CN111032309A - 带辊螺杆挤出机 - Google Patents

Abstract

带辊螺杆挤出机(1)包括：挤出材料的螺杆(2、3)；收容螺杆(2、3)，并设有材料的投入口(12)的壳体(4)；以及被配置在壳体(4)的前方，将由螺杆(2、3)挤出的材料成形为片状的一对上侧辊(5)和下侧辊(6)，其中，上侧辊(5)和下侧辊(6)中的一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，主体部分的垂直于所述轴向的截面呈蛋形。

Description

带辊螺杆挤出机

技术领域

本发明涉及一种将材料挤出成形为片状的带辊螺杆挤出机。

背景技术

在汽车用轮胎的制造工序使用挤出成形机。该挤出成形机被设置在捏和作为轮胎的原料的橡胶的捏和机的下面，将从该捏和机投入的橡胶(材料)连续挤出并成形为片状。作为有关此种挤出成形机的技术，已知有例如下述的专利文献1、2中记载的片体成形装置。

专利文献1中记载的片体成形装置具备圆锥形的双螺杆挤出机以及接近该双螺杆挤出机的远端开口部而设置的上下一对压延辊。一对压延辊中的下侧压延辊的直径大于上侧压延辊的直径。

专利文献2中记载的片体成形装置具备：挤出并供应材料的材料供应部；暂时积存挤出并被供应的材料的材料积存部；对被积存的材料施加按压力的材料按压部；以及将被积存的材料成形为片状并排出的材料压延部。所述的材料供应部具备锥形双螺杆，所述的材料压延部具备上下一对的辊。

在此，构成专利文献1、2中记载的片体成形装置的一对辊中，垂直于其轴向的截面的形状均为圆形。

近年，低油耗轮胎的需求增加。在作为低油耗轮胎的原料的橡胶中以高比例混合二氧化硅的情况较多。以高比例混合二氧化硅的橡胶(材料)具有在挤出成形机中难以成形为片状的问题。因此，期望不仅在上游侧工序的捏和机中，而且在挤出成形机中也提高橡胶(材料)的分散混合性。即，期望挤出成形机不仅具有将材料形成为片状的片体成形功能，而且还具有材料的捏和功能。

但是，构成专利文献1、2中记载的片体成形装置(挤出成形机)的螺杆只具有挤出材料的功能，且辊只具有压延材料的功能。即，由于构成专利文献1、2中记载的片体成形装置的螺杆以及辊均不具有材料的捏和功能，因此，专利文献1、2中记载的片体成形装置中不能提高材料的分散混合性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开平6-64020号

专利文献2：日本专利公开公报特开2011-73428号

发明内容

本发明鉴于所述实际情况而作出，其目的在于提供一种不仅具有将材料形成为片状的片体成形功能，而且具有材料的捏和功能的带辊螺杆挤出机。

本发明所涉及的带辊螺杆挤出机用于将材料挤出成形为片状。所述带辊螺杆挤出机包括：螺杆，挤出所述材料；壳体，收容所述螺杆，并设有所述材料的投入口；以及一对上侧辊和下侧辊，被配置在所述壳体的前方，将由所述螺杆挤出的所述材料成形为片状。所述上侧辊和所述下侧辊中的其中一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，所述主体部分的垂直于所述轴向的截面呈蛋形。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机的剖视图，是从上方观察该带辊螺杆挤出机的图。

图2是表示图1所示的带辊螺杆挤出机所具备的控制器的功能结构的框图。

图3是图1的III-III线剖视图。

图4是放大图3的IV部分的图。

图5是从侧方观察本发明的另一实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机的示意图。

图6是表示在图5所示的带辊螺杆挤出机中，辊的累积转数与积存部的平均压力之间的关系的坐标图。

图7是表示在图5所示的带辊螺杆挤出机中，辊的旋转相位与辊的间隙尺寸之间的关系的坐标图。

图8是表示在图5所示的带辊螺杆挤出机中，片体厚度的变动与辊的截面的椭圆形状的长轴长度及短轴长度之间的关系的坐标图。

图9是从侧方观察本发明的又一实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机的示意图。

图10是从侧方观察本发明的又一实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机的示意图。

图11是表示在图10所示的带辊螺杆挤出机中，片体厚度的变动与辊的截面的椭圆形状的长轴长度及短轴长度之间的关系的坐标图。

图12是表示用于使片体厚度稳定的带辊螺杆挤出机的控制方法的一例的流程图。

图13是表示用于使片体厚度稳定的带辊螺杆挤出机的控制方法的另一例的流程图。

图14是表示所述实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机中的辊的截面形状的一例的概略图。

图15是表示所述实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机中的辊的截面形状的另一例的概略图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。本实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机是将橡胶等高分子材料的捏和物(材料)挤出成形为片状的机械。另外，本发明的带辊螺杆挤出机的成形对象并不限定于橡胶，包含例如食品材料等其他材料。

首先，参照图1、2说明本实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机的基本构成以及本发明的主要的特征。本实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机1如图1、2所示具备：挤出材料的螺杆2、3；收容螺杆2、3，并设有材料的投入口12的壳体4；被配置在壳体4的前方，将由螺杆2、3挤出的材料成形为片状的一对上侧辊5和下侧辊6；以及控制器20。壳体4与一对辊5、6之间设有积存由螺杆2、3挤出的材料的积存部7(材料积存部)。在本实施方式中，将从螺杆2、3朝向一对辊5、6的方向(例如在图1中为左方)设为前方。

本发明的带辊螺杆挤出机可以只具备挤出材料的单一的螺杆，但是，本实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机1具备左右一对的螺杆2、3。螺杆2、3分别具有轴部10和设置在轴部10的外周面的螺旋状的叶片部11。螺杆2和螺杆3除了叶片部11的螺旋方向彼此相反的点以外具有相同的形状和相同的尺寸。螺杆2、3被联结成互相朝相反方向旋转，且被构成为通过省略图示的一个驱动装置以相同的转数旋转。另外，螺杆2、3也可以被构成为通过单独的驱动装置个别地旋转。

壳体4呈远端变细的形状，在该壳体4的上部设有材料的投入口12。从投入口12的上方供应到投入口12的材料(例如，橡胶和二氧化硅的捏和物)通过互相朝相反方向旋转的螺杆2、3而向积存部7被挤出，其后，通过辊5、6之间从而被成形为片状。

由螺杆2、3挤出的材料在到达一对辊5、6之前暂时积存在积存部7(材料积存部)。

一对辊5、6被联结成互相朝相反方向旋转，且被构成为通过省略图示的一个驱动装置例如以相同的转数旋转。另外，辊5、6也可以被构成为通过单独的驱动装置个别地旋转。辊5、6用于将材料压延而成形为片状(片体50)，也称为辊模。

上侧辊5以能够绕旋转轴旋转的方式被图略的支撑部件(构成带辊螺杆挤出机1的一部分的部件)支撑。下侧辊6以能够绕旋转轴旋转的方式被所述支撑部件支撑。上侧辊5及下侧辊6以上侧辊5的所述旋转轴的轴向和下侧辊6的所述旋转轴的轴向平行的姿势被所述支撑部件支撑。上侧辊5及下侧辊6在垂直于轴向的方向(径向)上隔开间隔而被配置。上侧辊5具有主体部分5a、两端部5b以及一对轴部5c。同样，下侧辊6具有主体部分6a、两端部6b以及一对轴部6c。

上侧辊5的主体部分5a以及下侧辊6的主体部分6a分别具有在所述径向上隔开间隔而互相相向的外周面(主体外周面)。这些主体外周面是压延由螺杆2、3挤出的材料而成形为片状的部分。

上侧辊5的两端部5b由相对于上侧辊5的主体部分5a位于所述轴向的两外侧的第一端部5b和第二端部5b构成。下侧辊6的两端部6b由相对于下侧辊6的主体部分6a位于所述轴向的两外侧的第一端部6b和第二端部6b构成。

上侧辊5的第一端部5b以及下侧辊6的第一端部6b分别具有在所述径向上隔开间隔而互相相向的外周面(端部外周面)。同样，上侧辊5的第二端部5b以及下侧辊6的第二端部6b分别具有在所述径向上隔开间隔而互相相向的外周面(端部外周面)。上侧辊5所具有的一对端部外周面是后述的一对侧导件13的圆弧面13a在所述径向上相向的部分，下侧辊6的一对端部外周面是后述的一对侧导件13的圆弧面13b在所述径向上相向的部分(参照图1及图4)。

上侧辊5的一对轴部5c是上侧辊5以能够旋转的状态被所述支撑部件支撑的部分。如图1所示，一对轴部5c由相对于第一端部5b位于所述轴向的外侧的第一轴部5c和相对于第二端部5b位于所述轴向的外侧的第二轴部5c构成。在上侧辊5，一对轴部5c的外径小于两端部5b的外径。同样，下侧辊6的一对轴部6c是下侧辊6以能够旋转的状态被所述支撑部件支撑的部分。一对轴部6c由相对于第一端部6b位于所述轴向的外侧的第一轴部6c和相对于第二端部6b位于所述轴向的外侧的第二轴部6c构成。在下侧辊6，一对轴部6c的外径小于两端部6b的外径。

在上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊，至少所述主体部分的垂直于轴向的截面呈蛋形。该结构是本发明的主要的特征。

在本实施方式中，上侧辊5的主体部分5a的垂直于所述轴向的截面以及下侧辊6的主体部分6a的垂直于所述轴向的截面呈蛋形。更具体而言，在上侧辊5的主体部分5a的所述截面中，与主体部分5a的外周面相对应的部位(外周部)呈蛋形，在下侧辊6的主体部分6a的所述截面中，与主体部分6a的外周面相对应的部位(外周部)呈蛋形。

上侧辊5的主体部分5a通过呈所述蛋形的所述截面在所述轴向上连续而构成。同样，下侧辊6的主体部分6a通过呈所述蛋形的所述截面在所述轴向上连续而构成。

但是在本发明，在上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊中所述主体部分的所述截面呈蛋形即可。因此，也可以只有上侧辊5的主体部分5a的所述截面呈蛋形，下侧辊6的主体部分6a的所述截面例如呈圆形。此外，也可以只有下侧辊6的主体部分6a的所述截面呈蛋形，上侧辊5的主体部分5a的所述截面例如呈圆形。

在此，蛋形(oval shape)包含卵形(ovate shape)、长圆形(oblong shape)以及椭圆形(elliptic shape)。在本实施方式中，辊5、6的所述主体部分5a、6a的所述截面呈蛋形中的椭圆形，但也可以呈卵形或长圆形。作为卵形可以例示如图14所示的形状。卵形包含通过将圆弧和椭圆弧连接而获得的形状、通过将离心率互不相同的两个椭圆弧连接而获得的形状等。长圆形是如图15所示与田径场的跑道相似的形状，是由两个圆弧(或椭圆弧)和连接这些圆弧(或椭圆弧)的两个相同长度的平行线构成的形状。如图14及图15所示，卵形以及长圆形分别具有长轴LA和短轴SA。

在本实施方式中，在上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊的所述主体部分，垂直于所述轴向的截面呈蛋形，因此，在上侧辊5和下侧辊6旋转时，这些辊5、6与壳体4之间的积存部7(材料积存部)的容积变动。如果积存部7的容积变动，从壳体4向积存部7挤出的材料的流动与以往相比变得复杂，其结果，对材料施加捏和作用。在积存部7，发生从螺杆2、3朝向辊5、6的方向的材料的流动，但是，通过积存部7的容积变动，除了该流动以外，在积存部7还引发从辊5、6朝向螺杆2、3的材料的流动(回流)。其结果，从壳体4朝向积存部7挤出的材料的流动与以往相比变得复杂。

关于辊5、6的旋转，上侧辊5与下侧辊6彼此的相位差并不特别限定，但是，优选上侧辊5和下侧辊6以彼此的相位差成为90°的状态旋转。即，上侧辊5和下侧辊6优选以相位差维持为90°的方式以相同的旋转速度旋转。图3及图4表示上侧辊5与下侧辊6的相位差为90°的状态。如果上侧辊5和下侧辊6以相位差90°旋转，则辊5与辊6之间的间隙的尺寸(辊间隙尺寸)的变动最小，其结果，片体50的厚度变动变小。据此，能够使从辊5、6之间被挤出的片体50的厚度进一步稳定(恒定)。

另外，如图4所示，所述相位差通过上侧辊5的主体部分5a的垂直于所述轴向的截面的蛋形(图4中为椭圆)的长轴和下侧辊6的主体部分6a的垂直于所述轴向的截面的蛋形(图4中为椭圆)的长轴所成的角度而被规定。

如图3及图4所示，在本实施方式中，为了防止积存在积存部7的材料向辊5、6的主体部分5a、6a的所述轴向外侧泄漏，辊5、6的两端部5b、6b的截面呈圆形。更具体而言，上侧辊5的两端部5b的所述截面中与两端部5b的外周面相对应的部位(外周部)呈圆形，下侧辊6的两端部6b的所述截面中与两端部6b的外周面相对应的部位(外周部)呈圆形。而且，该两端部5b、6b之间的主体部分5a、6a的截面如上所述呈蛋形(在本实施方式中为椭圆形)。由此，优选上侧辊5和下侧辊6的两端部5b、6b的截面形状为圆，上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊(在本实施方式中为两个辊5、6)中主体部分5a、6a的截面形状为蛋形。

如图1、图3及图4所示，带辊螺杆挤出机1具备一对侧导件13。一对侧导件13为了防止积存在积存部7的材料向辊5、6的主体部分5a、6a的所述轴向外侧泄漏而设置。如图1所示，一对侧导件13在所述轴向上隔开间隔而被配置。如图1及图3所示，一对侧导件13被配置在壳体4与一对辊5、6之间。

如图4的放大图所示，一对侧导件13分别具有连接于壳体4的基端部(后端部)和与一对辊5、6相向的远端部(前端部)。其中一个侧导件13的远端部具有与上侧辊5的两端部5b中的第一端部5b相向的圆弧面13a和与下侧辊6的两端部6b中的第一端部6b相向的圆弧面13b。另一个侧导件13的远端部具有与上侧辊5的两端部5b中的第二端部5b相向的圆弧面13a和与下侧辊6的两端部6b中的第二端部6b相向的圆弧面13b。

在本实施方式中，一对侧导件13分别呈垂直于所述轴向的板状的形状，但是，只要能够防止积存在积存部7的材料向辊5、6的主体部分5a、6a的所述轴向外侧泄漏即可，因此，侧导件13的形状并不限定于板状的形状。其中一个侧导件13的内壁面和另一个侧导件13的内壁面在所述轴向上隔开间隔而相向，构成界定积存部7的内壁面的一部分。

辊5、6的两端部5b、6b的截面形状为圆的情况下，换句话说，辊5、6的两端部5b、6b为圆柱状的情况下，当使辊5、6旋转时，能够将该两端部5b、6b与侧导件13的圆弧面13a、13b(参照图3及图4)之间的间隙始终维持在恒定的间隙尺寸(恒定的小的间隙尺寸)。其结果，能够防止如上所述的材料从积存部7泄漏的情况。

如图3及图4所示，本实施方式的带辊螺杆挤出机1还具备用于测量积存部7(积存部7内的材料)的压力的压力传感器8和用于测量从一对辊5、6之间被挤出的片状的材料(片体50)的厚度的厚度传感器9。压力传感器8及厚度传感器9利用于使片体50的厚度变动变小的控制(详细内容后述)。在带辊螺杆挤出机1中，优选设置压力传感器8和厚度传感器9的至少一方，但压力传感器8及厚度传感器9在带辊螺杆挤出机1中并不是必需的，也可以省略。

控制器20由中央处理装置(CPU)、存储各种控制程序的ROM、作为CPU的作业区域而被使用的RAM等构成。如图2所示，控制器20功能性地具备螺杆控制部20a、辊控制部20b、存储部20c及判断部20d。

螺杆控制部20a控制螺杆2、3的转数。辊控制部20b控制辊5、6的转数。存储部20c存储有关由压力传感器8测量的压力的信息。此外，存储部20c存储有关由厚度传感器9测量的片体厚度的信息。判断部20d比较有关压力传感器8测量的压力的值和有关预先设定的压力的阈值，判断这些是否满足规定的条件。此外，判断部20d比较有关厚度传感器9测量的片体厚度的值和有关预先设定的片体厚度的阈值，判断这些是否满足规定的条件。

图5表示一对辊5、6的另一实施方式。在图1、2所示的带辊螺杆挤出机1中，下侧辊6稍大于上侧辊5。相对于此，在图5所示的带辊螺杆挤出机102中，上侧辊5和下侧辊6的主体部分5a、6a的截面彼此呈相同形状，且呈相同周长的蛋形(在本实施方式中为椭圆形)。即，上侧辊5和下侧辊6具有完全相同的形状以及尺寸。根据该结构，具有辊5、6的转数控制变得容易的优点。例如，在辊5、6呈不同形状的情况下，发生各个辊的上游侧的材料的流入量和下游侧的材料的流出量时序性地较大地变化的现象，用于实现均匀的材料的流入和流出的控制变得复杂。在辊5、6呈相同形状的情况下，容易避免如上所述的现象，控制也变得容易。

在此，图6是表示图5所示的带辊螺杆挤出机102中的积存部平均压力根据辊旋转而变化的坐标图。图6的横轴是辊的累积转数，纵轴是积存部7的平均压力。另外，图6中所示的“以往形状”的数据是上侧辊和下侧辊的截面均为圆形的情况下的数据。此外，作为成形对象的材料，使用了橡胶(关于成形对象的材料，在后述的图8及图11中也一样)。

根据图6可知，上侧辊和下侧辊的截面均呈以往形状(圆形)的情况下，积存部7的压力不变动。相对于此，如图5所示的实施方式那样上侧辊5和下侧辊6的主体部分5a、6a的截面呈椭圆形的情况下，积存部7的压力变动。

在以往形状的情况下，从螺杆2、3的材料的挤出量和从辊之间的材料的流出量大致相同。另一方面，在上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊的主体部分5a、6a的截面呈蛋形(例如椭圆形)的情况下，所述挤出量和所述流出量的均衡破环。具体而言，在所述流出量少于所述挤出量的情况下，在积存部7内发生材料的逆流。另一方面，在所述流出量多于所述挤出量的情况下，在积存部7内材料的顺方向流动(从螺杆2、3朝向辊5、6的方向的流动)变强。其结果，积存部7中的材料的流动与以往相比变得复杂。

图7是表示在图5所示的带辊螺杆挤出机102中的辊旋转相位与辊间隙尺寸之间的关系的坐标图。图7的横轴是辊的旋转相位，表示辊5、6旋转1圈的期间(旋转360°的期间)的进展阶段。图7的纵轴表示相向的辊5、6之间的间隙的尺寸。另外，用于获得图7的坐标图中所示的结果的解析条件如下所述。即，在该解析中，作为条件，设辊5、6的主体部分5a、6a的垂直于轴向的截面形状、即椭圆的短轴SA(参照图5)的长度为90mm，长轴LA(参照图5)的长度为100mm，并使上侧辊5与下侧辊6以相位差90°旋转。根据图7可知，上侧辊5和下侧辊6的主体部分5a、6a的截面形状为椭圆(蛋形)的情况下，如果使辊5、6旋转，则辊间隙尺寸变动。

辊间隙尺寸的变动影响从辊5、6之间被挤出的片状的材料(片体50)的厚度。即，在本实施方式中，通过上侧辊5和下侧辊6中的至少一个辊的主体部分的截面形状为椭圆(蛋形)，在积存部7中材料的流动变得复杂，在该积存部7能够对材料施加捏和的作用。另一方面，在本实施方式中，从辊5、6之间被挤出的片状的材料(片体50)的厚度与两个辊的截面形状为圆形的情况相比容易变动。为此，本发明人如下所示地研究了用于使从辊5、6之间被挤出的片体50的厚度变动变小(用于抑制片体厚度的变动)的辊的截面形状。

图8是表示在图5所示的带辊螺杆挤出机102中从辊5、6之间的间隙被挤出的片体50的厚度变动与辊5、6的截面形状即椭圆形的长轴LA的长度b以及短轴SA的长度a之间的关系的坐标图。图8的横轴表示辊5、6的截面形状即椭圆的长轴LA的长度b(mm)，纵轴表示该椭圆的短轴SA的长度a(mm)。

在图8中，用式“a＝0.939b-4.14”表示的直线是表示相对于片体50的平均厚度，片体50的厚度变动包含在±10％的范围内的情况下的长轴LA的长度b(mm)与短轴SA的长度a(mm)之间的关系的直线。此外，在图8中，用式“a＝0.957b-2.95”表示的直线是表示相对于片体50的平均厚度，片体50的厚度变动包含在±5％的范围内的情况下的长轴LA的长度b(mm)与短轴SA的长度a(mm)之间的关系的直线。

在此，例如材料为橡胶的情况下，关于其片体厚度，考虑到对下游工序的影响，变动少为佳。具体而言，优选相对于平均厚度，厚度变动收敛在±10％左右。此外，更优选相对于平均厚度，厚度变动收敛在±5％左右。

根据图8，在短轴SA的长度a(mm)与长轴LA的长度b(mm)的关系满足用不等式“0.939b-4.14≤a＜b”所示的条件的情况下，能够将片体厚度变动抑制在±10％以内。此外，在短轴SA的长度a(mm)与长轴LA的长度b(mm)的关系满足用不等式“0.957b-2.95≤a＜b”所示的条件的情况下，能够将片体厚度变动抑制在±5％以内。

即，在辊5、6的截面形状为椭圆的情况下，优选短轴SA的长度a与长轴LA的长度b的关系满足用不等式“0.939b-4.14≤a＜b”所示的条件。而且，进一步优选短轴SA的长度a与长轴LA的长度b的关系满足用不等式“0.957b-2.95≤a＜b”所示的条件。另外，在“a＝b”的情况下，辊5、6的截面形状为圆，成为不具有捏和功能的辊，因此，“a＝b”的情况除外。

图9表示一对辊5、6的又一实施方式。在图3及图5所示的带辊螺杆挤出机1、102中，上侧辊5和下侧辊6的截面呈相同形状的蛋形(椭圆形)。相对于此，在图9所示的带辊螺杆挤出机103中，上侧辊5和下侧辊6的截面虽然均为蛋形(椭圆形)，但是上侧辊5和下侧辊6的蛋形(椭圆形)互不相同。即，在图9所示的带辊螺杆挤出机103中，上侧辊5的短轴SA与长轴LA的比不同于下侧辊6的短轴SA与长轴LA的比。

在此，图5所示的带辊螺杆挤出机102的辊5、6与图9所示的带辊螺杆挤出机103的辊5、6除截面形状为椭圆的点以外还具有共同点。该共同点为椭圆的周长。在图9所示的带辊螺杆挤出机103中，与图5所示的带辊螺杆挤出机102的情况同样，上侧辊5的主体部分5a的周长L和下侧辊6的主体部分6a的周长L相同。在上侧辊5和下侧辊6的主体部分5a、6a的截面形状为彼此相同周长的蛋形(在本实施方式中为椭圆形)的情况下，具有辊5、6的转数控制变得容易的优点。

接着，图10表示一对辊5、6的又一实施方式。在所述的实施方式中，在任意实施方式中上侧辊5和下侧辊6两个辊的主体部分5a、6a的截面呈蛋形(椭圆形)。相对于此，在图10所示的带辊螺杆挤出机104中，上侧辊5的主体部分5a的截面呈蛋形(椭圆形)，而下侧辊6的主体部分6a的截面呈圆形。

如图10所示，上侧辊5和下侧辊6中的一个辊的主体部分的截面形状为蛋形，另一个辊的主体部分的截面形状为圆的情况下，获得如下的作用效果。在该结构中，积存部7的容积变化变大，其结果，材料的捏和被促进，带辊螺杆挤出机的捏和性能进一步提高。此外，在截面形状为圆的下侧辊6中偏倚的升压部位分散地发生在该下侧辊6上，因此，能够抑制辊的局部性磨耗。

在此，在图10所示的带辊螺杆挤出机104中，为了抑制辊的局部性磨耗，使上侧辊5的主体部分5a的周长L不同于下侧辊6的主体部分6a的周长L。另外，此时，上侧辊5和下侧辊6各自的转数被控制为不同。下侧辊6的转数恒定，但上侧辊5的转数在下侧辊6与上侧辊5接近的状态下比较低速，在其以外的状态下比较高速。如果上侧辊的周长L和下侧辊的周长L不同，则在各辊5、6，辊5、6彼此的相向部位(升压部)根据辊的旋转而变化。其结果，从材料作用于辊5、6的力分散，因此，辊的局部性磨耗被抑制。另外，上侧辊5的主体部分5a的周长L和下侧辊6的主体部分6a的周长L也可以相同。

图11是表示在图10所示的带辊螺杆挤出机104中从辊5、6之间的间隙被挤出的片体50的厚度变动与上侧辊5的辊截面的椭圆形的长轴长度以及短轴长度之间的关系的坐标图。图11的横轴表示上侧辊5的截面形状即椭圆的长轴LA的长度b(mm)，纵轴表示该椭圆的短轴SA的长度a(mm)。

图11中的用式“a＝b-0.952”表示的直线是表示相对于片体50的平均厚度，片体50的厚度变动包含在±10％的范围内的情况下的长轴LA的长度b(mm)与短轴SA的长度a(mm)之间的关系的直线。此外，用式“a＝b-0.488”表示的直线是表示相对于片体50的平均厚度，片体50的厚度变动包含在±5％的范围内的情况下的长轴LA的长度b(mm)与短轴SA的长度a(mm)之间的关系的直线。另外，在图11中，用式“a＝b-0.952”表示的直线和用式“a＝b-0.488”表示的直线非常接近。

如上所述，例如材料为橡胶的情况下，关于其片体厚度，考虑到对下游工序的影响，优选相对于平均厚度，厚度变动收敛在±10％左右，更优选相对于平均厚度，厚度变动收敛在±5％左右。

根据图11，在短轴SA的长度a(mm)与长轴LA的长度b(mm)的关系满足用不等式“b-0.952≤a＜b”所示的条件的情况下，能够将片体厚度变动抑制在±10％以内。此外，在短轴SA的长度a(mm)与长轴LA的长度b(mm)的关系满足用不等式“b-0.488≤a＜b”所示的条件的情况下，能够将片体厚度变动抑制在±5％以内。

即，在其中一个辊的截面形状为椭圆，另一个辊的截面形状为圆的情况下，优选该椭圆的短轴SA的长度a与长轴LA的长度b的关系满足用不等式“b-0.952≤a＜b”所示的条件。而且，进一步优选短轴SA的长度a与长轴LA的长度b的关系满足用不等式“b-0.488≤a＜b”所示的条件。另外，在“a＝b”的情况下，辊的截面(上侧辊5的截面)的形状为圆，成为不具有捏和功能的辊的组合(两个辊具有圆形的截面的辊的组合)，因此，“a＝b”的情况除外。

接着，利用两个具体例说明在本实施方式所涉及的带辊螺杆挤出机中，用于使从辊5、6之间的间隙被挤出的片体50的厚度变动变小的控制方法(用于抑制片体厚度变动的控制方法)。

首先，参照图12说明第一控制例。图12是表示用于使片体厚度稳定的带辊螺杆挤出机1的控制方法的一例的流程图。在图12的控制中，将积存部7的压力作为判断基准而使用。

如图12所示，如果材料被投入到壳体4(步骤S1)，控制器20的螺杆控制部20a控制所述驱动装置使螺杆2、3旋转(步骤S2)，据此，材料被输送到积存部7。控制器20的判断部20d判断压力传感器8的测量值是否为指定的值P1(预先设定的阈值)以上(步骤S3)。用压力传感器8测量的积存部7内的压力小于所述指定的值P1表示材料未充分地充填于积存部7中。因此，在压力传感器8的测量值小于所述指定的值P1的情况下(在步骤S3为否)，螺杆控制部20a控制所述驱动装置来使螺杆2、3的转数增加(步骤S4)。另一方面，在用压力传感器8测量的积存部7内的压力为所述指定的值P1以上的情况下(在步骤S3为是)，控制器20的辊控制部20b控制所述驱动装置来使辊5、6旋转(步骤S5)。通过辊5、6旋转，从辊5、6之间的间隙依次挤出被成形为片状的材料(片体50)。

在此，为了使从辊5、6之间的间隙被挤出的片体50的厚度变动变小，控制器20以使由压力传感器8测量的指定时间内的最大压力Pmax与最小压力Pmin的差ΔP达到指定的值ΔP1(预先设定的阈值)以下的方式控制螺杆2、3的转数。所述指定时间例如可以设定为辊5、6旋转1圈的时间，但并不限定于此。积存部7内的压力(积存部7内的材料的压力)与片体50的厚度相关。通过使积存部7内的压力的变动幅度(所述ΔP)包含在指定的范围内，片体50的厚度变动变小(片体厚度变动被抑制)。

具体而言，控制器20的存储部20c例如在辊5、6旋转1圈的期间存储用压力传感器8测量的最大压力Pmax和最小压力Pmin(步骤S6)。然后，判断部20d判断最大压力Pmax与最小压力Pmin的差ΔP是否大于所述指定的值ΔP1(步骤S7)。在所述差ΔP大于所述指定的值ΔP1的情况下(在步骤S7为是)，螺杆控制部20a控制所述驱动装置来使螺杆2、3的转数减少(步骤S8)。这使得能够将积存部7内的压力的变动幅度包含在指定的范围内，据此，能够使片体50的厚度变动变小(抑制片体厚度的变动)。

如果继续运行一段时间，积存部7内的材料的量减少，从而积存部7内发生空洞，积存部7内的压力变动有时再次变大。为了抑制该压力变动，控制器20以使由压力传感器8测量的指定时间内的最大压力Pmax与最小压力Pmin的差ΔP达到指定的值ΔP2(预先设定的阈值)以下的方式控制辊5、6的转数。所述指定的值ΔP2被设定为小于所述指定的值ΔP1的值。此外，所述指定时间例如可以设定为辊5、6旋转1圈的时间，但并不限定于此。

具体而言，在所述差ΔP为所述指定的值ΔP1以下的情况下(在步骤S7为否)，判断部20d在辊5、6旋转1圈的期间判断由压力传感器8测量的最大压力Pmax与最小压力Pmin的差ΔP是否大于所述指定的值ΔP2(步骤S9)。在所述差ΔP大于所述指定的值ΔP2的情况下(在步骤S9为是)，辊控制部20b控制所述驱动装置来使辊5、6的转数减少(步骤S10)。如果辊5、6的转数减少，积存部7内充满材料，积存部7内的压力变动变小。据此，能够使片体50的厚度变动变小(抑制片体厚度的变动)。

存储部20c存储辊每旋转1圈的最大压力Pmax和所述最小压力Pmin(步骤S11)，判断部20d再次进行步骤S9的判断。在所述差ΔP为所述指定的值ΔP2以下(在步骤S9为否)且压力传感器8的测量值小于指定的值P2的情况下(在步骤S12为是)，表示向积存部7的材料供应量减少，因此，控制器20返回到步骤S4的处理，螺杆控制部20a再次控制所述驱动装置来使螺杆2、3的转数增加。另一方面，在压力传感器8的测量值为所述指定的值P2以上的情况下(在步骤S12为否)，控制器20再次进行步骤S5的处理。

接着，参照图13说明第二控制例。图13是表示用于使片体厚度稳定的带辊螺杆挤出机1的控制方法的一例的流程图。在图13所示的控制中，将通过从辊5、6之间的间隙被挤出而成形为片状的材料(片体50)的厚度作为判断基准而使用。

图12所示的控制流程的一部分与图13所示的控制流程的一部分相同。因此，以下，省略说明图13所示的控制流程中与图12所示的步骤相同的步骤，主要说明与图12所示的步骤不同的步骤。

图13所示的步骤S1～步骤S5与图12所示的步骤S1～步骤S5相同，因此省略其说明。在图13所示的控制中，为了使从辊5、6之间的间隙被挤出的片体50的厚度变动变小，在步骤S6～步骤S8中，控制器20以使由厚度传感器9测量的指定时间内的最大片体厚度Tmax与最小片体厚度Tmin的差ΔT达到指定的值ΔT1(预先设定的阈值)以下的方式控制螺杆2、3的转数。所述指定时间例如可以设定为辊5、6旋转1圈的时间，但并不限定于此。在该第二控制例中，由于使用片体50的厚度来作为判断基准，所以控制与片体厚度的相关性高。因此，能够使片体50的厚度变动更小(进一步抑制片体厚度的变动)。

具体而言，存储部20c例如在辊5、6旋转1圈的期间存储由厚度传感器9测量的最大片体厚度Tmax和最小片体厚度Tmin(步骤S6)。然后，判断部20d判断最大片体厚度Tmax与最小片体厚度Tmin的差ΔT是否大于所述指定的值ΔT1(步骤S7)。在所述差ΔT大于所述指定的值ΔT1的情况下(在步骤S7为是)，螺杆控制部20a控制所述驱动装置来使螺杆2、3的转数减少(步骤S8)。据此，片体厚度的差ΔT变小，能够使片体50的厚度变动变小(抑制片体厚度的变动)。

如果继续运行一段时间，积存部7内的材料的量减少，从而积存部7内发生空洞，积存部7内的压力变动有时变大。因为这个原因，发生片体厚度的变动。为了直接抑制该片体厚度的变动，控制器20以使由厚度传感器9测量的指定时间内的最大片体厚度Tmax与最小片体厚度Tmin的差ΔT达到指定的值ΔT2(预先设定的阈值)以下的方式控制辊5、6的转数。所述指定的值ΔT2被设定为小于所述指定的值ΔT1的值。此外，所述指定时间例如可以设定为辊5、6旋转1圈的时间，但并不限定于此。

具体而言，在所述差ΔT为所述指定的值ΔT1以下的情况下(在步骤S7为否)，判断部20d在辊5、6旋转1圈的期间判断由厚度传感器9测量的最大片体厚度Tmax与最小片体厚度Tmin的差ΔT是否大于所述指定的值ΔT2(步骤S9)。在所述差ΔT大于所述指定的值ΔT2的情况下(在步骤S9为是)，辊控制部20b控制所述驱动装置来使辊5、6的转数减少(步骤S10)。如果辊5、6的转数减少，积存部7内充满材料，积存部7内的压力变动变小。据此，能够使片体50的厚度变动变小(抑制片体厚度的变动)。

存储部20c存储辊每旋转1圈的最大片体厚度Tmax和所述最小片体厚度Tmin(步骤S11)，判断部20d再次进行步骤S9的判断。在所述差ΔT为所述指定的值ΔT2以下(在步骤S9为否)且压力传感器8的测量值小于指定的值P2的情况下(在步骤S12为是)，表示向积存部7的材料供应量减少，因此，控制器20返回到步骤S4的处理，螺杆控制部20a再次控制所述驱动装置来使螺杆2、3的转数增加。另一方面，在压力传感器8的测量值为所述指定的值P2以上的情况下(在步骤S12为否)，控制器20再次进行步骤S5的处理。

如以上说明，提供除了具有将材料形成为片状的片体成形功能以外，还具有材料的捏和功能的带辊螺杆挤出机。

所提供的带辊螺杆挤出机用于将材料挤出成形为片状。所述带辊螺杆挤出机包括：螺杆，挤出所述材料；壳体，收容所述螺杆，并设有所述材料的投入口；以及一对上侧辊和下侧辊，被配置在所述壳体的前方，将由所述螺杆挤出的所述材料成形为片状。所述上侧辊和所述下侧辊中的其中一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分。所述主体部分的垂直于所述轴向的截面呈蛋形。

根据该带辊螺杆挤出机，在上侧辊和下侧辊中的至少一个辊的主体部分，垂直于轴向的截面呈蛋形，从而如果上侧辊和下侧辊旋转，设置在这些辊与壳体之间的材料积存部的容积变动。如果材料积存部的容积变动，从壳体向材料积存部挤出的材料的流动与以往相比变得复杂，其结果，对材料施加捏和作用。即，该带辊螺杆挤出机除了具有将材料形成为片状的片体成形功能以外，还具有材料的捏和功能。

在所述带辊螺杆挤出机中，所述蛋形可以为椭圆。

在所述带辊螺杆挤出机中，也可以为：所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，所述另一个辊的所述主体部分的垂直于所述轴向的截面与所述其中一个辊的所述主体部分的所述截面为相同形状，且呈相同周长的蛋形。在该结构中，由于其中一个辊的所述截面以及另一个辊的所述截面均为蛋形，因此，通过调节其中一个辊与另一个辊的相位差，能够调节所述材料积存部中的材料的流动状态。即，在该结构中，与其中一个辊的所述截面为蛋形且另一个辊的所述截面为圆形的情况相比，能够调节所述材料积存部中的材料的流动状态的范围变大。

此外，在其中一个辊的所述截面以及另一个辊的所述截面均为蛋形的情况下，优选所述上侧辊和所述下侧辊被构成为以所述上侧辊和所述下侧辊的相位差成为90°的状态旋转。在该结构中，其中一个辊与另一辊之间的间隙的尺寸(辊间隙尺寸)变动最小，其结果，片体的厚度变动变小。据此，能够使从上侧辊与下侧辊之间被挤出的片体的厚度进一步稳定。

此外，在其中一个辊的所述截面以及另一个辊的所述截面均为蛋形且上侧辊和下侧辊以相位差90°旋转的情况下，优选所述蛋形为椭圆，所述椭圆的短轴的长度a和所述椭圆的长轴的长度b满足0.939b-4.14≤a＜b的关系，其中，a和b的单位为mm。该结构能够使相对于片体的平均厚度的片体的厚度变动包含在±10％的范围内。而且，更优选所述短轴的长度a和所述长轴的长度b满足0.957b-2.95≤a＜b的关系。该结构能够使相对于片体的平均厚度的片体的厚度变动包含在±5％的范围内。

在所述带辊螺杆挤出机中，也可以为：所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，所述另一个辊的所述主体部分的垂直于所述轴向的截面呈圆形。在该结构中，所述材料积存部的容积变动变大，其结果，材料的捏和被促进。

在所述带辊螺杆挤出机中，所述上侧辊的所述主体部分的周长和所述下侧辊的所述主体部分的周长也可以不同。

此外，在其中一个辊的所述截面为蛋形且另一个辊的所述截面为圆形的情况下，优选所述蛋形为椭圆，所述椭圆的短轴的长度a和所述椭圆的长轴的长度b满足b-0.952≤a＜b的关系，其中，a和b的单位为mm。该结构能够使相对于片体的平均厚度的片体的厚度变动包含在±10％的范围内。而且更优选所述短轴的长度a和所述长轴的长度b满足b-0.488≤a＜b的关系。该结构能够使相对于片体的平均厚度的片体的厚度变动包含在±5％的范围内。

在所述带辊螺杆挤出机中，优选所述其中一个辊的所述两端部的垂直于所述轴向的截面呈圆形，所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，所述另一个辊的所述两端部的垂直于所述轴向的截面呈圆形。在该结构中，当使上侧辊及下侧辊旋转时，各辊的两端部的外周面与在径向上与该两端部相向而配置的侧导件的圆弧面之间的间隙始终维持在恒定的尺寸(恒定的小的间隙尺寸)。其结果，能够防止材料从所述材料积存部泄漏的情况。

在所述带辊螺杆挤出机中，优选所述壳体与所述一对上侧辊和下侧辊之间形成有积存由所述螺杆挤出的材料的材料积存部，所述带辊螺杆挤出机还包括：压力传感器，测量所述材料积存部的压力；以及螺杆控制部，以使由所述压力传感器测量的指定时间内的最大压力与最小压力之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述螺杆的转数。该结构能够使片体的厚度变动变小。

在所述带辊螺杆挤出机中，优选所述壳体与所述一对上侧辊和下侧辊之间形成有积存由所述螺杆挤出的材料的材料积存部，所述带辊螺杆挤出机还包括：压力传感器，测量所述材料积存部的压力；以及辊控制部，以使由所述压力传感器测量的指定时间内的最大压力与最小压力之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述辊的转数。该结构能够使片体的厚度变动变小。

所述带辊螺杆挤出机优选还包括：厚度传感器，测量从所述一对上侧辊和下侧辊之间被挤出的片状的材料的厚度；以及螺杆控制部，以使由所述厚度传感器测量的指定时间内的最大厚度与最小厚度之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述螺杆的转数。该结构能够使片体的厚度变动变小。

所述带辊螺杆挤出机优选还包括：厚度传感器，测量从所述一对上侧辊和下侧辊之间被挤出的片状的材料的厚度；以及辊控制部，以使由所述厚度传感器测量的指定时间内的最大厚度与最小厚度之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述辊的转数。该结构能够使片体的厚度变动变小。

Claims (15)

1.一种带辊螺杆挤出机，将材料挤出成形为片状，其特征在于包括：

螺杆，挤出所述材料；

壳体，收容所述螺杆，并设有所述材料的投入口；以及

一对上侧辊和下侧辊，被配置在所述壳体的前方，将由所述螺杆挤出的所述材料成形为片状，其中，

所述上侧辊和所述下侧辊中的其中一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，

所述主体部分的垂直于所述轴向的截面呈蛋形。

2.根据权利要求1所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述蛋形为椭圆。

3.根据权利要求1所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，

所述另一个辊的所述主体部分的垂直于所述轴向的截面与所述其中一个辊的所述主体部分的所述截面为相同形状，且呈相同周长的蛋形。

4.根据权利要求3所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述上侧辊和所述下侧辊被构成为以所述上侧辊和所述下侧辊的相位差成为90°的状态旋转。

5.根据权利要求4所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述蛋形为椭圆，

所述椭圆的短轴的长度a和所述椭圆的长轴的长度b满足0.939b-4.14≤a＜b的关系，其中，a和b的单位为mm。

6.根据权利要求5所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述短轴的长度a和所述长轴的长度b满足0.957b-2.95≤a＜b的关系。

7.根据权利要求1所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，

所述另一个辊的所述主体部分的垂直于所述轴向的截面呈圆形。

8.根据权利要求7所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述上侧辊的所述主体部分的周长和所述下侧辊的所述主体部分的周长不同。

9.根据权利要求7所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述蛋形为椭圆，

所述椭圆的短轴的长度a和所述椭圆的长轴的长度b满足b-0.952≤a＜b的关系，其中，a和b的单位为mm。

10.根据权利要求9所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述短轴的长度a和所述长轴的长度b满足b-0.488≤a＜b的关系。

11.根据权利要求1所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述其中一个辊的所述两端部的垂直于所述轴向的截面呈圆形，

所述上侧辊和所述下侧辊中的另一个辊具有其轴向的两端部和所述两端部之间的主体部分，

所述另一个辊的所述两端部的垂直于所述轴向的截面呈圆形。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述壳体与所述一对上侧辊和下侧辊之间形成有积存由所述螺杆挤出的材料的材料积存部，

所述带辊螺杆挤出机还包括：

压力传感器，测量所述材料积存部的压力；以及

螺杆控制部，以使由所述压力传感器测量的指定时间内的最大压力与最小压力之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述螺杆的转数。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于，

所述壳体与所述一对上侧辊和下侧辊之间形成有积存由所述螺杆挤出的材料的材料积存部，

所述带辊螺杆挤出机还包括：

压力传感器，测量所述材料积存部的压力；以及

辊控制部，以使由所述压力传感器测量的指定时间内的最大压力与最小压力之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述辊的转数。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于还包括：

厚度传感器，测量从所述一对上侧辊和下侧辊之间被挤出的片状的材料的厚度；以及

螺杆控制部，以使由所述厚度传感器测量的指定时间内的最大厚度与最小厚度之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述螺杆的转数。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的带辊螺杆挤出机，其特征在于还包括：

厚度传感器，测量从所述一对上侧辊和下侧辊之间被挤出的片状的材料的厚度；以及

辊控制部，以使由所述厚度传感器测量的指定时间内的最大厚度与最小厚度之差成为预先设定的阈值以下的方式控制所述辊的转数。

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