JP4042595B2 - 合成樹脂供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出手段の押出口から押し出される合成樹脂を、押出口に対向する受入位置を含む円形軌跡に沿って移動せしめられる複数個のカッターが次々に切断する形態の合成樹脂供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料用容器として、ポリエチレンテフタレートの如き適宜の合成樹脂から形成された合成樹脂容器が広く実用に供されている。かような容器は、前成形体（プリフォーム）を圧縮成形し、次いで前成形体を所要形状にブロー成形することによって好都合に成形される。前成形体の圧縮成形においては、所要量の合成樹脂を圧縮成形型に供給し、かかる合成樹脂を所要形状に圧縮成形することが必要である。下記特許文献１には、前成形体の如き成形品を圧縮成形するための圧縮成形型に合成樹脂を供給するための合成樹脂供給手段が開示されている。かかる合成樹脂供給手段は、鉛直方向下方に開口した円形押出口を有する押出手段と、周方向に間隔をおいて配設された複数個のカッター及びカッターの各々に付設された保持手段を有する切断・搬送手段とを具備している。カッター及び保持手段は、押出手段の押出口に対向する受入位置と排出位置とを含む円形軌跡に沿って移動せしめられる。受入位置においては押出口を横切って移動せしめられるカッターが押出口から押し出されている合成樹脂を切断する。保持手段は切断された合成樹脂を保持して排出位置に搬送し、排出位置にて合成樹脂を開放して圧縮成形型に供給する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１２−１０８１２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上述したとおりの合成樹脂供給装置においては、特に押出口から押し出されてカッターによって切断される合成樹脂の鉛直方向長さが比較的細長く、且つ合成樹脂の押出速度及びカッターの移動速度が比較的大きい場合、押出口から押し出された合成樹脂を切断したカッターの背面即ち逃げ面に、引き続いて押出口から押し出されている合成樹脂が干渉し、これによって押し出されている合成樹脂の形状に望ましくない変形が生成される傾向がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、押出口から押し出されてカッターによって切断される合成樹脂の鉛直方向長さが比較的細長く、且つ合成樹脂の押出速度及びカッターの移動速度が比較的大きい場合でも、押出口から押し出された合成樹脂を切断したカッターの逃げ面に、引き続いて押し出されている合成樹脂が干渉することが確実に回避される、新規且つ改良された合成樹脂供給装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意研究の結果、押出口から押し出されている合成樹脂の最大流下速度と押出口を横切って移動するカッターの移動速度との比率に基づいてカッターの逃げ角αを設定すれば、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明によれば、上記技術的課題を達成する合成樹脂供給装置として、鉛直方向下方に開口した円形押出口を有する押出手段と、周方向に等角度間隔をおいて配設された複数個のカッターを有する切断・搬送手段とを具備し、該カッターは該押出口に対向する受入位置を含む円形軌跡に沿って移動せしめられ、該受入位置において該押出口から押し出される合成樹脂を切断する合成樹脂供給装置にして、
該カッターの各々は、
α≧（１／ｃｏｓγ）×ｔａｎ^−１〔（８０００Ｗ）／（πＤ^２ＬＳ）〕
ここで、γは該カッターのオフセット角、
Ｗは切断された合成樹脂の重量、
Ｄは該押出口の口径、
Ｌは該カッターのピッチ、
Ｓは合成樹脂の比重、
である逃げ角αを有する、ことを特徴とする合成樹脂供給装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された合成樹脂供給装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【０００９】
図１及び図２を参照して説明すると、本発明に従って構成された全体を番号２で示す合成樹脂供給装置は、押出手段４と切断・搬送手段６とを具備している。押出手段４は実質上鉛直に配設された押出ノズル８を含んでおり、この押出ノズル８内には流路９が形成され、その先端即ち下端には円形押出口１０が形成されている。押出ノズル８の流路９は適宜の押出機（図示していない）に接続されており、ポリエチレンテレフタレートの如き適宜の合成樹脂１２が流路９を通して流動せしめられ、押出口１０から押し出される。
【００１０】
切断・搬送手段６は実質上鉛直に延びる支持軸１２に回転自在に装着された支持盤１４を有する。実質上水平に配設されている支持盤１４上には、等角度間隔をおいて複数個、図示の場合は６個の支持アーム１６が配設されている。支持アムーム１６の各々には、カッター１８と共に保持手段２０が配設されている。保持手段２０の各々はカッター１８の両側に配設された２個の部材、即ち内側部材２２と外側部材２４とから構成されている。内側部材２２は外側部材２４に対して接近及び離隔する方向に適宜に移動せしめられる。支持盤１４が矢印２６で示す方向に所定速度で回転駆動せしめられると、カッター１８の各々の中心は二点鎖線で示す円形軌跡２８に沿って移動せしめられる。円形軌跡２８は受入位置３０と共に排出位置３２を含んでいる。受入位置３０は押出ノズル６の押出口１０に対向してその下方に位置する。支持アーム１６が受入位置３０を通過する際には、カッター１８は押出口１０を横切って移動し、押出口１０から押し出されている合成樹脂１２を切断して押出口１０から離脱せしめる。カッター１８が合成樹脂１２を切断すると、保持手段２０における内側部材２２が外側部材２４に接近せしめられて両者間に合成樹脂１２を保持する。支持アーム１６が排出位置３２を通過する際には、内側部材２２が外側部材２４から離隔せしめられて両者間に保持されていた合成樹脂１２が下方に落下せしめられる。
【００１１】
図１に二点鎖線で示す如く、合成樹脂供給装置２に関連せしめて圧縮成形装置３４が配設されている。この圧縮成形装置３４は回転支持盤３６を含んでおり、かかる回転支持盤３６には等角度間隔をおいて複数個の圧縮成形型３８が配設されている。回転支持盤３６が矢印４０で示す方向に所定速度で回転駆動せしめられ、切断・搬送手段６における複数個の保持手段２０が排出位置３２を順次に通過するのに同期せしめて複数個の圧縮成形型３８が排出位置３２を順次に通過せしめられ、保持手段２０の各々から落下せしめられる合成樹脂１２が圧縮成形型３８の各々に供給される。
【００１２】
図示の合成樹脂供給手段６におけるカッター１８自体の構成以外は、本発明に従って構成された合成樹脂供給装置２の新規な特徴を構成するものではなく、例えば上記特許文献１に開示されているとおりの構成でよく、それ故にカッター１８自体の構成以外の構成及び作用の詳細については本明細書においては説明を省略する。
【００１３】
図２を参照して説明すると、図示の実施形態におけるカッター１８の各々は、実質上鉛直に延びる角柱形状の基部を有する。かかる基部の上端面には逃げ面４０が形成されており、この逃げ面４０は逃げ角αを有する。カッター１８の移動方向前側上端には前側に向かって上方に傾斜して突出する鋭い刃４２が形成されている。逃げ面４０と協働して刃４２を規定するすくい面４４が規定するすくい角βは、カッター１８を構成する材料、例えば超硬合金或いは工具鋼、の強度に応じて適宜に設定することができるが、一般に１０乃至２０度程度であるのが好適である。また、図１に図示する如く、図示の実施形態においては、円形軌跡２８の半径方向に対してカッター１８の各々は、オフセット角γ（例えば０度≦γ≦２０度）で配置されている。
【００１４】
而して、本発明に従って構成された合成樹脂供給装置２においては、切断・搬送手段６におけるカッター１８の各々は、
α≧（１／ｃｏｓγ）×ｔａｎ^−１〔（８０００Ｗ）／（πＤ^２ＬＳ）〕
ここで、γは該カッターのオフセット角、
Ｗは切断された合成樹脂の重量、
Ｄは該押出口の口径、
Ｌは該カッターのピッチ、
Ｓは合成樹脂の比重、
である逃げ角αを有することが重要である。図２を参照して更に詳述すると、押出ノズル６の押出口１０から押し出される合成樹脂１２の流下速度分布は、当業者には周知の如く、中心軸対象の二次放物線分布となり、中心速度が最大で平均速度の２倍である。押出口１０から押し出され合成樹脂１２を切断して押出口１０から離れるカッター１８の逃げ面４０に、押出口１０から引き続いて押し出される合成樹脂１２が干渉しないようになすためには、合成樹脂１２の上記流下速度とカッター１８の移動速度と比率に基づいてカッター１８の逃げ角αを設定することが重要である。押出手段４の押出量をＱ（ｋｇ／時間）とし、押出口１０の口径をＤ（ｍｍ）とすると、押出口１０から押し出される合成樹脂１２の平均速度Ｖｍｅａｎ（ｍｍ／秒）は、
Ｖｍｅａｎ＝［４Ｑ／（πＤ^２）］×［１０^６／３６００Ｓ］ （式１）
となる。押出口１０から押し出される合成樹脂の流下速度分布は二次放物線分布であり、その中心の最大速度Ｖｍａｘは、
Ｖｍａｘ＝２Ｖｍｅａｎ
＝２［４Ｑ／（πＤ^２）］×［１０^６／３６００Ｓ］ （式２）
となる。上記押出量Ｑは、合成樹脂目付量即ち切断された合成樹脂１２の重量Ｗと生産速度即ち毎分当たりの合成樹脂１２の切断個数Ｎ（個数／分）とによってＱ＝ＷＮ６０／１０００（ｋｇ／時間）と表される。従って、上記式２は、
Ｖｍａｘ＝２［４ＷＮ／（πＤ^２）］×［１０^３／（６０Ｓ）］（式３）
となる。一方、カッター１８の周速度Ｕｃｕｔは、カッター１８の中心の円形軌跡２８の直径をＤｃｕｔ（ｍｍ）、カッター１８の枚数をＭとすると、
Ｕｃｕｔ＝πＤｃｕｔ×Ｎ／（６０Ｍ） （式４）
となる。円形軌跡２８の直径Ｄｃｕｔとカッター１８の枚数Ｍはカッター１８のピッチＬによって定まり、Ｌ＝πＤｃｕｔ／Ｍであり、これを式４に代入すると、
Ｕｃｕｔ＝ＬＮ／６０（ｍｍ／秒） （式５）
となる。そこで、カッター１８の周方向の計算上の必要逃げ角αは、
α＝ｔａｎ^−１（Ｖｍａｘ／Ｕｃｕｔ）／ｃｏｓγ （式６）
となる。式６に式３と式５を代入すると、
α＝（１／ｃｏｓγ）×ｔａｎ^−１〔（８０００Ｗ）／（πＤ^２ＬＳ）〕
となる。従って、カッター１８の逃げ角αをかような値以上に設定、即ち
α≧（１／ｃｏｓγ）×ｔａｎ^−１〔（８０００Ｗ）／（πＤ^２ＬＳ）〕
に設定すれば、押出口１０か押し出された合成樹脂１２を切断して押出口１０から離れるカッター１８の逃げ面４０に押出口１０から引き続いて押し出される合成樹脂１２が干渉することを充分確実に回避することができる。図３はカッター１８のピッチＬ＝１５７ｍｍ、カッター１８のオフセット角γ＝１５度、押出口１０から押し出される合成樹脂１２はポリエチレンテレフタレートであって比重Ｓ＝１．１４の場合における、押出口１０の口径Ｄが２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、及び２４ｍｍの時の、上記式から計算される最小必要逃げ角αを示す線図である。
【００１５】
図４ａ〜ｄは、逃げ角αが過少である時に、押出口１０から押し出された合成樹脂１２を切断して押出口１０から離れるカッター１８の逃げ面４０に押出口１０から引き続いて押し出される合成樹脂１２が干渉する様子を模式的に図示している。図５ａ〜ｄは、逃げ角αが適切であり、それ故に押出口１０か押し出された合成樹脂１２を切断して押出口１０から離れるカッター１８の逃げ面４０に押出口１０から引き続いて押し出される合成樹脂１２が干渉することがない様子を模式的に図示している。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の合成樹脂供給装置によれば、押出口から押し出されてカッターによって切断される合成樹脂が比較的細長く、且つ合成樹脂の押出速度及びカッターの移動速度が比較的大きい場合でも、押出口から押し出された合成樹脂を切断したカッターの逃げ面に、引き続いて押し出されている合成樹脂が干渉することが確実に回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された合成樹脂供給装置の好適実施形態を示す簡略平面図。
【図２】図１の合成樹脂供給装置における押出口とカッターとの関係を示す部分断面図。
【図３】特定条件におけるカッターの必要最小逃げ角αを示す線図。
【図４】カッターの逃げ角が過少である時に、押出口から押し出された合成樹脂を切断して押出口から離れるカッターの逃げ面に押出口から引き続いて押し出される合成樹脂が干渉する様子を示す模式図。
【図５】カッターの逃げ角が適切であり、それ故に押出口か押し出された合成樹脂を切断して押出口から離れるカッターの逃げ面に押出口から引き続いて押し出される合成樹脂が干渉することがない様子を示す模式図。
【符号の説明】
２：合成樹脂供給装置
４：押出手段
６：切断・搬送手段
１０：押出口
１２：合成樹脂
１８：カッター
４０：カッターの逃げ面
α：カッターの逃げ角
Ｄ：押出口の口径
Ｌ：カッターのピッチ

Claims (1)

1. 鉛直方向下方に開口した円形押出口を有する押出手段と、周方向に等角度間隔をおいて配設された複数個のカッターを有する切断・搬送手段とを具備し、該カッターは該押出口に対向する受入位置を含む円形軌跡に沿って移動せしめられ、該受入位置において該押出口から押し出される合成樹脂を切断する合成樹脂供給装置にして、
   該カッターの各々は、
   α≧（１／ｃｏｓγ）×ｔａｎ^−１〔（８０００Ｗ）／（πＤ^２ＬＳ）〕
   ここで、γは該カッターのオフセット角、
   Ｗは切断された合成樹脂の重量、
   Ｄは該押出口の口径、
   Ｌは該カッターのピッチ、
   Ｓは合成樹脂の比重、
   である逃げ角αを有する、ことを特徴とする合成樹脂供給装置。

Images