JP2009006576A - 樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、検出した溶融樹脂圧力に基づいてバイアス値を変更し、カッター駆動軸に対する押し付け圧を制御し、安定したカッティングを行うことを目的とする。
【解決手段】本発明による樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法は、ダイス(3)内側の溶融樹脂圧力(P)を検出してバイアス値(B)を変更し、カッター駆動軸(12)の押し付け圧(Po)を制御することにより、溶融樹脂圧力(P)の変化に応じて最適のカッティング動作を得ることができる方法である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明による樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法は、ダイス(3)内側の溶融樹脂圧力(P)を検出してバイアス値(B)を変更し、カッター駆動軸(12)の押し付け圧(Po)を制御することにより、溶融樹脂圧力(P)の変化に応じて最適のカッティング動作を得ることができる方法である。
【選択図】図１
Description
本発明は、樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法に関し、特に、ダイス内側の溶融樹脂圧力に基づいて変更したバイアス値を用いた制御値によってカッター駆動軸の押し付け圧力を制御し、樹脂カッティングの安定操業及びカッター刃の高寿命化を計るための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種の樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法としては、例えば、特許文献１に開示された方法を図２に示すことができる。
図２において符号１で示されるものは造粒機であり、この造粒機１は、押出機（図示せず）に接続されるマニホールド２に密着した状態で取り付けられるダイス３と、このダイス３に取り付けられたカッタケース４と、このカッタケース４内に設けられるカッタ５とから主として構成されており、このカッタケース４内が温水入口８から温水出口９に供給される温水４ａで常に満たされた状態でダイス３から押し出される溶融プラスチックスが切断される。
図２において符号１で示されるものは造粒機であり、この造粒機１は、押出機（図示せず）に接続されるマニホールド２に密着した状態で取り付けられるダイス３と、このダイス３に取り付けられたカッタケース４と、このカッタケース４内に設けられるカッタ５とから主として構成されており、このカッタケース４内が温水入口８から温水出口９に供給される温水４ａで常に満たされた状態でダイス３から押し出される溶融プラスチックスが切断される。
前記カッタ５は、カッタホルダ１０と対向するダイス３のダイス面３ａに面する端面の外周に複数個のカッター刃１１を放射状に固定支持した構成よりなり、前記カッタホルダ１０はボルト１０ａを介してカッタ駆動軸１２に着脱自在に設けられている。前記カッタケース４の一端には、軸方向に移動自在に内蔵されたスリーブ５２を有するハウジング１５が固定ボルトにより取り付けられており、前記カッタ駆動軸１２は、このスリーブ５２に対して相対回転可能に保持されている。
前記スリーブ５２の後部には、ハウジング１５の後部との間に第１空隙室５６および第２空隙室５７が形成され、第１空隙室５６に圧力が加わるとカッタ駆動軸１２はダイス３と反対方向に移動し、第２空隙室５７に圧力が加わるとカッタ駆動軸１２はダイス３方向に移動する構造としている。
前記第１空隙室５６には第１孔５８を介して第１圧力調整弁６８と第１切替弁７０が接続され、第２空隙室５７には第２孔５９を介して第２圧力調整弁７１と第２切替弁７２が接続され、それぞれ圧力媒体源６９から圧力媒体の供給をうける構成としている。
押圧用媒体供給装置２００は、前記第１圧力調整弁６８と第１切替弁７０、第２圧力調整弁７１と第２切替弁７２、これらの第１圧力調整弁６８と第２圧力調整弁７１にそれぞれ圧力設定信号を出力する制御装置２０１、およびカッタ駆動軸１２の回転数Ｎｃを信号出力する信号変換器２０２（この信号は、カッタ駆動モータ（図示せず）の制御信号でも置き換え可能）、及びカッタケース４に設けられこのカッタケース４内の温水４ａのヘッド圧Ｐｗを検出する圧力伝送器１６２で構成されている。
次に、以上のような構成において、実際に押圧用媒体供給装置２００の制御装置２０１を用いて、ダイス面３ａに対するカッター刃１１の押し付け圧を好適な状態に制御する場合について説明する。まず、カッタ５の回転数Ｎｃによって発生する推力Ｆｓは、図２に示されるように予め推測できる。
Ｆｓ＝ｆ（Ｎｃ）
一方、カッタ駆動軸１２の押し（前進）側へ移動するのに必要な力Ｆｆは第２圧力調整弁７１に対して制御装置２０１によって設定値Ｐｆとして設定され、引き（後退）側へ移動するのに必要な力Ｆｂは第１圧力調整弁６８に対して制御装置２０１によって設定値Ｐｂとして設定される。
Ｆｓ＝ｆ（Ｎｃ）
一方、カッタ駆動軸１２の押し（前進）側へ移動するのに必要な力Ｆｆは第２圧力調整弁７１に対して制御装置２０１によって設定値Ｐｆとして設定され、引き（後退）側へ移動するのに必要な力Ｆｂは第１圧力調整弁６８に対して制御装置２０１によって設定値Ｐｂとして設定される。
また、前記カッタケース４に設けられた圧力伝送器１６２から得られた温水４ａのヘッド圧Ｐｗによってスリーブ５２が引き（後退）側へ移動させようとする力Ｆｗが働く。したがって、カッター刃１１がダイス面３ａに押し付けられる力（押し付け圧）Ｐは
Ｐ＝Ｆｆ＋Ｆｓ−Ｆｂ−Ｆｗ−Ｆｒ
にて計算される。（但し、Ｆｒはスリーブ５２の摺動抵抗である。）
Ｐ＝Ｆｆ＋Ｆｓ−Ｆｂ−Ｆｗ−Ｆｒ
にて計算される。（但し、Ｆｒはスリーブ５２の摺動抵抗である。）
前記推力Ｆｓはカッタ駆動軸１２の回転数Ｎｃによって決まるため、所望の最適押し付け圧Ｐは予め第２圧力調整弁７１の設定圧で設定できるので生産上の都合でカッタ５の回転数が変更になっても自動的に設定できる。
また、引き（後退）側へ移動するのに必要な力Ｆｂも第１圧力調整弁６８で設定変更自在のため、圧力媒体源６９の圧力が低く、その圧力媒体源６９の圧力以上の押し（前進）側へ移動するのに必要な力Ｆｆが必要な場合には、引き（後退）側へ移動するのに必要とする力Ｆｂをさげたり、さらには、第２空隙室５７内の押側に働くようにスプリング等からなる弾性体２０３を備えることによりこの効果を増すことができる。
従来の樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法は、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、前述の従来方法においては、前記カッター刃がダイスのダイス面に押し付けられる押し付け圧Ｐは、
Ｐ＝Ｆｆ＋Ｆｓ−Ｆｂ−Ｆｗ−Ｆｒ
Ｆｆ：カッター駆動軸前進側の圧力
Ｆｓ：カッタによって発生する推進力
Ｆｂ：カッター駆動軸後退側の圧力
Ｆｗ：ヘッド圧
Ｆｒ：スリーブの摺動抵抗
であるため、運転条件が可変となり、ダイス前の溶融樹脂圧力が変動した場合には、プロセス条件は必ずしも一定ではなく、前記押し付け圧Ｐに対し影響を及ぼす可能性があった。従って、カッター刃とダイス面間にクリアランスが発生すると、カッティング不良となるか、さらには、カッター刃の摩耗量が増加し、カッター刃の交換頻度が多くなることになっていた。
すなわち、前述の従来方法においては、前記カッター刃がダイスのダイス面に押し付けられる押し付け圧Ｐは、
Ｐ＝Ｆｆ＋Ｆｓ−Ｆｂ−Ｆｗ−Ｆｒ
Ｆｆ：カッター駆動軸前進側の圧力
Ｆｓ：カッタによって発生する推進力
Ｆｂ：カッター駆動軸後退側の圧力
Ｆｗ：ヘッド圧
Ｆｒ：スリーブの摺動抵抗
であるため、運転条件が可変となり、ダイス前の溶融樹脂圧力が変動した場合には、プロセス条件は必ずしも一定ではなく、前記押し付け圧Ｐに対し影響を及ぼす可能性があった。従って、カッター刃とダイス面間にクリアランスが発生すると、カッティング不良となるか、さらには、カッター刃の摩耗量が増加し、カッター刃の交換頻度が多くなることになっていた。
本発明による樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法は、スクリュ式混練押出機の先端に設けられ溶融樹脂を外部に吐出するための複数のノズルを有するダイスと、前記ダイスのダイス面に位置して回転し前記ノズルから吐出する前記溶融樹脂を水中で切断するためのカッター刃と、前記カッター刃を有するホルダに設けられモータにより回転駆動されるカッター駆動軸と、前記カッター駆動軸を前後移動させるための前後移動手段と、前記前後移動手段を介して前記カッター駆動軸の押し付け圧を制御するための前進圧力制御手段と、前記ダイスの内側の前記溶融樹脂の溶融樹脂圧力を検出する圧力検出手段と、を用い、前記圧力検出手段で検出した溶融樹脂圧力に基づいて、予め設定されているバイアス値を変更して得られた制御値によって前記押し付け圧を制御する方法であり、また、前記前進圧力制御手段は、前記溶融樹脂圧力が入力されると共に前記バイアス値が記憶されているカッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部と、前記カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部に接続されたカッター駆動軸前進圧力制御部とからなり、前記カッター駆動軸前進圧力制御部から出力される前記制御値が前記前後移動手段に供給される方法である。
本発明による樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法は、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、ダイス内側の溶融樹脂圧力を検出し、この溶融樹脂圧力に応じたかさあげ用のバイアス値を加えた制御値が前後移動手段に供給されてカッター駆動軸すなわちカッター刃の押し付け圧が制御されるため、カッター刃の折損防止、樹脂水中カッティング装置内部の樹脂閉塞防止、カッター刃交換頻度の減少（カッター刃の長寿命化）、装置全体の停止回数の減少、生産性の向上及びメンテナンス作業時間の短縮を達成することができる。
すなわち、ダイス内側の溶融樹脂圧力を検出し、この溶融樹脂圧力に応じたかさあげ用のバイアス値を加えた制御値が前後移動手段に供給されてカッター駆動軸すなわちカッター刃の押し付け圧が制御されるため、カッター刃の折損防止、樹脂水中カッティング装置内部の樹脂閉塞防止、カッター刃交換頻度の減少（カッター刃の長寿命化）、装置全体の停止回数の減少、生産性の向上及びメンテナンス作業時間の短縮を達成することができる。
本発明は、ダイス内側の溶融樹脂圧力に基づいて変更したバイアス値を用いた制御値によってカッター駆動軸の押し付け圧を制御し、樹脂カッティングの安定操業及びカッター刃の高寿命化を計るようにした樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法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樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において符号１で示されるものはスクリュ式混練押出機５０の先端５０ａに接続された樹脂水中カッティング装置であり、この樹脂水中カッティング装置１のダイス３は前記スクリュ式混練押出機５０の先端５０ａに接続されている。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において符号１で示されるものはスクリュ式混練押出機５０の先端５０ａに接続された樹脂水中カッティング装置であり、この樹脂水中カッティング装置１のダイス３は前記スクリュ式混練押出機５０の先端５０ａに接続されている。
前記ダイス３には複数のノズル３ｂが形成され、前記ダイス３の内側に送られてくる溶融樹脂５１は、前記各ノズル３ｂを経てダイス面３ｃから水中６０にストランドとして吐出することができるように構成されている。
前記樹脂水中カッティング装置１のホルダ１０に設けられた複数のカッター刃１１は、前記ダイス面３ｃに対して、クリアランスすなわち間隙Ｇを形成するように対面して位置するように構成され、前記ホルダ１０はモータ１５によって回転駆動されるカッター駆動軸１２が接続されることによって任意の回転数で回転できるように構成されている。
前記ダイス３の内側の溶融樹脂５１の溶融樹脂圧力Ｐは、前記スクリュ式混練押出機５０のバレル側に設けられた圧力検出手段５３によって検出されるように構成され、前記溶融樹脂圧力Ｐは、シーケンサ型の前進圧力制御手段１００のカッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部１０１に入力されている。
前記カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部１０１は、前記溶融樹脂圧力Ｐに応じてかさあげするためのバイアス値Ｂを設定変更する機能を有しており、このカッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部１０１には、カッター駆動軸前進圧力制御部１０２に接続され、このカッター駆動軸前進圧力制御部１０２からの制御値１０２ａが制御装置２０１に入力されて周知の室圧又は油圧又はギヤードモータ等からなる前後移動手段１０３が駆動されて回転中のカッター駆動軸１２の押し付け圧Ｐｏを変えることができるように構成されている。
次に、動作について説明する。まず、前述の構成において、前記カッター駆動軸１２を前進させるための前後移動手段１０３に対する駆動軸前進圧力に何らの補正を加えない時、すなわち、カッター駆動軸前進圧力制御部１０２から通常状態の押し付け圧Ｐｏが発生するような値の制御値１０２ａが制御装置２０１に供給されている時の溶融樹脂圧力Ｐを基準圧力Ｐ１として予め決定しておく。
前記基準圧力Ｐ１は、対象とする溶融樹脂５１の最低処理能力時の圧力とし、基本的には、試運転（状況によっては実運転）データによって予め決定を行っている。
また、補正値であるかさあげ値としてのバイアス値Ｂは、図にも示されているように、前述の試運転時において処理能力を変化させ、何度も条件を変えて運転を行い、能力アップに伴う圧力上昇カーブ（図示せず）から前記バイアス値Ｂの決定をし、溶融樹脂圧力Ｐとバイアス値Ｂの関係を図のようにグラフ化して予め作成して記憶している。
また、補正値であるかさあげ値としてのバイアス値Ｂは、図にも示されているように、前述の試運転時において処理能力を変化させ、何度も条件を変えて運転を行い、能力アップに伴う圧力上昇カーブ（図示せず）から前記バイアス値Ｂの決定をし、溶融樹脂圧力Ｐとバイアス値Ｂの関係を図のようにグラフ化して予め作成して記憶している。
前述のように、溶融樹脂圧力Ｐとバイアス値Ｂとが、予め設定されているため、処理能力の可変によって溶融樹脂圧力Ｐが高くなった場合には、各ノズル３ｂから吐出される樹脂圧力も上昇し、従来はカッター駆動軸１２側に悪影響を及ぼす恐れがあったが、前述のように、バイアス値Ｂを圧力上昇に連動して上げるため、基準圧力よりも高い溶融樹脂圧力Ｐのバイアス値Ｂを用いた制御値１０２ａが制御値１０２ａに送られて前後移動手段１０３が作動してカッター駆動軸１２が前進方向へ付勢され、最適な押し付け圧Ｐｏでカッター刃１１が回転して溶融樹脂５１の切断が行われる。
従って、前述のバイアス値Ｂの設定変更は、前記カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部１０１で前記溶融樹脂圧力Ｐの変化に即応してリアルタイム式に変更するため、常に安定した前記間隙Ｇを維持して安定カッティング動作を行い、カッター刃の折損防止、樹脂水中カッティング装置内部の樹脂閉塞防止、カッター刃交換頻度の減少、装置全体の停止回数の減少、生産性の向上及びメンテナンス作業時間の短縮を達成することができる。
１ 樹脂水中カッティング装置
３ ダイス
３ａ ダイス面
３ｂ ノズル
１０ ホルダ
１１ カッター刃
１２ カッター駆動軸
１５ モータ
５０ スクリュ式混練押出機
５０ａ 先端
５１ 溶融樹脂
５３ 圧力検出手段
６０ 水中
１００ 前進圧力制御手段
１０１ カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部
１０２ カッター駆動軸前進圧力制御部
１０３ 前後移動手段
１０２ａ 制御値
２０１ 制御装置
Ｐｏ 押し付け圧
Ｐ 溶融樹脂圧力
Ｂ バイアス値
３ ダイス
３ａ ダイス面
３ｂ ノズル
１０ ホルダ
１１ カッター刃
１２ カッター駆動軸
１５ モータ
５０ スクリュ式混練押出機
５０ａ 先端
５１ 溶融樹脂
５３ 圧力検出手段
６０ 水中
１００ 前進圧力制御手段
１０１ カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部
１０２ カッター駆動軸前進圧力制御部
１０３ 前後移動手段
１０２ａ 制御値
２０１ 制御装置
Ｐｏ 押し付け圧
Ｐ 溶融樹脂圧力
Ｂ バイアス値
Claims (2)
- スクリュ式混練押出機(50)の先端(50a)に設けられ溶融樹脂(51)を外部に吐出するための複数のノズル(3b)を有するダイス(3)と、前記ダイス(3)のダイス面(3a)に位置して回転し前記ノズル(3b)から吐出する前記溶融樹脂(51)を水中(60)で切断するためのカッター刃(11)と、前記カッター刃(11)を有するホルダ(10)に設けられモータ(15)により回転駆動されるカッター駆動軸(12)と、前記カッター駆動軸(12)を前後移動させるための前後移動手段(103)と、前記前後移動手段(103)を介して前記カッター駆動軸(12)の押し付け圧(Po)を制御するための前進圧力制御手段(100)と、前記ダイス(3)の内側の前記溶融樹脂(51)の溶融樹脂圧力(P)を検出する圧力検出手段(53)と、を用い、
前記圧力検出手段(53)で検出した溶融樹脂圧力(P)に基づいて、予め設定されているバイアス値(B)を変更して得られた制御値(102a)によって前記押し付け圧(Po)を制御することを特徴とする樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法。 - 前記前進圧力制御手段は、前記溶融樹脂圧力が入力されると共に前記バイアス値が記憶されているカッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部と、前記カッター駆動軸前進圧力グラフ自動変更部に接続されたカッター駆動軸前進圧力制御部とからなり、
前記カッター駆動軸前進圧力制御部から出力される前記制御値が前記前後移動手段に供給されることを特徴とする請求項１記載の樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法。
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| JP2007169997A JP2009006576A (ja) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | 樹脂水中カッティング装置におけるカッター刃押し付け圧の補正方法 |
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| JPH06218727A (ja) * | 1993-01-25 | 1994-08-09 | Kobe Steel Ltd | 水中カット造粒装置 |
-
2007
- 2007-06-28 JP JP2007169997A patent/JP2009006576A/ja active Pending
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