JP2016049525A

JP2016049525A - 三本ロールミルの駆動装置

Info

Publication number: JP2016049525A
Application number: JP2014178226A
Authority: JP
Inventors: 佐野　昌広; Masahiro Sano; 昌広佐野; 長治初谷; Nagaharu Hatsuya
Original assignee: Inoue Mfg Inc
Current assignee: Inoue Mfg Inc
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: JP6339897B2

Abstract

【課題】後ロール、中ロール、前ロールを具備する三本ロールミルにおいて、前ロールの回転数を独立して可変することができ、コストのかからない三本ロールミルの駆動装置を提供する。
【解決手段】後ロール１と中ロール２を第１モーター５で駆動する。前ロール３は、第２モーター７で駆動する。第１モーター５と後ロール１、中ロール２の間には後ロール１と中ロール２を固定的な差回転比率で回転するための機械的変速装置６が設けられている。第２モーター７は、回転数を制御する制御回路８により制御され、前ロールの回転数を可変することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インキ、塗料、セラミックス、接着剤、薬品、油脂、食品、電気材料、各種ペースト、その他粘性体原料の練肉、練合、均一微粒子化、分散に好適に使用される三本ロールミル、特に三本ロールミルの駆動装置に関するものである。

三本ロールミルは、後ロール(フィードロール)、中ロール(センターロール)、前ロール(エプロンロール)で構成され、中ロールと後ロール間に材料を供給してミキシングした後、材料を中ロールから前ロールに移行して本分散し、前ロールに当接したブレード(スクレーパ)により分散された材料を取り出すよう構成されている。

上記の操作を行うため、通常は、中ロールを固定し、この中ロール対し、後ロール、前ロールを押付可能に設けてある。上記後ロールと中ロール、及び中ロールと前ロールは、ロール間で材料に剪断力を与えて混肉、混練、均一微粒子化し、分散できるようそれぞれ反対方向に回転する。そして、各ロールの周速は、後ロールよりも中ロールの周速が早く、中ロールよりも前ロールの周速が早くなるように回転される。このときの周速比(差回転比率)は、一般に１：３：９である(例えば特許文献１参照)。

特許文献１に示されているように、上記３本ロールの駆動装置としては、１基のモーターにより上記の周速比になるようにギア装置を用いて固定式に駆動したり、クラッチやギア装置を用いて可変式に構成することが知られている。また、各ロールごとに、それぞれ独立したモーターを用い、３基のモーターで回転数を変えて駆動することも知られている。

上記のように１基のモーターで固定式に駆動する方式では、コストがかからないが、各ロールの回転数を自由に変更することができない。一方、３基のモーターを用いる形式では、回転数の変更が容易であるが、モーターのコストが３倍に増える。

特開２００６−２４７４８２号公報(段落０００７、００３１)

本発明の解決課題は、後ロール、中ロール、前ロールを具備する三本ロールミルにおいて、後ロール、中ロールによるミキシング効果を維持しつつ本分散の効果を高めるよう前ロールの周速を可変できるようにし、さらにコストのかからない三本ロールミルの駆動装置を提供することである。

従来、三本ロールミルにおいて、回転負荷が一番大きいのは３本のロールのうち、中ロールである、と考えられてきた。理由は、３本ロールミルを運転中、中ロールは後ロールと前ロールに挟まれ、しかもその両方からの押し圧がかかっているため、回転負荷は一番大きいのだ、と認識されてきた。ところが、３基のモーターを用いて、実際にテストしたところ下記のような結果であった。

後ロール：中ロール：前ロールの周速比(差回転比率)が１：３：９になるよう各ロールを１１．１１ｒｐｍ：３３．３３ｒｐｍ：１００ｒｐｍの回転数で回転し、押し圧として、後ロール及び前ロールから中ロール方向に５．０トン(中ロールは位置固定)の圧力をかけ、レジストインキを材料としてテストした。その結果、運転中の各モーターの発生出力は、前ロールを中ロールから離した状態で後ロールと中ロールによりミキシングするとき、後ロールのモーターの出力は８Ａ(アンペア)、中ロールのモーターの出力は２６Ａであった。なお、このとき空回りしている前ロールのモーターの出力は１１Ａであった。

次に、前ロールを中ロールに押し付けて駆動する本分散では、後ロールのモーターの出力は８Ａ、中ロールのモーターの出力は１８Ａ、前ロールのモーターの出力は３９Ａであった。

このように、中ロールの出力は、本分散のときミキシング時よりも低下しているが、前ロールの出力は３基のモーターの中で一番大きな出力となっている。したがって、前ロールの駆動モーターとしては、後ロールや中ロールよりも大きな出力を持つモーターが必要であることが分かった。

ロール回転の際の引き摺りの様子を考察すると、上記条件下で、後ロールと中ロール間では、２２．２２ｒｐｍの引き摺りが生じ、後ロールのモーターには回転駆動方向とは反対の逆負荷(自動車のエンジンブレーキのような作用)がかかっている。また、中ロールと前ロール間には、６６．６７ｒｐｍの引き摺りが起こっている。したがって、前ロールには、前ロール自身が１００ｒｐｍで回転するパワーと、６６．６７ｒｐｍの差回転を引き摺る摩擦力がかかり、非常に大きなパワーを必要としていた。さらに、これだけのパワーに加えて、中ロールの上記引き摺り２２．２２ｒｐｍより前ロールの引き摺り６６．６７ｒｐｍの方が大きいので、中ロールの引き摺りパワーの一部分も前ロールが併せて負担していることが判明した。

分散効率と差回転の関係を調べると、先ず、後ロールと中ロール間では、主としてミキシング機能に重点が置かれている。そして、後ロールと中ロールの周速比(差回転比率)を、通常用いられている１：３の比率から変動させても、あまり顕著な効率の向上や分散効果の向上がみられなかった。したがって、後ロールと中ロール間の差回転比率１：３は、十分機械としての分散能力を引き出しているものと考えられる。

一方、中ロールと前ロール間では、３：９(１：３)の差回転比率よりも１：３以上の方が良い分散結果がでることが、確かめられた。この前ロールの回転を、１：３以上のどの程度の回転にすればベストの結果が得られるかとういう数値は、処理すべき材料により変化し、一律に定めることはできなかった。また、材料によっては差回転比率を１：３以下にすると、優れた分散効果が得られるものもあった。

以上の実験結果に基づき、本発明によれば、後ロール、中ロール、前ロールを有する三本ロールミルにおいて、後ロールと中ロールは機械的変速装置を介して第１モーターにより固定的な差回転比率で回転し、前ロールは第２モーターで可変的な回転数で回転することを特徴とする三本ロールミルの駆動装置が提供され、上記解題が解決される。

また、発明によれば、上記三本ロールミルの第２モーターは、第１モーターよりも出力が大きいモーターであることを特徴とする上記三本ロールミルの駆動装置が提供され、上記課題が解決される。

本発明は上記のように構成され、三本ロールミルにおいて、後ロールと中ロールを、機械的変速装置を介して第１モーターにより固定的な差回転比率で回転し、前ロールを第２モーターで可変的な回転数で回転できるようにしたから、２基のモーターで駆動することができ、３基のモーターで各ロールを駆動するようにした三本ロールミルよりも経済的に得ることができる。その上、ミキシング時には１：３の差回転比率で回転する後ロールと中ロールにより、従来通りの効果的なミキシング作用を奏することができる。

また、第２モーターで前ロールを、後ロールや中ロールから独立して駆動するようにしたので、中ロールと前ロールの差回転比率を材料に最適な比率に定めることができ、効率よく本分散処理を行うことができる。さらに、第２モーターの出力を、第１モーターの出力より大きくすると、モーターに無理をかけずに運転することができ、故障も少なくすることができる。

本発明の一実施例を示し、三本ロールミルの概略の説明図。

本発明の三本ロールミルは、後ロール(フィードロール)１と、中ロール(センターロール)２と、前ロール(エプロンロール)３を具備し、各ロールは公知のようにそれぞれ逆方向に回転する。材料は後ロールと中ロール間に供給され、ミキシングされた後、前ロールに移行し、本分散後に前ロールに接するブレード(スクレーパ)４により前ロールからかき取られる。

上記後ロール１と中ロール２は、第１モーター５により駆動され、第１モーター５と各ロールの間にはギア、クラッチその他公知の機械的変速装置６が設けられている。通常、この機械的変速装置６により、後ロール１と中ロール２は、差回転比率１：３若しくはその他適宜の固定された差回転比率を選択できるようにした固定的な差回転比率で駆動される。

上記前ロール３は、第２モーターに７より駆動される。この第２モーター７は、上記第１モーター５よりも例えば１．５倍〜２倍の出力をもつモーターで構成するとよい。第２モーター７は、モーターの回転を制御するスピードコントローラ、インバータ等の制御回路８により適宜の回転数で回転され、前ロールの回転数を可変することができる。

本発明の三本ロールミルを用いてレジストインキの分散を行った。後ロールと中ロールを、第１モーターにより差回転比率が１：３となるように回転し、ミキシングした後、中ロールと前ロールを、差回転比率が１：３．８となるよう前ロールを第２モーターで回転して本分散したところ、１パスでは分散度は２５．０μｍであったのが、２パスにより分散度は２０．０μｍとなり、効果的に分散することができた。

比較例

三本ロールミルを用いて、３基のモーターでそれぞれ後ロール、中ロール、前ロールを独立的に駆動し、差回転比率１：３：９(中ロールと前ロールの差回転比率を１：３)で運転し、ミキシングと本分散を行った。１パスで得られた材料の分散度は、３５．０〜３０．０μｍであり、２パスでは分散度は３０．０〜２５．０μｍであった。

以上のように本発明による三本ロールミルでは、前ロールを第２モーターで駆動することにより、前ロールと中ロールの差回転比率を従来の三本ロールミルよる差回転比率よりも簡単に大きくすることができ、分散効果を高めることができた。また、２基のモーターで３本のロールを駆動するから、従来の３基のモーターを使用する三本ロールミルよりも経済的な装置で処理することができた。

１後ロール
２中ロール
３前ロール
４ブレード
５第１モーター
６機械的変速装置
７第２モーター
８制御回路

Claims

後ロール、中ロール、前ロールを有する三本ロールミルにおいて、後ロールと中ロールは機械的変速装置を介して第１モーターにより固定的な差回転比率で回転し、前ロールは第２モーターで可変的な回転数で回転することを特徴とする三本ロールミルの駆動装置。
上記第２モーターは、第１モーターよりも出力が大きいモーターであることを特徴とする請求項１に記載の三本ロールミルの駆動装置。