JP5186413B2 - 樹脂造粒装置 - Google Patents
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Description
それゆえ、駆動モータによりカッタシャフトを回転させると、ドライブハウジングに対してカッタシャフトが回転し、カッタシャフトの端部に固定されたナイフホルダ及びこのナイフホルダに取り付けられたカッタナイフがカッタシャフトの軸心回りに回転することになる。
また、ベアリングのクリアランス以外にもベアリングの弾性変形やカッタシャフトの弾性変形によっても同様なことが起こり得る。
通常、ダイス面とダイス面に対して回転しているカッタとの間には摩擦力が働いているが、カッタの配置が回転対称であれば複数のカッタに作用する摩擦力は全体としてバランスが保たれている。しかし、カッタとダイス面との間に生じる摩擦力がダイスの上側と下側とでアンバランスになり、カッタシャフトが右方向に曲がったとする。
つまり、カッタシャフトには、曲げ振動と摩擦力とが上下方向及び水平方向に連続して作用することで、それに起因する不安定振動として上述の振れ回り運動が生じる。この振れ回り運動は、カッタシャフトの曲げが大きくなるほど摩擦力のアンバランスが大きくなるため自励的に大きくなりやすく、ペレットを安定して製造することができなくなる異常振動を招く虞があった。
即ち、本発明の樹脂造粒装置は、ダイスから押し出された溶融樹脂の材料を切断するカッタナイフと該カッタナイフを外周側に間隔をあけて複数備えるナイフホルダと当該ナイフホルダが先端側に取り付けられたカッタシャフトと前記カッタシャフトを回転自在に支持するアウターハウジングとを備えた樹脂造粒装置であって、前記複数のカッタナイフには曲げ剛性が低いカッタナイフを周方向に連続して備えた低剛性のナイフ群に属するものと前記低剛性のナイフ群より曲げ剛性が高いカッタナイフを周方向に連続して備えた高剛性のナイフ群に属するものとがあり、前記低剛性のナイフ群と高剛性のナイフ群とが前記カッタシャフトの軸心に対してそれぞれ回転対称な配置となるように前記ナイフホルダに複数のカッタナイフがそれぞれ取り付けられていることを特徴とするものである。
また、このようにナイフ群毎に曲げ剛性が異なるカッタナイフとしては、例えば前記カッタナイフの長さが前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっているもの、前記カッタナイフの断面形状が前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっているもの、及び/又は前記カッタナイフを構成する材料が前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっているものを採用することができる。
本発明の樹脂造粒装置1は、押出機や連続混練機の下流側に設けられており、押出機や連続混練機で混練され溶融された樹脂の材料Mから樹脂のペレットを造粒する装置である。本実施形態では、押出機の下流側に設けられた樹脂造粒装置を例に挙げて、本発明の樹脂造粒装置1を説明する。
図1の模式図に示されるように、樹脂造粒装置1は、温水(冷却水)を下側の供給口2から上側の排出口3に向けて流通させる冷却室4(水室とも言う)を先端側の内部に備え
ている。この冷却室4内には、溶融された樹脂の材料Mを押し出すダイス5と、ダイス5から押し出された材料Mを切断するカッタナイフ6とがある。このカッタナイフ6は長尺に形成されたカッタシャフト7の先端側の端部にナイフホルダ8を介して取り付けられており、またカッタシャフト7の基端側にはベアリングハウジング9とこのベアリングハウジング9を軸心方向に移動自在に支持するドライブハウジング10と、ベアリングハウジング9を上流側(ダイス5側)に向かって押圧する押圧手段11とが設けられている。
以下、樹脂造粒装置1について詳しく説明する。
ダイス5は、カッタシャフト7の軸心回りに円板状に形成されている。ダイス5の下流側に面する表面はその一部が下流側に向かって堤状に突出形成されている。この堤状に突出形成された部分の突端にはダイス面5aが形成されている。
ダイス5に接した状態で回転するカッタナイフ6は、ナイフホルダ8に複数取り付けられている。このナイフホルダ8は、カッタシャフト7の先端側の端部に取り付けられており、カッタシャフト7と同心な円板状に形成されている。先端側を向くナイフホルダ8の表面には周方向に互いに等しい距離をあけて複数(本実施形態では16枚)のカッタナイフ6が設けられている。これらのカッタナイフ6は、いずれも軸心方向と垂直な方向に刃先を向けて取り付けられており、ダイス面5aに刃先を隙間なく接触できるようになっている。それゆえ、カッタシャフト7が軸心回りに回転すると、カッタナイフ6がカッタシャフト7と一体に回転し、水中に押し出された材料Mが切断される。そして、切断された材料Mが温水の流れに乗って搬送され、ペレットとして回収される。
ベアリングハウジング9は、軸心回りに略円筒状に形成された部材であり、冷却室ハウジング12の下流側に隣接して配備されている。ベアリングハウジング9の内部にはカッタシャフト7が軸心方向に沿って貫通するように配設されており、ベアリングハウジング9の内周側には軸心方向に間隔をあけて複数(本実施形態では2箇所)のベアリング14(軸受け)が設けられている。このベアリング14は、ベアリングハウジング9に対してカッタシャフト7を回転自在に且つ軸心方向に移動を規制するように支持している。
ト7が軸心方向に移動自在に挿通されている。貫通孔15の孔内周面にはカッタシャフト7の外周面に接して冷却室4側を水密に保持する軸シール16が設けられており、この軸シール16により冷却室4に対する水密を維持しながらカッタシャフト7の軸心方向への移動と回転とができるようになっている。
また、ベアリング14のクリアランス以外にもベアリング14の弾性変形やカッタシャフト7の弾性変形によっても同様なことが起こり得る。
通常、ナイフホルダ8には図3に示されるように周方向に複数のカッタナイフ6が取り付けられており、それぞれのカッタナイフ6にはダイス面5aとの間に略等しい摩擦力が接線方向に作用している。これらのカッタナイフ6はカッタシャフト7の軸に対して回転対称に配置されており、カッタナイフ6に加わる摩擦力のバランスをナイフホルダ8面上で保つことでカッタナイフ6に加わる摩擦力がカッタシャフト7に影響しないようになっている。
そうすると、今度はナイフホルダ8の左側に取り付けられたカッタナイフ6がダイス5側に強く押し付けられ、右側に取り付けられたカッタナイフ6が弱く押し付けられることになる。そして、カッタナイフ6とダイス面5aとの間に生じる摩擦力がナイフホルダ8の左側と右側とでアンバランスになり、カッタシャフト7が回転方向に沿って下方向(図2(b)の1の方向)に曲がる。
この振れ回り運動は、カッタシャフト7の曲げが大きくなるほど摩擦力のアンバランスも大きくなるので自励的に大きくなりやすく、ペレットを安定して製造することができなくなるような異常振動を招く虞がある。
フ18からなる高剛性のナイフ群Bとの2つのナイフ群)に分けられるもので構成している。このようにすれば、例えば低剛性のナイフ群Aに属する低剛性ナイフ17がダイス面5aに接触したときと、高剛性のナイフ群Bに属する高剛性ナイフ18がダイス面5aに接触したときとでは、カッタシャフト7の変形の度合いが異なる。また、低剛性ナイフ17がダイス面5aに接触したときの摩擦力と高剛性ナイフ18がダイス面5aに接触したときの摩擦力との大きさも異なることになる。
ただし、例えば上述のように曲げ剛性が互いに異なる低剛性ナイフ17と高剛性ナイフ18とを1箇所おきにナイフホルダ8に配置すると、カッタシャフト5の曲がり方や摩擦力が変化するとはいえこれらがカッタシャフト7に単調に加わることになり、自励的な増幅を抑制する効果が低下する虞がある。それゆえ、低剛性ナイフ17及び高剛性ナイフ18は周方向にある程度まとまって配置される方が好ましい。
そこで、本発明の樹脂造粒装置1では、図4に示すように、低剛性ナイフ17を周方向に複数(少なくとも2本以上)連続して配備したナイフ群Aと、高剛性ナイフ18を周方向に複数連続して配備したナイフ群Bとを、それぞれナイフホルダ8の軸心に対して回転対称に配置している。
また、ナイフ群に属するカッタナイフ6は、カッタナイフ6の曲げ剛性が高剛性のナイフ群Bと低剛性のナイフ群Aとで互いに異なるため、高剛性のナイフ群Bのカッタナイフ6(高剛性ナイフ18)がダイス面5aに向かって押し付けられたときと低剛性のナイフ群Aのカッタナイフ6(低剛性ナイフ17)がダイス面5aに向かって押し付けられたときとでは、カッタシャフト7の曲がり方やカッタナイフ6を介してカッタシャフト7に加わる力(摩擦力)が異なる。その結果、回転によりカッタシャフト7に単調に力が加わることがなくなる。それゆえ、カッタシャフト7に生じる軸垂直方向の振れが自励的に増大することがなく、カッタシャフト7の異常振動を防止しつつペレットを安定して製造することが可能となる。
例えば、図5(a)に示されるようにナイフホルダ8の軸心Pの上下にそれぞれ2本づつ高剛性ナイフ18を配置し、これらの高剛性ナイフ18の隣に6本づつ低剛性ナイフ17を配置することもできる。
その際、例えば図5(b)に示されるように互いに隣り合った3本のカッタナイフ6を低剛性ナイフ17から構成されるナイフ群Aとし、このナイフ群Aの隣に配備された3本のカッタナイフ6を高剛性ナイフ18から構成されるナイフ群Bとして、これらナイフ群Aとナイフ群Bとがナイフホルダ8の軸心P回りに交互に配置されるようにしても良い。
なお、上述したようにカッタナイフ6の曲げ剛性を変化させるには、以下に示すように長さ、断面形状、又は材質などを変えればよい。
このようなカッタナイフ6の曲げ剛性を変化させるためには、図6(a)に示されるようにカッタ本体19の長さがL1の高剛性ナイフ18に対して、カッタ本体19が曲がり易くなるようにカッタ本体19の基端側の端部を径内側にΔLだけ伸ばして、図6(b)に示されるようにカッタ本体19の長さがL2と長くされたものを低剛性ナイフ17とすればよい。なお、カッタ本体19を基端側に伸ばすと、刃20の径方向位置がカッタナイフ6同士で合わなくなり、正常な切断ができなくなる虞があるので好ましくない。
さらに、図8(a)に示される低剛性ナイフ17に対して、カッタ本体19の上側にナイフ本体19を構成する材料よりヤング率が高い材料で形成された補強部材23を取り付けて、図8(b)に示されるように補強部材23により曲がり難くなったものを高剛性ナイフ18としてもよい。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
2 供給口
3 排出口
4 冷却室
5 ダイス
5a ダイス面
6 カッタナイフ
7 カッタシャフト
8 ナイフホルダ
9 ドライブハウジング
10 アウターハウジング
11 押圧手段
12 冷却室ハウジング
13 樹脂押出孔
14 ベアリング
15 貫通孔
16 軸シール
17 低剛性ナイフ
18 高剛性ナイフ
19 カッタ本体
20 刃
21 挿通孔
22 締結具
23 補強部材
A 低剛性のナイフ群
B 高剛性のナイフ群
M 材料
P ナイフホルダの軸心
Claims (5)
- ダイスから押し出された溶融樹脂の材料を切断するカッタナイフと、該カッタナイフを外周側に間隔をあけて複数備えるナイフホルダと、当該ナイフホルダが先端側に取り付けられたカッタシャフトと、前記カッタシャフトを回転自在に支持するアウターハウジングと、を備えた樹脂造粒装置であって、
前記複数のカッタナイフには、曲げ剛性が低いカッタナイフを周方向に連続して備えた低剛性のナイフ群に属するものと、前記低剛性のナイフ群より曲げ剛性が高いカッタナイフを周方向に連続して備えた高剛性のナイフ群に属するものとがあり、
前記低剛性のナイフ群と高剛性のナイフ群とが前記カッタシャフトの軸心に対してそれぞれ回転対称な配置となるように、前記ナイフホルダに複数のカッタナイフがそれぞれ取り付けられていることを特徴とする樹脂造粒装置。 - 前記ナイフホルダには、前記低剛性のナイフ群と高剛性のナイフ群とがカッタシャフトの軸心回りに交互に並ぶ配置となるように、前記複数のカッタナイフがそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂造粒装置。
- 前記カッタナイフの長さが、前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂造粒装置。
- 前記カッタナイフの断面形状が、前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂造粒装置。
- 前記カッタナイフを構成する材料が、前記低剛性のナイフ群に属するカッタナイフと高剛性のナイフ群に属するカッタナイフとで互いに異なっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂造粒装置。
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