JP5988948B2 - ペレタイザ - Google Patents

Description

本発明は、樹脂混練造粒装置のペレタイザに関するものであって、特に、ペレタイザにおけるダイプレート部と水室（水室部）との締結技術に関するものである。

連続混練機などの樹脂混練設備には、混練された樹脂材料をペレットに加工するペレタイザが設けられている。
例えば、特許文献１に示すペレタイザは、溶融した樹脂材料の流れ方向に沿って、樹脂混練設備の下流側に位置するものとなっており、上流側の樹脂混練設備より流れてきた溶融した樹脂材料をダイプレート部に導く構造となっている。

ダイプレート部には、樹脂材料を押し出すことのできる貫通穴（樹脂穴）が多数形成されており、これら多数の貫通孔から樹脂材料は細い棒状になって押し出される。また、ペレタイザは、このダイプレート部の側方に、ダイプレート部に連結した状態で水室部を有している。この水室部はダイプレート部に面する側が凹状に凹んでおり、この凹状の部分がダイプレート部から押し出された樹脂材料を冷却する水室とされている。この水室部の水室内には、ダイプレート部から押出された樹脂材料を切断するカッター刃（ナイフ）が設けられており、樹脂材料を冷却する冷却水が循環している。このカッター刃はモータなどを用いて水平方向を向く軸回りに回転自在とされており、軸回りに回転するカッター刃でダイプレート部から押出された樹脂材料を切断することにより、所望の長さに揃えられた樹脂材料のペレットが成形される。

特開２０１０−１６２８２９号公報

ところで、上述したペレタイザでは、水室内をメンテナンスする場合を考えて、水室部とダイプレート部とは互いに離間可能とされている。そのため、特許文献１のペレタイザでは、ダイプレート部と水室部とが互いに連結した位置から分離しないように、ダイプレート部と水室部とを連結位置でロックする機械的なロック機構が設けられている。また、特許文献１のペレタイザには、水室部に設けられたカッター刃が所定の力でダイプレート部に押し付けられるように、水室部とダイプレート部とを両者が互いに引き寄せ合うように押動する油圧式のクランプ機構が設けられている。

なお、水室内をメンテナンスする際には、クランプ機構により加わっていた押し付け力をゼロにし、その後、ロック機構を解錠状態にする。このようにすれば、水室部をカッター軸、カップリング、モータなどと一緒にレールに案内された台車などに載せてダイプレート部から離間させることができ、水室部とダイプレート部との間に作業スペースが確保され、水室内をメンテナンスすることも十分に可能となる。

しかしながら、上述した特許文献１のペレタイザに設けられる油圧式のクランプ機構は、メンテナンス時以外は、水室内の水圧や樹脂圧力などの外力によって離間しないように、ダイプレート部及び水室部の一方を、他方側に向けて常時押動し続ける必要がある。つまり、クランプ機構に用いられる油圧の加圧源には油圧ポンプなどが用いられているので、油圧ポンプの連続運転が必要となり、ペレタイザのランニングコストが高騰しやすくなる。

また、クランプ機構に油圧シリンダなどを用いると、油圧シリンダにはある程度の油漏れや油圧低下などが付随するため、油漏れや油圧低下などを頻繁に監視しておく必要があり、ペレタイザの装置構成が複雑なものとなりやすい。
さらに、クランプ機構に油圧を用いると、周方向に複数ある油圧シリンダに加える油圧が何らかの原因で変動した場合には、ダイプレート部に対するカッター刃の押し付け力が不均一になり、ダイプレート部に対するカッター刃の当たり方が変化して、ペレットの品質に影響が出る可能性もある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、油漏れや油圧低下などの監視が不要となり且つ安定した力でダイプレート部と水室部とを締結する技術を備えることで、品質が安定したペレットを安価な製造コストで製造することができるペレタイザを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のペレタイザは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のペレタイザは、樹脂材料が押し出されるダイプレート部と、このダイプレート部から押し出された樹脂材料を水中で冷却しつつカッティングする水室部とを備えたペレタイザにおいて、前記水室部とダイプレート部とは、いずれか一方が他方に対して接離可能とされており、前記ダイプレート部と水室部とを連結位置でロックするロック機構と、前記ロック機構により連結位置にロックされたダイプレート部と水室部とを互いに引き寄せる磁力を発生させるクランプ機構とが設けられており、前記ロック機構は、前記水室部側からダイプレート部側へ向って突出するロッドと、前記ダイプレート部側に設けられると共に前記連結位置においてロッドの先端に嵌合可能とされたロック部材と、を有しており、前記クランプ機構は、前記ロッドの先端に設けられた電磁石と、前記ロック部材とを有し、且つ前記電磁石の磁力により、前記ロッドとロック部材とを引き寄せる構成とされていて、前記ロッドおよびロック部材は前記水室部の外周に沿って配備されると共に、前記ロッドおよびロック部材が前記ロック機構とクランプ機構との双方に共通して用いられていることを特徴とする。

なお、好ましくは、前記クランプ機構は、前記ダイプレート部と水室部とのいずれか一方に設けられているとよい。
なお、好ましくは、前記ロッドおよびロック部材はその複数組が周方向に一定の間隔をあけるようにして配備され、前記クランプ機構は、前記水室部の外周に沿って複数の電磁石を備えているとよい。
なお、好ましくは、前記電磁石は、発生する磁力を調整可能となっているとよい。

本発明のペレタイザによれば、油漏れや油圧低下などの監視が不要となり且つ安定した力でダイプレート部と水室部とを締結することができるようになるため、品質が安定したペレットを安価な製造コストで製造することができる。

第１実施形態のペレタイザを正面から見た図である。 （ａ）はロック機構、クランプ機構が動作中のペレタイザ、（ｂ）はロック機構、クランプ機構が非動作（解錠状態）のペレタイザ、（ｃ）は水室部とダイプレート部とを分離状態としたペレタイザを示している。 第１実施形態の水室部をダイプレート側から見た側面図である。 （ａ）は第２実施形態のペレタイザの正面図であり、（ｂ）は２実施形態のペレタイザをダイプレート側から見た側面図である。 （ａ）は従来のペレタイザを正面から見た図であり、（ｂ）は従来のペレタイザのクランプ機構の側面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係るペレタイザ１の第１実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示すように、第１実施形態のペレタイザ１は、樹脂材料が押し出されるダイプレート２ａと、そのダイプレート２ａに接続され、ダイプレート２ａを保持するダイホルダ２ｂとにより一体的に構成されるダイプレート部２を備えている。また、第１実施形態のペレタイザ１は、そのダイプレート２ａから押し出された樹脂材料を水中で冷却しつつカッティングするための水室３ｃがその内部に形成されてなる水室ハウジング３ａと、その水室ハウジング３ａに接続され、水室ハウジング３ａを保持する駆動部３ｂとにより一体的に構成される水室部３を備えている。なお、水室部３とダイプレート部２とは、いずれか一方または両方が水平方向に移動可能とされており、互いに近接、離反自在とされている。また、このペレタイザ１には、ダイプレート部２と水室部３とを連結位置でロックするロック機構４と、ロック機構４により連結位置にロックされたダイプレート部２と水室部３とを互いに引き寄せる磁力を発生させるクランプ機構５とが設けられている。

まず、第１実施形態のペレタイザ１を構成するダイプレート部２、水室部３、ロック機構４、クランプ機構５について説明する。
ダイプレート部２は、溶融した樹脂材料を細い棒状に押し出すものであり、連続混練機などのような混練設備の下流側に配備されている。このダイプレート部２に、混練設備で混練された樹脂材料が直接供給されている。

本実施形態のダイプレート部２は、支持フレーム６を用いて基礎に接続されている。なお、ダイプレート部２は、支持フレーム６に固定されて水平方向に移動しない構成ではなく、熱膨張を考慮して、ダイプレート部２は固定された支持フレーム６に対して所定の距離（例えば１０mm程度）だけ水平方向に移動可能に構成されている。ダイプレート部２の側面のうち、水室部３側を向く側面の中央には、上下方向に沿って切り立った垂直の押出面８が形成されている。この押出面８の表面には、後述する押出孔７が複数形成されている。また、この押出面８の外周側には、押出面８を全周に亘って囲むように円環状のダイ側側壁部９が形成されている。このダイ側側壁部９を水室部３の水室側側壁部１０（詳細は後述）に面状態で衝合させることで、ダイプレート部２は水室部３の水室３ｃ内を水密に閉鎖できるようになっており、水室部３の水室３ｃ内を冷却水が循環可能な閉塞空間として利用できるようになっている。

また、押出孔７からは、溶融状態の樹脂材料が水室部３の水室３ｃ内に押し出される。このようにして水室３ｃ内に押し出された樹脂材料は、水室３ｃの冷却水で冷却されると共に水室３ｃ内に収容されたナイフホルダ１１の先端に設けられたカッター刃（ナイフ）１２で所望の長さにカッティングされてペレットとして回収される。
水室部３は、上述したダイプレート部２の押出孔７から押し出された樹脂材料を数mm程度の短尺片にカッティングしつつ冷却し、切断され冷却された樹脂材料の短尺片をペレットとして回収するものである。この水室部３は、底面に車輪１３を備えており、車輪１３を転動させることで基礎に対して水平方向に移動可能（ダイプレート部２に対して接離可能）とされている。

また、ダイプレート部２側を向く水室部３の側面は凹状に凹んだ水室３ｃとされており、この凹状に凹んだ水室３ｃには押出面８に押し付けられて樹脂材料をカッティングするカッター刃１２が設けられている。また、水室３ｃの外周側には、上述したダイプレート部２のダイ側側壁部９に面状態で衝合して、水室３ｃ内を水密に保持可能な水室側側壁部１０が円環状に形成されており、上述したダイ側側壁部９に対して面状態で接触可能となっている。

具体的には、水室３ｃは、上述したダイ側側壁部９と水室側側壁部１０とを隙間無く密着させることで、開口が閉鎖可能とされている。また、水室３ｃの内部には冷却水が循環されている。この水室３ｃには、図示しない冷却水供給管や冷却水排出管が接続されており、冷却水供給管を通じて水室３ｃ中に冷却水を供給すると共に、冷却水中で冷却された樹脂材料をペレットとして水室３ｃ内から回収できるようになっている。

また、この円環状の水室側側壁部１０の外周側には、径外側に向かって庇状に突出したフランジ部１４が形成されている。フランジ部１４は、水室３ｃの開口の外周に沿って径外側に庇状に張り出した部分である。このフランジ部１４には、後述するロック機構４のロッド１５が貫通状に支持されている。
さらに、水室部３には、この水室部３の内部を水平方向に貫通するように回転軸部１６（カッター軸）が設けられている。この回転軸部１６は、水平方向を向く軸回りに自由に回転できるようになっており、ダイプレート側の軸端は水室３ｃ内に達している。この水室３ｃ内に位置する回転軸部１６の軸端にはナイフホルダ１１が形成されている。ナイフホルダ１１は、フランジ状に形成されており、その軸径は駆動部３ｂからダイプレート２ａに近づくにつれて大きくなっている。また、このフランジ状とされたナイフホルダ１１の端面は、上下方向に沿って切り立った垂直面となっており、その端面にカッター刃１２の刃先が対向し、且つ、そのカッター刃１２の刃先が回転軸部１６の軸心に対して垂直となるように、言い換えれば刃先を軸垂直方向に向けて、取り付けられている。また、この回転軸部１６の軸は駆動部３ｂの内部でベアリングなどを用いて回転自在に支持されている。そして、回転軸部１６の軸はカップリング２０を介してモータ（ドライブハウジング２１内のモータ）に接続されている。すなわち、モータ（ドライブハウジング２１内のモータ）などを用いて回転軸部１６は回転自在とされている。

つまり、回転軸部１６を水平方向を向く軸回りに回転させると、回転軸部１６の先端のナイフホルダ１１に取り付けられたカッター刃１２も回転し、回転するカッター刃１２が冷却水中でダイプレート部２の押出孔７から押し出された樹脂材料をカッティングすることで、ペレットが所望の長さにカッティングされる。
なお、このような水室３ｃ内での樹脂材料のカッティングは、水室部３のカッター刃１２をダイプレート部２に押し付けた状態でカッター刃１２を回転させるものであるため、ダイプレート部２に対して水室部３を一定の力で密着させておく必要があり、そのため上述したロック機構４やクランプ機構５が設けられる。

ロック機構４は、ダイプレート部２に対して水室部３が離反しないように固定するものであり、ダイプレート部２と水室部３とを連結位置でロックする構成とされている。本実施形態のロック機構４には、水室部３に設けられた棒状のロッド１５（図１においてグレーで示された部分）に、ダイプレート部２のロック部材１７（図１において斜線で示された部分）を嵌合させる構成が採用されている。このロッド１５とロッド１５を固定するロック部材１７とは、水室部３の外周に沿って複数組（図例では４組）設けられており、図３に示すようにそれぞれのロッド１５は周方向に一定の間隔をあけるようにして配備されている。このように周方向に一定の間隔をあけてロッド１５を均等に配置すれば、水室部３とダイプレート部２とを周方向に均等な力で連結固定できるようになっている。

ロック機構４のロッド１５は、本実施形態では水室３ｃ側に設けられており、ダイプレート部２に設けられたロック部材１７によりロック可能とされている。このロッド１５は、いずれも水室部３の移動方向（前後方向、近接離反方向）に沿って配備されており、それぞれが互いに平行となるように取り付けられている。また、ロッド１５は、水室部３からダイプレート部２側に向かって突出するように伸びており、その突端には後述する電磁石１８が埋め込み状態で取り付けられている。また、ロッド１５の長手方向の中途側は上述した水室部３のフランジ部１４に貫通状態で固定されており、ロッド１５は水室部３と一体に移動可能とされている。

ロック機構４のロック部材１７は、本実施形態ではダイプレート部２側に設けられており、ダイプレート部２のロッド１５に嵌合してロッド１５の移動を規制可能とされている。このようなロック部材１７は、ロック機構４に採用される嵌合構造によってさまざまな形状を採用しうるが、例えば、ロッド１５の外周面に溝部や穴部を径方向に沿って形成しておき、この溝部や穴部に対して棒状、板状、先端二股状のロック部材１７を径外側から挿し込むことでロッド１５の移動を規制するような構成を採用することができる。

このロック部材１７は、ロック部材１７のさらに外側に配備されたロック用シリンダ１９を用いて径方向に移動自在となっており、径方向に移動することでロッド１５に嵌合したり嵌合が外れたりする構成となっている。例えば、図２（ｂ）に示すようにロック用シリンダ１９を用いてロック部材１７を径外側に移動させれば、ロッド１５に対するロック部材１７の嵌合が外れて、ロッド１５をダイプレート部２から水室部３の方向に向かって引き抜くことが可能となり、ダイプレート部２と水室部３とを連結位置から分離させることが可能となる。一方、図２（ｂ）に示すものとは逆の方向（径内側）にロック用シリンダ１９を用いてロック部材１７を移動させれば、ロック部材１７がロッド１５に嵌合してロッド１５の移動が規制されるようになり、ダイプレート部２と水室部３とを連結位置に移動しないように固定（位置決め）することが可能となる。

上述したロック機構４を用いればロック部材１７によりロッド１５の水平方向移動が規制され、ダイプレート部２に対して水室部３を密着状態に保持することができる。なお、ロック機構４はダイプレート部２と水室部３とを引き寄せる力（引力）を調整するものではなく、本発明のペレタイザ１では次に示すクランプ機構５を用いてこの引力を調整している。

クランプ機構５は、ロック機構４により連結位置にロックされたダイプレート部２と水室部３との間に磁力を発生させるものであり、ダイプレート部２と水室部３とを互いに引き寄せる引力、言い換えれば、両者を密着させる力を発生させるものである。具体的には、このクランプ機構５は、ダイプレート部２と水室部３とのいずれか一方に設けられて、他方との間に磁力を発生させる電磁石１８を備えている。本実施形態のクランプ機構５は、水室部３に設けられる複数のロッド１５の先端にそれぞれ電磁石１８を有しており、水室部３の外周に沿って複数の電磁石１８を備えることで周方向に均等に引力を発生できるようになっている。

また、それぞれの電磁石１８には、図示は省略するが、電磁石１８に電流を供給する配線ケーブルが設けられている。これらの配線ケーブルを介してそれぞれの電磁石１８に供給される電流は変更可能とされており、電流を変更することで電磁石１８で発生する磁力を調整したり、ダイプレート部２と水室部３との接触面圧を変化させることも可能となっている。

つまり、上述した電磁石１８に電流を送って電磁石１８に磁力を発生させる。このロッド１５の先端に対向するダイプレート部２は、一般に鉄鋼のような部材（例えば鉄などの強磁性体）で形成されているため、ロッド１５の先端に設けられた電磁石１８がダイプレート部２を引き寄せ、両者の間に引力が発生する。その結果、水室部３がダイプレート部２に引き寄せられて、ダイプレート部２と水室部３とを互いに引き寄せる引力を発生できるようになる。

上述したクランプ機構５で発生する磁力を用いてダイプレート部２に対する水室部３の引力を調整すれば、油圧シリンダなどを用いていないので油漏れや油圧低下などの監視が不要となり、品質が安定したペレットを安価な製造コストで製造することができる。
例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、油圧を用いたクランプ機構１０５を採用した場合、油圧を用いる限りは油漏れや油圧低下などが多少は発生するため、油漏れや油圧低下などの監視が必要となり、ペレタイザ１０１の装置構成が複雑なものとなる。

また、油圧を用いてダイプレート部１０２に対するカッター刃１１２の押し付け力を調整する場合、油圧シリンダ１２０の一部で油圧が変動すると押し付け力も不均一となり、品質が安定したペレットを加工することが困難になる場合がある。
しかし、本実施形態のように磁力を用いてダイプレート部２に対する水室部３の引力を調整すれば、高圧の油圧を加える必要が無くなり、油漏れや油圧低下などの監視も不要となるので、装置構成が簡単なものになる。また、引力を磁力により調整する方式であれば、油圧のように引力が変動することもない。そのため、ダイプレート部２に対するカッター刃１２の押し付け力を安定させることが可能となり、品質が安定したペレットを加工することができるようになる。

次に、本発明のペレタイザ１においてダイプレート部２と水室部３とを分離したり連結したりする方法、言い換えれば本発明の締結方法について説明する。
まず、図２（ａ）を〜図２（ｃ）を用いて、ダイプレート部２から水室部３を分離する方法について説明する。
図２（ａ）に示すような状態（ロック状態）にあるダイプレート部２から水室部３を分離するに際しては、まず、電力ケーブルを介して電磁石１８に供給されている電流の供給を遮断する。そうすると、電磁石１８で発生していた磁力が消滅し、磁力の消滅に伴って水室部３とダイプレート部２との間の引力もなくなる。次に、ロック機構４をロック状態から非ロック状態にする。つまり、図２（ｂ）に示すように、ロック用シリンダ１９を用いてロッド１５の先端に嵌合しているロック部材１７を径外側に移動させる。そうすると、ロック部材１７がロッド１５から外れ、ロッド１５を自由に伸縮させることが可能となり、連結位置にあるダイプレート部２と水室部３とを引き離し方向に離反（分離）させることが可能となる。

その結果、図２（ｃ）に示すように、基礎などに設けられたレールに沿って水室部３を水平に移動することが可能となり、ダイプレート部２から水室部３を分離して水室内などをメンテナンスするための作業スペースを確保することも可能となる。
一方、ダイプレート部２と水室部３とを連結するに際しては、まず基礎などに設けられたレールに沿って水室部３を水平に移動し、水室部３をダイプレート部２に密着させる。そして、ロック用シリンダ１９を用いてロック部材１７を径外側から径内側に移動させる。そうすれば、ロック部材１７がロッド１５の先端に嵌合し、ロック機構４のロッド１５の移動が規制され、ダイプレート部２と水室部３とを連結位置に固定することが可能となる。次に、電力ケーブルを介して電磁石１８に電流を供給すれば電磁石１８で磁力が発生し、発生した磁力を用いて水室部３をダイプレート部２に押し付けることが可能となる。その結果、運転を再開する際には、ダイプレート部２と水室部３とを容易に連結することが可能となる。

このようにロック機構４をロック状態にした上で、電磁石１８に供給される電流を変化させれば、電磁石１８で発生する磁力、言い換えればクランプ機構５で発生しているダイプレート部２に対する水室部３の引力を調整して、品質が安定したペレットを加工することができるようになる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のペレタイザ１について説明する。

図４（ａ）に示すように、第２実施形態のペレタイザ１は、第１実施形態のようにロッド１５の先端に電磁石１８を備えたものではなく、ダイプレート部２の側面に対向する水室部３の側面、言い換えれば水室３ｃの周囲にリング状の電磁石１８を埋め込み状に配設したものとなっている。
すなわち、図４（ｂ）に示すように、第２実施形態のペレタイザ１に設けられる電磁石１８は、ダイプレート側から見た場合に水室３ｃの周囲を取り囲む円環状となっている。また、この円環状の電磁石１８に対応したダイプレート部２の側面は、電磁石１８との間に磁力を形成可能な鋼鉄または永久磁石のような部材とされている。

第２実施形態のペレタイザ１では、水室部３の側面に埋め込み状に配置された円環状の電磁石１８が、ダイプレート部２の側面との間に両者を引き寄せる磁力を発生させるため、第１実施形態と同様に油漏れや油圧低下などの監視が不要で、品質が安定したペレットを安価な製造コストで製造できるといった作用効果を発揮させることができる。
また、電磁石１８を円環状に配置すれば、ダイプレート部２と水室部３とが引き合う箇所が複数の点ではなく、周方向に連続した面となり、両部材の間に均等な接合力を発生させることが可能となる。

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。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ ペレタイザ
２ ダイプレート部
３ 水室部
３ａ 水室ハウジング
３ｂ 駆動部
３ｃ 水室
４ ロック機構
５ クランプ機構
６ 支持フレーム
７ 押出孔
８ 押出面
９ ダイ側側壁部
１０ 水室側側壁部
１１ ナイフホルダ
１２ カッター刃
１３ 車輪
１４ フランジ部
１５ ロッド
１６ 回転軸部
１７ ロック部材
１８ 電磁石
１９ ロック用シリンダ
２０ カップリング
２１ ドライブハウジング

Claims (4)

1. 樹脂材料が押し出されるダイプレート部と、このダイプレート部から押し出された樹脂材料を水中で冷却しつつカッティングする水室部とを備えたペレタイザにおいて、
   前記水室部とダイプレート部とは、いずれか一方が他方に対して接離可能とされており、
   前記ダイプレート部と水室部とを連結位置でロックするロック機構と、前記ロック機構により連結位置にロックされたダイプレート部と水室部とを互いに引き寄せる磁力を発生させるクランプ機構とが設けられており、
   前記ロック機構は、前記水室部側からダイプレート部側へ向って突出するロッドと、前記ダイプレート部側に設けられると共に前記連結位置においてロッドの先端に嵌合可能とされたロック部材と、を有しており、
   前記クランプ機構は、前記ロッドの先端に設けられた電磁石と、前記ロック部材とを有し、且つ前記電磁石の磁力により、前記ロッドとロック部材とを引き寄せる構成とされていて、
   前記ロッドおよびロック部材は前記水室部の外周に沿って配備されると共に、前記ロッドおよびロック部材が前記ロック機構とクランプ機構との双方に共通して用いられていることを特徴とするペレタイザ。
2. 前記クランプ機構は、前記ダイプレート部と水室部とのいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のペレタイザ。
3. 前記ロッドおよびロック部材はその複数組が周方向に一定の間隔をあけるようにして配備され、前記クランプ機構は、前記水室部の外周に沿って複数の電磁石を備えていることを特徴とする請求項２に記載のペレタイザ。
4. 前記電磁石は、発生する磁力を調整可能となっていることを特徴とする請求項２または３に記載のペレタイザ。