JP2002307378A

JP2002307378A - 樹脂造粒機用カッタナイフ

Info

Publication number: JP2002307378A
Application number: JP2001118870A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Makita; 哲生牧田; Yasufumi Fujita; 康文藤田; Hideo Kubo; 秀夫久保; Yoshitaka Yamada; 喜隆山田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP3497485B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作動中のカッタナイフに作用する回転軸線に
平行な方向の押付け力に対しても十分な強度を有し、且
つその回転駆動に必要な動力を低減することが可能な樹
脂造粒機用カッタナイフを提供する。【解決手段】樹脂造粒機に用いられるカッタナイフ１
は、ダイス面７３に沿って押し当てられた状態で回転す
るとき、カッタナイフ１の回転方向に沿って見た投影厚
さにおいて、折損強度の必要な刃元端５においては厚く
（刃厚Ｔ_１）、折損強度が比較的不要で抵抗の軽減効果
が期待できる刃先端６に近づくに従って薄く（刃厚
Ｔ_２）なっている。これにより、ダイス面７３に押し当
てられるときのカッタナイフ１の刃元端５における折損
強度を高く維持したまま、流体抵抗を回転速度の高い部
分で軽減でき、カッタナイフ１の必要駆動力が減少す
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、樹脂材料をペレッ
ト化する樹脂造粒機用のカッタナイフ、特に、ダイスか
ら連続して押し出される溶融樹脂を細かく切断して樹脂
ペレツトを製造する樹脂造粒機に用いられるカッタナイ
フに関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂材料をペレット化する樹脂造粒機、
特に、水中に押し出された溶融樹脂をカットすることに
より樹脂ペレツトを製造する水中カット式樹脂造粒機
は、一般に、溶融樹脂を、プレート状のダイスに形成さ
れている多数のダイ孔（ノズル）から水室に満たされた
水中に押し出し、押し出された樹脂を、ダイスのダイス
面に沿って回転駆動されるカッタナイフを有するカッタ
ユニットによって切断するものとされる。このような樹
脂造粒機において、そのカッタユニットは、通常、水室
内においてダイス面に沿って回転自在に設けられてダイ
孔を通して押し出された樹脂を切断する複数のカッタナ
イフと、そのカッタナイフを周方向に隔置して保持する
カッタホルダとから構成されている。そのカッタホルダ
には、カッタモータによって駆動されるカッタ軸から回
転力が伝達されるようになっている。

【０００３】そのような水中カット式樹脂造粒機の一例
が図１１〜図１３に示されている。図１１はその概略を
示す一部断面側面図であり、図１２はそのカッタユニッ
ト及びダイス部分を拡大して示す側面図、図１３はその
カッタユニットをダイス側から見た正面図である。図１
１に示されているように、水中カット式樹脂造粒機７０
は、一般に、スクリュー押出機あるいはギヤポンプ等の
供給装置によって加圧供給される溶融樹脂を、プレート
状のダイス７１に形成されている多数のダイ孔（ノズ
ル）７２を通して水室７４内に連続的に押し出し、押し
出された溶融樹脂を、水室７４内に注入されている温水
７５によって冷却すると共にカッタユニット８０により
切断することで、樹脂ペレット７８（図１２）を製造す
るようにしたものである。その水室７４には、ペレット
７８の冷却と輸送を担う温水の循環装置から延びるパイ
プ７６がフランジ７７によって接続されている。樹脂造
粒機７０は、カッタユニット８０を駆動するために、カ
ップリング８２を介してカッタモータ８１によって回転
駆動されるカッタ軸８３と、水室７４に取り付けられる
と共にカッタ軸８３を回転自在に保持するハウジング８
４とを備えている。また、カッタユニット８０は、カッ
タ軸８３の先端に設けられたカッタホルダ８５と、その
カッタホルダ８５に取り付けられた複数枚（図示の例で
は１６枚）のカッタナイフ８６とから構成されている。

【０００４】図１２に拡大して示されているように、そ
の各カッタナイフ８６は、水室７４の温水７５の中で回
転駆動されるが、各カッタナイフ８６の刃先部は、水室
７４側に面しダイス７１のダイ孔７２が開口する円盤状
の硬化層から成るダイス面（ダイスカッティング面）７
３に隙間なく接触しながら回転するように配置されてい
る。また、図１３に示されているように、各カッタナイ
フ（簡明さのため、一つにのみ符号を付す）８６は、カ
ッタホルダ８５の周縁部８７において周方向に等間隔に
隔置して配置され、その周縁部８７に刃元端８８側が片
持ち状に取り付けられている。各カッタナイフ８６は、
カッタホルダ８５から概略径方向に延びているが、図１
３にＲで示されているカッタユニット８０の回転方向に
対して、刃先端８９側が若干後退した状態となってい
る。このような水中カット式樹脂造粒機５０が開示され
ている公報の一例として、特開平１０−３０５４２５号
公報がある。

【０００５】図１４は、図１１に示されているような水
中カット式樹脂造粒機７０に用いられていた従来のカッ
タナイフ８６の斜視図である。図１４に示されているよ
うに、そのカッタナイフ８６は、カッタユニット８０の
回転に伴って生じる温水の相対的な流れ方向Ｕ、即ち、
カッタナイフ８６の回転方向Ｒとは反対方向に見た投影
厚さＴが、カッタナイフ８６の刃元端８８から刃先端８
９に至るまで一定となっている。また、カッタナイフ８
６の刃幅Ｗも、長手方向に一様とされている。更には、
ダイス面７３の中心部近傍と当接する刃先部９０につい
ては、最も強度を必要とする刃元側９１から強度を比較
的必要としない刃先側９２にかけての厚さｔも一定とさ
れている。なお、刃元端８８に連続する取付け部９４に
は、カッタナイフ８６をカッタホルダ８５に取り付ける
ための取付けボルト（図示せず）が挿通される取付け孔
９５が形成されている。

【０００６】ところで、このような水中カット式樹脂造
粒機７０においては、切断が比較的容易な樹脂の場合、
ダイス面７３とカッタナイフ８６との接触部の摩耗を抑
えるために、ダイス面７３とカッタナイフ８６の刃先部
９０に形成されている切断面９３との間に僅かな間隙が
設けられることがある。その逆に、切断が比較的容易で
ない樹脂の場合には、カッタナイフ８６の摩耗を補償し
且つカッタナイフ８６とダイス面７３との間を間隙のな
い状態に継続的に保つために、カッタナイフ８６は、ダ
イス面７３に対して強めに設定された押付け力で押し付
けられるようにするか、あるいは、押し込み頻度を多く
するなどの対策が採られる。そのような対策のために、
通常、カッタユニット８０には、カッタ軸７３の回転を
保持しつつ回転軸線方向に位置調整可能とする機能を内
蔵させるなどして、ダイス面７３とカッタナイフ８６の
刃先部９０に形成されている切断面９３との間の距離を
調整可能とするようにしている。

【０００７】一方、水中で樹脂を切断するこの種の樹脂
造粒機においては、その消費動力の８０％以上は、樹脂
を切断する仕事ではなく、水室７４内の温水７５の抵抗
に打ち勝ってそのカッタナイフ８６を所定の回転速度で
回転させ、それを維持するために消費されている。そし
て、温水７５中でカッタナイフ８６が受ける回転抵抗、
即ちカッタナイフ８６を回転駆動するのに要する動力
は、カッタナイフ８６の最大回転半径Ｒｍａｘ（図１３
参照）が大きくなるほど大きくなることが知られてい
る。

【０００８】水中カット式樹脂造粒機７０において時間
当たりの処理量を増加するには、一般的には、ダイス７
１のダイス面７３の外径を大きくし、ダイス７１に形成
されるダイ孔７２の数を多くすればよいが、そのように
すると、カツタナイフ８６の最大回転半径Ｒｍａｘが大
きくなり、カッタナイフ８６の枚数も増加するので、大
容量のカッタモータ８１が必要になる。それと同時に、
カットモータ８１の駆動力をカッタナイフ８６に伝達す
るカップリング８２やカッタ軸８３等の伝動機構も大型
で大容量のものが必要となる。そして、それらによる樹
脂造粒機７０の大型化は、イニシャルコストの増大を招
くのみでなく、良好な樹脂の切断を維持するために重要
なダイス７１のダイス面７３とカッタナイフ８６の刃先
部９０との相対位置精度、例えば平行度について、その
変化量が増大することになる。そのようなカッタナイフ
８６とダイス面７３との相対位置精度の変化は、樹脂の
切断性能に直接影響するので、製品となるペレット７８
の品質が低下するおそれがある。

【０００９】また、水中カット式樹脂造粒機に用いられ
るカッタナイフにおいて、カッタナイフの回転軸線に平
行な方向に厚みを薄くすること、即ち、カッタナイフの
回転方向で見た投影厚さを薄くすることがカッタナイフ
の回転に必要な駆動力の低減に効果的であることは、キ
ヤビテーション低減の副次的効果として知られている。
しかしながら、このようなカッタナイフの形状は、何れ
も従来品に比較して断面形状（断面２次モーメント）と
しては小さくなり、強度面で従来品より劣ることにな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】更に、カッタナイフに
ついては、一般に、製造コスト及びランニングコストの
低いものが要求される。カッタナイフは、運転中におけ
る樹脂の切断及びダイス面との摩擦に起因して摩耗する
ことが避けられない。従って、カッタナイフは、言うな
れば消耗品であり、適宜の時期に新品のカッタナイフと
交換される。カッタナイフの製造コストを考えるなら
ば、カッタナイフはできるだけ単純な形状であることが
望ましい。また、ランニングコストを低減させ、そして
寿命（使用可能期間）を延ばすという目的からすれば、
可能な限り低コストで高強度、高耐摩耗性のものが要求
される。

【００１１】以上の観点からすると、カッタナイフの形
状に工夫を施して、樹脂造粒機の運転に必要なカッタナ
イフの消費動力を軽減すると共にカッタユニット及びカ
ッタモータの大型化を抑制することは、樹脂ペレット製
造プラントの建設コストと運転コスト及び製品としての
樹脂ペレットの品質の両面から非常に効果的である。

【００１２】前述したように、切断される樹脂の性質に
よっては、製品としてのペレットの品質を維持するため
に、カッタナイフをダイス面に向かっていくらか強めに
押し付けた状態で樹脂造粒機を稼働させる必要がある。
カッタナイフのダイス面に対する押付けは、カッタユニ
ットに内蔵された機構等によって、カッタ軸からカッタ
ホルダを介して伝達される力でカッタナイフをダイス面
に押し付けることよって得られる。ところで、ダイス面
は極めて高い精度で平面に形成されているが、カッタナ
イフは回転中心側に位置する刃元端側において片持ち状
にカッタホルダに保持され且つ刃先端に向かって延びる
長尺な形状を有しているので、樹脂造粒機を運転すると
きにカッタナイフをダイス面に対して押し付けた場合、
カッタナイフはその変形に起因してダイス面に対して径
方向中心側の刃面で強く当たる傾向を有する。従って、
カッタナイフは、径方向中心側において、この押付け力
に負けて折損しないように強度を強化する点で解決すべ
き課題がある。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決すること
であり、カッタホルダに保持されて回転される樹脂造粒
機用カッタナイフにおいて、回転作動中のカッタナイフ
に作用する回転軸線に平行な方向の押付け力に対して十
分な強度を有し、且つその回転駆動に必要な動力を低減
することが可能な樹脂造粒機用カッタナイフを提供する
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、ダイスのダイス面に沿って回転され
て、そのダイスから押し出される溶融樹脂を切断して樹
脂ペレットを形成する樹脂造粒機用カッタナイフの刃厚
を、回転半径の小さい刃元端から回転半径の大きい刃先
端に至るに従って漸次薄くするようにしている。

【００１５】このように構成されたカッタナイフは、そ
の回転方向に沿って見たカッタナイフの投影厚さ、即ち
刃厚が、回転半径の大きいところほど漸次薄くなってい
る。つまり、折損強度が必要な刃元端においては刃厚は
厚く、折損強度が比較的不要な刃先端に近づくに従って
刃厚は薄くなっている。このことにより、カッタナイフ
の折損強度が、必要な部分では高く維持され、しかも、
刃先端においては薄くされていることにより、抵抗の軽
減効果が期待できるので、必要駆動力が減少することに
なる。

【００１６】水中を移動する物体が受ける抵抗は、一般
的に下記の式によって表される。Ｄ＝（１／２）＊Ｃｄ＊ρ＊Ｖ²＊Ａここで、Ｄ：抵抗Ｃｄ：抗力係数 ρ ：流体の密度Ｖ：移動する物体の速度Ａ：投影面積である。

【００１７】つまり、水中を移動する物体の抵抗は、そ
の移動速度の二乗と流れに対する投影面積に比例する。
そして、水中カット式樹脂造粒機のカッタナイフの場合
には、移動速度はそのプラントの生産能力や生産都合に
より絶対的に決定されるカッタ軸の回転速度により支配
されるが、どのような速度で回転しているときでも、当
然のことながら回転半径の大きい外周側ほど移動速度は
速くなる。即ち、カッタホルダに取り付けられて回転す
るカッタナイフをその１本について見た場合、移動速度
は刀元端から刃先端に向かうに従って速くなる。この事
実を上記式に当てはめてカッタナイフの長さ方向の単位
長さ当たりの抵抗を求めると、水流が速い（即ち、カッ
タ周速の速い）カッタナイフの刃先端側に至るに従って
抵抗が急激に大きくなることが分かる。

【００１８】ところで、本発明によるカッタナイフにお
いては、刃厚（即ち、水の流れに対する方向で見た投影
厚さ）はカッタナイフの刃先端側に至るに従って薄くさ
れているので、このことは、結果的に、回転するカッタ
ナイフに対する水の抵抗を効果的に軽減していることに
もなる。具体的には、カッタナイフの刃厚は、カッタホ
ルダへの取付部近傍であるところの回転半径の小さい刃
元端側では厚く、回転半径の大きい刃先端側に至るにつ
れて漸次薄くされている。従って、刃先端側では、カッ
タナイフが回転するとき、刃元端側と比較して移動速度
が大きくても、水の流れに対する方向で見た投影厚さが
刃元端側と比較して小さくなっているので、水の抵抗は
一様な大きさの投影厚さを有する従来のカッタナイフと
比較して軽減される。

【００１９】この樹脂造粒機用カッタナイフにおいて、
そのカッタナイフは、ナイフ本体と、そのナイフ本体の
回転方向前側に配置された刃先部とを備えており、その
ナイフ本体の上面と刃先部の刃表面とが、直線状又は滑
らかな曲線状に延びる稜線で交差するように形成するこ
とが望ましい。あるいは、そのナイフ本体の上面と刃先
部の刃表面とは、面取り又は丸み付けによって形成され
た交差部によって接続するように形成することが望まし
い。また、そのナイフ本体の上面と刃先部の刃表面と
は、刃元端から刃先端に至る中間位置までの部分では直
線状又は滑らかな曲線状に延びる稜線で交差し、その中
間位置から刃先端に至るまでの部分では面取り又は丸み
付けによって形成された交差部によって接続するように
形成することもできる。更には、ナイフ本体の上面の水
流に対する後縁部にも、交差部が形成されている範囲に
対応して、面取り又は丸み付けを施すことができる。こ
のように、交差部、更には、この交差部に対応した上面
の後縁部を、面取りによって角度変化を段階的に付けた
り丸み付けによって滑らかに形成することにより、カッ
タナイフの表面を水流が滑らかに流れやすくなり、カッ
タナイフの後流負圧部の断面積が減少し、水流の抵抗が
減少する。ナイフ本体の上面と刃先部の刃表面とを接続
する、面取りや丸み付けによって形成された交差部は、
カッタナイフにおいて水流の影響を特に受けやすいカッ
タナイフの刃先側のみとしても良い。カッタナイフの最
先端部は、ほとんど強度に関係のない部分であるので、
一層、厚さを薄くして丸みを持たせることができる。

【００２０】また、この樹脂造粒機用カッタナイフにお
いて、その刃元端から刃先端に至るすべての位置におけ
る横断断面において、刃幅に対する刃高の比は、刃先端
における刃幅に対する刃高の比以上で且つ刃元端におけ
る刃幅に対する刃高の比以下に設定するのが望ましい。
この場合、任意の横断断面における刃幅は、刃先端の刃
幅以上であり且つ刃元端の刃幅以下とし、その上で、刃
幅に対する刃高の比を刃先端に向かうに従って滑らかに
漸減させるのが好ましい。即ち、カッタナイフは、カッ
タナイフの横断面形状について、刃元端での横断面から
刃先端での横断面に向かうに従って、少なくとも同じ幅
に且つ偏平に、あるいは次第に幅狭に且つ偏平に形成さ
れており、このように構成することによって、回転半径
が大きく移動速度が大きい刃先端において、カッタナイ
フの後流負圧部の断面積が減少し、水流の抵抗が大きく
減少する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明による樹脂造粒機用カッタナイフの実施例を説明す
る。図中、図１は本発明による樹脂造粒機用カッタナイ
フの第一実施例を示す斜視図であり、図２はそのカッタ
ナイフの横断面形状を示す図で、図２（ａ）は図１にお
いて矢印Ａで示すような刃元端での断面図、図２（ｂ）
は図１において矢印Ｂで示すような長手方向の中間位置
での断面図、図２（ｃ）は図１において矢印Ｃで示すよ
うな刃先端での断面図である。なお、図１及び図２に示
すカッタナイフ１（図３〜図９に示すカッタナイフにつ
いても同じ）に関する各種の記号、例えば、カッタナイ
フ１の回転方向Ｒ、カッタナイフ１の回転に伴って相対
的に生じる水流の方向Ｕ、カッタナイフ１の厚さＴ（図
１〜図９では添字が付されている。他の記号についても
同じ）、カッタナイフ１の刃幅Ｗの定義は、図１４で説
明した従来のカッタナイフ８６に付与した記号と同様で
あるので、再度の説明を省略する。

【００２２】図１に示されているカッタナイフ１は、カ
ッタホルダ８５（図１１〜図１３）に取り付けられる取
付け部３を有するナイフ本体２と、カッタナイフ１の回
転方向Ｒで見てナイフ本体２の前側に設けられている刃
先部１０とを備えている。ナイフ本体２の取付け部３に
は、カッタホルダ８５に取り付けるための取付けボルト
（図示せず）が挿通される取付け孔４が形成されてい
る。カッタナイフ１の刃先部１０は、取付け部３に連な
る刃元端５から刃先端６へと延びた長尺な刃であり、カ
ッタホルダ８５に取り付けた状態では、硬化層処理が施
されたダイス７１のダイス面７３に押し当てられた状態
でそのダイス面７３に摺接しながら移動するようにされ
ている。図示の実施例では、刃先部１０はナイフ本体２
と一体的に形成されているが、刃先部１０とナイフ本体
２とを別体に製作し、刃先部１０をねじ等の固着手段で
ナイフ本体２に固定的に取り付ける構造も考えられる。

【００２３】そのカッタナイフ１は、取付け部３から刃
先端６に向かって距離Ｌ_１までの、ナイフ本体２の長さ
Ｌに比較して比較的短い刃元端５の部分については一様
な断面形状に形成されている。他方、距離Ｌ_１より先の
刃先端６に至るまでの部分については、刃先部１０の幅
ｗ（横断面長さ）がｗ_１からｗ_２に示すように次第に小
さくなり、それに対応してナイフ本体２の幅ｖがｖ_１か
らｖ_２に示すように次第に大きくなるように、カッタナ
イフ１の断面形状は漸次変化するものとされている。ナ
イフ本体２は上面８と下面９（図２）とで厚さ方向が定
められており、その上面８は、刃元端５から刃先端６へ
移るに従って、刃幅Ｗ方向にはダイス面７３に平行な状
態のままダイス面７３に接近する方向に傾斜すると共
に、刃先端６に向かっては次第に拡大する平面に形成さ
れている。その結果、カッタナイフ１の刃幅Ｗは、刃元
端５での刃幅Ｗ_１と刃先端６での刃幅Ｗ_２とで略一定と
なっているが、刃厚Ｔについては、刃元端５での刃厚Ｔ
_１は刃先端６での刃厚Ｔ_２よりも厚くなっている。

【００２４】刃先部１０の輪郭は、ナイフ本体２の上面
８に接続している刃表面１１、下面９に連続している刃
裏面１２、及びダイス面７３と摺接する切断面１３によ
って定められている。ナイフ本体２の上面８と刃表面１
１とは、直線状の稜線１４によって交差して接続してい
る。そして、カッタナイフ１の変化する断面形状に応じ
て、刃先部１０の刃表面１１は、刃元端５における幅ｗ
_１から刃先端６における幅ｗ_２へと次第に狭くなってい
る。刃元端５における切断面１３の幅ｓ_１は、刃先端６
における切断面１３の幅ｓ_２と同じ寸法に形成されてお
り、この寸法はカッタナイフ１の長手方向に沿って一様
（幅ｓ）である。また、刃先部１０の厚さについても、
カッタナイフ１の長手方向に沿って一様な寸法である。

【００２５】上記のように、カッタナイフ１について
は、刃元端５から刃先端６にかけて流れ方向Ｕの投影厚
さが漸減している。即ち、このカッタナイフ１は、流れ
方向Ｕで見た投影厚さを直線的に減少させた例である。
このような形状に設計することにより、カッタナイフ１
は、最も安価に形状加工を行なうことができ、比較的簡
単にその実施効果を期待することができる。

【００２６】ダイス面７３に押し当てられながら水中で
回転するカッタナイフ１には、種々の力が作用する。即
ち、カッタナイフ１には、先ず、回転速度に応じて径方
向に遠心力が作用する。その遠心力に対向するためにカ
ッタナイフ１に生じる径方向の応力は、刃元端５（取付
け部３）ほど大きくなる。次に、カッタナイフ１には、
温水の抵抗が周方向に生じる。更に、カッタナイフ１に
は、切断面１３においてダイス面７３に押し当てられる
ことによる曲げ力が作用する。これらの力による曲げモ
ーメントは刃元端５側で最も大きくなるので、これに対
抗するには、刃元端５側の剛性、即ち折損強度を高める
必要がある。しかしながら、刃元端５側の剛性を高める
ために刃元端５側の刃幅Ｗ_１を広くすることは、カッタ
ナイフ１のカッタホルダ８５への取付け数が少なくなる
等の制限が加えられることになるので、カッタナイフ１
の全体の刃幅Ｗは、従来のカッタナイフ８６と同様に、
長手方向に渡って一定寸法を維持することが好ましい。

【００２７】遠心力は径方向の力であり、カッタナイフ
１には後退角が僅かにあるとは言え、ほとんど径方向に
延びているので、刃元端５側の断面形状にかかわらず、
ともかく刃元端５の断面積を大きくすることで遠心力に
対して対抗可能である。また、温水の抵抗は周方向の力
であるので、刃元端５側においては、この周方向の力に
対して回転軸線Ｘ−Ｘ（図１２）に平行な方向の軸１５
（図２（ａ））の周りにおける曲げ応力で対抗する。カ
ッタナイフ１は、一般に、刃幅Ｗが刃厚Ｔよりも大きい
形状を有している。従って、回転軸線Ｘ−Ｘに平行な軸
１５の周りにおける曲げ剛性は、本来、高い構造となっ
ているので、特別な対策を講じなくても、温水の抵抗力
に対して対抗可能である。ところが、ダイス面７３に押
し当てられることによる曲げ力は、刃元端５側において
は、周方向の軸線１６（図２（ａ））周りにおける曲げ
応力で対抗することになる。カッタナイフ１は、元来、
断面形状が、刃幅Ｗが広く、刃厚Ｔが薄い偏平な形状を
呈しているので、この曲げ応力に対抗するには不向きで
あるが、本発明によるカッタナイフ１では、刃元端５側
における刃厚Ｔ_１を厚くしているので、ダイス面７３へ
の押当て力に起因した曲げ応力に対して十分対抗するこ
とができる。そして、刃元端５側の刃厚Ｔ_１を厚くする
ことにより、遠心力や温水の抵抗力に起因した曲げ応力
に対しても、より確実に対抗可能となる。

【００２８】図１に示されている本発明のカッタナイフ
１を適用した水中カット式樹脂造粒機における実際の駆
動力低減効果を示すグラフが図１０に示されている。図
１０では、カッタホルダ８５に１２枚のカッタナイフ１
を取り付けた水中カット式樹脂造粒機の消費動力と、従
来のカッタナイフを用いた場合の水中カット式樹脂造粒
機の消費動力とがプロットされているが、この図から、
本発明によるカッタナイフ１を用いた水中カット式樹脂
造粒機では、従来のカッタナイフを用いた場合と比較し
て、約１５〜２５％の消費動力を軽減できることが分か
る。

【００２９】図３は、本発明によるカッタナイフの第二
実施例を示す斜視図である。図３に示すカッタナイフ２
０には、図１に示されているカッタナイフ１と比較して
同等の機能を奏する部分については、同じ符号を付すこ
とにより、再度の説明を省略する。このカッタナイフ２
０は、刃元端５から刃先端６にかけて流れ方向Ｕの投影
厚さ（刃厚Ｔ）を曲線的に減少させた例である。ナイフ
本体２２は、回転方向Ｒで見て前後の端縁が上側に凸と
なる曲線２４，２５で表されている。従って、上面２８
も凸型の曲面となっている。曲線２４は、上面２８と刃
表面１１とが交差して接続する稜線となっている。カッ
タナイフ２０の刃幅Ｗは、第一実施例と同様、刃元端５
（刃幅Ｗ_１（図示略））から刃先端６（刃幅Ｗ_２）に至
るまで略一様である。この実施例の場合、図１に示す刃
元端５から刃先端６にかけて流れ方向Ｕの投影厚さを直
線的に減少させたカッタナイフ１と比較して、温水の流
れ方向Ｕで見た投影厚さが刃元端５から刃先端６にかけ
ての中間部であまり減少していないので、この中間部で
の強度をより高めることができる。

【００３０】図４は、本発明によるカッタナイフの第三
実施例を示す斜視図である。図４に示すカッタナイフ３
０においても、図１に示されているカッタナイフ１と比
較して同等の機能を奏する部分については、同じ符号を
付すことにより、再度の説明を省略する。このカッタナ
イフ３０は、刃元端５から刃先端６にかけて流れ方向Ｕ
の投影厚さ（刃厚Ｔ）を曲線的に減少させた別の例であ
る。ナイフ本体３２は、回転方向Ｒで見て前後の端縁が
上側に凹となる曲線３４，３５で表されている。曲線３
４は、上面３８と刃表面１１とが交差して接続する稜線
となっている。従って、上面３８も凹型の曲面となって
いる。カッタナイフ３０の刃幅Ｗは、第一実施例と同様
に、刃元端５（刃幅Ｗ_１（図示略））から刃先端６（刃
幅Ｗ_２）に至るまで略一様である。この第三実施例の場
合、図１に示されている刃元端５から刃先端６にかけて
流れ方向Ｕの投影厚さを直線的に減少させたカッタナイ
フ１と比較して、カッタナイフ３０は、温水の流れ方向
Ｕで見た投影厚さが径方向に至るに従って急速に減少す
る形状を有しているので、流体抵抗が減少し、より大き
な駆動力の低減が期待できる。

【００３１】図５は、本発明によるカッタナイフの第四
実施例を示す斜視図であり、図６はそのカッタナイフの
横断面形状を示す図で、図６（ａ）は図５において矢印
Ｄで示すような刃元端での断面図、図６（ｂ）は図５に
おいて矢印Ｅで示すような長手方向の中間位置での断面
図、図６（ｃ）は図５において矢印Ｆで示すような刃先
端での断面図である。図５及び図６に示すカッタナイフ
４０においても、図１及び図２に示されているカッタナ
イフ１と比較して同等の機能を奏する部分については、
同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。こ
のカッタナイフ４０は、刃元端５から刃先端６にかけて
流れ方向Ｕの投影厚さ（刃厚Ｔ）を曲線的に減少させ、
且つナイフ本体４２の上面４８と刃先部１０の刃表面１
１とを面取りによって形成された交差部で接続した例で
ある。即ち、ナイフ本体４２の上面４８と刃先部１０の
刃表面１１とを接続する交差部は、面取りによって形成
された平面４４から成っている。上面４８及び刃表面１
１と平面４４とは、それぞれ、稜線４６，４７で交差し
ている。平面４４によって面取りされた部分４９はカッ
トされているので、図１に示されているカッタナイフ１
と比較して流体抵抗の抗力係数が減少し、消費動力も軽
減される。

【００３２】図７は、本発明によるカッタナイフの第五
実施例を示す斜視図であり、図８はそのカッタナイフの
横断面形状を示す図で、図８（ａ）は図７において矢印
Ｇで示すような刃元端での断面図、図８（ｂ）は図７に
おいて矢印Ｈで示すような長手方向の中間位置での断面
図、図８（ｃ）は図７において矢印Ｊで示すような刃先
端での断面図である。図７及び図８に示すカッタナイフ
５０においても、図１及び図２に示されているカッタナ
イフ１と比較して同等の機能を奏する部分については、
同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。こ
のカッタナイフ５０は、刃元端５から刃先端６にかけて
流れ方向Ｕの投影厚さ（刃厚Ｔ）を曲線的に減少させ、
且つナイフ本体５２の上面５８と刃先部１０の刃表面１
１とを丸み付けによって形成された曲面によって接続し
た例である。即ち、ナイフ本体５２の平面状の上面５８
と、刃先部１０の平面状の刃表面１１とは、丸み付けに
よって形成された曲面５４によって接続されている。こ
のカッタナイフ５０は、図１及び図２に示されているカ
ッタナイフ１においてエッジとなっていた部分５９が曲
面５４を形成する丸み付けによって取り除かれたものに
相当し、カッタナイフの断面形状はより流線形に近いも
のにされている。その結果、刃表面１１に沿って流れる
温水は曲面５４によって滑らかに上面５８へと流れるの
で剥離し難く、第四実施例として示されているカッタナ
イフ４０と比較しても、流体抵抗の抗力係数が更に減少
し、刃厚と効力係数の両方の低減により、消費動力も一
層軽減することが期待できる。

【００３３】図９は、本発明によるカッタナイフの第六
実施例を示す斜視図である。図９に示すカッタナイフ６
０においても、図１に示されているカッタナイフ１と比
較して同等の機能を奏する部分については、同じ符号を
付すことにより、再度の説明を省略する。この実施例に
おけるカッタナイフ６０の幅は、第一実施例と同様に、
刃元端５から刃先端６に至るまで略一様である。そし
て、このカッタナイフ６０においては、刃先端６の特に
強度的に問題とならない部分での抗力係数低減効果を狙
って、端縁や稜線となる部分がカットされている。即
ち、ナイフ本体６２の上面６８は、刃元端５側から刃先
端６側に至る長手方向の途中までは、上面６８の前縁と
なり且つ刃先部１０の刃表面１１と交差して接続する稜
線６４と、上面６８の後縁６５とによって縁取られてい
るが、強度的に問題とならない刃先端６に近い領域で
は、それぞれ、刃先部１０の刃表面１１と接続する平面
としての三角形状のカット面６６と、後縁側のカット面
６７とによる面取りが形成されている。この実施例で
は、ナイフ本体６２の後縁部において、カット面６７
は、カット面６６が形成されている範囲に対応して形成
されている。実際の運転中におけるカッタナイフ６０の
周りの温水の流れは、カッタナイフ６０の進行方向に相
対して平行ではなく、刃元端５から刃先端６に向かって
の流れが加わるため、水流はカッタナイフ６０を斜めに
横切ってゆく流れであると考えられる。従って、刃先端
６での水流の剥離も水流抵抗となって消費動力アップの
要因となる。そこで、カットしなければ刃先端６の近傍
の水流剥離の原因となる部分に面取りを施して、即ち、
カット面６６，６７を形成して、カッタナイフ６０の表
面の角度変化を段階的に付けて急激な角度変化を緩和し
ている。そのようにすることにより、一層の抵抗軽減が
図られる。刃先端６側における水流剥離を抑制するため
の処置として、面取り状のカット面６６，６７に代え
て、滑らかな曲面から成る丸み付けを採用してもよい。
この実施例では、刃先端６においてカット面６６とカッ
ト面６７との双方が形成されているが、カッタナイフと
しては、上面６８の後縁６５側のカット面６７を形成せ
ず、上面６８の前縁側のカット面６６のみを形成したも
のであってよい。更に、図５に示す第四実施例又は図７
に示す第五実施例のように交差部として平面４４又は曲
面５４が刃先部１０の全長に対応した範囲にわたって形
成されている場合には、強度的に問題がないとき、上面
６８の後縁側に、刃先部１０の全長に対応した範囲にわ
たってカット面又は丸み付けを形成してよい。

【００３４】上記いずれの実施例においても、長手方向
の任意の位置（例えば、中間位置）での刃幅Ｗに対する
投影高さ、即ち、刃厚Ｔの比（Ｔ／Ｗ）は、刃先端６に
おける刃幅Ｗ_２に対する刃厚Ｔ_２の比（Ｔ_２／Ｗ_２）以
上で、且つ刃元端５における刃幅Ｗ_１に対する刃厚Ｔ_１
の比（Ｔ_１／Ｗ_１）以下になるように設定されている。
この比（Ｔ／Ｗ）は、刃元端５から刃先端６の間で、刃
元端５から刃先端６に向かって滑らかに漸減するように
構成するのが好ましい。

【００３５】

【発明の効果】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフ
は、上記のように構成されているので、次のような効果
を奏する。即ち、本発明の樹脂造粒機用カッタナイフに
よれば、刃元端側の刃厚を刃先端側よりも厚くしている
ので、回転軸線方向の押付け力に対して強度を高めるこ
とができる。また、長さ方向刃先端側に向かうに従っ
て、カッタナイフの進行方向に見た投影厚さを薄くして
いるので、水中でカットすることにより樹脂の造粒を行
う場合等、カッタユニットの回転に必要な駆動力を、カ
ッタナイフの強度を損なうことなく効果的に減少するこ
とができる。更に、水中での移動速度が速い部分の刃厚
を薄くすることによって、カッタナイフの強度を損なう
ことなく、より効果的にキヤビテーションの発生を抑制
することができ、ダイス及びカッタナイフの寿命の延長
効果が期待できる。カッタユニットの駆動に必要な動力
が低減できることは、駆動モータやカッタユニットのほ
か、カップリングの小型化も期待できる。カッタユニッ
トやカップリングの小型化によって、これらを製造する
のに必要なコストを低減できるのみでなく、運転に必要
なランニングコストも低減することが期待できる。つま
り、同じ樹脂ペレット生産量をより低いコストで生産す
ることができる。

【００３６】また、本発明による樹脂造粒機用カッタナ
イフは、既に稼動中のプラントの機械においても適用す
ることができる。現有の樹脂造粒機への適用により、消
費動力を低減してランニングコスト低減効果を図ること
はもちろんのこと、生産量アップのための装置改造など
の際にも、その他の装置改造を伴うことなく、カッタナ
イフとそれを取り付けるカッタホルダを新規製作するだ
けで必要な生産量アップを図ることができる。後者の場
合として、例えばカッタナイフの枚数を増やす方法が採
用されることがあるが、カッタナイフの枚数を増やすと
必然的に必要な駆動力も増加し、場合によっては、駆動
モータの増強更新や、カッタユニットのサイズアップな
どの改造処置が必要となってくるが、本発明による樹脂
造粒機用カッタナイフを採用することにより、カッタナ
イフの枚数を増やした場合であっても、消費動力の増加
を抑制し、ランニングコストの低減を図ることができ
る。比較的少量の生産量アツプの需要は、プラント建設
後、その生産が安定してくると比較的頻繁に生じるの
で、それに対して非常に少ない投資で所定の効果を期待
することができることは、プラント運営に際しても大き
なメリットとなる。

【００３７】また、刃先部に近づくに従って抗力係数を
小さくすることも駆動力低減に効果が期待できる。抗力
係数を求めるには摩擦抗力と圧力抗力の和である抗力を
知らねばならないが、これを理論的に求めることは不可
能であるので、実験的に求めねばならない。一般的に
は、厚さに比較して流れの方向の長さが長い形状のもの
ほど抗力係数が下がると考えてよい。本発明によるカッ
タナイフのように、長手方向の任意の位置での横断面に
おいて、刃幅に対する刃厚の比が刃先端側での比以上で
且つ刃元端側での比以下となるように、刃元端から刃先
端までの断面形状を決定することにより、厚さそのもの
だけでなく、抗力係数低減も期待でき、より一層の駆動
力低減効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第一
実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示されている樹脂造粒機用カッタナイフ
の横断面形状を示す図であり、図２（ａ）は図１におい
て矢印Ａで示すような刃元端での断面図、図２（ｂ）は
図１において矢印Ｂで示すような中間位置での断面図、
図２（ｃ）は図１において矢印Ｃで示すような刃先端で
の断面図である。

【図３】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第二
実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第三
実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第四
実施例を示す斜視図である。

【図６】図５に示されている樹脂造粒機用カッタナイフ
の横断面形状を示す図であり、図６（ａ）は図５におい
て矢印Ｄで示すような刃元端での断面図、図６（ｂ）は
図５において矢印Ｅで示すような中間位置での断面図、
図６（ｃ）は図５において矢印Ｆで示すような刃先端で
の断面図である。

【図７】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第五
実施例を示す斜視図である。

【図８】図７に示されている樹脂造粒機用カッタナイフ
の横断面形状を示す図であり、図８（ａ）は図７におい
て矢印Ｇで示すような刃元端での断面図、図８（ｂ）は
図７において矢印Ｈで示すような中間位置での断面図、
図８（ｃ）は図７において矢印Ｊで示すような刃先端で
の断面図である。

【図９】本発明による樹脂造粒機用カッタナイフの第六
実施例を示す斜視図である。

【図１０】図１に示されているカッタナイフを適用した
水中カット式樹脂造粒機と従来の水中カット式樹脂造粒
機との消費動力の比較を示したグラフである。

【図１１】一般の水中カット式樹脂造粒機の概略を示す
一部断面側面図である。

【図１２】図１１に示されている水中カット式樹脂造粒
機のカッタユニット及びダイス部分を拡大して示す側面
図である。

【図１３】図１１に示されている水中カット式樹脂造粒
機のカッタユニットをダイス側から見た正面図である。

【図１４】図１１に示されているような水中カット式樹
脂造粒機に用いられている従来のカッタナイフの斜視図
である。

【符号の説明】

１，２０，３０，４０，５０，６０，７０樹脂造粒機
用カッタナイフ２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ナイフ本体５刃元端６刃先端８，２８，３８，４８，５８，６８上面１０刃先部１１刃表面１３切断面１４，２４，３４，６４稜線４４平面（交差部）５４曲面（交差部）６６，６７カット面７１ダイプレート７２ダイ孔７３ダイス面Ｗ（Ｗ_１，Ｗ_２）刃幅Ｔ（Ｔ_１，Ｔ_２）刃厚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保秀夫広島県広島市安芸区舟越南一丁目６番１号株式会社日本製鋼所内 (72)発明者山田喜隆広島県広島市安芸区舟越南一丁目６番１号株式会社日本製鋼所内Ｆターム(参考） 4F201 AR12 BA02 BC09 BC12 BC15 BL38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイスから押し出される溶融樹脂から樹
脂ペレットを製造する樹脂造粒機に用いられ、前記ダイ
スのダイス面に沿って回転することにより前記溶融樹脂
を切断して前記樹脂ペレットを形成する樹脂造粒機用カ
ッタナイフにおいて、回転半径の小さい刃元端から回転半径の大きい刃先端に
至るに従って漸次刃厚が薄くされていることを特徴とす
る樹脂造粒機用カッタナイフ。
【請求項２】前記カッタナイフは、ナイフ本体と、そ
のナイフ本体の回転方向前側に配置された刃先部とを備
えており、前記ナイフ本体の上面と前記刃先部の刃表面
とは、直線状又は滑らかな曲線状に延びる稜線で交差し
ていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂造粒機用
カッタナイフ。
【請求項３】前記カッタナイフは、ナイフ本体と、そ
のナイフ本体の回転方向前側に配置された刃先部とを備
えており、前記ナイフ本体の上面と前記刃先部の刃表面
とは、面取り又は丸み付けによって形成された交差部に
よって接続されていることを特徴とする請求項１に記載
の樹脂造粒機用カッタナイフ。
【請求項４】前記カッタナイフは、ナイフ本体と、そ
のナイフ本体の回転方向前側に配置された刃先部とを備
えており、前記ナイフ本体の上面と前記刃先部の刃表面
とは、前記刃元端から前記刃先端に至る中間位置までの
部分では直線状又は滑らかな曲線状に延びる稜線で交差
し、且つ前記中間位置から前記刃先端に至るまでの部分
では面取り又は丸み付けによって形成された交差部によ
って接続されていることを特徴とする請求項１に記載の
樹脂造粒機用カッタナイフ。
【請求項５】前記ナイフ本体の前記上面の後縁部に
は、前記交差部が形成されている範囲に対応して、面取
り又は丸み付けが施されていることを特徴とする請求項
３又は４に記載の樹脂造粒機用カッタナイフ。
【請求項６】前記刃元端から前記刃先端に至るまでの
すべての位置における横断断面において、刃幅に対する
刃高の比は、前記刃先端における刃幅に対する刃高の比
以上で且つ前記刃元端における刃幅に対する刃高の比以
下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
に記載の樹脂造粒機用カッタナイフ。