとともに、コネクティングギア６１に分配され、分配駆動軸Ｓ６１，Ｓ６２に伝達される。なお、動力伝達軸Ｓ６７と分配駆動軸Ｓ６２とは非分割の一本の軸としてもよい。
以上のように、第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂにおいては、第１の実施の形態に係る密閉式混練機１００と比較して構造が複雑になる差動遊星機構３０ａを差動遊星機構３０ｂと分配減速機構３０ｃとに分割することで、密閉式混練機１００ｃの製造コストの削減および保守管理の容易性を高めることができる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｃについて図面を用いて説明する。第４の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｃが第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂと異なるのは以下の点である。
図６は、第４の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｃの一例を示す模式的構成図である。
図６に示すように、密閉式混練機１００ｃは、第３の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｂの接続カプラＣ３０の代わりに、差動遊星機構３０ｂの駆動軸Ｓ５５および分配減速機構３０ｃの動力伝達軸Ｓ５６を直結したものである。
図６に示すように、接続カプラ３０を介さずに差動遊星機構３０ｂからの回転力を分配減速機構３０ｃに伝達する構成であるので、図５の密閉式混練機１００ｂと比較して設置面積を小さくすることができ、また接続カプラ３０のコスト削減を図ることもできる。
また、分配減速機構３０ｃは、駆動軸５５の回転力を変速または減速させるものでなくてもよい。例えば、減速機構６５を等速の動力伝達手段である、チェーンおよびスプロケットまたは歯車等により構成し、差動遊星機構３０ｂからの出力を直接的に分配機構６０に伝達する構成にしてもよい。なお、チェーンまたは歯車により変速または減速させる構成にしてもよい。
それにより、差動遊星機構３０ｂから混練機９０におけるレイアウトを自由度を持って行うことができる。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｄについて図面を用いて説明する。第５の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｄが第４の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｃと異なるのは以下の点である。
図７は、第５の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｄの一例を示す模式的構成図である。
図７に示すように、密閉式混練機１００ｄは、第５の実施の形態に係る密閉式混練機１００ｃの差動遊星機構３０ｂおよび分配減速機構３０ｃを一体化したものである。
この密閉式混練機１００ｄにおいては、接続カプラ３０を介さずに差動遊星機構３０ｂからの回転力を分配減速機構３０ｃに伝達する構成であるので、図５の密閉式混練機１００ｂと比較して、設置面積を小さくすることができ、また接続カプラ３０のコスト削減を図ることもできる。
上記の第１〜第５の実施の形態においては、混練機９０が混練室に相当し、一対の混練ロータ９１、９２が一対の混練ロータに相当し、密閉式混練機１００，１００ａ，１００ｂが混練機に相当し、固定速モータ１０が固定速モータに相当し、可変速モータ２０が可変速モータに相当し、差動遊星歯車機構５０が遊星歯車式変速機に相当し、太陽歯車５３が太陽歯車に相当し、内歯歯車５４が内歯歯車に相当し、遊星歯車５２が遊星歯車に相当し、遊星歯車駆動部５２Ｌが歯車保持器に相当し、分配機構６０が一対の連結歯車に相当し、分配駆動軸Ｓ６２および分配駆動軸Ｓ６１が一対の動力出力軸に相当し、可変速被駆動軸Ｓ２１が可変速出力軸に相当し、固定速被駆動軸Ｓ１１が固定速出力軸に相当し、動力伝達軸Ｓ２２が歯車軸に相当し、油圧モータ２０ａが油圧モータおよび可変容量形油圧モータに相当し、ポンプ２４が油圧ポンプに相当し、油圧制御装置２５が流量調整弁に相当し、検知装置２０１が検知装置に相当し、制御装置２００が制御装置に相当する。
本発明は、上記の好ましい第１〜第５の実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
第１の実施の形態に係る密閉式混練機の一例を示す模式的構成図 図１の可変伝達機構および差動遊星歯車機構の配置の一例を説明するための図 密閉式混練機における出力と混練の回転数との関係を示す図 第２の実施の形態に係る密閉式混練機の一例を示す模式的構成図 第３の実施の形態に係る密閉式混練機の一例を示す模式的構成図 第４の実施の形態に係る密閉式混練機の一例を示す模式的構成図 第５の実施の形態に係る密閉式混練機の一例を示す模式的構成図
符号の説明
１０ 固定速モータ１０
２０ 可変速モータ２０
２０ａ 油圧モータ
２４ ポンプ
２５ 油圧制御装置
５０ 差動遊星歯車機構
５２ 遊星歯車
５２Ｌ 遊星歯車駆動部
５３ 太陽歯車
５４ 内歯歯車
６０ 分配機構
９０ 混練機
９１ 混練ロータ
９２ 混練ロータ
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 密閉式混練機
２００ 制御装置
２０１ 検知装置
Ｓ１１ 固定速被駆動軸（固定速出力軸）
Ｓ２１ 可変速被駆動軸（可変速出力軸）
Ｓ５５ 駆動軸
Ｓ９１ 正回転軸
Ｓ９２ 逆回転軸

Claims (5)

  1. 混練室内で被混練物を混練するため、両端支持で設けられ、かつ異方向に回転可能な一対の混練ロータを有する混練機において、
    一定の回転数での定常運転を行う固定速モータと、
    任意の回転数での運転が可能な可変速モータと、
    前記固定速モータの動力および前記可変速モータの動力を前記一対の混練ロータに伝達可能な遊星歯車式変速機とを含み、
    前記遊星歯車式変速機は、
    前記固定速モータの動力が伝達される太陽歯車と、
    前記可変速モータの動力が伝達される内歯歯車と、
    前記太陽歯車および前記内歯歯車に噛合する遊星歯車と、
    前記遊星歯車からの動力を伝達する歯車保持器と、
    前記歯車保持器から伝達される動力を二分するとともに互いに噛合って異方向に回転する一対の連結歯車と、
    前記一対の連結歯車の個々に設けられ、かつ前記一対の混練ロータに接続され、前記一対の連結歯車により二分された動力を前記一対の混練ロータに出力する一対の動力出力軸とを含み、
    前記固定速モータには、前記固定速モータの動力を伝達するために固定速出力軸が連設され、
    前記可変速モータには、前記可変速モータの動力を伝達するために可変速出力軸が連設されるとともに当該可変速出力軸を介して歯車軸が連設され、
    前記可変速モータの動力が前記歯車軸を介して前記内歯歯車の外周に設けられた外歯に伝達され、
    前記固定速出力軸および前記可変速出力軸が相対的に上下に配置され、且つ、前記固定速出力軸および前記歯車軸が相対的に上下に配置され、
    前記固定速出力軸と前記可変速出力軸および前記歯車軸とが相対的に左右に配置されていることを特徴とする混練機。
  2. 前記一対の混練ロータは、長手方向の軸形状を有するとともに互いに並列に配設され、前記軸形状の両端が軸回転可能に支持され、
    前記軸形状の一端側から他端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる送り混練翼および前記軸形状の他端側から一端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる戻し混練翼を備えた正回転軸と、
    前記軸形状の他端側から一端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる戻し混練翼および前記軸形状の一端側から他端側へ被混練物を移送可能な捩れからなる送り混練翼を備えた逆回転軸とからなることを特徴とする請求項１記載の混練機。
  3. 前記可変速モータは、
    圧油により駆動する油圧モータと、
    前記固定速モータの動力により前記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプと、
    前記油圧モータと前記油圧ポンプとの間に介挿され、前記油圧ポンプからの圧油供給の流量を調整する流量調整弁とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の混練機。
  4. 前記可変速モータは、
    圧油量に応じて可変に駆動する可変容量形油圧モータと、
    前記固定速モータの動力により前記可変容量形油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の混練機。
  5. 前記被混練物の温度を検知する検知装置と、
    前記検知装置からの温度検知に基づいて温度を算出し、前記温度に応じて前記可変速モータの正回転および逆回転における回転数を０から可変速範囲内で制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の混練機。
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