JP6156888B2 - 水中造粒装置用カッターヘッド - Google Patents

Description

本発明は、水中造粒装置用のカッターヘッドであって、少なくとも、多数個のカッター保持アームを備えた１つのロータ本体を有し、カッターアームは、外周部に隣接して位置し、多数個のカッター保持アームにはそれぞれ１つのカッター要素が締結され、ロータ本体は、各カッター保持アームの付近に、締結要素のための少なくとも１つの受け入れ凹部を備えている形式のカッターヘッドに関する。

水中造粒装置（水中グラニュレータともいう）は、易流動性のプラスチックグラニュールの製造の際に役立つ。熱可塑性材料を溶解させて押出し機によって有孔プレートを通ってこれを押し出す。有孔プレートから出たストランドをカッターによって切断し、このカッターは、送り穴に沿って直接回転する。カッターヘッドを収容回転させている水浴中での冷却により、溶融プラスチックが凝固して固体粒子が形成される。

各カッターヘッドは、多数個のカッターブレードを有する。カッターブレードは、有孔プレートを直接擦りながら進むので、カッターヘッドを硬質材料で作る必要がある。個々のカッターは、切れ刃の切れ味が鈍くなった場合及びそのようになったとき又は切れ刃が損傷した場合及びそのようになったときに、カッターヘッド全体を交換する必要なく、交換可能であるべきである。

切断プレートは、通常、保持アームにねじ止めされ、これら保持アームは、カッターヘッドの外周部に設けられた状態で特に接線方向に突き出ている。かくして、ねじは、個々のカッター相互間の中間スペース内に導入され、そして接線方向に緊密に締めつけられなければならず、このために、組立体が一方において複雑であり、他方において特定の外周部上に配置可能なカッターブレードの個数は、十分な自由スペースが個々の切れ刃相互間に存在するよう制限される。さらに、公知の形態では、ねじの頭は、隣り合う切れ刃相互間の中間スペース内に位置し、かくして、運び去るべきグラニュールに対して障害物となる。

外周部に設けられた状態で突き出ている保持アームを備えたロータ基本的本体を有する水中造粒機用のカッターヘッドが独国特許第１９８５５６１７（Ｃ２）号明細書から知られている。この場合、突き出た保持アームの領域中に上方に延びると共に交換可能な切断プレートを受け入れるために設けられた溝がロータ基本的本体に設けられている。溝中に挿入された切断プレートは、この溝に押し付けられ、かくしてテンションブッシュにより締結され、このテンションブッシュは、ロータ基本的本体の内側領域内に設けられると共に偏心状態であるよう構成されている。このようにして、妨害物としてのブレードヘッドが邪魔になることなく、２つの切れ刃又は２つの保持アームそれぞれの相互間の自由空間がグラニュレータ粒質物の除去のために自由な状態のままであることが達成される。多数回の回転又は大きな力により、摩擦係合しているに過ぎない締結手段が弛んだ状態になる場合があり、その結果、固定手段がクランプねじに設けられる必要がある。さらに、力の分布状態は、望ましくない。というのは、切断力が比較的薄い切断プレートによって吸収されなければならず、かかる切断力を溝の側端とオーバーラップした領域でしか散逸させることができないからである。切断プレートを厚くする場合、溝を広げなければならず、その結果、保持アームを広げなければならず、そして周囲に沿って分布されるよう配置されるべきブレードの数を全体として減少させなければならない。

独国特許第１９８５５６１７（Ｃ２）号明細書

かくして、本発明の目的は、できるだけ多数のより強く且つそれと同時に容易に交換可能なカッター要素を設けることができる冒頭の技術分野の項で言及した形式の水中造粒機用のカッターヘッドを提供することにある。

この目的は、請求項１の特徴を備えたカッターヘッドによって達成される。

一体形カッター要素を形成するようブレード本体が基本的本体に連結されているので、切断作業中に力により生じる応力がカッター要素全体中に一様に分布され、かくしてストレスピークが回避される。一体形実施形態は、プロトタイプ方法、例えば金属鋳造、金属焼結又は他の形状付与生産方法を用いた製造を容易にする。

ストレスピークの領域、特にブレード本体及び基本的本体の後方領域からの移行部に追加のリブが設けられるのがよく、その目的は、応力分布を最適化することにある。

ブレード本体と基本的本体が一体的に構成されることが必須の要件である。ブレードは、ブレード本体に直接設けられるのがよい。ブレードは又、ブレードが構成されている追加のブレード‐インサート要素により設けられるのが良い。ブレード‐インサート要素は、別の材料で構成されてもよい。しかしながら、ブレード‐インサート要素は、解除可能な仕方ではブレード本体上に配置されず、任意の場合、はんだ付けであろうと溶接であろうと接着であろうと、どれであっても良く、物体的に一体の仕方でブレード本体に連結される。このブレード‐インサート要素は又、ブレード本体によって後方領域内で支持される。追加のブレード‐インサート要素は、真っ直ぐに差し向けられたブレード本体を有するカッター要素の場合と斜めに差し向けられたブレード本体を有するカッター要素の場合の両方に採用可能である。

また、本発明では、基本的本体は、下側支持面を介してロータ本体上に配置され、支持面は、少なくとも１つのカッター保持アームまで延び、カッター保持アームは、その上方側部がカッター要素とオーバーラップすることも又、必須の要件である。このように、一方において、カッター要素の遠く外方にわたる支持がカッター保持アームによって達成され、他方において、カッター保持アームとカッター保持アーム上に配置されたカッター要素との間の隙間は、カッターヘッドの後側に向かう粒質物の除去具合を向上させる。保持アームと保持アーム上に配置されたカッター要素の完全なオーバーラップにより、カッター保持アーム上への粒質物の残留（バックログ）が回避される。カッター要素の下方側部の周囲のサイズは、カッター保持アームの支持面に対して常に或る程度大き目であるのがよく、その結果、粒質物が接触する場合のあるものがどんなものであれエッジが存在することはない。

カッター要素をロータ基本的本体の内側領域内に、即ち、中実な状態に構成でき、しかも粒質物の除去のための考慮を行う必要のない領域内に依然として締結することが更に有利である。

締結は、好ましくは、ロータ基本的本体の一部をなす端側部のところにねじを用いて行われる。ねじの頭は、かくして、粒質物の運搬経路中には全く突き出ない。特に、ねじの頭を引っ込んだ状態で受け入れるために凹みをカッター要素中に機械加工するのが良い。

回転中のカッターヘッドに加わる遠心力は全て、締結要素、特にねじによって吸収されるのがよい。その上、カッターヘッドに対して横方向であり、即ち、接線方向である力に関し、カッター要素の支持面がカッター保持アームを備えたロータ基本的本体に対してクランプされているので、ねじによる接合部だけによって、摩擦係合を介する固定が既に達成されている。

押出し機の有孔プレートとの接触の際及び粒質物の切断の際に生じる大きな接線方向力を吸収するため、好ましくは、カッター要素とロータヘッドに設けられた対応のカッター保持アームとの間に追加の押し込み嵌めカップリング又は結合具が設けられる。このように、カッター要素は、次に、ロータ基本的本体上の２つの箇所で押し込み嵌め状態で固定され、第２のねじ接合部を設ける必要があり、この第２のねじ接合部は、カッターを交換する場合に取り付け及び取り外し作業を促進する。カッター保持アームに設けられる追加の押し込み嵌め支持体は、ねじ連結部に加わる荷重を減少させると共にねじ連結部が弛む恐れを小さくする。

カッター保持要素に設けられた押し込み嵌めカップリングは、好ましくは、ブレード本体の付近で直接行われ、その結果、カッター要素の基本的本体及び基本的本体とブレード本体との間の移行部は、ほっそりとするように構成されるのがよく、このようにして軽量化を行うのが良い。

ブレードの本体又はブレード本体に設けられた切れ刃は、それぞれ、ロータヘッドの中心軸線に平行であるように差し向けられるのがよい。

ロータヘッドの中心軸線に対して約４０°〜５０°をなす切れ刃の斜めの位置決めも又可能である。カッターの斜めの位置決めにより、プラスチックストランドの切断具合の向上が造粒されるべきプラスチックの幾つかの等級で達成される。ブレード本体の斜めの位置決めの場合、切れ刃を画定する異形フェースは、好ましくは、具体的に言えばブレード本体の摩耗の増大及びそのために必要とされるカッターヘッドの再調整にもかかわらず、切れ刃の端点は、押出し機の有孔プレート上の同一の基準円上に実質的に位置したままであり、即ち、切れ刃は、摩耗が増大するにつれて内方にクリープすることがないようになっている。

本発明のカッターヘッドの利点は、カッター要素の簡単な交換により、真っ直ぐなブレード及び更に斜めに配置されたブレードの取り付けが同じロータ基本的本体を用いて可能であるということにある。

検討中の用途の仕様のために、ブレードの一方又は他方の形態が望ましいと万一判明した場合、ロータ基本的本体に設けられる１組のカッター要素だけを交換すればよい。

本発明のカッターヘッドの場合、カッター要素の取り付けは、特に簡単である。水中造粒機のカッターヘッドは、通常、これをクリーニング及び保守目的で特に、水回路の密封を可能にする周囲のハウジング要素と一緒に、押出し機の有孔プレートから引き外すことができるよう設計されている。すると、カッターヘッドは、端側部から自由に接近可能である。本発明のカッターヘッドの場合、カッター要素を端側から交換可能であり、この場合、側方取り付け部品をどれも取り外す必要がなく、或いはカッターヘッドをロータシャフトから取り外す必要がない。

ロータ基本的本体へのカッター要素の好ましい追加の押し込み嵌め結合により、カッター要素は、自動的に正確に位置決め可能に差し向けられ、この場合、新たに取り付けたカッター要素に対して再調整作業は不要である。

カッター要素とロータヘッドとの間の押し込み嵌め要素を締り嵌めの形態をなして構成することが可能であり、その結果、完全に計測されて鋭利にされたカッター要素をカッターヘッド上の対応の位置に挿入することができる。

好ましい実施形態によれば、押し込み嵌め要素に関し、ロータヘッドに設けられたカッターホルダに設けられている対応の窪みに嵌まり込むピンがカッター要素の基本的本体の下方側部から突き出るようにするという構成が提供される。ピンをカッターホルダに設け、窪みをカッター要素に設けた逆の構成も又可能である。

ピンと凹部は、円筒形の形をしているのがよい。しかしながら、他の形状、例えば長方形のウェブ形状も又可能であり、かかる長方形のウェブ形状は、より望ましい面圧の作用効果を有する。

好ましくは、各カッター要素は、１つの切れ刃を備えたブレード本体を有する。これは、切れ刃が損傷した場合、損傷したカッター要素だけをこれに的を当てた状態で交換することができるという利点を有する。

しかしながら、共通の基本的本体により相互に連結された複数個のブレード本体を有するカッター要素を提供することも又可能である。数個の締結要素によってロータ基本的本体に締結可能な複数個のブレードを有するセグメントをあらかじめ製作してもよく、その結果、１組のカッター全体の交換が迅速に可能である。

以下において図面を参照して本発明について詳細に説明する。

真っ直ぐに差し向けられたカッター要素を有する第１の実施形態による取り付け状態のカッターヘッドの後側から見た斜視図である。 図１のカッターヘッドを前側に向いて見た平面図である。 真っ直ぐなブレード要素を有するカッター要素の斜視図である。 真っ直ぐなブレード要素を有するカッター要素の斜視図である。 ロータ基本的本体へのカッター要素の締結状態を示す断面図である。 第１の実施形態としての非取り付け状態のカッターヘッドの後側から見た分解組立斜視図である。 図２の部分詳細拡大図である。 取り付け状態のカッターヘッドを外周部から見た詳細斜視図である。 斜めに差し向けられたブレード要素を有する第２の実施形態による取り付け状態のカッターヘッドの後側から見た斜視図である。 斜めのブレード要素を備えたカッターヘッドの斜視図である。 真っ直ぐなブレード要素を有する別のカッター要素の斜視図である。

図１は、歯車形ロータ基本的本体１０及びこれに取り付けられた多数個のカッター要素２０で実質的に構成された取り付け状態のカッターヘッド１００を示している。

ロータ基本的本体１０は、ロータシャフトへの締結のために、中央ボア１４を有している。中央ボアに隣接して外周部上には多数本のカッター保持アーム１１が設けられており、これらカッター保持アーム１１は、歯車の歯の歯面と同様に外方にテーパしているが、カッター保持アーム１１は、正確に半径方向に外方に延びておらず、好ましくは、それぞれ半径又は直径に対して３５°〜５５°の角度をなして設定されており、他の角度の採用も又可能である。直径に対するカッター保持アーム１１の斜めの位置決めにより、カッター要素２０に設けられている切れ刃２１は、これが有孔プレートから出た粒質物ストランドに当たると、引きストロークで切れ目を作る。

カッター保持アーム１１の断面及び向きは、この上に配置されたカッター要素２０とのオーバーラップが起こるよう選択され、その結果、粒質物の除去に対して妨害物となる恐れのある突き出したエッジが存在することがないようになる。

図１のロータ基本的本体１０の後側を見ると、締結ねじを受け入れるねじ山付きボア１２及び追加の凹部１５が見え、かかる追加の凹部により、カッター要素２０に設けられているピンへの押し込み嵌め結合がそれぞれ行われる。

図２は、前側から見た、即ち、押出し機から見たカッターヘッドを示している。図示の記載は、水中造粒装置のカッターヘッド１００の記載に対応しており、カッターヘッドは、押出し機のノズルプレートから引き外されている。二点鎖線は、ケーシング部品２００を示しており、これらケーシング部品は、本発明のカッターヘッド１００では、カッター要素２０を取り付ける際の障害物にはならない。

図６は、図２の部分詳細拡大図である。カッター要素２０の応力最適化設計例が特定可能である。実際の切れ刃２１は、基本的本体２３に移行するプレート形ブレード本体２２の一部をなしている。リブ２７が移行領域を補強している。切れ刃２１は、直径に対してα＝３５°〜５５°の角度をなして斜めに設定されている。締結ねじ１３の頭は、カッター要素２０の基本的本体２３に設けられた凹みの中に引っ込むよう位置している。図示の基本的本体２３は、描かれた基準円上のカッター要素２０の密な配置を可能にするよう台形のフットプリントを呈している。

図３ａは、支持面２６を形成する下方側部上に見た単一のカッター要素２０の斜視図であり、支持面２６を介してカッター要素２０は、ロータ基本的本体１０及びカッター保持アーム１１上に配置される。プレート形ブレード本体２２は、カッター要素２０を形成するよう基本的本体２３と一体化されている。ピン２５及びボア２４は、支持面２６に設けられている。

図３ｂは、前から見たカッター要素２０を示している。ブレード本体２２から基本的本体２３への移行部のところに設けられたリブ２７及びねじの頭を受け入れるためにボア２４の周りに設けられた凹みが明確に見える。

図４の断面図で示されているように、基本的本体２３のボア２４は、締結ねじ１３を挿通させるのに役立つ。ピン２５は、カッター保持アーム１１設けられた凹部１５に嵌り込み、かくして、カッターヘッド１００の回転軸線に対して横のあらゆる方向にカッター要素２０の押し込み嵌めによる固定を行っている。適当な工具を用いて、取り付け状態のカッター要素２０を底部に向かって開口したボア２５を通って押し出すことができる。

図５は、カッターヘッド１００を、互いに対する部品の位置的に正確な配置状態で示した分解組立図である。カッター要素２０は、ロータ基本的本体１０上に置かれる必要があるだけであり、その結果、ピン２５がボア１５に嵌まり込む。しかる後、カッター要素２０をねじ１３により固定する。

図７は、それぞれ個々のカッター保持アーム１１相互間又はカッター要素２０相互間の中間スペースに向かって見た図を示している。カッター要素２０の断面は、カッター保持アーム１１とオーバーラップしている。かくして、中間スペースには、突出部又はねじ頭がなく、粒質物の妨げられない状態の取り出しを可能にする。それと同時に、カッター保持アーム１１は、回転軸線の方向に働く力に対し、更に、追加の押し込み嵌め結合により、回転軸線に対して横に働く力に対し、カッター要素２０の良好な支持効果を有する。

図８は、本発明の第２の実施形態によるカッターヘッド１００′を示している。斜めに設定された切れ刃２１′を有するカッター要素２０′がカッターヘッドに取り付けられている。第１の実施形態によるカッターヘッド１００のカッター保持アーム１１を有するロータ基本的本体１０を改造なくこの第２の実施形態に採用することができる。

１つが図９に斜視図で示されているカッター要素２０′だけが異なる仕方で構成されている。この場合も又、カッター要素２０′は、好ましくは、一体的に形作られた部品として構成され、この場合、ボア２４、ピン２５及び支持面２６を有する基本的本体２３も、原理的には、図３ａ及び図３ｂに示されている第１の実施形態によるカッター要素２０に対して改造されなければならない。ブレード本体２２′だけが異なる仕方で構成されている。ブレード本体２２′は、支持面２６を越えて後方側部に向かって延長されており、その目的は、粒質物をカッター保持アーム１１の先へ妨げられない状態で運び去ることがようにすることにある。

このように、本発明では、真っ直ぐな切れ刃を有するカッター要素２０又は斜めの切れ刃を有するカッター要素２０′は、標準型ロータ基本的本体１０に選択的に取り付け可能である。

図１０は、第１の実施形態としてのカッター要素２０の僅かな変形例であるカッター要素２０″を示している。相違点は、基本的本体２３及びブレード本体２２″が確かに一体的に構成されているが、ブレード本体２２″の付近において、例えば特に硬質且つ耐摩耗性材料で作られた別のブレード‐インサート要素２６″が挿入されて物体的に一体の仕方でブレード本体に接合されていることにある。

Claims (10)

1. 水中造粒装置用のカッターヘッド（１００；１００′）であって、少なくとも、多数個のカッター保持アーム（１１）を備えた１つのロータ本体（１０）を有し、前記カッター保持アームは、外周部に隣接して位置し、前記多数個のカッター保持アームにはそれぞれ１つのカッター要素（２０；２０′；２０″）が締結され、前記ロータ本体（１０）は、各カッター保持アームの付近に、締結要素（１３）のための少なくとも１つの受け入れ凹部（１２）を備えている、カッターヘッドにおいて、前記カッター要素（２０；２０′；２０″）は、基本的本体（２３）及び少なくとも１つのブレード本体（２２；２２′；２２″）を有するものとして一体に構成され、前記基本的本体（２３）は、下側支持面（２６）を介して前記ロータ本体（１０）上に配置され、前記支持面（２６）は、少なくとも１つのカッター保持アーム（１１）まで延び、前記カッター保持アーム（１１）は、その上方側部が前記カッター要素（２０；２０′；２０″）とオーバーラップし、前記ブレード本体（２２；２２′；２２″）上には少なくとも１つの切れ刃（２１；２１′）が成形されると共に／或いは前記ブレード本体（２２；２２′；２２″）は、切れ刃（２１′）を有する埋め込み状態のブレード‐インサート要素（２６″）に物体的に一体の仕方で連結されており、
   前記カッター保持アーム（１１）は、前記ロータ本体（１０）に設けられているベースから前記外周部に設けられている先端領域に向かってテーパしている、カッターヘッド（１００；１００′）。
2. 前記基本的本体（２３）は、前記締結要素（１３）を貫通させるための少なくとも１つのボア（２４）及び前記ロータ本体（１０）の押し込み嵌め要素（１５）に嵌入する１つの押し込み嵌め要素（２５）を備えている、請求項１記載のカッターヘッド（１００；１００′）。
3. 前記締結要素（１３）のための前記受け入れ凹部（１２）は、前記カッター保持アーム（１１）の外側で前記ロータ本体（１０）に設けられている、請求項１記載のカッターヘッド（１００；１００′）。
4. 前記締結要素は、ねじ（１３）であり、前記締結要素のための前記受け入れ凹部（１２）は、ねじ山付きボアである、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００；１００′）。
5. 前記カッター保持アーム（１１）に設けられている前記押し込み嵌め要素は、凹部（１５）又は窪みであり、前記カッター要素（２０；２０′；２０″）の前記基本的本体（２３）に設けられている前記押し込み嵌め要素は、ピン（２５）である、請求項２〜４のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００；１００′）。
6. 前記カッター保持アーム設けられている前記押し込み嵌め要素は、ピンであり、前記カッター要素の前記基本的本体に設けられている前記押し込み嵌め要素は、凹部又は窪みである、請求項２〜４のうちいずれか一に記載のカッターヘッド。
7. 前記切れ刃（２１）の内、前記カッターヘッドの外周に位置する部分は、前記ロータ本体（１０）の中心軸線に平行であるように差し向けられている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００）。
8. 前記切れ刃（２１′）の内、前記カッターヘッドの外周に位置する部分は、前記ロータ本体（１０）の中心軸線に対してねじれの関係に設定されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００′）。
9. 前記カッター保持アーム（１１）の中心線は、直径方向に対して３５°〜５５°の角度をなして設定され、前記中心線は、前記ベースから前記先端領域まで延びている、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００；１００′）。
10. 前記カッター要素（２０；２０′；２０″）は、表面被膜を備えている、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のカッターヘッド（１００；１００′）。

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