JP5785540B2 - 水中ペレタイザにおけるカッターハブの位置を制御するシステム - Google Patents

Description

この出願は、２００９年６月１８日に出願された同時継続の米国仮出願No.61/213,550の優先権を有し、主張する。

本発明は水中ペレタイザの改良に関し、より詳しくは、手動操作、増分操作および自動化された操作を含む水中ペレタイザ用のカッターハブ位置制御装置を提供することに関する。

水中ペレタイザは公知であり、多数の開口を備えたダイプレートを有し、前記開口をダイプレート上のダイス面で終端させて溶融ポリマまたは他の溶融加工可能なストランド(strand)が、開口を介して押し出される。動力回転カッターは、モータシャフト上に配設されたカッターハブを有し、カッターハブから複数のブレードが支持され、ポリマがダイス面を超えて押し出されたときに、押し出されたストランドをペレットに分けるダイス面が付属されている。流体輸送ボックス（transport fluid box）は、ダイス面、カッターハブおよびブレードを含み、輸送流体が流れる切断チャンバを形成し、押し出されたストランドを冷却して堅め、これにより、一層、切断ブレードが押し出されたストランドをペレットに切断することを可能にする。モータが流体輸送ボックスを貫通するペレタイザ軸を駆動し、これにより回転カッターに動力を供給する。上述したペレタイザ、特に水中ペレタイザは、全て本発明の出願人が所有する米国特許第4,123,207、第4,251,198号、第4,728,276号、第5,059,103号、第6,332,765号および第7,033,152号を含む関連米国特許の中で開示されている。

多くの公知型式の水中ペレタイザは、ダイス面に対するブレードのオペレータによる手動調整に依存している。この手動調整は、全てのオペレータが同じ方法で、または同じ間隔でブレードの調整を行うわけではないので、再現性が限られる結果となる。手動調整はまた、異なるオペレータは特定型式の機械を調整することに対して経験のレベルが異なるという事実により影響される。更に、オペレータはブレードの耐用期間に悪影響を及ぼす非常に大きな調整を行うかもしれない。非常に小さな調整は、最終生成物の特性に影響を与えるであろう。

他の型式のペレタイザは、ダイス面に対しブレードを保持するためにばねを使用する。手動調整と同様に、ブレード上に付与される力はばねが圧縮される度合いに依存するので、ばねはまた、力の量の不一致を引き起こす。ばねの圧縮はダイプレート上の摩耗量とブレード上の摩耗量に影響される。流体輸送ボックス内の流体はまた、ダイス面に対向するブレードの絞りに寄与するような影響とは別に、ブレードの耐用期間を短くする。

公知ペレタイザの他の型式は、ブレードをダイプレートまで移動するために、気圧シリンダに依存する。前記シリンダ内の空気が圧縮可能であるという事実により、この手法はまた、水の影響とは別になる傾向がある。気圧シリンダから油圧シリンダに代えることは可能であるが、調整を行う方法は非常に複雑になる。油圧システムはまた、高価な油圧制御要素に依存する。時間と共に、これらの構成要素が漏れ、ペレタイザブレードの望まない移動を引き起こすであろう。高圧では、油圧ラインは拡張し、ブレードの移動を許容する。

油圧システムはまた、制御システムに必要とされるブレードの調整動作が行われるかを知らせるために、複数種類のフィードバックを必要とする。このフィードバックは、ダイプレートに配設された数種類の荷重検出装置、またはペレタイザのモータから付加されたアンペアにより提供される。しかし、これらのフィードバック機構は常に、適切に生じている伝達に十分に正確であるとは言えない。

より具体的には、水中ペレタイザの出願の多くは、ペレットを切断し、できるだけ素早くダイから放出するために、ブレードをダイプレートに対し傾斜させることを必要としている。ブレードを傾斜させ、ペレタイザの軸から所定の径方向距離だけ離れて配設することは、ボートのスクリューがボートを移動させるのと同様に、水中にあるブレードの動作がダイプレートと反対側にブレードを押圧する傾向にある状態を生み出す。先に特定された荷重検出機構では、単に流体の動作に起因する誤った読みを得ることがある。

更に、ペレタイザにより押し出され切断された所定のポリマは、潤滑する性質を有している。ペレタイザモータの負荷アンペアがダイプレートでの荷重を検出するのに使用されるのであれば、ブレードがポリマの潤滑性によりダイプレート上での摩擦を生み出せなくても、アンペアの増加は生じない。このアンペアの増加がないことは、所望の負荷を生み出すのに必要とされるよりも大きな力になり、ブレードの耐用期間に弊害をもたらす結果となる。

つまり、カッターハブ上のブレードの数、ブレードの幅、輸送流体の流量、生成される素材、素材の流量、およびペレタイザの速度は全て、ペレタイザモータに付加される荷重の一因となる。これらの要因のいずれかが変化すると、別のモータ負荷が増加することがあり、ブレード調整が困難になり、調整ができなければ、これが繰り返される。

米国特許第3,832,114号は、カッターハブの位置決め、すなわちダイス面に対するカッターブレードの位置決めを最適化するのに独立して使用され、手動粗密調整機構が開示されている。米国特許第3,912,434号は、粗さ調整を自動化し、粗密調整が圧縮空気シリンダの使用によりなされ、適切な調整が電気制御式ウォームギヤアッセンブリを利用することで達成される。フィードバックは、ブレードに接触する面上のダイス面に埋め込まれた振動および／または電気センサを使用することで達成される。限度は、発生する電気インパルスの大きさにより決定される。

ペレタイザの動きを制御するステッピングモータの使用は、米国特許第4,529,370号に開示されており、ステッピングモータは、カッターハブを徐々に移動するために、第１メインピストンと噛み合うギヤを制御している。ギヤは第２ピストンの動きに抗する止めフランジを位置決めし、付属するカッターハブでメインピストンをダイス面に向かって引っ張る。ステッピングモータは除々に回転するので、第２ピストンはメインピストンを引きつけることが可能になり、カッターブレードをダイス面に一層係合させる。カッターブレードとダイス面との間の伝導率は、より具体的にはキャパシタンスブリッジ回路(capacitance bridge circuit)が、フィードバック機構として作用し、ステッピングモータ調整の自動化を促進する。

米国特許第5,330,340号（“'３４０特許”）に開示されたように、カッターハブおよびブレードの動きの制御は、ねじ式シリンダの周りに円周方向にメインギヤと噛み合うギヤを備えた第２同軸シャフトを横断するように方向付けられたギヤ機構を備え、カッターハブとカッターブレードをダイ面と反対側に調整するために、シリンダを前方または後方に移動させる適合するねじ式駆動の付加的駆動モータを組合せることで、軸を含んだねじ式シリンダを位置決めすることにより達成される。‘３４０特許は、圧電型加速度計により測定されるように、ダイス面に対向するカッターブレードの振動に依存するフィードバ近接度を関係を監視し、これに応じて調整するために使用される。’３４０特許で開示されたカッターハブ機構は、米国特許第4,529,370号で開示され上述した同様の機構と反対に、上流またはポリマの供給側から作用する。

サーボモータを利用するペレタイザの指標付け(indexing)は、米国特許第6,217,802号(‘８０２特許)で開示されている。’８０２特許で開示された装置は自動的に、ペレタイザナイフを予め決められた距離だけダイス面に向かって、予め決められた時間間隔が満了するまでに、前に進める。好ましくは、均等距離だけ前進する定数は自動的に、ナイフの耐用期間を決定する固定された間隔で決められる。ペレタイザナイフは最初に、ダイス面に向かって、および反対側にそれらを前進することにより調整され、駆動モータ上に生じる負荷または耐性を測定するアンペアは予め決められた範囲内にある。この調整から、徐々に前進する数字が決められる。

サーボモータを用いたブレード調整はまた、ブレード上の力を測定する米国特許第6,663,372号(‘３７２特許)で開示されており、ブレードを調整することで、最終的にブレード上の所定の力の量を保持する。材料が異なると作用が異なり、ある材料は他よりも大きな力を必要とするので、‘３７２特許で開示されたユニットは、それぞれのポリマに対して構成されなければならない。ダイス面に対するカッターハブおよびカッターブレードの位置の調整は、ペレタイザが搭載される台車の動作を支持フレームに対して制御することにより達成される。

前述した観点から、高い再現性のある成果を生み出し、ブレードの調整が設定された時間間隔で、自動はもちろん手動で行われ、カッターハブの位置制御装置が、ブレードの外的影響に順応し補償することができる水中ペレタイザ内のブレードを調整する手段に対する要求がある。

本発明は、水中ペレタイザ内でブレード位置の調整を行うために、ダイプレートのダイス面に関してカッターハブおよびブレードを軸方向に移動させる。カッターハブの位置制御装置に関する。カッターハブの位置制御装置は一端で、中空モータ軸を貫通して延び、モータ軸後部の外側にある軸受けアッセンブリに取り付けられたモーションロッドと連通している。モーションロッドの前端は、摺動可能なスプライン駆動結合部により、モータ軸およびダイス面に関するカッターハブおよび切断ブレードの軸方向移動のためにカッターハブホルダに連結している。中空モータ軸、モーションロッドおよび摺動可能な連結部は、本発明の出願人が所有する米国特許第7,033,152号(‘１５２特許)で開示されており、その開示はここで十分に説明したように参照により本願に明確に取り込まれている。

カッターハブの位置制御装置は、高い再現性を実現するプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）により制御することができ、このため、調整はオペレータから影響を受けずに、またオペレータから独立して、常時行うことができる。更に、ロック可能なブレーキは、輸送流体が有する、ブレードの耐用期間に関する任意の外部の影響を取り除くために提供される。カッターハブの位置制御装置はまた、自動化を採用することにより、手動制御機能を妥協していない公知型式のペレタイザと比較して、制御上の問題点を簡略化している。

前述の観点から、本発明の１つの目的は、ペレタイザモータの中空駆動軸を貫通するモーションロッドの線上位置を調整する回転運動カッターハブの位置制御装置を有するペレタイザを提供することである。これにより、カッターブレードの取り付けられたカッターハブは、溶融された成形品のエネルギ、輸送流体の高流量およびカッターハブ自体の回転により影響を受けず、常に、また再現性良く、押し出された素材から均一のペレットを形成するために、前記切断面に対して位置決めされる。

本発明の他の目的は、ペレタイザが、ペレタイザモータ駆動軸を介して前記モーションロッドと共線(collinear)である回転動作のカッターハブ位置制御装置を包含することである。

本発明の更なる他の目的は、ペレタイザモータ駆動軸を貫通するモーションロッドの面に平行な面内にあり、前記モーションロッドに駆動可能に取り付けられた回転動作のカッターハブ位置制御装置を包含するペレタイザを提供することである。

本発明の異なる目的は、前記目的に基づくカッターハブの位置制御装置が、チェーンおよびベルトを利用する前記モーションロッドに取り付けられた被駆動機構に駆動可能に連結された駆動機構を用いて、前記モーションロッドに駆動可能に取り付けられた回転動作のカッターハブ位置制御装置を提供することである。

本発明の更に異なる目的は、前記目的に基づくカッターハブの位置制御装置が滑車、プーリおよびスプロケットを利用できる前記駆動機構と被駆動機構とを有することである。

本発明の他の目的は、前記目的に基づくカッターハブの位置制御装置が、化学的耐性および滑り抵抗があるベルトを有していることである。

本発明の異なる目的は、前記目的に基づくカッターハブの位置制御装置が、平らな、円形の、Ｖ字形の、回転ベルトおよび歯状ベルトを有することである。

本発明の更に異なる目的は、ペレタイザモータ駆動軸を介して前記モーションロッドを横断するように方向付けられ、前記モーションロッドに駆動可能に取り付けられた回転動作のカッターハブ位置制御装置を包含するペレタイザを提供することである。

本発明の他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、ペレタイザモータ駆動軸を介してモーションロッドを横断し、ベルトを利用する前記モーションロッドに取り付けられた被駆動機構に駆動可能に連結された動作制御装置上の駆動機構を用いて、前記モーションロッドに駆動可能に取り付けられたことである。

本発明の更に他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、モーションロッドを横断し、滑車、プーリ、スプロケットおよびギヤの少なくとも１つである駆動機構と被駆動機構とを有することである。

本発明の異なる目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、モーションロッドを横断し、横断方向、および同一面内で噛み合うことができる少なくとも２つのギヤを包含する駆動機構と被駆動機構とを有することである。

本発明の更に異なる目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、横断方向、および同一面内で噛み合うことができる少なくとも２つのギヤを包含し、好ましくは化学的耐性および滑り抵抗があるベルトに駆動可能に取り付けられた駆動機構と被駆動機構とを有することである。

本発明の他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、横断方向、および同一面内で噛み合うことができる少なくとも２つのギヤであり、平らな、円形の、Ｖ字形の、回転ベルトおよび歯状ベルトに駆動可能に取り付けられた駆動機構と被駆動機構とを有することである。

本発明の更に他の目的は、手動制御装置をモーションロッドに共線上に取り付けることを許容する動作制御ロッドの面と異なる面内にある回転動作のカッターハブ位置制御装置を包含するペレタイザを提供することである。

本発明の更に異なる目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置がステッピングモータを有することである。

本発明の他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置がマイクロステッピングモータを有することである。

本発明の更に他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置がサーボモータを有することである。

本発明の更に異なる目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、交流電流および直流電流を組み合わせて使用するサーボモータを有することである。

本発明の他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置がプログラマブル論理制御装置を介してフィードバック機構により制御されることである。

本発明の更に他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置がトルク、アンペア、線形距離、回転角度、振動および／または伝導性を包含するフィードバック機構により制御されることである。

本発明の異なる目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、エンコーダ、回転角センサ(resolver)、シンクロ、回転変圧器、ホール装置(Hall device)および／またはタコメータ用のフィードバックを受けることである。

本発明の更に他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、線形ねじおよび線形アクチュエータを介して回転動作を直線動作に変換することである。

本発明の他の目的は、回転動作のカッターハブ位置制御装置が、線形ボールねじであってもよい線形ねじを介して回転動作を直線動作に変換することである。

本発明のこれらのおよび他の目的は、多くの意図された利点と同じく、添付図面と併せて取り入れられた以下の説明を述べるときに、すぐに明確になる。

ペレタイザがダイプレート、カッターハブおよびカッターブレードを備えた共線カッターハブの位置制御装置および流体輸送ボックスの図である。 カッターハブホルダを備えた従来のカッターハブとカッターブレードの部分斜視図である。 モーションロッドとモータシャフトを備えた従来のカッターハブとペレタイザシャフトアッセンブリの部分断面図である。 カッターハブアッセンブリとモーションロッド構成要素の詳細を示す図３ａの拡大断面図である。 本発明に係る線形ねじを有するカッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザの断面図である、 図４ａに示すペレタイザで使用する取付フランジを備えた線形ボールねじの部分破断図である。 図４ａに示すペレタイザで使用するハウジングと引っ張りバネを備えた線形ねじの部分破断図である。 図４ａに示すペレタイザで使用する線形ボールねじとハウジングの部分破断図である。 図４ａに示すペレタイザで使用する線形ねじとハウジングの部分破断図である。 本発明に係る共線一体化ペレタイザとカッターハブの位置制御装置の断面図である。 ペレタイザに対し平行方向にあるカッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザの断面図である。 図５に示すペレタイザに対し代案の方向にあるカッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザの断面図である。 図５で構成されたカッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザの部分詳細断面図である。 切断面に沿った駆動機構、および被駆動機構を貫通する図７ａに示すペレタイザの水平方向断面図である。 切断面に沿った補助装置、およびカッターハブの位置制御装置上にあるコネクタを貫通する図７ａに示すペレタイザの水平方向断面図である。 ペレタイザを横断し駆動機構を制御する噛合ギヤを有するカッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザの断面図である。 カッターハブの位置制御装置が、駆動機構を制御する噛合ギヤを備えたペレタイザを横断する図８に対して代案配置されたペレタイザの断面図である。 連続的に回帰するカッターハブの位置制御装置のフローチャートである。 ブレードが連続的に位置決めされるカッターハブの位置制御装置のフローチャートである。 連続的に運転するカッターハブの位置制御装置のフローチャートである。

本発明の唯一の好適な実施形態が詳細に説明されているが、実施形態は実例のみによって付与されると理解すべきである。本発明は、以下の詳述で説明され、または図面に示された構成要素の構造および配置の詳細の範囲内に限定されることは意図しない。また、好適な実施形態を述べる中で、特定の専門用語が明確にする目的で用いられている。個々の特定の用語は、同様の目的を達するために同様の方法で作用する全ての技術的な均等物を包含すると理解すべきである。

最も典型的なペレタイザの作用は、アダプタによりダイプレートに取り付けられた押出成形器または溶融器、およびギヤポンプなど複数種類の溶融加工および供給設備から構成されている。更に、例えばフィルタ装置、スクリーン切替器またはろうそくフィルタなど他の設備、ポリマ誘導弁および他の装置は、溶融／供給装置と、押出成形産業で使用されている公知の金型との間で利用することができる。

図１を参照すると、カッターハブの位置制御装置を備えた水中ペレタイザが本発明の実施形態に従って示されている。ペレタイザ１０は、ダイプレート１６のダイス面に関連する複数のカッターブレード１４を支持する回転可能なカッターハブ１２を備えており、このカッターハブ１２により溶融ポリマまたは他の押出し成形可能な素材がダイプレート１６の押出開口１８を貫通して押し出され、カッターブレード１４がダイス面から出てペレットまで至るストランドを切る。流体輸送ボックスは概略的に参照番号２０で示されており、互いに対向する輸送流体入口２４と、輸送流体およびペレットスラリーの出口２６とを有する裁断チャンバ２２を備えている。裁断チャンバ２２を通過する輸送流体は、ストランドがペレット状に切り分けられ、出口２６を介してペレットを放出するために輸送流体に混入するように、溶融プラスチックまたは押出成形品を冷却し、凝固する。上述した構造は‘１５２特許で開示された従来の水中ペレタイザである。流体輸送ボックス２０は、締め付けボルト３２によりモータ５０の端部に配設されたフランジ３０に隣接して係合している傾斜フランジ２８を備えている。フランジ２８と３０は２カ所の溝状クランプ３４により係合するために反対方向に周縁端部を傾け、従来の方法でモータを配設するフランジ３０に対して流体輸送ボックスの組立および分解を可能にする。

図２に示すように、付属のカッターブレード１４を備えたカッターハブ１２は、ねじ式の雄型をねじで螺合されるように軸受けする中央に配設された内面ねじ孔３８を有し、カッターハブホルダ４２の雄ねじのある縮径端部４０と螺合する。図３ａに示すように、更に図３ｂに詳述するように、カッターハブホルダ４２は、米国特許第6,332,765号で開示され、および更に‘１５２特許の中で参照されるのと同様の方法で、長手方向溝および隆起形状の摺動可能なスプライン駆動結合部４６により、ペレタイザシャフト４４に摺動し駆動可能に連結されている。ペレタイザシャフト４４は、電気駆動モータ５０（図１）の中心を貫通して延びるモータシャフト４８を軸受けするカッターハブホルダ４２と係合するペレタイザシャフトの一部よりも径が大きい長手方向凹部４７を有している。ペレタイザシャフト４４は、モーションロッド５４を中心としたペレタイザシャフト４４とモータシャフト４８との同期した共回転を可能にするため、少なくとも１セットのねじで、モータシャフト４８に嵌合して取り付けられている。

図１、図３ａ、および図３ｂに示すように、モータシャフト４８は中空で、モータシャフト４８とモータ５０とを完全に貫通して延びる細長い一部品であるモーションロッド５４を包含している。モータシャフト４８の内側およびモーションロッド５４と同軸上で、線形軸受けが、モーションロッド５４の自由、かつ無制限な直線移動を容易にしている。モーションロッド５４は、カッターハブホルダ４２の内面ねじ端部５８とねじ式に係合する小径ねじ端部５６を有している。モーションロッド５４の小径端部５６は、モーションロッド５４とカッターハブホルダ４２の組立および分解を可能にするドライバ受入れ切り口５７を有している。ロッド５４上の小径ねじ端部５６はまた、カッターハブホルダ４２の端部に位置する内面ねじ端部５８の内側末端で、内側肩部６２に隣接する肩部６０を規定し、これにより、モーションロッド５４のねじ端部５６をカッターハブホルダ４２の内部に螺合して連結する。ロックねじ６４は、カッターハブホルダ４２の内面ねじ端部５８にねじ込まれることで、モーションロッド５４の端部に隣接して係合し、モーションロッド５４上の外面ねじとカッターハブホルダ４２の端部にある内面ねじ端部５８との間を固定する。カッターハブホルダ４２は、カッターハブ１２内で内面ねじ３８に係合する外面ねじ４０により、カッターハブ１２内に螺入される。

スプライン継ぎ手４６は、カッターハブホルダ４２をモーションロッド５４の動きによって決められるように、延ばしまたは短くすることができる。ロックねじ６４は、カッターハブホルダ４２の組立およびモーションロッド５４からの分解を可能にし、カッターハブホルダ４２とカッターハブ１２とをモーションロッド５４に固定するが取り外し可能に組み付ける。

図１を参照すると、モータ５０は、細長いボルト６５によってモータ５０から支持されているハウジング拡張部６６を有している。ハウジング拡張部６６はその外見上、好ましくは後部筐体７４内にある共線カッターハブ(collinear cutter hub)の位置制御装置１００を支持する端板７０によって遠位端で閉塞されている。ハウジング拡張部６６内でモータファン７６は、モーションロッド５４が貫通するモータシャフト４８に取り外し可能に接続されている。更なる線形軸受け（図示せず）が、モーションロッド５４の周りで、かつ、中空モータシャフト４８の内部に配設されている。

モータシャフト４８を貫通して延びるモーションロッド５４には、ハウジング拡張部６６の内部に軸受けアッセンブリ８０が設けられている。モーションロッド５４は、モーションロッド５４が内部に、遠位端にねじで取り付けられた軸受けスリーブ８２内を延在し貫通している。軸受けスリーブ８２の周りには同軸上に円周方向に、推力軸受けが配設されている。軸受けスリーブ８２の内部にねじで取り付けられた軸受けナット８６は、推力軸受けの位置を保持している。軸受けカバー９０がボルトで取り付けられた軸受けハウジング８８が、推力軸受け８４を囲んでいる。カッターハブ位置制御装置１００の位置決めシャフト１０２は、軸受けカバー９０の内面にねじで取り付けられたねじ式端子部１０４を有している。固定ナット９２は、軸受けカバー９０の外面にねじで取り付けられている。

本発明は好ましくは、少なくとも１つの通信ポート１５０を有し、図１には限定する意図はなく３つの通信ポート１５０が示されている。後述する電源１５２、プログラマブル論理制御装置１５４すなわち“ＰＬＣ”の少なくとも１つ、および入力／出力装置またはI/Oデバイスが、通信ポート１５０に取り付けられてもよい。接続ケーブル１５６が直接、それぞれの通信ポート１５０に取り付けられ、必要に応じて後部筐体７４内の開口を貫通する。当業者にとって公知なように、種々の装置の位置を他の配置にすることができ、ここで示された配置は限定する意図がなく、図示し明確にする目的で示されている。

図４ａに示すペレタイザ１０は、軸１０６が貫通する軸用ナット７１を包含する端板７０にボルトで取り付けられた共線カッターハブの位置制御装置１００を有している。位置決めシャフト１０２は、一端がねじ山１０４を介して軸受けハウジング８０の内側に固定され、他端が線形自在継ぎ手１１０の端部に固定された軸１０６からなる。線形自在継ぎ手の他方の端部は、ギヤボックス１０１のスプライン駆動軸１０８に連結されており、このスプライン駆動軸１０８は、モーション制御ハウジング１４８内に包含されたモータ１４６に直接連結されている。

任意設計のバックラッシュ構成要素を包含する従来の線形ねじは、当業者によって理解されるように、本発明に基づいて使用されてもよい。限定する意図はなく、線形ねじが取付けフランジ１１４（図４ｂ）またはハウジング１１６（図４ｄ）を備えた軸受けねじ１１２を有してもよい。代案として、線形ねじは、円周方向に引っ張りばね１２２（図４ｃ）が配置されたハウジング１２０内のねじ１１８（図４ｃおよび図４ｅ）を含むことができる。線形ねじはまた、好ましくは耐摩耗性、最も好ましくは真鍮を備えたハウジング１２４（図４ｅ）内のねじ１１８を含んでもよい。任意の理屈により跳ねることを意図しないがたつく構成要素が、ねじのねじ山と、それぞれのハウジング要素の内部にある補完的なねじ山との間の任意の自由移動を減らし、または取り除くように作用し、正確な制御、およびカッターハブの位置制御装置によってなされる調整の再現性が保証される。

図４ｆは、本発明の代案の実施形態を示し、ペレタイザ１０が一体化されたカッターハブの位置制御装置１９０を備え、線形ねじ要素が、前述したカッターハブの位置制御装置の本体に一体化されている。

より大きなペレタイザを考慮する中で、図１のペレタイザ１０のハウジング拡張部６６は、モータファン７６によるハウジング拡張部内の容積の適切な冷却が問題となる十分なサイズであってもよい。サイズが大きくなることは、線形軸受けの適切な配置に関する追加の懸念が生じ、軸の撓みが支持部と支持部の外部との間で生じないことを保証するために支持する。寸法は単独で、空間制限が問題になるときに法外であると判明できる。

寸法を考察するに伴い、本発明の追加の実施形態が図５と図６に示され、カッターハブの位置制御装置がモータシャフトの面に平行な面に移転されている。図５と図６とは、モータの方向に対するカッターハブの位置制御装置の方向においてのみ異なる。図示するため、および限定する意図なく、カッターハブの位置制御装置は、カッターハブの位置制御装置１００または一体化されたカッターハブの位置制御装置１９０を包含することができ、また、カッターハブの位置制御装置１００として以下に示されている。

図５を参照すると、ペレタイザ１０は、ベースプレート２０２にボルトで取り付けられたペレタイザベースプレート２００に固定して取り付けられている。ベースプレート２０２は好ましくはボルトにより、支持部２０４に固定して取り付けられている。カッターハブの位置制御装置１００は、角ブラケット２０８に固定して取り付けられ、その後に、ペレタイザベースプレート２００に固定して配設される。少なくとも１つの補助装置２１０がケーブル２１２により、カッターハブの位置制御装置上の連結部２１４に接続されている。補助装置２１０は、I/Oデバイス、電源、およびプログラマブル論理制御装置の少なくとも１つを備えることができる。

支持部２０４は、台のようにペレタイザの下方で垂直であってもよく、上方で垂直なことによりペレタイザ１０を吊してもよい。カッターハブ位置制御装置の位置決めシャフト２１６の軸は、モータ５０の中まで延在して貫通するモーションロッド５４に平行である。駆動装置２１８は、位置決めシャフト２１６のねじ端部にねじ止めされている。駆動装置２１８は、当業者にとって公知なように付着機構を使用する滑車、プーリ、スプロケットまたは他の均等な装置として具体化されてもよい。同様に、軸受けアッセンブリ２２０は、軸受けカバーに取り付けられた均等な駆動装置を有することができ、好ましくは被駆動機構の改良軸受けカバー２２２であってもよい。駆動コネクタ２２４は、駆動装置２１８を被駆動機構の改良軸受けカバー２２２に接続し、チェーン、または平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、回転ベルト、チェーンベルト、歯状ベルト、またはタイミングベルトを含むベルトなどであってもよい。歯状ベルトは、駆動機構と被駆動機構との間でのいずれの望ましくないスリップまたはがたつきを回避するために好まれて使用される。より好ましくは、歯状ベルトは滑る傾向がなく、化学的に耐性があり、通常使用において最小の伸びまたは拡張を伴う。最も好ましくは、歯状ベルトは低速で大きいトルクが付加していても滑りおよび伸びがなく、駆動機構から被駆動機構まで再現可能な動きの変換を提供する。駆動コネクタ２２４は、ペレタイザベースプレート２００内の開口２２６を貫通する。駆動装置２１８および駆動コネクタ２２４の下部は、カッターハブの位置制御装置１００、角ブラケット２０８およびペレタイザベースプレート２００の少なくとも１つに取り付け可能なハウジング２２８内に収容されている。安全スカート２３０が、ほこりのない運転を確保しオペレータの予想外のけがを防止するため、少なくとも１つのペレタイザベースプレート２００および後部筐体７４の少なくとも１つの表面に取り付けられている。

図７ａは更に、前述した駆動機構および被駆動機構を示す。カッターハブの位置制御装置１００が、駆動コネクタ２２４の使用により被駆動機構の改良軸受けカバー２２２に接続される駆動装置２１８に嵌合している。駆動コネクタ２２４は、ペレタイザベースプレート２００内の開口（図示せず）と、安全スカート２３０を貫通している。図７ｂは同様に、横断面の構成を示している。図７ｃは、更に少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つのカッターハブ位置制御装置１００に取り付けられた通信ポート２１４を示す横断面である。少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの補助装置２１０が、個々のケーブル２１２によりカッターハブの位置制御装置上の通信ポート２１４に接続されている。補助装置は、前述したI/Oデバイス、電源、およびプログラマブル論理制御装置の少なくとも１つを備えることができる。２つの補助装置を図示する目的で、個々の連結が限定する意図なく示されている。

図８と図９は、モータ５０の軸方向に対する横断方向にあるカッターハブの位置制御装置１００を示す。図８に限定する意図なく示すように、カッターハブの位置制御装置１００はブラケット２５０と共にベースプレート２００にボルトで取り付けられている。ブラケット２５２は、細長いボルト６８を利用する端板７０にボルトで取り付けられている。カッターハブ位置制御装置１００の位置決めシャフト２５４は、横断方向でギヤ２５８と噛み合う駆動ギヤ２５６に固定して取り付けられている。ギヤ２５８は、ブラケット２５２の軸受け（図示せず）内で自由に回転する軸２６０に固定して取り付けられている。ギヤ２５８は、軸２６４に固定して取り付けられた駆動装置２６２のギヤ要素と同一平面方向で噛合している。軸２６４は、ブラケット２５２の軸受け（図示せず）内で自由に回転する。駆動装置２６２は、駆動コネクタ２６６を介して、軸受けアッセンブリ２２０上の被駆動機構の改良軸受けカバー２２２に接続されている。ギヤの集合体が、ベースプレート２０２、ペレタイザベースプレート２００および後部筐体７４の少なくとも１つに取り付けられ、接続されたハウジング２６８内に収容されている。ギヤの割合は同じであってもよく、異なってもよい。

同様に図９において、位置決めシャフト２７０を備えたカッターハブの位置制御装置１００が、後部筐体７４内の開口（図示せず）を貫通している。更に、軸受けアッセンブリ２２０に取り付けられた被駆動機構の改良軸受けカバー２７４のギヤ要素と横断方向で噛合する駆動ギヤ２７２が、位置決めシャフト２７０に接続されている。図９に限定する意図なく示すように、カッターハブの位置制御装置１００が、ブラケット２５０を備えたベースプレート２０２にボルトで取り付けられている。ギヤの割合は同じであってもよく、異なってもよい。

カッターハブの位置制御装置１００が後部筐体７４の外側で移動するおかげで（図５，図６，図７ａ−図７ｃ，図８，および図９）、ペレタイザの従来の手動制御をカッターハブの位置制御装置による制御に加えて維持できることが利点であると理解すべきである。明確にするため、構成要素が図６においてのみ特定されており、共通する図５，図６，図７ａ−図７ｃ，図８，および図９で示された個々の構成要素は、同様に特定されていると理解すべきである。

図６では、真鍮からなることが好ましいフランジ２８０が端板７０にボルトで取り付けられている。手動調整装置２８４用の連動装置として機能するハンドル２８２を備えた薄ナットが、フランジ２８０にねじで取り付けられている。手動で操作するため、ハンドル２８２を備えた薄ナットが回転することにより手動で緩められ、このため手動調整装置２８４は回転でき、位置決めシャフト２８６を共線上に必要に応じて内方または外方に移動する。位置決めシャフト２８６は、被駆動機構の改良軸受けカバー２２２（図５，図６，図７ａ，図７ｂ，および図８）または被駆動ギヤ改良軸受けカバー２７４（図９）にねじで取り付けられたねじ式の終端（図示せず）を有し、回転可能にフランジ２８０を貫通して移動する少なくとも一部に螺入される。駆動装置および被駆動装置は、直線運動に対する回転を制御するために比率の最適化を容易にする限り、同じまたは異なる寸法であってもよい。

図１，図４ａ，図５，図６，図７ａ，図７ｂ，図７ｃ，図８，および図９に関するカッターハブの位置制御装置１００は、高度に制御化された位置決めを行うために、トルクが掛かった状態でゆっくりと回転を可能にする任意のモータ駆動装置であってもよい。カッターハブの位置制御装置１００はステッピングモータ、サーボモータであってもよく、特に優れた制御のために圧電性のモータであってもよい。ステッピングモータは、モータ巻線が単線または２本巻きである可変磁気抵抗、永久磁石およびハイブリッド型式であってもよい。ステッピングモータは、全て、半分またはマイクロステップを達成することができ、好ましくはマイクロステッピングモータである。ステッピングモータの制御は、単極、抵抗制限または双極性チョッパであってもよいモータを駆動するステップを備えている。索引能力は、単独の操作であってもよく、一体化された制御によってもよい。

サーボモータは、交流電流、直流電流、またはそれらの組合せであってもよい。好ましくは、サーボモータは、反応性のため交流電流を直流電流に変換し、交流電流により周期を遂行する。

上述したように、カッターハブの位置制御装置１００は、図１，図４ａ，および図４ｂのように共線上を作動することができ、図５，図６，図７ａ，図７ｂ，および図７ｃのように平行軸上を作動することができ、また図８および図９のように横断的に作動することができる。共線上を作動する機構は、カッターハブの位置制御装置１００の回転運動を、当業者にとって公知な線形ねじ、および同程度の線形アクチュエータを使用することによって直線動作に変換する結果をもたらす。平行軸動作のため、カッターハブの位置制御装置１００の回転動作は、回転動作として軸受けアッセンブリ２２０に伝達される。この軸受けアッセンブリ２２０は、フランジ２８０内の位置決めシャフト２８６（図６）のねじ部が回転するときに、直線運動に変換される。横断動作において、カッターハブの位置制御装置１００の回転動作は、軸受けアッセンブリ２２０を回転するために垂直に伝達され、その後、位置決めシャフト２５４（図８）と駆動ギヤ２５６が回転するため、直線運動に変換される。手動操作において、手動調整装置２８４の回転動作は同様に、上述した位置決めシャフト２８６により直線動作に変換される。

フィードバック機構が自動的な微調整をするのに必要な入力を提供することで、カッターハブの位置制御装置１００は回転し、十分な共線運動を発生して、最終的には許容範囲内でフィードバックを行うのに必要な距離だけモーションロッド５４を移動する。フィードバック機構は、当業者にとって公知なように、モータ駆動トルク若しくはアンペア数、カッターハブ位置制御装置のトルク若しくはアンペア数、移動された直線距離、回転度、カッターブレードとダイス面との間の伝導率、振動エネルギ、回転速度、およびこれらの組合せの少なくとも１つを含むことができる。フィードバック入力は、ホール装置、タコメータ、回転角センサ、回転エンコーダ、直線エンコーダ、シンクロ、回転変圧器など従来の用途を介して得ることができる。演算は当業者にとって公知なように、プログラマブル論理制御の利用比率、積分、微分または粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）よる計測を通じて、比率、積分、速度または粒子画像流速測定法の利用を通じて、また、比率、微分、速度または粒子画像流速測定法の利用を通じて達成される。

カッターハブの位置制御装置を備えたペレタイザ１０の作動は一般的に、（１）循環適応およびフィードバック下限値の設定（図１０）、（２）ブレードの設置およびフィードバック上限値（図１１）の設定、（３）自動運転動作（図１２）、および（４）手動制御のプロセスを有している。

帰還プロセスは本質的に、カッターハブをダイから固定されたホーム位置まで移動させる。図１０は、一連の事象を示す。最初に、３００のモータ電源オンでモータがオンされる。３０５のモータがホーム位置に配置されているかでは、モーションロッドの位置を認識することで、カッターハブが十分に後退しているか、またはホーム位置に後退させる必要があるかに関する決定を行う。３３０のはいで、カッターハブがホーム位置にあれば、帰還プロセスが完了する。３１０のいいえで、カッターハブがホーム位置になければ、３１５の手動で後退するで、モーションロッドが手動で後方に移動され、可能であればまたは機械的にオペレータが３２０でホームボタンを押し下げる。プロセスが自動化されていれば、モーションロッドは特定の時間間隔を超えて、規定の割合で引き下げられる。３２５のホーム位置が規定されるで、最も後退した位置が下限の設定点として規定され、３３０のはいで、モータがその位置を知る。４００のホーム位置で、本質的に、モータは任意のトルクまたはアンペア数から開放される。

図１１の４００で示すホーム位置から、加熱ダイ面を交差して輸送流体を活発に通過させ、またはさせないで、カッターハブの位置制御装置はダイの位置を探索する。モーションロッドがダイの面と対向するカッターハブを上限まで移動させるのであれば、この決定要因は４０５のブレードが適所にある、まで到達する。４２５のはい、でブレードがホーム位置にあれば、５００の連続運転開始でシステムが運転準備をする。４１０のいいえ、でブレードがホーム位置になければ、４１５のダイボタンを発見するに進み、カッターハブの位置制御装置がモーションロッドを移動させ、４２０のホーム位置までブレードを移動するでカッターハブおよびブレードをダイス面に対向するように位置決めし、これにより、上限設定点を規定する。上限設定点では、モーションロッドがダイの面と対向するカッターハブを上限まで移動させ、４２５のはい、に到達する。一旦、４２５のはい、に到達すれば、システムは５００の連続運転開始で自動的に運転準備をする。

図１２を参照すると、５００の連続運転開始で、装置が始動し、５０５の装置始動で遅延タイマーが起動し、５１０の遅延タイマー機能で、調整のために適切な時間を設定する。適切な時間に到達すると、５１５のはい、でカッターハブの位置制御装置はモーションロッドを調整し、ダイス面に対向するカッターハブおよびカッターブレードの位置を維持し、これにより、５２０の範囲維持でフィードバック機構で決定された範囲が維持される。５２５の連続的に繰り返すで、範囲内で遅延タイマーが一旦、再び起動すると、遅延時間が決定されるまで５１０の遅延タイマー機能で、設定され、前記限度に到達すると、５２０の範囲維持より前の５１５のはいで、サイクルが繰り返される。

限定する意図無く例示するモータトルクまたはアンペア数を使用すると、一般的なペレット化プロセスはモータから利用可能な出力の約１０％から９０％を使用できる。概略的に、例えば滑らかな素材が約２０％から４０％利用することができる一方、侵襲性(aggressive)の素材、高粘性素材または高充填材料などは利用可能な出力の約８０％を必要としてもよい。ほとんどの素材にとって例示するように、約３０％から６０％のトルクは妥当であり、これがプロセスに対し作動領域として設定される。一旦、動作トルクが３０％から６０％の範囲を外れると、カッターハブの位置制御装置はダイス面に向かってモーションロッドを移動し、トルクを少なくとも３０％まで増加し、または、モーションロッドを引き下げ、６０％以下にトルクを下げる。更に、カッターハブの位置制御装置はモーションロッドを特定の速度で移動させることにより、これらを調整するために制御されることができる。遅延時間は、フィードバック機構が起動される回数を決定し、これにより調整の回数も決定する。

代案として、最小および最大の設定点が分かっているカッターハブの位置制御装置は、これら設定点の間を移動する距離を細分化でき、例えば、規定された限度内で所望の範囲を維持するため、固定された増加分で、または固定化された時間間隔で徐々に増加するようにこの距離を超えて移動できる。ブレードを移動するために前進し、または後退する外部軸により移動される距離は、プログラムされることができ、前記軸はブレードの調整に必要とされるいつも同じ距離を移動する。もし、利用可能なブレードの耐用期間が知られ、ブレード調整および増加分が公知のパラメータであれば、ブレードを交換する最適時間は、補助的に計画生産工程の中で予め決められ、故障時間を推定する。当業者に公知の他のフィードバック機構および上述した詳細は、プロセスを制御するために比較可能な方法で利用できる。

油圧で調整されるペレタイザと比較するとき、本発明に係るカッターハブの位置制御装置は摩耗部品をほとんど有さず、ユーザは低額の維持費で摩耗部品を変換する。更に、多くの水中ペレタイザシステムはすでに、システム全体を制御するためにPLCを使用し、ほとんどの現行システムにおいて、PLCはすでに存在し、最小限だけ改良されたカッターハブの位置制御装置に使用される。

前述の説明および図面は本発明に係る原理の解説のみに考察されるべきである。本発明は種々の形状および寸法で構成され、好適な実施形態の範囲に限定されない。本発明に係る多数の応用は、当業者にとって容易になされる。従って、開示された特定の例や正確な構成、および図示され説明された動作に本発明を限定するのは望まれていない。むしろ、本発明の範囲から逸脱することなく、全ての適切な改良および均等物が適用される。

１０ ペレタイザ
１２ カッターハブ
１４ カッターブレード
５４ モーションロッド
１００ カッターハブの位置制御装置

Claims (11)

1. 押し出されたポリマを受けるために輸送流体が通過する水室と、
   モーション制御ロッドが貫通する中空駆動軸により駆動される複数のカッターブレードを備えるカッターハブであって、前記モーション制御ロッドが前記中空駆動軸を完全に貫通して延びるカッターハブと、
   一端が前記モーション制御ロッドの端部にねじで係合し、前記中空駆動軸を貫通する前記モーション制御ロッドと同一線上にあり、前記カッターハブおよびブレードを軸方向に金型の切断面に向かって、および前記金型の切断面から離れるように位置決めするため、回転して前記駆動軸内で前記モーション制御ロッドを直線的に移動する前記カッターハブのための回転動作する位置制御装置と、
   前記カッターハブの位置制御装置に自動化されたフィードバックを提供する制御装置であって、予め決定された範囲を有するフィードバック機構が自動的な微調整をするのに必要な入力を提供することで、前記カッターハブの位置制御装置が回転し、十分な直線運動を発生して最終的には許容範囲内でフィードバックを行うのに必要な距離だけ前記モーション制御ロッドを移動し、前記フィードバック機構がモータ駆動トルクまたはアンペア数と、移動された直線距離との組合せを含み、カッターブレードの取り付けられたカッターハブが常に、また再現性良く前記切断面に対して位置決めされ、押し出された素材から均一のペレットを形成する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする、切断面を有する押出ダイを介してポリマを押し出すための水中ペレタイザ。
2. 前記カッターハブの位置制御装置が、ステッピングモータ、マイクロステッピングモータまたはサーボモータを含むことを特徴とする請求項１に記載のペレタイザ。
3. 前記制御装置が、プログラマブル論理制御装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のペレタイザ。
4. 前記カッターハブの位置制御装置が、エンコーダ、回転角センサ、シンクロ、回転変圧器、ホール装置およびタコメータの少なくとも１つからフィードバックを得ることを特徴とする請求項３に記載のペレタイザ。
5. 前記カッターハブの位置制御装置が、線形ねじおよび線形アクチュエータの少なくとも１つを介して、回転運動を直線運動に変換するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のペレタイザ。
6. 前記制御装置は、前記カッターハブとブレードがフィードバック機構により設定された値の範囲の外側であることを示すフィードバック機構から受ける入力に応えて前記モーションロッドの移動を開始することを特徴とする請求項１に記載のペレタイザ。
7. モーション制御ロッドが延在して貫通するモータにより駆動される中空駆動軸に連結されたカッターハブとブレードと、
   前記モーション制御ロッドと同一線上にある前記カッターハブのための回転動作するカッターハブ位置制御装置とを備え、
   前記位置制御装置の一端が前記モーション制御ロッドの端部にねじで係合し、
   前記モーション制御ロッドが、前記カッターハブとブレードとを軸方向に金型の切断面に向かって、および前記金型の切断面から離れるように移動するため、前記駆動軸内を直線的に移動可能である、
   水中ペレタイザ内のダイプレートの切断面に関しカッターブレードを制御する方法において、
   前記方法が、
   モーション制御ロッドの位置に基づいて、前記カッターハブを前記ダイプレートから離れ、下限設定点を規定する第１位置まで移動させるステップと、
   前記カッターハブを前記ダイプレートに向かって、前記ブレードが前記ダイス面に対向するまで前記モーション制御ロッドを用いて、上限設定点を規定する第２位置まで移動するステップと、
   連続運転のために前記ペレタイザを始動するステップと、
   フィードバック機構を起動し、前記フィードバック機構から受ける入力に基づいて前記ダイス面に対し前記カッターハブとブレードの位置を調整するステップであって、予め決定された範囲を有するフィードバック機構が自動的な微調整をするのに必要な入力を提供することで、前記カッターハブの位置制御装置が回転し、十分な直線運動を発生して最終的には許容範囲内でフィードバックを行うのに必要な距離だけ前記モーション制御ロッドを移動し、前記フィードバック機構がモータ駆動トルクまたはアンペア数と、移動された直線距離との組合せを含むステップと、
   を備えたことを特徴とする方法。
8. 前記調整するステップが、前記ダイス面に対する前記カッターおよびブレードの位置を前記フィードバック機構により決定された値の範囲内、かつ、前記設定点の間に、保持するステップを備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記カッターハブを前記ダイプレートから離れるように、および前記ダイプレートに向かって移動するステップが、前記カッターハブの位置制御装置としてステッピングモータ、マイクロステッピングモータまたはサーボモータを使用するステップを備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. フィードバック機構を起動するステップが、前記中空駆動軸を貫通するモーション制御ロッドの直線位置を調整する回転運動カッターハブの位置制御装置を有し、カッターブレードの取り付けられた前記カッターハブが、溶解された押出し成形品、および輸送流体の流量による影響を受けずに押し出された素材から均一のペレットを形成するために、常に、また再現性良く、前記切断面に対して位置決めされるステップを備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記カッターハブの位置制御装置が、エンコーダ、回転角センサ、シンクロ、回転変圧器、ホール装置およびタコメータの少なくとも１つからフィードバックを得るステップを更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。

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