JP2019025687A

JP2019025687A - 押出機の洗浄装置及び洗浄方法

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Publication number: JP2019025687A
Application number: JP2017144600A
Authority: JP
Inventors: 知由小谷; Tomoyoshi Kotani
Original assignee: MEPCOM Yokkaichi Corp
Current assignee: MEPCOM Yokkaichi Corp
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: JP6848751B2

Abstract

【課題】押出機バレルを安全且つ速やかに洗浄すると共に、人的コストを削減できる押出機の洗浄装置及び洗浄方法を提供する。【解決手段】本実施形態による洗浄装置は、先端にブラシ１２ａ、１２ｂが取り付けられた洗浄棒１０ａ、１０ｂと、洗浄棒１０ａ、１０ｂの基端側を支持して該洗浄棒を回転すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する後方支持部２０と、洗浄棒を回転自在に支持する前方支持部４０と、後方支持部２０と前方支持部４０との間で、前記洗浄棒を回転自在に支持すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する中間支持部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、押出機のバレル内壁に付着した汚れを除去する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

樹脂材料中に安定剤や顔料等を混練する押出機は、１台で複数種の樹脂ペレットを製造するため、材料の変更が頻繁に行われている。前の製造時に用いられた材料が、後の製造に影響を及ぼさないように、押出機のバレル内壁の洗浄が行われる。

従来の洗浄作業では、例えば、バレル長以上の長さの棒の一端をハンドドリルに取り付け、棒の他端（先端）にワイヤブラシを取り付け、ハンドドリルを持った作業者が前後に移動し、回転するワイヤブラシをバレル長手方向に繰り返し往復移動させて、バレル内壁に付着して残っている樹脂を除去していた。しかし、ハンドドリルは重く、振動があり、洗浄作業を連続して行える時間には限界があった。作業者が１人の場合は休憩をとりながら洗浄作業を行うため、洗浄完了までに時間がかかり、押出機の稼働効率向上の妨げになっていた。複数の作業者が交代で洗浄作業を行うことも考えられるが、人的コストがかかる。

特許文献１には、回転軸の先端側にブラシを取り付け、回転軸の基端側を回転駆動手段となるモータに取り付け、モータを設置支持台に載置した清掃装置が提案されている。設置支持台の下端には走行手段となるキャスターが設けられている。設置支持台を移動させ、回転軸を回転させながらバレルのスクリュー口の前方側から後方側へ挿入することで、スクリュー口等を清掃する。この清掃装置では、モータが設置支持台に載置されているため、ハンドドリルを手持ちする洗浄作業と比較して、作業者の負担は軽減できる。しかし、バレル内壁を洗浄するには、作業者が設置支持台を前後に移動させる必要があるため、人手を要してコストがかかっていた。

特開平７−４０４１５号公報特開昭６１−４３５３３号公報特開平６−３２８５４２号公報特開２０１３−２４４７３７号公報

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、押出機バレルを速やかに洗浄すると共に、人的コストを削減できる押出機の洗浄装置及び洗浄方法を提供することを課題とする。

本発明による押出機の洗浄装置は、押出機のバレル内壁を洗浄する洗浄装置であって、先端にブラシが取り付けられた洗浄棒と、前記洗浄棒の基端側を支持して該洗浄棒を回転すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する後方支持部と、前記洗浄棒を回転自在に支持する前方支持部と、前記後方支持部と前記前方支持部との間で、前記洗浄棒を回転自在に支持すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する中間支持部と、を備えるものである。

本発明の一態様では、前記後方支持部と前記中間支持部とは同方向に移動し、前記中間支持部の移動速度は、前記後方支持部の移動速度よりも遅い。

本発明の一態様では、前記中間支持部は、前記後方支持部と前記前方支持部との中間点に配置され、前記中間支持部の移動速度は、前記後方支持部の移動速度の１／２となっている。

本発明の一態様では、前記後方支持部を移動させる動力源が前記後方支持部に設けられており、ローラーチェーンを介して前記中間支持部に動力が伝達され、前記中間支持部が移動する。

本発明の一態様では、２本の前記洗浄棒が平行に設けられており、第１洗浄棒の先端に取り付けられた第１ブラシと、第２洗浄棒の先端に取り付けられた第２ブラシとは、前記長手方向の前後にずらして配置されている。

本発明の一態様では、前記前方支持部、前記中間支持部及び前記後方支持部には、それぞれ、前記第１洗浄棒及び前記第２洗浄棒を回転自在に支持する交換可能な軸受が設けられており、前記第１ブラシ及び前記第２ブラシは、前記第１洗浄棒及び前記第２洗浄棒の先端に交換可能に取り付けられている。

本発明の一態様では、前記前方支持部の位置は固定されている。

本発明の一態様では、前記後方支持部、前記中間支持部及び前記前方支持部はケース内に収容されており、該ケースの前方側の端面には前記洗浄棒が通された開口が設けられている。

本発明の一態様では、前記ケースには、冷気を供給するための供給口、及びケース内の空気を排出するための排気口が設けられている。

本発明の一態様では、前記ケースの上面には開閉可能な蓋部が設けられており、該蓋部の開放時は動作が停止する。

本発明の一態様では、前記洗浄棒の移動範囲の設定を受け付ける制御機構をさらに備える。

本発明による押出機の洗浄装置は、本発明の洗浄装置を用いて押出機のバレル内壁を洗浄する方法であって、前記バレルに対して前記洗浄棒の軸合わせを行い、前記洗浄棒を回転させながら前記ブラシを前記バレル内に進入させ、前記洗浄棒を前進又は後退させ、前記バレル内壁を洗浄するものである。

本発明によれば、押出機バレルを安全かつ速やかに洗浄し、押出機の稼働効率を向上させることができる。また、バレル洗浄に要する人的コストを削減できる。

本発明の実施形態による洗浄装置の斜視図である。バレルの概略図である。同実施形態による洗浄装置の平面図である。同実施形態による洗浄装置の側面図である。同実施形態による洗浄装置の側面図である。洗浄棒の支持部の斜視図である。洗浄棒の支持部の位置を示す図であり、（ａ）は洗浄開始時を示し、（ｂ）は洗浄途中を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る洗浄装置の斜視図である。洗浄装置は、先端にブラシ１２ａ、１２ｂ（ワイヤブラシ）を取り付けた２本の洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転させながら前進／後退させることで、図２に示すようなバレル８０の内壁を洗浄する。バレル８０の内壁断面形状は８字形となっており、開口端８２，８２から洗浄棒１０ａ、１０ｂが挿脱される。洗浄棒１０ａ、１０ｂの長さは、バレル８０の長さ以上である。

洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転及び移動させる回転移動機構は、樹脂製の透明のケース１内に収容されている。ケース１の前方側の端面１ｂには開口１ａが形成されており、開口１ａを介して洗浄棒１０ａ、１０ｂが進退する。なお、本実施形態では、洗浄棒１０ａ、１０ｂがケース１から突出する方向を前方とする。

ケース１の端面１ｂから複数の連結棒７が垂設されており、連結棒７の他端には当て板２が取り付けられている。当て板２には、開口２ａが形成されており、開口２ａを介して洗浄棒１０ａ、１０ｂが進退する。

ケース１は支持台３上に昇降機構５を介して載置されている。回転ハンドル５ａが回転軸５ｂを介して昇降ジャッキ（図示略）に連結されており、回転ハンドル５ａを回してケース１の高さを調整できるようになっている。

支持台３の下端にはキャスター４が設けられている。また、支持台３には、制御盤６が設けられており、洗浄装置の動作の設定が行えるようになっている。

次に、洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転及び移動させる回転移動機構の構成を、図３〜図６を参照して説明する。図３は回転移動機構の平面図である。図４は、図３の矢印Ｙ１方向から見た回転移動機構の側面図である。図５は、図３の矢印Ｙ２方向から見た回転移動機構の側面図である。

回転移動機構は、洗浄棒１０ａ、１０ｂの基端側（後端側）を支持し、洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転させる後方支持部２０、ケース１内の前方側で洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転自在に支持する前方支持部４０、後方支持部２０と前方支持部４０との間で洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転自在に支持する中間支持部３０、ローラーチェーン５０、洗浄棒１０ａ、１０ｂの長手方向（前後方向）に沿って延在するラック６０等を備える。

後方支持部２０及び中間支持部３０は前後方向に移動する。前方支持部４０の位置は固定されている。

後方支持部２０において、洗浄棒１０ａの基端部は把持部２７ａにより把持され、モータ２１ａ（回転駆動部）により回転できるようになっている。同様に、洗浄棒１０ｂの基端部は把持部２７ｂにより把持され、モータ２１ｂによって回転できるようになっている。把持部２７ａ、２７ｂは、軸受２６ａ、２６ｂによって回転自在に支持されている。

洗浄対象のバレル８０の内壁断面形状は２つの円の一部が重なったような８字形であり、洗浄棒１０ａと洗浄棒１０ｂとは近接して配置する必要がある。そのため、モータ２１ａとモータ２１ｂとを左右方向（前後方向と直交する方向）に並べて配置することはできず、モータ２１ａとモータ２１ｂとは前後にずらして配置される。

図３に示す例では、モータ２１ａをモータ２１ｂよりも後方側に配置している。また、軸受２６ａを軸受２６ｂよりも後方側に配置している。モータ２１ａと把持部２７ａとの間は回転軸２８により連結されている。

洗浄棒１０ａ、１０ｂの長さは同じであり、洗浄棒１０ａの先端は、洗浄棒１０ｂの先端よりもやや後方に位置している。ブラシ１２ａはブラシ１２ｂよりもやや後方に配置されている。

モータ２１ａ、２１ｂ、軸受２６ａ、２６ｂ等は、ベース２４上に載置されている。ベース２４上にはモータ２２がさらに設けられている。モータ２２には、回転軸２２ａを介して歯付車２３が取り付けられている。歯付車２３はラック６０上を走行する。モータ２２、歯付車２３、及びラック６０は、いわゆるラック・アンド・ピニオンである。ベース２４は図示しないレール上を前後に摺動する。

ベース２４を挟んでラック６０と反対側にローラーチェーン５０が設けられている。ローラーチェーン５０（無端チェーン）は、複数のスプロケット５１に巻回されている。ベース２４から延出して設けられたスプロケット２５がローラーチェーン５０に巻回されており、後方支持部２０の移動に伴いローラーチェーン５０が回転する。

中間支持部３０は、洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転自在に支持する軸受３２ａ、３２ｂと、軸受３２ａ、３２ｂを載置するベース３４と、を備えている。ベース３４の左右両端部から側壁３４ａ、３４ｂが略垂直に立ち上がっている。軸受３２ａは、軸受３２ｂよりもやや後方側に配置されている。ベース３４は図示しないレール上を前後に摺動する。

側壁３４ａ、３４ｂを貫通して回動軸３７が回動可能に設けられ、回動軸３７の一端に歯付車３３が取り付けられ、回動軸３７の他端にスプロケット３６ａが取り付けられている。歯付車３３はラック６０上を走行する。側壁３４ｂにはスプロケット３６ｂ、３６ｃが設けられ、スプロケット３６ａ〜３６ｃにローラーチェーン５０が巻回されている。ローラーチェーン５０の回転が、スプロケット３６ａ及び回動軸３７を介して歯付車３３に伝達され、歯付車３３がラック６０上を走行することで、中間支持部３０が前後後方に移動するようになっている。

歯付車３３の径は、歯付車２３の径よりも小さい。中間支持部３０は後方支持部２０と同じ方向に移動する。また、中間支持部３０の移動速度は、後方支持部２０の移動速度よりも遅くなっている。

前方支持部４０は、洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転自在に支持する軸受４２ａ、４２ｂと、軸受４２ａ、４２ｂを載置するベース４４と、を備えている。軸受４２ａは、軸受４２ｂよりもやや後方側に配置されている。前方支持部４０の位置は固定であり、ケース１の端面１ｂ近傍に配置されている。

軸受３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂは、図６に示すようなボールベアリングの他、すべり軸受など、公知のものを用いることができる。軸受２６ａ、２６ｂも同様である。

制御盤６を操作し、洗浄装置の動作を制御することができる。例えば、洗浄棒１０ａ、１０ｂの回転速度、回転方向（正転／逆転）、移動速度等を設定することができる。また、洗浄棒１０ａ、１０ｂの前進時間、後退時間、前進及び後退のサイクルを繰り返す回数等を設定することができる。

限定されるものではないが、本発明の方法において、ブラシ１２ａ、１２ｂが取り付けられる洗浄棒１０ａ、１０ｂの回転速度は１５００〜３０００ｒｐｍであるのが好ましく、中間支持部３０の歯付車３３の回転速度（移動速度）は３〜６ｒｐｍであるのが好ましい。

制御盤６の操作により、手動操作／自動運転の条件設定変更を行うことができ、洗浄棒１０ａ、１０ｂの往復運動の条件（前進、後進時間及び回数）を任意に設定できる。手元スイッチでは、手動操作／自動運転の切り替え、各手動操作及び起動・停止／非常停止の操作ができる。また、任意の場所で移動を停止し、同じ箇所を連続して洗浄することも可能である。

バレル８０の内壁の洗浄を行う場合、洗浄装置を移動し、昇降機構５でバレル８０と洗浄装置の高さを合わせ、当て板２をバレル８０のフランジ８１に当接させ、バレル内壁と洗浄棒１０ａ、１０ｂとの軸合わせを行う。制御盤６を操作し、洗浄作業を開始すると、モータ２１ａ、２１ｂが洗浄棒１０ａ、１０ｂを回転させる。

モータ２２が歯付車２３を回転させることで洗浄棒１０ａ、１０ｂが前進し、ブラシ１２ａ、１２ｂが開口端８２，８２からバレル８０内に進入する。回転するブラシ１２ａ、１２ｂが、バレル８０内で前後に動くことで、バレル内壁に付着した汚れが除去される。

バレル長以上の長さを有する洗浄棒１０ａ、１０ｂを、後方支持部２０、中間支持部３０、及び前方支持部４０の３ヶ所で支持するため、洗浄棒１０ａ、１０ｂの撓みや軸ブレを抑え、回転させた洗浄棒１０ａ、１０ｂを安定的に前後方向に移動させることができる。

中間支持部３０の移動速度が、後方支持部２０の移動速度の半分となるように歯付車３３のサイズを調整し、図７（ａ）に示すように、洗浄開始時の中間支持部３０の初期位置を、後方支持部２０と前方支持部４０との中間点付近にすることが好ましい。

図７（ｂ）に示すように、歯付車３３が回転し、後方支持部２０が距離Ｌ前進した場合、歯付車３３が設けられた中間支持部３０は距離Ｌ／２だけ前進する。後方支持部２０との間の距離と、中間支持部３０と前方支持部４０との間の距離とが、洗浄中、常に同一になり、洗浄棒１０ａ、１０ｂを安定した姿勢で保持することができる。

また、本実施形態では、洗浄作業開始後、洗浄装置が洗浄棒１０ａ、１０ｂの回転、前進、後退を自動で行うため、作業者が常に監視している必要はなく、人的コストを抑えることができる。洗浄作業を連続して行うことができ、洗浄完了までの時間を短縮し、押出機の稼働効率を向上させることができる。

本実施形態による洗浄装置を用いた場合のバレル洗浄所要時間と、先端にワイヤブラシを取り付けた棒をハンドドリルで回転させ、ハンドドリルを手持ちする作業者が前後に移動する従来の洗浄作業によるバレル洗浄所要時間との比較例を以下の表１に示す。

洗浄対象樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート樹脂を主成分とする組成物（ＰＢＴ非強化と略す）、ポリブチレンテレフタレート樹脂にガラス繊維を３０質量％混合したものを主成分とする組成物（ＰＢＴ強化と略す）、及び、ポリフェニレンエーテル系樹脂を主成分とする組成物（ＰＰＥと略す）を用いた。

尚、洗浄時の、ブラシの回転速度は１５００ｒｐｍ、回転方向は回転１モータ（制御盤側）：正回転、回転２モータ（反制御盤側）：逆回転とした。また、中間支持部３０の移動速度７７５ｒｐｍ（３０Ｈｚ)×１/１２０（減速比）駆動で歯車２０枚、後方指示部２０の歯車４０枚であり、中間支持部３０の移動速度は、後方支持部２０の移動速度の１／２とした。

また、洗浄したバレルの長さは、ＰＢＴ強化及び非強化においては、バレル全長全てであり、ＰＰＥにおいては、バレル開口端８２から、バレル全長の９割の地点までの間とした。

本実施形態では、洗浄作業を連続して行うことができる。また、バレル内壁断面形状が８字形となっている場合、従来の洗浄作業では開口端８２，８２の各々からワイヤブラシを挿入してバレル内壁を１本ずつ洗浄する必要があるが、本実施形態では２本の洗浄棒１０ａ、１０ｂで同時に洗浄できる。そのため、洗浄時間（洗浄開始から完了までに要する時間）を大幅に短縮することができる。

洗浄するバレルの長さは、汚れの付着している部分のみ行うためにバレルの一部であってもよいし、全体的に洗浄するためにバレルの全長であってもよいが、好ましくはバレルの開口部８２からバレル全長の８割以上であり、より好ましくは９割以上である。

上記実施形態において、ケース１の上面を複数に分割した蓋部で構成し、各蓋部を取り外し可能としてもよい。この蓋部の開放時は洗浄装置の動作が停止するように、すなわち洗浄棒１０ａ、１０ｂの回転や移動が行われないように、リミットスイッチ等によるインターロック機能が取り付けられていてもよい。

２本の洗浄棒１０ａ、１０ｂの一方を取り外して、１本の洗浄棒で洗浄作業を行ってもよい。

軸受フレーム（軸受２６ａ，２６ｂ、３２ａ，３２ｂ、４２ａ，４２ｂ）やブラシ１２a，１２ｂを脱着・交換することで、様々なサイズのバレルに対応することが可能となる。

ケース１に、スポットクーラーからの冷気を供給する供給口と、モータの動作で温まったケース内の空気を排出する排気口とを形成してもよい。

上記実施形態では、後方支持部２０と前方支持部４０との間に設ける中間支持部３０は１個でなくてもよく、２個以上であってもよい。複数の中間支持部３０を設ける場合、前方側ほど移動速度が遅くなるようにすることが好ましい。

ローラーチェーン５０を省略し、中間支持部３０に歯付車３３を回転させるモータを設けてもよい。

本発明の洗浄装置を用いた洗浄方法が対象とする樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられ、特にポリエステル樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂が好ましい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ケース
２当て板
３支持台
５昇降機構
６制御盤
１０ａ、１０ｂ洗浄棒
１２ａ、１２ｂブラシ
２０後方支持部
２１ａ、２１ｂ、２２モータ
２３、３３歯付車
３０中間支持部
３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ軸受
４０前方支持部
５０ローラーチェーン
５１スプロケット
６０ラック
８０バレル

Claims

押出機のバレル内壁を洗浄する洗浄装置であって、
先端にブラシが取り付けられた洗浄棒と、
前記洗浄棒の基端側を支持して該洗浄棒を回転すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する後方支持部と、
前記洗浄棒を回転自在に支持する前方支持部と、
前記後方支持部と前記前方支持部との間で、前記洗浄棒を回転自在に支持すると共に、該洗浄棒の長手方向に沿って移動する中間支持部と、
を備える押出機の洗浄装置。
請求項１において、前記後方支持部と前記中間支持部とは同方向に移動し、
前記中間支持部の移動速度は、前記後方支持部の移動速度よりも遅いことを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項２において、前記中間支持部は、前記後方支持部と前記前方支持部との中間点に配置され、前記中間支持部の移動速度は、前記後方支持部の移動速度の１／２となっていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項２又は３において、前記後方支持部を移動させる動力源が前記後方支持部に設けられており、ローラーチェーンを介して前記中間支持部に動力が伝達され、前記中間支持部が移動することを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、２本の前記洗浄棒が平行に設けられており、
第１洗浄棒の先端に取り付けられた第１ブラシと、第２洗浄棒の先端に取り付けられた第２ブラシとは、前記長手方向の前後にずらして配置されていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項５において、前記前方支持部、前記中間支持部及び前記後方支持部には、それぞれ、前記第１洗浄棒及び前記第２洗浄棒を回転自在に支持する交換可能な軸受が設けられており、
前記第１ブラシ及び前記第２ブラシは、前記第１洗浄棒及び前記第２洗浄棒の先端に交換可能に取り付けられていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記前方支持部の位置は固定されていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記後方支持部、前記中間支持部及び前記前方支持部はケース内に収容されており、該ケースの前方側の端面には前記洗浄棒が通された開口が設けられていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項８において、前記ケースには、冷気を供給するための供給口、及びケース内の空気を排出するための排気口が設けられていることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項８又は９において、前記ケースの上面には開閉可能な蓋部が設けられており、該蓋部の開放時は動作が停止することを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、前記洗浄棒の移動範囲の設定を受け付ける制御機構をさらに備えることを特徴とする押出機の洗浄装置。
請求項１乃至１１のいずれかに記載の洗浄装置を用いて押出機のバレル内壁を洗浄する方法であって、
前記バレルに対して前記洗浄棒の軸合わせを行い、
前記洗浄棒を回転させながら前記ブラシを前記バレル内に進入させ、
前記洗浄棒を前進又は後退させ、前記バレル内壁を洗浄することを特徴とする洗浄方法。