JPH0780181B2 - プラスチックスの造粒方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックスの造粒
方法及び装置に関し、特に、カッタナイフのダイス面に
対する最適の押し付け圧を制御装置によって自動的に制
御するための新規な改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の溶融プラ
スチックスの造粒装置のカッタナイフの押圧の制御方法
としては、一般に、現場でその都度調整されるのが一般
的で、代表的なものとして図３に示す構成を挙げること
ができる。すなわち、図３において符号１で示されるも
のは造粒機であり、この造粒機１は、押出機（図示せ
ず）から押し出された溶融樹脂を円周方向に分配するマ
ニホルド２と、このマニホルド２に密着した状態で取り
付けられるダイス３と、このダイス３のダイス面３ａ側
に取り付けられるカッタケース４と、そのカッタケース
４内に設けられるカッタ５とから構成されている。前記
ダイス３は円板状のもので、その中心を取り巻くリング
状の領域には、軸線方向に貫通する多数のノズル６，
６，・・・が樹脂通路２ａに連通して設けられている。
そのノズル６の一端はマニホルド２の樹脂通路２ａに開
口し、他端はカッタケース４内に開口するようにされて
いる。

【０００３】前記カッタケース４は、ボルト７によって
着脱可能にダイス３の表面に密合されるように構成され
ている。このカッタケース４には温水入口８と温度出口
９とが設けられており、カッタケース４内が常に温水４
ａで満たされるようにされている。前記カッタ５は、カ
ッタホルダ１０のダイス３に面する端面の外周に複数個
のカッタナイフ１１，１１，・・・を放射状に固定支持
した構成よりなり、各カッタナイフ１１は、ダイス３の
ダイス面３ａ、すなわちノズル６，６，・・・が設けら
れているリング状領域の表面に対向して位置するように
構成されている。前記カッタホルダ１０には、その中心
軸線上に配置されたカッタ駆動軸１２によって回転力が
伝達されるように構成され、前記カッタホルダ１０はボ
ルト１０ａ及びキー溝１０ｂを介して前記カッタ駆動軸
１２に着脱自在に設けられている。

【０００４】前記カッタケース４の一端には、Ｏリング
５０及び複数のパッキン５１を介して軸方向に移動自在
に内蔵されたスリーブ５２を有するハウジング１５がボ
ルト５３を介して取付けられており、このスリーブ５２
内には、一対の軸封装置５４及び一対の軸受５５を介し
て前記カッタ駆動軸１２が、同軸状且つ回転自在に設け
られ、このカッタ駆動軸１２はスリーブ５２に対して軸
方向（長手方向）には相対移動不能に保持されている。

【０００５】前記スリーブ５２の後部５２ａには、前記
ハウジング１５の後部１５ａとの間に第１空隙室５６及
び第２空隙室５７が形成されており、第１空隙室５６に
は第１孔５８が連通形成されると共に、第２空隙室５７
には第２孔５９が連通形成されている。なお、前記カッ
タ駆動軸１２、スリーブ５２及びハウジング１５によっ
て、カッタナイフの軸方向摺動機構１００が構成され
る。

【０００６】前記スリーブ５２の後部５２ａには、半径
方向に植設されたキー６０が前記ハウジング１５の後部
１５ａに形成された貫通溝６１を貫通して外部に突出し
ており、このキー６０には、前記ハウジング１５の外面
１５ｂに設けられたダイヤルゲージ等からなる検出手段
６２の検出棒６２ａが当接している。前記ハウジング１
５の後端１５ｃには、輪状の後蓋６３がボルト６４を介
して取付けられており、この後蓋６３に形成された螺合
部６３ａには、操作レバー６５を有するストッパ６６が
螺合されている。

【０００７】前記ストッパ６６は、前記スリーブ５２の
後端５２ｃに結合されたアダプタ６７に当接しており、
このストッパ６６を回転させて軸方向移動を行うことに
より、前記スリーブ５２の軸方向におけるストッパ動作
を得ることができるように構成されている。さらに、前
記第１孔５８には、第１圧力調整弁６８を介して圧縮空
気又は圧油等の圧力媒体を有する圧力媒体源６９に接続
された第１切替弁７０が接続されており、前記第２孔５
９には、第２圧力調整弁７１を介して第２切換弁７２が
接続されている。なお、前記第１孔５８及び第２孔５９
に供給される圧力媒体の圧力を監視するため、前記各圧
力調整弁６８，７１に圧力計７３が接続されている。

【０００８】従来のプラスチックスの造粒装置は、前述
したように構成されており、以下に、その造粒方法につ
いて説明する。まず、第２圧力調整弁７１を全開弁とす
ると、スリーブ５２は、第２空隙室５７に供給される圧
力媒体によりピストンと同様の作用でハウジング１５内
をダイス３側へ移動し、ダイス面３ａにカッタナイフ１
１を押付けた状態となり、この状態で、検出手段６２に
よりその時の状態を零セットしておく。

【０００９】前述の状態で、図示しない駆動手段により
カッタ駆動軸１２を回転させると、カッタナイフ１１が
高速回転し、ノズル６から吐出された溶融プラスチック
ス（図示せず）が各カッタナイフ１１によって微細に切
断され、切断されたペレットは、カッタケース４内の温
水又は冷水で固化され、この温水又は冷水と共に温水出
口９から図示しない処理部に送られ、乾燥されてプラス
チックス粒として製品化される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラスチックス
の造粒装置は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、駆動手段（図示
しない）によりカッタ駆動軸１２を回転させると、カッ
タナイフ１１の回転により推力が発生し、この推力はカ
ッタナイフ１１の回転速度が増速するにつれ大きくな
り、常用回転数域では著しく大となる。この推力によ
り、カッタナイフ１１が前進方向に移動してダイス３に
押しつけられるのでカッタナイフ１１の摩耗およびプラ
ッキングの発生原因となるため、カッタ駆動軸１２の回
転数を検出して、その回転数信号に基づいて手動で第１
圧力調整弁６８をその都度調整して、第１空隙室５６の
圧力媒体を制御しカッタナイフ１１とダイス面３ａの接
触状態を最適に保つ必要があった。また、この種の造粒
装置は図４に示されるようにカッタケース４内にタンク
１１０内の温水がポンプ１１１により供給され、カッタ
ナイフ１１で切断されたプラスチックペレットを冷やし
ながら脱水機１１２および乾燥機１１３に運ばれるが、
この脱水機１１２および乾燥機１１３までの搬送管１１
４はペレットが相互にくっつくのを防止するために傾斜
が必要であることから、一般にその高さＨが１５〜２５
メートルの高さになることが多く、この高さＨは脱水機
１１２および乾燥機１１３までの距離や配置により異な
り、３５ｍＨ₂Ｏのヘッド圧になることもある。従って
この温水４ａのヘッド圧によってスリーブ５２が押され
るので、各圧力調整弁６８，７１を手動で調節する必要
があった。また、カッタナイフ１１はメンテナンス上、
前後進する必要があり、これはスリーブ５２の第１空隙
室５６及び第２空隙室５７の移動代で実現されるが、こ
のとき摩擦力以上の力が必要であり、第１圧力調整弁６
８及び第２圧力調整弁７１の設定はこの摩擦力以上の力
に相当するように手動で調節する必要があった。このよ
うな状態でカッタナイフ１１の回転数が比較的小さい運
転が必要な場合には、媒体の供給圧力源を越える第１圧
力調整弁６８及び第２圧力調整弁７１の差圧が必要な場
合に対応できないので第１圧力調整弁６８の設定圧を下
げて、差圧を大きくして対応する必要があった。従っ
て、カッタナイフ１１の回転数や温水４ａのヘッド圧に
基づいて第１圧力調整弁６８及び第２圧力調整弁７１を
その都度手動で調整して、カッタナイフ１１とダイス面
３ａの接触状態を最適に保つ必要があった。

【００１１】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、最適の押し付け圧を制御装
置によって自動的に制御するようにしたプラスチックス
の造粒方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるプラスチッ
クスの造粒装置は、温水を充満したカッタケース内で、
ハウジング内のスリーブ内に位置するカッタ駆動軸にカ
ッタホルダを介して設けられると共にダイスのダイス面
に沿って前記ダイス面と接触しつつ水中で回転するカッ
タナイフにより、前記ダイスから押出される溶融樹脂を
切断することによりプラスチックス粒を得ると共に、前
記ダイス面に対する前記カッタナイフの押し付け圧を複
数の圧力調整弁で制御するようにしたプラスチックスの
造粒方法において、前記カッタナイフのカッタ駆動軸の
回転数及び前記カッタナイフを内蔵する前記カッタケー
スの温水のヘッド圧を制御装置に取り込み、前記各圧力
調整弁を介して前記押し付け圧を制御すると共に、前記
スリーブを介して前記カッタ駆動軸を弾性体により常時
付勢し、圧力媒体源の最大圧力が低い場合でも所要の前
記押し付け圧を得る方法である。

【００１３】また、本発明によるプラスチックスの造粒
装置は、温水を充満したカッタケース内に、ダイスのダ
イス面に沿って回転駆動されるカッタナイフを有すると
共にカッタ駆動軸に接続されたカッタホルダと、前記カ
ッタホルダを回転駆動する前記カッタ駆動軸をスリーブ
を介して内蔵するハウジングとを備え、前記ダイスから
押出される溶融樹脂を前記カッタナイフによって切断す
ることによりプラスチックス粒を得るようにした溶融プ
ラスチックスの造粒装置において、前記ハウジング内に
前記カッタ駆動軸を同軸上且つ回転自在に保持する前記
スリーブと前記ハウジング間に形成された第１、第２空
隙室に圧力媒体を供給するための第１、第２圧力調整弁
及び第１，第２切替弁と、前記カッタ駆動軸の回転数及
び前記カッタケース内の温水のヘッド圧を検知して前記
各空隙室内の圧力媒体の圧力を演算する制御装置と、前
記スリーブを介して前記カッタ駆動軸を前記ダイス側に
常時付勢するための弾性体とを備え、前記各空隙室内の
圧力媒体の圧力及び前記弾性体により、前記ダイス面に
対するカッタナイフの押し付け圧を制御するようにした
構成である。

【００１４】

【作用】本発明によるプラスチックスの造粒方法及び装
置においては、前記スリーブとハウジング間に構成され
る各空隙室内に供給する圧力媒体の圧力を調節すること
により、カッタナイフをダイス面に押し付ける力が調節
できるので、カッタ駆動軸の回転によって生じる推力の
影響を予め計算し予測することにより、カッタ駆動軸の
回転数を変更するたびに、前記スリーブとハウジング間
に構成される空隙室内に供給する圧力媒体の圧力を制御
装置により自動的に調整し、カッタナイフをダイス面に
適切な押し付け圧で押し付けることができる。また、カ
ッタハウジング内に温水が充満して前記プラント毎に異
なるヘッド圧がたつが、このヘッド圧を検知し、あるい
は、予め計算し予測することにより前記スリーブとハウ
ジング間に構成される空隙室内に供給する圧力媒体の圧
力を制御装置により自動的に調整し、カッタナイフをダ
イス面に適切な押し付け圧で押し付けることができる。
さらに、前記スリーブとハウジング間に構成される空隙
室内に弾性体を備えていることにより、圧力媒体源の最
大圧力が低くても所望のカッタナイフの回転数の時に適
切なカッタナイフの押し付け圧が得られるように、カッ
タ駆動軸の前後進時に必要な空隙室内に供給する圧力媒
体の圧力と、カッタナイフの押し付けに必要な圧力媒体
の圧力に設定変更して出力指示することにより、カッタ
ナイフのダイス面への押し付け圧を適切に調整できるカ
ッタ駆動軸の回転数の範囲を広くすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面と共に本発明による、プラスチッ
クスの造粒方法及び装置の好適な実施例について詳細に
説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符
号を付して説明する。図１は、本発明によるプラスチッ
クスの造粒装置の要部の全体構成を示す構成図、図２は
特性図である。

【００１６】図において符号１で示されるものは造粒機
であり、この造粒機１は、押出機（図示せず）に接続さ
れるマニホールド２に密着した状態で取り付けられるダ
イス３と、このダイス３に取り付けられたカッタケース
４とこのカッタケース４内に設けられるカッタ５とから
主として構成されており、このカッタケース４内が温水
入口８から温水出口９に供給される温水４ａで常に満た
された状態でダイス３から押し出される溶融プラスチッ
クスが切断される。

【００１７】前記カッタ５は、カッタホルダ１０と対向
するダイス３のダイス面３ａに面する端面の外周に複数
個のカッタナイフ１１を放射状に固定支持した構成より
なり、前記カッタホルダ１０はボルト１０ａを介してカ
ッタ駆動軸１２に着脱自在に設けられている。前記カッ
タケース４の一端には、軸方向に移動自在に内蔵された
スリーブ５２を有するハウジング１５が固定ボルト５３
により取り付けられており、前記カッタ駆動軸１２は、
このスリーブ５２に対して相対回転可能に保持されてい
る。

【００１８】前記スリーブ５２の後部には、ハウジング
１５の後部との間に第１空隙室５６および第２空隙室５
７が形成され、第１空隙室５６に圧力が加わるとカッタ
駆動軸１２はダイス３と反対方向に移動し、第２空隙室
５７に圧力が加わるとカッタ駆動軸１２はダイス３方向
に移動する構造としている。

【００１９】前記第１空隙室５６には第１孔５８を介し
て第１圧力調整弁６８と第１切替弁７０が接続され、第
２空隙室５７には第２孔５９を介して第２圧力調整弁７
１と第２切替弁７２が接続され、それぞれ圧力媒体源６
９から圧力媒体の供給をうける構成としている。

【００２０】押圧用媒体供給装置２００は、前記第１圧
力調整弁６８と第１切替弁７０、第２圧力調整弁７１と
第２切替弁７２、これらの第１圧力調整弁６８と第２圧
力調整弁７１にそれぞれ圧力設定信号を出力する制御装
置２０１、およびカッタ駆動軸１２の回転数Ｎｃを信号
出力する信号変換器２０２（この信号は、カッタ駆動モ
ータ（図示せず）の制御信号でも置き換え可能）、及び
カッタケース４に設けられこのカッタケース４内の温水
４ａのヘッド圧Ｐｗを検出する圧力伝送器１６２で構成
されている。

【００２１】次に、以上のような構成において、実際に
押圧用媒体供給装置２００の制御装置２０１を用いて、
ダイス面３ａに対するカッタナイフ１１の押し付け圧を
好適な状態に制御する場合について説明する。まず、カ
ッタ５の回転数Ｎｃによって発生する推力Ｆｓは、図２
に示されるように予め推測できる。 Ｆｓ＝ｆ（Ｎｃ） 一方、カッタ駆動軸１２の押し（前進）側へ移動するの
に必要な力Ｆｆは第２圧力調整弁７１に対して制御装置
２０１によって設定値Ｐｆとして設定され、引き（後
退）側へ移動するのに必要な力Ｆｂは第１圧力調整弁６
８に対して制御装置２０１によって設定値Ｐｂとして設
定される。

【００２２】また、前記カッタケース４に設けられた圧
力伝送器１６２から得られた温水４ａのヘッド圧Ｐｗに
よってスリーブ５２が引き（後退）側へ移動させようと
する力Ｆｗが働く。したがって、カッタナイフ１１がダ
イス面３ａに押し付けられる力（押し付け圧）Ｐは Ｐ＝Ｆｆ＋Ｆｓ−Ｆｂ−Ｆｗ−Ｆｒ にて計算される。（但し、Ｆｒはスリーブ５２の摺動抵
抗である。）

【００２３】前記推力Ｆｓはカッタ駆動軸１２の回転数
Ｎｃによって決まるため、所望の最適押し付け圧Ｐは予
め第２圧力調整弁７１の設定圧で設定できるので生産上
の都合でカッタ５の回転数が変更になっても自動的に設
定できる。

【００２４】また、引き（後退）側へ移動するのに必要
な力Ｆｂも第１圧力調整弁６８で設定変更自在のため、
圧力媒体源６９の圧力が低く、その圧力媒体源６９の圧
力以上の押し（前進）側へ移動するのに必要な力Ｆｆが
必要な場合には、引き（後退）側へ移動するのに必要と
する力Ｆｂをさげたり、さらには、第２空隙室５７内の
押側に働くようにスプリング等からなる弾性体２０３を
備えることによりこの効果を増すことができる。なお、
この弾性体２０３は、第２空隙室５７内に限らず、他の
場所に設けて同様の作用を得ることもできる。

【００２５】従って、前述の制御装置２０１により、前
記スリーブ５２とハウジング１５間に構成される各空隙
室５６，５７内に供給する圧力媒体の圧力を調節するこ
とにより、カッタナイフ１１をダイス面３ａに押し付け
る押し付け圧を自在に調整できるので、カッタ駆動軸１
２の回転によって生じる推力Ｆｓの影響を予め計算し予
測することにより、カッタ駆動軸１２の回転数Ｎｃを変
更するたびに、各空隙室５６，５７内に供給する圧力媒
体の圧力を自動的に調整して、カッタナイフ１１をダイ
ス面３ａに適切な力で押し付けることができる。

【００２６】また、カッタケース４内に温水４ａが充満
してプラント毎に異なるヘッド圧Ｐｗがたつが、制御装
置２０１により実際のヘッド圧Ｐｗを検知する、あるい
は、予め計算し予測することにより、各空隙室５６，５
７内に供給する圧力媒体の圧力を自動制御し、カッタナ
イフ１１をダイス面３ａに適切な力で押し付けることが
できる。

【００２７】さらに、前記第２空隙室５７内にあるいは
他の部分に弾性体２０３が設けられていることにより、
圧力媒体源６９の最大圧力が低くても所望のカッタナイ
フ１１の回転数Ｎｃの時に適切なカッタナイフ１１の押
し付け圧が得られるように、カッタ駆動軸１２の前後進
時に必要な各空隙室５６，５７内に供給する圧力媒体の
圧力と、カッタナイフの押し付けに必要な圧力媒体の圧
力を制御装置２０１により設定変更して出力指示するこ
とにより、カッタナイフ１１のダイス面３ａへの押圧を
適切に調節できるカッタ駆動軸１２の回転数Ｎｃの範囲
を広くすることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によるプラスチックスの造粒方法
及び装置は、以上のように構成されているため、次のよ
うな効果を得ることができる。 (1) 圧力媒体と弾性体によりカッタナイフをダイス面
に押し付けるため、圧力媒体源の最大圧力が低くても所
望の押し付け圧を得ることができる。 (2) カッタの回転数が変更になっても、発生する推力
に対応して圧力媒体の供給圧力を自動制御することがで
きるので、カッタナイフとダイス面の接触状態を最適な
ものとし、高効率の造粒とカッタナイフおよびダイスの
長寿命化が図れる。 (3) 各プラントの機器配置による、カッタケース内の
温水のヘッド圧に対してもこれを実際に検知する、ある
いは、計算することにより、造粒運転の最適条件を得る
ことができる。 (4) 圧力媒体の供給圧力を押し（前進）側と引き（後
退）側でそれぞれ自在に制御できるので、圧力媒体源の
最大圧力の制限を受けることを回避できる。 (5) 従来、造粒の効率は運転者の熟練によるところが
大きかったが、計算にて最適押圧を得ることができるの
で、必要熟練度が軽減でき、人手不足の解消を計ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラスチックスの造粒装置の要部
の全体構成を示す構成図である。

【図２】回転数と推力の関係を示す特性図である。

【図３】従来のプラスチックスの造粒装置を示す構成図
である。

【図４】従来のプラスチックスの造粒装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

３ ダイス ３ａ ダイス面 ４ カッタケース ４ａ 温水 １１ カッタナイフ １２ カッタ駆動軸 １５ ハウジング Ｎｃ 回転数 ５２ スリーブ ５６ 第１空隙室 ５７ 第２空隙室 ６８ 第１圧力調整弁 ６９ 圧力媒体源 ７０ 第１切替弁 ７１ 第２圧力調整弁 ７２ 第２切替弁 Ｐｗ ヘッド圧 ２０１ 制御装置 ２０３ 弾性体

フロントページの続き (72)発明者 沖田 高明 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 木野本 成義 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (56)参考文献 特開 平４−25409（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水(4a)を充満したカッタケース(4)内
   で、ハウジング(15)内のスリーブ(52)内に位置するカッ
   タ駆動軸(12)にカッタホルダ(10)を介して設けられると
   共にダイス(3)のダイス面(3a)に沿って前記ダイス面(3
   a)と接触しつつ水中で回転するカッタナイフ(11)によ
   り、前記ダイス(3)から押出される溶融樹脂を切断する
   ことによりプラスチックス粒を得ると共に、前記ダイス
   面(3a)に対する前記カッタナイフ(11)の押し付け圧を複
   数の圧力調整弁(68,71)で制御するようにしたプラスチ
   ックスの造粒方法において、前記カッタナイフ(11)のカ
   ッタ駆動軸(12)の回転数(Nc)及び前記カッタナイフ(11)
   を内蔵する前記カッタケース(4)の温水(4a)のヘッド圧
   (Pw)を制御装置(201)に取り込み、前記各圧力調整弁(6
   8,71)を介して前記押し付け圧を制御すると共に、前記
   スリーブ(52)を介して前記カッタ駆動軸(12)を弾性体(2
   03)により常時付勢し、圧力媒体源(69)の最大圧力が低
   い場合でも所要の前記押し付け圧を得ることを特徴とす
   るプラスチックスの造粒方法。
2. 【請求項２】 温水(4a)を充満したカッタケース(4)内
   に、ダイス(3)のダイス面(3a)に沿って回転駆動される
   カッタナイフ(11)を有すると共にカッタ駆動軸(12)に接
   続されたカッタホルダ(10)と、前記カッタホルダ(10)を
   回転駆動する前記カッタ駆動軸(12)をスリーブ(52)を介
   して内蔵するハウジング(15)とを備え、前記ダイス(3)
   から押出される溶融樹脂を前記カッタナイフ(11)によっ
   て切断することによりプラスチックス粒を得るようにし
   た溶融プラスチックスの造粒装置において、 前記ハウジング(15)内に前記カッタ駆動軸(12)を同軸上
   且つ回転自在に保持する前記スリーブ(52)と前記ハウジ
   ング(15)間に形成された第１、第２空隙室(56,57)に圧
   力媒体を供給するための第１、第２圧力調整弁(68,71)
   及び第１，第２切替弁(70,72)と、前記カッタ駆動軸(1
   2)の回転数(Nc)及び前記カッタケース(4)内の温水(4a)
   のヘッド圧(Pw)を検知して前記各空隙室(56,57)内の圧
   力媒体の圧力を演算する制御装置(201)と、前記スリー
   ブ(52)を介して前記カッタ駆動軸(12)を前記ダイス(3)
   側に常時付勢するための弾性体(203)とを備え、前記各
   空隙室(56,57)内の圧力媒体の圧力及び前記弾性体(203)
   により、前記ダイス面(3a)に対するカッタナイフ(11)の
   押し付け圧を制御する構成としたことを特徴とする溶融
   プラスチックスの造粒装置。
3. 【請求項３】 前記弾性体(203)は、前記ハウジング(1
   5)と前記スリーブ(52)間に形成された空隙室(56又は57)
   に設けられている構成よりなることを特徴とする請求項
   ２記載の溶融プラスチックスの造粒装置。