KR102095173B1 - 혼련기, 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

간극(SP2)을 갖고 배열된 한 쌍의 로터(44)와, 한 쌍의 로터(44)가 배치되는 챔버(C2), 피혼련물(W)을 챔버(C2)에 도입하는 도입구(51), 및 피혼련물(W)을 챔버(C2)로부터 배출하는 배출구(52)가 형성된 케이싱(45)과, 한 쌍의 로터(44)의 상방에 배치되어, 피혼련물(W)의 위치 또는 압력의 변동을 검출하는 센서(80)와, 센서(80)의 검출 결과에 근거하여 한 쌍의 로터(44)의 회전을 제어하는 제어부(82)를 구비하고 있는 혼련기(2)이다.

Description

혼련기, 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법{KNEADING MACHINE, KNEADING SYSTEM, AND METHOD FOR MANUFACTURING KNEADED PRODUCT}

본 발명은, 피혼련물을 혼련하는 혼련기, 이 혼련기를 구비한 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법에 관한 것이다.

챔버 내에서 한 쌍의 로터를 회전시킴으로써, 예를 들면 원료 고무에 각종 첨가물을 배합한 피혼련물을 혼련하여, 고무 제품의 재료가 되는 혼련 고무를 제조하는 혼련기가 일반적으로 알려져 있다.

혼련기에서는, 한 쌍의 로터가 서로 상이한 방향으로 회전함으로써, 피혼련물을 한 쌍의 로터끼리의 사이의 간극에 밀어 넣도록 하여, 혼련을 행하도록 되어 있다.

여기에서, 피혼련물은, 그 재료의 차이에 따라 가소도(可塑度) 등이 상이하기 때문에, 모든 피혼련물에 대하여 동일한 조건으로 혼련기를 운전해도, 피혼련물을 충분히 혼련할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 혼련기에서의 소비 전력의 보정을 행함으로써, 피혼련물의 재료에 따라 효율적으로 혼련을 행하도록 하고 있다.

일본 공개특허공보 평4-201521호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 혼련기에서는, 혼련 중의 피혼련물의 상태를 기준으로 혼련기의 운전 제어를 행하는 것은 아니기 때문에, 피혼련물의 차이에 관계 없이, 충분히 혼련을 행할 수 있는지 없는지의 판단이 어렵다.

여기에서, 피혼련물의 재료에 따라서는, 혼련 중에, 한 쌍의 로터 사이의 간극에 원활하게 피혼련물을 밀어 넣어, 피혼련물을 로터가 물고 들어가는 것이 되지 않아, 피혼련물의 일부가 로터의 상부에 체류함과 함께 상방으로 솟아 올라 버리는 경우가 있다. 이 경우, 충분히 피혼련물의 혼련을 행할 수 없기 때문에, 이와 같은 상태를 적확하게 판단하여, 혼련에 반영하는 수법이 필요하게 된다.

본 발명은, 피혼련물의 솟아 오름에 의하여 발생하는 혼련 불량을 억제하고, 피혼련물의 재료의 차이에 따른 적절한 혼련을 행할 수 있는 혼련기, 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 관한 혼련기는, 간극을 갖고 배열된 한 쌍의 로터와, 상기 한 쌍의 로터가 배치되는 챔버, 상기 피혼련물을 챔버에 도입하는 도입구, 및 상기 피혼련물을 상기 챔버로부터 배출하는 배출구가 형성된 케이싱과, 상기 한 쌍의 로터의 상방에 배치되어, 상기 피혼련물의 위치 또는 압력의 변동을 검출하는 센서와, 상기 센서의 검출 결과에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 제어하는 제어부를 구비하고 있다.

이와 같은 혼련기에 의하면, 피혼련물이 챔버 내에 도입되어 혼련되고 있는 동안에 피혼련물의 일부를 로터가 물고 들어가지 않아, 상방을 향하여 솟아 올랐을 때, 이 솟아 오름 부분은 피혼련물의 위치 변동이 된다. 센서에 의하여 이 위치 변동을 검출함으로써, 솟아 오름 부분이 발생한 것을 센서에 의하여 검출할 수 있다. 또, 솟아 오름 부분에서는 피혼련물이 혼련되어 있지 않음으로써, 이 부분에서는 피혼련물에 압력 변동이 발생한다. 센서에 의하여 이 압력 변동을 검출함으로써, 솟아 오름 부분이 발생한 것을 센서에 의하여 검출할 수 있다.

따라서, 이와 같은 센서의 검출 결과에 근거하여 제어부에서 로터의 회전을 제어함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 할 수 있다.

또, 본 발명의 제2 양태에 관한 혼련기는, 상기 제1 양태에 있어서의 상기 센서는, 상기 피혼련물의 상하 방향의 위치를 검출해도 된다.

이와 같은 센서에 의하여, 피혼련물의 솟아 오름 부분의 발생을 검출할 수 있다. 그리고, 센서의 검출 결과에 근거하여 제어부에서 로터의 회전을 제어함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 보다 적절한 혼련을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제３ 양태에 관한 혼련기는, 상기 제2 양태에 있어서의 상기 제어부는, 상기 피혼련물의 상하 방향의 위치 변동 주기에 근거하여, 상기 한 쌍의 로터의 회전수를 변동시켜도 된다.

이와 같이 피혼련물의 상하 방향의 위치 변동, 즉, 솟아 오름 부분의 정상의 높이 위치의 변동 주기에 근거하여 로터의 회전수를 증감시킴으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 더 적절한 혼련을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제４ 양태에 관한 혼련기는, 상기 제1부터 제3 중 어느 하나의 양태에 있어서의 상기 센서는, 상하 방향에 교차하는 수평 방향으로의 상기 피혼련물의 위치의 변동을 추가로 검출 가능하고, 상기 제어부는 상기 수평 방향으로의 상기 피혼련물의 위치의 변동에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 제어해도 된다.

이와 같은 제어를 행함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 더 효율적으로 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 더 적절한 혼련을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제５ 양태에 관한 혼련기는, 상기 제1 양태에 있어서의 상기 도입구를 폐쇄하는 플로팅 웨이트를 더 구비하고, 상기 센서는, 상기 피혼련물에 의하여 상기 플로팅 웨이트에 작용하는 압력의 변동을 검출함으로써, 상기 피혼련물의 압력의 변동을 검출해도 된다.

피혼련물의 솟아 오름이 발생하면, 피혼련물이 플로팅 웨이트를 압압함으로써 플로팅 웨이트에 작용하는 압력이 증대된다. 따라서, 플로팅 웨이트에 작용하는 압력의 변동을 검출함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분의 발생을 검출할 수 있고, 센서의 검출 결과에 근거하여 제어부에서 로터의 회전을 제어함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 보다 적절한 혼련을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제6 양태에 관한 혼련기는, 상기 제1 양태에 있어서의 상기 도입구를 폐쇄하는 플로팅 웨이트를 더 구비하고, 상기 센서는, 상기 플로팅 웨이트의 상하 방향의 변위를 검출함으로써, 상기 피혼련물의 압력의 변동을 검출해도 된다.

피혼련물의 솟아 오름이 발생하면, 피혼련물이 플로팅 웨이트를 압압함으로써 플로팅 웨이트가 상방으로 압출되어 위치가 변동한다. 따라서, 플로팅 웨이트의 상하 방향의 변위를 검출함으로써, 피혼련물의 압력의 변동의 발생, 즉, 피혼련물의 솟아 오름의 발생을 검출할 수 있고, 센서의 검출 결과에 따라, 제어부에서 로터의 회전을 제어함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 보다 적절한 혼련을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 제7 양태에 관한 혼련 시스템은, 제1 혼련기로서 상기의 혼련기와, 상기 제1 혼련기의 상방 또는 하방에 배치된 제2 혼련기를 구비하고, 상기 제1 혼련기 및 상기 제2 혼련기 중 일방에서 혼련된 피혼련물이, 타방에 도입되어 추가로 혼련된다.

이와 같은 혼련 시스템에 의하면, 제1 혼련기에서 혼련 중에 피혼련물의 일부를 로터가 물고 들어가지 않아, 상방을 향하여 솟아 올랐을 때, 피혼련물의 위치 또는 압력의 변동으로부터, 이 솟아 오름 부분이 발생한 것을 센서에 의하여 검출할 수 있다. 따라서, 이와 같은 센서의 검출 결과에 근거하여 제어부에서 로터의 회전을 제어함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 할 수 있다.

또, 본 발명의 제8 양태에 관한 혼련 생성물의 제조 방법은, 간극을 갖고 배열된 한 쌍의 로터를 배치하는 챔버에, 도입구로부터 피혼련물을 도입하는 도입 공정과, 상기 챔버에 도입된 상기 피혼련물을, 상기 한 쌍의 로터에 의하여 혼련하는 혼련 공정과, 상기 피혼련물이 혼련되고 있는 동안에, 상기 한 쌍의 로터와 상기 도입구의 사이에 배치된 상기 피혼련물의 위치 또는 압력의 변동을 검출하는 검출 공정과, 상기 검출 공정에서의 검출 결과에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 조정하는 조정 공정을 포함하고, 상기 검출 공정과, 상기 조정 공정을 실행하면서 상기 혼련 공정을 계속함으로써 혼련 생성물을 제조한다.

이와 같은 혼련 생성물의 제조 방법에 의하면, 혼련 중에 피혼련물의 일부를 로터가 물고 들어가지 않아, 상방을 향하여 솟아 올랐을 때, 피혼련물의 위치 또는 압력의 변동으로부터, 이 솟아 오름 부분이 발생한 것을 검출할 수 있다. 따라서, 이와 같은 센서의 검출 결과에 근거하여 로터의 회전을 조정함으로써, 피혼련물의 솟아 오름 부분을 한 쌍의 로터 사이에 물고 들어가게 할 수 있다.

상기의 혼련기, 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법에 의하면, 피혼련물의 솟아 오름에 의하여 발생하는 혼련 불량을 억제하고, 피혼련물의 재료의 차이에 따른 적절한 혼련을 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 혼련 시스템의 전체를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 혼련 시스템으로 혼련 중인 피혼련물의 상태를 나타내는 도로서, 도 1의 주요부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 혼련 시스템에 의하여 피혼련물을 혼련하여, 혼련 생성물을 제조하는 방법의 순서를 나타내는 플로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 혼련 시스템에 의하여, 혼련 생성물의 제조 방법 중 검출 공정 및 조정 공정을 실행할 때의 제어부에서의 처리 플로를 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 혼련 시스템에 의하여, 피혼련물을 혼련하는 혼련 방법 중 검출 공정 및 조정 공정을 실행할 때의 제어부에서의 처리 플로를 설명하는 도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 혼련 시스템의 전체를 나타내는 종단면도이다.

〔제1 실시형태〕

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 혼련 시스템(1)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 혼련 시스템(1)은, 상하로 접속된 2개의 혼련기(2)를 구비한 탠덤형의 혼련 장치로 되어 있다.

여기에서, 하측의 혼련기(2)는 하부 혼련기(제1 혼련기)(43), 상측의 혼련기(2)는 상부 혼련기(제2 혼련기)(3)라고 한다.

혼련 시스템(1)에서는, 예를 들면 원료 고무 등을 포함하여 이루어지는 피혼련물(W)이, 상부 혼련기(3)에서 혼련된 후에 하부 혼련기(43)에 도입되어 추가로 혼련되어, 최종적으로 혼련 생성물(W1)이 제조된다.

상부 혼련기(3)는, 상하 방향에 직교하는 수평 방향으로 나열된 한 쌍의 로터(4)와, 로터(4)를 둘러싸는 케이싱(5)과, 케이싱(5)에 마련된 드롭 도어(24) 및 플로팅 웨이트(33)와, 플로팅 웨이트(33)를 동작시키는 구동부(36)를 구비하고 있다.

한 쌍의 로터(4)는, 수평 방향으로 간극(SP1)을 갖고 배열되어 있다. 각각의 로터(4)는, 도시하지 않은 동력원에 의하여 수평 방향으로 뻗음과 함께, 수평 방향에 직교함과 함께 서로 평행한 축선(O1, O2)을 중심으로 하여 회전 가능한 기둥 형상을 이루고 있다. 이들 로터(4)는, 서로 역방향으로 회전한다(도 2의 회전 방향(R)을 참조). 즉, 통상 운전 시에는, 한 쌍의 로터(4)에 있어서의 최상부에 위치하는 외주면의 부분이, 서로 근접하도록 간극(SP1)을 향하여 회전한다.

케이싱(5)은, 한 쌍의 로터(4)를 둘러싸는 본체부(10)와, 본체부(10)로부터 상방으로 뻗는 구동부 지지부(15)와, 본체부(10)로부터 하방으로 뻗는 드롭 도어 지지부(19)를 갖고 있다.

본체부(10)에는, 한 쌍의 로터(4)가 배치되는 챔버(C1)와, 피혼련물(W)을 챔버(C1)에 도입하는 도입구(11)와, 피혼련물(W)을 챔버(C1)로부터 배출하는 배출구(12)가 형성되어 있다.

챔버(C1)는, 각각의 로터(4)를 외주측으로부터 둘러싸도록 대략 타원 형상의 공간으로서 형성되어 있다.

도입구(11)는, 챔버(C1)의 상부에 개구됨과 함께, 상방으로 곧게 뻗어 본체부(10)를 관통하여, 챔버(C1)와 본체부(10)의 외부를 연통하고 있다.

배출구(12)는, 챔버(C1)의 하부에 개구됨과 함께, 하방으로 뻗어 본체부(10)를 관통하여, 챔버(C1)와 본체부(10)의 외부를 연통하고 있다. 본 실시형태에서는, 배출구(12)는, 하방을 향함에 따라 점차 개구가 확경되도록 형성되어 있다.

구동부 지지부(15)는, 상세를 후술하는 구동부(36)를 지지하고 있으며, 도입구(11)의 외측에서, 즉, 도입구(11)를 둘러싸도록 하여, 본체부(10)로부터 상방을 향하여 뻗고, 재료 투입 도어(도시하지 않음)를 구비한 통 형상부(16)와, 통 형상부(16)를 상방으로부터 덮음과 함께, 도입구(11)의 상방의 위치에서, 상하로 관통하는 관통 구멍(18)이 형성된 덮개부(17)를 갖고 있다.

드롭 도어 지지부(19)는, 배출구(12)의 외측에서, 즉, 본체부(10)로부터 하방을 향하여 뻗음과 함께, 축선(O1, O2)의 방향으로도 뻗는 통 형상을 이루는 통 형상부(20)와, 통 형상부(20)의 하부에 접속되어 수평 방향으로 서로 이간되는 방향으로 뻗는 판 형상을 이루는 한 쌍의 판 형상부(21)를 갖고 있다.

드롭 도어(24)는, 통 형상부(20)에 있어서의 수평 방향의 일방에, 로터(4)의 축선(O1, O2)에 평행한 축선(O3)을 중심으로 하여, 통 형상부(20)에 대하여 회동(回動) 가능하게 장착된 회동 지지부(25)와, 회동 지지부(25)에 일체로 마련되어 회동 지지부(25)의 회동에 따라 배출구(12)를 하방으로부터 개폐 가능한 도어부(28)를 갖고 있다.

이로써, 도어부(28)는, 배출구(12)의 확경 형상에 대응하여, 배출구(12)가 폐쇄되어 있는 상태에서, 챔버(C1)를 향하는 방향으로 축경되도록 형성되어 있다. 그리고, 도어부(28)에 있어서의 로터(4)에 대향하는 위치에는, 도어부(28)가 배출구(12)를 폐쇄하고 있는 상태에서 챔버(C1)의 내주면, 및 한 쌍의 로터(4)의 외주면을 따라 만곡하도록, 수평 방향의 중앙부에서 간극(SP1)을 향하여 돌출하는 돌출부(29)를 형성하는 한 쌍의 만곡면(30)이 형성되어 있다.

플로팅 웨이트(33)는, 도입구(11)를 상방으로부터 개폐 가능하게 마련되어 있다. 그리고, 플로팅 웨이트(33)에 있어서의 로터(4)에 대향하는 위치에는, 플로팅 웨이트(33)가 도입구(11)를 폐쇄하고 있는 상태에서 챔버(C1)의 내주면을 따르고, 또한, 한 쌍의 로터(4)의 외주면을 따라 만곡하도록, 수평 방향의 중앙부에서 간극(SP1)을 향하여 돌출하는 돌출부(34)를 형성하는 한 쌍의 만곡면(35)이 형성되어 있다.

구동부(36)는, 플로팅 웨이트(33)의 상부에 마련된 지지봉(37)과, 지지봉(37)이 장착된 상부 지지부(38)와, 상부 지지부(38)로부터 하방을 향하여 뻗도록 장착된 한 쌍의 실린더(39)를 갖고 있다.

지지봉(37)은, 플로팅 웨이트(33)와 일체로 마련되어 상방으로 뻗음과 함께, 케이싱(5)의 덮개부(17)에 형성된 관통 구멍(18)에 삽통되어, 덮개부(17)로부터 상방으로 돌출하도록 마련되어 있다.

상부 지지부(38)는, 지지봉(37)의 상단을 너트 등의 고정 부재(40)에 의하여 지지하고 있다. 또한 상부 지지부(38)는, 통 형상부(16) 및 덮개부(17)의 상방에 이간하여 배치되어 이들 통 형상부(16) 및 덮개부(17)를 덮도록 마련되어 있다.

한 쌍의 실린더(39)는, 각각의 통 형상부(16)에 있어서의 수평 방향의 외측을 향하는 면과 상부 지지부(38)의 하면에 있어서의 수평 방향의 양단 위치의 사이에 개재되어 있다. 이들 실린더(39)는, 신축함으로써 통 형상부(16)에 대하여 상하 방향으로 상부 지지부(38)를 상대 이동 가능하도록 하고 있다.

이와 같은 상부 지지부(38)의 상하 이동에 따라 지지봉(37)이 상하 이동하고, 플로팅 웨이트(33)가 도입구(11)에 대하여 근접 이간되도록 통 형상부(16) 내의 공간(SP3) 내에서 상하 이동하여, 플로팅 웨이트(33)가 도입구(11)를 개폐하도록 되어 있다.

다음으로, 하부 혼련기(43)에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 하부 혼련기(43)는, 상부 혼련기(3)와 대략 동일한 크기로 도시하고 있지만, 크기는 한정되지 않는다.

하부 혼련기(43)는, 상부 혼련기(3)와 마찬가지로, 수평 방향으로 나열된 한 쌍의 로터(44)와, 로터(44)를 둘러싸는 챔버(C2)가 형성된 케이싱(45)과, 케이싱(45)에 마련된 드롭 도어(64)를 구비하고 있다.

한 쌍의 로터(44)는, 수평 방향으로 간극(SP2)을 갖고 배열되며, 각각 축선(O4, O5)을 중심으로 하여 회전한다.

드롭 도어(64)는, 축선(O4, O5)에 평행한 축선(O6)을 중심으로 하여 회동하는 회동 지지부(65)와 도어부(68)를 갖고 있다.

도어부(68)에는, 돌출부(69)를 형성하는 한 쌍의 만곡면(70)이 형성되어 있다.

한편 이 하부 혼련기(43)는, 상부 혼련기(3)와는 달리, 플로팅 웨이트(33) 및 구동부(36)에 상당하는 구성을 구비하고 있지 않고, 대신에, 케이싱(45)에 마련된 센서(80), 및 센서(80)의 검출 결과에 근거하여 로터(44)의 회전을 제어하는 제어부(82)를 구비하고 있다.

케이싱(45)은, 상부 혼련기(3)와 동일한 챔버(C2), 도입구(51), 및 배출구(52)가 형성된 본체부(50)와, 본체부(50)로부터 상방으로 뻗는 통 형상부(56)와, 상부 혼련기(3)와 동일하게 하방으로 뻗는 통 형상부(60) 및 판 형상부(61)가 형성된 드롭 도어 지지부(59)를 갖고 있다.

통 형상부(56)는, 상부 혼련기(3)의 통 형상부(16)와는 달리, 본체부(50)로부터 상방으로 향함에 따라 수평 방향의 외측으로, 통 형상부(56)에 있어서의 수평 방향 양측의 벽면끼리가 서로 이간되도록 경사져 있다. 또, 통 형상부(56)는, 상부 혼련기(3)에 있어서의 판 형상부(21)의 하부에 접속되어 있다.

즉, 상부 혼련기(3)에 있어서의 배출구(12)와, 하부 혼련기(43)에 있어서의 도입구(51)가, 상부 혼련기(3)에 있어서의 드롭 도어 지지부(19)와 하부 혼련기(43)에 있어서의 통 형상부(56)가 접속됨으로써 연통되어 있다. 따라서, 상부 혼련기(3)로부터의 피혼련물(W)이 하부 혼련기(43)에 도입되도록 되어 있다.

센서(80)는, 한 쌍의 로터(44)의 상방에 배치되어, 케이싱(45)에 있어서의 통 형상부(56)의 양 벽면 각각에, 수평 방향을 따라 관통되도록 하여 마련된 예를 들면 적외선 센서 등이다. 그리고 이 센서(80)는, 하부 혼련기(43)의 챔버(C2) 내에 있어서의 피혼련물(W)의 상하 방향의 위치를 검출하도록 되어 있다.

제어부(82)는, 센서(80)로 피혼련물(W)이 상하 방향으로 소정의 높이 위치까지 존재하는 상태가 검출된 경우, 예를 들면 본 실시형태에서는, 통 형상부(56)가 마련된 높이 위치에 피혼련물(W)의 정점이 도달하는 상태가 된 경우에, 로터(44)의 회전을 제어한다. 본 실시형태에서의 회전의 제어는, 로터(44)의 회전수를 변동시키는 제어이다. 제어부(82)는, 예를 들면 케이싱(45)에 장착되어 마련되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 혼련 시스템(1)에 의한 혼련 방법, 및 제어부(82)에서의 제어에 대한 구체예를, 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 상부 혼련기(3)의 챔버(C1)에 도입구(11)로부터 피혼련물(W)을 도입함과 함께 혼련을 행하여, 배출구(12)로부터 혼련 후의 피혼련물(W)을 배출한다(사전 혼련 공정(S0)).

또한, 배출구(12)로부터의 피혼련물(W)을, 하부 혼련기(43)에 있어서의 도입구(51)로부터 챔버(C2)에 도입한다(도입 공정(S1)).

그 후, 한 쌍의 로터(44)를 회전시킴으로써 피혼련물(W)을 혼련한다(혼련 공정(S2)).

또한, 혼련 공정(S2)의 실행 중, 피혼련물(W)이 혼련되고 있을 때에, 한 쌍의 로터(44)와 도입구(51)의 사이에 배치된 피혼련물(W)의 상하 방향의 높이 위치의 변동을 센서(80)로 검출한다(검출 공정(S3)).

그리고, 검출 공정(S3)에서의 검출 결과에 근거하여, 제어부(82)에 의하여 한 쌍의 로터(44)의 회전을 조정한다(조정 공정(S4)).

여기에서, 도 2 및 도 4를 참조하여, 검출 공정(S3) 및 조정 공정(S4)을 실행 중인 제어부(82)에서의 처리 플로에 대하여 설명한다.

이하, 피혼련물(W)의 일부가 상하 방향으로 통 형상부(56) 내에 배치되도록 솟아 올랐을 때(도 2의 솟아 오름 부분(X)을 참조)에, 하부 혼련기(43)에서 혼련되고 있는 피혼련물(W)의 전체량(체적 또는 중량)에 대한 솟아 오름 부분(X)의 양의 비율을 A%로 한다. 솟아 오름 부분(X)의 양은, 예를 들면, 솟아 오름 부분(X)의 정점의 위치로부터, 가장 상부에 위치하는 로터(44)의 외주면까지의 거리, 및 수평 방향, 및 축선(O4, O5)의 방향의 두께 치수에 의하여 산출된다.

또, 하부 혼련기(43)에서의 피혼련물(W)의 혼련 시간에 대한 솟아 오름 부분(X)이 발생하고 있는 시간의 비율을 B%로 한다.

제어부(82)에서는, 먼저 시간의 계측을 개시한다(스텝 S401). 그 후, 일정 시간 t를 경과했는지 여부를 판정한다(스텝 S402).

스텝 S402에서 아니오로 판정되고 있는 동안은, 계측을 계속함과 함께, 센서(80)의 검출 결과로부터, 일정 시간 t 동안의 상기 비율 A%(시간 t 동안의 적산값)를 산출하고, 일정 시간 t 동안의 상기 비율 B%를 산출한다(스텝 S403).

그 후, A%×B%를 산출한다(스텝 S404).

또, 이들 스텝 S403, S404와 병행하여, 일정 시간 t 동안의 피혼련물의 솟아 오름 부분(X)이 발생하는 주기 P를 산출해 둔다(스텝 S405).

그리고, 시간 t가 경과한 경우, 즉, 스텝 S402에서 예로 판정된 경우, 계측 시간을 리셋함과 함께(스텝 S406), 다음의 일정 시간 t 동안, A%×B%의 수치가 최소가 되도록, 또한, 주기 P로, 로터(44)의 회전수를 작게 하도록 제어를 행한다(스텝 S407).

그리고, 이상 설명한 바와 같이, 제어부(82)에서는, 각 스텝 S401~S407이 반복됨으로써, 즉, 혼련 공정(S2)을 실행하면서 검출 공정(S3) 및 조정 공정(S4)이 반복됨으로써, 피혼련물(W)의 상하 방향의 위치 변동 주기에 근거하여, 한 쌍의 로터(44)의 회전수를 변동시킨다.

이상 설명한 본 실시형태의 혼련 시스템(1)에 의하면, 피혼련물(W)이 하부 혼련기(43)의 챔버(C2) 내에 도입되어 혼련되고 있는 동안에, 피혼련물(W)의 일부를 한 쌍의 로터(44) 사이에 물고 들어가지 않아, 솟아 오름 부분(X)이 발생했을 때에, 센서(80)에 의하여, 이 솟아 오름 부분(X)의 발생을, 피혼련물(W)의 상하 방향(높이 방향)의 위치 변동으로서 검출할 수 있다.

그리고, 제어부(82)에서, 센서(80)의 검출 결과에 근거하여, 즉, A%×B%의 수치, 및 솟아 오름 부분(X)의 발생의 주기 P에 근거하여, 로터(44)의 회전수를 증감시키는 제어 방법에 의하여, 솟아 오름 부분(X)을 로터(44) 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해진다.

따라서, 피혼련물(W)의 솟아 오름에 의하여 발생하는 혼련 불량을 억제할 수 있고, 피혼련물(W)의 재료의 차이에 따른 적절한 혼련을 행하는 것이 가능해진다.

또, 센서(80) 및 제어부(82)에 의한 로터(44)의 회전 제어에 의하여, 예를 들면 하부 혼련기(43)의 챔버(C2)를 크게 함으로써 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 발생을 억제하는 등의 대책이 불필요해져, 혼련 시스템(1)의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

상술한 경우에서는, 조정 공정(S4)에서 제어부(82)에 의하여 한 쌍의 로터(44)의 회전을 조정하고 있는데, 검출 공정(S3)에서의 검출 결과에 근거하여 작업자가 수동으로 로터(44)의 회전을 조정해도 된다.

또, 상부 혼련기(3)에는, 플로팅 웨이트(33)가 마련되어 있지만, 반드시 마련되어 있지 않아도 된다. 한편, 하부 혼련기(43)에도 플로팅 웨이트(33)에 상당하는 장치가 마련되어 있어도 된다.

〔제2 실시형태〕

다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다.

제1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략한다.

본 실시형태의 혼련 시스템(1A)은, 제어부(82A)가, 피혼련물(W)의 상하 방향의 위치 변동 주기에 근거하여 한 쌍의 로터(44)의 회전수를 변동시키는 점에서 제1 실시형태와 공통되는 한편, 그 제어 방법이 상이하다.

즉, 제어부(82A)에서는, 스텝 S402에서 일정 시간 t가 경과했는지 여부의 판정에서 아니오가 되었을 때, 일정 시간 t 동안에 솟아 오름 부분(X)이 발생하는 횟수, 즉, 센서(80)가 피혼련물(W)의 상하 방향의 위치 변동을 검출하는 횟수 N을 산출한다(스텝 S413).

그리고, 제어부(82A)는, 다음의 일정 시간 t 동안, 동일한 횟수 N으로, 횟수 N을 계측했을 때와 동일한 주기로, 한 쌍의 로터(44)의 회전수를 작게 한다(스텝 S417). 그 후, 이들의 스텝을 반복하는 제어를 행한다.

본 실시형태의 혼련 시스템(1A)에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제어부(82A)에서 센서(80)의 검출 결과에 따라, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 높이 위치의 변동 주기에 따라 로터(44)의 회전수를 증감시키는 제어 방법을 채용하고 있다. 따라서, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)을 로터(44) 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해지고, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 발생에 의하여 발생하는 혼련 불량을 억제할 수 있으며, 피혼련물(W)의 재료의 차이에 따른 적절한 혼련을 행할 수 있다.

〔제3 실시형태〕

다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 설명한다.

제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략한다.

본 실시형태의 혼련 시스템(1B)은, 센서(80B)가 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 상이하다. 즉, 본 실시형태의 센서(80B)는, 플로팅 웨이트(33)에 작용하는 압력 변동을 검출함으로써, 상부 혼련기(3B)(제1 혼련기)에 있어서의 피혼련물(W)의 압력의 변동을 검출하는 센서이다.

구체적으로는, 상부 혼련기(3B)에 있어서의 한 쌍의 실린더(39) 중 적어도 일방, 또는 그 배관에 마련되어, 실린더(39)가 플로팅 웨이트(33)에 작용시키는 압압력을 검출 가능한 압력 센서이다.

제어부(82B)에서는, 실린더(39)에 의한 압압력이 미리 설정한 소정값 이상이 되었을 때에 피혼련물(W)에 솟아 오름 부분(X)이 발생한 것으로 하여, 예를 들면, 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서 설명한 제어부(82, 82A)에서의 처리 플로와 동일한 처리 플로를 실행하여, 로터(44)의 회전의 제어를 행하고, 솟아 오름 부분(X)의 발생을 억제한다.

본 실시형태의 혼련 시스템(1B)에 의하면, 센서(80B)로 실린더(39)에 의한 압압력의 변동을 검출함으로써, 피혼련물(W)의 압력 변동, 즉, 솟아 오름 부분(X)의 발생을 검출할 수 있다.

보다 구체적으로는, 피혼련물(W)에 솟아 오름 부분(X)이 발생하면, 솟아 오름 부분(X)이 플로팅 웨이트(33)를 압압함으로써 플로팅 웨이트(33)에 작용하는 압력이 증대한다. 그리고, 플로팅 웨이트(33)에 작용하는 압력의 변동을 실린더(39)에 의한 압압력의 변동으로서 검출할 수 있기 때문에, 피혼련물(W)의 압력 변동, 즉, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 발생을 검출할 수 있다.

그리고, 센서(80B)의 검출 결과에 근거하여, 제어부(82B)에서 한 쌍의 로터(44)의 회전을 제어함으로써, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)을 한 쌍의 로터(44) 사이에 물고 들어가게 하는 것이 가능해져, 보다 적절한 혼련을 행할 수 있다.

여기에서, 피혼련물(W)의 혼련 개시 초기의 단계에서는, 플로팅 웨이트(33)는 서서히 도입구(11)에 압입되어 가게 되지만, 제어부(82B)에 의하여 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 발생을 억제함으로써, 플로팅 웨이트(33)를 완전하게 도입구(11)에 압입할 때까지의 시간을 저감시킬 수 있으며, 즉, 혼련 개시 초기의 단계에서의 피혼련물(W)의 물고 들어가는 시간을 저감시키는 것이 가능해진다.

여기에서, 본 실시형태에서는, 플로팅 웨이트(33)에 작용하는 압력 변동을 검출하는 센서(80B) 대신에, 실린더(39)의 스트로크량을 검출함으로써, 플로팅 웨이트(33)의 상하 방향의 변위를 검출하는 위치 센서(센서(80C))를 이용해도 된다.

구체적으로는, 피혼련물(W)에 솟아 오름 부분(X)이 발생하면, 솟아 오름 부분(X)이 플로팅 웨이트(33)를 압압함으로써 플로팅 웨이트(33)가 상방으로 압출되어 위치가 변동되고, 실린더(39)의 스트로크량이 변동된다. 따라서, 센서(80C)에 의하여 실린더(39)의 스트로크의 변동량으로부터 플로팅 웨이트(33)의 상하 방향의 변위를 검출할 수 있고, 피혼련물(W)의 압력의 변동의 발생, 즉 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)의 발생을 검출할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 각 실시형태에 있어서의 각 구성 및 그들의 조합 등은 일례이며, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 또, 본 발명은 실시형태에 의하여 한정되지 않고, 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

상술한 실시형태의 혼련 시스템(1)(1A, 1B)에서는, 상하에 2개의 혼련기(2)가 마련되어 있지만, 예를 들면, 수평 방향으로 2개의 혼련기(2)가 나열되도록 배치되어 있어도 된다.

또 이 경우, 각각의 혼련기(2)에 센서(80, (80B, 80C)) 및 제어부(82, (82A, 82B))를 마련해도 된다. 센서(80B, (80C))를 채용하는 경우에는, 각 혼련기(2)에 플로팅 웨이트(33)를 마련할 필요가 있다.

또, 센서(80)에 의하여, 피혼련물(W)의 솟아 오름 부분(X)이 수평 방향으로 좌우로 변위했을 때에, 이 솟아 오름 부분(X)의 좌우의 위치를 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 제어부(82) 또는 수동으로 로터(44)의 회전 제어를 행해도 된다. 이 경우, 예를 들면 한 쌍의 로터(44)의 각각을 상이한 회전수로 함으로써, 솟아 오름 부분(X)의 좌우 방향의 위치를 제어하여, 솟아 오름 부분(X)의 발생을 억제해도 된다. 이 경우, 솟아 오름 부분(X)을 더 효율적으로 한 쌍의 로터(44) 사이에 물고 들어가게 할 수 있다.

또, 솟아 오름 부분(X)의 발생 시에, 로터(44)의 회전수를 저감시킬 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 회전수를 증가시키도록 해도 된다.

상기의 혼련기, 혼련 시스템, 및 혼련 생성물의 제조 방법에 의하면, 피혼련물의 솟아 오름에 의하여 발생하는 혼련 불량을 억제하고, 피혼련재의 재료의 차이에 따른 적절한 혼련을 행하는 것이 가능하다.

1, 1A, 1B 혼련 시스템
2 혼련기
3 상부 혼련기(제2 혼련기)
3B 상부 혼련기(제1 혼련기)
4 로터
5 케이싱
10 본체부
11 도입구
12 배출구
15 구동부 지지부
16 통 형상부
17 덮개부
18 관통 구멍
19 드롭 도어 지지부
20 통 형상부
21 판 형상부
24 드롭 도어
25 회동 지지부
28 도어부
29 돌출부
30 만곡면
33 플로팅 웨이트
34 돌출부
35 만곡면
36 구동부
37 지지봉
38 상부 지지부
39 실린더
40 고정 부재
43 하부 혼련기(제1 혼련기)
44 로터
45 케이싱
50 본체부
51 도입구
52 배출구
56 통 형상부
59 드롭 도어 지지부
60 통 형상부
61 판 형상부
64 드롭 도어
65 회동 지지부
68 도어부
69 돌출부
70 만곡면
80, 80B, 80C 센서
82, 82A, 82B 제어부
X 솟아 오름 부분
C1, C2 챔버
SP1, SP2 간극
SP3 공간
O1, O2, O3, 04, O5, O6 축선
W 피혼련물
W1 혼련 생성물
S0 사전 혼련 공정
S1 도입 공정
S2 혼련 공정
S3 검출 공정
S4 조정 공정

Claims (5)

1. 간극을 갖고 배열된 한 쌍의 로터와,
   상기 한 쌍의 로터가 배치되는 챔버, 피혼련물을 챔버에 도입하는 도입구, 및 상기 피혼련물을 상기 챔버로부터 배출하는 배출구가 형성된 케이싱과,
   상기 한 쌍의 로터의 상방에 배치되어, 상기 피혼련물의 위치의 변동을 검출하는 센서와,
   상기 센서의 검출 결과에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 제어하는 제어부,
   를 구비하는 하부 혼련기와,
   상기 하부 혼련기의 상방에 배치된 상부 혼련기,
   를 구비하고,
   상기 상부 혼련기의 하부에 있어서의 상기 피혼련물의 배출구와 상기 하부 혼련기의 상부에 있어서의 상기 피혼련물의 상기 도입구는 통 형상부에 의해 접속되고,
   상기 하부 혼련기의 상기 도입구에는 해당 도입구를 막는 플로팅 웨이트를 설치하지 않고,
   상기 상부 혼련기에 혼련된 피혼련물이, 상기 도입구에서 상기 하부 혼련기에 도입되어져 혼련되고,
   상기 센서는 상기 케이싱에 있어서의 상기 통 형상부의 수평 방향 양측의 양벽면 각각을 관통하여 설치되고, 상기 피혼련물의 상하 방향의 위치를 검출하고,
   상기 제어부는,
   상기 피혼련물의 상하 방향의 위치 변동의 주기에 근거하여, 상기 한 쌍의 로터의 회전수를 변동시키고,
   일정 시간 동안에 상기 피혼련물이 상하 변동했을 때에 발생하는 솟아 오름 부분의 양의 상기 피혼련물의 전체량에 대한 비율을 A로 하고, 상기 일정 시간 동안에 상기 피혼련물의 혼련 시간에 대한 상기 솟아 오름 부분이 발생하고 있는 시간의 비율을 B로 하고, 다음의 일정 시간 동안에 A×B의 수치가 최소가 되도록, 상기 로터의 회전수를 증감시키는 제어를 실시하는 혼련 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서는, 상하 방향에 교차하는 수평 방향으로의 상기 피혼련물의 위치의 변동을 추가로 검출 가능하고,
   상기 제어부는 상기 수평 방향으로의 상기 피혼련물의 위치의 변동에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 제어하는 혼련 시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 통 형상부는, 상방을 향함에 따라, 수평 방향의 양측의 벽면끼리가 서로 이격되도록 경사지게 형성된 혼련 시스템.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 센서는, 상기 통 형상부에 있어서의 상기 벽면끼리의 각각을 수평 방향을 따라 관통하도록 설치되는 혼련 시스템.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 혼련 시스템에 있어서 혼련 생성물을 제조하는 혼련 생성물의 제조 방법이며,
   간극을 갖고 배열된 상기 한 쌍의 로터를 배치하는 상기 챔버에, 상기 도입구로부터 피혼련물을 도입하는 도입 공정과,
   상기 챔버에 도입된 상기 피혼련물을, 상기 한 쌍의 로터에 의하여 혼련하는 혼련 공정과,
   상기 피혼련물이 혼련되고 있는 동안에, 상기 한 쌍의 로터와 상기 도입구의 사이에 배치된 상기 피혼련물의 위치의 변동을 검출하는 검출 공정과,
   상기 검출 공정에서의 검출 결과에 근거하여 상기 한 쌍의 로터의 회전을 조정하는 조정 공정
   을 포함하고,
   상기 검출 공정과, 상기 조정 공정을 실행하면서 상기 혼련 공정을 계속함으로써 혼련 생성물을 제조하고,
   상기 검출 공정에서는, 상기 센서에 의해, 상기 피혼련물의 상하 방향의 위치를 검출하고,
   상기 조정 공정에서는,
   상기 피혼련물의 상하 방향의 위치 변동 주기에 근거하여, 상기 한 쌍의 로터의 회전수를 변동시키고,
   일정 시간 동안에 상기 피혼련물이 상하 변동했을 때에 발생하는 솟아 오름 부분의 양의 상기 피혼련물의 전체량에 대한 비율을 A로 하고, 상기 일정 시간 동안에 상기 피혼련물의 혼련 시간에 대한 상기 솟아 오름 부분이 발생하고 있는 시간의 비율을 B로 하고, 다음의 일정 시간 동안에 A×B의 수치가 최소가 되도록, 상기 로터의 회전수를 증감시키는 제어를 실시하는 혼련 생성물의 제조 방법.

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