特許 7544434 多軸スクリュー機械のハウジングを製造するためのハウジング部品、ハウジング部品を有する多軸スクリュー機械及びハウジング部品を製造する方法

(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】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】多軸スクリュー機械のハウジングを製造するためのハウジング部品、ハウジング部品を有する多軸スクリュー機械及びハウジング部品を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/685 20190101AFI20240827BHJP

   B29B 7/48 20060101ALI20240827BHJP

   B29B 7/58 20060101ALI20240827BHJP

   B29C 48/40 20190101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

B29C48/685

B29B7/48

B29B7/58

B29C48/40

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019146181

(22)【出願日】2019-08-08

(65)【公開番号】P2020026138

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2022-08-01

(31)【優先権主張番号】10 2018 213 766.8

(32)【優先日】2018-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501164665

【氏名又は名称】コペリオン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】カール・コンラート ポルツァー

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１６７６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５７８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２１５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１７８０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－３８１３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１２８６２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭５１－４６０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｂ ７／００－１１／１４

Ｂ２９Ｂ１３／００－１５／０６

Ｂ２９Ｃ３１／００－３１／１０

Ｂ２９Ｃ３７／００－３７／０４

Ｂ２９Ｃ７１／００－７１／０２

Ｂ２９Ｃ４５／００－４５／２４

Ｂ２９Ｃ４５／４６－４５／６３

Ｂ２９Ｃ４５／７０－４５／８４

Ｂ２９Ｃ４８／００－４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多軸スクリュー機械（１）のハウジングを製造するためのハウジング部品であって、
－基体（４２）、
－少なくとも２つの穴（１６’，１７’）、を有し、
前記穴は、
－前記基体（４２）内に構成され、互いに入り込んでおり、
－前記基体（４２）を通って運搬方向（５）に延び、及び
－前記基体（４２）の内壁（Ｗ）によって前記運搬方向（５）に対して交差方向に境界を定められており、
前記内壁（Ｗ）は、少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）を構成し、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）より硬い、ハウジング部品において、
前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ _１ ）は前記基体（４２）よりも硬く、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ _１ ）は、前記基体（４２）に適用された材料層（Ｍ _１ ）として構成され、前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ _２ ）は、前記基体（４２）の基本材料（Ｍ _０ ）として構成され、それぞれの前記穴（１６’，１７’）の中央長手軸（２１’，２２’）に対する前記基体（４２）のラジアル距離と適用された前記材料層（Ｍ _１ ）のラジアル距離が互いに異なり、それにより前記内壁（Ｗ）は断面図においてプロフィール化して構成される、又は
前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）は、第１材料層（Ｍ _１ ）として構成され、及び前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、前記基体（４２）の基層（Ｇ）に適用された第２材料層（Ｍ _２）として構成され、前記第１材料層（Ｍ _１ ）の層厚（Ｄ _１ ）が前記第２材料層（Ｍ _２ ）の層厚（Ｄ _２ ）よりも大きく、それぞれの前記穴（１６’，１７’）の中央長手軸（２１’，２２’）に対する適用された前記材料層（Ｍ_１，Ｍ_２）のラジアル距離が互いに異なり、それにより前記内壁（Ｗ）は断面図においてプロフィール化して構成され、前記基層（Ｇ）は、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ _１ ）よりも柔らかく、前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ _２ ）よりも柔らかい、ことを特徴とするハウジング部品。

【請求項2】

前記内壁（Ｗ）は、複数の第１壁セクション（ｗ_１）及び複数の第２壁セクション（ｗ_２）を構成し、これらセクションは互いに交互に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハウジング部品。

【請求項3】

前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び／又は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、前記内壁（Ｗ）の少なくとも１つの三角領域（Ｚ_１，Ｚ_２）に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハウジング部品。

【請求項4】

前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び／又は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、前記内壁（Ｗ）の少なくとも１つの側面領域（Ｓ_１，Ｓ_２）に配置されている、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のハウジング部品。

【請求項5】

前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び／又は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、ストリップ形状で構成されている、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のハウジング部品。

【請求項6】

前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び／又は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、前記運搬方向（５）の方向に延びる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のハウジング部品。

【請求項7】

前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び／又は前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）は、前記少なくとも２つの穴（１６’，１７’）の少なくとも１つの中央長手軸（２１’，２２’）の周りに延びる、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のハウジング部品。

【請求項8】

前記少なくとも２つの穴（１６’，１７’）は、前記内壁（Ｗ）の対向する三角領域（Ｚ_１，Ｚ_２）の間の連続的に湾曲した途切れない穴壁を有し、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）は、当該連続的に湾曲した途切れない穴壁に配置された材料層（Ｍ_１，Ｍ_２）として構成される、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のハウジング部品。

【請求項9】

－請求項１～８のいずれか一項に記載の少なくとも１つのハウジング部品（７～１５）を有するハウジング（４）、
－前記ハウジング（４）内に構成され、互いに入り込んだ少なくとも２つのハウジング穴（１６，１７）、及び
－前記ハウジング穴（１６，１７）内に旋回可能に配置された少なくとも２つの処理要素軸（１８，１９）、
を有する多軸スクリュー機械。

【請求項10】

前記ハウジング（４）は、同一に構成された、請求項１～８のいずれか一項に記載の少なくとも２つのハウジング部品（７～１５）を有する、ことを特徴とする請求項９に記載の多軸スクリュー機械。

【請求項11】

前記ハウジング（４）は、異なって構成された、請求項１～８のいずれか一項に記載の少なくとも２つのハウジング部品（７～１５）を有する、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の多軸スクリュー機械。

【請求項12】

ハウジング部品の製造方法であって、
－互いに入り込んだ少なくとも２つの穴（１６’，１７’）が構成された基体（４２）を提供し、
－－前記穴（１６’，１７’）は前記基体（４２）を通って運搬方向（５）に延び、
－－前記穴（１６’，１７’）は、前記基体（４２）の内壁（Ｗ）によって前記運搬方向（５）に対して交差方向に境界を定められ、
－前記内壁（Ｗ）の少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）及び少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）を構成し、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）が前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）より硬く、
前記基体（４２）よりも硬い前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ _１ ）を、前記基体（４２）に適用された材料層（Ｍ _１ ）として構成し、前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ _２ ）を、前記基体（４２）の基本材料（Ｍ _０ ）として構成し、それぞれの前記穴（１６’，１７’）の中央長手軸（２１’，２２’）に対する前記基体（４２）のラジアル距離と適用された前記材料層（Ｍ _１ ）のラジアル距離が互いに異なり、それにより前記内壁（Ｗ）は断面図においてプロフィール化して構成される、又は
－前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ_１）を第１材料層（Ｍ _１ ）として構成し、及び前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ_２）を、前記基体（４２）の基層（Ｇ）に適用された第２材料層（Ｍ _２）として構成し、前記第１材料層（Ｍ _１ ）の層厚（Ｄ _１ ）が前記第２材料層（Ｍ _２ ）の層厚（Ｄ _２ ）よりも大きく、それぞれの前記穴（１６’，１７’）の中央長手軸（２１’，２２’）に対する適用された前記材料層（Ｍ_１，Ｍ_２）のラジアル距離が互いに異なり、それにより前記内壁（Ｗ）は断面図においてプロフィール化して構成され、前記基層（Ｇ）は、前記少なくとも１つの第１壁セクション（ｗ _１ ）よりも柔らかく、前記少なくとも１つの第２壁セクション（ｗ _２ ）よりも柔らかい、ステップを有する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多軸スクリュー機械のハウジングを製造するためのハウジング部品、及び、この種類の少なくとも１つのハウジング部品を有する多軸スクリュー機械に関する。本発明はさらに、ハウジング部品を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１から、多軸スクリュー機械のためのハウジングセクションが知られている。ハウジングセクションはインサートを有し、インサートには２つの穴が構成されており、互いに貫通し合っている（入り込んでいる）。穴は、それらの表面全体において、例えばホットアイソタクチックプレス（ＨＩＳ）又はプラズマアーク溶接によってインサート上に構成された耐摩耗・耐食層により境界を定められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ＵＳ５８１６６９９Ａ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、確実な摩耗保護を保証し、多軸スクリュー機械での材料加工にポジティブな影響を有する、多軸スクリュー機械のハウジングの製造のためのハウジング部品を創出することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、請求項１の特徴を有するハウジング部品によって達成される。少なくとも１つの第１壁セクションに比べて柔らかい少なくとも１つの第２壁セクションのために、少なくとも１つの第１壁セクションでのクラック（亀裂）の恐れとクラックの増大が低減され、制限され、その結果クラック形成及び／又は剥落による内側壁への損傷が軽減され、特に回避される。

【0006】

少なくとも１つの第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションは、好ましくは、－断面図から－多軸スクリュー機械での材料加工にプラスの影響を有する内壁のプロフィール化された（構造化された）構成が考慮されるように、構成される。内壁は、プロフィール化のために目的の方法で局所的に粗くされる。よって、少なくとも１つの第１壁セクションは、それぞれの穴の中央長手軸に対して第１ラジアル距離を有するのに対し、少なくとも１つの第２壁セクションは、それぞれの穴の中央長手軸に対して第２ラジアル距離を有する。第１ラジアル距離は第２ラジアル距離と異なり、その結果内壁はプロフィール化して構成される。少なくとも１つの第１壁セクション又は少なくとも１つの第２壁セクションが材料層の適用により構成されるように、又は少なくとも１つの第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションが異なる層厚さの材料層の適用により構成されるように、又は少なくとも１つの第１壁セクション又は少なくとも１つの第２壁セクションが材料除去により構成されるように、内壁のプロフィールは特に作られてもよい。材料除去は、例えば溝に機械的にねじで穴をあけることでハウジング部品の製造の間及び／又は多軸スクリュー機械の操作の間に行われる。多軸スクリュー機械の操作の間に、目標とする材料除去が少なくとも１つの第２壁セクションで生じるように、少なくとも１つの第２壁セクションが構成されている場合、内壁のプロフィールは多軸スクリュー機械の操作の間に創出される。プロフィール化された内壁のために、特に、多軸スクリュー機械の流量及び／又は融合挙動はプラスに影響される。

【0007】

少なくとも１つの第１壁セクション又は少なくとも１つの第２壁セクションは並んで構成され、これにより内壁を形成する。したがって、少なくとも１つの第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションは、多軸スクリュー機械の操作の間に加工すべき材料と接触している。好ましくは、内壁は、複数の第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションにより又は少なくとも１つの第１壁セクション及び複数の第２壁セクションにより構成される。それぞれの壁セクションは特に、まとまって構成される。それぞれ異なる壁セクションは特に別個に構成される。好ましくは、内壁は複数の第１壁セクション及び複数の第２壁セクションを構成する。

【0008】

少なくとも１つの第１壁セクションは特に摩耗保護の方法で構成される。例えば、少なくとも１つの第１壁セクションは硬化され及び／又は硬い材料で作られる。少なくとも１つの第２壁セクションは特に、非摩耗保護の方法で構成され、その材料硬度を増加させるために処理されない。少なくとも１つの第２壁セクションは例えば、ハウジング部品の基本材料又は基本原料で構成される。基本原料は既知であり、一般的である。基本原料として、例えば原料１．４１１２が使用できる。

【0009】

少なくとも１つの第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションは、内壁の内面を構成する。少なくとも１つの第１壁セクション及び／又は少なくとも１つの第２壁セクションは、基体の基本材料の処理のために及び／又は材料層の、基体の基本材料への適用のために構成されてもよい。処理は特に、例えば表面硬化、拡散硬化（窒化、炭窒化）、電子ビーム硬化、レーザー硬化及び／又は誘導硬化などの硬化を有する。硬化は特に熱プロセスにより行われる。少なくとも１つの第１壁セクション及び／又は少なくとも１つの第２壁セクションは、基体の少なくとも１つの基層上に構成されてもよい。少なくとも１つの基層は少なくとも１つの第１壁セクションより柔らかくてもよく、場合によっては、さらに少なくとも１つの第２壁セクションより柔らかくてもよい。さらに、少なくとも１つの基層は少なくとも１つの第２壁セクションより硬くてもよく、場合によっては、さらに少なくとも１つの第１壁セクションより硬くてもよい。

【0010】

壁セクションの硬度は例えば、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ６５０６－１に従うブリネル（ＨＢ）に従って又はＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ６５０７－１に従うヴィッカーズ（ＨＶ）に従って又はＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ６５０８に従うロックウェル（ＨＲＣ）に従って決定される。

【0011】

ハウジング部品はハウジングセクションとして構成されてもよい。さらに、ハウジング部品は、ハウジング基体に挿入されたブシュとして構成されてもよく、その結果ハウジングセクションが構成される。

【0012】

請求項２に従うハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな（有望な）影響を保証する。少なくとも１つの第１壁セクション及び少なくとも１つの第２壁セクションの交互の配置のために、性質上の観点から、硬度程度 硬い／柔らかい／硬い、特に硬い／柔らかい／硬い／柔らかい／硬い、特に柔らかい／硬い／柔らかい／硬い／柔らかい、の壁セクションシーケンスが作られてもよい。このようにしてそれぞれ隣接する壁セクションの間の硬度は交互に減少及び増加し、又は増加及び減少する。比較的柔らかい第２壁セクションは硬めの第１壁セクションの張力を吸収し、亀裂の成長と剥落を回避する。加えて、第２壁セクションは柔軟な態様で内壁のプロフィールを可能にする。

【0013】

好ましくは、少なくとも１つの第２壁セクションは少なくとも１つの第１壁セクションより小さい表面を有する。したがって、内面における少なくとも１つの第２壁セクションの割合は少なくとも１つの第１壁セクションの割合より低い。第１壁セクションは幾らか、中間の柔らかめの第２壁セクションを保護する。第２壁セクションの或る材料除去後に、さらに、多軸スクリュー機械で加工すべき材料は溜まり、材料に依存して摩耗保護及び／又は潤滑機能をもたらす。このような材料は例えば、セラミック粒子又は金属粒子を有する。さらに、材料除去後に、プラスチック溶融膜が成長し、一種の潤滑膜を形成し、第２壁セクションの更なる摩耗を回避し、及び／又は潤滑機能をもたらす。したがって、除去された材料のために、潤滑剤容器が構成される。内壁のプロフィールは例えば、融合領域での剪断力の増加をもたらす。

【0014】

請求項３に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。それぞれ互いに入り込んだ２つの穴により、互いに対向する三角領域が構成される。三角領域では、材料応力と、それゆえ摩耗が高い。三角領域のうちの少なくとも１つにおける壁セクションの配置のために、摩耗保護が最適化され、特に材料加工へのプラスの影響がもたらされる。三角領域は、互いに入り込んだ穴の中央長手軸の間に中央に配置される。三角領域は特に、定義により、運搬方向に対して交差して又は直交して、隣接する穴の中央長手軸の軸心距離の２０％、特に３０％、特に４０％、特に６０％、特に８０％、特に１００％に対応する寸法を有する。

【0015】

請求項４に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。互いに入り込んだ２つの穴それぞれの中央長手軸は、それぞれの中央長手平面を定める。側面領域はそれぞれの中央長手平面に対して中央に配置されている。側面領域は、互いに入り込んだ穴の貫通開口の反対側に配置されている。側面領域は、定義により、それぞれの中央長手平面と垂直な寸法であって、穴の直径の３０％、特に４０％、特に５０％に対応する寸法を有する。特に、融合領域又は可塑化領域では、処理要素軸は傾斜の傾向を有し、それにより処理要素軸は側面領域のそれぞれのハウジング部品の内壁と接触する。したがって、処理要素軸はハウジング部品に向かって延びる。処理要素軸とハウジング部品の金属－金属接触のために、ハウジング部品は大いに応力を受け、それが凝着摩耗（adhesive wear）をもたらす。側面領域における内壁の構成のために、摩耗保護が保証される。

【0016】

請求項５に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。ストリップ形状は特に、交差方向ｙに対する長手方向延長に対して、ｘ／ｙ≧２、特にｘ／ｙ≧４、特にｘ／ｙ≧１０がもたらされることを意味する。好ましくは、少なくとも１つ壁セクションは運搬方向に延び、及び／又は運搬方向に対して垂直に延びる。少なくとも１つの壁セクションは例えば、運搬方向にのみ又は運搬方向に対して垂直にのみ又は運搬方向に螺旋状に又は運搬方向に対して交差方向に延びる。第１壁セクション及び／又は第２壁セクションは特に、運搬方向に延びる、運搬方向に対して交差方向に延びる又は運搬方向に対して垂直に延びる列で配置される。さらに、第１壁セクション及び／又は第２壁セクションは例えば、同一の及び／又は異なるオフセット角で螺旋状に配置される。

【0017】

請求項６に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。好ましくは、それぞれの少なくとも１つ壁セクションは、主延長方向により運搬方向にのみ延びる。それぞれの少なくとも１つ壁セクションは、好ましくは、少なくとも２つの穴の全長にわたって延びる。好ましくは、それぞれの少なくとも１つ壁セクションはストリップ形状に構成され、その結果長手方向における寸法ｘは少なくとも２つの穴の長さに一致する。

【0018】

請求項７に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。少なくとも１つの壁セクションは、主延長方向により、少なくともセクション的に、中央長手軸の少なくとも１つの周りに延びる。少なくとも１つの壁セクションは、例えば運搬方向に又は運搬方向に抗して螺旋状に延びる。螺旋コースは例えば、穴のうちの１つに沿って延び、少なくとも２つの穴の貫通開口により遮断される。螺旋コース又は螺旋コースの勾配は、例えば処理要素軸又は処理要素軸のスクリュー要素の勾配に適合される。スクリュー要素の勾配に関して、螺旋コースの負の勾配は剪断速度を増加させるのに対して、正の勾配は剪断速度を減少させる。減少した剪断速度のために、加工すべき材料の材料応力も減少する。さらに、螺旋コースは例えば全ての穴に沿って延び、その結果螺旋コースは遮断されない。さらには、それぞれの少なくとも１つの壁セクションは、例えば運搬方向に対して垂直にのみ延びる。

【0019】

請求項１に記載のハウジング部品は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。材料層の適用は特に、少なくとも１つの以下の適用タイプによって行われる：レーザー溶接、ＰＴＡ溶接（ＰＴＡ：プラズマ移行式アーク）、電極溶接、熱注入（thermal injection）、ホットアイソタクチックプレス、焼結、はんだ付け、アディティブ製造（additive production）、ＣＶＤコーティング及び／又はＰＶＤコーティング、表面硬化（case hardening）、デトネーションによるコーティング、窒化処理（nitriding）、ホウ化処理（boriding）。材料層の半径方向層厚さＤに対して、好ましくは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍ、特に１．０ｍｍ≦Ｄ≦２５ｍｍ、特に２．０ｍｍ≦Ｄ≦２０ｍｍ、特に４．０ｍｍ≦Ｄ≦１５ｍｍ、特に６．０ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍが与えられる。

【0020】

少なくとも１つの第１壁セクションの構成のために、以下の材料から選択された少なくとも１つの材料を有する材料層が適用される。

【0021】

コバルトベース合金（ステライト）、ＮｉＣｒＢＳｉベース合金、硬材料部分の有る又は無い及び鉄ベースを有する粉末冶金工具鋼、少なくとも１つの前述した原料と付加的な炭化物及び／又は窒化物硬材料インターカレーションの複合材料、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣ。

【0022】

少なくとも１つの第２壁セクションの構成のために、以下の材料から選択された少なくとも１つの材料を有する材料層が適用される。

【0023】

高級鋼、低級鋼、ニッケルベース原料、ＮｉＣｒ７０Ｎｂ、アルミニウム、真鍮、Ａｌ青銅、Ｃｕ青銅又はＮｉ青銅などの青銅、ウォーキショー合金（Waukesha alloys）。

【0024】

それぞれの材料層は特に、基体上に構成された少なくとも１つの基層上に適用される。少なくとも１つの基層は特に、少なくとも１つの第２壁セクションより硬い。少なくとも１つの基層は例えば、少なくとも１つの第１壁セクションより柔らかい又は硬い。さらに、それぞれの材料層は例えば、少なくとも１つの第１壁セクションより柔らかい少なくとも１つの基層上に適用される。少なくとも１つの基層は例えば、少なくとも１つの第２壁セクションより柔らかい又は硬い。少なくとも１つの基層のそれぞれの硬度の程度は、少なくとも１つの第１壁セクション及び／又は少なくとも１つの第２壁セクションの硬度の程度に対して複数の要件に従ってランダムに選択できる。

【0025】

本発明の別な目的は、信頼できる摩耗保護を保証し、材料加工にポジティブな影響を有する、多軸スクリュー機械を創出することである。多軸スクリュー機械は、特にハウジングの構成により、材料加工にポジティブな影響を有する。

【0026】

この目的は、請求項９の特徴を含む多軸スクリュー機械によって達成される。本発明に従う多軸スクリュー機械の利点は、本発明に従うハウジング部品に関して既に述べた利点と一致する。好ましくは、多軸スクリュー機械は、２つの入り込んだハウジング穴及びハウジング穴内に配置された２つの処理要素軸を有する２軸スクリュー機械として構成される。多軸スクリュー機械は好ましくは、同じ方向に旋回可能又は旋回される。したがって、少なくとも２つの処理要素軸は同じ回転方向に旋回可能又は旋回される。少なくとも２つの処理要素軸は特に、密に噛み合って構成される。少なくとも２つの処理要素軸は好ましくは、ハウジングのハウジング内壁を、特に全体的に剥がす。ハウジング部品は例えば、ハウジングセクション及び／又はハウジングセクションを構成するためにハウジング基体との接続のためにブシュとして構成される。

【0027】

請求項１０に記載の多軸スクリュー機械は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。少なくとも２つの同一のハウジング部品は、特に、運搬方向にじかに次々に配置される。このため、運搬方向の長さが運搬方向におけるハウジング部品の長さより大きい機能エリアの構成が可能になる。例えば、複数のハウジング部品を越えて延在する可塑化エリア又は融合エリアの構成が可能である。ハウジング部品は特に、改良された材料加工及び／又はレリーフ又は可塑化エリア又は融合エリア及び均質化エリアでの低めの摩耗を可能にする。このため、材料がより速く融合でき、より良好に均質化又は加工できるので、加工部品は比較的短めに構成されてもよい。

【0028】

請求項１１に記載の多軸スクリュー機械は、信頼できる摩耗保護と材料加工へのポジティブな影響を保証する。異なるハウジング部品は異なる機能エリアの構成を可能にする。それぞれの機能エリアでは、それぞれの対応ハウジング部品は指定の機能をサポートする。指定の機能は、例えば、処理要素軸の構成によって予め定められる。多軸スクリュー機械は例えば、以下の機能エリアの少なくとも２つを有する：供給エリア、溶解エリア又は可塑化エリア、ガス抜きエリア、均質化エリア、混合エリア、加圧エリア。それぞれの機能エリアでは、指定の機能がサポートされ及び／又は所望の摩耗保護が実現されるように、少なくとも１つのハウジング部品は構成される。特に、内壁のプロフィール及びそこから生じる体積膨張のために、材料加工はプラスの影響を受ける。

【0029】

本発明のさらに別な目的は、信頼できる摩耗保護を保証し、多軸スクリュー機械での材料加工にポジティブな影響を有する、多軸スクリュー機械のためのハウジング部品の製造方法を創出することである。

【0030】

この目的は、請求項１２の特徴を有する方法によって達成される。本発明に従う方法の利点は、本発明に従うハウジング部品又はそれにより製造される多軸スクリュー機械に関して既に記載した利点に一致する。本発明に従う方法は特に請求項１～８の特徴によって拡張されてもよい。好ましくは、本発明に従う方法は多軸スクリュー機械の製造方法の一部である。多軸スクリュー機械の製造方法は特に、請求項１～８のいずれか一項に従う少なくとも１つのハウジング部品を有するハウジングの製造を有する。多軸スクリュー機械の製造方法も、特に請求項９～１１の特徴によって拡張されてもよい。

【0031】

本発明の更なる特徴、利点及び詳細は、複数の例示の実施形態の以下の記載から生じる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】複数のハウジング部品から組み立てられたハウジングを有する多軸スクリュー機械の部分的に分けられた図を示す。

【図2】図１の多軸スクリュー機械の部分的に分けられた平面図を示す。

【図3】図２の交差線に沿う多軸スクリュー機械を通る断面を示す。

【図4】平面において第１実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【図5】三角領域におけるハウジング部品の断面を示す。

【図6】平面において第２実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【図7】平面において第３実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【図8】平面において第４実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【図9】平面において第５実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【図10】平面において第６実施形態に従うハウジング部品のうちの１つの内壁の図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

多軸スクリュー機械１は例えば、添加物３を与えられたプラスチック材料２を加工する機能を有する。多軸スクリュー機械１は２軸スクリュー機械として構成されている。

【0034】

多軸スクリュー機械１は、運搬方向５に次々と配置された複数のハウジング部品６～１５のハウジング４を有する。ハウジング部品６～１５はハウジングセクションとして構成されている。ハウジング部品６～１５は、フランジ（さらに詳細には描いていない）を介して一般的な方法で互いに接続しており、ハウジング４を形成する。

【0035】

ハウジング４には、２つのハウジング穴１６，１７が構成されており、互いに平行であって、互いに貫通し合っており、その断面は水平な図形８の形状を示す。ハウジング穴１６，１７はハウジング内壁３４によって境界を定められている。ハウジング穴１６，１７には、２つの処理要素軸１８，１９が同心状に配置され、対応する回転軸２１，２２の周りに駆動モーター２０によって旋回可能である。処理要素軸１８，１９と駆動モーター２０の間には、分岐ギヤ２３が配置され、再び駆動モーター２０と分岐ギヤ２３の間には、継手（coupling）２４が配置されている。処理要素軸１８，１９は同じ方向に、すなわち回転方向２５，２６に回転軸２１，２２の周りを駆動される。

【0036】

分岐ギヤ２３に隣接する第１ハウジング部品６には、ホッパーの形状の材料送り込み部３３が配置されている。そこを介して加工すべきプラスチック材料２と、また適用される場合には添加物３とが、ハウジング穴１６，１７に供給される。

【0037】

スクリュー機械１は運搬方向５において連続的に、供給エリア２７、溶解エリア又は可塑化エリア２８、ガス抜きエリア２９、均質化エリア３０、運搬・混合エリア３１及び加圧エリア３２を示す。ハウジング４は最終ハウジング部品１５において、排出開口３６を有するオリフィス板３５によって閉じられている。

【0038】

処理要素軸１８，１９は、軸３７，３８とそこに配置された処理要素３９，４０又は３９’，４０’により構成されている。第１軸３７に配置された処理要素３９，４０と第２軸３８に配置された処理要素３９’，４０’は、互いに一致し、第２軸３８に配置された処理要素３９’，４０’の参照番号は、識別のために「’」を有する。処理要素３９，３９’はスクリュー要素として構成されるのに対して、処理要素４０，４０’は練り混ぜ要素として構成される。処理要素４０，４０’は、次々に角度をずらしてそれぞれの回転軸２５，２６の方向に配置された複数の練り混ぜディスクを有する。次々に配置された多数の練り混ぜディスクは例えば、ワンピースの練り混ぜブロックとして構成される。

【0039】

供給エリア２７には、スクリュー要素３９，３９’が軸３７，３８上に互いに隣接して配置されており、互いに連動し、２つ一組になって密に噛み合って構成されている。溶解エリア２８では、練り混ぜ要素４０，４０’が軸３７，３８上に配置されており、やはり２つ一組になって密に噛み合って構成されている。ガス抜きエリア２９では、再び、密に噛み合ったスクリュー要素３９，３９’が軸３７，３８上に配置されている。対応するハウジング部品１０がガス抜き用のガス抜き開口４１を有する。次の均質化エリア３０では、密に噛み合った練り混ぜ要素４０，４０’が軸上に配置されている。さらに、次の運搬・混合エリア３１では、密に噛み合ったスクリュー要素３９，３９’が軸３７，３８上に配置されている。対応的に、次の加圧エリア３２では、スクリュー要素３９，３９’が軸３７，３８上に配置されている。スクリュー要素３９，３９’及び練り混ぜ要素４０，４０’は例えば、二条ねじ及び／又は三条ねじの態様で構成されている。

【0040】

ハウジング部品６～１５はそれぞれ基体４２を有し、そこではハウジング穴１６，１７がセクションで構成されている。したがって、ハウジング部品６～１５のそれぞれは、ハウジング穴１６，１７のセクションを構成する穴を有する。ハウジング穴１６，１７と区別するために、それぞれのハウジング部品６～１５の穴は、以下では参照番号１６’，１７’を有する。ハウジング部品６～１５の一直線に並んだ配置のために、穴１６’，１７’は記載したハウジング穴１６，１７になる。穴１６’，１７’はそれぞれ、中央長手軸を有する。それは以下では２１’，２２’と示され、ハウジング穴１６，１７の中央長手軸又は回転軸２１，２２に一致する。それぞれのハウジング部品６～１５の穴１６’，１７’は、ハウジング内壁３４の一部を構成する内壁Ｗによって境界を定められる。内壁Ｗの第１セクションＷ_１は第１穴１６’を画定する一方、内壁Ｗの第２セクションＷ_２はそれぞれのハウジング部品６～１５の第２穴１７’を画定する。

【0041】

運搬方向５において、基体４２は長さＬ_Ｇを有する。穴１６’，１７’は基体４２全体を通って運搬方向５に延び、その結果、穴１６’，１７’も長さＬ_Ｇを有する。穴１６’，１７’はそれぞれ直径Ｄ_Ｇを有する。穴１６’，１７’は中央長手軸２１’，２２’の軸中心距離Ａを有し、その結果、穴１６’，１７’は互いに貫通し合う。互いに貫通し合っている穴１６’，１７’又はハウジング穴１６，１７は、貫通平面Ｅ_Ｚといわゆる三角領域Ｚ_１，Ｚ_２を構成する。貫通平面Ｅ_Ｚには、貫通開口４３が構成されている。三角領域Ｚ_１，Ｚ_２は、中央長手軸２１’，２２’を通る軸方向平面Ｅ_Ａに関して互いに対向して配置されている。三角領域Ｚ_１，Ｚ_２は、それぞれのハウジング部品６～１５の全長Ｌ_Ｇに沿って運搬方向５に延びる。貫通平面Ｅ_Ｚと垂直に又は軸方向平面Ｅ_Ａと平行に、三角領域Ｚ_１，Ｚ_２は寸法Ａ_Ｚを有する。寸法Ａ_Ｚに対して、Ａ_Ｚ＝０．２Ａ、特に０．３Ａ、特に０．４Ａ、特に０．６Ａ、特に０．８Ａ、特に１．０Ａが成り立つ。三角領域Ｚ_１，Ｚ_２は、貫通平面Ｅ_Ｚに対して対称的に構成されている。ゆえに、寸法Ａ_Ｚは、貫通平面Ｅ_Ｚの両側にそれぞれ二分の一だけ位置している。

【0042】

ハウジング部品６～１５の内壁Ｗはさらに、側面領域Ｓ_１，Ｓ_２を有する。側面領域Ｓ_１，Ｓ_２は、貫通平面Ｅ_Ｚに対向して、また軸方向平面Ｅ_Ａに対して対称的に配置されている。側面領域Ｓ_１，Ｓ_２は、それぞれのハウジング部品６～１５の全長Ｌ_Ｇに沿って延びる。側面領域Ｓ_１，Ｓ_２は、軸方向平面Ｅ_Ａと垂直に又は貫通平面Ｅ_Ｚと平行に寸法Ａ_Ｓを有する。寸法Ａ_Ｓに対して、Ａ_Ｓ＝０．３Ｄ_Ｇ、特に０．４Ｄ_Ｇ、特に０．５Ｄ_Ｇが成り立つ。側面領域Ｓ_１，Ｓ_２は、軸方向平面Ｅ_Ａに対称的に配置されている。したがって、寸法Ａ_Ｓは軸方向平面Ｅ_Ａの両側において二分の一だけ位置する。

【0043】

図４は、ハウジング部品７の内壁Ｗを平面で可視化している。三角領域Ｚ_１，Ｚ_２では、第１壁セクションｗ_１と第２壁セクションｗ_２が交互に構成されており、第１壁セクションｗ_１は第２壁セクションｗ_２に比べてより硬い。第１壁セクションｗ_１はストリップ形状（細片形状）で構成されており、それらの主延長方向により運搬方向５と平行に延びる。第１壁セクションｗ_１は、運搬方向５に長さｘ_１を有し、運搬方向５に対して垂直に幅ｙ_１を有する。比ｘ_１／ｙ_１に対して、ｘ_１／ｙ_１≧２、特にｘ_１／ｙ_１≧４、特にｘ_１／ｙ_１≧１０が成り立つ。長さｘ_１は長さＬ_Ｇに一致する。

【0044】

対応的に、第２壁セクションｗ_２はストリップ形状（細片形状）で構成されており、運搬方向５と平行に延びる。第２壁セクションｗ_２は、運搬方向５に長さｘ_２を有し、運搬方向５に対して垂直に幅ｙ_２を有する。比ｘ_２／ｙ_２に対して、ｘ_２／ｙ_２≧２、特にｘ_２／ｙ_２≧４、特にｘ_２／ｙ_２≧１０が成り立つ。長さｘ_２は長さＬ_Ｇに一致する。第１壁セクションｗ_１及び／又は第２壁セクションｗ_２は、同一に及び／又は異なって構成されてもよい。

【0045】

第１壁セクションｗ_１は、材料層Ｍ_１を基体４２に適用することで構成される。これは、図５に視覚化されている。材料層Ｍ_１は、それぞれの中央長手軸２１’，２２’の半径方向に、層厚さＤ_１を有し、それに対して例えば１ｍｍ≦Ｄ_１≦４ｍｍが与えられる。

【0046】

例えば、材料層Ｍ_１の適用は、少なくとも１つの以下の塗布方法：レーザー溶接、ＰＴＡ溶接（ＰＴＡ：プラズマ移行式アーク）、電極溶接、熱注入（thermal injection）、ホットアイソタクチックプレス、焼結、はんだ付け、アディティブ製造（additive production）、ＣＶＤコーティング及び／又はＰＣＶＤコーティング、表面硬化（case hardening）、デトネーションによるコーティング、窒化処理（nitriding）、ホウ化処理（boriding）によって行われる。

【0047】

第１壁セクションｗ_１の構成のために、少なくとも１つの材料が以下の材料から選択される。

【0048】

コバルトベース合金（ステライト）、ＮｉＣｒＢＳｉベース合金、硬材料部分の有る又は無い及び鉄ベースを有する粉末冶金工具鋼、少なくとも１つの前述した原料と付加的な炭化物及び／又は窒化物硬材料インターカレーションの複合材料、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣ。

【0049】

第２壁セクションｗ_２は、基体４２の基本材料Ｍ_０によって構成されている。基本材料Ｍ_０は、原料１．４１１２などの一般的な基本原料である。

【0050】

図６は、ハウジング部品８又は９の内壁Ｗを視覚化している。ハウジング部品８，９は同一に構成されている。ハウジング部品７とは異なり、ハウジング部品８又は９の内壁Ｗは、三角領域Ｚ_１，Ｚ_２の壁セクションｗ_１及びｗ_２に加えて、側面領域Ｓ_１，Ｓ_２にも第１壁セクションｗ_１及び第２壁セクションｗ_２を有する。第１壁セクションｗ_１及び第２壁セクションｗ_２は、三角領域Ｚ_１，Ｚ_２の壁セクションｗ_１及びｗ_２に一致して構成されている。側面領域Ｓ_１，Ｓ_２における壁セクションｗ_１，ｗ_２は、三角領域Ｚ_１，Ｚ_２の壁セクションｗ_１，ｗ_２と比べて数のみ異なる。更なる構成に関しては、先の実施形態を参照されたい。

【0051】

図７は、ハウジング部品１０，１１の内壁Ｗを視覚化している。ハウジング部品１０，１１は対応的に、ガス抜き開口４１を除いて同一に構成されている。ハウジング部品７～９とは異なり、内壁Ｗ全体は、交互の第１壁セクションｗ_１及び第２壁セクションｗ_２を有する。壁セクションｗ_１，ｗ_２は、先の実施形態に従って構成されている。更なる構成に関しては、先の実施形態を参照されたい。

【0052】

図８は、ハウジング部品１２，１３の内壁Ｗを視覚化している。先の実施形態とは異なり、第２壁セクションｗ_２は、それらの主延在方向により運搬方向５に対して垂直に延びる。第２壁セクションｗ_２は、平行であって運搬方向５に対して垂直に指向した列に配置されている。第２壁セクションｗ_２は内壁Ｗ全体にわたって分布している。第２壁セクションｗ_２の配置のために、運搬方向５と平行に延び、ハウジング部品１２，１３の全長Ｌ_Ｇに沿って延びる第１壁セクションｗ_１が構成されている。さらに、中央長手軸２１’，２２’の周りに運搬方向５と垂直に延び、運搬方向と平行に延びる第１壁セクションｗ_１と交差する第１壁セクションｗ_１が構成されている。このようにして、第１壁セクションｗ_１は格子を形成する。更なる構成に関して、先の実施形態を参照されたい。

【0053】

図９は、ハウジング部品１４，１５の内壁Ｗを視覚化している。先の実施形態とは異なり、第１壁セクションｗ_１は、中央長手軸２１’の周りの内壁Ｗの第１セクションＷ_１にて及び中央長手軸２２’の周りの内壁Ｗの第２セクションＷ_２にて、運搬方向５に正の勾配をもって延びる。第２壁セクションｗ_２は、対応する第１壁セクションｗ_１の間に対応的に延びる。それに代えて又は加えて、壁セクションｗ_１，ｗ_２は運搬方向５に負の勾配をもって延びてもよい。このようにして、壁セクションｗ_１，ｗ_２は回転方向２５，２６に関して正の勾配及び／又は負の勾配をもって螺旋状に延びる。貫通開口４３は螺旋状のコースを遮断する。更なる構成に関して、先の実施形態を参照されたい。

【0054】

図１０は、別な実施形態を示す。先の実施形態とは異なり、内壁Ｗに接する基体４２が処理され、その結果基層Ｇが構成されている。基層Ｇは例えば熱処理により構成され、基本材料Ｍ_０に比べて硬化されている。次に、第１壁セクションｗ_１及び第２壁セクションｗ_２が材料層Ｍ_１及びＭ_２の材料塗布により構成される。第２壁セクションｗ_２は、それぞれの中央長手軸２１’，２２’の方向に層厚さＤ_２を有し、それは例えば層厚さＤ_１に一致する。少なくとも１つの基層Ｇの構成と、材料塗布による第１壁セクションｗ_１の構成及び／又は材料塗布による第２壁セクションｗ_２の構成は、ランダムに組み合わされてもよい。材料層Ｍ_２は特に、以下の材料から選択された少なくとも１つの材料を有する。

【0055】

高級鋼、低級鋼、ニッケルベース原料、ＮｉＣｒ７０Ｎｂ、アルミニウム、真鍮、Ａｌ青銅、Ｃｕ青銅又はＮｉ青銅などの青銅、ウォーキショー合金（Waukesha alloys）。

【0056】

更なる構成に関して、先の実施形態を参照されたい。

【0057】

更なる実施形態では、第１壁セクションｗ_１は、それに代えて又は加えて、内壁Ｗの局所的な表面硬化により構成されてもよい。局所的な表面硬化は例えば、電子ビーム焼き入れやレーザー焼き入れによって行われる。第２壁セクションｗ_２は例えば基体４２の基本材料Ｍ_０により構成される。

【0058】

ハウジング部品７～１５は、前述したように少なくとも１つの第１壁セクションｗ_１及び少なくとも１つの第２壁セクションｗ_２を有するブシュとして構成されてもよい。ブシュは例えば、ハウジング基体と接続しており、その結果ブシュはそれぞれのハウジングセクションを形成する。

【0059】

一般に、以下のことが言える。
少なくとも１つの第１壁セクションｗ_１及び少なくとも１つの第２壁セクションｗ_２の構成は、内壁Ｗの処理によって及び／又は材料塗布によって生じる。少なくとも１つの第１壁セクションｗ_１及び少なくとも１つの第２壁セクションｗ_２は、スクリュー機械１の操作の間、加工すべきプラスチック材料２に接触する。層厚さＤ_１は、層厚さＤ_２より小さい、等しい又は大きくてもよい。好ましくは、層厚さＤ_２は層厚さＤ_１より大きい。材料層Ｍ_１，Ｍ_２は塗布後に処理又は加工されてもよい。複数の第１壁セクションｗ_１が同一に又は異なって構成されてもよい。複数の第２壁セクションｗ_２が同一に又は異なって構成されてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 多軸スクリュー機械
５ 運搬方向
１６’，１７’ 穴
４２ 基体
Ｗ 内壁
ｗ_１ 第１壁セクション
ｗ_２ 第２壁セクション

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】