JPS6283027A - 混練機の摩耗検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、押出機（単軸、２軸、多軸を問わず。）、ス
クリュ式射出成形機、加圧ニーダ、パンパリミキプ、ロ
ールミル等の、樹脂材に充填材を加えた原料を混練して
、その混線物を得るようにした混練機における、ケース
の内壁、混練軸の周壁等の摩耗を検出する、混練機の摩
耗検出装置に関する。

（従来の技術） 混練機は、ケースと、該ケース内で回転駆動される混線
軸とを備えており、ケース内における混練軸の根元部に
向けて、樹脂材に充填材を所定体積分率で加えた原料を
供給し、この原料をケースの内壁及び混練軸の周壁にお
けるせん断力の作用により混練し、その混練物をケース
先端の混練物排出部における排出口から排出するように
なっている。この混練機が例えば単軸押出機であれば、
シリンダがケース、スクリュが混練軸にそれぞれ該当し
、原料は、ホッパからスクリュの根元部に向けて供給さ
れ、ヒータ等でシリンダを介して加熱溶融状聾にされて
混練されることにより、充填材の攪拌が行なわれ、混練
物は、混練物排出部の一部全構成するダイスの排出口か
ら排出されることとなる。

この混練機にあって汀、ケースの内壁及び混線軸の周壁
の原料（特に、その中の充填材）との摩擦による摩耗の
問題があって、従来に、七の対策として耐摩耗金属の使
用が行なわれて来てはいるが充分とは言えず、この摩耗
の問題は避けられないこととなっている、このケースの
内壁及び混線軸の周壁の摩耗は、これが進むにつれ両者
間のクリアランスが増大し、定常的なりリアランスの確
保ができなくなるため、せん断力の作用が弱くな９、充
填材の攪拌が不充分になることとなって、混練物の品質
劣化を招き、ひいては成形品に不良品を出すことの原因
になることから、このようなことが起る前の摩耗の限界
に達したときには、ケースや混線軸の交換等の修復が必
要とされる。

ところで、その摩耗の限界は、混線機の使用条件、つま
り扱う原料の種類、充填材の体積分率、加熱温度、ケー
ス内圧等が様々であり、また機械差もあることがら混練
機ごとに異なる。

例えば、充填拐がＦｅ粉であり、その体積分率の略４０
％を境にして原料の粘性流動が異なり、この体積分率が
４０％を越えると、原料の粘性流動がニュートン流動か
ら非ニユートン流動となって高粘性となり、摩耗が急激
に進行することとなるのである。そのため、従来にあっ
ては、時期をみて混練機を分解し、測定治具によりケー
ス内部の寸法を測定して摩耗を検出しその限界を知るよ
うにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる検出方式では、測定作業のため混
線機の運転停止、分解等を行なわなければならないこと
から、その分生産性が低下するという問題を招いている
。

また、測定時期を計るのは困難であり、測定作業を行っ
たにもかかわらず時すでに遅く、摩耗の度合が限界から
大きく外れていたということにもなり兼ねないため、こ
れを防ぐためには、作業頻度を高めるしかないこととな
り、この点からも生産性が低下するという間電がある。

さらに、ケース内部に測定治具が入らなかったり、該ケ
ース内部が複雑な形状を呈していたりした場合、正確な
測定値を得られないという問題をも生じている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、摩耗の限界を混練機の運転中に、かつ
正確に知ることができるようにした混線機の摩耗検出装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 七のため不発明は以下の構成を有している。

すなわち、 ケース内で回転駆動される混練軸の回転駆動手段として
電動機を備えている混練機において、前記ケースの混練
物排出側の内圧を検知する内圧検知手段と、 前記電動機の負荷電流を検知する負荷電流検知手段と、 前記内圧検知手段の出力及び前記負荷電流検知手段の出
力に基いて前記内圧と前記負荷電流との電流との比率を
監視し、該比率が所定値となったときに出力信号を発生
する比率監視手段と、 からなる、混線機の摩耗検出装置である。

（発明の作用） すなわち、まず、摩耗が進みクリアランスが増大するｔ
ｌど、電動機は負荷が小さくなるからその負荷１！流は
減少し、一方、混練が不充分になることからケースの混
練物排出側の内圧に増大する。

加えて、混線啜一般につき負荷電流と内圧との積はクリ
アランスの寸法変化にかかわらず一定になることが経験
的に知られている。

したがって、負荷電流と内圧との比率は摩耗の度合を表
わすこととなる。

本発明の装置け、負荷電流及び内圧の両者を検知すると
共に、それらの比率を監視して該比率が所定値となった
ところで出力を出すようにしたものであるから、摩耗の
限界を知るには所定値をその摩耗限界時のものに合せて
おけば良いこととなり、また負荷電流及び内圧をファク
タとじ九ことから、シリンダ内部の形状、構造に左右さ
れない意味も含めて極めて正確に摩耗の限界を知れる。

さらに、負荷電流と内圧との積がクリアランスの寸法変
化にかかわらず一定になることは混練機というものにつ
′ｆ！ａじて言えることである之め、クリアランスと負
荷電流あるいは内圧との相関関係を知らなくとも摩耗の
限界を知ることができることとなる。

というのは、仮に負荷電流のみ或いは内圧のみを検知し
て摩耗を検出しようとした場曾について考えると、混練
機にも機差があり、また扱う原＃＋を様々であるから、
それらの条件でクリアランスと負荷′ａ流あるいは内圧
との相関関係は変化するので、全く新しい条件で混練機
を使用するときには、その使用前に試験をして上記相関
関係を知る必要がある。

ところが、負荷電流と内圧との比率について考えると、
クリアランスと負荷’、を流及び内圧との相関が変れば
、これら負荷電流と内圧との積の値は変るが、この積の
直がクリアランスの変化にかかわらず−・定なのである
から、条件が変ってもクリアランスつまなロッ耗の度合
と化率との関係は同じである。

したがって本発明によるときは、０の比率を監視したの
であるから、クリアランスと負荷電流あるいは内圧との
関係を知らなくとも摩耗の限界を知ることができるので
ある。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１＆′ｊ：単軸押出機であり、この単
軸押出機１はシリンダ２内で回転駆＠されるスクリＳ５
の回転駆動手段としてモータ４を有する。シリンダ２は
シリンダ本体５と混練物排出部６とから構成されており
、スクリュ３は、このシリンダ本体５内に配置されてい
る。シリンダ本体５の外周にはホンパフとヒータ８，８
゜８とが固設されている。ホッパ７は、樹脂材に充填材
を所定体積分率で加えた原料をシリンダ本体５内におけ
るスクリュ６の根元部に向けて供給するもので、９はそ
の単位時間あたりの供給量を一定とするためのスクリュ
である。シリンダ本体５内に供給され念原料は、ヒータ
８によって加熱溶融状態とされてシリンダ本体５の内壁
１０及びスクリュ３の周壁におけるせん断力で混練され
ながら混練物排出部６側へ流動する。この混練物排出部
６は、そのシリンダ本体２に近い側端部の内周が先窄み
のテーパ形状とされて案内壁１２とされており、クリン
ダ本体２側で混練された混練ｖｌＪは案内壁１２によっ
て先端部側に案内されるようになっていて、その先端部
は排出口１５とされている。混練物排出部６のシリンダ
本体２から遠い側端部にはダイス１４が嵌着されており
、１５はそのダイス孔であって、混線物は排出口１３か
らダイス孔１５を通って押出される。

第２図において、１６は負荷電流検知センナ、１７は圧
力検知セン丈、１８は制御装置で、これらは本発明に係
る摩耗検出装置を構成するものである。

負荷電流検知センサ１６はモータ４の巻線に接続されて
核モータ４の負荷電流Ｉを検知するようにされているも
のである。

圧力検知センサ１７はシリンダ２の混練物排出部６に取
付けられており、その検知部１７Ａは案内壁１２の壁面
の一部を構成するように配置されていて、案内壁１２に
加わる圧力Ｐを検知するものとなっている。

制御装置１８は、比率監視手段を構成するもので、負荷
電＃、倹知セン丈１６の出力信号と圧力検知センｆ′１
７の出力信号とは、この制御装置１８に入力されている
。この制御装置１８は、負荷電流検知セン＋ｊ１６の出
力と圧力検知センテ１７の出力とに基いて負荷電流■に
対する圧力Ｐの比率を監視し、この比率が所定値となっ
たときに出力信号を発するものであって、ここでば、比
率−ウ；押出機１の新規使用時の２倍の値になったとこ
ろで出力を出すようにされている。

なお、この２倍という値は、実数的に確認したところ、
２＠程度になると摩耗が限界に達していたことから設定
したものである。

１９は表示器であって、この表示器１９は、制御装置１
８の出力を受けると、摩耗の限界を報知する機能を有す
るもので、音声、ランプ等の種々態様が考えられる。

次に、摩耗検出の具体例として、ｆ’ＥＣポリエチレン
）１０部及びＥＵＡ　（ポリエチレン−酢酸ビニルの共
重合体）１５部にアルミナ粉末１００部を加えた原料を
ホッパ７に投入し、ヒータ８による加熱温度１６０℃、
原料供給量１００ｃｃ／分、スフ１１　：Ｌ３の回転数
４５ｒｐｍ、ダイス孔１５の径がφ３で、これが３個所
、スクリー５の外径５２．０ｍなる条件にて混線を行っ
た場合について説明する。尚、この場合、混練の回をか
さねるうちに電流値Ｉと圧力Ｐとの関係が第３図、クリ
アランスと電流１ｔｌとの関係が第４図、クリアランス
と圧力Ｐどの関係が第５図にそれぞれ示すようなものと
なる。

まず、クリアランスが増大するほど、負荷電流１ｔ−ｊ
第４図に示すように減少し、圧力Ｐに第５図に示すよう
に増大する。そして、第４図によると、ｔ、は混練機の
新品時、Ｄ２ｔ−ｊ摩耗限界時を示すが、負荷電流■と
圧力Ｐとの積ばｔ１時、１２時共に約５００で変らずク
リアランスの変化にかかわらず一定になっている。

したがって負荷電流■と圧力Ｐとの比率は摩耗の度合を
表わしているものと言える。

本実施例の装置によると、制御装置１８には負荷電流検
知セン４ｊ１６の出力信号と圧力検知セン丈１７の出力
信号とが常に入力され、その比率が監視されると同時に
図示しない記録計等に時々刻々と記録されてゆく。そし
て、負荷電流！と圧力Ｐとの比率がｔ１時に比べて２倍
になるｔ１時に制御装置１８から出力信号が発生され。

表示器１９にて摩耗の限界が表示される。これによって
作業者は押出機１の摩耗の限界を知ることができる。

（発明の効果） 以上述べて来たように本発明によれば、負荷電流及び内
圧の両者を検知すると共に、それらの比率を監視して該
比率が所定値になったところで出力を出すようにしたも
のであるから、その所定値全摩耗限界時のものに合せて
おけば運転中に摩耗の限界全知ることができ、また、負
荷電流及び内圧全ファクタとしたことから、ケース内部
の形状、構造にも左右されないので、極めて正確に摩耗
の限界を知ることができる。

そして、負荷電流及び内圧の比率を見て摩耗を検出する
よってしたことから、さらに、検出しようとする混練機
についての摩耗の度合と負荷電流及び内圧との関係を知
らなくとも検出を行うことができるので、使用条件、機
差等の条件にかかわらず正確に摩耗の限界を知ることが
できる。これによって、条件が変る毎に試験などを行う
必要がないので、能率的で、極めて実用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置が適用された単軸押出機の断面図、
第２図は本発明装置のブロック図、第３図は負荷電流と
内圧との相関関係の曲線図、第４図はクリアランスと負
荷電流との相関関係の曲線図、第５図はクリアランスと
内圧との相関関係の曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケース内で回転駆動される混練軸の回転駆動手段
   として電動機を備えている混練機において、 前記電動機の負荷電流を検知する負荷電流検知手段と、 前記ケースの混練物排出側の内圧を検知する内圧検知手
   段と、 前記内圧検知手段の出力及び前記負荷電流検知手段の出
   力に基いて前記内圧と前記負荷電流との比率を監視し、
   該比率が所定値となったときに出力信号を発生する比率
   監視手段と、 からなる、混練機の摩耗検出装置。