JP2001239569A

JP2001239569A - ローラヘッド押出機及びローラヘッド押出方法

Info

Publication number: JP2001239569A
Application number: JP2000057935A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hirao; 勝彦平尾; Toyomitsu Ando; 豊光安藤; Toshiaki Maehara; 俊明前原; Takashi Kimoto; 隆木元
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP4318829B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バンク圧力を直接的に正確に測定し、その圧
力によって押出ヘッド及びローラ等を制御して、寸法精
度の高いゴムシートを作製できるローラヘッド押出機及
びローラヘッド押出方法を提供する。【解決手段】ゴムシートに成形するローラ２１，２
２、該ローラ２１，２２のバンク５にゴムを供給するヘ
ッド１１を有する押出機２と、前記バンク５の圧力を検
出する検出手段３２とを備え、前記検出手段３２を、前
記ヘッド１と前記ローラ２１，２２との幅方向両側の接
続箇所３５Ｒ，３５Ｌ，３６Ｒ，３６Ｌの両方に設け、
バンク５の圧力に相当する力を正確に測定する押出機に
する。また、この装置を使って、検出手段３２の検出値
が所定範囲に納まるように押出機２のスクリュの回転数
を自動的に制御し、寸法精度の高いゴムシートを作製す
る押出方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュによって
押し出された練りゴムをローラにより成形して練りゴム
シートを得るローラヘッド押出機及びローラヘッド押出
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ゴムシートの成形は、押出機
から押し出された練りゴムを、押出ヘッドによって一対
のカレンダーロールからなるローラに押し出し、該ロー
ラによって圧延されて形成されている。また、押出ヘッ
ドからローラに押し出されたゴムはバンクと呼ばれてお
り、このバンク部分の圧力、即ちバンク圧力によって押
出ヘッド及びローラを制御して、練りゴムを圧延するこ
とが、均一な幅と厚みのゴムシートを作製する上で重要
であることが知られている。

【０００３】このバンク圧力によって、押出ヘッド及び
ローラを制御する方法として、特開平９−８５８０１号
公報が開示されている。この方法は、バンク部内の練り
ゴムがゼロの時におけるローラダイ装置に設けられた力
センサの出力を初期圧力として、押出し時の力センサの
出力からこの初期圧力を差し引いたものをバンク圧力と
する際に、この初期圧力の値を連続的に行われる一連の
各押出し運転ごとにその押出し開始に先立って求めて、
更新して、初期圧力の値が時間変化しても誤差の少ない
バンク圧力を得て、このバンク圧力によって、押出ヘッ
ド及びローラの回転数を制御して、寸法精度の高いゴム
シートを作製するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は、バンク圧力をローラダイ装置に設けられたロード
セル等の出力センサによって、ローラダイ装置がバンク
圧力によって膨張した場合等の圧力を検知して、このバ
ンク部に発生する圧力を間接的に検知するものである。
従って、検出される出力センサの出力値には、バンク圧
力による押出力によるローラダイ装置の変化に加えて、
バンク部の持つ熱によって熱膨張する変化も合わせて検
知してしまうため、初期圧力の値を連続的に行われる一
連の各押出し運転ごとにその押出し開始に先立って求め
るようにしても、正確なバンク圧力を測定していること
にならず、そのため、微妙にゴムの厚みや幅が変化して
いた。

【０００５】そこで、本発明は、バンク圧力を直接的に
正確に測定し、その圧力によって押出ヘッド及びローラ
等を制御して、寸法精度の高いゴムシートを作製できる
ローラヘッド押出機及びローラヘッド押出方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１に記載のローラヘッド押出機は、ゴ
ムシートに成形するローラと、該ローラのバンクにゴム
を供給するヘッドを有する押出機と、前記バンクの圧力
を検出する検出手段とを備え、前記検出手段は、前記ヘ
ッドと前記ローラとの幅方向両側の接続箇所の両方に設
けられているものである。バンク圧力はローラとヘッド
の間に作用するため、バンク圧力による力がローラとヘ
ッドの接続箇所で支えれる。そのため、ローラとヘッド
の幅方向の両側の接続箇所で、バンクの圧力に相当する
力が接続力として直接的に検出される。両側の接続箇所
で検出された力を平均化または和算すると、バンクの圧
力に相当する力が正確に検出される。

【０００７】また、請求項２に記載のローラヘッド押出
機は、請求項１における前記検出手段は、前記バンクの
圧力が押圧力として作用する前記接続箇所の部位に設け
られているものである。押圧力として検出することによ
り、ロードセル等によりバンク圧力に相当する力を正確
且つ優れた応答性でもって検出できる。

【０００８】また、請求項３に記載のローラヘッド押出
機は、請求項１または２における前記検出手段による検
出値が設定値を越えると、前記接続箇所の接続を解放す
る手段が設けられているものである。電気的な制御によ
ってもバンク圧力を抑えられなくなって、機械的保護の
ための設定値を越えることになっても、ローラとヘッド
との接続箇所が解放され、ローラとヘッドの間隔がバン
クが形成される以上に離間し、ローラ及び押出機の機械
的保護が達成される。

【０００９】また、請求項４に記載のローラヘッド押出
方法は、ゴムシートに成形するローラと、該ローラのバ
ンクにゴムを供給するヘッドを有する押出機と、前記ヘ
ッドと前記ローラとの幅方向両側の接続箇所の両方に設
けられ、前記バンクの圧力を検出する検出手段とを備え
るローラヘッド押出機を用い、前記検出手段の検出値が
所定範囲に納まるように前記押出機のスクリュの回転数
を自動的に制御するものである。ヘッドと前記ローラと
の幅方向両側の接続箇所の両方に設けられれた検出手段
により、バンク圧力を直接的且つ正確に検出し、押出機
のスクリュの回転数を自動的に制御するため、ローラの
回転速度が安定した状態を保ち、成形ゴムシートの幅、
厚みの精度が向上する。

【００１０】また、請求項５に記載のローラヘッド押出
方法は、請求項４における前記所定範囲は、前記ローラ
及び前記押出機の手動運転時のバンク圧力を基準とした
上限及び下限であり、前記所定範囲に納まるようにゴム
種に応じたパラメータによりＰＩＤ制御されるものであ
る。ローラの回転数ではなく、押出機のスクリュの回転
数を自動的に制御するため、成形ゴムの種類に応じたパ
ラメータを使用したＰＩＤ制御が可能になり、成形ゴム
シートの幅、厚みの精度が更に向上する。

【００１１】また、請求項６に記載のローラヘッド押出
方法は、請求項５における前記バンク圧力が前記上限を
越える第１段目に至ると、前記ローラの回転数を上昇さ
せ、更に第１段目を越える第２段目に達すると、前記ロ
ーラ及び前記押出機を停止させるものである。押出機の
スクリュの回転数による緻密な制御を行うため、上限を
越える第１段目でローラの回転数を上昇させ、それでも
第１段目を越えると第２段目でローラ及び押出機を停止
をさせるという、緻密な電気的保護ができる。

【００１２】以下、本発明の一実施形態例を図面を参照
しつつ説明する。図１は、本発明に係るローラヘッド押
出機のローラとヘッドの接続関係の概略を示す上面図で
ある。図２は、ローラとヘッドの間のバンクの状態を示
す断面図である。図３は、本発明に係るローラヘッド押
出機の全体図を示す概略図である。

【００１３】図３において、本発明に係るローラヘッド
押出機１は、スクリュ押出機２と、カレンダーロール３
と、接続装置又は接続箇所４とを備えてなる。

【００１４】スクリュ押出機２は、先端にヘッド又は押
出ヘッド１１を有するシリンダ１２内にスクリュ１３を
回転自在に保持し、減速機付のモータ１４によってスク
リュ１３を回転駆動する構造である。シリンダ１２の根
元側に位置するホッパー１５から投入された練りゴム
は、スクリュ１３によってヘッド１１に向かって加圧さ
れながら押し出される。ヘッド１１は、カレンダーロー
ル３に向かって末広がりとなり先端がスリット状になっ
た通路１１ａを有する構造である。スクリュ１３から押
し出されてくる練りゴムは、ヘッド１１の先端のスリッ
トからカレンダーロール３に向かって押し出され、バン
ク５を形成する。また、スクリュ押出機２の各機器は台
車１６の上に設置され、押出機２の全体が右方向に移動
可能になっている。

【００１５】カレンダーロール３は、上下配置の一対の
ローラ２１，２２を、基礎に固定されたスタンド２３，
２４に回転自在に支持する構造である。ローラ２１，２
２は、図示されない減速機付のモータによって図示の矢
印方向に回転駆動されるとともに、図示されない油圧機
構によってローラ間のギャップの調整が可能になってい
る。バンク５を形成する練りゴムは、一対のローラ２
１，２２のギャップに引き込まれ、シート６に成形され
る。シート６は、ガイドローラ２５を経て搬送される。

【００１６】バンク５の状態は、図２に詳細に示され
る。ヘッド１１の通路１１ａから、ローラ２１，２２の
ギャップに向かって押し出された練りゴムは、加圧状態
の溜まりを形成し、ローラ２１，２２のギャップ方向に
延在する状態になる。このバンク５の圧力を適切にする
ことにより、適切な厚みと幅を有するシート６が成形さ
れる。

【００１７】図１において、連結装置４は、ローラ２
１，２２を支持する両側のスタンド２３，２４とヘッド
１１との間に設けられる。ヘッド１１の幅方向両側に、
油圧シリンダ３１、ロードセル３２、戻しバネ３３、ロ
ッド３４を収納した延長部３５Ｒ，３５Ｌがスクリュ押
出機２の側に突設されている。一方、カレンダーロール
３の固定のスタンド２３，２４にも、スクリュ押出機２
の側に向かう延長部３６Ｒ，３５Ｌが突設されている。
この延長部３６Ｒ，３６Ｌの先端に、エアシリンダ３７
により進退自在な係合部３８が設けられている。ローラ
２１，２２とヘッド１１との連結装置４又は連結箇所
は、前述したヘッド１１の幅方向両側の延長部３５Ｒ，
３５Ｌと、ローラ２１，２２の幅方向両側の延長部３５
Ｒ，３５Ｌと、これらの間の連結自在な手段から構成さ
れる。

【００１８】延長部３５Ｒ，３５Ｌの先端の係合部３８
を退出させると、カレンダーロール３からスクリュ押出
機２を図面右方向に移動させ、各機器２，３のメンテナ
ンスなどを行う。延長部３５Ｒ，３５Ｌの先端の係合部
３８が図示の進出状態になると、カレンダーロール３と
スクリュ押出機２とが連結可能な状態になり、連結装置
４が構成される。

【００１９】延長部３５Ｒ，３５Ｌの油圧シリンダ３１
のロッド３１ａが図示のように伸長すると、戻しバネ３
３を介してロッド３４が係合部３８に当たる状態にな
り、延長部３５Ｒ，３５Ｌと延長部３６Ｒ，３６Ｌは連
結される。そして、これら連結箇所に作用する力が左右
の押圧力として、一対のロードセル３２によって直接検
出される。油圧シリンダ３１のロッド３１ａが退出する
と、戻しバネ３３によってロッド３４も退出し、ロッド
３１ａのストローク分だけ、スクリュ押出機２が図面右
側に移動し、バンク５が大きくなって機能しなくなり、
延長部３５Ｒ，３５Ｌと延長部３６Ｒ，３６Ｌとの連結
は実質的に解放される。

【００２０】前記構成のローラヘッド押出機１におい
て、バンク５の圧力は、ローラ２１，２２とヘッド１１
を引き離す力として作用する。この力は、延長部３５
Ｒ，３５Ｌでは引っ張り力として作用し、延長部３６
Ｒ，３６Ｌでは押圧力として作用する。延長部３６Ｒ，
３６Ｌに作用する押圧力は、一対のロードセル３２で検
出される。すなわち、バンク５の圧力による力は、幅方
向両側の連結箇所のうち押圧力が作用する部分に設けら
れた一対のロードセル３２によって直接的に検出され
る。幅方向両側のロードセル３２によって検出される力
に多少のアンバランスがあっても、両ロードセル３２の
検出値を和算することより、バンク５の圧力による力を
正確且つ応答性に優れた状態で検出することができる。

【００２１】図４により、制御ブロックを説明する。デ
ジタル制御される中央演算装置（ＣＰＵ）を備えた制御
装置４１の入力側に、ローラ回転手動設定器４２、ロー
ラ回転自動設定器４３、押出機スクリュ回転手動設定器
４４、押出機スクリュ回転自動設定器４５、和算器４６
の各々が、Ａ／Ｄ変換器４７〜５１を介して接続されて
いる。和算器４６には、幅方向両側のロードセルに対応
する右センサ３２Ｒと左センサ３２Ｌの出力を合算する
ように接続されている。さらに、制御装置４１の入力側
に、ＰＩＤ選択設定器６２と自動、手動切替スイッチ６
３が接続されている。制御装置４１の出力側に、スクリ
ュ用モータ駆動回路５４とローラ用モータ駆動回路５５
が、Ａ／Ｄ変換器５６，５７を介して接続されている。

【００２２】つぎに、図４乃至図６により、運転の手順
を説明する。ステップＳ１において、自動、手動切替ス
イッチ５３を手動に切替え、スクリュ押出機２とカレン
ダーロール３の各々の単独運転を行う。ステップＳ２に
おいて、ローラ回転手動設定器４２及び押出スクリュ回
転手動設定器４４を手動で操作し、スクリュ押出機２か
ら練りゴムを押し出し、カレンダーロール３でシート６
に成形し、狙いのシート幅及び厚みが得られるように調
整する。このときの、ローラ回転数、スクリュ回転数、
幅方向両側のロードセルに対応する右センサ３２Ｒと左
センサ３２Ｌからの出力の和算は、初期値として制御装
置４１に記憶されるとともに、ローラ回転自動設定器４
３及び押出機スクリュ回転自動設定器４５に設定値とし
て設定される。ステップＳ３において、ＰＩＤ選択設定
器６２により、予め処理ゴム種別毎に設定されたＰＩＤ
の比例、微分、積分の定数又はパラメータを設定する。

【００２３】ステップＳ４において、自動、手動切替ス
イッチ５３を自動に切替えると、自動運転が開始され
る。この自動運転は、和算器４６の出力値が所定範囲に
納まるように押出機スクリュの回転数を自動的に制御す
る方式により行われる。この所定範囲は、前記手動運転
時の和算器４６の出力を基準とした上限及び下限であ
り、前記所定範囲に納まるようにゴム種に応じたパラメ
ータによりＰＩＤ制御される。この状態が、図５に示さ
れる。Ａ点が、手動運転時の和算器４６の出力である。
このＡ点の出力を基準とし、例えば±３５％増減した幅
を所定範囲とする。和算器４６からのセンサ出力が基準
値Ａを越えると、スクリュ回転数を下げ、和算器４６か
らのセンサ出力が基準値Ａを下回ると、スクリュ回転数
を上げる制御が行われる。この制御は、ゴム種に応じた
パラメータが設定されたＰＩＤ制御で行われる。

【００２４】自動運転においては、押出機のスクリュ回
転数を制御するため、シートの幅や厚みの制御性が向上
する。というのは、ローラの回転数を制御すると、シー
トの処理量が回転数で変化するため、ローラ表面の温度
のバラツキ等の影響を受け、シートの幅や厚みが変動す
る。しかし、ローラの回転数を手動運転で決めた適正値
に維持し、正確に検出されたバンク圧力が一定になる様
に、押出機のスクリュ回転数を制御するため、シートの
幅や厚みの制御性が向上する。また、押出機のスクリュ
回転数を所定範囲に納まるようにＰＩＤ制御する際に、
ゴム種に応じた比例、微分、積分の定数又はパラメータ
を設定するため、ゴム種の変化に対応することができ
る。ＰＩＤ制御のパラメータを一定にする場合、ゴム種
が変わると、作業者がシートの幅や厚みを確認し、ロー
ラやスクリュの回転数を変えていた。本実施形態の制御
によれば、そのような作業が不要になる。

【００２５】前述した自動運転における電気的保護の制
御を以下に説明する。図５において、ＰＩＤ制御による
スクリュ回転数制御によっても、和算器４６の出力値
が、所定範囲の上限である例えば＋３５％内に納まら
ず、第１段目の上限を越えると、ローラの回転数を所定
値例えば基準値に対して＋３０％まで強制的に上げる。
この数値は、ローラ回転自動設定器４３により設定でき
る。和算器４６の出力値が、前記上限を上回り、所定の
第２段目まで上がると、図６のステップＳ６で運転停止
を判断し、ステップＳ７で押出機スクリュ及びローラ
の回転を停止する。なお、以上の電気的保護のための和
算器４６の出力値は、機械的保護の為にローラとヘッド
の連結箇所を解放する時の和算器４６の出力値より小さ
くなるように設定され、電気的保護が機械的保護に優先
するようになっている。

【００２６】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、以下のように具体化することもでき
る。（１）連結装置４に設けられるバンク圧力の検出手段
は、引っ張り力が作用する部分に設けることもできる。
引っ張り力に対応する力センサを用いることに有利であ
る。（２）バンクの圧力を検出する検出手段には、幅方向両
側の連結箇所の適所に張りつけられるひずみゲージであ
ってもよい。種々の力センサを検出手段として使用でき
る。（３）押出機の側のヘッド位置が固定され、ローラのス
タンドが移動するような場合でも、ローラとヘッドの幅
方向両側の検出手段でバンク圧力に相当する力が検出で
きる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明方法の具体例を以下に説明す
る。図１の連結装置を用い、スクリュ回転数を制御しな
がら、ゴム種及び厚みを変えて、厚みの制御性を検証し
た。従来技術で説明したように、ローラの側の歪みでバ
ンクの圧力を検出し、ローラの回転数を制御するものを
比較例として用いた。評価は、ＣＰ（Process Capabili
ty) で行った。このＣＰは、生産プロセスにおて、製品
仕様に適合する製品を生産する能力を持っているかどう
かを検証する数字である。検証結果が表１に示される。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例のＣＰ値は、いずれも比較例のＣＰ
値より上がっている。また、一応の合格値とされる１．
３３以上又はそれに近いところまでＣＰ値が高くなって
いる。すなわち、実施例の場合、製品の品質に重大な影
響を与える特性が、規格内に入っていること、及びこれ
らの特性の修正変更が確実に行われることを示してい
る。

【００３０】

【発明の効果】請求項１〜３のローラヘッド押出機によ
ると、バンク圧力に相当する力を、ローラとヘッドとの
幅方向両側の連結箇所に作用する力として直接的に検出
することにより、正確且つ応答性に優れた出力として取
り出すことができる。これにより、ローラヘッド押出機
の制御性が向上する。

【００３１】請求項４〜６のローラヘッド押出方法によ
ると、バンク圧力に相当する力をローラとヘッドとの幅
方向両側の連結箇所に作用する力として直接的に検出す
るとともに、この検出結果に基づき、スクリュの回転数
を制御するため、幅や厚みの均一性に優れたシートを成
形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るローラヘッド押出機１のローラと
ヘッドの接続関係の概略を示す上面図である。

【図２】ローラとヘッドの間のバンクの状態を示す断面
図である。

【図３】本発明に係るローラヘッド押出機の全体図を示
す概略図である。

【図４】本発明に係るローラヘッド押出機の制御機器の
ブロック図である。

【図５】押出機スクリュとセンサ出力との関係を示すグ
ラフ図である。

【図６】本発明に係るローラヘッド押出機の制御方法を
示すフロチャート図である。

【符号の説明】

１ローラヘッド押出機２スクリュ押出器３カレンダーロール４接続装置（接続箇所）５バンク１１押出ヘッド（ヘッド）１２スクリュ２１ローラ３２ロードセル（検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前原俊明兵庫県神戸市長田区浜添通４丁目１番21号三ツ星ベルト株式会社内 (72)発明者木元隆兵庫県神戸市長田区浜添通４丁目１番21号三ツ星ベルト株式会社内Ｆターム(参考） 4F207 AA45 AG01 AP03 AR03 KA01 KF14 KL67 KM06 KM15 KM16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴムシートに成形するローラと、該ロー
ラのバンクにゴムを供給するヘッドを有する押出機と、
前記バンクの圧力を検出する検出手段とを備え、前記検
出手段は、前記ヘッドと前記ローラとの幅方向両側の接
続箇所の両方に設けられているローラヘッド押出機。
【請求項２】前記検出手段は、前記バンクの圧力が押
圧力として作用する前記接続箇所の部位に設けられてい
る請求項１に記載のローラヘッド押出機。
【請求項３】前記検出手段による検出値が設定値を越
えると、前記接続箇所の接続を解放する手段が設けられ
ている請求項１または２に記載のローラヘッド押出機。
【請求項４】ゴムシートに成形するローラと、該ロー
ラのバンクにゴムを供給するヘッドを有する押出機と、
前記ヘッドと前記ローラとの幅方向両側の接続箇所の両
方に設けられ、前記バンクの圧力を検出する検出手段と
を備えるローラヘッド押出機を用い、前記検出手段の検
出値が所定範囲に納まるように前記押出機のスクリュの
回転数を自動的に制御するローラヘッド押出方法。
【請求項５】前記所定範囲は、前記ローラ及び前記押
出機の手動運転時のバンク圧力を基準とした上限及び下
限であり、前記所定範囲に納まるようにゴム種に応じた
パラメータによりＰＩＤ制御される請求項４に記載のロ
ーラヘッド押出方法。
【請求項６】前記バンク圧力が前記上限を越える第１
段目に至ると、前記ローラの回転数を上昇させ、更に第
１段目を越える第２段目に達すると、前記ローラ及び前
記押出機を停止させる請求項５に記載のローラヘッド押
出方法。