JP4771878B2 - プラスチック顆粒化装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸を介してモーターによって駆動する、回転運動を持たせたナイフ保持装置と、ナイフ保持装置に配置された、回転するナイフに掃われる溶解物排出孔を備える多孔板とを備える造粒部本体と、多孔板を収容する造粒部筐体とを備え、造粒部筐体は、水または空気であることが望ましく、且つ造粒部筐体の内部に流入されるような冷却・運搬媒体を通過させる、１つ以上の造粒部筐体の注入口を備え、冷却・運搬媒体は、造粒部筐体の内壁に沿って、造粒部本体から造粒部筐体の排出口の方向へと流れていくが、造粒部筐体の排出口は、造粒部本体の反対側に位置する造粒部筐体の終端に配置され、且つ冷却・運搬媒体を、顆粒と共に排出することができるように配置されるプラスチック溶解物の顆粒化のための装置に関するものである。

従来のプラスチック顆粒化装置については、ＡＴ ３８８ １３１に開示されているようなものがあり、高温のプラスチック溶解物を顆粒化するのに用いられる。また、生成された顆粒は、例えば、押し出し成型によるプラスチック部品の製造において原料として使用される。このような顆粒化装置において、溶融したプラスチック溶解物は、溶解物排出孔にて、回転ナイフによって顆粒へと切り刻まれる。顆粒は、回転ナイフによる遠心力によって造粒部筐体の内壁で跳ね返り、外部へと放り出され、冷却・運搬媒体の流れに流入することによって冷却され、さらに造粒部筐体の排出口から排出される。

顆粒が、造粒部筐体の内壁へと固着したり、複数の顆粒が互いに固着したりすることに起因する顆粒の変形は、切り離し動作の妨害、及び顆粒の保温につながるため、顆粒の冷却は、可能な限り迅速に行う必要があり、その手段として、できるだけ低温の冷却・運搬媒体を使用する必要がある。これは同時に、造粒部筐体の内部において、大きな温度差を発生させることになり、その結果、顆粒化装置の個々の部品に対して、予期せぬ熱膨張が発生する。さらに、構成材料が圧迫されることにより、ナイフ保持装置、及び駆動軸の軸受部に大きな負荷がかかり、最終的には、顆粒化装置の寿命を縮めることになる。

本発明の目的は、構成材料の圧迫と、ナイフ保持装置及び駆動軸の軸受部への負荷とを低減し、さらに、装置の構成を簡素化すること及びナイフの取り替えを容易にすることが可能となるように、上述のプラスチック溶解物顆粒化装置を改良することであり、すなわち、プラスチック溶解物顆粒化装置の保全性を向上することである。

本発明は、請求項１に述べられた構成を持つ顆粒化装置によって上記の目的を達成する。また、本発明において有益となる具体例が、従属請求項として記載されている。

本発明に係るプラスチック溶解物顆粒化のための装置は、回転運動を持たせたナイフ保持装置に配置された、回転するナイフに掃われる溶解物排出孔を備える多孔板と、駆動軸を介し、モーターによって駆動するナイフ保持装置とを備える造粒部本体を備える。

そして、多孔板が造粒部筐体に収容される。なお、上記造粒部筐体は、水または空気であり、上記造粒部筐体の内部に流入されるような冷却・運搬媒体を通過させる、１つ以上の造粒部筐体の注入口を備え、上記冷却・運搬媒体は、上記造粒部筐体の内壁に沿って、上記造粒部本体から造粒部筐体の排出口の方向へと流れていくが、上記造粒部筐体の排出口は、上記造粒部本体の反対側に位置する上記造粒部筐体の終端に配置され、且つ上記冷却・運搬媒体を、顆粒と共に排出することができるように配置される。

回転ナイフは、回転運動を持たせたナイフ保持装置に配置され、さらに、磁気クラッチを介して、モーターによって駆動する駆動軸に連結されているため、遠隔操作による駆動が可能である。

本発明に係る、磁気クラッチを用いたナイフ保持機構による遠隔操作における最大の利点は、磁気クラッチにおける一対の連結部材が、間隔を置いて配置されることによって、駆動軸間において、同軸線上からの軸ずれ、或いは直交を損なうような角度ずれが発生するのを防ぐということ、そして、多孔板は、ナイフが溶解物排出孔を横切る動作による影響を受けないということである。従来の顆粒化装置とは対称的に、ナイフ保持装置を支える回転式の軸受部は、造粒部本体に位置しているため、ナイフ保持装置は多孔板に対して、定められた場所に位置する。

本発明に係る構成は、顆粒化装置の設計の前段階において、一構造ユニットとして組み立てることが可能であり、それによって、小さい許容誤差を維持することが可能である。これは、多孔板による、駆動軸の軸ずれや角度ずれによる悪影響が何一つない非常に優れた、多孔板を横切るナイフの動きを提供する。逆にこのようなずれは、磁気クラッチにおける一対の連結部材が、間隔を置いて配置されることによって緩和される。

このように、本発明に係る顆粒化装置はまた、分解、及び再組立が容易であり、これによって、大きく膨張することに対する保全性を備える。

本発明におけるコンパクト、且つ信頼性の高い具体例として、対になっている２つの連結部材を備える磁気クラッチが挙げられる。このうち、一方の連結部材（１４）は、耐トルク性を有して上記駆動軸（１８、１８´）に接続され、他方の連結部材（１３）は、耐トルク性を有して上記ナイフ保持装置（６）に接続される。また、２つの連結部材はそれぞれが距離を置くように配置されており、且つ２つの連結部材は共に、それぞれが対応するように向かい合う構成を持ついくつかの永久磁石を備える。高いトルクは、このような方法によって伝達することが可能である。

もしも、永久磁石が、連結部材内部において、少なくとも１つの環状線に沿って配置されるならば、一方の連結部材が回転する間は常に、２つの連結部材から磁力を発生させることが可能である。

本発明における非常に信頼性の高い具体例として、永久磁石が、貫通孔または止まり穴に配置される。

磁束の進路を考慮すれば、それぞれの連結部材において、逆極性を持つ永久磁石が隣接するようにして挿入されることが望ましいことが分かる。また、磁束に悪影響を及ぼすことのないように、連結部材は非磁性体によって製造されることが望ましい。

２つの連結部材間における最良のトルクの伝導手段は、連結部材が、円盤状、ホイール状、または、上記連結部材の周囲に近接して配置された永久磁石を有する壷状あるいは複数の羽状に構成されることが望ましい。

本発明における顆粒化装置の、コンパクト、且つ信頼性の高い具体例として、モーターの少なくとも一部分が、ナイフ保持装置と溶解物排出孔との間に構成される、造粒部筐体内の領域に突出している。この方法によって、駆動軸の長さは充分に短くなり、このようにして、振動、たわみ、軸ずれ、及び角度ずれの発生をほとんどなくすことが可能である。

本発明は、図面と共に実施の形態において詳細に説明されている。なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明に係る、第１の実施形態における顆粒化装置の縦断面図である。図２は、本発明に係る、第２の実施形態における顆粒化装置の縦断面図である。図３は、連結部材の平面図である。

図１に、本発明に係る顆粒化装置の一実施形態を図示する。本実施形態は、溶解物注入口１１を経由してプラスチック溶解物Ｓが供給される造粒部本体２を備える。円錐形の溶解物分配器５は、溶解物注入口１１から放射状に、且つ造粒部本体２を斜方向に貫くように広がっており、さらに、リング状に形成され、溶解物注入口１１側の面とは反対側にあたる、造粒部本体２の表面に対向するように備えられる構成である。溶解物分配器５の環状部に整列された複数の溶解物排出孔１０を備える多孔板３は、上記造粒部本体２の表面にネジ留めされる。また、多孔板３は円筒状の造粒部筐体１に収容される。プラスチック溶解物Ｓは溶解物注入口１１内部にて加圧され、そこから、溶解物分配器５を通じて、溶解物排出孔１０へと運搬される。そして、造粒部筐体の内部へと運搬される。ここで、多孔板３に備えられる溶解物排出孔１０は、回転するナイフ保持装置６に固定されたナイフ４によって掃かれる。そのため、ナイフ４はプラスチック溶解物Ｓを顆粒Ｇへと切り刻む。ナイフ保持装置６は回転式軸受部１２に設けられる。プラスチック溶解物が供給されたとき、顆粒Ｇの形状は、ナイフ４の数量、ナイフ４の回転速度および溶解物排出孔１０の直径により決定される。ナイフ４により切り離された顆粒Ｇは、ナイフ４の回転動作により遠心力が付与され、溶解物排出孔１０から造粒部筐体１の内壁の方向へ放り出される。そして、顆粒は、冷却されると共に、造粒部筐体の排出口８を通じて造粒部筐体１から排出される。冷却・運搬媒体Ｃは、例えば水や空気であり、注入口７を介して造粒部筐体１の内部に圧入される。冷却・運搬媒体Ｃは、造粒部筐体１の内部に注入されると、造粒部筐体１の内壁に沿って螺旋状に造粒部本体２から造粒部筐体の排出口８の方向へ進み、顆粒Ｇと共に排出される。

本発明において、ナイフ保持装置６は、磁気クラッチ１５を介して、モーター９の駆動軸１８に連結され、遠隔操作によって駆動する。磁気クラッチ１５は、２つの連結部材１３及び１４を備え、一方の連結部材１４は、耐トルク性を備えると共に駆動軸１８に接続され、他方の連結部材１３は、耐トルク性を備えると共にナイフ保持装置６に接続されている。２つの連結部材１３，１４は、互いの間が距離ｄだけ離れて配置されている。

それぞれの連結部材１３及び１４は、貫通孔１３ａ及び１４ａに嵌合または接着される永久磁石１６及び１７を備えている。それぞれの永久磁石は、一方の連結部材１３の永久磁石１６と、他方の連結部材１４の永久磁石１７とが、互いに向かい合うように配置され、且つ互いが同軸上に並ぶため、最適な強度の磁力が得られる。ここで言及すべきことは、貫通孔１３ａ及び１４ａはまた、止まり穴（ブラインドホール）として設計することも可能であるということである。なお、永久磁石１６及び１７は、それぞれの連結部材の内部において等間隔に、且つ円状の軌跡に沿って配置されるのが望ましい。また、高いトルクを得るために、永久磁石は連結部材の周囲に近接して設けられていることが好ましい。永久磁石１６及び１７は、造粒装置の温度変化に耐えることが可能であるような、高性能な磁気材料からなる。永久磁石は、逆極性を有する磁石を隣接させ、連結部材１３及び１４に挿入した、円柱状の棒磁石として設計される。なお、連結部材１３及び１４に対応する永久磁石１６及び１７は、同軸上に並ぶように配置される。また、連結部材１３及び１４は原則的に、例えば、アルミニウム合金のような非磁性体によって製造される。ここでモーター９が駆動すると、その駆動軸１８は、連結部材１４を矢印Ｒの方向へと回転させる。そして、連結部材１４の永久磁石１７の磁力が、連結部材１３の永久磁石１６に達したら即座に、永久磁石１６を引き付ける。これにより、連結部材１３が回転し、続いて、ナイフ保持装置６が回転する。

駆動軸１８、連結部材１３及び１４、及びナイフ保持装置６は、原則軸Ａ上に同軸に備えられる。本発明に係るナイフ保持装置６において、磁気クラッチ１５を用いた遠隔操作による駆動で得られる最大の利点は、磁気クラッチ１５における一対の連結部材１３及び１４が距離ｄだけ離れて配置されることによって、駆動軸１８と連結部材１４との間において、同軸線上からの軸ずれ、或いは直交を損なうような角度ずれが発生するのを防ぐということ、そしてそれに関連して、多孔板３はナイフが溶解物排出孔を横切る動作による影響を全く受けないということである。従来の顆粒化装置とは対称的に、多孔板３、回転式軸受部１２、及びナイフ保持装置６は、それぞれ、顆粒化装置の設計の前段階において、構造ユニットとして組み立てることが可能であるため、小さい許容誤差を維持することができる。そして結果的に、上記構造ユニットに適した設計を施すことによって、駆動による温度上昇を低く維持できる多孔板３を横切るナイフの優れた動作が得られる。また、上記構造ユニットは非常にコンパクトであるため、熱による圧力を受けず、設計が簡単であるため、熱伝播による部材の膨張は非常に小さい。

熱による圧力、或いは部材の膨張に起因する問題は、駆動軸１８において最も発生し易いが、連結部材１３と連結部材１４との間の距離を数ミリメートル離すことによって、駆動時における、駆動軸の膨張、及びたわみを和らげ、軸ずれ、及び角度ずれを小さくするという効果を奏する。さらにここで言及すべきことは、本発明に係るナイフ保持装置６の遠隔操作はまた、顆粒化装置の保全性を充分に改善し、さらに前述の装置は分解及び再組立を容易に行うことが可能であるということである。実際、ナイフ４の取り替え及び研磨のために、定期的に顆粒化装置を開くことが必要不可欠である。ところが、従来技術における顆粒化装置においては、ナイフ保持装置と駆動軸とを接続する際、小さい許容誤差を維持する必要があるため、その組立作業は作業者にとって、常に大きな課題である。一方、本発明に係る顆粒化装置は、磁気クラッチ１５によってそれらの問題が緩和されるため、その組立に欠点はない。

前述のように、熱膨張に関する問題は、造粒部筐体１の内部において独立している駆動軸１８において最も発生し易い。そして、従来の技術において駆動軸は、非常に長い構成であった。本発明に係る顆粒化装置の実施形態は、駆動軸１８が極めて短いという、従来の技術とは異なる特徴を示している。本実施形態では、造粒部筐体１は、造粒部筐体１の内部に深く突出する凹部１９ａを備えるカバー１９に収容されている。顆粒化装置は、空気または水に取り囲まれた顆粒化装置として設計され、また顆粒化装置は、造粒部筐体の内壁において、顆粒の運搬及び冷却が螺旋状に進行するように設計されるため、結果として顆粒化の動作に障害を与えることはない。モーター９は、凹所１９ａの底部１９ｂにネジ止めされ、凹所１９ａに完全に収容されている。凹所１９の奥行きは、モーター９が造粒部筐体１を越えて突出することはない程度の深さである。モーター９が造粒部筐体１内部の離れた位置に配置されることによって、駆動軸１８の全体の長さが非常に短くなる。

図２は、本発明に係る顆粒化装置の、他の実施形態における縦断面図が示されている。第１の実施形態との相違点は、造粒部筐体１を封着するカバー２０が、造粒部筐体１にフランジされた平板として設計されることにある。また、モーター９は、カバー２０の外部に備えられる。図を見てみると分かるが、この設計は結果的に、駆動軸１８´は、第１の実施形態と比べて遥かに長い。そのため、回転Ｒが働いている間は、当然に、軸ずれ、角度ずれ、及び振動が起こりやすい。しかしながら、本構成は連結部材１３と１４との間の距離ｄが同じであり、永久磁石１６と１７との間の磁力に目立った悪化が見られるわけではないため、本実施形態もまた、ナイフ保持装置６は、磁気クラッチ１５を用いた遠隔操作によって、駆動軸１８´から理想的な回転を得ることが可能である。

図３は、本発明に係る顆粒化装置にて使用されている、連結部材１３の平面図を示している。永久磁石１６は、連結部材の貫通孔１３内部に挿入される、円柱状の棒磁石として設計されるため、それらの縦軸、即ちＮ極とＳ極との間の磁力線は、図示している面から突き抜けている。

永久磁石１６は、互いに隣接するそれぞれの磁石が逆極性となるように配置され、連結部材１３及び１４に挿入されている（記号Ｎ及びＳがそれぞれ、Ｎ極及びＳ極を示している。）。さらに、全ての永久磁石は連結部材の周囲に近接して円状の軌跡ｋに沿って配置されている。

ここで言及すべきことは、もう一方の連結部材１７も同様の設計がなされているということである。さらに言及すべきことは、連結部材１３及び１４の形状は、円盤状に限られるわけではないということである。その他ふさわしい形状としては、永久磁石がホイール状に配置されたスポーク車輪型、または、多数の羽と腕とが中心から外方向へ放射状に延びるような構造を備え、且つ永久磁石が羽部の端部付近に配置されるような形状などが挙げられる。

本発明に係る顆粒化装置の、第１の実施形態における縦断面図である。 本発明に係る顆粒化装置の、第２の実施形態における縦断面図である。 本発明に係る顆粒化装置にて使用されている、連結部材の平面図である。

Claims (8)

1. 駆動軸（１８、１８´）を介してモーター（９）により駆動する回転可能に設けられたナイフ保持装置（６）と、該ナイフ保持装置（６）に配置された回転ナイフ（４）によって掃われる溶解物排出孔（１０）を有する多孔板（３）とを備える造粒部本体（２）と、上記多孔板（３）を収容すると共に、水または空気の冷却・運搬媒体（Ｃ）を該造粒部筐体（１）の内部に供給できる少なくとも１つの注入口（７）とを備え、上記冷却・運搬媒体（Ｃ）は、上記造粒部筐体（１）の内壁に沿って、上記造粒部本体（２）から、上記造粒部筐体（１）における上記造粒部本体（２）とは反対側の端部において上記冷却・運搬媒体（Ｃ）を顆粒（Ｇ）と共に排出することができるように配置された排出口（８）の方向へと流れるプラスチック溶解物顆粒化装置であって、
   上記ナイフ保持装置（６）は、磁気クラッチ（１５）を介して、上記駆動軸（１８、１８´）に連結されていることを特徴とするプラスチック溶解物顆粒化装置。
2. 上記磁気クラッチ（１５）は、一対になっている２つの連結部材（１３、１４）を備え、
   上記２つの連結部材のうちの一方の連結部材（１４）は、耐トルク性を有して上記駆動軸（１８、１８´）に接続され、他方の連結部材（１３）は、耐トルク性を有して上記ナイフ保持装置（６）に接続され、
   上記２つの連結部材（１３、１４）は、互いの間に距離（ｄ）をおいて配置され、上記２つの連結部材（１４、１３）にそれぞれ備えられた永久磁石（１７，１６）によって、磁力を発生させることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
3. 上記永久磁石（１６、１７）が、少なくとも１つの環状線に沿って、上記連結部材（１３、１４）に配置されることを特徴とする請求項２に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
4. 上記永久磁石（１６、１７）が、上記連結部材（１３、１４）の貫通孔（１３ａ、１４ａ）または止まり穴に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
5. 隣接する逆極性を有する永久磁石が上記連結部材（１３、１４）に挿入されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
6. 上記連結部材（１３、１４）が、非磁性体から成ることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
7. 上記連結部材（１３、１４）が、円盤状、ホイール状、または、上記連結部材の周囲に近接して配置された永久磁石を有する壷状あるいは複数の羽状に構成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。
8. モーター（９）の少なくとも一部分が、ナイフ保持装置（６）と溶解物排出孔（８）との間に構成される、造粒部筐体（１）内の領域に突出していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラスチック溶解物顆粒化装置。

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