JP2007015348A - 噛合型2軸押出機の混練度調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】噛合型2軸押出機1に使用される混練度調整装置4であって、スクリュ3,3の円形断面部20,20の外周に沿う2つの円弧状の対向縁33a,33bを有して円形断面部を上下から挟むように配置され、円形断面部に上下方向から近接離反自在な絞り部材23a,23bと、円形断面部を左右から挟み混練度調整位置とスクリュ抜き取り位置とに切り替え可能なスペーサ部材22a,22bと、を有し、スペーサ部材は、混練度調整位置において円形断面部の左右外側の周面とバレル内周面との間隙FCを閉じるように、かつ、スクリュ抜き取り位置において間隙を開放するように構成されている。
【選択図】 図3
Description
なかでも噛合型2軸押出機は、メンテナンス時にスクリュを前方に抜き出す構造になっており、混練度調整装置はスクリュの抜き取りを考慮した構造とする必要があった。
ところで、流路断面積を調整する混練度調整装置には、スロットバー式、テーパーリング式、およびゲート式のものがある。
テーパーリング式は、スクリュの途中に大外径部、小外径部、およびこれらを連続させるスクリュ側テーパー部を設け、バレルには大外径部に対向する部分に大内径部、小外径部に対向する部分に小内径部、およびこれらを連続させるバレル側テーパー部を設ける。そして、バレル側テーパー部をスクリュの軸方向に移動させてスクリュ側テーパー部とバレル側テーパー部との間隙を変化させ、被混練物の流量を調整する(特許文献3,4)。
すなわち、特許文献1,2に開示されたようなスロットバー式の混練度調整装置では、閉動作時にも半円弧面のスロットバーの軸方向両端部とスクリュ軸との間に流路が形成され、十分な絞り効果が得られない。なお、ここでいう「十分な絞り効果」とは、混練度の調整範囲が広く、かつ全閉時に流路断面積を十分に狭めることができるという効果をいう。一方、十分な絞り効果を得るために、スロットバーの半円弧面の曲率をバレルの内周面の曲率より小さくすると、メンテナンス時のスロットバー抜き取りが容易ではなく、抜き取りのために混練度調整装置の分解が必要になるおそれがある。
ゲート式の混練度調整装置では、ゲート板の切り欠きをバレルの内周と略同一の曲率とすると、混練度の調整範囲が狭くなり十分な絞り効果が得られない。そこで、十分な絞り効果を得るために、特許文献5に開示されたようにゲート板の切り欠きをスクリュ直径よりも小さく形成されたランド部の外周の曲率と略同一とすると、ゲート板の全開時にゲート板の円弧状縁がバレル内面よりも内方に収容されて生ずる窪みが、大きなデッドスペースになり易い(特許文献5、図3)。
すなわち、本発明に係る混練度調整装置は、それぞれがバレルの内径よりも小径の円形断面部を有する1対のスクリュが、軸方向について前記円形断面部が同位置になるように左右に近接してバレル内に配置された噛合型2軸押出機に使用される混練度調整装置であって、各前記円形断面部の外周に沿う2つの円弧状の対向縁を有して前記対向縁が前記円形断面部を上下から挟むように配置され、上下方向において前記円形断面部に近接離反自在に構成された1対の絞り部材と、2つの前記円形断面部を中にして左右から挟むように配置され、混練度調整のための位置とスクリュ抜き取りのための位置とに切り替え可能な1対のスペーサ部材と、を有し、前記スペーサ部材は、前記混練度調整のための位置において各前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙の一部または全部を閉じるように、かつ、前記スクリュ抜き取りのための位置において前記間隙を開放するように構成されている。
本発明によれば、十分な絞り効果が得られる混練度調整装置を提供することができる。
好ましくは、前記スペーサ部材は、それぞれに凹部が設けられており、前記混練度調整のための位置において前記凹部以外の一部分が各前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙に突出して前記間隙の一部または全部を閉じ、かつ、前記スクリュ抜き取りのための位置において前記凹部が前記間隙に対向して前記間隙を開放するように切替自在とされている。
さらに好ましくは、前記スペーサ部材は、外周断面形状が円形の棒状部材で形成され、前記混練度調整のための位置と前記スクリュ抜取り位置との切替えを前記スペーサ部材の周方向の回転で行うように構成されている。
本発明によれば、スクリュの抜き取りが容易な混練度調整装置を提供することができる。
なお、ここでいう「棒状部材」とは、中空部材も含むものとし、「前記スクリュの前記噛合型2軸押出機からの抜き出しを可能とする」とは、噛合型2軸押出機からスクリュを抜き出すときに、円形断面部に対向する凹部がスクリュの最大外径部分の通過を妨げることがない程度の大きさを有することを意味する。これらは、以下の記載においても同様である。
また、他の好ましい実施形態は、前記スペーサ部材は、それぞれが前記円形断面部に対して左右から近接離反自在であって前記混練度調整のための位置において前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙に突出するように構成され、前記混練度調整のための位置と前記スクリュ抜取り位置との切替えを、前記スペーサ部材の左右方向の移動で行うよう構成されている。
好ましくは、前記スペーサ部材は、前記混練度調整のための位置における前記バレル内に突出する部分に、前記噛合型2軸押出機の上流側からの軸方向流れを内方に向かわせるような傾斜面または曲面が設けられている。
前記スペーサ部材をこのように構成することで、混練度調整装置内のデッドスペースの発生を抑制することができる。
前記対向縁をこのように構成することで、混練度調整装置内のデッドスペースの発生を抑制することができる。
なお、以下の説明における上下方向および横方向は、それぞれ図3における上下方向および横方向をいうものとする。また、「混練度調整位置」とは、押出機が混練および押し出しを行うときにおける、円形断面部の左右外方の間隙を減少させるために設けられる部材(下記スペーサバー等)の位置だけでなくその状態(向き等)のみをも意味し、「スクリュ抜き取り位置」とは、スクリュ抜き取り作業を行うときのスペーサバー等の当該部材が配される位置だけでなくその状態(向き等)のみをも意味するものとする。
シリンダ2は、複数のバレルセグメント5,…,5(以下「バレル」ということがある。)により形成されている。バレル5,…,5は、断面形状がめがね状の貫通する孔6を有し、それぞれの孔6がバレル軸方向に連通するように連結されている。連通する孔6は、チャンバー(混練室)7を形成している。シリンダ2において最も上流側に配置されたバレル5には、混練および押し出しの対象物(被混練材)をチャンバー7に供給するための材料供給口PT1が設けられている。最も下流側に配置されたバレル5には排出部材8が連結されている。排出部材8は押出し成形用ダイスなどである。途中に配置されるバレル5,…,5の幾つかには、被混練材にフィラー等を供給する供給口として、または被混練材の脱揮(材料間に含まれる空気または生成した揮発成分の除去)を行う脱揮口として用いるための接続口PT2,PT3が設けられている。
スクリュ3,3は、上流側から下流に向けて第1送り部10、第1混練部11、第2送り部12、第2混練部13、第3送り部14、および押出部15からなる。
第1送り部10、第2送り部12、および第3送り部14は、回転によって被混練材を下流側に押し出す螺旋状の送り翼を備えている。また、第2送り部12および第3送り部14の最上流側端には、回転によって被混練材を上流側に押し戻す螺旋状の戻し翼16,16が約1周分設けられている。
押出部15は、被混練材を下流側に押し出す螺旋状の送り翼を備えている。送り翼は下流側になるほど螺旋のピッチが狭くなり、溶融された被混練材の圧力を高めて排出部材8に向けて送り出す働きをする。
両円形断面部20,20は、後に説明する混練度調整装置4を閉じてゲート板23a,23bを上下方向から両円形断面部20,20に最も近づけた場合にも、ゲート板23a,23b同士を接触させるように構成することができないほどに近接している。
ケーシング21は、二つのケース部材25a,25bが接合されて形成され、外形が略直方体であって、断面形状がめがね状の貫通孔26が貫通している。貫通孔26は、押出機1におけるチャンバー7の一部を構成し、貫通孔26を2つのスクリュ3,3が貫通する。ケース部材25a,25bの接合面には、ゲート板23a,23bが嵌め込まれる凹溝27a,27bが設けられており、凹溝27a,27bの左右側面は部分円筒状の縦穴からなる支持穴28a,28bを形成している。
減速機35a,35bは、ケーシング21に上方および下方において一体化された上部固定板49および下部固定板54にそれぞれが固定されている。いずれもウォームとウォーム歯車が内蔵されて回転軸の向きを90度変換させる形式であり、ハンドル車38の回転を減速してボールネジ36a,36bに伝達する。
スライダ37a,37bは、各ゲート板23a,23bの円弧凹部33a,33bとは逆の端面にそれぞれボルト39a,39bで固定されており、ボールネジ36a,36bの回転によって、ゲート板23a,23bが円形断面部20,20から同時に離反するように、または同時に接近するように上下動させる。
なお、減速機35a,35bの減速比、ボールネジ36a,36bのピッチ、およびスプロケット40a,40bの歯数はいずれも同じであり、ゲート板23a,23bの上下動の程度(開閉の程度)が同じになるように構成されている。また、ゲート板駆動装置24は、ゲート板23a,23bの全閉状態において、ゲート板23a,23bの円弧凹部33a,33bが円形断面部20,20との間に、微小な隙間を形成するように構成されている。
混練度調整装置4は、押出機1が混練および押し出しを行っているときには、スペーサバー22a,22bが混練度調整位置に維持される。図3および図5を参照して、スペーサバー22a,22bは、混練度調整位置(混練度調整時)では周面41a,41bが貫通孔26内に突出して、貫通孔26と円形断面部20,20の左右周面との間隙の大部分を塞いでいる。混練度の調整は、ハンドル車38を回転させてゲート板23a,23bを上下させ、円弧凹部33a,33bと円形断面部20,20との間隔を変化させて行う。このとき、スペーサバー22a,22bは、貫通孔26に突出する周面41a,41bが曲面で構成され流路前後に直角な段差が生じず、かつ円弧凹部33a,33bが傾斜面となっている(図6)ので、ゲート板23a,23bの近傍で被混練材の軸方向流れを内方に向かわせることができ、混練度調整装置4におけるデッドスペースの発生を防止することができる。
一方、混練は十分に行われているが押出機1からの被混練材の押し出し量が不十分な場合には、ゲート板23a,23bを円形断面部20,20から遠ざける方向に移動させて円弧凹部33a,33bと円形断面部20,20との間隔を広くする。そうすると、混練度調整装置4を通過する被混練材の量が増加し、押出機1の押し出し量が増加する。
混練度調整装置4は、押出機1からスクリュを抜き取るときには、スペーサバー22a,22bが混練度調整位置からスクリュ抜き取り位置に切り替えられる。混練度調整位置からスクリュ抜き取り位置への切り替えは、係合部29a,29bにスパナを係合させ、図5(b)および図7に示されるように、凹部30a,30bが貫通孔26に対面するようにスペーサバー22a,22bを回転させることにより行われる。スペーサバー22a,22bのスクリュ抜き取り位置への切り替えに続いて、ハンドル車38を回転させてゲート板23a,23bをスクリュ3,3から最も遠い位置に移動させると、スクリュ3,3の抜き取りが可能になる。このとき、図7によく示されるように、凹部30a,30bは貫通孔26の周面に連続し貫通孔26のめがね状の断面輪郭の一部となり、ゲート板23a,23bは貫通孔26に突出する部分が全くないほどに凹溝27a,27b内に収容される。このように構成することにより、混練度調整装置4は、貫通孔26内から送り翼、戻し翼、送り翼部17、および戻し翼部18を通過させる際に妨げとなる突起物を排除することができ、スクリュ3,3の抜き取りを容易に行うことができる。
図9は本発明の第2の実施形態による混練度調整装置4Bの平面図である。
図9において、混練度調整装置4Bは、上部可動板42B、下部可動板43B、スペーサバー22Ba,22Bb、ゲート板駆動装置24B、およびバー回転装置44Bを有している。
上部可動板42Bは、後に説明する第2ボールネジ45Bと螺合する第2スライダ46Bがほぼ中央に備えられている。上部可動板42Bの左右には、スペーサバー22Ba,22Bbの上端が回転可能に支持されている。
上部可動板42B、下部可動板43B、スペーサバー22Ba,22Bb、およびゲート板23Bbは、このように連結されて、図9における上下方向に一体となって移動する。
スペーサバー22Ba,22Bbの下端は、下部可動板43Bからさらに下方に突出し、突出した部分が後に説明するバー回転装置44Bに駆動されてスペーサバー22Ba,22Bbが回転する。
ゲート板駆動装置24Bは、駆動源であるモータ47B、減速機35B、駆動軸48B、スライダ37B、および第2スライダ46Bなどからなる。
減速機35Bは、混練度調整装置4における減速機35a,35bとその構成は略同一である。
モータ51Bとして回転数が制御可能なステッピングモータが使用される。サーボモータを使用してもよい。
ウォーム52Ba,52Bbはモータ51Bに直結され、それぞれがウォーム歯車53Ba,53Bbに噛み合わされている。
図9を参照して、押出機1が混練および押し出しを行っているときは、混練度調整装置4Bは、スペーサバー22Ba,22Bbが混練度調整位置、つまり周面41Ba,41Bbが貫通孔26Bに突出し円形断面部20,20の左右外方の間隙FCの大部分を閉じた状態に維持される。混練度の調整は、駆動軸48Bの回転によりゲート板23Ba,23Bbを上下させて、円弧凹部33Ba,33Bbとスクリュ3,3の円形断面部20,20との間隔を変化させることにより行う。このとき、ボールネジ36Bと第2ボールネジ45Bとはピッチが同一の逆ネジとなっているので、上部のゲート板23Baと下部のゲート板23Bbとは逆方向に同じ距離だけ移動する。混練度調整装置4Bでは、スペーサバー22Ba,22Bbは下部可動板43Bによってゲート板23Bbと一体になっており、スペーサバー22Ba,22Bbを上下動させることによりゲート板23Bbを上下動させる点が混練度調整装置4と異なっている。
図10は本発明の第3の実施形態による混練度調整装置4Cの平面図、図11は図10におけるC−C矢視断面図である。
なお、以下の説明における上下方向、は図11における上下方向をいうものとする。
混練度調整装置4Cにおけるケーシング21C、1対のゲート板23Ca,23Cb、およびゲート板駆動装置24Cは、先に説明した混練度調整装置4におけるものと略同一であるので、説明を省略する。
混練度調整装置4Cは、押出機1が稼働しているときには、スペーサバー22Ca,22Cbが混練度調整位置に維持される。混練度調整位置は、空気圧シリンダ59Ca,59Cbのロッド60Ca,60Cbが伸張端にあるときに実現される。混練度調整位置では、スペーサバー22Ca,22Cbは周面41Ca,41Cbが貫通孔26C内に突出して円形断面部20,20の左右周面と貫通孔26Cとの間隙FCを狭め間隙FCにおける被混練材の流動を制限するので、ゲート板23Ca,23Cbの開度の変化が円弧凹部33Ca,33Cbと断面円形部20,20との距離のみに反映されて流路断面積を急激に変化させることがなく、混練度の微調整を容易に行うことができる。
混練度調整装置4Cにおけるスペーサバー22Ca,22Cbにかえて断面形状が楕円形、長円、または多角形の棒状部材、ないし板状部材により形成された所定の凹部を有するスペーサバー(スペース部材)を用いても、混練度調整装置4Cと同様の効果を得ることができる。例えば、図12に示されるような断面形状が四角形のスペーサバー22Ea,22Ebを用いてもよい。スペーサバー22Ea,22Ebには、貫通孔26Cの周面と同じ曲率の凹状の周面を有する凹部30Ebが、スクリュ抜き取り位置において貫通孔26Cに対面するように設けられる。スペーサバーを、中空の棒状部材を使用して形成することができる。また、空気圧シリンダに代えて油圧シリンダを用いたり、ハンドルに代えて各種モータを用いることができる。
なお、以下の説明における上下方向は図13における上下方向をいい、横方向は図13〜15における横方向をいうものとする。
図13〜15において、混練度調整装置4Dは、ケーシング21D、1対のゲート板23Da,23Db、1対のスペーサ61Da,61Db、およびゲート板駆動装置24Dなどからなる。
本体62Dには、いずれも貫通孔26Dと一部が重複する、第2側板64D側に開口し貫通孔26Dの横方向幅よりも狭い幅を有する上下方向に延びた凹溝65Dと、第2側板64D側に開口し貫通孔26Dの上下方向幅に略等しい幅を有する横方向に延びたスペーサ用溝66Dとが設けられている。凹溝65Dおよびスペーサ用溝66Dの深さは略等しいものとなっている。
ゲート板駆動装置24Dは、減速機35Da,35Db、ボールネジ36Da,36Db、およびスライダ37Da,37Dbなどからなる。これらは、先に説明した混練度調整装置1におけるものと同一の構成および同一の機能を有するので、説明を省略する。
ゲート板23Da,23Dbの混練度調整位置からスクリュ抜き取り位置への切替は、スペーサ61Da,61Dbの固定ボルト69D,…,69Dによる本体62Dへの固定を解除し、押しボルト70D,…,70Dを切替板68Da,68Dbにねじ込むことで、スペーサ61Da,61Dbの端面67Da,67Dbが貫通孔26D内に突出しなくなるまで切替板68Da,68Dbを本体62Dから遠ざけることにより行う。
混練度調整装置4について図8を参照して説明した混練度調整位置およびスクリュ抜き取り位置に関しての効果は、他の実施形態における混練度調整装置4B,4C,4Dについても同様に奏することができる。
3 スクリュ
4,4B.4C,4D 混練度調整装置
5 バレル
20 円形断面部
22a,…,22Cb スペーサ部材(スペーサバー)
23a,…,33Db 絞り部材(ゲート板)
30a,…,30Cb 凹部
33a,…,33Db 円弧状の対向縁(円弧凹部)
34a,…,34Cb 案内溝
61Da,61Db スペーサ部材(スペーサ)
Claims (7)
- それぞれがバレルの内径よりも小径の円形断面部を有する1対のスクリュが、軸方向について前記円形断面部が同位置になるように左右に近接してバレル内に配置された噛合型2軸押出機に使用される混練度調整装置であって、
各前記円形断面部の外周に沿う2つの円弧状の対向縁を有して前記対向縁が前記円形断面部を上下から挟むように配置され、上下方向において前記円形断面部に近接離反自在に構成された1対の絞り部材と、
2つの前記円形断面部を中にして左右から挟むように配置され、混練度調整のための位置とスクリュ抜き取りのための位置とに切り替え可能な1対のスペーサ部材と、を有し、
前記スペーサ部材は、前記混練度調整のための位置において各前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙の一部または全部を閉じるように、かつ、前記スクリュ抜き取りのための位置において前記間隙を開放するように構成されている
ことを特徴とする混練度調整装置。 - 前記スペーサ部材は、
それぞれに凹部が設けられており、前記混練度調整のための位置において前記凹部以外の一部分が各前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙に突出して前記間隙の一部または全部を閉じ、かつ、前記スクリュ抜き取りのための位置において前記凹部が前記間隙に対向して前記間隙を開放するように切替自在とされている
請求項1に記載の混練度調整装置。 - 前記スペーサ部材は、
外周断面形状が円形の棒状部材で形成され、前記混練度調整のための位置と前記スクリュ抜取り位置との切替えを前記スペーサ部材の周方向の回転で行うように構成されている
請求項2に記載の混練度調整装置。 - 前記スペーサ部材は、
前記混練度調整のための位置と前記スクリュ抜取り位置との切替えを上下方向の移動で行うように構成されている
請求項2に記載の混練度調整装置。 - 前記スペーサ部材は、
それぞれが前記円形断面部に対して左右から近接離反自在であって前記混練度調整のための位置において前記円形断面部の左右外側の周面と前記バレルの内周面との間隙に突出するように構成され、
前記混練度調整のための位置と前記スクリュ抜取り位置との切替えを、前記スペーサ部材の左右方向の移動で行うよう構成されている
請求項1に記載の混練度調整装置。 - 前記スペーサ部材は、
前記混練度調整のための位置における前記バレル内に突出する部分に、前記噛合型2軸押出機の上流側からの軸方向流れを内方に向かわせるような傾斜面または曲面が設けられている
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の混練度調整装置。 - 前記対向縁は、
前記噛合型2軸押出機の上流側からの軸方向流れを内方に向かわせるような傾斜面または曲面で構成されている
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の混練度調整装置。
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