トランスミッション部品！二軸スクリュー押出機の「心臓部」はどのように機能するのでしょうか？

ユーザーにとって、押出機製品をどのように選択し評価するかは難しい問題です。どのような押出機がコストパフォーマンスに優れているのでしょうか？目的から判断すると、装置に求められる基本的な要件は主に以下の5点です。

（1）品質：品質はユーザーにとって最も重要であり、押し出し製品の品質は顧客への約束であり、企業の生命であり、企業の発展と密接に関係しているため、製品バッチの一貫性が長期間保証されるかどうかは、押し出し機の品質を評価する重要な指標です。

（2）効率性：効率性は更なる評価指標です。品質を基盤として単位時間当たりの製品収率を最大限に高めることは、あらゆる企業の目標であり、急速な発展への道です。

（3）コスト：効率を向上させること自体がコスト削減の手段の一つであり、効率を向上させることで単位時間当たりの水、電気、ガスなどのエネルギー消費量が直接削減され、ランニングコストが下がる。一方、企業の最大の関心事は人件費や管理費の削減であり、設備や土地の需要も減少する。

（4）耐久性：効率と寿命は反比例し、効率の向上は寿命の低下につながる可能性があります。高効率を前提として寿命を確保または延長するためには、より耐久性の高い材料を使用する必要があり、耐摩耗性の高いネジ材料、高強度の芯金を使用する必要があります。

（５）実用性：ユーザーの観点から、装置の操作やメンテナンスが容易かどうか、装置が安定して稼働するかどうか、故障率が高いか低いかなども、押出機の品質を評価する指標の１つである。

まとめると、品質と効率は決定的に重要な二つの指標です。「品質の確保」と「効率の向上」を実現することこそが、押出機メーカーが長年にわたり常に開発を続けてきた目標です。
トランスミッションコンポーネント

その二軸押出機ツインスクリューは、「押し出し」と「伝達」という2つの主要部品に分かれています。「押し出し部品」は「品質保証」の主要部品であり、「伝達部品」は「効率」と「品質保証」の主要部品です。ツインスクリューの技術的進歩は、トルク分配ボックスの刷新によって顕著に表れており、その重要性を物語っています。

今日は押出機の「トランスミッション」部分についてお話します。

トランスミッションコンポーネントは、二軸押出機車のエンジンと同じように、十分な出力を出すには十分な動力を提供できるため、押し出し効率を向上させるには動力を供給する強力な伝動システムが必要です。

二軸スクリュー押出機では、動力はスクリューエレメントの回転運動に反映されます。回転運動の運動エネルギーはねじり力に変換され、トルクが大きいほど多くの材料を輸送できます。つまり、高出力を達成するには、高トルクの駆動システムによる動力供給が必要となります。

駆動システムには、並列 3 軸ギア構造と両側対称駆動ギア構造という 2 つの代表的な構成があります。

（1）並列3軸駆動構造

このソリューションの利点は、構造が簡単で組み立てが簡単で、製造コストが低く、ギアへの負荷が軽減されるためシステムのトルクが増加することです。ただし、この構造の力は、並列伝達中に B シャフトのベアリングに常に大きな負荷をかけます (図 3 に示すように)。また、回転中に B シャフトは常に同じ方向の力、つまり曲げとねじりの組み合わせ作用 (対称周期応力) を受け、B シャフトのベアリングは出力トルクが増加するにつれて B シャフトにかかる力が大きくなり、20,000 時間の力摩耗後にベアリングはギア シャフトとベアリングの寿命限界に達します。そのため、ギアボックスの寿命は B シャフト ベアリングによって決まります。

第二に、そして決定的なことは、B シャフトには常に高い負荷がかかるため、ベアリングの摩耗が加速され、B シャフトのラジアル振れが増大して故障に至り、システムが不安定な電力システムになるということです。

動力源が不安定になると、それによって駆動される押し出し部品が不安定になります。つまり、ベアリングの振れが大きくなると、バレル内のスクリューの回転軌道も変化し、スクリューとバレル間のクリアランスが不均一になり、バレル内の材料の滞留時間が不均一になり、製品品質の一貫性が低下します。

（２）両側ギア対称伝動構造

図4は、両側ギア対称駆動構造の概略図を示しています。この構造の出力軸Aは、以前の構造と同様に、十分な寸法スペースと強度と剛性の大きな安全率を備えています。出力軸Bも中心距離によって制限され、サイズ制限の問題があります。この構造の解決策は、動力を2組のギアに分割し、B軸を上下から対称的に駆動することです。これにより、上下ギアの噛み合い点の負荷が半減し、トルク負荷容量が増加するだけでなく、供給される材料の量も増加します。これにより、上下ギアの負荷が半減し、トルク負荷容量が増加するため、充填量が増加し、生産性が効果的に向上するだけでなく、B軸にかかるラジアル力が互いに打ち消し合ってゼロになります。図 5 に示すように、B シャフトのギアには接線力のみがかかるため、完全な力結合ドライブ、つまり純粋なトルク出力シャフトが形成され、B シャフトの曲げ応力が排除されます (B シャフトにはねじり力、つまり一方向の周期的応力のみがかかります)。

また、この構造は、B軸のラジアルベアリング負荷が完全に除去されるという特徴があり、B軸ベアリングは理論上摩耗することがなく、構造1に比べてはるかに長い72,000時間（約10a）の耐用年数を実現し、経年変化で回転精度が劣化するというB軸の履歴を変えています。

この構造は、高トルク出力を実現し、生産性を向上させ、耐用年数を延ばすだけでなく、さらに重要なことに、トルク分配システムの安定性と製品品質の一貫性を保証します。出力軸Bのベアリングはラジアル力を受けず、摩耗せず、ラジアルランアウトの変化が発生せず、スクリューシャフトのラジアルランアウトも発生しません。これにより、システム全体が長期間にわたって安定して連続的に動作することが保証されます。つまり、スクリューとスクリューとバレルの間の隙間が不均一に変化せず、バレル内の材料の滞留時間も不均一にならないため、製品品質の安定性が確保されます。トルクの指数関数的な増加により、充填量が大幅に増加し、指数関数的に高い生産効率が保証されます。

しかし、この構造の欠点は、構造が比較的複雑であること、高い加工精度が要求されること、組み立てが困難であること、製造コストが比較的高いことです。

この駆動構造の応用は、以下のように押出技術の進歩に大きな意義を持っています。

1) 押し出しシステムに安定した信頼性の高い電力を供給し、安定した押し出しに信頼性の高い電力保証を実現します。

2) トルク出力が高くなると、より高い投与量を達成でき、スクリューの有効長さも長くなり、より均一な分配と分散混合が可能になります。

3) 精密な押し出しと効率的な配合プロセスのための信頼性の高いパワー。

4)より高い出力速度とより小さなネジクリアランスを実現できます。