JPH0380604B2 - - Google Patents

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JPH0380604B2
JPH0380604B2 JP56146486A JP14648681A JPH0380604B2 JP H0380604 B2 JPH0380604 B2 JP H0380604B2 JP 56146486 A JP56146486 A JP 56146486A JP 14648681 A JP14648681 A JP 14648681A JP H0380604 B2 JPH0380604 B2 JP H0380604B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、混合室内に軸線が互いに平行になる
ように配置され、互いに逆方向に可変な回転数で
駆動される２つのブレードと、混合材料を混合室
内へ加圧状態で供給するためのピストンとを有す
る密閉式混合機における混合プロセス制御方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
この種の密閉式混合機は米国特許第3447201号
公報から知られている。この公知の密閉式混合機
における混合プロセス制御方法は、混合温度とモ
ータのトルクを実測することにより両者の少なく
とも一方を一定に保持しようとするものである
が、所定の目標値からのずれの総計に基づいてモ
ータの回転数を修正制御するものであり、従つて
混合温度とモータのトルクとが同時に増減する。
よつて、混合温度とモータのトルクのそれぞれの
ずれを個別に最小化することができないという欠
点がある。
ドイツ特許公告第2058975号公報からは、ピス
トンの圧力の変動に応じてモータの電気出力を制
御する方法が知られている。しかしながらこの制
御方法では装填ごとの品質を一定に保持すること
ができない。
雑誌「ゴムと合成ゴム」、1971年、第３号、第
119頁から第127頁には、温度の変化から反応動力
学的データを算出し、この反応動力学的データに
基づきコンピユータを用いて制御する方法が知ら
れている。反応動力学的データの算出の基礎にな
るのは温度の時間的変化であり、これは基礎実験
により検出される。この制御方法の欠点は、化学
反応の制御にしか適していないことである。
雑誌「ゴム・アスペスト・プラスチツク」、
1978年７月号（第31号）、第512頁から第515頁に
は、比エネルギーだけを制御パラメータとして用
いる方法が開示されている。この制御方法の欠点
は、比エネルギーだけを一定に保持する構成なの
で、他の制御パラメータが目標値から大きくずれ
ることである。
上記いずれの技術においても、外乱の影響を可
能な限り少なくして製品の品質を一定に保持する
ことができない。ここで外乱とは例えば機械温
度、冷却水の温度、原料及び添加剤の温度、ピス
トンの圧力、モータの回転数、充填度の変動であ
る。このような外乱は吐出温度、添加剤の分散
性、混合材料の粘性、弾力性及び均質性、混合時
間、反応率に影響を与え、品質的には吐出温度の
変動による混合材料の損傷、添加剤の分散性の変
化による引張り試験への影響、混合材料の粘性の
変化による剪断試験への影響、混合材料の弾力性
の変化による加工性への影響、混合時間の増大に
伴う経済性への影響、反応率の変化による化学的
鎖構造及び網状構造への影響がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、外乱による影響をできるだけ
少なくして品質一定の混合物が得られるような、
密閉式混合機における混合プロセス制御方法を提
供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記課題を解決するため、(a)前記ブ
レードを駆動するための駆動モータの出力を測定
し、この測定値と混合物の供給量から駆動モータ
の比出力を検出すること、(b)駆動モータの比出力
を時間で積分することにより、混合物に供給され
た比エネルギー供給量を検出すること、(c)混合物
の温度を測定して混合温度の実際値を検出するこ
と、(d)比エネルギー供給量に応じた混合温度の目
標値を予めコンピユータに記憶させておくこと、
(e)混合温度の目標値と実際値とを比較すること、
(f)混合温度の目標値と実際値の間にずれがある場
合、ブレードの回転数とピストンの圧力の少なく
とも一方を変化させることにより混合温度の実際
値を目標値に調節すること、(g)比エネルギー供給
量の検出値に基づいて、添加剤の添加のような作
動状態の変更をも制御すること、を特徴とするも
のである。
ここで比エネルギーとは、混合材料の１Kgあた
りに供給されるエネルギーである。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説
明する。
第１図と第２図に図示した密閉式混合機は、本
発明による方法を実施するために適した混合機で
あり、既に公知のものである。そのケーシング１
は機械台３上に載置されている。ケーシング１内
には混合室４が設けられている。混合室４は２個
の筒状の空間から構成されており、該筒状空間は
その軸線が水平方向にて互いに平行に延びるよう
に設けられ、且つ互いにわずかだけ重なつてい
る。
ケーシング１内には、混合室４の壁５，６の近
くに位置するように冷却ダスト７が設けられてい
る。混合室４内には、混合材料がピストン８によ
り上方から加圧状態で供給される。ピストン８は
ピストン棒９′を介して液圧シリンダ９により操
作可能である。ピストン８を上へ持ち上げたとき
に混合材料、例えば生ゴムが供給フラツプ１０を
介して供給される。この時供給フラツプ１０は、
第１図で一点鎖線で示すように開口位置へ回動さ
れている。別の供給口１１からは、原料に混入さ
れる（粉末状の）成分、特にカーボンブラツク等
の添加剤が供給される。
混合室４内には、その壁５，６に同心に延びる
ように軸１２，１３が配置されている。軸１２，
１３の軸線１４，１５は水平方向にて互いに平行
に延びている。軸線１４，１５は筒状の壁５，６
の軸線にそれぞれ一致している。軸１２，１３に
は混練用のブレードが装着されている。第１図に
は簡略に図示したが、この混練ブレードの一例が
第２図に図示されている。
混合室４の下部サドルは、軸１６のまわりに矢
印１７の方向へ回動可能なフラツプサドル１８と
して構成されている。フラツプサドル１８は、上
方に回動した作動位置において、液圧操作可能な
ロツク装置１９を用いて保持される。混合機の作
動中フラツプサドル１８により第１図に図示した
ように閉塞される下部開口部２０は、混合過程終
了後混合室４を空にするために用いる。
軸１２，１３は、回転方向を示す矢印２１，２
２に従つて互いに逆方向へ駆動される。このため
軸１２，１３は軸受２３，２４で回転可能に支持
されている。軸受２３，２４は、混合室４を端面
側で密閉している端壁２５，２６に設けられてい
る。
軸１２，１３にはそれぞれ混合ブレード２７，
２７′が装着されている。混合ブレード２７，２
７′はそれぞれ筒状のブレード本体部２８，２
８′を有している。ブレド本体部２８，２８′には
それぞれ混合翼２９，３０；２９′，３０′が装着
されている。
混合翼２９，３０はブレード本体部２８に、混
合翼２９′，３０′はブレード本体部２８′にそれ
ぞれ次のように装着され、即ち混合翼２９と２
９′及び３０と３０′が互いに接して回転し、対を
成すように装着されている。しかし公知のように
混合翼２９と２９′及び３０と３０′が互いに噛み
合うように構成してもよい。
以上説明したような構成の密閉式混合機は例え
ばドイツ特許公開第2836940号公報から知られて
いる。
軸１２，１３にはそれぞれ歯車３１，３２が固
定されている。歯車３１と３２は互いに噛み合
う。歯車３１，３２の駆動はモータ３３により、
無段階に調整可能な変速機３４を介して行なう。
両歯車３１，３２のピツチ円の直径が等しければ
混合ブレード２７と２７′は同じ回転数で駆動さ
れる。本実施例のように混合ブレード２７と２
７′が接するように構成されていれば、両者を異
なる周速で回転させるのが合目的である。即ち混
合ブレード２７と２７′の外径を等しく構成し且
つ異なる回転数で回転させれば、混合室４内での
横方向（軸１２，１３に対して直角な方向）での
混合作用を改善させることができる。
混合室４内には、例えばその壁５，６に温度セ
ンサ３５が設けられている。この温度センサ３５
を用いて、混合室４内で処理されている混合材料
の温度を測定することができる。
第３図の制御プログラム図からわかるように、
バツチ方式で行なわれる混合過程の間一連の外乱
が作用する。これらの外乱は例えば機械温度、冷
却水の温度、混合材料装填時の混合材料の温度、
ピストンの圧力、混合ブレードの回転数、充填率
等に変動を来たし、混合物の品質を決定するパラ
メータ、即ち比エネルギー供給量及び混合温度に
影響を与える。混合材料の温度は温度センサ３５
を用いて測定され、それによつて混合温度Ｔの時
間的変化が検出される。混合温度Ｔの測定と平行
してモータ３３の駆動出力が常時積分器により検
出される。混合機外部へのエネルギーの損失は知
られており、また通常の方法で検出することがで
きるので、モータ３３の駆動出力はバツチに供給
されたエネルギーの尺度として使用することがで
きる。それによつて比エネルギー供給量ｓの時間
的変化が検出される。
本発明によれば、比エネルギー供給量ｓが所定
の値に達したときに混合機の稼動状態の変更を行
なう。例えば比エネルギー供給量ｓが最初の所定
の値（第４図の値R1）に達したときに添加剤、
例えばカーボンブラツクを添加し、第２の所定の
値（第４図の値R2）に達したときにピストン８
を持ち上げ、第３の所定の値（第４図の値R3）
に達したときにフラツプサドル１８を開いてバツ
チを吐き出す。
この比エネルギー供給量ｓに基づく混合プロセ
ス制御に平行して、本発明によれば、比エネルギ
ー供給量ｓに対して混合温度Ｔが制御される。即
ち供給された比エネルギー量ｓに対して理想的な
混合温度Ｔの目標値を予め基礎実験により調べて
おき、混合温度Ｔの目標値と実測値とを比較し、
ずれがある場合には、混合ブレード２７，２７′
の回転数とピストン８の圧力の少なくとも一方を
修正制御することにより、比エネルギー供給量ｓ
と混合温度Ｔを理想的な関係になるように追値制
御する。この場合混合ブレード２７，２７′の回
転数またはピストン８の圧力を増大させると、混
合温度Ｔは比エネルギーｓよりも強く上昇し、一
方混合ブレード２７，２７′の回転数またはピス
トン８の圧力を減少させると、混合温度Ｔは比エ
ネルギーＴよりも強く低下する。
このような追値制御のためにマイクロコンピユ
ータを設けることができる。マイクロコンピユー
タには、予め基礎実験によつて調べた比エネルギ
ー供給量ｓと混合温度Ｔとの理想的な目標値曲線
を入力しておく。
種々の実験の結果、本発明にしたがつて比エネ
ルギー供給量ｓに基づく混合プロセス制御と、比
エネルギー供給量ｓに対する混合温度Ｔの追値制
御とを組み合わせることにより、外乱による影響
をできるだけ少なくして品質一定の混合物が得ら
れることが判明した。比エネルギー供給量ｓに基
づく混合プロセス制御と、比エネルギー供給量ｓ
に対する混合温度Ｔの追値制御とを組み合わせる
ことにより、比エネルギー供給量ｓだけに基づく
制御もしくは混合温度だけに基づく制御に比べて
外乱による影響を著しく減少させることができ
る。なぜなら比エネルギー供給量は混合材料の分
散性、加工粘性に関係しており、混合材料の分散
性と加工粘性はムーニー粘度、引張り強度、モジ
ユールを決定するからである。そして比エネルギ
ー供給量に対する混合温度の変化も品質を決定す
る。なぜなら混合温度は例えば化学的鎖の分断、
軟化剤を投入する際に考慮される限界粘度、網状
結合の化学薬品による加硫度、及び過熱による混
合材料の損傷を決定するからである。
第４図は、本発明による混合プロセス制御方法
と従来のそれとを比較するためのグラフである。
この場合、例えば夏期においてバツチの供給温度
が高くなつたことにより外乱が生じるものとす
る。図中実線で示した理想曲線Ｂは基礎実験によ
り予め求めた比エネルギー供給量と混合温度との
理想的な関係を示している。基礎実験は例えば冬
期において出発温度T0で行なわれる。夏期にお
いてはこれよりも高い温度T1でバツチが供給さ
れる。第４図で破線で示すような時間だけに基づ
く制御では、混合温度は常に理想曲線Ｂよりも上
にある。従つて混合温度の実測値は常に目標値よ
りも高く、よつて粘度が低下するため比エネルギ
ー供給量は小さい。
第４図で点線で示すような、比エネルギー供給
量だけに基づく制御では、混合温度は時間制御の
場合よりも大きく理想曲線からはずれる。
これに対して、第４図で一点鎖線で示すよう
に、本発明にしたがつて比エネルギー供給量ｓに
基づく制御と、比エネルギー供給量ｓに対する混
合温度Ｔの追値制御とを組み合わせることによ
り、理想曲線Ｂに極めて近い結果が得られる。な
お、既に述べたように図中R1，R2，R3はそれぞ
れ混合機の稼動状態の変更を行なうときの比エネ
ルギー供給量ｓの値を示し、例えば比エネルギー
供給量ｓが最初の所定の値R1に達したときに添
加剤、例えばカーボンブラツクを添加し、第２の
所定の値R2に達したときにピストン８を持ち上
げ、第３の所定の値R3に達したときにフラツプ
サドル１８を開いてバツチを吐き出す。
〔発明の効果〕
本発明にしたがつて、比エネルギー供給量に基
づく混合プロセス制御と、比エネルギー供給量に
追する混合温度の追値制御とを組み合わせること
により、外乱による影響をできるだけ少なくして
品質一定の混合物が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は密閉式混合機の一例の垂直断面図、第
２図は第１図の線−による水平断面図、第３
図は上記密閉式混合機に適用される本発明による
混合プロセス制御方法のフローチヤート図、第４
図は本発明による混合プロセス制御方法と従来の
それとを比較するためのグラフである。 ４……混合室、８……ピストン、１２，１３…
…軸、２７，２７′……混合ブレード、２９，２
９′，３０，３０′……混合翼。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 混合室内に軸線が互いに平行になるように配
    置され、互いに逆方向に可変な回転数で駆動され
    る２つのブレードと、混合材料を混合室内へ加圧
    状態で供給するためのピストンとを有する密閉式
    混合機における混合プロセス制御方法において、 (a) 前記ブレードを駆動するための駆動モータの
    出力を測定し、この測定値と混合物の供給量か
    ら駆動モータの比出力を検出すること、 (b) 駆動モータの比出力を時間で積分することに
    より、混合物に供給された比エネルギー供給量
    を検出すること、 (c) 混合物の温度を測定して混合温度の実際値を
    検出すること、 (d) 比エネルギー供給量に応じた混合温度の目標
    値を予めコンピユータに記憶させておくこと、 (e) 混合温度の目標値と実際値とを比較するこ
    と、 (f) 混合温度の目標値と実際値の間にずれがある
    場合、ブレードの回転数とピストンの圧力の少
    なくとも一方を変化させることにより混合温度
    の実際値を目標値に調節すること、 (g) 比エネルギー供給量の検出値に基づいて、添
    加剤の添加のような作動状態の変更をも制御す
    ること、 を特徴とする混合プロセス制御方法。
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