JP5190393B2 - 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、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がカッタシャフトの軸心回りに回転することになる。
それゆえ、カッティングの際、何らかの理由によってカッタシャフトに対してカッタシャフトを軸心より上方に振る方向に力が加わると、自由端であるカッタシャフトのダイス側の端部が上方に振られ、カッタシャフトに垂直に取り付けられたナイフホルダがダイス面に対して傾斜することになる。そうすると、ナイフホルダの下側に取り付けられたカッタはダイス面に強く押し付けられるが、反対に上側に取り付けられたカッタはダイス面に弱く押し付けられる。
そうすると、今度はナイフホルダの左側に取り付けられたカッタナイフがダイス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が弱く押し付けられることになる。そして、カッタとダイス面との間に生じる摩擦力がナイフホルダの左側と右側とでアンバランスになり、カッタシャフトが回転方向に沿って下方向に曲がる。すると今度は、摩擦力がナイフホルダの上側と下側とでアンバランスになり、カッタシャフトが回転方向に沿って左方向に曲がる。このようにして、カッタシャフトに振れ方向と垂直な向きに摩擦力が作用し続けることで、カッタシャフトには「すりこぎ」のような振れ回り運動が生じることになる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、カッタシャフトが異常振動を起こすことがなく、ペレットを安定して製造することができる樹脂造粒装置を提供することを目的とする。
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せん断するカッタと、該カッタを先端側に備え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ハウジングと、を備えた樹脂造粒装置であって、
前記カッタシャフトは、軸垂直方向に沿った該カッタシャフトの断面がカッタシャフトの軸心回りに回転対称であると共に、当該カッタシャフトの軸垂直方向の剛性が直交する2方向で互いに異なるような異形断面形状に形成されていることを特徴とするものである。
前記カッタシャフトの異形断面形状に形成された部分は、軸心回りに円筒状に形成された前記カッタシャフトの外周面を軸心と平行な面に沿って切り欠いて形状することができる。
例えば、このような異形断面形状としては、前記軸心を挟んで対称な2箇所で該軸心と平行な平面を有する樽形状の断面や、長方形状の断面や、三角形状の断面が挙げられる。
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1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)を下側の供給口から上側の排出口に向けて流通させる冷却室2(水室とも言う)を先端側の内部に備えている。この冷却室2内には、溶融された樹脂の材料Mを押し出すダイス3と、ダイス3から押し出された材料Mをせん断するカッタナイフ4(カッタ)とがある。このカッタナイフ4は長尺のカッタシャフト5の先端側の端部にナイフホルダ6を介して取り付けられており、またカッタシャフト5の基端側にはベアリングハウジング7とこのベアリングハウジング7を軸心方向に移動自在に支持するドライブハウジング8と、ベアリングハウジング7を上流側(ダイス3側)に向かって押圧する押圧手段9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3は、カッタシャフト5と同軸心回りに円板状に形成されている。ダイス3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3aが形成されている。
ダイス3には、ダイス3内を貫通するように複数の樹脂押出孔10が形成されている。この樹脂押出孔10の上流側の開口は押出機の内部に連通しており、溶融した樹脂を押出機からダイス3側に供給できるようになっている。樹脂押出孔10の下流側はダイス面3aに開口しており、この下流側の開口から水中に材料Mを押し出せるようになっている。ダイス面3aは、軸心方向と垂直な方向を向いて平坦に形成されており、後述するカッタナイフ4の刃先が隙間なく接触できるようになっている。
ベアリングハウジング7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15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7の内部にはカッタシャフト5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7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11(軸受け)が設けられている。このベアリング11は、ベアリングハウジング7に対してカッタシャフト5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。
図2(a)に示されるように、ダイス面3aとカッタシャフト5との直角度の調整が十分でなかったり、その他何らかの偶発的な理由等でカッタシャフト5が軸心より上方に振れ角θだけ振られると、このカッタシャフト5と垂直に取り付けられたナイフホルダ6がダイス面3aに対して傾斜することになる。
ところが、上方(図2(b)の3側)に傾斜したカッタシャフト5の先端に取り付けられたナイフホルダ6を押圧手段9を用いてダイス面3aに押し付けると、ナイフホルダ6の下側(図2(b)の1側)に取り付けられたカッタナイフ4は、ナイフホルダ6の傾斜によってダイス面3aに近づいているのでダイス面3aに向かって強く押し付けられる。一方、カッタシャフト5の軸心を挟んで反対側に取り付けられた上側のカッタナイフ4は、ナイフホルダ6の傾斜によってダイス面3aから離れているのでダイス面3aに向かって弱く押し付けられる。その結果、下側のカッタナイフ4に生じる摩擦力の方が、上側にあるカッタナイフ4に加わる摩擦力より大きくなる。
そうすると、今度はナイフホルダ6の左側に取り付けられたカッタナイフ4がダイス3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4が弱く押し付けられることになる。そして、カッタナイフ4とダイス面3aとの間に生じる摩擦力がナイフホルダ6の左側と右側とでアンバランスになり、カッタシャフト5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5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。
ただし、直交する2方向(例えば、上下方向と水平方向)で曲げ剛性が異なるような異形断面形状であっても、偏心回転を誘発するような異形断面形状にカッタシャフト5を形成するのは好ましくない。そこで、本発明の樹脂造粒装置1では、カッタシャフト5の軸心回りに回転対称な異形断面形状にカッタシャフト5を形成している。このようにすれば、カッタシャフト5が偏心回転をすることがない。
このような異形断面形状にカッタシャフト5を形成するには、例えば軸心回りに円筒状に形成されたカッタシャフト5の外周面をその軸心と平行な面に沿って切り取れば良い。その際、図3(a)に示されるように円筒状の外周面の一部が軸心を挟んで対称な2箇所を切り取って、軸心と平行な平面を有する樽形状の断面にカッタシャフト5を形成したり、図3(b)に示されるように外周面を軸心回りに4箇所に亘って切り取って長方形状の断面にカッタシャフト5を形成したり、図3(c)に示されるように外周面を軸心回りに3箇所に亘って切り取って多角形状(図例では三角形状)の断面にカッタシャフト5を形成することができる。
それゆえ、カッタシャフト5は上下方向には変形しやすいが、水平方向には変形しにくくなる。そして、ダイス面3aに対してナイフホルダ6が傾斜している状態でカッタシャフト5を回転させた際、カッタシャフト5の上下側に配置されたカッタナイフ4がダイス面3aに接触したときの摩擦力と左右側に配置されたカッタナイフ4がダイス面3aに接触したときの摩擦力とに強弱が発生することになる。その結果、カッタシャフト5に一定の大きさのアンバランスな力が連続して加わらなくなり、カッタシャフト5の振れが自励的に増大することが防止でき、カッタシャフト5の不安定振動(異常振動)を抑制することができる。
一方、上述のような異形断面形状に形成されたカッタシャフト5は、断面の図心(重心)がカッタシャフト5の軸心上に位置しており、また軸心回りに回転対称に形成されている。それゆえ、カッタシャフト5を偏心回転させることなく安定して回転させることができ、良形状のペレットを安定して製造することができる。
例えば、上記実施形態では丸棒状に形成されたカッタシャフト5に対して、一対のベアリング11、11間の外周面を軸心と平行な平面に沿って切り欠くことで形成された異形断面形状を例示した。しかし、切り欠く部分にかえて例えば図5(a)に示されるようにカッタシャフト5の外周面の一部を突出させて左右方向の曲げ剛性を上下方向の剛性より大きくすることもできる。また、切り欠く部分にかえて図5(b)に示されるように、カッタシャフト5の外周面に、カッタシャフト5の曲げ剛性を変化させるような補強材を取り付けて、左右方向の曲げ剛性を上下方向の剛性より大きくすることもできる。さらに、外周面に突起を形成したり補強材を取り付けることは、上述のようにカッタシャフト5を樽形状、長方形状、又は三角形状の異形断面形状に形成するのに加えて行うこともできる。
さらに、上記実施形態のように円筒状の外周面を切り取る(切り欠く)際には、切り取りによって角や隅が鋭角にならないように曲面状や平面状に面取りを行っても良い。この場合、カッタシャフト5の異形断面形状は厳密な意味での樽形状、長方形状、又は三角形状等にならないこともあるが、本発明の異形断面形状にはこのような面取りによって僅かに変化した形状も含まれる。
2 冷却室
3 ダイス
3aダイス面
4 カッタナイフ
5 カッタシャフト
6 ナイフホルダ
7 ベアリングハウジング
8 ドライブハウジング
9 押圧手段
10 樹脂押出孔
11 ベアリング
12 貫通孔
13 軸シール
15 冷却室ハウジング
M 材料
Claims (6)
- ダイスから押し出された溶融樹脂の材料をせん断するカッタと、該カッタを先端側に備え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ハウジングと、を備えた樹脂造粒装置であって、
前記カッタシャフトは、軸垂直方向に沿った該カッタシャフトの断面がカッタシャフトの軸心回りに回転対称であると共に、当該カッタシャフトの軸垂直方向の剛性が直交する2方向で互いに異なるような異形断面形状に形成されていることを特徴とする樹脂造粒装置。 - 前記ハウジングには、前記カッタシャフトを回転自在に支持するベアリングが軸方向に距離をあけて一対設けられており、
前記カッタシャフトにおける一対のベアリング間が、前記異形断面形状に形成さ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。 - 前記カッタシャフトの異形断面形状に形成された部分は、軸心回りに円筒状に形成された前記カッタシャフトの外周面を軸心と平行な面に沿って切り欠いて形成され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。
- 前記カッタシャフトの異形断面形状に形成された部分は、前記軸心を挟んで対称な2箇所で該軸心と平行な平面を有する樽形状の断面を備えていることを特徴とする請求項3に記載の樹脂造粒装置。
- 前記カッタシャフトの異形断面形状に形成された部分は、長方形状の断面を備えていることを特徴とする請求項3に記載の樹脂造粒装置。
- 前記カッタシャフトの異形断面形状に形成された部分は、三角形状の断面を備えていることを特徴とする請求項3に記載の樹脂造粒装置。
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