JP7333031B2 - 樹脂ペレット製造装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、押出機から押し出された紐状のストランドを冷却しつつ所定寸法の樹脂ペレットに切断する樹脂ペレット製造装置（ペレタイザー）に関する。

射出成形される樹脂製品の原材料である熱可塑性樹脂の多くは、一旦ペレット化され、射出成形機等のホッパーに投入される。射出成形機では、ホッパーから落下する樹脂ペレットをシリンダ内のスクリューフィーダーを回転させて前方に送り、シリンダ内に送り込まれた樹脂ペレットはヒータで加熱されて可塑化され、スクリューの回転により一旦成形機の前部に貯留される。溶融樹脂が一定量貯留されると、再度スクリューを駆動して、溶融樹脂を高速・高圧で金型のキャビティ内に射出する。金型のキャビティ内で溶融樹脂を加圧したあと金型を冷却し、キャビティ内に充填された樹脂が固化してから金型を開き、エジェクタピンで製品を突き出して取り出す。射出成形機によって円滑に樹脂製品を製造するには、樹脂ペレットを均一に可塑化させることが重要であり、ホッパーに投入される樹脂ペレットの大きさが均一であることが望ましい。

樹脂ペレット製造装置（ペレタイザー）では、押出機に設けられた多孔ダイから重合した溶融樹脂を紐状に押出し、押し出された紐状のストランドを冷却し、ストランドの硬化後に所定サイズに切断している。押出機から押し出されるストランドは、製造される樹脂ペレットの径とほぼ同じであるが、様々な要因によって誤差を含んでおり、冷却搬送部の下流端に設けられたペレタイザーの引取ローラーによって延伸され、延伸されたことで太さが変わり所望する径に調節される。そして、所定の径に調節されたストランドは、引取ローラーの下流側に設けられた切断刃によって所定長さに切断される。その結果、所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造される。

押出機及びペレット製造装置は、様々な樹脂ペレットの製造に使用され、製造される樹脂ペレットの種類や用途によって、押出機から吐出されるストランドの温度や粘度など、千差万別である。そのため、樹脂ペレット製造装置の運転に際して、熟練した作業員が、常に樹脂ペレットの寸法を測定し、操作条件を調節しなければならない。樹脂ペレットの寸法は、前工程での混練の安定化との関係もあり、特に押出機や樹脂ペレット製造装置の運転開始時に不安定になるため、作業員の頻繁な調節が必要になる。

そこで、本出願人は、熟練度の低い作業員であっても容易に所望する径を有するペレットを製造することができるように改良された樹脂ペレット製造装置を提案している（特許文献１参照）。この樹脂ペレット製造装置は、固化途中のストランドを延伸して所定の径に調節する引取ローラーと、引取ローラーの下流側に設けられ、引取ローラーから押し出されるストランドとを所定の長さに切断する切断刃を備えている。引取ローラーは、回転軸が固定された駆動ローラーと、回転軸が駆動ローラーの回転軸に対して垂直方向に変位するピンチローラーとで構成され、駆動ローラー及びピンチローラーの回転速度を調節することによって、ストランドの所望する径になるように引き延ばす。具体的には、ストランドの径に対応するピンチローラーの回転軸の変位量を測定し、所望する樹脂ペレットの径とピンチローラーの変位値との偏差が太くなる方向で変位した場合、駆動ローラー及びピンチローラーの回転速度を速くし、所望する樹脂ペレットの径とピンチローラーの変位値との偏差が細くなる方向で変位した場合、駆動ローラー及びピンチローラーの回転速度を遅くする。切断刃は、駆動ローラー及びピンチローラーの回転軸と平行な回転軸を有し、ドラムの円周方向に一定間隔で回転軸と平行に設けられた多数の平刃が形成された回転刃と、引取ローラーから押し出されるストランドをガイドする固定刃で構成され、回転刃の平刃をストランドに対してほぼ垂直上方から衝突させて、ストランドを所定の長さに剪断する。

この樹脂ペレット製造装置は、ストランドの径に応じて引取ローラーの回転速度を変化させることによって、引取ローラーから押し出されるストランドの径を一定にすることが期待されたものの、実際には、後述するように様々な要因によって、単にピンチローラーの変位量が一定になるように制御しただけでは所望する径の樹脂ペレットを得ることは困難であり、樹脂ペレットの製造には従来通り熟練した作業員の経験と勘に頼るところが大きく、完全自動化することは事実上不可能であった。

特開平５－２７８０２７号公報

周知のように、樹脂ペレットの製造においては、冷却搬送部によるストランドの冷却工程があるものの、押出機による樹脂材料の溶融及び紐状のストランドの押出から樹脂ペレット製造装置によるストランドの切断まで、高温環境下で行なわれるため、樹脂ペレットの製造職場は、いわゆる３Ｋ職場であり、人手不足が深刻である。そのため、可能な限り自動化を推進して、人手不足の解消及び労働環境の改善が望まれている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、熟練作業者によって設定された最適な樹脂ペレット製造条件の維持を自動化し、作業者による樹脂ペレット製造工程の監視の負担を軽減することを目的としている。

本発明の一態様に係る樹脂ペレット製造装置は、
押出機から押し出される紐状のストランドを冷却しつつ搬送する冷却搬送部と、
前記ストランドの搬送方向の前記冷却搬送部よりも下流側に設けられ、前記冷却搬送部によって冷却されたストランドを所定の径及び長さを有するペレットに切断する切断部と、
前記冷却搬送部及び前記切断部を制御する制御部と、を備え、
前記冷却搬送部は、その内部を搬送される前記ストランドの温度を検出する温度センサーをさらに備え、
前記切断部は、
水平な固定回転軸を中心に回転する駆動ローラーと垂直方向に変位する水平な可動回転軸を中心に回転するピンチローラーとで構成され、前記ストランドを前記駆動ローラーと前記ピンチローラーとの間に挟持することによって前記ストランドを所定の径に調節する引取ローラーと、
前記可動回転軸の変位量を検出する変位量検出センサーと、
前記ストランドの搬送方向の前記引取ローラーよりも下流側に設けられ、前記引取ローラーから押し出される前記ストランドを所定の長さに切断する切断刃と、
をさらに備え、
前記制御部は、
手動操作により所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになったときに、作業者によって操作される自動運転ボタンと、
前記自動運転ボタンが操作されたときの前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力、前記引取ローラーの回転速度、前記切断刃による前記ストランドの切断長さ、前記変位量検出センサーによる前記可動回転軸の変位量、前記温度センサーによる前記ストランドの温度をそれぞれの基準値として記憶する記憶部と、
をさらに備え、
前記変位量検出センサーにより検出された前記可動回転軸の変位量が変位量基準値よりも大きくなったときに、前記引取ローラーの回転速度を増速し、さらに前記温度センサーにより検出された前記ストランドの温度が温度基準値よりも高くなったときに、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力を増加させ、
前記変位量検出センサーにより検出された前記可動回転軸の変位量が変位量基準値よりも小さくなったときに、前記引取ローラーの回転速度を減速し、さらに前記温度センサーにより検出された前記ストランドの温度が温度基準値よりも低くなったときに、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力を低下させる、
ことを特徴とする。

上記構成において、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも大きいときに、前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度を増速し、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも小さいときに、前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度を減速するように構成してもよい。

上記構成において、前記切断刃は、水平な回転軸を有し、ドラムの円周方向に一定間隔で多数の平刃が形成された回転刃と、前記引取ローラーから押し出される前記ストランドをガイドする固定刃で構成され、前記回転刃の平刃を前記ストランドに対してほぼ垂直上方から衝突させて、前記ストランドを所定の長さに切断するものであり、
前記制御部は、前記引取ローラーの回転速度を増速したときに前記回転刃の回転速度を増速させ、前記引取ローラーの回転速度を減速したときに前記回転刃の回転速度を減速させるように構成してもよい。

上記構成において、前記温度センサーは、熱画像センサーであり、前記押出機から押し出されるストランドが複数の場合、最も温度の高いストランドの温度を検出値とするように構成してもよい。

また、前記冷却搬送部において、前記ストランドの搬送方向の上流側から下流側に沿って複数箇所で温度を検出するように構成してもよい。

また、本発明の一態様に係る樹脂ペレットの製造方法は、
押出機から押し出される紐状のストランドを冷却しつつ搬送する冷却搬送工程と、
冷却されつつ搬送される前記ストランドを駆動ローラー及びピンチローラーで構成される引取ローラーで挟持し、前記ストランドの径を所定の径に調節する径調節工程と、
所望する径に調節された前記ストランドを所定長さに切断する切断工程を備え、
手動操作により所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになったときに、そのときの前記駆動ローラーの固定回転軸に対する前記ピンチローラーの可動回転軸の変位量、前記引取ローラーの回転速度、前記冷却搬送工程における前記ストランドの温度、前記冷却搬送工程による前記ストランドの冷却条件、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを、基準値として記憶する工程と、
前記径調節工程において、前記ピンチローラーの可動回転軸の変位量が所定の変位量基準値よりも大きいときに、前記引取ローラーの回転速度を増速し、前記可動回転軸の変位量が所定の変位量基準値よりも小さいときに、前記引取ローラーの回転速度を減速し、それによって前記径調節工程から押し出される前記ストランドの径を前記所定の径に維持し、
前記冷却搬送工程において、前記引取ローラーの回転速度を増速した場合、前記ストランドの温度が所定の温度基準値よりも高いときに，前記ストランドの冷却率を高くし、前記引取ローラーの回転速度を減速した場合、前記ストランドの温度が所定の温度基準値よりも低いときに，前記ストランドの冷却率を低くする、
ことを特徴とする。

また、上記方法において、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも大きいときに、前記冷却搬送工程における前記ストランドの搬送速度を増速し、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも小さいときに、前記冷却搬送工程における前記ストランドの搬送速度を減速するように構成してもよい。

また、上記方法において、前記引取ローラーの回転速度を増速した場合、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを短くし、前記引取ローラーの回転速度を減速した場合、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを長くするように構成してもよい。

上記構成によれば、熟練した作業者の経験と勘に基づいて所望する樹脂ペレットの量産が可能になったとき、すなわち、最適な樹脂ペレット製造条件が整ったとき、作業者が自動運転ボタンを操作することによって、そのときの樹脂ペレット製造装置の運転条件が基準値として制御部に記憶される。そして、自動運転が開始されると、制御部は、これらの製造条件が基準値に対して所定の誤差範囲内に維持されるように、フィードバック制御される。その結果、自動運転開始後、作業者はこの樹脂ペレット製造装置の監視から開放され、他の作業を行なったり、休憩したりすることができ、人手不足の解消及び労働環境の改善が可能となる。

本発明の一実施形態に係る樹脂ペレット製造装置に構成を示す図。 上記樹脂ペレット製造装置の切断部の内部構造を示す図。

本発明の一実施形態に係る樹脂ペレット製造装置及び方法について説明する。本発明の一実施形態に係る樹脂ペレット製造装置に構成を図１に示す。図１に示すように、樹脂ペレット製造装置１は、押出機２から押し出される紐状のストランドを冷却しつつ搬送する冷却搬送部１０と、ストランドの搬送方向における冷却搬送部１０よりも下流側に設けられ、冷却搬送部１０によって冷却されたストランドを所定の径及び長さを有する樹脂ペレットに切断する切断部２０と、冷却搬送部１０及び切断部２０を制御する制御部３０とを備えている。また、付属装置として、切断部２０により切断された樹脂ペレットを良品と規格外品とに選別する選別装置４０などが設けられている。図１中、右側をストランドの搬送方向の上流側、左側を同下流側とする。

樹脂ペレット製造装置１は、押出機２と組み合わせて使用されるものであり、押出機２から押し出された紐状のストランドを冷却乾燥し、所定の径及び長さを有する樹脂ペレットに切断する。押出機２では、例えば粉末状の樹脂原材料に可塑剤や着色剤などを均一に混ぜ合わせて溶融し、溶融した樹脂を多孔ダイ２ａ中を通過させることによって断面が円形の紐状ストランドに成形される。押出機２から押し出されたストランドはその樹脂の融点に近い高温であり、ほとんど硬化しておらず、ほぼ溶融した状態のままである。押出機２は、様々な種類の樹脂を溶融してストランドに成形できるように構成されている。例えば、ＰＡ６（ポリアミド）の場合、連続使用可能温度は８０～１４０℃であり、融点は２２５℃である。耐熱性に優れたＰＴＦＥ（フッ素系樹脂）の場合、連続使用可能温度は２６０℃であり、融点は３２７℃と高温である。耐衝撃性に優れたＰＣ（ポリカーボネイト）の場合、連続使用可能温度は１２０～１３０℃であり、融点は１５０℃である。そのため、樹脂材料によって、押出機２から押し出されるストランドの温度も様々である。多孔ダイ２ａは、水平方向に所定間隔で配列された複数のノズルを備えており、各ノズルの径は所望する樹脂ペレットの径に合わせて、ほぼ同じ寸法に設定されている。多孔ダイ２ａから押し出されたストランドは、所望するペレットの径に対応したノズルの径とほぼ等しい径を有しているが、気圧差や温度差などによって膨張／収縮することがあり、ストランドの径は均一ではなく、誤差を含んでいる。

押出機２から押し出されたストランドは、ストランドの搬送方向における押出機２の下流側に隣接して設けられた樹脂ペレット製造装置１の冷却搬送部１０に送り出される。冷却搬送部１０は、例えばベルトコンベアなどの搬送装置１１と、搬送装置１１の上方に配置され、搬送装置１１上を搬送されるストランドに対して冷却水を噴射する水冷装置１２と、搬送装置１１上を搬送されるストランドに対して冷却風を噴射する空冷装置１３などで構成されている。冷却搬送部１０の内部では、ストランドの搬送方向の上流側端部付近、すなわち、押出機２の多孔ダイ２ａから溶融した樹脂が紐状のストランドとして押し出される付近では、樹脂の温度は高温（ＰＡ６の場合、１５０℃程度）であり、ストランドはほとんど硬化していない。一方、ストランドの搬送方向の下流側端部付近、すなわち、冷却搬送部１０から切断部２０にストランドが送り出される付近では、ストランドは完全には硬化していないものの、硬化しつつある状態にあり、後述する引取ローラー２１によって加圧されることによって多少変形しうる温度（ＰＡ６の場合、１１０℃程度）にまで冷却されている必要がある。ストランドは、冷却搬送部１０の内部の全搬送工程において連続しており、搬送方向の上流側から下流側に向かって徐々に温度が低下するように、冷却搬送部１０の内部で冷却される。冷却搬送部１０の内部の、搬送方向の上流側では、水冷装置１２によって、搬送されるストランドの上方から熱容量の大きい冷却水が噴射されて急激に冷却され、搬送方向の下流側では、空冷装置１３によってストランドの上方から冷却風が噴射され、冷却と乾燥が行なわれる。

冷却搬送部１０より送り出されたストランドは、ストランドの搬送方向における冷却搬送部１０の下流側に隣接して設けられた樹脂ペレット製造装置１の切断部２０に送られる。切断部２０の内部の詳細な構造を図２に示す。切断部２０は、狭義のペレタイザーとも呼ばれ、ストランドを所望する径に調節する引取ローラー２１と、引取ローラー２１から押し出されるストランドを所定の長さに切断（剪断）する切断刃２５とさらに備えている。引取ローラー２１は、水平な固定回転軸２２ａを中心に回転する駆動ローラー２２と垂直方向に変位する水平な可動回転軸２３ａを中心に回転するピンチローラー２３とで構成され、ストランドは駆動ローラー２２とピンチローラー２３との間に挟持される。切断刃２５は、駆動ローラー２２及びピンチローラー２３の回転軸２２ａ，２３ａと平行な回転軸２６ａを有し、ドラムの円周方向に一定間隔で多数の平刃２６ｂが形成された回転刃２６と、引取ローラー２１から押し出されるストランドをガイドする固定刃２７で構成され、回転刃２６の平刃２６ａをストランドに対してほぼ垂直上方から衝突させて、ストランドを所定の長さに剪断する。

所望する樹脂ペレットの径は、引取ローラー２１から切断刃２５に向かって押し出されるストランドの径と基本的にほぼ同じであり、ストランドの径は駆動ローラー２２とピンチローラー２３の外周面間の距離として測定することができる。駆動ローラー２２とピンチローラー２３の外周面間の距離を直接測定することは困難であるので、ピンチローラー２３の可動回転軸２３ａの変位量を、可動回転軸２３ａを軸支するアーム２３ｂの変位量として間接的に検出することができる。この実施形態では、アーム２３ｂの端部２３ｃに対向する位置に変位量検出センサー２４が設けられている。変位量検出センサー２４の構造や種類は特に限定されないが、例えば光学式の非接触センサーなどを用いることができる。

押出機から押し出されるストランドの径については、樹脂ペレット製造装置１の切断部２０に到達する際に、どのような径にするのが最適であるかは、樹脂材料の比重、多孔ダイ２ａの孔径、長さ、本数、押出機のスクリューの回転速度などに基づいて最適な理論値を算出することができる。しかしながら、押出機のスクリュー内で常襲した樹脂材料のスリップなどが発生した場合に、多孔ダイ２ａから押し出されるストランドの径に誤差が生じる。そこで、樹脂ペレットの径の制御は、切断前のストランドの径を検出し、駆動ローラー２２とピンチローラー２３の回転速度にフィードバックし、引取ローラー２１によるストランドの引取速度を制御して行う。通常、２０～１００ｍ／ｍｉｎの引取速度で走行する多数のストランドの径を直接測定することは容易ではないので、上記のように、ピンチローラー２３の可動回転軸２３ａを支えるアーム２３ｂの変位量を変位量検出センサー２４で測定している。また、樹脂材料は弾性率が大きいので、ストランドが引取ローラー２１の駆動ローラー２２とピンチローラー２３に間に挟持され、所定の径に調節された後でも、樹脂の弾性によってストランドの径が若干太くなることもある。そのため、ピンチローラー２３の回転軸２３ａ又はアーム２３ｂの変位量は必ずしも樹脂ペレットの径と一致しないため、操作中、製造した樹脂ペレットの径を実測して補正を加える必要がある。

引取ローラー２１を構成する駆動ローラー２２は、モーターによって駆動され、外周面はストランドがスリップしない加工を施した円筒状であり、ストランドを所定の径に調節する際に変形しないように、金属などで形成された剛体である。ピンチローラー２３も、同様に、外周面はストランドがスリップしない加工を施した円筒状であり、ストランドを所定の径に調節する際に変形しないように、金属などで形成された剛体である。また、図２に示すように、ストランドを挟持していない状態においても、駆動ローラー２２の円筒状外周面とピンチローラー２３の円筒状外周面が当接するように、ピンチローラー２３の可動回転軸２３ａを支えるアーム２３ｂを、ばね２８などによって加圧するように構成されている。また、ばね２８などによる加圧力を調節できるように構成してもよい。ピンチローラー２３は、それ自体が回転駆動されるものであってもよいし、駆動ローラー２２の回転に伴って従動するものであってもよい。ピンチローラー２３が従動の場合、駆動ローラー２２の回転速度を変化させ、それによって引取ローラー２１の回転速度が変化される。ピンチローラー２３が駆動される場合、ピンチローラーと駆動ローラー２２を歯車で連動させるなどして、両者の円筒面の接点における周速を同期させることが望ましい。

樹脂ペレット製造装置１の切断部２０よりも下流側、すなわち、ストランドが所定寸法の樹脂ペレットに切断された後では、樹脂ペレットが変形したり、樹脂ペレット同士が付着したりしないように、所定の温度以下に冷却されている必要がある。一方、ＰＣのような硬質の材料の場合、過度に冷却されすぎると切断刃２５では切断粉が発生してしまう。従って、ペレット製造装置１の切断部２０の近傍では、それぞれの樹脂に応じた最適な切断可能温度までストランドが冷却されている必要がある。そのため、冷却搬送部１０には、搬送装置１１上を搬送されるストランドの温度を測定する温度センサー１４が、冷却搬送部１０の搬送方向の下流端近傍に設けられている。制御部３０は、温度センサー１４により測定されたストランドの温度に基づいて、水冷装置１２及び空冷装置１３の冷却能力（冷却水や冷却風の噴射量など）を制御する。冷却搬送部１０には、制御部３０によって制御され、水冷装置１２及び空冷装置１３に供給する冷却水の水量や冷却風の風量を制御するための複数の電磁弁１５が設けられている。

搬送装置１１上を搬送されている複数のストランドの温度を直接測定することは容易ではないので、温度センサー１４として、例えばサーモグラフカメラなどの非接触式の熱画像センサーを用いる。冷却搬送装置１０の搬送装置１１上に複数のストランドが搬送されている場合、搬送方向における同じ位置では、それぞれ，各ストランドが示す温度の内最も高い値をその位置におけるストランドの温度としてもよいし、各ストランドが示す温度の平均値又は中間値をその位置のストランドの温度としてもよい。なお、冷却搬送部１０のうち、ストランドの搬送方向の上流端近傍、中央部近傍及び下流端近傍の３箇所に温度センサー１４を設け、各センサー１４によって検出される各位置におけるストランドの温度に基づいて、水冷装置１２と空冷装置１３の冷却能力を個別に制御するように構成してもよい。それによって、冷却搬送部１０から切断部２０にストランドが送り出される時点で、ストランドをより最適な切断可能温度に冷却することができる。

切断部２０によって切断された樹脂ペレットは選別装置４０に送られ、さらに冷却風が噴射されて冷却されると共に、篩にかけられ、径及び長さが一定の誤差範囲内にある良品の樹脂ペレットと、規格外品の樹脂ペレットに選別される。前記良品のペレットは製品タンクに搬送される。

樹脂ペレット製造装置１の切断部１０の近傍には、制御部３０に含まれる自動運転ボタン３１が設けられている。自動運転ボタン３１は、手動操作により所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになったときに、作業者によって操作される。前述のように、様々な要因によって、引取ローラー２１から切断刃２５に向けて押し出されるストランドの径を制御することは容易ではない。そこで、本発明では、所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになるまでは、従来通り作業者の微調節などによって手動操作で行ない、所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになった後は、自動制御によって、樹脂ペレットの製造条件が一定の誤差範囲内に維持されるように構成されている。そして、自動運転を開始した後は、作業者がこの樹脂ペレット製造装置１を常時監視していなくても、樹脂ペレットの製造を続けることを可能にし、人手不足の解消及び労働環境の改善を可能にしている。

自動運転ボタン３１が操作されると、制御部３０は、そのときの冷却搬送部１０によるストランドの搬送速度、冷却搬送部１０の水冷装置１２及び空冷装置１３によるストランドを冷却する能力（冷却水の噴射量や冷却風の噴射量など）、引取ローラー２１の回転速度、切断刃２５によるストランドの切断長さ（回転刃２６の回転速度又は切断サイクル）、変位量検出センサー２４による可動回転軸２３ａの変位量、温度センサー１４によるストランドの温度をそれぞれの基準値として、記憶部（周知につき図示せず）に記憶する。

自動運転が開始されると、制御部３０は、変位量検出センサー２４により検出される可動回転軸２３ａの変位量が一定となるように、駆動ローラー２２及びピンチローラー２３の回転速度を制御する。引取ローラー２１の回転速度を増速することにより、引取ローラー２１から切断刃２５に向かって押し出されるストランドの径が細くなり、引取ローラー２１の回転速度を減速することにより、引取ローラー２１から切断刃２５に向かって押し出されるストランドの径が太くなる。引取ローラー２１の回転速度の増速及び減速をＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御することにより、引取ローラー２１から切断刃２５に向かって押し出されるストランドの径が一定の誤差範囲内に維持される。その結果、製造される樹脂ペレットの径がほぼ均一になる。

押出機２から冷却搬送部１０の搬送装置１１上に押し出されたストランドは、冷却搬送部１０を搬送される間に冷却され、切断部２０の引取ローラー２１に到達する段階では、完全には硬化していないものの、硬化しつつある状態にある。そのため、引取ローラー２１の回転速度を増速又は減速すると、引取ローラー２１よりも下流側に位置するストランドの搬送速度も増速又は減速される。冷却搬送部１０では、搬送装置１１の上方から搬送されるストランドに対して水冷装置１２から冷却水を噴射したり、空冷装置１３から冷却風を噴射したりして、ストランドの温度を徐々に低下させている。冷却搬送部１０におけるストランドの搬送速度が変化すると、冷却搬送部１０の水冷装置１２及び空冷装置１３によるストランドの冷却時間も変化する。そのため、温度センサー１４により検出されたストランドの温度が温度基準値よりも高くなったときに、冷却搬送部１０の水冷装置１２及び空冷装置１３によるストランドを冷却する能力を増加させる。温度センサー１４により検出されたストランドの温度が温度基準値よりも低くなったときに、冷却搬送部１０の水冷装置１２及び空冷装置１３によるストランドを冷却する能力を低下させる。その結果、切断部２０の引取ローラー２１に到達するストランドの温度を最適な基準値（切断最適温度）に維持することができる。

冷却搬送部１０の上流側のストランド、すなわち押出機２から搬送装置１１上に押し出されたストランドは、融点に近い高温であり、ほぼ硬化していない状態にある。一方、冷却搬送部１０の下流側のストランド、すなわち切断部２０の引取ローラー２１に挟持されたストランドは、完全に硬化していないものの、硬化しつつある状態にある。そのため、冷却搬送部１０を搬送されるストランドには、温度勾配及び硬度勾配が形成されている。換言すれば、ストランドの搬送方向の何れかの場所に、硬化したストランドと未硬化のストランドの境界が存在する。引取ローラー２１の回転速度が急激に増速されると、引取ローラー２１に引張られるようにして硬化した部分のストランドの搬送速度も急激に増速されるが、未硬化の部分には引取ローラー２１による引張り力が作用しないため、未硬化部分のストランドの搬送速度はほとんど変化しない。そのため、硬化したストランドと未硬化のストランドの境界付近でストランドが切断されてしまう可能性がある。逆に、引取ローラー２１の回転速度が急激に減速されると、硬化した部分のストランドの搬送速度は急激に減速されるが、未硬化の部分のストランドの搬送速度はほとんど変化せず、硬化したストランドと未硬化のストランドの境界付近に瘤が形成される可能性がある。変位量基準値に対する可動回転軸２３ａの変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも大きいときに、冷却搬送部１０によるストランドの搬送速度を増速し、変位量基準値に対する可動回転軸２３ａの変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも小さいときに、冷却搬送部１０によるストランドの搬送速度を減速する。それによって、冷却搬送部を搬送されるストランドが切断されたり、ストランドに瘤が形成されるのが防止される。

引取ローラー２１の回転速度を増速又は減速すると、引取ローラー２１から切断刃２５に押し出されるストランドの搬送速度も増速又は減速される。そのため、引取ローラー２１の回転速度の増速に応じて、切断刃２５によるストランドの切断サイクルを短くし、引取ローラー２１の回転速度の減速に応じて、切断刃２５によるストランドの切断サイクルを長くする。その結果、製造される樹脂ペレットの長さが一定の誤差範囲内に維持される。図２に示す実施形態では、切断刃２５は回転刃２６と固定刃２７で構成されているので、回転刃２６の回転速度を増速又は減速させる。

このように、本発明に係る樹脂ペレット製造装置又は方法によれば、作業者の手動操作によって最適な樹脂ペレット製造条件が整ったとき、作業者が自動運転ボタンを操作することによって、そのときの樹脂ペレット製造装置の運転条件が基準値として制御部に記憶され、これらの製造条件が基準値に対して所定の誤差範囲内に維持されるように、フィードバック制御される。その結果、自動運転開始後、作業者はこの樹脂ペレット製造装置の監視から開放され、他の作業を行なったり、休憩したりすることができ、人手不足の解消及び労働環境の改善が可能となる。

１ 樹脂ペレット製造装置
２ 押出機
２ａ 多孔ダイ
１０ 冷却搬送部
１１ 搬送装置
１２ 水冷装置
１３ 空冷装置
１４ 温度センサー
１５ 電磁弁
２０ 切断部
２１ 引取ローラー
２２ 駆動ローラー
２２ａ （駆動ローラーの）固定回転軸
２３ ピンチローラー
２３ａ （ピンチローラーの）可動回転軸
２３ｂ アーム
２３ｃ （アームの）端部
２４ 変位量検出センサー
２５ 切断刃
２６ 回転刃
２６ａ （回転刃の）回転軸
２６ｂ 平刃
２７ 固定刃
２８ ばね
３０ 制御部
３１ 自動運転ボタン

Claims (8)

1. 押出機から押し出される紐状のストランドを冷却しつつ搬送する冷却搬送部と、
   前記ストランドの搬送方向の前記冷却搬送部よりも下流側に設けられ、前記冷却搬送部によって冷却されたストランドを所定の径及び長さを有するペレットに切断する切断部と、
   前記冷却搬送部及び前記切断部を制御する制御部と、を備え、
   前記冷却搬送部は、その内部を搬送される前記ストランドの温度を検出する温度センサーをさらに備え、
   前記切断部は、
   水平な固定回転軸を中心に回転する駆動ローラーと垂直方向に変位する水平な可動回転軸を中心に回転するピンチローラーとで構成され、前記ストランドを前記駆動ローラーと前記ピンチローラーとの間に挟持することによって前記ストランドを所定の径に調節する引取ローラーと、
   前記可動回転軸の変位量を検出する変位量検出センサーと、
   前記ストランドの搬送方向の前記引取ローラーよりも下流側に設けられ、前記引取ローラーから押し出される前記ストランドを所定の長さに切断する切断刃と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、
   手動操作により所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになったときに、作業者によって操作される自動運転ボタンと、
   前記自動運転ボタンが操作されたときの前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力、前記引取ローラーの回転速度、前記切断刃による前記ストランドの切断長さ、前記変位量検出センサーによる前記可動回転軸の変位量、前記温度センサーによる前記ストランドの温度をそれぞれの基準値として記憶する記憶部と、
   をさらに備え、
   前記変位量検出センサーにより検出された前記可動回転軸の変位量が変位量基準値よりも大きくなったときに、前記引取ローラーの回転速度を増速し、さらに前記温度センサーにより検出された前記ストランドの温度が温度基準値よりも高くなったときに、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力を増加させ、
   前記変位量検出センサーにより検出された前記可動回転軸の変位量が変位量基準値よりも小さくなったときに、前記引取ローラーの回転速度を減速し、さらに前記温度センサーにより検出された前記ストランドの温度が温度基準値よりも低くなったときに、前記冷却搬送部による前記ストランドを冷却する能力を低下させる、
   ことを特徴とする樹脂ペレット製造装置。
2. 前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも大きいときに、前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度を増速し、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも小さいときに、前記冷却搬送部による前記ストランドの搬送速度を減速することを特徴とする請求項１に記載の樹脂ペレット製造装置。
3. 前記切断刃は、水平な回転軸を有し、ドラムの円周方向に一定間隔で多数の平刃が形成された回転刃と、前記引取ローラーから押し出される前記ストランドをガイドする固定刃で構成され、前記回転刃の平刃を前記ストランドに対してほぼ垂直上方から衝突させて、前記ストランドを所定の長さに剪断するものであり、
   前記制御部は、前記引取ローラーの回転速度を増速したときに前記回転刃の回転速度を増速させ、前記引取ローラーの回転速度を減速したときに前記回転刃の回転速度を減速させることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂ペレット製造装置。
4. 前記温度センサーは、熱画像センサーであり、前記押出機から押し出されるストランドが複数の場合、最も温度が高いストランドの温度を検出値とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の樹脂ペレット製造装置。
5. 前記冷却搬送部において、前記ストランドの搬送方向の上流側から下流側に沿って複数箇所で温度を検出することを特徴とする請求項４に記載の樹脂ペレット製造装置。
6. 押出機から押し出される紐状のストランドを冷却しつつ搬送する冷却搬送工程と、
   冷却されつつ搬送される前記ストランドを駆動ローラー及びピンチローラーで構成される引取ローラーで挟持し、前記ストランドの径を所定の径に調節する径調節工程と、
   所望する径に調節された前記ストランドを所定長さに切断する切断工程を備え、
   手動操作により所望する径及び長さを有する樹脂ペレットが製造できるようになったときに、そのときの前記駆動ローラーの固定回転軸に対する前記ピンチローラーの可動回転軸の変位量、前記引取ローラーの回転速度、前記冷却搬送工程における前記ストランドの温度、前記冷却搬送工程による前記ストランドの冷却条件、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを、基準値として記憶する工程と、
   前記径調節工程において、前記ピンチローラーの可動回転軸の変位量が所定の変位量基準値よりも大きいときに、前記引取ローラーの回転速度を増速し、前記可動回転軸の変位量が所定の変位量基準値よりも小さいときに、前記引取ローラーの回転速度を減速し、それによって前記径調節工程から押し出される前記ストランドの径を前記所定の径に維持し、
   前記冷却搬送工程において、前記引取ローラーの回転速度を増速した場合、前記ストランドの温度が所定の温度基準値よりも高いときに，前記ストランドの冷却率を高くし、前記引取ローラーの回転速度を減速した場合、前記ストランドの温度が所定の温度基準値よりも低いときに，前記ストランドの冷却率を低くする、
   ことを特徴とする樹脂ペレットの製造方法。
7. 前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも大きいときに、前記冷却搬送工程における前記ストランドの搬送速度を増速し、前記変位量基準値に対する前記可動回転軸の変位量又は変位量の変化率が所定の閾値よりも小さいときに、前記冷却搬送工程における前記ストランドの搬送速度を減速することを特徴とする請求項６に記載の樹脂ペレット製造方法。
8. 前記引取ローラーの回転速度を増速した場合、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを短くし、前記引取ローラーの回転速度を減速した場合、前記切断工程における前記ストランドの切断サイクルを長くすることを特徴とする請求項６又は７に記載の樹脂ペレット製造方法。