WO2017212881A1 - 樹脂ペレタイザ装置及び樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法 - Google Patents

樹脂ペレタイザ装置及び樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法 Download PDF

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英二 高橋
諒 田伏
要 荒木
知多佳 真鍋
伸 岩崎
樹 宮本
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株式会社神戸製鋼所
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    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a technique for molding a resin into a pellet.
  • the resin pelletizer device uses a rotary blade that rotates at high speed on the die surface where the die hole is drilled to cut the strand-like (string-like) molten resin extruded from the die hole into the water and pelletize the resin. It is an apparatus which molds into.
  • cutting failure of the molten resin may occur.
  • the cutting failure means that, for example, a pellet having a whisker-like portion is generated or a plurality of pellets connected in a chain shape is generated.
  • Patent Document 1 at every reference position setting timing, the cutter knife is brought into contact with the die surface to measure the position of the cutter knife, and the step is set as the reference position. The cutter knife is rotated to cut the molten resin. Measuring the position of the cutter knife when it is, and setting it as the current position, and notifying a cutting failure warning when the difference between the current position and the reference position exceeds a predetermined clearance setting value.
  • a cutting failure detection method is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a method of detecting the molten resin pressure inside the die, changing the bias value, and controlling the pressing pressure of the cutter drive shaft. According to this method, an optimum cutting operation can be obtained in accordance with a change in the molten resin pressure.
  • An object of the present invention is to provide a resin pelletizer apparatus and an abnormality determination method for a resin pelletizer apparatus that can determine that an abnormality that causes cutting failure has occurred.
  • a resin pelletizer device includes a die having a die surface in which a die hole is formed, and a resin extruded from the die hole by rotating on the die surface in water.
  • a rotary blade that is cut into a pellet form, a sensor that detects an elastic wave generated while the rotary blade is rotating on the die surface, an output value of the sensor is monitored, and an output value of the sensor is determined in advance.
  • a determination unit that determines that an abnormality has occurred when outside the specified range.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of IIIa-IIIb.
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of IVa-IVb.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of Va-Vb.
  • It is a graph which shows the relationship between the force which presses a rotary blade to a die surface, and the output value of a sensor.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a resin pelletizer device 100 according to the present embodiment.
  • the resin pelletizer device 100 includes a resin pelletizer device main body 110, a control unit 120, an operation panel 130, a notification unit 140, and two sensors 150.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the resin pelletizer device main body 110.
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of IIIa-IIIb.
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of IVa-IVb.
  • FIG. 5 is a plan view of FIG. 2 viewed from the direction of Va-Vb.
  • the resin pelletizer device main body 110 includes a chamber 1, a rotary head 2, a rotary shaft 3, a bearing 4, a motor 5, and a die 6.
  • a rotating head 2 is disposed in the interior 11 of the chamber 1.
  • the rotary head 2 is fixed to one end of the rotary shaft 3.
  • a through hole is formed in the wall surface 13 of the chamber 1 that intersects the rotating shaft 3, and the bearing 4 is fitted therein.
  • the bearing 4 supports the rotating shaft 3.
  • the other end of the rotating shaft 3 extends outside the chamber 1 and is connected to the motor 5.
  • the rotary head 2 includes four rotary blades 21 and a fixing portion 23 to which the rotary blades 21 are fixed.
  • the fixed portion 23 has a truncated cone shape, and the rotating shaft 3 is fixed to one end surface of the fixed portion 23.
  • Four rotary blades 21 are arranged at an interval of 90 degrees on the other end surface of the fixing portion 23 (the bottom surface 231 of the truncated cone).
  • the number of the rotary blades 21 is four will be described as an example, the number of the rotary blades 21 is not limited to four.
  • the rotary blade 21 has a substantially rectangular shape, and the longitudinal direction of the rotary blade 21 is directed to the radial direction of the other end surface of the fixing portion 23 (the bottom surface 231 of the truncated cone).
  • One end 211 of the rotary blade 21 is fixed to the edge of the other end surface (the bottom surface 231 of the truncated cone) of the fixed portion 23, and the rotary blade 21 is fixed to the other end surface (of the truncated cone of the truncated cone).
  • the outside of the bottom surface 231) is rotated.
  • a through hole is formed in the wall surface 15 of the chamber 1 facing the other end surface (the bottom surface 231 of the truncated cone) of the fixing portion 23. This through hole is closed with a die 6.
  • the die 6 has a die surface 61 disposed in the interior 11 of the chamber 1.
  • the die surface 61 has a disk shape, and a plurality of die holes 63 are formed in the die surface 61 in a ring shape at equal intervals.
  • the die hole 63 passes through the die 6. 2 and 5, a die hole 63 is formed in a path along which the rotary blade 21 rotates, and the molten resin extruded by an extruder (not shown) passes through the die hole 63 and passes through the die hole 63. And is cut by the rotary blade 21 on the die surface 61. Thereby, molten resin is shape
  • the interior 11 of the chamber 1 is filled with water, and the rotary head 2, the die surface 61, and the die hole 63 are in water.
  • the pellet is cooled with water in the interior 11 of the chamber 1.
  • a through hole serving as the inlet 10 is formed in the wall surface 17 of the chamber 1.
  • a through hole serving as the outflow port 12 is formed in the wall surface 19 of the chamber 1.
  • Water is sent from the inlet 10 to the interior 11 of the chamber 1, the interior 11 is filled with water, and the water in the interior 11 is led from the outlet 12 to the outside of the chamber 1, and again from the inlet 10 to the chamber 1. Is sent to the inside 11.
  • the driving force from the motor 5 is transmitted to the rotary head 2 via the rotary shaft 3 while the interior 11 of the chamber 1 is filled with water, and the rotary head 2 rotates at high speed.
  • the rotary blade 21 rotates at high speed on the die surface 61.
  • the molten resin extruded by an extruder passes through the die hole 63, is extruded from the die hole 63, is cut by the rotary blade 21, and a pellet is formed.
  • the control unit 120 controls the resin pelletizer device main body 110.
  • the control unit 120 is a computer implemented by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like.
  • the control unit 120 includes a determination unit 121 as a functional block. This functional block will be described later.
  • the operation panel 130 is a device that receives an input for operating the resin pelletizer device 100. This input includes instructing the operation start of the resin pelletizer device 100, instructing the operation stop, and the like.
  • the notification unit 140 When the determination unit 121 determines that an abnormality has occurred during operation of the resin pelletizer device 100, the notification unit 140 notifies the occurrence of the abnormality.
  • the notification unit 140 is realized by a display, a speaker, a warning lamp, or the like.
  • the notification unit 140 is a display, an image indicating that an abnormality has occurred is displayed.
  • the notification unit 140 is a speaker, a sound indicating that an abnormality has occurred is output.
  • the notification unit 140 is a warning lamp, the warning lamp is turned on.
  • two sensors 150-1 and 150-2 are arranged on the side surface of the die 6 so as to be separated from each other.
  • the sensor 150-2 When viewed from the die surface 61, the sensor 150-2 is located at a position rotated about 180 degrees from the position of the sensor 150-1.
  • the rotary blade 21 rotates at a high speed on the die surface 61 in a state where it is in contact with the die surface 61, so that an elastic wave is generated.
  • the sensor 150 detects the elastic wave.
  • an AE (Acoustic Emission) sensor When detecting the ultrasonic wave generated while the rotary blade 21 rotates on the die surface 61 as an elastic wave, an AE (Acoustic Emission) sensor is used.
  • a vibration sensor is used when the vibration generated while the rotary blade 21 rotates on the die surface 61 is detected as an elastic wave.
  • an AE sensor will be described as an example of the sensor 150.
  • the output value of the sensor 150 is the intensity of the signal output from the sensor 150 and indicates the magnitude of ultrasonic waves generated while the rotary blade 21 is rotating on the die surface 61.
  • the output value of the sensor 150 is preferably the root mean square (RMS (root mean square) value) of the signal output from the sensor 150.
  • the resin pelletizer device 100 cuts the molten resin by rotating the rotary blade 21 at a high speed on the die surface 61 while the rotary blade 21 is in contact with the die surface 61 in water. In the following four cases, cutting failure occurs.
  • the contact surface pressure is a pressure with which the rotary blade 21 is pressed against the die surface 61.
  • (2) is a case where the rotating shaft 3 is not perpendicular to the die surface 61.
  • Cavitation is a physical phenomenon in which bubbles are generated and disappeared in a short time due to a pressure difference in a liquid flow.
  • the present inventor has found that the above four abnormalities can be determined based on the output value of the sensor 150 by performing the following Experiment 1 to Experiment 3.
  • FIG. 6 is a graph in which experimental results are plotted.
  • the horizontal axis of the graph represents the pressing force, and the vertical axis represents the output value of the sensor 150.
  • One experimental result of the two sensors 150 is plotted, and the other experimental result is omitted.
  • a straight line L is a regression line of experimental results.
  • the output value of the sensor 150 increases, and when the pressing force decreases, the output value of the sensor 150 decreases. Therefore, the output value of the sensor 150 has a correlation with the pressing force (contact surface pressure between the rotary blade 21 and the die surface 61), and the contact surface pressure is too large based on the output value of the sensor 150. It can be seen that the determination of the case is possible.
  • FIG. 7 is a graph showing the output waveform W1 of the sensor 150-1 and the output waveform W2 of the sensor 150-2 in this experiment.
  • the horizontal axis of the graph indicates elapsed time, and the vertical axis indicates the output value of the sensor 150.
  • the elapsed time is the time that has elapsed since the measurement of the output value was started.
  • the inclination of the die 6 is regarded as the inclination of the rotating shaft 3.
  • the bolt close to the sensor 150-1 is slightly loosened at time t1, further loosened at time t2, further loosened at time t3, and further at time t4. I was relaxed a little.
  • a state in which the die 6 is gradually tilted was realized.
  • the output value of the sensor 150-1 the sensor 150 located near the loosened bolt
  • the sensor 150-2 looseening
  • FIG. 8 is a graph in which experimental results are plotted.
  • the horizontal axis of the graph indicates the rotational speed of the rotary shaft 3, and the vertical axis indicates the output value of the sensor 150.
  • One experimental result of the two sensors 150 is plotted, and the other experimental result is omitted.
  • the output value of the sensor 150 increases.
  • the rotational speed of the rotary shaft 3 exceeds a predetermined value n, cavitation occurs. It was found that when the rotational speed of the rotating shaft 3 exceeded a predetermined value n, the output value of the sensor 150 fluctuated up and down.
  • the above four abnormalities can be distinguished by monitoring the output values of the two sensors 150.
  • 9 to 12 are graphs for explaining the discrimination of the four abnormalities.
  • the horizontal axis represents the elapsed time
  • the vertical axis represents the output value of the sensor 150.
  • the graph shows the output waveform W1 of the sensor 150-1 and the output waveform W2 of the sensor 150-2.
  • the range R of the output value of the sensor 150 is determined in advance. Within range R, none of the four abnormalities occur.
  • the upper limit of the range R is the upper limit value UV
  • the lower limit is the lower limit value LV. 9 to 12, the range R is the same value, the upper limit value UV is the same value, and the lower limit value LV is the same value.
  • the case where the output value of sensor 150-1 becomes larger than upper limit value UV and the case where the output value becomes smaller than lower limit value LV occurs within a predetermined time and the output of sensor 150-2.
  • the case where the value exceeds the upper limit value UV and the case where the value falls below the lower limit value LV occur within the predetermined time it means that cavitation has occurred.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining processing for discriminating and determining four abnormalities in the resin pelletizer device 100 according to the present embodiment.
  • determination unit 121 monitors the output values of two sensors 150 (step S1).
  • the determination unit 121 determines whether or not the output values of the two sensors 150 are larger than the upper limit value UV at the same timing (step S2). When the determination unit 121 determines that it is established (Yes in step S2), the determination unit 121 determines that the contact surface pressure between the rotary blade 21 and the die surface 61 is too large (step S3). Thereby, the alerting
  • the determination unit 121 determines that the output values of the two sensors 150 are not larger than the upper limit UV at the same timing (No in step S2), the determination unit 121 It is determined whether or not it is established that the output value of one sensor 150 is larger than the upper limit value UV and the output value of the other sensor 150 is smaller than the lower limit value LV at the same timing (step) S5).
  • the determination unit 121 determines that it is established (Yes in step S5), the determination unit 121 determines that the rotating shaft 3 is tilted (step S6). Thereby, the alerting
  • the determination unit 121 establishes that the output values of the two sensors 150 are greater than the upper limit value UV and the output value of the other sensor 150 is smaller than the lower limit value LV at the same timing. When it is determined that it has not been performed (No in step S5), the determination unit 121 determines whether or not it is established that the output values of the two sensors 150 are smaller than the lower limit LV at the same timing (step). S7). When the determination unit 121 determines that it is established (Yes in step S7), the determination unit 121 determines that wear of at least one of the rotary blade 21 and the die surface 61 is in progress (step S8). Thereby, the alerting
  • the determination unit 121 determines that the two sensors 150 It is determined whether or not it is established that the output value is larger than the upper limit value UV and smaller than the lower limit value LV within a predetermined time (step S9).
  • the determination unit 121 determines that cavitation has occurred (step S10). Thereby, the alerting
  • the determination unit 121 determines that the cases where the output values of the two sensors 150 are larger than the upper limit value UV and smaller than the lower limit value LV in a predetermined time are not satisfied. (No in step S9), the determination unit 121 determines that the resin pelletizer device 100 is operating normally, and returns to the process of step S1.
  • Step S4 the determination unit 121 continues to monitor the output values of the two sensors 150 (Step S1).
  • the present invention is not limited to this, and when the determination unit 121 determines abnormality (steps S3, S6, S8, S10), the control unit 120 stops the operation of the resin pelletizer device 100, and the notification unit 140 is abnormal. May be notified (step S4).
  • the four abnormalities are discriminated and determined. However, among the four abnormalities, three abnormalities may be discriminated and determined, or two abnormalities may be discriminated and determined, or one abnormality It is also possible to determine only.
  • the determination unit 121 discriminates and determines the remaining three abnormalities without determining the occurrence of cavitation. For example, the determination unit 121 discriminates and determines the remaining two abnormalities without determining the occurrence of cavitation and the progress of wear. For example, the determination unit 121 determines only the occurrence of cavitation.
  • two sensors 150 have been described as an example of the plurality of sensors 150.
  • an abnormality may be determined using three or more sensors 150.
  • two sensors 150 is read as “three or more sensors 150”.
  • step S5 Two sensors 150 are necessary for determining whether or not the rotating shaft 3 is tilted (step S5) (FIG. 11), but other abnormalities can be determined by one sensor 150. Therefore, in a mode in which it is not determined whether or not the rotation shaft 3 is tilted, the determination unit 121 determines an abnormality using the output value of one sensor 150.
  • the resin pelletizer device includes a die having a die surface in which a die hole is formed, and the resin extruded from the die hole by rotating on the die surface in water.
  • a rotary blade that cuts into pellets in water, a sensor that detects an elastic wave generated while the rotary blade rotates on the die surface, and an output value of the sensor is monitored.
  • a determination unit that determines that an abnormality has occurred when out of a predetermined range.
  • the resin pelletizer device includes a sensor for detecting an elastic wave generated while the rotary blade is rotating on the die surface, and an output value of the sensor is outside a predetermined range. Since a determination unit that determines that an abnormality has occurred is provided, it can be determined that an abnormality that causes a cutting failure has occurred.
  • the determination unit can determine the following abnormalities.
  • the determination unit determines that the contact surface pressure between the rotary blade and the die surface is too large when the output value of the sensor is larger than the upper limit value of the range.
  • the contact surface pressure is a pressure at which the rotary blade is pressed against the die surface. “The contact surface pressure is too large” means that the contact surface pressure is greater than or equal to a predetermined value compared to the reference value of the contact surface pressure.
  • the determination unit determines that wear of at least one of the rotary blade and the die surface is progressing when the output value of the sensor is smaller than the lower limit value of the range. “Wear progress” means that the amount of wear on the rotary blade and the amount of wear on the die surface exceed predetermined values.
  • the determination unit determines that cavitation has occurred when an output value of the sensor is larger than an upper limit value of the range and a lower value of the range within a predetermined time. .
  • the resin pelletizer device further includes a rotation shaft that drives the rotary blade, and a plurality of the sensors that are disposed apart from each other, and the determination unit includes a part of the plurality of sensors. Is larger than the upper limit value of the range and the remaining output values of the sensors are smaller than the lower limit value of the range, it is determined that the rotating shaft is tilted.
  • the determination unit has an output value of the plurality of sensors that is an upper limit of the range, respectively.
  • the value is larger than the value, it is determined that the contact surface pressure between the rotary blade and the die surface is too large, and when the output values of the plurality of sensors are each smaller than the lower limit value of the range, the rotary blade and the die It is determined that the wear of at least one of the surfaces is progressing, and the output values of the plurality of sensors are smaller than the upper limit value of the range and smaller than the upper limit value of the range within a predetermined time, respectively.
  • the abnormality determination method for the resin pelletizer device is a die having a die surface with a die hole drilled therein, and pushed out of the die hole by rotating on the die surface in water.
  • a method of determining an abnormality that occurs in a resin pelletizer device comprising a rotating blade that cuts the resin into pellets in the water, and detecting an elastic wave generated while the rotating blade is rotating on the die surface Monitoring the magnitude of the elastic wave detected in the first step and determining that an abnormality has occurred when the magnitude of the elastic wave is outside a predetermined range. 2 steps.
  • the abnormality determination method for the resin pelletizer device according to the second aspect of the present embodiment defines the resin pelletizer device according to the first aspect of the present embodiment from the viewpoint of the abnormality determination method. It has the same effect as the resin pelletizer apparatus according to the above aspect.

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Abstract

樹脂ペレタイザ装置（１００）は、ダイス孔（６３）があけられたダイス面（６１）を有するダイス（６）と、水中でダイス面（６１）上を回転することにより、ダイス孔（６３）から押し出された樹脂を水中でペレット状に切断する回転刃（２１）と、回転刃（２１）がダイス面（６１）上で回転中に発生する弾性波を検出するセンサ（１５０）と、センサ（１５０）の出力値をモニターし、センサ（１５０）の出力値が、予め定められた範囲（Ｒ）外のとき、異常が発生したと判定する判定部（１２１）と、を備える。

Description

樹脂ペレタイザ装置及び樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法
　本発明は、樹脂をペレット状に成形する技術に関する。
　樹脂ペレタイザ装置は、ダイス孔があけられたダイス面上を高速で回転する回転刃を用いて、ダイス孔から水中に押し出されたストランド状（ひも状）の溶融樹脂を切断し、樹脂をペレット状に成形する装置である。
　樹脂ペレタイザ装置では、溶融樹脂のカッティング不良が発生することがある。カッティング不良とは、例えば、ひげ状の部分を有するペレットが発生したり、チェーン状につながった複数のペレットが発生したりすることである。
　カッティング不良を防止するために、例えば、以下の技術が提案されている。特許文献１は、基準位置設定タイミング毎に、カッターナイフをダイス面に当接させてカッターナイフの位置を計り、それを基準位置として設定するステップと、カッターナイフを回転させて溶融樹脂を切断している時にカッターナイフの位置を計り、それを現在位置とするステップと、前記現在位置と前記基準位置の差が所定のクリアランス設定値より大きくなった時にカッティング不良の警告を報知するステップと、を備えるカッティング不良検出方法を開示している。
　特許文献２は、ダイス内側の溶融樹脂圧力を検出してバイアス値を変更し、カッター駆動軸の押し付け圧を制御する方法を開示している。この方法によれば、溶融樹脂圧力の変化に応じて最適のカッティング動作を得ることができる。
　カッティング不良を防止できるさらなる技術の開発が望まれている。
特開２００１－３８６７６号公報 特開２００９－６５７６号公報
　本発明は、カッティング不良の原因となる異常が発生したことを判定できる樹脂ペレタイザ装置及び樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の局面に係る樹脂ペレタイザ装置は、ダイス孔があけられたダイス面を有するダイスと、水中で前記ダイス面上を回転することにより、前記ダイス孔から押し出された樹脂を前記水中でペレット状に切断する回転刃と、前記回転刃が前記ダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出するセンサと、前記センサの出力値をモニターし、前記センサの出力値が、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する判定部と、を備える。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
本実施形態に係る樹脂ペレタイザ装置の構成を示すブロック図である。 樹脂ペレタイザ装置本体の断面図である。 図２をＩＩＩａ－ＩＩＩｂの方向から見た平面図である。 図２をＩＶａ－ＩＶｂの方向から見た平面図である。 図２をＶａ－Ｖｂの方向から見た平面図である。 回転刃をダイス面に押し付ける力とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 ダイスを徐々に傾けた状態において、経過時間とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 回転数とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 接触面圧が大きすぎる状態において、経過時間とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 摩耗が進行している状態において、経過時間とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 回転軸が傾いている状態において、経過時間とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 キャビテーションが発生している状態において、経過時間とセンサの出力値との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る樹脂ペレタイザ装置において、四つの異常を弁別して判定する処理を説明するフローチャートである。
　以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。図１は、本実施形態に係る樹脂ペレタイザ装置１００の構成を示すブロック図である。樹脂ペレタイザ装置１００は、樹脂ペレタイザ装置本体１１０、制御部１２０、操作パネル１３０、報知部１４０及び二つのセンサ１５０を備える。
　樹脂ペレタイザ装置本体１１０から説明する。図２は、樹脂ペレタイザ装置本体１１０の断面図である。図３は、図２をＩＩＩａ－ＩＩＩｂの方向から見た平面図である。図４は、図２をＩＶａ－ＩＶｂの方向から見た平面図である。図５は、図２をＶａ－Ｖｂの方向から見た平面図である。
　図２を参照して、樹脂ペレタイザ装置本体１１０は、チャンバ１、回転ヘッド２、回転軸３、軸受４、モータ５及びダイス６を備える。チャンバ１の内部１１には、回転ヘッド２が配置されている。回転ヘッド２は、回転軸３の一方の端部に固定されている。回転軸３と交差するチャンバ１の壁面１３には、貫通穴が形成されており、そこに、軸受４が嵌め込まれている。軸受４は、回転軸３を支持する。回転軸３の他方の端部は、チャンバ１外に延びており、モータ５と連結されている。モータ５が回転すると、回転軸３が回転し、これにより回転ヘッド２が回転する。
　図２及び図３を参照して、回転ヘッド２は、四つの回転刃２１と、各回転刃２１が固定される固定部２３と、を備える。固定部２３は、円錐台の形状を有し、固定部２３の一方の端面には、回転軸３が固定されている。固定部２３の他方の端面（円錐台の底面２３１）には、９０度の間隔で、四つの回転刃２１が配置されている。回転刃２１の個数が四つの場合を例に説明するが、回転刃２１の個数は四つに限定されない。
　回転刃２１は、略長方形状を有し、回転刃２１の長手方向が、固定部２３の他方の端面（円錐台の底面２３１）の径方向に向いている。回転刃２１の一方の端部２１１が、固定部２３の他方の端面（円錐台の底面２３１）の縁部に固定されており、回転刃２１は、固定部２３の他方の端面（円錐台の底面２３１）の外側を回転する。
　固定部２３の他方の端面（円錐台の底面２３１）と対向するチャンバ１の壁面１５には、貫通穴が形成されている。この貫通穴は、ダイス６で塞がれている。
　図２及び図４を参照して、ダイス６は、チャンバ１の内部１１に配置されているダイス面６１を有する。ダイス面６１は、円盤状の形状を有し、ダイス面６１には、複数のダイス孔６３が、環状に等間隔にあけられている。ダイス孔６３は、ダイス６を貫通している。図２及び図５を参照して、回転刃２１が回転する経路にダイス孔６３があけられており、押出機（不図示）で押し出された溶融樹脂は、ダイス孔６３を通り、ダイス孔６３から押し出され、ダイス面６１上で回転刃２１により切断される。これにより、溶融樹脂がペレットに成形される。
　図２を参照して、樹脂ペレタイザ装置１００の運転中、チャンバ１の内部１１は、水で満たされており、回転ヘッド２、ダイス面６１及びダイス孔６３は、水中にある。上記ペレットは、チャンバ１の内部１１の水で冷却される。チャンバ１の下部において、チャンバ１の壁面１７には、流入口１０となる貫通穴が形成されている。チャンバ１の上部において、チャンバ１の壁面１９には、流出口１２となる貫通穴が形成されている。流入口１０から水がチャンバ１の内部１１に送られ、内部１１は、水で満たされ、内部１１の水は、流出口１２からチャンバ１の外部に導かれ、再び、流入口１０からチャンバ１の内部１１に送られる。
　樹脂ペレタイザ装置１００の運転中、チャンバ１の内部１１が水で満たされた状態で、モータ５からの駆動力が回転軸３を介して回転ヘッド２に伝達され、回転ヘッド２が高速回転する。これにより、回転刃２１は、ダイス面６１上を高速回転している。押出機（不図示）で押し出された溶融樹脂は、ダイス孔６３を通り、ダイス孔６３から押し出され、回転刃２１によって切断されて、ペレットが成形される。
　図１を参照して、制御部１２０について説明する。制御部１２０は、樹脂ペレタイザ装置本体１１０を制御する。制御部１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等によって実現されるコンピュータである。制御部１２０は、機能ブロックとして、判定部１２１を備える。この機能ブロックについては、後で説明する。
　操作パネル１３０は、樹脂ペレタイザ装置１００を操作する入力がされる装置である。この入力には、樹脂ペレタイザ装置１００の運転開始を命令すること、運転停止を命令すること等が含まれる。
　報知部１４０は、樹脂ペレタイザ装置１００の運転中に、判定部１２１によって異常が発生したと判定されたとき、異常の発生を報知する。報知部１４０は、ディスプレイ、スピーカ、又は、警告ランプ等により実現される。報知部１４０がディスプレイの場合、異常が発生したこと示す画像が表示される。報知部１４０がスピーカの場合、異常が発生したこと示す音声が出力される。報知部１４０が警告ランプの場合、警告ランプが点灯する。
　図１及び図２を参照して、ダイス６の側面に、二つのセンサ１５０－１，１５０－２が互いに離れて配置されている。ダイス面６１から見ると、センサ１５０－１の位置から約１８０度回転した位置にセンサ１５０－２が位置する。樹脂ペレタイザ装置１００の運転中、回転刃２１はダイス面６１と接触した状態でダイス面６１上を高速回転するので、弾性波が発生する。センサ１５０は、その弾性波を検出する。
　回転刃２１がダイス面６１上で回転中に発生する超音波を、弾性波として検出する場合、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサが用いられる。回転刃２１がダイス面６１上で回転中に発生する振動を、弾性波として検出する場合、振動センサが用いられる。本実施形態では、センサ１５０として、ＡＥセンサを例にして説明する。センサ１５０の出力値は、センサ１５０から出力される信号の強度であり、回転刃２１がダイス面６１上で回転中に発生する超音波の大きさを示す。センサ１５０の出力値は、好ましくは、センサ１５０から出力された信号の二乗平均平方根（ＲＭＳ（ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ）値）である。
　上述したように、樹脂ペレタイザ装置１００は、水中において、回転刃２１がダイス面６１に接触した状態で、回転刃２１をダイス面６１上で高速回転させて、溶融樹脂を切断する。以下の四つの場合、カッティング不良が発生する。
　（１）回転刃２１とダイス面６１との接触面圧が大きすぎる。
　（２）回転軸３が傾いている。
　（３）回転刃２１やダイス面６１の摩耗が進行している。
　（４）キャビテーションが発生している。
　接触面圧とは、回転刃２１がダイス面６１に押し付けられる圧力である。（２）は、言い換えれば、回転軸３がダイス面６１に対して垂直でない場合である。キャビテーションは、液体の流れの中において、圧力差が原因で短時間に泡の発生と消滅とが起きる物理現象である。
　本発明者は、以下の実験１～実験３をしたことにより、センサ１５０の出力値を基にして、上記四つの異常を判定できることを見出した。
　実験１について説明する。本発明者は、回転刃２１がダイス面６１に押し付けられる圧力（以下、「押圧力」と記載することもある）を変えながら、センサ１５０の出力値を測定する実験をした。図６は、実験結果がプロットされたグラフである。グラフの横軸は、押圧力を示し、縦軸は、センサ１５０の出力値を示す。二つのセンサ１５０の一方の実験結果がプロットされており、他方の実験結果は省略されている。直線Ｌは、実験結果の回帰直線である。
　押圧力が大きくなると、センサ１５０の出力値が大きくなり、押圧力が小さくなると、センサ１５０の出力値が小さくなる。このことから、センサ１５０の出力値は、押圧力（回転刃２１とダイス面６１との接触面圧）と相関関係を有し、センサ１５０の出力値を基にして、接触面圧が大きすぎる場合の判定が可能であることが分かる。
　接触面圧が小さすぎる場合、回転刃２１とダイス面６１との間にクリアランス（隙間）が生じ、カッティング不良が発生する。回転刃２１及びダイス面６１の少なくとも一方の摩耗が進行すれば、これらの接触面圧が小さくなる。従って、センサ１５０の出力値を基にして、摩耗の進行の判定が可能であることが分かる。
　実験２を説明する。本発明者は、ダイス６の傾きを変えながら、センサ１５０の出力値を測定する実験をした。図７は、この実験において、センサ１５０－１の出力波形Ｗ１とセンサ１５０－２の出力波形Ｗ２を示すグラフである。グラフの横軸は、経過時間を示し、縦軸は、センサ１５０の出力値を示す。経過時間とは、出力値の測定を開始してから経過した時間である。
　ダイス６の傾きが、回転軸３の傾きと見なす。ダイス６を固定する複数のボルトのうち、センサ１５０－１に近い位置にあるボルトが、時刻ｔ１で少し緩められ、時刻ｔ２でさらに少し緩められ、時刻ｔ３でさらに少し緩められ、時刻ｔ４でさらに少し緩められた。これにより、ダイス６が徐々に傾く状態を実現した。ダイス６が傾いている場合（回転軸３が傾いている場合）、センサ１５０－１（緩められたボルトの近くに位置するセンサ１５０）の出力値は徐々に小さくなり、センサ１５０－２（緩められたボルトから離れて位置するセンサ１５０）の出力値は徐々に大きくなることが分かった。従って、センサ１５０の出力値を基にして、回転軸３が傾いている場合の判定が可能であることが分かる。
　実験３を説明する。本発明者は、回転軸３の回転数を上げながら、センサ１５０の出力値を測定する実験をした。図８は、実験結果がプロットされたグラフである。グラフの横軸は、回転軸３の回転数を示し、縦軸は、センサ１５０の出力値を示す。二つのセンサ１５０の一方の実験結果がプロットされており、他方の実験結果は省略されている。回転軸３の回転数が増えると、センサ１５０の出力値が大きくなるが、回転軸３の回転数が所定値ｎを超えると、キャビテーションが発生した。回転軸３の回転数が所定値ｎを超えると、センサ１５０の出力値が上下に変動していることが分かった。
　以上から二つのセンサ１５０の出力値をモニターすることにより、上記四つの異常を弁別することができる。図９～図１２は、四つの異常の弁別を説明するグラフである。これらのグラフの横軸は、経過時間であり、縦軸は、センサ１５０の出力値である。グラフには、センサ１５０－１の出力波形Ｗ１及びセンサ１５０－２の出力波形Ｗ２が示されている。
　センサ１５０の出力値の範囲Ｒが予め定められる。範囲Ｒ内では、四つの異常のいずれも発生しない。範囲Ｒの上限を上限値ＵＶとし、下限を下限値ＬＶとする。図９～図１２において、範囲Ｒは同じ値であり、上限値ＵＶは同じ値であり、下限値ＬＶは同じ値である。
　図９を参照して、センサ１５０－１の出力値及びセンサ１５０－２の出力値が、同じタイミングで上限値ＵＶより大きいとき、回転刃２１とダイス面６１との接触面圧が大きすぎる場合を意味する。
　図１０を参照して、センサ１５０－１の出力値及びセンサ１５０－２の出力値が、同じタイミングで下限値ＬＶより小さいとき、回転刃２１及びダイス面６１の少なくとも一方の摩耗が進行した場合を意味する。
　図１１を参照して、同じタイミングで、二つのセンサ１５０の一方の出力値が上限値ＵＶより大きく、かつ、他方の出力値が下限値ＬＶより小さいとき、回転軸３が傾いていることを意味する。
　図１２を参照して、センサ１５０－１の出力値が、所定時間内において、上限値ＵＶより大きくなる場合と、下限値ＬＶより小さくなる場合とが発生し、かつ、センサ１５０－２の出力が、上記所定時間内において、上限値ＵＶより大きくなる場合と、下限値ＬＶより小さくなる場合とが発生したとき、キャビテーションが発生していることを意味する。
　図１３は、本実施形態に係る樹脂ペレタイザ装置１００において、四つの異常を弁別して判定する処理を説明するフローチャートである。図１及び図１３を参照して、樹脂ペレタイザ装置１００の運転中、判定部１２１は、二つのセンサ１５０の出力値をモニターする（ステップＳ１）。
　判定部１２１は、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、上限値ＵＶより大きいことが成立している否かを判断する（ステップＳ２）。判定部１２１が、その成立を判断したとき（ステップＳ２でＹｅｓ）、判定部１２１は、回転刃２１とダイス面６１との接触面圧が大きすぎると判定する（ステップＳ３）。これにより、報知部１４０は、接触面圧が大きすぎることを報知する（ステップＳ４）。ステップＳ４後、判定部１２１はステップＳ１の処理をし、二つのセンサ１５０の出力値をモニターする。
　判定部１２１が、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、上限値ＵＶより大きいことが成立していないと判断したとき（ステップＳ２でＮｏ）、判定部１２１は、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、一方のセンサ１５０の出力値が上限値ＵＶより大きく、かつ、他方のセンサ１５０の出力値が下限値ＬＶより小さいことが成立しているか否かを判断する（ステップＳ５）。判定部１２１が、その成立を判断したとき（ステップＳ５でＹｅｓ）、判定部１２１は、回転軸３が傾いていると判定する（ステップＳ６）。これにより、報知部１４０は、回転軸３が傾いていることを報知する（ステップＳ４）。
　判定部１２１が、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、一方のセンサ１５０の出力値が上限値ＵＶより大きく、かつ、他方のセンサ１５０の出力値が下限値ＬＶより小さいことが成立していないと判断したとき（ステップＳ５でＮｏ）、判定部１２１は、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、下限値ＬＶより小さいことが成立している否かを判断する（ステップＳ７）。判定部１２１が、その成立を判断したとき（ステップＳ７でＹｅｓ）、判定部１２１は、回転刃２１及びダイス面６１の少なくとも一方の摩耗が進行していると判定する（ステップＳ８）。これにより、報知部１４０は、回転刃２１及びダイス面６１の少なくとも一方の摩耗が進行していることを報知する（ステップＳ４）。
　判定部１２１が、二つのセンサ１５０の出力値が、同じタイミングで、下限値ＬＶより小さいことが成立していないことを判断したとき（ステップＳ７でＮｏ）、判定部１２１は、二つのセンサ１５０の出力値が、それぞれ、所定時間内において、上限値ＵＶより大きくなる場合と、下限値ＬＶより小さくなる場合とが発生することが成立しているか否かを判断する（ステップＳ９）。判定部１２１が、その成立を判断したとき（ステップＳ９でＹｅｓ）、判定部１２１は、キャビテーションが発生していると判定する（ステップＳ１０）。これにより、報知部１４０は、キャビテーションが発生していることを報知する（ステップＳ４）。
　判定部１２１が、二つのセンサ１５０の出力値が、それぞれ、所定時間内において、上限値ＵＶより大きくなる場合と、下限値ＬＶより小さくなる場合とが発生することが成立していないと判断したとき（ステップＳ９でＮｏ）、判定部１２１は、樹脂ペレタイザ装置１００が正常に運転していると判定し、ステップＳ１の処理に戻る。
　本実施形態において、判定部１２１が異常を判定しても（ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０）、制御部１２０は、樹脂ペレタイザ装置１００の運転を停止せずに、報知部１４０が異常を報知し（ステップＳ４）、判定部１２１が二つのセンサ１５０の出力値のモニターを継続している（ステップＳ１）。しかしながらこれに限定されずに、判定部１２１が異常を判定したとき（ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０）、制御部１２０が、樹脂ペレタイザ装置１００の運転を停止し、かつ、報知部１４０が異常を報知してもよい（ステップＳ４）。
　上記四つの異常に応じて、異常を解消するための措置が異なる。従って、四つの異常を区別することは重要である。以上説明したように、本実施形態に係る樹脂ペレタイザ装置１００によれば、四つの異常を弁別して判定することができる。
　本実施形態では、四つの異常を弁別して判定したが、四つの異常のうち、三つの異常を弁別して判定する態様でもよいし、二つの異常を弁別して判定する態様でもよいし、一つの異常だけを判定する態様でもよい。例えば、判定部１２１は、キャビテーションの発生について判定せずに、残りの三つの異常を弁別して判定する。例えば、判定部１２１は、キャビテーションの発生及び摩耗の進行について判定せずに、残りの二つの異常を弁別して判定する。例えば、判定部１２１は、キャビテーションの発生だけを判定する。
　本実施形態では、複数のセンサ１５０として、二つのセンサ１５０を例に説明したが、三つ以上のセンサ１５０を用いて異常を判定する態様でもよい。三つ以上のセンサ１５０を用いる態様では、「二つのセンサ１５０」を「三つ以上のセンサ１５０」と読み替える。
　回転軸３が傾いているか否かの判定（ステップＳ５）には、二つのセンサ１５０が必要であるが（図１１）、他の異常については、一つのセンサ１５０で判定することができる。従って、回転軸３が傾いているか否かの判定がされない態様では、判定部１２１は、一つのセンサ１５０の出力値を用いて異常を判定する。
（実施形態の纏め）
　本実施形態の第１の局面に係る樹脂ペレタイザ装置は、ダイス孔があけられたダイス面を有するダイスと、水中で前記ダイス面上を回転することにより、前記ダイス孔から押し出された樹脂を前記水中でペレット状に切断する回転刃と、前記回転刃が前記ダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出するセンサと、前記センサの出力値をモニターし、前記センサの出力値が、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する判定部と、を備える。
　樹脂ペレタイザ装置の運転中、回転刃はダイス面と接触して回転している。本発明者は、このときに発生する弾性波の大きさが、予め定められた範囲外のとき、カッティング不良の原因となる異常が発生することを見出した。本実施形態の第１の局面に係る樹脂ペレタイザ装置は、回転刃がダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出するセンサと、センサの出力値が、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する判定部とを備えるので、カッティング不良の原因となる異常が発生したことを判定することができる。
　判定部は、以下の異常を判定することができる。
　前記判定部は、前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きいとき、前記回転刃と前記ダイス面との接触面圧が大きすぎると判定する。接触面圧とは、回転刃がダイス面に押し付けられる圧力である。「接触面圧が大きすぎる」とは、接触面圧の基準値と比べて、接触面圧が所定値以上の大きさになることである。
　前記判定部は、前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転刃及び前記ダイス面の少なくとも一方の摩耗が進行していると判定する。「摩耗が進行」とは、回転刃の摩耗量やダイス面の摩耗量が予め定められた値を超えることである。
　前記判定部は、前記センサの出力値が、所定時間内において、前記範囲の上限値より大きくなる場合と、前記範囲の下限値より小さくなる場合とが発生したとき、キャビテーションが発生したと判定する。
　樹脂ペレタイザ装置は、前記回転刃を駆動する回転軸と、互いに離れて配置された複数の前記センサと、をさらに備えており、前記判定部は、複数の前記センサのうち、一部の前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きく、かつ、残りの前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転軸が傾いていると判定する。
　上記構成において、前記回転刃を駆動する回転軸と、互いに離れて配置された複数の前記センサと、をさらに備え、前記判定部は、複数の前記センサの出力値が、それぞれ、前記範囲の上限値より大きいとき、前記回転刃と前記ダイス面との接触面圧が大きすぎると判定し、前記複数のセンサの出力値が、それぞれ、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転刃及び前記ダイス面の少なくとも一方の摩耗が進行していると判定し、前記複数のセンサの出力値が、それぞれ、所定時間内において、前記範囲の上限値より大きくなる場合と、前記範囲の下限値より小さくなる場合とが発生したとき、キャビテーションが発生したと判定し、複数の前記センサのうち、一部の前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きく、かつ、残りの前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転軸が傾いていると判定する。
　上記四つの異常に応じて、異常を解消するための措置が異なる。従って、四つの異常を区別することは重要である。この構成によれば、四つの異常を弁別して判定することができる。
　本実施形態の第２の局面に係る樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法は、ダイス孔があけられたダイス面を有するダイスと、水中で前記ダイス面上を回転することにより、前記ダイス孔から押し出された樹脂を前記水中でペレット状に切断する回転刃と、を備える樹脂ペレタイザ装置で発生する異常を判定する方法であって、前記回転刃が前記ダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出する第１のステップと、前記第１のステップで検出された弾性波の大きさをモニターし、前記弾性波の大きさが、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する第２のステップと、を備える。
　本実施形態の第２の局面に係る樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法は、本実施形態の第１の局面に係る樹脂ペレタイザ装置を異常判定方法の観点から規定しており、本実施形態の第１の局面に係る樹脂ペレタイザ装置と同様の作用効果を有する。
　この出願は、２０１６年６月１０日に出願された日本国特許出願特願２０１６－１１６３１３を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
　本発明によれば、樹脂ペレタイザ装置及び樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法を提供することができる。

Claims (7)

  1. 　ダイス孔があけられたダイス面を有するダイスと、
    　水中で前記ダイス面上を回転することにより、前記ダイス孔から押し出された樹脂を前記水中でペレット状に切断する回転刃と、
    　前記回転刃が前記ダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出するセンサと、
    　前記センサの出力値をモニターし、前記センサの出力値が、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する判定部と、を備える樹脂ペレタイザ装置。
  2. 　前記判定部は、前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きいとき、前記回転刃と前記ダイス面との接触面圧が大きすぎると判定する請求項１に記載の樹脂ペレタイザ装置。
  3. 　前記判定部は、前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転刃及び前記ダイス面の少なくとも一方の摩耗が進行していると判定する請求項１に記載の樹脂ペレタイザ装置。
  4. 　前記判定部は、前記センサの出力値が、所定時間内において、前記範囲の上限値より大きくなる場合と、前記範囲の下限値より小さくなる場合とが発生したとき、キャビテーションが発生したと判定する請求項１に記載の樹脂ペレタイザ装置。
  5. 　前記回転刃を駆動する回転軸と、
    　互いに離れて配置された複数の前記センサと、をさらに備え、
    　前記判定部は、複数の前記センサのうち、一部の前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きく、かつ、残りの前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転軸が傾いていると判定する請求項１～４のいずれか一項に記載の樹脂ペレタイザ装置。
  6. 　前記回転刃を駆動する回転軸と、
    　互いに離れて配置された複数の前記センサと、をさらに備え、
    　前記判定部は、複数の前記センサの出力値が、それぞれ、前記範囲の上限値より大きいとき、前記回転刃と前記ダイス面との接触面圧が大きすぎると判定し、前記複数のセンサの出力値が、それぞれ、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転刃及び前記ダイス面の少なくとも一方の摩耗が進行していると判定し、前記複数のセンサの出力値が、それぞれ、所定時間内において、前記範囲の上限値より大きくなる場合と、前記範囲の下限値より小さくなる場合とが発生したとき、キャビテーションが発生したと判定し、複数の前記センサのうち、一部の前記センサの出力値が、前記範囲の上限値より大きく、かつ、残りの前記センサの出力値が、前記範囲の下限値より小さいとき、前記回転軸が傾いていると判定する請求項１に記載の樹脂ペレタイザ装置。
  7. 　ダイス孔があけられたダイス面を有するダイスと、水中で前記ダイス面上を回転することにより、前記ダイス孔から押し出された樹脂を前記水中でペレット状に切断する回転刃と、を備える樹脂ペレタイザ装置で発生する異常を判定する方法であって、
    　前記回転刃が前記ダイス面上で回転中に発生する弾性波を検出する第１のステップと、
    　前記第１のステップで検出された弾性波の大きさをモニターし、前記弾性波の大きさが、予め定められた範囲外のとき、異常が発生したと判定する第２のステップと、を備える樹脂ペレタイザ装置の異常判定方法。
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