JPS6259641B2

JPS6259641B2 -

Info

Publication number: JPS6259641B2
Application number: JP55187001A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsutani
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1980-12-27
Filing date: 1980-12-27
Publication date: 1987-12-11
Also published as: JPS57110328A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は混練装置に関し、たとえば混練室内
でロータを回転するとともにその室内を加圧する
ことによつてゴムなどの被混練物質を混合するバ
ンバリミキサのような混練装置に関する。

第１図はこの発明の背景となりかつこの発明の
一実施例が適用されるバンバリミキサの概要を示
す図解図である。図において、バンバリミキサ１
０の混練室１１内には、２つのロータ１２，１３
が設けられている。これらのロータ１２，１３は
その一部が近接してモータ２１によつて回転駆動
される。モータ２１に関連して、ロータ１２，１
３の回転数を検出する回転数検出器Ｎ４８とモー
タ２１に流れる電流を表示する電流計４２とが設
けられる。混練室１１の周囲には冷却機１４が設
けられる。また、混練室１１の上部は開口されて
いて、そこに加圧ラム１５が設けられる。この加
圧ラム１５はエアシリンダ１６によつて上下に移
動自在に駆動される。そして、加圧ラム１５がエ
アシリンダ１６によつて上方に引き上げられたと
き、投入口１７からゴムなどの材料が投入され
る。

さらに、エアシリンダ１６を駆動するための空
気ポンプ２２が設けられる。この空気ポンプ２２
内の空気圧は空気圧検出器Ｐ_AS４３によつて検出
される。そして、空気ポンプ２２で加圧された空
気は空気減圧弁３１を介してエアシリンダ１６内
に供給される。この空気減圧弁３１は減圧弁開閉
用モータ２３によつて開閉駆動される。また、空
気減圧弁３１とエアシリンダ１６の間には、エア
シリンダ１６内の空気圧Ｐ_Aを検出する空気圧検
出器４４が設けられる。

前記冷却機１４内の水を冷却するために、冷凍
機２７が設けられ、この冷却機１４と冷凍機２７
とが接続される。冷凍機２７で冷却された水は水
槽３２内に貯えられる。水槽３２内に貯えられた
冷却水の温度Ｔ_Wを検出するために、冷却水温度
検出器４５が設けられている。さらに、水槽３２
と冷却器１４との間には、水ポンプ２６が設けら
れる。この水ポンプ２６は水槽３２内に貯えられ
た冷却水を冷却機１４内に供給するためのもので
ある。この水ポンプ２６と冷却機１４との間に
は、水ポンプ２６で供給された冷却水の水圧Ｐ_W
を検出するための水圧検出器４６が設けられる。
さらに、水ポンプ２６で供給される冷却水の水圧
を制御するために、水減圧弁３３が設けられる。
この水減圧弁３３は減圧弁開閉用モータ２５によ
つて開閉駆動される。

さらに、混練室１１内の温度Ｔを検出するため
に、サーモカツプル４１が設けられる。また、混
練室１１の下部には、混合されたゴムなどを排出
するための排出口１８が形成されていて、ここに
は排出弁１９が設けられる。この排出弁１９は油
圧シリンダ３４によつて開閉駆動される。さら
に、油圧シリンダ３４に油を供給するための油圧
ポンプ２４が設けられ、この油圧ポンプ２４内の
油の圧力は油圧検出器４７によつて検出される。

次に、第１図を参照して従来のバンバリミキサ
によるゴム等の混練方法について説明する。ま
ず、減圧弁開閉用モータ２３を回転させて空気減
圧弁３１を開く。そして、空気ポンプ２２からエ
アシリンダ１６の下部に加圧空気を送り込む。す
ると、エアシリンダ１６が上方に押し上げられ、
それによつて加圧ラム１５が上方に移動する。そ
して、投入口１７からゴムなどの原材料と各種配
合剤を混練室１１内に投入する。その後、空気ポ
ンプ２２から減圧弁３１を介してエアシリンダ１
６の上部に加圧空気を送り込む。すると、エアシ
リンダ１６が下方に押し下げられ、それによつて
加圧ラム１５も下方に移動する。加圧ラム１５が
下方に押し下げられたことによつて、混練室１１
内の圧力が高められる。

次に、原材料および各種配合剤は、その投入に
先立ち予めモータ２１によつて回転されているロ
ータ１２と１３との間で挾まれながら回転し、せ
ん断力が与えられながら混合される。原材料の混
合に伴つて混練室１１内の温度が上昇し、原材料
の溶融温度に達すると、各種の配合剤が溶融した
原材料中に分散混合される。ただし、あまり高温
に達するとロータが滑りを生じて混練されなくな
るため、冷却機１４によつて所定の温度まで冷却
される。冷却機１４内の冷却水は冷凍機２７、水
槽３２、水ポンプ２６の経路でたえず循環し、効
率的に混練室１１を冷却する。また、加圧ラム１
５の圧力を低くして混練室１１内の温度を下げる
ことも行う。なお、モータ２１はロータ１２，１
３が一定の回転数となるように回転させるが、被
混練物質の粘度に応じてその電流値が変化する。
この電流変化は電流計４２によつて表示される。
したがつて、電流計４２の表示を見れば原材料の
粘度を知ることができる。そして、作業者が電流
計４２の表示、混練室の温度、混練時間等を目安
として、経験的に充分に混練されたと判断したと
き油圧ポンプ２４によつて油圧シリンダ３４を駆
動し、排出弁１９を開く。すると、排出口１８か
ら混合された原材料が排出される。

上述のごとく構成された従来のバンバリミキサ
において、種々の要件により混練度に差を生じて
仕上がつたコンパウンドの特性にばらつきを生じ
る。すなわち、加圧ラム１５が混練室１１内を加
圧する圧力値や、モータ２１の回転速度や、冷却
機１４内の冷却水の温度などによつて、仕上がつ
たコンパウンドの特性にばらつきを生じる。ま
た、従来のバンバリミキサは、加圧ラム１５の圧
力値や、冷却水の温度やモータ２１の回転数など
を最適な混合値となるように手動的に操作する必
要がある。このために、熟練者を必要とし、しか
もその熟練者によつても混練度にばらつきを生じ
るという欠点があつた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、熟練者
を必要とすることなく、ばらつきのない混練を行
いうる混練装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、混練装置の本体で混
練された被混練物質の粘度とせん断速度とを検出
し、少なくとも検出された粘度とせん断速度との
積の時間積分に比例する値を求め、この値と予め
設定されている目標とする混練値と比較すること
により所定の混練が終了したことを判断するよう
にしたものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は以下に図面を参照して行なう詳細な説明から
一層明らかとなろう。

第２図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。構成において、CPU５０には、システ
ムバス１５０を介してRAM６０とＤ―Ａ変換器
インターフエイス７０とＡ―Ｄ変換器インターフ
エイス８０とキーボード９０と表示部１００とＤ
―Ａ変換器インターフエイス１１とROM１３０
とプリンタ１４０とが接続される。RAM６０は
後述の第３図で説明するデータを記憶するもので
ある。Ｄ―Ａ変換器インターフエイス７０は
CPU５０から与えられるデイジタル情報をアナ
ログ値に変換して制御部２０に与える。制御部２
０は前述の第１図で説明したモータ２１、空気ポ
ンプ２２、減圧弁開閉用モータ２３、油圧ポンプ
２４、冷凍機２７、減圧弁開閉用モータ２５およ
び水ポンプ２６を含み、これらがＤ―Ａ変換器イ
ンターフエイス７０から与えられるアナログ値に
基づいて制御される。Ａ―Ｄ変換器インターフエ
イス８０は、検知部４０から与えられたアナログ
値の検知信号をデイジタル情報に変換してCPU
５０に与える。検知部４０は前述の第１図で説明
したサーモカツプル４１、電流計４２、空気圧検
出器４３，４４、冷却水温度検出器４５、水圧検
出器４６、油圧検出器４７および回転数検出器４
８を含む。そして、これらから出力された検出信
号がＡ―Ｄ変換器インターフエイス８０でデイジ
タル情報に変換される。

キーボード９０はRAM６０に予め設定するデ
ータをキー入力するものである。表示部１００は
キーボード９０から入力したデータを表示すると
ともに、混練の途中における各種データを表示す
る。Ｄ―Ａ変換器インターフエイス１１０は
CPU５０から与えられるデイジタル情報をアナ
ログ値に変換してアナログ記録計１２０に与え
る。このアナログ記録計１２０は混練室１１内の
温度変化やモータ２１の電流変化を連続的に記録
する。ROM１３０は後述の第４図に示すプログ
ラムを予め記憶する。また、プリンタ１４０は混
練室１１内の温度や混練量等を印字する。

第３図は第２図に含まれるRAM６０に記憶さ
れるデータを示す図解図である。図において、
RAM６０は記憶領域６ａ〜６ｋを含む。これら
の記憶領域６ａ〜６ｋにはキーボード９０から入
力されたデータが記憶される。すなわち、記憶領
域６ａには空気ポンプ２２内の空気圧Ｐ_ASOデー
タが記憶され、記憶領域６ｂには混練室１１内の
ストツク温度Ｔ₀データが記憶され、記憶領域６
ｃにはモータ２１に流れる電流Ａ_Rデータが記憶
され、記憶領域６ｄには原材料の融点Ｔ_Mデータ
が記憶され、記憶領域６ｅには原材料のガラス転
移点Ｔ_gデータが記憶される。なお、融点および
ガラス転移点データはいずれか一方のみを記憶す
るようにしてもよい。さらに、記憶領域６ｇには
減圧弁開閉用モータ２５によつて開閉される水減
圧弁３３の開閉量Ｍ_Wデータが記憶され、記憶領
域６ｈには減圧弁開閉用モータ２３によつて駆動
される空気減圧弁３１の開閉量Ｍ_Aデータが記憶
され、記憶領域６ｉには最適混練量Ｃ_ppデータが
記憶される。また、記憶領域６ｊには後述のΔｔ
の回数が記憶され、記憶領域６ｋには全混練量Ｃ
が記憶される。

第４図はこの発明の一実施例の具体的な動作を
説明するためのフロー図である。次に、第１図な
いし第４図を参照して、この発明の具体的な動作
について説明する。まず、キーボード９０を操作
して空気ポンプ２２内の空気圧Ｐ_ASOデータと、
冷却水温度Ｔ_WOデータと、混練室１１内のストツ
ク温度Ｔ₀データと、モータ２１に流れる電流Ａ_r
データと、材料の融点Ｔ_Mデータあるいはガラス
転移点Ｔ_gデータと、水減圧弁３３の開閉量Ｍ_Wデ
ータと、空気減圧弁３１の開閉量Ｍ_Aデータと、
材料の最適な混練量Ｃ_ppデータとを順次入力す
る。CPU５０はキーボード９０から入力された
各データをRAM６０の各記憶領域６ａないし６
ｊにストアする。そして、CPU５０はRAM６０
にストアされた各データに基づいてデータをＤ―
Ａ変換器インターフエイス７０に与える。Ｄ―Ａ
変換器インターフエイス７０は与えられたデータ
に基づいて制御信号を制御部２０に与える。それ
によつて、モータ２１、空気ポンプ２２、減圧弁
開閉用モータ２３、油圧ポンプ２４、減圧弁開閉
用モータ２５、水ポンプ２６、冷凍機２７が制御
信号に基づいて制御される。一方、サーモカツプ
ル４１、電流計４２、空気圧検出器４３，４４、
冷却水温度検出器４５、水圧検出器４６、油圧検
出器４７および回転数検出器４８のそれぞれによ
つて検出された各データは、Ｄ―Ａ変換器インタ
ーフエイス８０でデジタル情報に変換されて
CPU５０に与えられる。CPU５０は検知部４０
で検知されたデータとRAM６０にストアされて
いるデータとを比較して制御部２０を制御する。

より具体的に説明すると、CPU５０は空気減
圧弁３１を開いてエアシリンダ１６を上方に引き
上げる。すると、加圧ラム１５も上方に引き上げ
られる。そして、投入口１７から原材料および各
種配合剤を混練室１１内に投入する。その後、
CPU５０は空気ポンプ２２から空気減圧弁３１
を介してエアシリンダ１６内に加圧空気を送り込
む。すると、エアシリンダ１６が下方に押し下げ
られ、加圧ラム１５が混練室１１内を加圧する。
材料投入に先立ち予めモータ２１に電流を流して
回転させておく。そして、モータ２１の回転によ
り回転しているロータ１２と１３との間に材料が
はさまれて混合される。ロータが回転し始める
と、まず、原材料が細断あるいは粉砕され、原材
料と各種配合剤が偏在しないように混合される。
このような状態で材料温度は次第に上昇し、つい
に原材料の融点あるいはガラス転移点に達する。
この温度を超えると原材料が溶融し始め、溶融し
た原材料中に各種配合剤が溶け込み始め、いわゆ
る“混練”の状態となる。さらに混練を続けると
被混練物質の温度は上昇を続け、ついにはロータ
１２と１３とに滑りが生じて空回りして混練が行
われない状態となる。従つて、被混練物質の温度
は原材料の融点あるいはガラス転移点とロータ１
２，１３が空回りを開始する温度内に保つことに
より混練を効率的に行うことができるわけであ
る。

この被混練物質の温度制御は一般にロータの辺
りの冷却機２７を制御することにより行うが、加
圧ラム１５の圧力や、ロータの回転数を制御する
こともある。ここでは、冷却機２７による制御方
法を以下に説明する。まず、混練室１１内の温度
がサーモカツプル４１で検出される。このサーモ
カツプル４１で検出された温度と記憶領域６ｃに
ストアされているストツク温度とが比較され、そ
れぞれが一致するように水減圧弁３３が開閉制御
される。すなわち、混練室１１内の温度が高すぎ
る場合には、水減圧弁３３が閉じられて、冷却機
１４に供給される冷却水の圧力が高められる。逆
に、混練室１１内の温度が低ければ、水減圧弁３
３が開かれて、冷却機１４内に供給される冷却水
の圧力が弱められる。このようにして、混練室１
１内の温度が設定された温度範囲となるように水
減圧弁３３が開閉制御される。

なお、CPU５０は、初期状態において、第４
図に示すように、記憶領域６ｊ，６ｋの内容を初
期クリアしている。そして、絶えずサーモカツプ
ル４１で検出した混練室１１内の温度と記憶領域
６ｅにストアされている融点あるいは記憶領域６
ｆに記憶されているガラス転移点とを比較し続け
る。

混練室１１内の温度が融点あるいはガラス転移
点を超えたら、混練が開始されたものとして、下
記の混練量の計算を開始する。まず、せん断速度
γを求める。このせん断速度γは或る係数αと、
回転数検出器４８で検出されたモータ２１すなわ
ちロータ１２，１３の回転数Ｎと、空気圧検出器
４４で検出されたエアシリンダ１６内の空気圧Ｐ
_Aとの積によつて求められる。さらに、Δｔ時間
に進行する混練量ΔＣを求める。これはモータ２
１に流れる電流Ａ^mとせん断速度γⁿとΔｔとの積
によつて求められる。ここで、ｍ，ｎは材料によ
つて適宜設定される値である。そして、Δｔ時間
ごとの混練量ΔＣが加算されて（積分されて）全
混練量Ｃが求められて記憶領域６ｋに記憶され
る。この全混練量Ｃは記憶領域６ｉにストアされ
ている目標とする混練量Ｃ_ppと比較される。そし
て、両者が一致するまで前述の動作が繰返し行な
われ、Δｔの回数が記憶領域６ｊに記憶される。
全混練量Ｃが最適混練量Ｃ_ppに一致すると、たと
えばブザーなどによつて報知される。そして、油
圧ポンプ２４によつて油圧シリンダ３４内の圧力
が弱められ、排出弁１９が開かれる。それによつ
て、排出口１８から混合された原材料が排出され
る。

なお、前述のΔｔ時間とその繰返し回数Ｎと混
練室１１内の温度Ｔと全混練量Ｃとがプリンタ１
４０によつて印字される。また、モータ２１の電
流変化と混練室１１内の温度変化とがアナログ記
録計１２０によつて記録される。

上述のごとく、この実施例によれば、混練室１
１内の温度すなわち原材料の温度が設定範囲以内
となるように加圧ラム１５および冷却水の温度お
よびロータ１２，１３の回転数を制御し、モータ
２１に流れる電流値とロータ１２，１３の回転数
とを積分して全混練量Ｃを求め、目標とする混練
値になつたとき混練された材料を排出することに
よつて、混練作業をすべて自動化することができ
る。

なお、上述の実施例では、粘度に相関するデー
タとして、モータ２１の電流値を用いているが、
この他、被混練物質の温度、すなわち混練室１１
内の温度も用いることができる。またこの発明を
バンバリミキサに適用した場合について説明した
が、その他の連続混練装置などにも適用できるこ
とはいうまでもない。

以上のように、この発明によれば、高粘性物質
の粘度とせん断速度とを検出し、それらの積の時
間積分に比例する量と予め設定した目標となる混
練値とを比較することによつて、最適な混練制御
を行なうことができ、混練作業を自動化すること
ができる。したがつて、従来のような熟練者によ
る作業を不要にすることができる。また、粘度と
せん断速度とを検出し、目標とする混練値になつ
たとき排出するようにしているので、混練値にば
らつきを生じることが少なくなる。さらに、予め
設定した目標する混練値となるように追従しなが
ら混練するので混練時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となりかつこの発明の
一実施例が適用されるバンバリミキサの概要を示
す図解図である。第２図はこの発明の一実施例の
概略ブロツク図である。第３図は第２図に含まれ
るRAMに記憶されるデータを示す図解図であ
る。第４図はこの発明の一実施例の具体的な動作
を説明するためのフロー図である。図において、１０はバンバリミキサ、１１は混
練室、１２，１３はロータ、１４は冷却機、１５
は加圧ラム、１６はエアシリンダ、１７は投入
口、１８は排出口、２１はモータ、２２は空気ポ
ンプ、２３，２５は減圧弁開閉用モータ、２６は
水ポンプ、３１は空気減圧弁、３２は水槽、３３
は水減圧弁、４１はサーモカツプル、４２は電流
計、４３，４４は空気圧検出器、４５は冷却水温
度検出器、４６は水圧検出器、４７は油圧検出
器、４８は回転数検出教、５０はCPU、６０は
RAM、７０はＤ―Ａ変換器インターフエイス、
８０はＡ―Ｄ変換器インターフエイス、９０はキ
ーボードを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ゴム、プラスチツクの原材料に各種配合剤を
配合した被混練物質に本体でせん断力を与えなが
ら混練する混練装置であつて、前記被混練物質の目標とする混練値を設定する
ための設定手段、前記本体で混練された被混練物質の粘度を検出
する粘度検出手段、前記被混練物質のせん断速度を検出するせん断
速度検出手段、少なくとも前記粘度検出手段で検出された粘度
データと、前記せん断速度検出手段で検出された
せん断速度データとの積の時間積分に比例する値
を求める演算制御手段、および前記演算制御手段によつて演算された値と前記
設定手段で設定された目標とする混練値とを比較
する比較手段を備えた、混練装置。２さらに、前記比較手段が前記演算された値と
前記目標の値とを比較して一致したとき警報を報
知する報知手段を含む、特許請求の範囲第１項記
載の混練装置。３前記混練装置の本体は、前記被混練物質を混
練する混練室と、前記混練室内で回転するロータ
と、前記ロータを回転駆動するモータと、前記混
練室内の空気を加圧する加圧手段とを含むバンバ
リミキサである、特許請求の範囲第１項記載の混
練装置。４前記粘度検出手段は、前記モータに流れる電
流値を前記粘度に相関するデータとして検出する
ようにした、特許請求の範囲第３項記載の混練装
置。５前記粘度検出手段は、前記被混練物質の温度
を前記粘度に相関するデータとして検出するよう
にした、特許請求の範囲第３項記載の混練装置。６前記せん断速度検出手段は、前記ロータの回転数を検出する回転数検出手段
と、前記混練室内の空気圧に相関する圧力値を検出
する圧力検出手段と、前記回転数検出手段によつて検出された回転数
および前記圧力検出手段によつて検出された圧力
値の積を求める手段とを含む、特許請求の範囲第
３項記載の混練装置。