JPS6334776B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、同じピツチ方向を有し、同じ方向
に駆動されると相互に隣り合つて係合するような
軸的に平行なウオームエレメントを用いる、塑性
材料の連続的な均質化および混合に関する。

このようなウオームエレメントは、ドイツ公開
公報第2003593号から知ることができる。これら
詳細な特徴は、ウオームエレメントの各曲がり部
において、その曲がり部をアーチ状に覆いかつそ
れに対して直交するようなシーリング隆起部があ
るということである。このシーリング隆起部の外
形は、ウオームエレメントの直径に対応する。結
果として、ウオームエレメントのピツチは、流れ
の方向においてシールされる。このシーリング隆
起部のため、強い圧力の集中が、ウオームエレメ
ントの各回転の間に生ずる。これは、処理される
材料の塑性化を始める。隣接するウオームエレメ
ントのシーリング隆起部に必要な自由空間を与え
るために、そのウオームエレメントは、それが回
転するときにシーリング隆起部を通り過ぎて移動
する位置において対応する凹部を有する。この凹
部は、隣接するウオームエレメントのせん断縁を
中断し、ウオームエレメントより搬送されている
材料がそのエメレントの隣接する曲がり部内に逃
げることを可能にする。結果的に、その隆起部お
よびその凹部の前の領域は、塑性材料が必須的に
作用される位置である。

したがつて、この発明の目的は、材料を均質化
および混合するという意味において塑性材料に作
用位置を作り、この位置が個別のウオームエレメ
ントに沿つて相互に続き、相互に比較的密に続く
ようにさせることである。

この発明の別の目的は、ウオームエレメントの
それぞれの長さにわたつてできるだけ均等に塑性
材料の処理を分散し、このようにして特に均質な
製品を得るということである。

この発明のさらに他の目的は、作用が一般に実
質的に同様の態様で生ずるような方法で、作用の
位置を形成することである。

この発明のさらに他の目的は、公知の装置にお
いて存在した不所望な影響を除去することであ
る。それに関連した目的は、公知の装置の隆起部
における特に強い作用を回避し、かつ逆に凹部に
よつて有意義的により弱い作用を回避することで
ある。それに関連したさらに別の目的は、交互に
その強さが変化する作用を回避することである。

この発明によれば、上述の目的およびその他の
目的は、各ウオームエレメントを連続したデイス
クに細分化することにより達成される。隣接する
ウオームエレメントのデイスクは、同じ厚みを有
する。２つのウオームエレメントが用いられる場
合には、それらのデイスクは、同じ厚さの組を有
する。１つの組から次のものへの各ウオームに沿
つて、デイスクが或る角度で回転され、かつ特定
的には１つの組内で、同じ方向に同じ角度で回転
する。

この発明の１つの局面に従つて、デイスクの回
転により、それらの前側部表面は、自由になる。
自由な表面の領域において、中心の肩部には、ウ
オームエレメントが回転するときにそれぞれの前
側部が相互に自由に通り過ぎて移動することがで
きるような高さおよび幅が与えられる。

一般に、いくつかの軸方向に平行なウオームエ
レメントを有する装置は、マルチ−ピツチ設計を
有している。したがつて、円周方向における相互
に対するデイスクの回転のため、多くの自由にな
つた前側部表面が、その回転によつて生ずる。そ
のような表面の数は、ピツチの数により与えられ
る。結果的に、前表面の領域において位置する肩
部によつて、処理される塑性材料が、その回転す
るウオームエレメントのせん断縁に沿つて流れる
ときに妨げられたり分離されたりする。その結果
は、その作用箇所における親密でかつ完全な混合
である。この作用の効果は、処理される材料を圧
縮およびせん断することであり、それによつて、
対応する加熱を生じかつしたがつてその材料をさ
らに塑性化するように働く。作用箇所はすべて、
同じ設計を有しており、そのためプラスチツク材
料の均一な作用が、各デイスクの組ごとに得られ
る。

これに関連して、先行技術の別の事項、ドイツ
公開公報第2550969号が、注目されるべきである。
そこには、多角形部分を有する２つの相互に係合
するウオームシヤフトにより塑性を均質化するた
めの装置が開示されている。その多角形部分によ
り、処理される材料が、一方のシヤフトから別の
ものへと送られたり送り戻されたりする。その多
角形部分は、各シヤフトにわたり長さ方向に相互
に回転し、そのため、シヤフトが回転するとき、
その多角形部分の重なり領域が、シヤフトからシ
ヤフトへ生ずる。この重なり領域において、処理
される材料への所望な作用を得るために、各多角
形部分は、重なり領域において減じられた幅を有
し、そのため相互に係合する多角形部分の間に間
隙が生ずる。処理される材料に働く所望な作用
は、これらの間隙において生ずる。しかしなが
ら、この先行技術は、この発明の方向に向けられ
ていない。なぜならば、全く異なる環境が、多角
形の部材の相互係合におけるよりもむしろウオー
ムエレメントの相互係合において生ずるからであ
る。

ウオームエレメントが相互に係合する場合に
は、デイスクに細分化されたことから生ずる重な
り領域は、それらの相互回転の間、お互いに妨げ
ることなく、そのためウオームシヤフトの回転が
不可能になるということは決して明白ではない。
しかしながら意外にも、ウオームエレメントは、
相互に回転するデイスクに細分化されることがで
きるということもわかる。この場合、ウオームエ
レメントの運搬作用は、本質的な効果である。こ
の作用は特に、回転される多角形の部材の場合に
おいては全く存在せず、それに対しこの発明よる
ウオームエレメントの場合には存在する。肩部が
設けられたデイスクの回転の間に自由になるよう
な前側部表面のために生ずるせん断および混合作
用が、この現象に加えられなければならない。デ
イスクを有するウオームエレメントが係合すると
きに、予期せぬかつ顕著な転送効果が生ずる。こ
れは、流れる間に材料の収縮およびその結果生じ
る圧縮が、各ウオームエレメントの各流れ溝ごと
に生じるという事実と、デイスクの相互の回転に
基づく特徴による。

この発明のさらに別の局面に従つて、もしデイ
スクがウオームに沿つてより薄くなるならば、搬
送されかつ均質化のために圧縮される材料が、前
側部表面が相互により接近して続くので、この自
由な前側部表面による処理をより頻繁に受けやす
いという有利な効果が得られる。

この発明の別の局面に従えば、より厚いデイス
クがより薄いものに続き、それから再びより厚い
ものに続くような態様で、ウオームエレメントに
沿つてデイスクの厚さを選択することが可能であ
る。このことによつて、連続した作用箇所が、交
互に異なる近さで相互に続き、多くの目的のため
に有利であるような効果が生ずる。

連続するデイスクを、それぞれ異なるウオーム
のピツチに分けることもまた可能である。このよ
うにして、作用箇所を連続にすることによつて、
作用箇所の連続が軸平行であるという可能性が回
避できる。このような場合、不均等なトルクが、
そのシヤフトが回転するときに生ずるであろう。

ウオームエレメントが回転するときに相互に通
り過ぎる前側部の自由な運動を促進するために、
外部のウオームの表面からの肩部の放射状方向の
距離は、少なくともピツチの高さの半分に相当す
る。ここにおいては、ピツチの高さというのは、
ウオームエレメントの外表面とその軸との間の放
射状方向の距離を意味する。

せん断および混合作用のための好ましい条件
は、肩部の軸方向の幅が、最大、ピツチの高さに
相当するときに特に生ずる。

この発明のさらに他の局面に従えば、ウオーム
エレメントは、相互に対するデイスクの各可能な
回転を設定することができるように構成される。

この目的のために、デイスクは、各ウオームエ
レメントの軸上に、選択的には多種な角度位置で
配置される。組立ての間には、各デイスクは、所
望な特定の角度位置で設置される。この角度位置
は、引き続きウオーム軸からデイスクを除去する
ことにより変えられ得る。

第１図に示されるように、２つの軸平行型ウオ
ームエレメント１および２は、この発明によつ
て、相互に隣接して適合するように相互に係合
し、かつ標準型の駆動装置（図示せず）により同
じ方向に駆動される。第１図に図示されていない
が、第２図に示されるように、ハウジングが、周
知の態様で、そのハウジングの内壁とウオームの
ねじ山３，３′，３″との間でほとんど遊びがない
ようにしつかりとその２つのウオームエレメント
１および２を収納する。

第１図の２つのウオームエレメント１および２
は、各々、３つの領域、それぞれ４ａ，５ａおよ
び６ａと４ｂ，５ｂおよび６ｂとに分けられる。
その領域の組４ａ／４ｂおよび６ａ／６ｂは、純
粋に運搬のためのものである。しかしながら、領
域５ａおよび５ｂは、均質化および混合のための
ものであり、それぞれ５組のデイスク７ａおよび
７ｂを含む。デイスク組７ａおよび７ｂはそれぞ
れ、ウオーム組４ａ／４ｂおよび６ａ／６ｂに対
応するウオーム部分を含む。

もしデイスク組７ａおよび７ｂが、どんなイン
パクト箇所もなしに、連続したウオームのピツチ
を有する部分４ａ／４ｂおよび６ａ／６ｂに結合
されるべきならば、そのウオームは、領域４ａ／
４ｂおよび６ａ／６ｂにおいて示されるようなす
べての部分でねじ山がつけられる。しかしなが
ら、領域５ａ／５ｂにおいては、個別のデイスク
７ａおよび７ｂは、相互に対して、特定的には各
場合において30゜の角度だけ、徐々に回転される。
この回転は、領域４ａからデイスク７ａ１への移
り変わり箇所において特によく示されており、そ
こではそれぞれの部分３′および３″は、相互に一
致しない。領域６ａ，６ｂにおけるウオームエレ
メントへのデイスク７ａ５／７ｂ５の接続箇所と
同様に、他のデイスク７ａ２―７ａ５および７ｂ
１―７ｂ５の間のそれぞれのインパクト箇所に対
しても、この同様の考察が適用できる。２つのデ
イスク７ａ１／７ｂ１などは常に、組を形成し、
その組の２つのデイスク７ａ１および７ｂ１は、
常にそれぞれ同じ角度だけ回転され、そのため、
１つの組の中では、それぞれのウオームエレメン
トは相互に係合しかつ適合する。結果的に、各組
の領域において、ウオームエレメントの運搬作用
は、減ぜられない。

第２図は第１図の線―に沿つた断面の構成
を示し、２つのウオームエレメントをほとんど遊
びないしに取り囲むハウジング８も示されてい
る。

第２図において、２つのウオームエレメントを
有するデイスク７ａ２および７ｂ２のみが、示さ
れている。また、２つのデイスク７ａ２および７
ｂ２の前側部表面も示されており、それらのデイ
スクは、その側部表面９ａおよび９ｂにおいてそ
れぞれのデイスク７ａ１および７ａ２ならびに７
ｂ２と接触している。その２つのデイスク７ａ２
および７ｂ２はさらに、以下に詳細に議論する駆
動シヤフト、それぞれ１０ａおよび１０ｂを有し
ている。

２つのデイスク７ａ２および７ｂ２は、同じ方
向に同じ角度だけ回転される。このことは、これ
らの２つのデイスク上に形成されるウオームねじ
山の相互の係合に対して何の影響も与えない。上
述したように、この２つのウオームエレメント
は、その２つのデイスク７ａ２および７ｂ２が、
ここで詳細に述べるように同じ方向に駆動される
とき、ほとんど一緒に適合するように相互に係合
する。

この点で、この同じ環境は、それぞれ領域４
ａ／４ｂおよび６ａ／６ｂにおけるウオーム部分
に対してと同様に、２つのデイスク７ａ２および
７ｂ２に対しても当てはまる。

今、デイスク７ａ１／７ｂ１などは、間隙なし
に、組から組へそれらの前側部表面９ａおよび９
ｂで接しているので、ウオームエレメント１およ
び２が回転すると前側部表面９ａおよび９ｂにお
いて終わるようなギア３ａおよび３ｂもまた、接
触しながら相互に摺動しなければならない。この
ことは、もし肩部１１ａ，１２ａおよび１３ａと
それらのそれぞれの対応部１１ｂ，１２ｂおよび
１３ｂが設けられていないならば、前側部の相互
の衝突が避けられないであろう。これらの肩部の
ため、ギア部分３ａおよび３ｂの前側部は、前側
部表面９ａおよび９ｂに対して軸方向で後ろに位
置される。肩部１１ａ，１２ａおよび１３ａとそ
れらのそれぞれの対応部１１ｂ，１２ｂおよび１
３ｂとは、結果的に、第２図に示されるように、
ギア部分３ａおよび３ｂの前側部を形成する。

したがつて、そのデイスクは、（デイスク７ａ
２および７ｂ２とデイスク７ａ１および７ｂ１と
に関連して）それぞれの隣接するデイスクの組の
それぞれの前側部から或る距離で相互に摺動し合
う。この距離は、肩部の幅１４に対応する（第１
図のデイスク７ａ１を参照）。この１つの幅は、
その摺動距離として得られる。なぜならば、それ
ぞれの従動する組の前側部表面を通過するのは、
常に、肩部１１ａ，１２ａおよび１３ａとそれぞ
れ１１ｂ，１２ｂおよび１３ｂと第１図の他の肩
部であるからである。

第２図および第３図から、ウオームの特定の回
転で搬送される材料が、それが２つのウオームが
相互に係合するところに達すると、一方のウオー
ムから他方のウオームへ逸れるということがわか
る。このことは、上述したダブルウオーム構成の
周知の機能である。転送箇所において、材料の流
れの方向の逸れによつて圧縮が生ずる。これは、
肩部１１ａ，１２ａおよび１３ａとそれぞれ１１
ｂ，１２ｂおよび１３ｂとによつてその材料を圧
縮し、そのため処理されている材料のせん断が、
この箇所で生ずる。それぞれのデイスク７ａ１な
どと７ｂ１などとの相互に対する回転によつて、
その関連したウオームは、それらの連続した経路
において中断され、そのため結果として、そのウ
オームから搬送されている材料の流れを中断し、
かつその材料の所望の圧縮および混合を行なう。

第２図は、また、それぞれギア３ａおよび３ｂ
からの肩部１１ａ，１２ａおよび１３ａとそれぞ
れの１１ｂ，１２ｂおよび１３ｂとの放射方向の
距離３０が、ピツチの高さ３１の半分よりも幾分
か大きいということを示す。いずれの場合でも、
距離３０は、ピツチの高さ３１の半分よりも等し
いかまたは大きく、そのため相互に対して変位し
かつそれぞれ別の軸に位置する２つのデイスクの
前側部表面は、その軸が回転しているときに接触
しない。

第１図および第２図は、肩部１３（および他の
肩部）の軸方向の幅１４をさらに示し、その軸方
向の幅は第１図に描かれており、それはピツチの
高さ３１にほぼ最大に対応する。経験によれば、
このことは、特に好ましい混合の結果をもたら
す。

第２図および第３図からわかるように、デイス
ク７ａ２および７ｂ２は（第１図の他のデイスク
と同様に）、内歯３２と関連した間隙３３とを有
する。これらの内歯３２／３３によつて、そのデ
イスクは、それらのシヤフトに取付けられ、これ
らのシヤフトに対応する歯が設けられて回転に対
して固定される。このデイスクは、これらのシヤ
フト上に常に位置しており、所望の角度だけ回転
される。これによつて、その回転角度が、選択的
にはウオームに沿つてデイスクからデイスクへ、
かつ特定的には少なくともその歯３２／３３の歯
の部分の角度に設定されることが可能となる。

第４図は、第１図の展開図を示す。ここでは、
線１５は、第２図によるハウジング８のエツジ１
６を表わす。この展開図は、２つのウオームエレ
メント１および２上のこのエツジから、第２図を
参照すると、そのエツジ１６に対向するハウジン
グ８のエツジ１７まで右および左の方向にとられ
たものである。第４図において、線１８および１
９は、エツジ１７を表わす。その他は、第４図の
表示と第２図および第３図による表示との間の相
当するものは、同じ参照番号を用いて表わす。

第５図に示される装置は、厚さが減少するよう
なデイスク２０ａ―２３ａとそれぞれ２０ｂ―２
３ｂとを有する２つのウオームエレメント１およ
び２を含む。さらに、個別のデイスクは、異なる
ウオームピツチを有する。このデイスク２０ａお
よび２２ａとそれぞれの２０ｂおよび２２ｂは、
デイスク２１ａおよび２３ａとそれぞれの２１ｂ
および２３ｂとに対してより大きなピツチを有す
る。その他は、上述したデイスクを有する２つの
ウオームエレメント１および２の機能は、第１図
による構成のものと同様である。

この異なるデイスクの厚みによつて、より厚い
デイスクからより薄いデイスクへの経路に沿つて
その材料が、上述した部分（作用箇所）から生ず
る作用のためにより短い時間期間を受け、そのた
めそのウオームに沿つた経路上の材料の圧縮を増
加して、増加的な強さの作用が得られるというよ
うな結果が達成される。ここで選択された特定的
なピツチにより、ウオーム１および２が回転した
とき、その作用箇所を形成する部分が、より大き
な数でウオーム１および２のギア領域に同時に達
しなく、それによつて瞬間的にそのウオームにか
なりの応力が生じかつしたがつて必然的にそのト
ルクを増加するというような効果を達成する。結
果として、そのトルクは、ウオームの360゜の全回
転の間ずつと、実際には一定のままである。

第６図は、交互に厚みを変えたデイスクが設け
られた装置を示す。ここでは、デイスク２４ａ／
２４ｂ，２６ａ／２６ｂおよび２８ａ／２８ｂ
は、デイスク２５ａ／２５ｂおよび２７ａ／２７
ｂに対してより厚い。その他は、この装置の機能
は、第１図による装置と同様である。異なる厚さ
のデイスクを用いることによつて、いわばステツ
プごとに材料に特に強い作用を起こさせることも
でき、それゆえ、このより厚いデイスクの領域に
おいて、より小さな強さの処理の領域が生ずると
いう利点が得られる。

上述した実施例のすべてで、この作用箇所を形
成する部分が、それらの軸方向の順序において、
一直線に、すなわち軸平行に位置しないように置
かれるということも注目されるべきである。この
ような位置によつて、ウオームが回転するときに
非常に多くの作用箇所がそのウオームの係合の領
域に達するという効果が実際に得られる。結果と
して、特定の瞬間において、そのトルクは、有意
義に増加する。なぜならば、この場合、そのウオ
ームは、特に強く応力を受けるからである。これ
を避けるために、その部分は、適当に配置され
る。

上述したように連続したデイスクへウオームを
細分化することは、２つのウオームを有する装置
とそれ以上のウオームを有する装置との両方に応
用可能であり、かつ特定的には、三角形またはＶ
形状の頂点において１つの面内にウオームの軸が
位置するような態様で応用可能である。

この発明の多種な局面が、図面と説明によつて
述べられてきたが、上述の詳細な説明は、単に説
明のためのものだけであり、かつそれらの示され
かつ述べられたものと等価の構成とを置換えるこ
とと同様に、部分において多種な変更が、前掲の
特許請求の範囲に述べたこの発明の精神および範
囲から逸脱することなく可能であるということは
理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による２つの平行のウオー
ムエレメントの正面図であり、それらの中心領域
において同様なデイスクが構成されている。第２
図は、第１図の線―に沿つた一組のデイスク
を示す断面図である。第３図は、それらのウオー
ムエレメントの両方が60゜の角度だけ回転した後
の第２図のデイスクの組の断面図である。第４図
は、第１図のウオームエレメントの広げられた外
表面の部分の図である。第５図は、第１図の変更
例の正面図であり、減少する厚さと異なるウオー
ムのピツチとを有するデイスクが示される。第６
図は、第１図のさらに他の変更例の正面図であ
り、交互に厚みが変化するデイスクを示す。 図において、１，２はウオームエレメント、７
ａ，７ｂ，２０ａ，２０ｂ，２４ａ，２４ｂはデ
イスク組、９ａ，９ｂは前側部表面、１１ａ，１
１ｂは肩部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同じ方向で設けられたピツチを有し、ほとん
   ど適合するように相互に係合しかつ同じ方向に駆
   動可能である複数の平行なウオームエレメントに
   より塑性材料の連続的な均質化および混合のため
   の装置であつて、各ウオームエレメントは、連続
   したデイスクに細分化され、そこではウオームか
   らウオームへの隣接するデイスクが、同じ厚さの
   組を形成し、そのデイスクは、或る組からそれぞ
   れの次の組へ各ウオームに沿つて、各組内で同じ
   方向にかつ同じ角度で回転し、そのデイスクは、
   回転の結果として自由になる前側部表面を有し、
   かつ自由な領域において、その側部表面は、それ
   ぞれの前表面が、そのウオームエレメントが回転
   するとき相互に通り過ぎて自由に移動することが
   できるような高さおよび幅を有する中心的な肩部
   を備えることを特徴とする、装置。 ２ 前記デイスクは、ウオームエレメントに沿つ
   て減少する厚みを有することを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３ ウオームエレメントに沿つたデイスクの厚さ
   は、より薄いデイスクがより厚いものに続き、こ
   のパターンが繰返されるように選択されることを
   特徴とする、特許請求範囲第１項記載の装置。 ４ 連続したデイスクが、異なる斜めのピツチを
   有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ５ 前記デイスクの肩部の放射状方向の距離は、
   少なくともピツチの高さの半分に相当することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載の装置。 ６ 前記肩部の軸方向の幅は、ピツチの高さに対
   応することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第５項のいずかれに記載の装置。 ７ 前記デイスクは、異なる角度位置でウオーム
   エレメント軸に固定可能であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   かに記載の装置。