JP2007290201A - 混練度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、各ゲート棒の両側位置に駆動体を設け、一対の駆動体を介して従来の２倍の回転力で各ゲート棒を回転させ、プラスチックが固化した後でも混練調整ができるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明による混練度調整装置は、スクリュ(21)を有し一対のゲート棒(3,4)を備えたゲート部ブロックシリンダ(2)の両側に一対の駆動体(10,10a)を設け、各ゲート棒(3,4)の両側に設けられた各アーム(5)と回転板(6)を歯車(5a,6a)によって連動させ、駆動軸(15)によって連動された各駆動体(10,10a)をモータ(14)によって駆動することにより、各ゲート棒(3,4)が両側から駆動される構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、混練度調整装置に関し、特に、合成樹脂原料を溶融混練するスクリュ式二軸混練押出機において、その中間部に組込まれるゲート棒式の混練度調整装置に関し、ゲート棒の回転トルクを２倍にすることにより、固化したプラスチックが抵抗体となった場合でも、ゲート棒の回転ができるようにするための新規な改良に関する。

一般に、合成装置により生産された合成樹脂原料は、生産されたそのままの状態で合成樹脂製品加工用の原材料とされることはなく、通常、合成樹脂としての特性の均質化および改質、あるいは添加材料を加えて機能特性を付与するために、スクリュ式二軸混練押出機による加工処理が行われている。この際に使用されるスクリュ式二軸混練押出機は、貫通内孔が形成された長尺筒形状のシリンダ（通常、複数箇に分割されたブロックシリンダを連結し一体化して構成されている。）および２本のスクリュを主要部材として構成されている。すなわち、横方向に並べて噛合いあるいは非噛合い状態で平行に配置される２本のスクリュが、水平に配置されたシリンダの内孔に挿入されると共に同方向回転あるいは異方向回転駆動可能に構成されている。スクリュ式二軸混練押出機は、また、その長尺方向の適宜に分割されるそれぞれの区間において、スクリュがその形式あるいは形状を適宜に選択して形成されることにより、上流から下流へ順次、輸送部、混練部、ゲート部、吐出部等により構成されている。

前記スクリュ式二軸混練押出機において、加工処理された原材料の所望の特性を確保することを目的として、スクリュ式二軸混練押出機の前記ゲート部に、その上流に位置する前記混練部における合成樹脂原料の混練度合を調整するための混練度調整装置が設けられている。このような混練度調整装置としては、本出願人による特許文献１に示されるものがある。

すなわち、前記混練度調整装置は図示していないが、２本の前記スクリュ用のスクリュ内孔およびスクリュに対して水平方向に直交する後述の２本のゲート棒用のゲート棒内孔をそれぞれ貫通して形成されたゲート部ブロックシリンダと、２のゲート部ブロックシリンダにおいて２本のスクリュに直交してその上下に平行に配置されるとともにゲート棒内孔に回転駆動可能に挿入された２本のゲート棒と、２本のゲート棒のそれぞれにおいて同じ一方の側の外端部に固定連結されたアームと、それぞれのアームの先端部において先端部とゲート棒の軸芯とを結ぶ直線方向へ滑動可能に設けられるとともに相互に逆ネジを形成されたナットと、中間部から両側へ逆ネジを形成されるとともにそれぞれのネジにそれぞれのアームのナットが螺合された送りネジ体と、ゲート部ブロックシリンダの上部に固定支持されると共に送りネジ体が正逆回転駆動可能に連結されている駆動体とにより構成されている。

以上の構成において、駆動体を正回転作動させることにより、ゲート棒がそれぞれのアームの回転方向すなわち相互に逆方向へ回転し、ゲート棒とスクリュとの間の隙間が広がる。また、駆動体を逆回転作動させることによりアームの先端間が閉じてアームがゲート棒の周りに回転し、ゲート棒がそれぞれのアームの回転方向すなわち相互に逆方向へ回転し、ゲート棒とスクリュとの間の隙間が狭まる。このようにして、ゲート棒とスクリュとの間の隙間を変化させることにより、スクリュ式二軸混練押出機の混練度合が調整されている。

特開２００３−３３９６１号公報

従来の混練度調整装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、連続運転されるスクリュ式二軸混練押出機において、混練度調整装置が動かず、調整できない場合がある。すなわち、スクリュ式二軸混練押出機が、長期にわたり、混練度調整を行うことなく同一運転条件で運転された後、混練度合を調整しようとしても、固化したプラスチックによってゲート棒が固まり、駆動体あるいは駆動シリンダによるゲート棒の回転ができず、調整できない場合がある。

この固化した合成樹脂原料は抵抗体となり、ゲート棒は、従来の駆動体あるいは駆動シリンダの駆動力では回転しづらくなり、固化状態から回転駆動するために、正常な作動時の１．５倍の駆動力を必要とすることが判明した。

本発明による混練度調整装置は、２本のスクリュ用のスクリュ内孔および前記スクリュに対して水平方向に直交する２本のゲート棒用のゲート棒内孔をそれぞれ貫通して形成されたゲート部ブロックシリンダと、前記ゲート部ブロックシリンダの２本のスクリュに直交してその上下に平行に配置されると共に前記ゲート棒内孔に回転駆動可能に挿入された一対の第１、第２ゲート棒と、前記第１ゲート棒の両端に固定連結されると共に前記第１ゲート棒の軸芯の周りに第１歯車が形成された一対のアームと、前記第２ゲート棒の両端に固定連結されると共に前記第２ゲート棒の軸芯の周りにアームの第１歯車と噛合する第２歯車が形成された一対の回転板と、前記ゲート部ブロックシリンダの両側上部それぞれに揺動可能に支持されるとともに一対の駆動体を介して下方へ出入り自在な一対のロッドと、前記各ロッドと前記各アームとを連結するためのピンと、前記各駆動体を連動自在に接続するため前記各駆動体間に設けられた駆動軸と、前記駆動軸を回転させるためのモータとを備え、前記第１、第２ゲート棒は前記一対のアーム及び一対の駆動体を介して互いに逆回転するようにした構成であり、また、一方の前記駆動体のみに前記モータが設けられている構成であり、また、前記各アームおよび前記各回転板には第１、第２ストッパが形成され、前記各ストッパは互いに当接できるようにした構成である。

本発明による混練度調整装置は以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、ゲート部ブロックシリンダの両側に設けた駆動体とアーム及び回転板によって一対のゲート棒を回転させるため、従来の２倍の回転トルクで駆動することができ、長期間経過後プラスチックで固化したゲート棒を容易に回転し、ゲート幅の調整を行うことができる。

アームおよび回転板の対面する外周に制限突起が形成されていることにより、ゲート棒が過剰に回転することを確実に防止でき、混練度調整装置あるいはスクリュの損傷を防止できる。

本発明は各ゲート棒の両側位置に駆動体を設け、一対の駆動体を介して従来の２倍の回転力で各ゲート棒を回転させ、プラスチックが固化した後でも混練度調整ができるようにした混練度調整装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による混練度調整装置の好適な実施の形態について説明する。図１及び図２において、符号１で示されるものは混練度調整装置であり、この混練度調整装置１はゲート部ブロックシリンダ２と、一対のゲート棒すなわち第１ゲート棒３、第２ゲート棒４と、一対の駆動体１０、１０ａを主要構成部材として構成されている。

前記ゲート部ブロックシリンダ２はほぼ直方体形状のブロック部材であり、前後方向すなわちスクリュ式二軸混練押出機の軸方向（図１および図２の紙面において鉛直方向）にスクリュ２１が挿入可能なスクリュ内孔２ａ、左右方向すなわちスクリュ式二軸混練押出機の軸直角方向（図１および図２の紙面において左右方向）に前記第１ゲート棒３および前記第２ゲート棒４が挿入可能なゲート棒内孔２ｂがそれぞれ貫通して形成されている。このスクリュ内孔２ａは、水平方向に平行して並べられた２本のスクリュ２１用の内孔であり、ゲート棒内孔２ｂは、スクリュ２１の上下両側に平行して並べられた２本のゲート棒すなわち第１ゲート棒３および第２ゲート棒４用の内孔である。尚、前記スクリュ２１とスクリュ内孔２ａに対し各ゲート棒３、４及びゲート棒内孔２ｂは、水平方向に直交して配設されている。

前記第１ゲート棒３および前記第２ゲート棒４はほぼ円柱状部材であり、第１ゲート棒３が上側に第２ゲート棒４が下側にして上下に近接して平行に配置され、かつ前記ゲート部ブロックシリンダ２のゲート棒内孔２ｂに僅かな隙間Ｅを介して回転可能に挿入されている。前記第１ゲート棒３および第２ゲート棒４はそれぞれの外端部３ａ、４ａがゲート部ブロックシリンダ２の側面から外方へ突出し、各外端部３ａ、４ａはシール板７により覆われている。この第１ゲート棒３の中間部には、２本の前記スクリュ２１の上部をほぼ半周分覆う凹部３ｂが形成され、この凹部３ｂは、図２に示すように、第１ゲート棒３が所定角度回転する間に前記スクリュ２１の上部外周との隙間Ｄを徐々に変化させ、隙間Ｄを全閉（隙間の最少）状態から全開（隙間の最大）状態へ徐々に変化させるように構成されている。前記第２ゲート棒４にも同様に、２本の前記スクリュ２１の下部を収納可能な凹部４ｂが形成されている。後述のように、この第２ゲート棒４は、第１ゲート棒３と連動して互いに逆回転する間に、第１ゲート棒３に対応して、スクリュ２１の下部の外周との隙間Ｄを徐々に変化させ、隙間Ｄを全閉（隙間の最少）状態から全開（隙間の最大）状態へ徐々に変化させるように構成されている。なお、スクリュ２１の第１ゲート棒３および第２ゲート棒４が位置する部分は、螺旋状のフライトが形成されず、円柱状に構成されている。

前記第１ゲート棒３の両側の外端部３ａには、図３から図６で示すように、一対のアーム５が固定連結されている。また、前記第２ゲート棒４の両側の外端部４ａには、一対の回転板６が固定連結されている。（図３および図５では図１における右側外端部が示されているが、左側外端部も同様に図４及び図６で示すように構成されている。）このアーム５と回転板６とが対面する外周部には、相互に噛合する第１、第２歯車５ａ、６ａが周方向へ部分的に形成されている。このアーム５および回転板６の外周位置には、それぞれ第１ストッパ５Ａ、６Ａおよび第２ストッパ５Ｂ、６Ｂが形成されている。前記各アーム５の各第１ストッパ５Ａと各回転板６の各第１ストッパ６Ａ、及び、前記各アーム５の各第２ストッパ５Ｂと各回転板６の各第２ストッパ５Ｂ、６Ｂは互いに、第１ゲート棒３および第２ゲート棒４の回転限界においてそれぞれ相互に当接し、それ以上の回転を制限するように構成されている。なお、図３と図４は各ゲート棒３、４の全閉状態を示し、図５と図６は各ゲート棒３、４の全開状態を示している。

一対の駆動体１０、１０ａは、前記ゲート部ブロックシリンダ２の両側上部（上面）に固定連結された各支持部材１２に支持軸１３を介して、前記第１ゲート棒３の軸芯に直交する方向へ揺動可能に支持されている。各駆動体１０、１０ａは、駆動部１０Ａ、アーム５、このアーム５と駆動体１０、１０ａを連結し下方へ出入りするロッド１１およびモータ１４により構成されている。この駆動部１０Ａは、例えば、モータ１４との間のウォーム・ウォームホイール機構およびロッド１１との間のネジ結合を組み合わせて周知の構造で構成されている。各ロッド１１の下端部は、前記各アーム５の先端部とピン１６によりピン連結されている。尚、一方の駆動体１０のみにモータ１４が設けられ、他方の駆動体１０ａは、駆動軸１５により互いに連結され、１個のモータ１４により同時に駆動される場合が示されている。

次に動作について説明する。まず、スクリュ式二軸混練押出機の混練度合を高くしたい場合、回転方向を正回転としてモータ１４を起動する。このモータ１４の正回転により、各駆動体１０、１０ａ、駆動軸１５及び各駆動部１０Ａを介してモータ１４の駆動力が伝達され、各駆動部１０Ａを介して各ロッド１１が同時に下方へ降下する。それぞれの駆動体１０、１０ａは支持軸１３を介して第１ゲート棒３の軸芯に直交する方向へ揺動し、ピン１６を介してアーム５の先端を下方へ押下げる。その結果、両側の各アーム５が第１ゲート棒３の軸芯の周りに回転（図３において時計方向回転）し、第１ゲート棒３が回転する。前記第２ゲート棒４の両側の外端部４ａの各回転板６の第２歯車６ａが各アーム５の第１歯車５ａと噛合しており、各アーム５の回転により、各回転板６がアーム５とは逆の方向へ回転（図３において反時計方向回転）し、第２ゲート棒４が回転する。モータ１４が適宜の時間運転されたのち停止され、第１ゲート棒３および第２ゲート棒４が所定の角度回転し、所望の隙間Ｄすなわち混練度合が得られる。

また、スクリュ式二軸混練押出機の混練度合を低くしたい場合、回転方向を逆回転としてモータ１４を起動する。このモータ１４の逆回転により、各駆動体１０、１０ａにおいて、各ロッド１１が上方へ昇り、各アーム５が第１ゲート棒３の軸芯の周りに回転（図５において反時計方向回転）し、第１ゲート棒３が回転する。各アーム５の回転により、回転板６がアーム５とは逆の方向へ回転（図５において時計方向回転）し、第２ゲート棒４が回転する。第１ゲート棒３および第２ゲート棒４が所定の角度回転し、所望の隙間Ｄすなわち混練度合が得られる。

前述の各アーム５の第１歯車５ａと各回転板６の第２歯車６ａとによる噛合により、第１ゲート棒３が時計方向回転（同時に第２ゲート棒４が反時計方向回転）し、回転限界（全閉状態）に達した場合、図３に示すように、各アーム５の第１ストッパ５Ａと各回転板６の第１ストッパ６Ａとが当接してそれ以上の回転を制限する。また、第１ゲート棒３が反時計方向回転（同時に第２ゲート棒４が時計方向回転）し、回転限界（全開状態）に達した場合、図５に示すように、各アーム５の第２ストッパ５Ｂと各回転板６の第２ストッパ６Ｂとが当接してそれ以上の回転を制限する。前記第１ゲート棒３の凹部３ｂおよび第２ゲート棒４の凹部４ｂは、第１ゲート棒３あるいは第２ゲート棒４の外周において周方向に部分的に形成されているものである。従って、第１ゲート棒３あるいは第２ゲート棒４が回転限界を超えて回転された場合、第１ゲート棒３および第２ゲート棒４の凹部３ｂ、４ｂが形成されていない部分がスクリュ２１の外周と接触し、損傷することを防止するためである。

本発明による混練度調整装置の全閉（隙間が最小）状態を示す正面図（上流側から下流方向へ見た図）である。 本発明による混練度調整装置の全開（隙間が最大）状態を示す正面図（上流側から下流方向へ見た図）である。 図１の全閉（隙間が最小）状態を示す右側面図である。 図１の全閉状態の左側面図である。 本発明による混練度調整装置の全開（隙間が最大）状態を示す図１における右側面図である。 図１の全開状態の左側面図である。

符号の説明

１ 混練度調整装置
２ ゲート部ブロックシリンダ
２ａ スクリュ内孔
２ｂ ゲート棒内孔
３ 第１ゲート棒
３ａ 外端部
３ｂ 凹部
４ 第２ゲート棒
４ａ 外端部
４ｂ 凹部
５ アーム
５ａ 第１歯車
５Ａ,６Ａ 第１ストッパ
５Ｂ,６Ｂ 第２ストッパ
６ 回転板
６ａ 第２歯車
７ シール板
１０，１０ａ 駆動体
１０Ａ 駆動部
１１ ロッド
１２ 支持部材
１３ 支持軸
１４ モータ
１５ 駆動軸
１６ ピン
２１ スクリュ

Claims (3)

1. ２本のスクリュ(21)用のスクリュ内孔(2a)および前記スクリュ(21)に対して水平方向に直交する２本のゲート棒(3,4)用のゲート棒内孔(2b)をそれぞれ貫通して形成されたゲート部ブロックシリンダ(2)と、前記ゲート部ブロックシリンダ(2)の２本のスクリュ(21)に直交してその上下に平行に配置されると共に前記ゲート棒内孔(2b)に回転駆動可能に挿入された一対の第１、第２ゲート棒(3,4)と、前記第１ゲート棒(3)の両端に固定連結されると共に前記第１ゲート棒(3)の軸芯の周りに第１歯車(5a)が形成された一対のアーム(5)と、前記第２ゲート棒(4)の両端に固定連結されると共に前記第２ゲート棒(4)の軸芯の周りにアーム(5)の第１歯車(5a)と噛合する第２歯車(6a)が形成された一対の回転板(6)と、前記ゲート部ブロックシリンダ(2)の両側上部それぞれに揺動可能に支持されるとともに一対の駆動体(10,10a)を介して下方へ出入り自在な一対のロッド(11)と、前記各ロッド(11)と前記各アーム(5)とを連結するためのピン(16)と、前記各駆動体(10,10a)を連動自在に接続するため前記各駆動体(10,10a)間に設けられた駆動軸(15)と、前記駆動軸(15)を回転させるためのモータ(14)とを備え、前記第１、第２ゲート棒(3,4)は前記一対のアーム(5)及び一対の駆動体(10,10a)を介して互いに逆回転するように構成されていることを特徴とする混練度調整装置。
2. 一方の前記駆動体(10)のみに前記モータ(14)が設けられていることを特徴とする請求項１記載の混練度調整装置。
3. 前記各アーム(5)および前記各回転板(6)には第１、第２ストッパ(5A,6B)が形成され、前記各ストッパ(5A,6A)は互いに当接できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の混練度調整装置。

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