特許 7328286 三軸プラネタリーミキサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】三軸プラネタリーミキサー

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/95 20220101AFI20230808BHJP

   B01F 27/96 20220101ALI20230808BHJP

   B01F 27/93 20220101ALI20230808BHJP

   B01F 27/90 20220101ALI20230808BHJP

   B01F 27/92 20220101ALI20230808BHJP

   B01F 35/30 20220101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

B01F27/95

B01F27/96

B01F27/93

B01F27/90

B01F27/92

B01F35/30

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021132117

(22)【出願日】2021-08-16

(65)【公開番号】P2022033716

(43)【公開日】2022-03-02

【審査請求日】2021-08-16

(31)【優先権主張番号】109127984

(32)【優先日】2020-08-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】521205869

【氏名又は名称】弘▲ぎょく▼機械工業有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100136319

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 宏修

(74)【代理人】

【識別番号】100148275

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100142745

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 世子

(74)【代理人】

【識別番号】100143498

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 健

(72)【発明者】

【氏名】呂，洞明

【審査官】小久保 勝伊

(56)【参考文献】

【文献】実公平０５－０２０４２６（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特表２００５－５２３８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２３９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１５５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－００８５３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－１９２３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９９５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８０５７３５４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５２１４５４８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２７／００－２７／９６

Ｂ０１Ｆ ３５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に第１の駆動モータ及び第２の駆動モータが設けられ、上方に貫通孔の形成された膨張タンクが設けられたボックス本体と、
前記ボックス本体の下方に設置され、かつ、内部に、前記第１の駆動モータに接続された第１の伝動ユニットと、前記第２の駆動モータに接続された第２の伝動ユニットとを有し、さらに、２つの低速歯車及び１つの高速歯車が設けられ、前記低速歯車が前記第１の伝動ユニットとは相互に組み立てられて低速シャフトが設けられる一方、前記高速歯車が前記第２の伝動ユニットとは相互に組み立てられて高速シャフトが設けられたギアボックスと、
撹拌タンクを形成し、かつ２つの低速撹拌アセンブリ及び１つの高速撹拌アセンブリが設けられ、前記低速撹拌アセンブリが前記低速シャフトに接続し、前記高速撹拌アセンブリが前記高速シャフトに接続し、前記２つの低速撹拌アセンブリは、撹拌タンク面積の５８%～６３%を占め、前記高速撹拌アセンブリは、撹拌タンク面積の３７%～４２%を占める撹拌バレルと、を含む三軸プラネタリーミキサーにおいて、
前記低速撹拌アセンブリは、上辺部と下辺部とを有し、
前記低速撹拌アセンブリは、前記上辺部及び前記下辺部の両端にそれぞれ側辺部で延伸して接続され、かつ
前記低速撹拌アセンブリは、前記上辺部で前記低速シャフトに接続されており、
前記側辺部の断面形状は、１２０度以上の最大内角及び７０度～７８度の最小内角を有する鏡像対称六角形となるように構成され、
前記上辺部の長さは、隣接する低速撹拌アセンブリの低速シャフト間の距離より大きく、
各前記低速撹拌アセンブリは、公転すると同時に各前記低速シャフトを中心としてそれぞれ自転し、
前記上辺部と下辺部とは、投影では交互にＸ字状になるように配置され、
前記側辺部は、最大内角が１２０度以上、最小内角が７０度～７８度である鏡像対称六角形の断面形状を有するように構成され、
前記鏡像対称六角形の横方向最大幅（Ｌ）、縦方向最大幅（Ｗ）、最小辺の長さ（Ｎ）は、次の式（１）、（２）を満たす、ことを特徴とする、三軸プラネタリーミキサー。
６：５≦Ｌ：Ｗ≦７:５ （１）
１５：５≦Ｌ：Ｎ≦４０：５ （２）

【請求項2】

前記第１の駆動モータは、前記第１の伝動ユニットに接続された第１の伝動アセンブリを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項3】

前記第２の駆動モータは、前記第２の伝動ユニットに接続された第２の伝動アセンブリを有することを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項4】

前記膨張タンクは、前記ギアボックスの内部に連通する連通路を有することを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項5】

前記ギアボックス内にさらにカウンタウェイトが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項6】

前記第１の駆動モータは、緩速アセンブリを有することを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項7】

前記高速攪拌アセンブリは、分散ブレード、蝶ブレード、パドルブレード、盤式ブレード又は棒式ブレードなどの撹拌可能なアセンブリであることを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【請求項8】

前記低速撹拌アセンブリは、直枠ブレード又は螺旋ブレードであることを特徴とする請求項１に記載の三軸プラネタリーミキサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三軸プラネタリーミキサーに関し、特に、粒子集合体（集合粒子の塊）を高速シャフトで高速かつ均一的に分散すると共に、低速シャフトが交差しながら接線方向に混合及び混練し、原料の粒子集合体を掻き混ぜることで、良好な分散効果を達成し、生産効率を向上させる三軸プラネタリーミキサーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のミキサーの種類や用途は、使用目的によって異なるが、いずれもバレルを備えており、材料を投入した後、スピンドルに撹拌ブレードを取り付けて混合作業を行い、粉末と材料が均一に分散するという目的を達成してから再利用することができる。
ただし、一般型ミキサーは、少量又は材料構造の変化が少ない用途に適しているが、科学的技術の進歩に伴い、ニーズや、粉末、材料の更新、及び材料の種類は過去とは異なるケースが多く、ミキサーの役割に対し要求が高くなるが、従来のミキサーは一般的な要件にしか満たすことができず、より大量、より洗練された分散要件と、同時間帯で一貫した品質の製品を製造する方法については、ユーザーが突破口を探さなければならない問題を直面するため、多軸プラネタリーミキサーが開発された。
市場に出回っている一般的な機械式高速ミキシングは、６００ｒｐｍから７２００ｒｐｍの回転数で動作し、すべてベルト操作を使用しており、ベルトアジャスターが含まれるようになっているが、ベルトが長く作動すると、ベルトの緩みやベルトの過熱、滑りが発生しやすく、トルクロスや誤動作の原因になり、さらに、キャビネットスペースが狭く、ベルトアジャスターの取付けが容易ではなく、ベルトアイドラーを取って代わると誤動作しやすく、生産に影響を与え、生産停止、修理に移行するリスクを引き起こしてしまう。
さらに、一般的に、従来の４軸アーム型プラネタリーミキサーの４軸アームの中心は菱形であり、各軸が配置空間の１／６を担っているが、軸受の設置空間が狭いため、軸心が小さく、揺れやすく、軸受の動的荷重が弱く、軸が変形しやすく、曲がりやすい。高速分散ブレードは、スペース不足のため低速ブレードとの衝突を恐れ、分散効果が低く効率が悪い。
また、一般的に、従来の２軸アーム型プラネタリーミキサーの２軸アームの中心は一字状であり、高速分散はバレル径面積の５分の２を占め、スペースが大きく軸受、軸心の拡大に適しているため、揺れにくく、軸受の動的荷重が強く、軸は変形や曲げが容易ではなく、分散ブレードも分散を増加させることができるが、高低速シャフトが一列に並んでいるため、低速シャフトは混練せずに混合するだけで、両側のブランク対流は、公転のみ操作できず、分散の効率効果が悪いことが知られる。

【0003】

従って、前記従来の問題と欠点をどのように解決するかは、本発明の発明者及びこの業界に従事する関連製造業者が緊急に研究及び改善したい方向である。

【発明の概要】

【0004】

これに鑑みて、上記の問題を有効に解決するために、本発明の主な目的は、粒子集合体を高速シャフトで高速かつ均一的に分散すると共に、低速シャフトが交差しながら接線方向に混合及び混練し、原料の粒子集合体を掻き混ぜることで、良好な分散効果を達成し、生産効率を向上させる三軸プラネタリーミキサーを提供することにある。

【0005】

本発明の別の目的は、ベルトを使用する問題を避けるために、フルギアで動作する三軸プラネタリーミキサーを提供することにある。

【0006】

本発明のもう一つの目的は、公転また自転範囲が撹拌タンク内部をカバーして分散効率を高める三軸プラネタリーミキサーを提供することにある。

【0007】

前記目的に達するために、本発明は、ボックス本体と、ギアボックスと、撹拌バレルとを含む三軸プラネタリーミキサーを提供する。前記ボックス本体の内部には、第１の駆動モータ及び第２の駆動モータが設けられる。前記ボックス本体の上方には、膨張タンクが設けられる。前記ギアボックスは、前記ボックス本体の下方に設置し、且つ前記ギアボックス内には第１の伝動ユニットと第２の伝動ユニットとを有する。前記第１の伝動ユニットは前記第１の駆動モータに接続し、前記第２の伝動ユニットは前記第２の駆動モータに接続する。
さらに、前記ギアボックス内には、２つの低速歯車及び１つの高速歯車が設けられ、前記低速歯車は、前記第１の伝動ユニットと相互に組み立てられ、且つ前記低速歯車には、低速シャフトがさらに設けられる一方、前記高速歯車は、前記第２の伝動ユニットとは相互に組み立てられ、且つ前記高速歯車に高速シャフトは、さらに設けられ、前記撹拌バレルは、前記ギアボックスの下方に設けられる。
前記撹拌バレル内には、撹拌タンクを形成し、かつ前記撹拌バレル内には、２つの低速撹拌アセンブリ及び１つの高速撹拌アセンブリが設けられる。前記低速撹拌アセンブリは、前記低速シャフトに接続し、前記高速撹拌アセンブリは、前記高速シャフトに接続する。前記２つの低速撹拌アセンブリは、撹拌タンク面積の５８%～６３%を占める。前記高速撹拌アセンブリは、撹拌タンク面積の３７%～４２%を占める。よって、撹拌タンクのすべての空間が前記低速撹拌アセンブリと高速撹拌アセンブリで満たされ、撹拌タンクの内壁を回って互いに公転、自転作動しながら撹拌し、粒子集合体を高速シャフトで高速かつ均一的に分散すると共に、低速シャフトが交差しながら接線方向に混合及び混練し、原料の粒子集合体を掻き混ぜることで、良好な分散効果を達成し、生産効率を向上させる。さらに、ベルトを使用する問題を避けるために、フルギアで動作する。

【0008】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記第１の駆動モータは、前記第１の伝動ユニットに接続された第１の伝動アセンブリを有する。

【0009】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記第２の駆動モータは、前記第２の伝動ユニットに接続された第２の伝動アセンブリを有する。

【0010】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記膨張タンクは、前記ギアボックスの内部に連通する連通路を有する。

【0011】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記ギアボックス内にさらにカウンタウェイトが設けられている。

【0012】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記第１の駆動モータは、緩速アセンブリを有する。

【0013】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記高速攪拌アセンブリは、分散ブレード、蝶ブレード、パドルブレード、盤式ブレード又は棒式ブレードなどの撹拌可能なアセンブリである。

【0014】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記低速撹拌アセンブリは、直枠ブレード又は螺旋ブレードである。

【0015】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記低速撹拌アセンブリは、上辺部と下辺部とを有する。前記低速撹拌アセンブリは、前記上辺部及び前記下辺部の両端にそれぞれ側辺部で延伸して接続され、かつ前記低速撹拌アセンブリは、前記上辺部で前記低速シャフトに接続されている。

【0016】

本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの一実施例によれば、前記側辺部の断面形状は、１２０度以上の最大内角及び７０度～７８度の最小内角を有する鏡像対称六角形となるように構成され、
前記上辺部の長さは、隣接する低速撹拌アセンブリの低速シャフト間の距離より大きく、
各前記低速撹拌アセンブリは、公転すると同時に各前記低速シャフトを中心としてそれぞれ自転し、
前記上辺部と下辺部とは、投影では交互にＸ字状になるように配置され、
前記側辺部は、最大内角が１２０度以上、最小内角が７０度～７８度である鏡像対称六角形の断面形状を有するように構成され、
前記鏡像対称六角形の横方向最大幅（Ｌ）、縦方向最大幅（Ｗ）、最小辺の長さ（Ｎ）は、次の式（１）、（２）を満たす。
６：５≦Ｌ：Ｗ≦７:５ （１）
１５：５≦Ｌ：Ｎ≦４０：５ （２）

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの組み合わせ概略図である。

【図2】図２は、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの部分概略図である。

【図3A】図３（Ａ）は、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの低速撹拌アセンブリの部分概略図である。

【図3B】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の断面角度の概略図である。

【図4】図４は、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの部分実施動作の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の上記目的及びその構造及び機能的特徴については、添付図面の好ましい実施例に基づいて説明する。

【0019】

図１、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの組み合わせ概略図、部分概略図及び低速攪拌アセンブリの部分概略図及び断面角度の概略図である。まず、図中から明らかのように、前記三軸プラネタリーミキサーは、ボックス本体２と、ギアボックス３と、攪拌バレル４とを含む。

【0020】

前記ボックス本体２の内部に第１の駆動モータ２１及び第２の駆動モータ２２が設けられる。前記第１の駆動モータ２１は、第１の伝動アセンブリ２１１と緩速アセンブリ２１２とを有する。また、前記ボックス本体２に膨張タンク２３が設けられる。前記膨張タンク２３は連通路２３１を有する。且つ前記膨張タンクに貫通孔２３２が形成される。

【0021】

ここで、前記ギアボックス３は、前記ボックス本体２の底部に設けられる。前記膨張タンク２３の連通路２３１１の一端は前記ギアボックス３と連通し、さらに、前記ギアボックス３内には、第１の伝動ユニット３１及び第２の伝動ユニット３２が設けられる。前記第１の伝動ユニット３１は、前記第１の伝動アセンブリ２１１と相互に接続し、前記第２の伝動ユニット３２は、前記第２の伝動アセンブリ２２１と相互に接続する。
前記ギアボックス３内には、さらに２つの低速歯車３３及び１つの高速歯車３４を有し、前記低速歯車３３は、前記第１の伝動ユニット３１と相互に組み立てられる。前記低速歯車３３の下方には、低速シャフト３３１が設けられる一方、前記高速歯車３４は、前記第２の伝動ユニット３２と相互に組み立てられる。前記高速歯車３４の下方には、高速シャフト３４１が設けられ、前記ギアボックス３内には、さらにカウンタウェイト３５が設けられている。

【0022】

前記ギアボックス３の下方には、前記撹拌バレル４が設けられ、前記撹拌バレル４の内部には、攪拌タンク４１が形成される。さらに、前記撹拌バレル４内には、２つの低速撹拌アセンブリ４２及び１つの高速撹拌アセンブリ４３が設けられる。
前記低速撹拌アセンブリ４２は、前記低速シャフト３３１に接続し、前記２つの低速撹拌アセンブリ４２は、攪拌タンク４１に接続するとともに、撹拌タンク面積の５８%～６３%を占める。また、前記高速撹拌アセンブリ４３は、前記高速シャフト３４１に接続し、高速撹拌アセンブリ４３は、攪拌タンク４１の面積の３７%～４２%を占める。前記高速撹拌アセンブリ４３は、原料分子粒子の特性に応じて、分散ブレード、蝶ブレード、パドルブレード、盤式ブレード又は棒式ブレードなどで、原料粒子と樹脂を均一に混合させて、分子粒子の所望形状に達することができる。前記低速撹拌アセンブリ４２は、直枠ブレード又は螺旋ブレードなどで、原料粒子と樹脂を均一に混合させて分子粒子の所望形状に達することができる。

【0023】

前記低速撹拌アセンブリ４２は、上辺部４２１及び下辺部４２２をさらに有する。前記低速撹拌アセンブリ４２は、前記上辺部４２１及び前記下辺部４２２の両端にそれぞれ側辺部４２３で延伸して接続される。前記低速撹拌アセンブリ４２は、前記上辺部４２１で前記低速シャフト３３１に接続される。前記上辺部４２１の長さは、隣接する低速撹拌アセンブリ４２の低速シャフト３３１間の距離より大きい。各前記低速撹拌アセンブリ４２は、公転すると同時に各前記低速シャフト３３１を中心としてそれぞれ自転し、かつ前記上辺部４２１と下辺部４２２とは、投影ではＸ字状になるように交互に配置されている。

【0024】

また、混練の均一性及び攪拌効果の観点から、側辺部４２３は、三方対称六角形、等角六角形、正六角形、又は鏡像対称六角形のいずれかの断面形状を有するように適切に構成されることが好ましい。より好ましくは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような鏡像対称六角形を形成する。
すなわち、この側辺部４２３は、１２０度以上の最大内角、７０度～７８度の最小内角を有する鏡像対称六角形の断面形状となるように構成されている。また、図３（Ｂ）に示すように、この鏡像対称六角形の横方向最大幅（Ｌ）、縦方向最大幅（Ｗ）、最小辺の長さ（Ｎ）は次の式（１）、（２）を満たす。
６:５≦Ｌ:Ｗ≦７:５ (１)
１５:５≦Ｌ:Ｎ≦４０:５ (２)

【0025】

また、側辺部４２３の構造強度を向上させ、鋭角割れの発生を回避する観点から、側辺部４２３の鏡像対称六角形の各頂角をさらに円弧角として形成する。例えば、図３（Ｂ）に示すような曲率半径ｒ１、ｒ２の円弧角が形成されてよい。また、滞留遅延時間を短縮し、攪拌効果を高める観点から、円弧角の曲率半径ｒ１、ｒ２は、横方向最大幅（Ｌ）の１／１２～１／８の範囲が好ましい。より好ましくは、１／１１から１／９の範囲である。一方、ｒ１、ｒ２は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0026】

また、図４は、本発明に係る三軸プラネタリーミキサーの部分実施動作の概略図一である。前記図面と合わせて図４を参照すると、前記三軸プラネタリーミキサーが起動する際に、第１の駆動モータ２１は、第１の伝動アセンブリ２１１及び緩速アセンブリ２１２を介して前記第１の伝動ユニット３１を公転させ、前記第１の伝動ユニット３１は、緩速アセンブリ２１２を介して低速回転し、かつ前記第１の伝動ユニット３１が回転すると同時に前記低速歯車３３を自転させ、前記低速歯車３３が自転すると同時に前記低速シャフト３３１を撹拌バレル４内に公転、自転させて撹拌を行う。
また、前記第２の駆動モータ２２は、第２の伝動アセンブリ２２１を介して前記第２の伝動ユニット３２を公転させ、かつ前記第２の伝動ユニット３２が回転すると同時に前記高速歯車３４を自転させ、前記高速歯車３４が自転すると同時に前記高速シャフト３４１を撹拌バレル４内に公転、自転させて撹拌を行う。
さらに、前記２つの低速撹拌アセンブリ４２は、攪拌タンク４１の面積の５８%～６３%を占める。前記高速撹拌アセンブリ４３は、攪拌タンク４１の面積の３７%～４２%を占める。よって、前記低速撹拌アセンブリ４２と前記高速撹拌アセンブリ４３とは、攪拌タンク４１の内壁に沿って互いに公転自転して撹拌し、前記高速撹拌アセンブリ４３は、攪拌タンク４１の面積の５８%～６３%を占める。このため、回転可能なスペースは大きく、回転可能なスペースが大きい場合、その使用する軸受と軸心を拡大することができ、そのため容易に揺れず、軸受の動的負荷が強く、軸は変形しにくく、使用されたブレードの範囲も大きくすることができ、さらにその分散効果効率が高い効果に達することができる。
さらに、その高速撹拌アセンブリ４３の自転用スペースは小さく、公転と併せてスペースを迅速に充填し、低速攪拌アセンブリ４２は捏ねて混合し、両者は原料集合粒子の塊を混合させ、対流と分散効率の高い効果を急速に達成することができる。

【0027】

また、三軸プラネタリーミキサーは、そのギアボックス３内にフルギアで配置されることにより、従来のベルト操作によって引き起こされる問題を解決できるほか、低速歯車３３と高速歯車３４によって発生された正圧ガスは、連通路２３１を介して膨張タンク２３に排出し、次に膨張タンク２３の貫通孔２３２から排出される。
膨張タンク２３は、ギア操作から過剰な潤滑油を回収し、シャットダウン後にギアボックス３に回流させ、長期に亘って歯車潤滑を維持し、補充することができる。
また、撹拌バレル４内の２つの低速撹拌アセンブリ４２と１つの高速攪拌アセンブリ４３とが三角形の配置位置を形成し、２つの低速撹拌アセンブリが一方側に設けられる一方、高速攪拌アセンブリ４３が他の側に設けられる。そのため、ギアボックス３にはカウンタウェイト３５が設けられることで、ギアボックス３が公転又は自転する時にバランスを維持させることができ、プラネタリーミキサーがバランスの崩れで揺れたり振動したりしないようにすることができる。

【0028】

以上、本発明を詳細に説明したが、上で説明されたものは、本発明の１つの好ましい実施例にすぎず、本発明の実施範囲を限定するものではなく、すなわち本発明の請求範囲によって行う均等変化と修飾などは、本発明の特許請求範囲に属するべきである。

【符号の説明】

【0029】

１ 三軸プラネタリーミキサー
２ ボックス本体
２１ 第１の駆動モータ
２２１ 第１の伝動アセンブリ
２１２ 緩速アセンブリ
２２ 第２の駆動モータ
２２１ 第２の伝動アセンブリ
２３ 膨張タンク
２３１ 連通路
３ ギアボックス
３１ 第１の伝動ユニット
３２ 第２の伝動ユニット
３３ 低速歯車
３３１ 低速シャフト.
３４ 高速歯車
３４１ 高速シャフト
３５ カウンタウェイト
４ 攪拌バレル
４１ 撹拌タンク
４２ 低速攪拌アセンブリ
４２１ 上辺部
４２２ 下辺部.
４２３ 側辺部
４３ 高速攪拌アセンブリ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】