JP5792116B2 - ２軸混練押出機 - Google Patents

Description

本発明は、２軸混練押出機に関するものである。

２軸混練押出機は、ＰＥやＰＰなどの樹脂材料を溶融しながら混練し、混練された樹脂を押し出す装置である。具体的には、内部が空洞とされたバレル内に、樹脂を混練する２本の混練ロータ（混練スクリュ）が回転自在に収容されている。この２本の混練ロータを回転させるために、混練ロータの一端側（ドライブエンド側）に駆動部が設けられている。この駆動部で発生した回転駆動力を減速機を介して混練ロータに伝達し、この混練ロータを回転させることで樹脂などの材料を混練するようになっている。

そして、これらの混練ロータや混練ロータを収容するバレルは、フレーム部材に取り付けられており、このフレーム部材は、直接コンクリートの基礎土台に対してアンカーボルトなどの締結具で固定される構造となっている。
ところが、このような２軸混練押出機で樹脂などの材料を混練している際に、混練部分では周期的な加振力が発生する。従来の２軸混練押出機では、強固な一体型のフレーム部材を用いることで加振力（２軸混練押出機に対して作用する振動力）を抑制するようにしている。しかし、近年では、２軸混練押出機に対しても低コスト化や軽量化のニーズがあり、高コストである強固な一体型のフレーム部材に代わって、軽量化され、且つ低コストに対応したフレーム部材が用いられている。このような軽量化されたフレーム部材を複数用いた２軸混練押出機であっても、特許文献１に開示されている技術を用いることで加振力を抑制するようにしている。

特許文献１には、バレル内で回転する混練ロータに対して混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が少なくとも１つ以上備えられており、フレーム部材が基礎土台に埋設された振動低減部材に固定されていることを特徴とするものである。フレーム部材は、混練ロータを駆動側で支持する駆動側のフレーム部材を２以上有しているか、基礎土台側に２以上に分岐された脚部を備えているのが好ましく、この駆動側のフレーム部材同士又は脚部同士が振動低減部材を介して連結されているのがより好ましいとされている。

このようにすれば、フレーム部材にかかる加振力を抑制することができる。

特開２０１０−１７９５６２号公報

しかしながら、近年では、生産コスト削減を目的とした装置の大型化や、多様化する樹脂材料の混練性能を確保するための最適スクリュ形状の開発に伴い、これまでにない大きな加振力が発生するケースも出てきている。このような大きな加振力は、２軸混練押出機の装置寿命に影響してしまうという問題がある。
そこで、本願発明者らは、混練ロータの一端側（ドライブエンド側、ＤＥ）で２点支持されると共に混練ロータの他端側（ウォーターエンド側、ＷＥ）で１点支持されている３点支持構造の２軸混練押出機で加振力を発生させる解析予測（解析シミュレーション）を行った。解析シミュレーションの結果、本願発明者らは、ＤＥ側においても大きな振動が発生することを見出した。

加振力を抑制するために、特許文献１のようにすれば、ＤＥ側のフレーム部材が基礎土台に埋め込まれた振動低減部材に連結されているため、この振動低減部材と一体になってフレーム部材の剛性が向上し、振動を抑制することが可能となる。また、振動低減部材を基礎土台に埋め込んでおけば、混練機のフレーム部材自体は軽量化できるので、混練機を低コスト化することもが可能となる。

だが、大きな加振力である場合、特許文献１の技術だけではＤＥ側のフレーム部材における振動を抑制することができない。
また、動吸振器などを用いた振動対策の場合、部品点数の増加によるコスト上昇が避けられず、性能チューニング等も大掛かりなものになるという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、加振力が大きい場合であっても、フレーム部材の必要部位だけに振動低減部材で補強をすることで、駆動部側（ＤＥ側）に配備されたフレーム部材およびそれに支持される混練ロータの振動を低コストで抑制することができ、据え付けやメンテナンス作業も容易に行える２軸混練押出機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る２軸混練押出機は、内部が空洞とされたバレルと、当該バレル内に挿入される左右一対の混練ロータと、当該混練ロータを回転させる駆動部とを備え、前記混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が当該混練ロータの軸方向に少なくとも３個備えられた２軸混練押出機において、前記少なくとも３個のフレーム部材のうち、２個のフレーム部材が駆動部側に配備され、且つ前記２個のフレーム部材には、前記混練ロータの回転で発生する加振力による振動を低減させる振動低減部材が設けられており、前記振動低減部材は、前記２個のフレーム部材の上部を掛け渡すように締結されていることを特徴とする。

好ましくは、前記振動低減部材は、前記２個のフレーム部材の上部を互いに交差するように締結されているとよい。
好ましくは、前記振動低減部材は、前記フレーム部材の上面若しくはフレーム部材の側面の上部のいずれかで締結されているとよい。
好ましくは、前記振動低減部材は、十字形状で一体成形されているとよい。
なお、本発明の２軸混練押出機の最も好ましい形態は、内部が空洞とされたバレルと、当該バレル内に挿入される左右一対の混練ロータと、当該混練ロータを回転させる駆動部とを備え、前記混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が当該混練ロータの軸方向に少なくとも３個備えられた２軸混練押出機において、前記少なくとも３個のフレーム部
材のうち、２個のフレーム部材が駆動部側に配備され、且つ前記２個のフレーム部材には、前記混練ロータの回転で発生する加振力による振動を低減させる振動低減部材が設けられており、前記振動低減部材は、前記２個のフレーム部材の上部を掛け渡すように、且つ互いに交差するように締結されていることを特徴とする。

本発明によれば、フレーム部材の必要部位だけに振動低減部材で補強をすることで、駆動部側に配備されたフレーム部材およびそれに支持される混練ロータの振動を低コストで抑制することができ、据え付けやメンテナンス作業も容易に行える。

本発明の２軸混練押出機の支持構造の断面及び振動低減部材の連結構造を示した図である。 ２軸混練押出機の振動モードを示した図である。 フレーム部材の変形状態を示した図である。 フレーム部材の連結状態を模式的に示した図である。（事例１） フレーム部材の連結状態を模式的に示した図である。（事例２） フレーム部材の連結状態を模式的に示した図である。（事例３） フレーム部材内に配置された軸受位置での水平方向振動速度を示した図である。

以下、本発明に係る２軸混練押出機１の実施形態について、図を基に説明する。
図１に示すように、２軸混練押出機１（以降、混練機１とも呼ぶ。）は、水平方向に沿って内部が空洞とされたバレル２と、このバレル２内に挿入可能な左右一対の混練ロータ３（混練スクリュ）と、この混練ロータ３を回転駆動させる駆動部４とから構成されている。

このバレル２の一方側（図１で右側）には、第１フレーム部材５が設置されており、バレル２の一方側の面と第１フレーム部材５の他方側の面とが密着するように連結されている。
第１フレーム部材５の一方側、すなわちバレル２から離れる側には、第１フレーム部材５から水平方向に所定の距離を空けて第２フレーム部材６が設置されている。

第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間には、内部に混練スクリュの軸部が貫通する空孔が形成された連結部材７が配備され、この連結部材７を介することで、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６とが一体的に連結されるようになっている。
さらに、第２フレーム部材６の一方側（図１で右側であってバレル２から最も離れた場所）には、混練ロータ３を回転駆動させるための駆動部４が設けられ、駆動部４と混練ロータ３とが直接連結されている。この駆動部４で発生した回転駆動力を混練ロータ３に伝達し、この混練ロータ３を回転駆動させている。このように混練機１は、左右一対の混練ロータ３を回転駆動させることで、ＰＥやＰＰなどの樹脂材料を溶融しながら混練するようになっている。

一方、バレル２の他方側（図１で左側であって第１フレーム部材５の反対側）には、第３フレーム部材８が設置されており、第３フレーム部材８の一方側の面とバレル２の他方側の面とが密着するように連結されている。また、第３フレーム部材８には、混練ロータ３の温度を調整するための冷却水を導入する冷却水供給部９が設けられている。上述した３つのフレーム部材は、水平面を有した基礎土台Ｍの上に起立して設置されている。

このように、バレル２内に挿入された２本の混練ロータ３を複数のフレーム部材（本実施形態では３つ）に分けて支持すれば、フレーム部材の間に空間が形成される。そのため、混練機１の重量を軽量化することができ、且つ混練機１の低コスト化に貢献することができる。
以降、２軸混練押出機１の構成を詳しく説明する。

なお、説明にあたっては、図１の紙面の右側（一方側）を混練機１を説明する際のドライブエンド側（ＤＥ側）とし、紙面の左側（他方側）をウォータエンド側（ＷＥ側）とする。また、混練ロータ３の回転軸に沿った方向（紙面の左右に沿った方向）を混練機１を説明する際の軸心方向と呼び、紙面の前後に沿った方向を混練機１を説明する際の左右方向と呼ぶ。さらに、図１の紙面の上側及び下側を混練機１を説明する際の上側及び下側と呼ぶ。

まず、バレル２は、長筒状の形状を呈しており、内部にめがね孔状の空洞（左右一対の円形状の空孔）がその軸心を水平方向を向けて形成されている。本実施形態のバレル２は、水平方向に対して３つの筒状部材が連結されて構成されている。詳しくは、挿入された材料を送り出す第１スクリュ室１０を構成する筒部材と、材料を溶融して混練する混練室１１を構成する筒部材と、混練された材料を外部へ排出する第２スクリュ室１２を構成する筒部材とで構成されている。これらの３つの筒部材を連結することで、一体的なバレル２となっている。

第１スクリュ室１０の上部には、ホッパ１３（じょうご型の口）が備えられている。このホッパ１３から挿入された樹脂などの材料は、後述する混練ロータ３の第１スクリュ翼部１４の回転によって第１スクリュ室１０を通過して、混練室１１に送り出されるようになっている。
混練室１１の中途部には、バレル２支持部材が下方に向けて突出するように形成されている。このバレル２支持部材は、下端側がフランジ状に形成され、直接コンクリートの基礎土台Ｍに対してアンカーボルトや逆Ｌ字型のレール状固定具などの締結具Ｓで固定されている。混練室１１のウォータエンド側（他方側）には、混練室１１の内周面と混練ロータ３との間に形成される材料の流路を開閉して、材料の混練度を調整するゲート式の混練度調整部１７が設けられている。この空洞部に一対の混練ロータ３が回転自在に備えられている。

上記したバレル２に挿入される混練ロータ３は、バレル２の内部を軸心方向に貫通するように左右方向に一対設けられている。それぞれの混練ロータ３は、軸方向の中途部に混練翼部１８（ロータ部）と、第１スクリュ翼部１４と、第２スクリュ翼部１５とを有している。
混練翼部１８は、バレル２の混練室１１に相当する位置に配備されている。混練翼部１８は、材料を混ぜ合わせるのに適した翼を有しており、混練室１１内で材料を混練する構成となっている。

また、第１スクリュ翼部１４は、第１スクリュ室１０に相当する位置に配備されている。第２スクリュ翼部１５は、第２スクリュ室１２に相当する位置に配備されている。即ち、第１スクリュ翼部１４と第２スクリュ翼部１５は、混練翼部１８を挟むような位置で配備されている。それぞれのスクリュ翼部は、材料をウォータエンド側に向かって送り出せるように軸心方向に沿って、ねじれた翼が形成されている。

混練ロータ３は、第１スクリュ翼部１４を用いて混練室１１に材料を送り、混練翼部１８を用いて混練室１１で混練し、第２スクリュ翼部１５を用いて混練された材料をウォータエンド側に送る構成となっている。
混練ロータ３におけるドライブエンド側の端部には、混練ロータ３を回転駆動させる駆動部４が配備されている。この駆動部４の内部には、図示は省略するが、回転駆動力を発生させる駆動モータと、この駆動モータで発生した回転駆動力を減速しつつ一対の混練ロータ３に向けて分配する減速機とで構成されている。駆動部４は、内部で回転駆動力を分配し、分配された回転駆動力を２本の動力伝達軸１９から出力する構成となっている。動力伝達軸１９と混練ロータ３との間には、回転駆動力を伝達するカップリング２０がそれぞれ設けられている。

第１スクリュ翼部１４よりドライブエンド側の混練ロータ３は、ストレート円筒状の軸部として形成されている。この円筒状の軸部には、混練ロータ３を回転自在に支持する複数の軸受部２１（本実施形態では２箇所）が設けられている。
また、第２スクリュ翼部１５よりウォータエンド側の混練ロータ３は、ストレート円筒状の軸部として形成されている。この円筒状の軸部には、混練ロータ３を回転自在に支持する軸受部２１が設けられている。混練ロータ３のウォータエンド側の端部には、混練ロータ３の内部に冷却水を送る冷却水供給部９が備えられている。この冷却水供給部９から混練ロータ３の内部に冷却水を供給することで、混練ロータ３の温度を調整できるようになっている。

一対の混練ロータ３が挿入されたバレル２は、複数のフレーム部材に連結されると共に支持されている。
このバレル２のドライブエンド（ＤＥ）側には、第１フレーム部材５（ＤＥ１）と第２フレーム部材６（ＤＥ２）とが連結部材７を介して一体的に連結されており、バレル２のウォータエンド（ＷＥ）側には、第３フレーム部材８（ＷＥ３）が連結されている。第１フレーム部材５は、バレル２のドライブエンド側端面に直接連結されており、第２フレーム部材６は、第１フレーム部材５から少し隔てた位置（例えば、１〜１．５ｍ程度の間隔）に配置されている。なお、第２フレーム部材６と、第１フレーム部材５との間隔は、２軸混練押出機１の寸法によって異なる。

第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間には、連結部材７が設けられている。連結部材７は、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６とを軸心方向に一体的に連結するようになっている。この連結部材７は、筒状に形成されており、筒内部に混練ロータ３を挿入することができるようになっている。連結部材７のドライブエンド側の端面には、第２フレーム部材６が連結され、また連結部材７のウォータエンド側の端面には、第１フレーム部材５が連結されている。

これら第１フレーム部材５及び第２フレーム部材６の上部側には、水平（軸心）方向に沿って軸孔が形成され、混練ロータ３のストレート筒状部を挿入できるようになっている。また、この軸孔の内周面には、それぞれ混練ロータ３を回転自在に支持する軸受部２１が備えられている。
第１フレーム部材５及び第２フレーム部材６の下端側には、混練ロータ３側（上側）から基礎土台Ｍ側（下側）に向かって脚部が備えられている。この脚部の下端は、フランジ状に形成され、複数の締結具Ｓ（例えば、アンカーボルト）を用いて基礎土台Ｍに固定できるようになっている。

一方、第３フレーム部材８は、バレル２のウォーターエンド側端面に直接連結されている。
この第３フレーム部材８の上端側には、水平（軸心）方向に沿って軸孔が形成され、混練ロータ３のストレート筒状部を挿入できるようになっている。また、この軸孔の内周面には、それぞれ混練ロータ３を回転自在に支持する軸受部２１が備えられている。

以上述べた第１フレーム部材５〜第３フレーム部材８は、いずれも水平な基礎土台Ｍの
上に起立状に配備されており、直接コンクリートの基礎土台Ｍに対してアンカーボルトや逆Ｌ字型のレール状固定具などの締結具Ｓで固定されている。第１フレーム部材５〜第３フレーム部材８は、混練ロータ３やバレル２に加わる静荷重及び動的荷重を基礎土台Ｍに対して支持するものである。また、第２フレーム部材６〜第３フレーム部材８との間、即ち、本実施形態の２軸混練押出機１の全体の長さ（全長）は、約７ｍである。なお、２軸混練押出機１の全体の長さ（全長）は、当業者が通常実施する２軸混練押出機の範囲であれば、いずれの長さでもよい。例えば、約１０ｍ程度の長さであってもよい。

図１に示すように、混練ロータ３及びバレル２に加わる静荷重及び動的荷重を複数のフレーム部材（第１フレーム部材５〜第３フレーム部材８）に分けて支持すれば、フレーム部材の間に空間が形成され、フレーム部材の重量及び混練機１の重量を軽減させることができる。
ところが、近年では、生産コスト削減を目的とした装置の大型化や、多様化する樹脂材料の混練性能を確保するための最適スクリュ形状の開発に伴い、これまでにない大きな加振力（２軸混練押出機１に対して作用する振動力）が発生するケースも出てきている。このような大きな加振力は、２軸混練押出機１の装置寿命に影響してしまうという問題がある。特に、ドライブエンド側のフレーム部材（第１フレーム部材５，第２フレーム部材６）は、軽量化のため小型化されており、混練ロータ３の振動による影響を受け易くなっている。その結果、ドライブエンド側のフレーム部材５，６が撓んでしまい、軸受部２１などの各部材に大きな負荷がかかる虞がある。

係る問題への対応を探るため、本願発明者らは、コンピュータシュミレーションを通じて、混練ロータ３の振動の数値解析をした。
図２は、混練ロータ３が回転している際の振動をコンピュータシュミレーションで解析して、得られた結果を示した図である。
図２に示すように、２軸混練押出機１の振動状態については、第３フレーム部材８（ＷＥ３）と第１フレーム部材５（ＤＥ１）との間の振動が大きく、それぞれの混練ロータ３は、軸心方向のいずれの位置であっても同位相で振動する。各部位ごとで見ると、第３フレーム部材８（ＷＥ３）と第１フレーム部材５（ＤＥ１）との間では同位相で振動し、第１フレーム部材５（ＤＥ１）と第２フレーム部材６（ＤＥ２）との間では逆位相で振動することが知見された。

図３に示すように、２軸の混練ロータ３が樹脂を混練する際に、混練ロータ３の反力が軸受部２１を介してフレーム部材に伝達する。そのため、軸受の特定の位置（図３では矢印が示す位置）に力が作用する。フレーム部材は、下部が基礎土台Ｍに対して固定され、片持ち状態となっているため、フレーム部材の上端側（上部）の振動変位が大きいことも確認された。

また、表１に示すように、混練ロータ３の振動は、既設の２軸混練押出機１（実機）の振動を測定した結果からも、水平方向の振動が上下方向の振動に比べて大きいこと（ＲＭＳ振動速度比＞１）も確認された。表１において、ＤＥ１は第１フレーム部材５を示し、ＤＥ２は第２フレーム部材６を示している。ＷＥは第３フレーム部材８を示している。

このような振動を抑制するためには、第３フレーム部材８の場合、第３フレーム部材８自身を強化したり、動吸振器（アブソーバ、ダンパ）などを用いたりすることが一般的な振動対策である。しかし、第１フレーム部材５及び第２フレーム部材６の場合、逆位相で振動する状態である。そのため、上述した一般的な振動対策は、高コストであったり、メンテナンス性に問題があったりするため現実的に適用することが困難である。例えば、ＤＥ側の２つのフレーム５，６にそれぞれの動吸振器が必要となる。

そこで、本願発明者らは、鋭意研究を重ね、フレーム部材の最大変位となる位置、即ち、第１フレーム部材５の上部及び第２フレーム部材６の上部を振動低減部材２２，２３で連結することが最良の振動対策であることを見出した。
本発明の２軸混練押出機１では、第１フレーム部材５と、第２フレームとの間に振動低減部材２２，２３を連結することで、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６とが一体化され剛性が増し、混練ロータ３の振動を抑制することができる。

次に、第１ドライブエンドフレーム部材及び第２ドライブエンドフレーム部材を振動低減部材２２，２３で連結した場合の効果を、幾つかの事例を用いてさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例に用いられる混練機１は、上述のように第１フレーム部材５、第２フレーム部材６、バレル２支持部材、第３フレーム部材８の４つを備えており、これらで混練機１による荷重を支持するように構成されている２軸混練押出機１である。
［事例１］
図４に示すように、振動低減部材２２，２３は、２本の長尺の部材であり、第１フレーム部材５の上部と第２フレーム部材６の上部を掛け渡すように締結されている。この２本の振動低減部材２２，２３は、それぞれ第１フレーム部材５の上面の角側から第２フレーム部材６の上面の対面しない角側に向けて交差するように固定されている。このように、振動低減部材２２，２３は、フレーム部材の上方を交差するように連結されるため、それぞれの振動低減部材２２，２３の形状が異なっている。

まず、２本の振動低減部材２２，２３のうち、下側に配置される振動低減部材２２は、短冊状の直方体で形成され（断面形状：７０ｍｍ×１００ｍｍ）、両端部には円筒状の孔が複数設けられており、ボルトなどの締結具Ｓが貫通可能となっている。図４に例示した下側に配置される振動低減部材２２は、第１フレーム部材５の上面右端から第２フレーム部材６の上面左端へと架け渡されている。

次に、上側に配置される振動低減部材２３は、下側に配置される振動低減部材２２と同様に、短冊状の直方体で形成され、両端部には円筒状の孔が複数設けられおり、ボルトなどの締結具Ｓが貫通可能となっている。また、この振動低減部材２３の両端部は、下側に配置される振動低減部材との干渉を回避するための突出部が形成されている。この突出部が下方に向かって形成されることで、上側に配置される振動低減部材２３が下側に配置される振動低減部材２２の上部を通過するような配置となり、振動低減部材２２，２３同士の干渉を回避している。図４に例示した上側に配置される振動低減部材２３は、第１フレーム部材５の上面左端から第２フレーム部材６の上面右端へと架け渡されている。

これらの振動低減部材２２，２３は、両端部にある円筒状の孔を貫通した締結具Ｓによって、第１フレーム部材５の上面及び第２フレーム部材６の上面と連結される。
［事例２］
図５に示す振動低減部材２４は、図４に示すような２本からなる短冊状（断面形状：７０ｍｍ×１００ｍｍ）の振動低減部材２２が十字形状で交差するように一体的に成形されたものである。即ち、この振動低減部材２４は、振動低減部材２４の中央から４つの梁部が略同じ長さで水平方向に突出するように形成されている。この振動低減部材２４を十字形状に一体的に成形することで、振動低減部材２４の剛性をさらに上げることができ、且つ２本からなる振動低減部材２４同士の干渉することもなくなる。

図５に示すように、十字状に成形された振動低減部材２４は、第１フレーム部材５の上面右側から第２フレーム部材６の上面左側に掛け渡されると共に、第１フレーム部材５の
上面左側から第２フレーム部材６の上面右側に掛け渡される。図５に示す振動低減部材２４の両端部には、図４に示す振動低減部材２２，２３と同様に、円筒状の孔が複数設けられおり、ボルトなどの締結具Ｓが貫通可能となっている。十字状に成形された振動低減部材２４は、円筒状の孔を貫通した締結具Ｓによって、第１フレーム部材５の上面及び第２フレーム部材６の上面に固定される。
［事例３］
図６に示す振動低減部材２５は、２本の長尺の部材であり、第１フレーム部材５の側面と第２フレーム部材６の側面を繋ぐように締結されている。

例えば、一方の振動低減部材２５は、第１フレーム部材５の左側面（紙面手前側）から第２フレーム部材６の右側面（紙面奥側）に向かって繋ぐように締結されている。また、他方の振動低減部材２５は、第１フレーム部材５の右側面（紙面奥側）から第２フレーム部材６の左側面（紙面手前側）に向かって繋ぐように締結されている。つまり、事例３の２本の振動低減部材２５は、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間を交差するように繋げられている。このように、２本の振動低減部材２５が水平方向に対して交差するように繋げられるため、それぞれの振動低減部材２５を上下方向にずらして配置している。

事例３の振動低減部材２５は、短冊状の直方体（断面形状：７０ｍｍ×１００ｍｍ）で形成された梁部２６と、この梁部２６とフレーム部材の側面とを連結する連結部２７とで構成されている。梁部２６は、対角線上にあるそれぞれフレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６の角同士を結ぶように配置されている。即ち、梁部２６は、フレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６の角同士に対して、襷掛けをするような状態で配置される。梁部２６の両端部には、フレーム部材の側面と梁部とを連結する連結部２７が突出するように形成されている。

連結部２７は、フレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６の側面に沿うようになっており、フレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６の側面と接触するように配置される。この連結部２７には、ボルトなどの締結具Ｓが貫通可能な円筒状の孔が複数設けられおり、円筒状の孔を貫通した締結具Ｓによって、フレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６と振動低減部材２５が連結される。

上記した事例１〜事例３の振動低減部材２２〜２５の幅及び厚みは、混練機１で発生する振動の大きさや振動の速度を抑制可能なものとされる。また、これらの振動低減部材２２〜２５は、鋼などの金属で形成されることが望ましい。
一方、図示はしないが、振動を抑制する方法として、短冊状の直方体（断面形状：７０ｍｍ×１００ｍｍ）で形成された振動低減部材２２を第１フレーム部材５の上面の角側から第２フレーム部材６の上面の対面する角側に向けて、非交差状に掛け渡すように固定する方法がある。即ち、２本の振動低減部材２２が平行状態で配置されつつ、それぞれの２本の振動低減部材２２が固定されている方法である。この方法も、振動を抑制する方法の一つとして挙げられる。

以下、上述した振動低減部材２２，２３を用いて、混練ロータ３の振動を抑制した解析シュミレーションの例について、述べる。
コンピュータシュミレーションを通じて、混練ロータ３を加振したときのＤＥ側の軸受部２１にかかる荷重の数値解析を行った。
図７は、ＤＥ側の軸受部２１の位置での水平方向振動速度の結果をまとめたものである。

まず、図７に示されている「補強なし」について、述べる。
「補強なし」とは、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間に、振動低減部材２２，２３を用いないことであり、即ち、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６とがそれぞれ独立した状態のことである。
このような状態で混練ロータ３が回転すると、ＤＥ側の軸受部２１にかかる荷重が最も大きい。図３に示すように、２軸の混練ロータ３が回転する際の反力が軸受部２１を介してフレーム部材に伝達し、軸受の特定の位置に荷重がかかる。そのため、フレーム部材（
ＤＥ１，ＤＥ２）５，６は片持ち状態となり、フレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６の上端側（上部）の振動変位が大きくなる。「補強なし」の解析結果を振動速度１００％とし、後述する振動低減部材２２，２３を用いた場合の解析結果と比較するときの基準とする。

次に、図７に示されている「平行梁」について、述べる。
「平行梁」とは、第１フレーム部材５の上面左（右）側と、第２フレーム部材６の上面左（右）側との間に、短冊状の振動低減部材２２を直線上に架ける状態のことであり、即ち、第１フレーム部材５と、第２フレーム部材６とに架けられた２本の振動低減部材２２が軸心方向に沿った状態のことである。

「平行梁」は、「補強なし」に比べて、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６とが一体となって連結されており、補強の効果があると予想される。しかし、「平行梁」は、振動低減部材２２が軸心方向に沿って繋がっているものの、梁部の曲げ剛性が不十分であるため、第１フレーム部材５（ＤＥ１）と第２フレーム部材６（ＤＥ２）との間で起こる逆位相の振動を抑制する働きが弱い。その結果、フレーム部材に対しての補強効果がほとんどなく、振動の抑制に寄与しない。図７に示すように、「平行梁」では、振動速度が「補強なし」に対して数％の減少に留まり、フレーム部材に対しての振動抑制効果が現れていない。

ここで、図７に示されている「クロス梁」について述べる。図７の「クロス梁」とは、振動低減部材２２，２３が、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６の上部を掛け渡すように締結されているもの（事例１）をいい、本願発明に係る振動低減部材２２，２３のことである。
「クロス梁」は、「平行梁」と異なり、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間に連結されている振動低減部材２２，２３が交差するように掛け渡されており、逆位相の加振力に伴うせん断力を振動低減部材の伸縮剛性で受けることができる。それ故、２つのフレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６が水平方向で互いに逆方向に変形することを防止することができる。

ところで、「クロス梁」などの振動低減部材２２，２３の連結形状をパラメータとして、コンピュータシュミレーションで数値解析をすると、目標の振動速度にするために必要な振動低減部材２２，２３の太さや幅などの部材形状を決定することができ、最小限の補強でより効率的な振動抑制効果が得られる。
このように、第１フレーム部材５（ＤＥ１）の上部と、第２フレーム部材６（ＤＥ２）の上部との間を振動低減部材２２，２３で交差するように連結することで、駆動部４側（ＤＥ側）に設置されたフレーム部材（ＤＥ１，ＤＥ２）５，６及びそれに支持される混練ロータ３の振動を抑制することができる。この振動低減部材２２，２３は、鋼などの金属製の角材で製作されており、製作するコストを低くすることができる。また、振動低減部材２２，２３はボルトなどの締結具Ｓで固定されているため、脱着が容易であり、フレーム部材５，６に備えられた軸受けを交換することなどのメンテナンス作業も容易に行うことができる。

さらに、フレーム部材５，６の振動を抑制する方法として、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間に十字状に連結された振動低減部材（事例１）を設置した上で、上述した「平行梁」（事例２）を設けるようにしてもよい。このようにすると、第１フレーム部材５と第２フレーム部材６との間が４本の振動低減部材で固定されることとなり、フレーム部材５，６に起こる回転変形を抑えることができ、２軸混練押出機１に対して作用する振動力を抑制する効果が高まる。

なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する領域を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１ ２軸連続式混練機（混練機）
２ バレル
３ 混練ロータ
４ 駆動部
５ 第１フレーム部材（ＤＥ１）
６ 第２フレーム部材（ＤＥ２）
７ 連結部材
８ 第３フレーム部材（ＷＥ３）
９ 冷却水供給部
１０ 第１スクリュ室
１１ 混練室
１２ 第２スクリュ室
１３ ホッパ
１４ 第１スクリュ翼部
１５ 第２スクリュ翼部
１６ バレル支持部材
１７ 混練度調整部
１８ 混練翼部
１９ 動力伝達軸
２０ カップリング
２１ 軸受部
２２ 振動低減部材（下側）
２３ 振動低減部材（上側）
２４ 振動低減部材（十字形状）
２５ 振動低減部材（Ｓ字形状）
２６ 梁部
２７ 連結部
Ｍ 基礎土台
Ｓ 締結具

Claims (3)

1. 内部が空洞とされたバレルと、当該バレル内に挿入される左右一対の混練ロータと、当該混練ロータを回転させる駆動部とを備え、前記混練ロータを回転自在に支持するフレーム部材が当該混練ロータの軸方向に少なくとも３個備えられた２軸混練押出機において、
   前記少なくとも３個のフレーム部材のうち、２個のフレーム部材が駆動部側に配備され、且つ前記２個のフレーム部材には、前記混練ロータの回転で発生する加振力による振動を低減させる振動低減部材が設けられており、
   前記振動低減部材は、前記２個のフレーム部材の上部を掛け渡すように、且つ互いに交差するように締結されている
   ことを特徴とする２軸混練押出機。
2. 前記振動低減部材は、前記フレーム部材の上面若しくはフレーム部材の側面の上部のいずれかで締結されていることを特徴とする請求項１に記載の２軸混練押出機。
3. 前記振動低減部材は、十字形状で一体成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２軸混練押出機。