專利名稱：：混合攪拌用螺桿以及擠出機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種混合攪拌用螺桿及具備該混合攪拌用螺桿的擠出機(jī)。
背景技術(shù)：
：一般地，通過(guò)下述方法制造塑料混合物等復(fù)合樹脂材料將成為母材的高分子樹脂的顆?；蚍勰畹奶砑游锕┙o至擠出機(jī)的筒內(nèi)、借助插通在筒內(nèi)的混合攪拌用螺桿將兩者一邊混合一邊輸送至下游側(cè)。該混合攪拌用螺桿沿軸向組合多個(gè)不同種類的區(qū)段，而沿軸向形成發(fā)揮不同功能的部分。在這樣的發(fā)揮不同功能的部分中，例如有將材料輸送至下游側(cè)的輸送部及對(duì)材料進(jìn)行混合的混合部等。在構(gòu)成混合部的區(qū)段中，使用了翻轉(zhuǎn)區(qū)段和搓揉盤區(qū)段等混合區(qū)段。這些混合區(qū)段具備混合用刮板，能夠借助該混合用刮板對(duì)材料施加大的剪切力而進(jìn)行混合。但是，在這些混合用刮板上也容易作為剪切力的反力而從材料受到大的力。若這樣地經(jīng)由混合用刮板而施加在混合攪拌用螺桿上的力大，則混合攪拌用螺桿有在彎曲的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的可能性，容易導(dǎo)致混合攪拌用螺桿的翼端與筒的內(nèi)壁接觸而引起稱為擦傷(力、i:o)的破損。為了防止該擦傷，加大筒和混合刮板的間隙(徑向間隙)是有效的。例如在特開平9-117954號(hào)中公開了一種混合攪拌用螺桿，將混合部的混合用刮板的旋轉(zhuǎn)外徑形成為相對(duì)于混合部以外的部分為0.95~0.98,4吏徑向間隙比混合部以外的部分大。并且，在特開2000-296517號(hào)中公開了一種混合攪拌用螺桿，以降低膠凝的產(chǎn)生量為目的，將旋轉(zhuǎn)外徑不同的兩種捏合盤區(qū)段沿軸向交互組合。在特開平9-117954號(hào)和特開2000-296517號(hào)中，為了避免擦傷而將混合部中的混合攪拌用螺桿的旋轉(zhuǎn)外徑形成得比混合部以外的部分的旋轉(zhuǎn)外徑小，其結(jié)果，在混合攪拌用螺桿中的混合部的上游側(cè)和下游側(cè)之間、在徑向上形成有大的階梯差。若在混合攪拌用螺桿上設(shè)置這樣的階梯差，則應(yīng)力容易集中在設(shè)置了階梯差的部分處，反而容易在混合攪拌用螺桿產(chǎn)生彎曲或斷裂。4因此，在特開平9-117954號(hào)的混合攪拌用螺桿中，采取了對(duì)旋轉(zhuǎn)外徑設(shè)置下限而花鍵軸的應(yīng)力不會(huì)變大的對(duì)策，但是在這樣的小的階梯差中依然存在產(chǎn)生擦傷而產(chǎn)生混合用刮板的異常磨耗的可能性。并且，在設(shè)置有階梯差的部分處產(chǎn)生的應(yīng)力隨著混合攪拌用螺桿的旋轉(zhuǎn)反復(fù)地作用在花鍵軸上。因此，即使施加在階梯差上的力是不斷裂的程度的大小，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)施加，花鍵軸也具有疲勞破損而折損的可能性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的，目的在于提供一種混合攪拌用螺桿，不僅能夠防止混合刮板的異常磨耗，還能夠防止由于應(yīng)力集中及疲勞破壞導(dǎo)致的花鍵軸的折損。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的混合攪拌用螺桿采用了下面的技術(shù)方法。即，本發(fā)明的混合攪拌用螺桿具備螺桿本體，該螺桿本體設(shè)置有輸送部，由螺桿區(qū)段構(gòu)成，將要混合的材料送往下游側(cè)；以及混合部，由混合該材料的混合用區(qū)段構(gòu)成，在上述螺桿本體中，在上述混合部和與上述混合部鄰接的其他部分的連接部分處、及上述混合部?jī)?nèi)的至少一方上具備旋轉(zhuǎn)外徑沿著軸向逐漸變化的多階梯狀部。若這樣地設(shè)置旋轉(zhuǎn)外徑沿著軸向逐漸變化的多階梯狀部，則對(duì)混合攪階梯i處，;會(huì)在一個(gè)階梯差處k中過(guò)大的力，并且不易產(chǎn)生瘧;勞破壞。其結(jié)果，能夠抑制花鍵軸折損(斷裂)。此外，上述多階梯狀部最好以插入在旋轉(zhuǎn)外徑不同的兩個(gè)區(qū)段之間的方式設(shè)置。這里所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)外徑不同的兩個(gè)區(qū)段有時(shí)是指混合部和與該混合部鄰接的其他部分，有時(shí)是指混合部?jī)?nèi)的一部分和與該部分鄰接而與該部分旋轉(zhuǎn)外徑不同的混合部?jī)?nèi)的其他部分。上述多階梯狀部可以設(shè)置在上述混合部?jī)?nèi)。上述多階梯狀部可以設(shè)置在上述混合部和上述輸送部的連接部分上。上述螺桿本體還具備將由上述混合部混合后的材料向下游側(cè)輸送的擠出部，上述多階梯狀部可以設(shè)置在上述混合部和上述擠出部的連接部分處。并且，上述多階梯狀部最好由相互旋轉(zhuǎn)外徑不同的多個(gè)捏合盤所形成的混合用區(qū)段構(gòu)成。此外，在構(gòu)成上述多階梯狀部的某一個(gè)區(qū)段、和與該區(qū)段相鄰的區(qū)段之間形成階梯部時(shí)，在設(shè)穿過(guò)上述多階梯狀部的由鋼材形成的花鍵軸的外徑為D時(shí)，上述多階梯狀部中的在徑向上的各階梯差5最好滿足式(1)的關(guān)系5/D3《4.0E-06(式l)5:構(gòu)成多階梯狀部的各階梯部的階梯差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)。只要多階梯狀部的各階梯部形成為滿足上述式(1)的關(guān)系的階梯差，施加在該階梯差處的力就不會(huì)變大到令用鋼材制作的花鍵軸疲勞破壞的程度。因此，能夠保護(hù)由鋼材構(gòu)成的花鍵軸不因疲勞破壞而導(dǎo)致折損。并且，在與上述多階梯狀部相鄰的兩個(gè)區(qū)段之間存在n處上述階梯差時(shí)，在設(shè)穿過(guò)上述多階梯狀部的上述花鍵軸的外徑為D時(shí)，上述兩個(gè)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑的差A(yù)最好滿足式(2)的關(guān)系△/D3<(4.0E-06)xn(式2)兩個(gè)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑的差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)n:形成在兩個(gè)區(qū)段之間的階梯差的個(gè)數(shù)。只要使用滿足上述式(2)的關(guān)系的多階梯狀部，施加在多階梯狀部的整體上的力不會(huì)變大到成為用鋼材制作的花鍵軸的設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上、或花鍵軸因應(yīng)力集中而疲勞破壞的程度。因此，通過(guò)設(shè)置這樣的多階梯狀部，能夠可靠地防止用鋼材制作的花鍵軸的疲勞破壞。并且，在使用上述混合攪拌用螺桿的擠出機(jī)中，能夠防止混合刮板的異常磨耗及花鍵軸的折損。根據(jù)本發(fā)明的混合攪拌用螺桿，不僅能夠防止混合刮板的異常磨耗，還能防止因疲勞破壞導(dǎo)致的花鍵軸的折損。并且，根據(jù)本發(fā)明的擠出機(jī)，能夠防止混合刮板的異常磨耗及花鍵軸的折損。圖l是具有第1實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿的擠出機(jī)的主視圖。圖2是圖1的A-A線剖視端面圖。6圖3(a)是多階梯狀部的主視圖。(b)是(a)的各區(qū)段的剖面圖。圖4是具有第2實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿的擠出機(jī)的主視圖。圖5是具有第3實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿的擠出機(jī)的主視圖。圖6是示出多階梯狀部的其他實(shí)施方式的圖。具體實(shí)施例方式下面根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式。<第1實(shí)施方式>如圖1所示，第1實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1設(shè)置在同方向嚙合型的雙軸擠出機(jī)2(下面有時(shí)簡(jiǎn)單地稱為擠出機(jī)2)中?；旌蠑嚢栌寐輻U1對(duì)于設(shè)置在擠出機(jī)2上的空洞狀的筒3而言以在其內(nèi)部沿著軸向插通的方式設(shè)置。通過(guò)該混合攪拌用螺桿1相對(duì)于筒3旋轉(zhuǎn)，在擠出機(jī)2中混合并向下游側(cè)運(yùn)送被供給到筒3內(nèi)的材料。此外，在下面的說(shuō)明中，將圖1的紙面的左側(cè)作為說(shuō)明擠出機(jī)2時(shí)的上游側(cè)，將紙面的右側(cè)作為下游側(cè)。并且，將混合攪拌用螺桿1的旋轉(zhuǎn)軸向作為說(shuō)明擠出機(jī)2時(shí)的軸向。該軸向與圖1的紙面的左右方向一致。筒3沿著軸向形成為長(zhǎng)的筒狀。筒3的內(nèi)部沿著軸向形成為長(zhǎng)的空洞狀，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)自如地插通有左右一對(duì)的混合攪拌用螺桿l、1。筒3在軸向的上游側(cè)具有材料供給口4，經(jīng)由該材料供給口4可將材料供給至空洞部(筒3的內(nèi)部)。在筒3上具備電加熱器或使用加熱了的油的加熱裝置(圖示略)，從材料供給口4供給的材料被加熱裝置加熱為熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)。筒3在材料供給口4的下游側(cè)具有裝料斗5，經(jīng)由該裝料斗5可將添加劑等供給至筒3內(nèi)。并且，在裝料斗5的下游側(cè)設(shè)置有阻擋材料而調(diào)整7。如圖l及圖2所示，混合攪拌用螺桿1以插通上述筒3的內(nèi)部的方式設(shè)置有左右一對(duì)。各個(gè)混合攪拌用螺桿l由軸向上長(zhǎng)的花鍵軸8、和被該花鍵軸8串套狀地固定的多個(gè)區(qū)段構(gòu)成。構(gòu)成混合攪拌用螺桿1的區(qū)段中具有各種種類，在混合攪拌用螺桿1中，通過(guò)改變模式地組合多種區(qū)段而沿軸向的固定的范圍形成輸送材料的部分(輸送部9)、及混合材料的部分(混合部10)。并且，在混合攪拌用螺桿l中，任意地組合輸送上述材料的部分及混合上述材料的部分，構(gòu)成由它們的整體形成的螺桿本體11。如圖1所示，在本實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1中，螺桿本體11從上游側(cè)到下游側(cè)具備輸送部9，一邊令所供給的材料熔融一邊將其向下游側(cè)輸送；混合部IO，混合從輸送部9輸送來(lái)的材料；以及擠出部12，將由混合部10混合后的材料送出至下游側(cè)。輸送部9由沿軸向配備的多個(gè)螺桿區(qū)段13構(gòu)成，螺桿區(qū)段13具備沿軸向螺旋狀地扭曲的螺桿刮板(未圖示)，通過(guò)螺旋狀地扭曲的螺桿刮板的旋轉(zhuǎn)，使材料熔融并將其從上游側(cè)向下游側(cè)輸送?；旌喜?0由多個(gè)捏合盤區(qū)段15構(gòu)成。如圖2所示，捏合盤區(qū)段15是沿軸向連續(xù)地并列多個(gè)(本實(shí)施方式中為五個(gè))垂直于軸向的截面形成為橢圓形的板狀的捏合盤而構(gòu)成的。捏合盤區(qū)段15在使混合攪拌用螺桿1旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠?qū)⒉牧蠈?dǎo)入捏合盤和筒3內(nèi)壁之間而混合材料。此外，在本實(shí)施方式中，舉例示出了由多個(gè)捏合盤區(qū)段15構(gòu)成的混合部10,但也可以取代捏合盤區(qū)段15而用多個(gè)翻轉(zhuǎn)區(qū)段構(gòu)成混合部10。擠出部12與輸送部9同樣，沿軸向具有多個(gè)具備螺旋狀地扭曲的螺桿刮板的螺桿區(qū)段13。擠出部12的螺桿區(qū)段13的區(qū)段長(zhǎng)度形成為越位于下游的螺桿區(qū)段13越小，越向下游側(cè)材料的移動(dòng)速度越低而能夠?qū)Σ牧霞訅?。本發(fā)明的混合攪拌用螺桿1的特征在于，在螺桿本體11的混合部10的范圍內(nèi)具備多階梯狀部18a、18b。該多階梯狀部18a、18b是旋轉(zhuǎn)外徑沿著軸向階梯地變化的部分，以?shī)A在旋轉(zhuǎn)外徑大幅度地不同的區(qū)段之間的方式i殳置。此外，所謂旋轉(zhuǎn)外徑階梯地變化，是指構(gòu)成螺桿本體11的區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑(區(qū)段圍著軸心旋轉(zhuǎn)時(shí)在最外周側(cè)旋轉(zhuǎn)的部分所描繪的圓形軌跡的直徑)沿軸向依次變化(從上游側(cè)向下游側(cè)旋轉(zhuǎn)外徑漸漸變大或變小)。在本實(shí)施方式中，多階梯狀部18a、18b在混合部10的上游側(cè)和下游側(cè)各設(shè)置一處，各個(gè)多階梯狀部18a、18b，以旋轉(zhuǎn)外徑漸次變化的方式將多個(gè)旋轉(zhuǎn)外徑不同的捏合盤并列地構(gòu)成。下面，舉例說(shuō)明兩個(gè)多階梯狀部18a、18b中的上游側(cè)的多階梯狀部18a。圖3(a)是上游側(cè)的多階梯狀部18a的主視圖。螺桿本體11具有配備在混合部10的上游側(cè)的第1捏合盤區(qū)段19、及配備在比該第1捏合盤區(qū)段19向下游側(cè)且旋轉(zhuǎn)外徑比第1捏合盤區(qū)段19小的第2捏合盤區(qū)段20。多階梯狀部18a由四個(gè)捏合盤所形成的區(qū)段構(gòu)成。這些捏合盤從上游側(cè)依次并列第1捏合盤21、第2捏合盤22、第3捏合盤23、及第4捏合盤24。此外，從上游側(cè)看時(shí)，四個(gè)捏合盤相互的刮板隔開既定相位角(本實(shí)施方式中是60。)地配置。圖3(b)是將圖3(a)的多階梯狀部18a在各盤的軸向中間部切斷的剖面圖。圖3(b)的[A]-[F]示出了第1捏合盤區(qū)段19、第l捏合盤21-第4捏合盤24、第2捏合盤區(qū)段20的各端面。四個(gè)捏合盤旋轉(zhuǎn)外徑越大的越是配備在上游側(cè)，在各個(gè)旋轉(zhuǎn)外徑d(~d,)和第1捏合盤區(qū)段19及第2捏合盤區(qū)段20的旋轉(zhuǎn)外徑draai、(U,之間，下面的式(3)的關(guān)系成立。draax〉d,d,d,d,dmin(式3)draax:第1捏合盤區(qū)段l9的旋轉(zhuǎn)外徑din:第2捏合盤區(qū)段20的旋轉(zhuǎn)外徑d,:第l捏合盤的旋轉(zhuǎn)外徑d2:第2捏合盤的旋轉(zhuǎn)外徑d3:第3捏合盤的旋轉(zhuǎn)外徑d4:第4捏合盤的旋轉(zhuǎn)外徑通過(guò)如式(3)所示地設(shè)置多階梯狀部18a，在第1捏合盤區(qū)段19和第2捏合盤區(qū)段20之間總共形成有五個(gè)階梯部25。在這些階梯部25上，以花鍵軸8為中心沿徑向分別形成相等的階梯差5。因此，在各階梯差5和旋轉(zhuǎn)外徑d之間，下面的式(4)的關(guān)系成立。5產(chǎn)(d,-d)/252=(d,-d2)/25產(chǎn)(d2—d3)/254=(d3—d4)/25產(chǎn)(d4_drain)/2此外，在式(4)中，從上游側(cè)依次將上述的五個(gè)階梯差表示為5!-55。另一方面，設(shè)花鍵軸8和各區(qū)段為鋼材，計(jì)算作用在各個(gè)階梯部25上的應(yīng)力振幅，使所計(jì)算的應(yīng)力振幅在花鍵軸8不疲勞破壞的強(qiáng)度中而求得下式(r)。5i/D3《4.0E-06(式l，)5:構(gòu)成多階梯狀部的各階梯部的階梯差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)i:l-5以使上述式(1，)滿足各自的階梯差51-55的方式配備第1捏合盤21~第4捏合盤24，從而即使對(duì)各個(gè)階梯部25反復(fù)作用彎曲方向的力，也能夠形成為花鍵軸8不會(huì)疲勞破壞的階梯差，能夠保護(hù)由鋼材構(gòu)成的花鍵軸8不因疲勞破壞而導(dǎo)致折損。并且，在設(shè)置在多階梯狀部18a的上游側(cè)的第1捏合盤區(qū)段19和設(shè)置在下游側(cè)的第2捏合盤區(qū)段20之間存在旋轉(zhuǎn)外徑的差A(yù)。該旋轉(zhuǎn)外徑的差A(yù)是形成在多階梯狀部18a上的五個(gè)階梯差的和，滿足下面的式(2')的關(guān)系?！?兩個(gè)區(qū)段中的旋轉(zhuǎn)外徑的差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)通過(guò)確定多階梯狀部18a的階梯差數(shù)以便滿足上述式(2'),能夠?qū)⑹┘釉诙嚯A梯狀部18a的整體上的力抑制在不使花鍵軸8疲勞破壞的范圍內(nèi)，能夠防止花鍵軸8的疲勞破壞。<第2實(shí)施方式〉圖4示出本發(fā)明的混合攪拌用螺桿1的第2實(shí)施方式。第2實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1與上述第1實(shí)施方式不同之處在于，構(gòu)成多階梯狀部18a、18b的捏合盤比第1實(shí)施方式多、設(shè)置了十個(gè)。即，在第2實(shí)施方式中，從上游側(cè)第十個(gè)捏合盤和第2捏合盤區(qū)段20之間沒(méi)有階梯部25(階梯差)，因此在多階梯狀部18a上總共形成有十個(gè)階梯部25。因此，在第2實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1中，通過(guò)十處階梯部25分別滿足上述式(1)及式(2)的關(guān)系，能夠抑制并防止伴隨著混合攪拌用螺桿1的折損及混合攪拌用螺桿1的彎曲的筒3的異常磨耗。此外，第2實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1的其他結(jié)構(gòu)及作用效果與第1實(shí)施方式相同。<第3實(shí)施方式>圖5示出本發(fā)明的混合攪拌用螺桿1的第3實(shí)施方式。第3實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1與上述第1實(shí)施方式不同之處在于，第1實(shí)施方式的螺桿本體11中混合部10為一處，與此相對(duì)，第2實(shí)施方式的螺桿本體11中混合部IO設(shè)置在兩處(多個(gè))這一點(diǎn)，以及在第2實(shí)施方式中在各個(gè)多個(gè)混合部IO處設(shè)置多階梯狀部18a、18b這一點(diǎn)上。此外，兩個(gè)多階梯狀部18a中，圖中左側(cè)一方為設(shè)置在混合部與輸送部的連接部分處的多階梯狀部。通過(guò)這樣地將多階梯狀部18a、18b設(shè)置在多個(gè)混合部IO各自上，即使是具備多個(gè)混合部10的混合攪拌用螺桿1，在各自的混合部10中用各個(gè)多階梯狀部18a、18b承受局部地施加在花鍵軸8上的彎曲方向的力，因此能夠抑制并防止花鍵軸8的折損及筒3的異常磨耗。此外，第3實(shí)施方式的混合攪拌用螺桿1的其他結(jié)構(gòu)及作用效果與第1實(shí)施方式相同。實(shí)施例下面使用實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。此外，為了說(shuō)明的方便，先從比較例進(jìn)行i兌明。<比較例>比較例是以往的雙軸完全嚙合型的擠出機(jī)2的例子。如表1所示，擠出機(jī)2具備內(nèi)徑75mm的挖通為眼鏡孔狀的筒3,在該筒3的內(nèi)部插入有一對(duì)具有軸徑36mm的花鍵軸8(SNCM鋼制)的混合攪拌用螺桿1。在混合攪拌用螺桿1上在軸向的中間設(shè)置有混合部10，在該混合部IO上形成有由旋轉(zhuǎn)外徑相互不同的第1捏合盤區(qū)段19(旋轉(zhuǎn)外徑74.7mm)和第2捏合盤區(qū)段20(旋轉(zhuǎn)外徑74.3mm)構(gòu)成的階梯差(0.2mm)。表1筒內(nèi)徑75mm花鍵軸軸徑36mm第1捏合盤區(qū)段旋轉(zhuǎn)外徑74.7ran比4交例1第2捏合盤區(qū)段旋轉(zhuǎn)外徑74.3mm多階梯狀部捏合盤數(shù)0階梯差數(shù)l、長(zhǎng)度75mm11各自的階梯差0.2mm這里，若計(jì)算該階梯差是否滿足上述式(1)的關(guān)系，則成為下述。5/D3=0.2/363=4.29E-6>4.0E-6因此，得知在比較例中式(1)的關(guān)系不成立。并且，若計(jì)算上述階梯差是否滿足上述式(2)的關(guān)系，則成為下述?！?D3=0.2x1/363=4.29E-6〉(4.0E-6)xl因此，得知在比較例中式(2)的關(guān)系也不成立。接著，驗(yàn)證是否在不滿足上述式(1)及式(2)的關(guān)系的比較例的混合攪拌用螺桿4上產(chǎn)生疲勞破壞。首先，在上述那樣的雙軸的擠出機(jī)2中，若假定認(rèn)為是混合攪拌用螺桿l輸出90kW、以轉(zhuǎn)數(shù)360rpm旋轉(zhuǎn)的情況，則能夠從這些輸出及轉(zhuǎn)數(shù)求出施加在混合攪拌用螺桿1上的扭轉(zhuǎn)扭矩及傳遞扭矩。比較例的情況下，向著混合攪拌用螺桿1的扭轉(zhuǎn)扭矩為121.8kgfm，傳遞扭矩為49kgfm。從使用該扭轉(zhuǎn)扭矩及傳遞扭矩、以及施加在花鍵軸8的齒根的應(yīng)力的FEM(有限元法)的數(shù)值計(jì)算，能夠求出花鍵軸8的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力t(剪切應(yīng)力t)、花鍵軸8的齒的彎曲應(yīng)力C7b、花鍵軸8的彎曲應(yīng)力crM。此外，在實(shí)施例1中，t=23.06kgf/mm2，cjb=19,96kgf/mm2,aM=±40kgf/mm2。關(guān)于彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的組合應(yīng)力，公知使用莫爾的應(yīng)力圓的方法，之前求出的應(yīng)力如下所述。(拉伸時(shí))al=((7b+cjM)/2+(1/2)((ab-aM)2+4t2)1/2=55.07kgf/mm2cr2=(ab+cjM)/2-(1/2)((crb-aM)2+4t2)1/2=4.82kgf/mm2aT=cr1-cr2=50.26kgf/mm2t=(crT/2)=25.13kgf/mm2(壓縮時(shí))al=(crb+ciM)/2+(1/2)"crb-aM)2+4t2)1/2=27.81kgf/mm2cr2=(ab+aM)/2-(1/2)((crb-aM)2+4t2)1/2--47.78kgf/mm2aT=crl-a2=75.59kgf/mm2t=(aT/2)=37.79kgf/mm2接著，若使用莫爾的應(yīng)力圓求出拉伸時(shí)及壓縮時(shí)的平均應(yīng)力及應(yīng)力振幅，則如下所述。(拉伸時(shí))12(jlra=27.18kgf/mm2cila=27.89kgf/咖2<j2ra=-7.22kgf/mm2a2a=12.04kgf/mm2(壓縮時(shí))crlra=31.97kgf/mm2ala=4.15kgf/mm2a2m=-12.00kgf/mm2a2a=35.78kgf/mm2另一方面，從疲勞極限線圖求出構(gòu)成花鍵軸8的SNCM鋼的平均應(yīng)力CTra中的允許應(yīng)力振幅a山此外，該疲勞極限線圖是根據(jù)拉伸強(qiáng)度(TB為110kgf/咖2、屈服應(yīng)力dy為90.3kgf/mm2、交變疲勞極限(7為37kgf/mm2的情況的^奮正Goodman線圖而制作的。首先，在拉伸時(shí)，從疲勞極限線圖，如上述那樣平均應(yīng)力01為27.18kgf/mm2時(shí)的允i午應(yīng)力振幅(j"成為cral=27.86kgf/咖2。因此，cra=27.89kgf/mm2>27.86kgf/mm2=aai，得知有引起疲勞破壞的可能性。另一方面，在壓縮時(shí)，同樣地從疲勞極限線圖，如上述那樣平均應(yīng)力0為-13.90kgf/mm2時(shí)的允許應(yīng)力振幅aa,成為craI=37kgf/腿2。因此，cra=33.87kgf/mm2<37kgf7mm2=cral,得知不引起疲勞破壞。從上述分析，判斷在式(1)及式(2)的關(guān)系不成立的比較例中會(huì)產(chǎn)生混合攪拌用螺桿的疲勞破壞。<實(shí)施例1>實(shí)施例1與比較例的不同點(diǎn)在于混合攪拌用螺桿具有多階梯狀部18a、18b。在實(shí)施例l中，如表2所示，多階梯狀部18a、18b由四個(gè)旋轉(zhuǎn)外徑不同的捏合盤區(qū)段構(gòu)成，在多階梯狀部18a的上游側(cè)的第l翻轉(zhuǎn)區(qū)段19和下游側(cè)的第2翻轉(zhuǎn)區(qū)段20之間總共形成有五處階梯差。此外，在實(shí)施例1中的其他結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件與比較例相同，因此省略了說(shuō)明。表2筒內(nèi)徑75mm花鍵軸軸徑36mm第1捏合盤區(qū)段旋轉(zhuǎn)外徑74.7mm實(shí)施例1第2捏合盤區(qū)段旋轉(zhuǎn)外徑74.3mm多階梯狀部捏合盤數(shù)4階梯差數(shù)5、長(zhǎng)度75mm各自的階梯差O.04mm在實(shí)施例1的多階梯狀部18a中，階梯差的大小是五個(gè)階梯差都相等，因此每一個(gè)階梯差的大小都為比較例的情況的1/5。即，若計(jì)算是否滿足式(1)的關(guān)系，則成為下述。5/D3=0.04/363=8.57E-7《4.0E-06因此，在實(shí)施例1中滿足式(1)的關(guān)系。并且，若計(jì)算是否滿足上述式(2)的關(guān)系，則成為下述?！?D3=0.04x5/363=4.29E—6《2.0E—5=(4.0E-6)x5因此，在實(shí)施例1中也滿足式(2)的關(guān)系。另一方面，若與比較例相同地求得實(shí)施例1的拉伸時(shí)及壓縮時(shí)的平均應(yīng)力及應(yīng)力振幅，則成為下述。(拉伸時(shí))(7lra=31.47kgf/咖2ala-7.09kgf/mm2cr2ra=-11.51kgf/咖2a2a=2.89kgf/mm2(壓縮時(shí))crlra=32.05kgf/mm2crla=0.44kgf/mm2a2m=-12.09kgf/mm2a2a=10.42kgf/mm2并且，從疲勞極限線圖求出構(gòu)成花鍵軸8的SNCM鋼的平均應(yīng)力的允i午應(yīng)力振幅CJa。首先，在拉伸時(shí)，從疲勞極限線圖，如上述那樣平均應(yīng)力(7ra為31.47kgf/mm2時(shí)的允許應(yīng)力振幅cral成為tjal=26.41kgf/mm2。因此，cja=7.09kgf/咖2《26.41kgf/mm2=cral,得知不引起疲勞破壞。并且，在壓縮時(shí)，如上述那樣平均應(yīng)力ara為-12.09kgf/mm2時(shí)的允許應(yīng)力振幅cj"為與crra=0kgf/mm2的允許應(yīng)力振幅相同，cr"=37kgf/mm2。因此，cra=10.42kgf/mm2<37kgf/mm2=tral，得知不引起疲勞破壞。從上述分析，判斷在式(1)及式(2)的關(guān)系成立的實(shí)施例1中不產(chǎn)生混合攪拌用螺桿的疲勞破壞。<實(shí)施例2>實(shí)施例2與實(shí)施例1相同，在混合攪拌用螺桿具有多階梯狀部18a、18b這一點(diǎn)上與比較例不同。實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，如表3所示，多階梯狀部18a、18b由十個(gè)旋轉(zhuǎn)外徑不同的捏合盤區(qū)段構(gòu)成。即，在實(shí)施例2的多階梯狀部18a上，在上游側(cè)的第1捏合盤區(qū)段19和下游側(cè)的第2捏合盤區(qū)段20之間總共形成有十處階梯差。此外，實(shí)施例2的其他結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)施例l相同，因此省略了說(shuō)明。14<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在實(shí)施例2的多階梯狀部18a中，階梯差的大小也都相等，因此各階梯差的大小成為比較例的情況的1/10(0.02mm)。因此，若計(jì)算是否滿足式(1)的關(guān)系，則成為下述。5/D3=0.02/363=4.29E-7《4,0E-06因此，在實(shí)施例2中也滿足式(1)的關(guān)系。并且，若計(jì)算是否滿足上述式(2)的關(guān)系，則成為下述?！?D3=0.02x10/363=4.29E—6《4,0E—5=(4.0E-6)x10因此，在實(shí)施例2中也滿足式(2)的關(guān)系。另一方面，在實(shí)施例2中，通過(guò)與實(shí)施例1相同地求得平均應(yīng)力(7ra，并進(jìn)行其與疲勞極限線圖的允許應(yīng)力振幅(Ja,的比較，得知不引起混合攪拌用螺桿疲勞破壞。此外，詳細(xì)敘述與實(shí)施例l相同，因此將其省略。從上述分析，判斷在式(1)及式(2)的關(guān)系成立的實(shí)施例2中也不產(chǎn)生疲勞破壞。本發(fā)明并不限定于上迷各實(shí)施方式，在不變更發(fā)明的本質(zhì)的范圍內(nèi)可以將各部件的形狀、構(gòu)造、材質(zhì)、組合等進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?。例如，?實(shí)施方式~第3實(shí)施方式是雙軸完全嚙合型的擠出機(jī)2。但是本發(fā)明的混合攪拌用螺桿l也可以用于單軸或三軸以上的擠出機(jī)2、或非完全嚙合型的雙軸擠出機(jī)2、或者連續(xù)混合機(jī)。多階梯狀部18a、18b中的階梯部25在上述實(shí)施方式中任意的階梯部25都在花鍵軸8的徑向上具備相等大小的階梯差。但是，只要是滿足上述式(1)及式(2)的關(guān)系，也可以將階梯部25的階梯差分別形成為不同的值。在上述實(shí)施方式中，多階梯狀部18a、18b是由設(shè)置在混合部IO上的多個(gè)捏合盤各自分開的分割型的捏合盤區(qū)段構(gòu)成的。但是，多階梯狀部18a、18b也可以是外周面形成為多階梯狀的一體型的區(qū)段，構(gòu)成多階梯狀部18a、18b的區(qū)段也可以使用捏合盤區(qū)段以外的區(qū)段。例如，可以通過(guò)使多個(gè)翻轉(zhuǎn)區(qū)段15的旋轉(zhuǎn)外徑依次變化來(lái)構(gòu)成多階梯狀部18a、18b，并且，也可以通過(guò)使一個(gè)翻轉(zhuǎn)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑連續(xù)地變化而構(gòu)成w區(qū)段的多階梯狀部。并且，只要是設(shè)置在混合部IO上的情況，可以例如圖6所示地在軸向上層疊直徑不同的多個(gè)圓板26而形成多階梯狀部18a、18b，也可以形成為圓錐臺(tái)形狀的襯墊而形成多階梯狀部18a、18b。并且，多階梯狀部也可以設(shè)置在混合部10和擠出部12的連接部分處。并且，花鍵軸8(螺桿軸)的材料不僅可以使用SNCM鋼，也可以使用SCM鋼。權(quán)利要求1.一種混合攪拌用螺桿，具備螺桿本體，該螺桿本體設(shè)置有輸送部，由螺桿區(qū)段構(gòu)成，將要混合的材料送往下游側(cè)、混合部，由對(duì)該材料進(jìn)行混合的混合用區(qū)段構(gòu)成，在上述螺桿本體中，在上述混合部和與上述混合部鄰接的其他部分的連接部分處、及上述混合部?jī)?nèi)的至少一方上具備旋轉(zhuǎn)外徑沿著軸向逐漸變化的多階梯狀部。2.如權(quán)利要求1所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，上述多階梯狀部以插入在旋轉(zhuǎn)外徑不同的兩個(gè)區(qū)段之間的方式設(shè)置。3.如權(quán)利要求1所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，上述多階梯狀部設(shè)置在上迷混合部?jī)?nèi)。4.如權(quán)利要求2所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，上述多階梯狀部設(shè)置在上述混合部和上述輸送部的連接部分處。5.如權(quán)利要求2所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，上述螺桿本體還具備將由上述混合部混合后的材料向下游側(cè)送出的擠出部，上述多階梯狀部設(shè)置在上述混合部和上述擠出部的連接部分處。6.如權(quán)利要求1所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，上述多階梯狀部由旋轉(zhuǎn)外徑互不相同的多個(gè)捏合盤所形成的混合用區(qū)段構(gòu)成。7.如權(quán)利要求2所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，當(dāng)在構(gòu)成上述多階梯狀部的某個(gè)區(qū)段、和與該區(qū)段相鄰的區(qū)段之間形成階梯部時(shí)，在設(shè)穿過(guò)上述多階梯狀部的由鋼材形成的花鍵軸的外徑為D時(shí)，上述多階梯狀部的在徑向上的各階梯差5滿足式(1)的關(guān)系5/D3<4.0E-06(式l)5:構(gòu)成多階梯狀部的各階梯部的階梯差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)。8.如權(quán)利要求7所述的混合攪拌用螺桿，其特征在于，當(dāng)在與上述多階梯狀部相鄰的兩個(gè)區(qū)段之間存在n處上述階梯差時(shí)，在設(shè)穿過(guò)上述多階梯狀部的上述花鍵軸的外徑為D時(shí)，上述兩個(gè)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑的差A(yù)滿足式(2)的關(guān)系△/D3《(4.0E-06)xn(式2)△:兩個(gè)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)外徑的差(mm)D:花鍵軸的外徑(mm)n:形成在兩個(gè)區(qū)段之間的階梯差的個(gè)數(shù)。9.一種擠出機(jī)，具備權(quán)利要求l所述的混合攪拌用螺桿。全文摘要本發(fā)明的混合攪拌用螺桿具備螺桿本體，該螺桿本體設(shè)置有輸送部，由將被混合的材料向下游側(cè)輸送的螺桿區(qū)段構(gòu)成；以及混合部，由混合該材料的混合用區(qū)段構(gòu)成，螺桿本體在混合部的中間具備旋轉(zhuǎn)外徑沿著軸向逐漸變化的多階梯狀部。該多階梯狀部最好由相互旋轉(zhuǎn)外徑不同的多個(gè)捏合盤所形成的混合用區(qū)段構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠避免應(yīng)力集中在混合攪拌用螺桿的軸向的一部分上，能夠防止花鍵軸的折損及混合用刮板的異常磨耗。文檔編號(hào)B29B7/14GK101462313SQ200810184418公開日2009年6月24日申請(qǐng)日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日發(fā)明者成川裕,田中義光申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所