JP2010269531A - 押出機のヘッド機構及びヘッド機構の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のクロスヘッドを改造せず、ダイス、ニップルの構造のみを見直すことで、偏心調整機能を有し汎用性のある無偏心ヘッドを安価に実現する。
【解決手段】ダイスホルダ１５に調整ボルト１９にて取り付けられるダイス２１と、ニップルホルダ１７に取り付けられるニップル２３とを備え、ダイス２１はダイス本体２１ａとダイス先端部２１ｂとを備え、ニップル２３はニップル本体２３ａとニップル先端部２３ｂとを備え、ダイス本体２１ａは異なる押出径のダイス先端部２１ｂが嵌合可能であり、ニップル本体２３ａは異なる押出径のニップル先端部２３ｂが嵌合可能であり、ダイス先端部２１ｂ及びニップル先端部２３ｂは、ダイス本体２１ａ及びニップル本体２３ａがダイスホルダ１５及びニップルホルダ１７に取り付けられた状態で取外し可能であり、かつ、ダイスホルダ１７は調整ボルト１９によるダイス２１の調心履歴を維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルコアの外周に、ゴム、樹脂等の可塑物を連続的に押し出して被覆する押出機のヘッド機構及びヘッド機構の調整方法に関する。

従来、ケーブルコアの外周に、ゴム、樹脂等の可塑物を連続的に押し出して被覆する押出機のヘッド（クロスヘッド）において、押し出す可塑物の肉厚を調整する場合には、ダイスをダイスホルダの周囲４箇所に取り付けた４本の調整ボルトにより支持し、これら調整ボルトを適宜締緩操作することによりダイス及びその内側のニップルの間隙を調整していた。ところが、この調整は各調整ボルトの締緩操作が左右上下の間隙変化に影響するため、調整が困難で熟練を要した。

このような不具合を解消しようとするものに例えば以下の技術が開示されている。例えば特許文献１のクロスヘッドは、２本の調整ボルトを設け、調整ボルトの締め付け方向に平行な面でダイスホルダとダイスを摺動自在に取り付けることで、ダイスとニップルとの相互関係を上下方向と左右方向で同時に変動しないようにし、肉厚調整の正確かつ短時間化を図っている。

特許文献２の偏心量検出装置は、クロスヘッドを再組立する際、ダイス位置の再現性が無いため、ダイス又はこれと一体のダイスホルダに測定用ゲージを設け、クロスヘッドに固定設置した基準ケージと所要面の高さを比較測定することで、ダイスの偏心量を検出し、調整の容易化を図っている。

特許文献３の偏肉防止方法及び装置は、ダイスとニップル間の樹脂流路に先端を除いて偏心させたクロスヘッドを用い、クロスヘッド内の樹脂流路の周方向の樹脂温度を検出し、樹脂温度が最も高い箇所にダイス・ニップル間の最大間隙部分が行くようにダイス又はニップルを回転させ、容易な偏肉調整を図っている。

特許文献４の偏心防止装置は、ダイスとニップル間の樹脂流路内に設置した円形のリングにより、不均一な流速や流動度で流れてきた樹脂を一旦堰き止め、円周方向に均一に分散することで、心線への均一な被覆を図っている。

特公昭６１−４６４９号公報 特公昭６１−３６５１号公報 特公昭６４−９９２６号公報 特開昭６０−１０４３０９号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示される技術は、サイズ交換時、クロスヘッドを解体することでダイス、ニップル（ポイント）を取り外すため、位置関係をリセットしてしまう問題があった。すなわち、取り外したダイスとニップルを組み直す際、前回のダイスとニップルの位置関係を素早く再現することが目的であって、ダイスとニップルを取り外し、位置関係をリセットしてしまうことには変わりはなかった。また、特許文献３に開示の技術は、ダイス又はニップルを回転させるため、断面形状が丸型限定となり、異形には対応できない。さらに、特許文献４に開示される技術は、調整リングのサイズ・形状の選定、設置位置などが難しい問題を包含する。すなわち、クロスヘッドは個々に特性が異なるため、調整リングは個々のクロスヘッドの特性を見極めた上で選定することになった。また、押出樹脂によって粘度は種々に異なるため、堰き止めリングだけでは樹脂の流速や流動度を均一とすることは難しかった。このことから、クロスヘッドでありながら、型替え毎のダイス位置合わせと偏肉調整を無くし、調整時間を大幅に削減でき、無偏心クロスヘッドともなるヘッド機構の開発が望まれていた。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、既存のクロスヘッドを改造せず、ダイス、ニップルの構造のみを見直すことで、偏心調整機能を有し汎用性のある無偏心ヘッドを安価に実現することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） ダイスホルダ及びニップルホルダを有して押出機の先端に取り付けられ、前記ダイスホルダの内側に調心用の調整機構を介して取り付けられるダイスと、前記ニップルホルダの先端に取り付けられ前記ダイスの内側に同心状に配置されるニップルと、を備えた押出機のヘッド機構であって、
前記ダイスは前記調整機構によって調心されるダイス本体と該ダイス本体の内側に嵌合されるダイス先端部とを備え、
前記ニップルは前記ニップルホルダに係合するニップル本体と該ニップル本体の先端に嵌め合わされるニップル先端部とを備え、
前記ダイス本体は異なる押出し口径のダイス先端部が嵌合可能であり、前記ニップル本体は異なる押出し口径のニップル先端部が嵌合可能であり、さらに、
前記ダイス先端部及び前記ニップル先端部は、前記ダイス本体及び前記ニップル本体が前記ダイスホルダ及び前記ニップルホルダにそれぞれ取り付けられた状態で取外し可能であり、かつ、前記ダイスホルダは前記調整機構による前記ダイスの調心履歴を維持していることを特徴とする押出機のヘッド機構。

この押出機のヘッド機構によれば、外側のダイス本体と内側のダイス先端部が分割可能となり、二重構造の外側で偏心位置が調整可能となり、内側で押出し口径の交換が可能となる。また、ニップルも、外側のニップル本体と内側のニップル先端部が分割可能となり、交換必要部材の小型化、交換簡易化が実現する。

（２） （１）の押出機のヘッド機構であって、
前記ニップル先端部の外径は前記ダイス先端部の外径より小さいことを特徴とする押出機のヘッド機構。

この押出機のヘッド機構によれば、ダイス先端部よりニップル先端部が小さいことにより、ダイス本体を外さずに、ニップル機能（すなわち、ニップル先端部）のみの交換が可能となる。

（３） （１）又は（２）の押出機のヘッド機構であって、
前記ダイス本体は内周面に雌ねじ穴が螺刻された略円筒状に形成され、前記ダイス先端部が前記ダイス本体に螺着可能に設けられることを特徴とする押出機のヘッド機構。

この押出機のヘッド機構によれば、ダイス本体の雌ねじ穴に、ダイス先端部の外周に形成される雄ねじが螺合され、専用の固定部材を必要とせずに、少ない部品点数で、ダイス先端部が、高精度に位置決めされて、かつ着脱自在（すなわち、多種のダイス先端部が交換自在）となる。

（４） （１）〜（３）のいずれか１つの押出機のヘッド機構であって、
前記ニップル本体は先端より後方に向かって縮径したテーパ面を有する凹部が形成され、前記ニップル先端部は前記テーパ面に一致した形状の外周面を形成して前記凹部に着脱自在に嵌め合わされることを特徴とする押出機のヘッド機構。

この押出機のヘッド機構によれば、ニップル本体のテーパ面に、ニップル先端部のテーパ面が嵌合することで、ニップル先端部がニップル本体の凹部に同心に位置決めされるとともに、軸線に沿う方向にも同時に位置決めされる。なお、樹脂の押し出し時には、樹脂からの押出圧力を受けて、ニップル先端部はニップル本体の凹部に嵌合方向に押圧されて保持可能となる。

（５） ニップルをニップルホルダに取り付けるとともに、ダイス先端部を装着したダイス本体をダイスホルダに対し調整機構を操作して調心を行って取り付ける工程と、
調心状態を維持して、前記ダイス先端部を前記ダイス本体から取り外すとともに、前記ニップル先端部を前記ニップル本体部から取り外す工程と、
再び、前記ニップル先端部を前記ニップル本体部に取り付けるとともに、前記ダイス先端部を、調心操作を要せず前記ダイス本体に取り付ける工程と、
を実施することを特徴とする押出機のヘッド機構の調整方法。

この押出機のヘッド機構の調整方法によれば、ダイス先端部を装着したダイス本体を、ダイスホルダに対し調整機構を操作して調心を行った後、例えば製造するケーブルサイズを変える際、ダイス本体は外さず、ダイス本体からダイス先端部のみが外される。異なるサイズの新たなダイス先端部は、調心済みのダイス本体に調心操作せずに取り付けられ、一度調整された偏心を変える（再調整する）必要がない。

本発明に係る押出機のヘッド機構によれば、ダイス先端部及びニップル先端部が、ダイス本体及びニップル本体をダイスホルダ及びニップルホルダに取り付けた状態で取外し可能であるので、二重構造の外側で位置調整し、内側で交換可能とすることができ、既存のクロスヘッドを改造せず、ダイス、ニップルの構造のみを見直すことで、偏心調整機能を有し汎用性のある無偏心ヘッドを安価に実現できる。

本発明に係る押出機のヘッド機構の調整方法によれば、ダイス先端部を装着したダイス本体をダイスホルダに調整して取り付け、ダイス先端部を取り外した後には、ダイス先端部を、調心操作せずにダイス本体に取り付けるので、一度調整された偏心を変えることなく、製造するケーブルサイズを変えることができる。

発明に係る押出機のヘッド機構の要部断面図である。 比較例に係るヘッド機構の要部断面図である。 図２に示したヘッド機構の分解図である。 図１に示したヘッド機構の分解図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る押出機のヘッド機構の要部断面図である。
押出機１１の先端１３には、ダイスホルダ１５及びニップルホルダ１７が設けられる。ダイスホルダ１５の内側には、ダイス２１を取り付けるための調整機構となる調心用の調整ボルト１９を介してダイス２１が取り付けられる。ニップルホルダ１７の先端には、ダイス２１の内側に同心状に配置されるニップル（「ポイント」とも称す。）２３がねじ部２２により螺着される。つまり、押出機１１の先端１３では、コアケーブル（光ファイバの裸ケーブル等）２５を挿通するニップル２３の先端周囲に、ダイス２１が間隙２７を形成して配置されている。

ダイス２１は、調整ボルト１９によって調心されるダイス本体２１ａと、このダイス本体２１ａの内側に嵌合されるダイス先端部２１ｂとを備える。ニップル２３は、ニップルホルダ１７に係合するニップル本体２３ａと、このニップル本体２３ａの先端に嵌め合わされるニップル先端部２３ｂとを備える。

ダイス先端部２１ｂ及びニップル先端部２３ｂは、ダイス本体２１ａ及びニップル本体２３ａが、ダイスホルダ１５及びニップルホルダ１７にそれぞれ取り付けられた状態で取外し可能となっている。すなわち、ダイスホルダ１５は、調整ボルト１９によるダイス２１（すなわち、ダイス先端部２１ｂ）の調心履歴を維持している。

ダイス本体２１ａは、異なる押出し口径ｄ１のダイス先端部２１ｂが嵌合可能となっている。また、ニップル本体２３ａは、異なる押出し口径ｄ２のニップル先端部２３ｂが嵌合可能となっている。ダイス先端部２１ｂ及びニップル先端部２３ｂは、製造するケーブルサイズに応じ交換可能となる。

ダイス先端部２１ｂは、ダイス本体２１ａにねじ込み、若しくはダイスホルダ１５の先端面等に取り付けられるプレート（図示せず）などで、脱落を押さえ込み取り付ける構造とできる。本実施の形態では、ダイス本体２１ａの雌ねじ穴２９ａとダイス先端部２１ｂの雄ねじ２９ｂとからなるねじ部２９にて螺着される。ダイス本体２１ａの雌ねじ穴２９ａに、ダイス先端部２１ｂの雄ねじ２９ｂが螺合されることで、専用の固定部材を必要とせずに、少ない部品点数で、ダイス先端部２１ｂが、高精度に位置決めされて、かつ着脱自在（すなわち、多種のダイス先端部２１ｂが交換自在）となっている。

ニップル先端部２３ｂは、ニップル本体２３ａにテーパ嵌め合い、若しくはねじ込みで取り付けることができる。本実施の形態では、ニップル先端部２３ｂがテーパ嵌め合いにてニップル本体２３ａに取り付けられる。ニップル本体２３ａは、先端より後方に向かって縮径したテーパ面３１ａを有する凹部３１が形成される。ニップル先端部２３ｂは、このテーパ面３１ａに一致した形状の外周面３１ｂを形成して、凹部３１に着脱自在に嵌め合わされる。

ニップル本体２３ａのテーパ面３１ａに、ニップル先端部２３ｂのテーパ面である外周面３１ｂが嵌合することで、ニップル先端部２３ｂがニップル本体２３ａの凹部３１に同心に位置決めされる。この際、ニップル先端部２３ｂは、同時に、軸線に沿う方向にも位置決めされる。なお、樹脂の押し出し時には、樹脂からの押出圧力を受けて、ニップル先端部２３ｂはニップル本体２３ａの凹部３１に嵌合方向（図１の右方向）に押圧されて保持される。

また、本ヘッド機構では、ニップル先端部２３ｂの外径Ｄ２（図４参照）は、ダイス先端部２１ｂの外径Ｄ１（図４参照）よりも小さく設定される。ダイス先端部２１ｂよりニップル先端部２３ｂが小さいことにより、ダイス本体２１ａを外さずに、ニップル機能（すなわち、ニップル先端部２３ｂ）のみの交換が可能となっている。

このように、本ヘッド機構では、外側のダイス本体２１ａと内側のダイス先端部２１ｂが分割可能となり、二重構造の外側で偏心位置が調整可能となり、内側で押出し口径の交換が可能となる。また、ニップル２３も、外側のニップル本体２３ａと内側のニップル先端部２３ｂが分割可能な二重構造となり、交換必要部材の小型化、交換簡易化が実現されている。

次に、本実施の形態によるヘッド機構の調整方法を、比較例のヘッド機構と共に説明する。
図２は比較例に係るヘッド機構の要部断面図、図３は図２に示したヘッド機構の分解図、図４は図１に示したヘッド機構の分解図である。
本実施の形態によるヘッド機構の調整方法に先立ち、二重構造でない比較例によるヘッド機構の調整方法を説明する。
電線ケーブルの製造時、押出機１１にてコアケーブル２５に樹脂を被覆する工程において、製造するケーブルサイズ及び形状が変わると、押出機１１のダイス２１、ニップル２３を交換する必要がある。ここで、二重構造でない比較例に係るヘッド機構では、サイズ・形状の交換毎に、図２に示すダイス２１、ニップル２３を交換・セット後、樹脂を押し出しながらダイス２１の位置調整を調整ボルト１９にて行い、偏肉調整する。

その理由として、サイズ交換時、クロスヘッドを解体することでダイス２１、ニップル２３を取り外すため、ダイス２１、ニップル２３の位置関係がリセットされてしまうからである。また、クロスヘッドに偏心（偏肉）調整ができるようになっているためである。このため、比較例によるヘッド機構では、材料を大量に使用し、かつ調整に時間が掛かっていた。

この問題を解決するため、従来技術では無偏心クロスヘッドがある。しかし、従来の無偏心クロスヘッドは、押し出す樹脂の特性（粘度など）が変わると、偏心しうる可能性があり、また、クロスヘッドの部品劣化により偏心が悪化する場合があった。

これに対し、図１に示した本実施の形態によるヘッド機構は、元々偏心調整機能を有しているクロスヘッドに、無偏心機能が付加されている。したがって、本ヘッド機構の調整方法では、図４に示すように、ニップル２３をニップルホルダ１７に取り付けるとともに、ダイス先端部２１ｂを装着したダイス本体２１ａをダイスホルダ１５に対し調整ボルト１９を操作して調心を行う。

製造するケーブルサイズ及び形状が変わると、ダイス先端部２１ｂをダイス本体２１ａから取り外すとともに、ニップル先端部２３ｂをニップル本体２３ａから取り外す。次いで、再び、ニップル先端部２３ｂをニップル本体２３ａに取り付けるとともに、ダイス先端部２１ｂを、調心操作を要せずダイス本体２１ａに取り付ける。これら一連の交換作業においても調心状態は維持されたままとなる。

このように、本調心方法では、ダイス先端部２１ｂを装着したダイス本体２１ａを、ダイスホルダ１５に対し調整ボルト１９を操作して調心を行った後、例えば製造するケーブルサイズを変える際、ダイス本体２１ａは外さず、ダイス本体２１ａからダイス先端部２１ｂのみが外される。ダイス本体２１ａを外さないということは、一度調整された偏心を変えることなく、製造するケーブルサイズを変えることができることになる。

これによる効果として、実際に製作した本ヘッド機構で交換作業を行ったところ、ケーブルサイズ変更によるダイス先端部２１ｂ及びニップル先端部２３ｂの組み替え時間は、比較例によるヘッド機構の１／３以下に短縮できることが確認されている。

本ヘッド機構を用いれば、先行技術でのヘッド本体の改造、若しくは無偏心専用のクロスヘッドを導入せずとも、既存のヘッドのダイス２１、ニップル２３の変更（改造）のみで、偏心調整機能を有した無偏心のヘッド機構を実現させることができる。また、本ヘッド機構は、汎用性を高めることができ、かつ安価に実現することができる。

特に本ヘッド機構は、押出機１１のサイズが大きくなると効果も大きくなる。例えば、押出機１１のスクリュー径サイズがφ６５ｍｍを超えると、それに使用するダイス２１、ニップル２３も大型化するため、重量が大きくなり取り扱いが大変になるが、本ヘッド機構を用いると、必要部分のみの交換となり、かつ偏心調整も不要となるため、交換時間の短縮及び偏心確認用の押出材料のオーバーフローも不要となる絶大な効果が得られる。

したがって、本実施の形態による押出機のヘッド機構によれば、ダイス先端部２１ｂ及びニップル先端部２３ｂが、ダイス本体２１ａ及びニップル本体２３ａをダイスホルダ１５及びニップルホルダ１７に取り付けた状態で取外し可能であるので、二重構造の外側で位置調整し、内側で交換可能とすることができ、既存のクロスヘッドを改造せず、ダイス２１、ニップル２３の構造のみを見直すことで、偏心調整機能を有し汎用性のある無偏心ヘッドを安価に実現できる。

また、本実施の形態による押出機のヘッド機構の調整方法によれば、ダイス先端部２１ｂを装着したダイス本体２１ａをダイスホルダ１５に調整して取り付け、ダイス先端部２１ｂを取り外した後には、ダイス先端部２１ｂを、調心操作せずにダイス本体２１ａに取り付けるので、一度調整された偏心を変えることなく、製造するケーブルサイズを変えることができる。

１１ 押出機
１３ 押出機の先端
１５ ダイスホルダ
１７ ニップルホルダ
１９ 調心用の調整ボルト（調整機構）
２１ ダイス
２１ａ ダイス本体
２１ｂ ダイス先端部
２３ ニップル
２３ａ ニップル本体
２３ｂ ニップル先端部
２９ａ ダイス本体内周面の雌ねじ穴
３１ ニップル本体の凹部
３１ａ ニップル本体のテーパ面
３１ｂ ニップル先端部のテーパ面に一致した外周面
Ｄ１ ダイス先端部の外径
Ｄ２ ニップル先端部の外径

Claims (5)

1. ダイスホルダ及びニップルホルダを有して押出機の先端に取り付けられ、
   前記ダイスホルダの内側に調心用の調整機構を介して取り付けられるダイスと、
   前記ニップルホルダの先端に取り付けられ前記ダイスの内側に同心状に配置されるニップルと、を備えた押出機のヘッド機構であって、
   前記ダイスは前記調整機構によって調心されるダイス本体と該ダイス本体の内側に嵌合されるダイス先端部とを備え、
   前記ニップルは前記ニップルホルダに係合するニップル本体と該ニップル本体の先端に嵌め合わされるニップル先端部とを備え、
   前記ダイス本体は異なる押出し口径のダイス先端部が嵌合可能であり、前記ニップル本体は異なる押出し口径のニップル先端部が嵌合可能であり、さらに、
   前記ダイス先端部及び前記ニップル先端部は、前記ダイス本体及び前記ニップル本体が前記ダイスホルダ及び前記ニップルホルダにそれぞれ取り付けられた状態で取外し可能であり、かつ、前記ダイスホルダは前記調整機構による前記ダイスの調心履歴を維持していることを特徴とする押出機のヘッド機構。
2. 請求項１記載の押出機のヘッド機構であって、
   前記ニップル先端部の外径は前記ダイス先端部の外径より小さいことを特徴とする押出機のヘッド機構。
3. 請求項１又は請求項２記載の押出機のヘッド機構であって、
   前記ダイス本体は内周面に雌ねじ穴が螺刻された略円筒状に形成され、前記ダイス先端部が前記ダイス本体に螺着可能に設けられることを特徴とする押出機のヘッド機構。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の押出機のヘッド機構であって、
   前記ニップル本体は先端より後方に向かって縮径したテーパ面を有する凹部が形成され、前記ニップル先端部は前記テーパ面に一致した形状の外周面を形成して前記凹部に着脱自在に嵌め合わされることを特徴とする押出機のヘッド機構。
5. ニップルをニップルホルダに取り付けるとともに、ダイス先端部を装着したダイス本体をダイスホルダに対し調整機構を操作して調心を行って取り付ける工程と、
   調心状態を維持して、前記ダイス先端部を前記ダイス本体から取り外すとともに、前記ニップル先端部を前記ニップル本体部から取り外す工程と、
   再び、前記ニップル先端部を前記ニップル本体部に取り付けるとともに、前記ダイス先端部を、調心操作を要せず前記ダイス本体に取り付ける工程と、
   を実施することを特徴とする押出機のヘッド機構の調整方法。

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