(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却および加圧しながら混練することにより所定品質の混練物を得る密閉型混練装置の混練制御方法であって、
混練物の混練開始から混練終了までの混練物の一連の温度変化に対応した値で、且つ混練物が所定品質となるような値の温度を予め設定温度として決定した後、前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの混練物の温度を検出し、前記混練物の検出温度を前記設定温度に追従させるように、該混練物の物性に直接関係する制御要素を前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの間繰り返し制御しながら混練することを特徴とする密閉型混練装置の混練制御方法。
【請求項２】
前記制御要素が冷却、加圧および混練からなっており、これら制御要素をそれぞれ独立して制御することを特徴とする請求項１記載の密閉型混練装置の混練制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却および加圧しながら混練することにより所定品質の混練物を得る密閉型混練装置の混練制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ式の密閉型混練機は、通常、ゴムやプラスチック等の混練材料をラムの圧力により混練室に圧入しながら、混練室に設けられたロータにより混練する。そして、所望の混練状態の混練物となったときに、この混練物を混練室からドロップドアを介して外部に排出するという一連の動作により１バッチ分の混練物を製造するようになっている。
【０００３】
ところで、同一品種の混練物は、１バッチ分の製造が行われたときに、各品種に対応した製品仕様を満足していることは勿論であるが、バッチ間における品質のバラツキが少ないほど後工程における品質管理や製造条件が容易になるため、一定の品質で製造されることが望ましい。
【０００４】
そこで、従来から、一定の品質で混練物を製造する各種の方法が提案および実施されており、例えば特公昭６２−２６２８４号公報には、混練時における混練物の温度を連続的に検出し、検出温度の上昇率が最大値を示してから所定時間の経過後にラムの圧力を変更する方法が開示されている。また、特公昭３−８０６０４号公報には、混練物の検出温度が比エネルギー供給量に基づく目標値となるように、ロータの回転数およびラムの圧力の少なくとも一方を制御する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法は、温度の上昇率や比エネルギー供給量が混練物の物性に対して関連性を有していることに着目してなされたものであるため、この関連性の範囲を越えて混練物の物性を制御することができず、結果として所定品質の混練物を安定して得ることが極めて困難であるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、混練物の物性を高精度に制御することを可能にして高品質の混練物をより安定して得ることができる密閉型混練装置の混練制御方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、冷却および加圧しながら混練することにより所定品質の混練物を得る密閉型混練装置の混練制御方法であって、混練物の混練開始から混練終了までの混練物の一連の温度変化に対応した値で、且つ混練物が所定品質となるような値の温度を予め設定温度として決定した後、前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの混練物の温度を検出し、前記混練物の検出温度を前記設定温度に追従させるように、該混練物の物性に直接関係する制御要素を前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの間繰り返し制御しながら混練することを特徴としている。
これにより、所定品質の混練物を得る際に用いられる混練物の温度や設定温度、制御要素が混練物の物性に直接関係しているため、従来のように混練物の物性に間接的に関係する温度上昇率や比エネルギー供給量を用いて混練物を得た場合よりも、混練物の物性を高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物を安定して得ることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の密閉型混練装置の混練制御方法であって、前記制御要素が冷却、加圧および混練からなっており、これら制御要素をそれぞれ独立して制御することを特徴としている。
これにより、冷却、加圧および混練からなる３つの制御要素を独立して制御することによって、設定温度に対する混練物の温度の追従性を良好にすることができるため、混練物の物性をより高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物を一層安定して得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
本実施形態に係る混練制御方法により混練を行う密閉型混練装置は、図１に示すように、混練物４を収容する縦断面まゆ型形状のチャンバ６を備えたケース部材３と、ケース部材３に回転自在に支持され、混練物４を撹拌および剪断しながら混練する一対のロータ１・２とを有している。ロータ１・２には、図示しない減速機構を介して駆動モータ１７が接続されており、駆動モータ１７は、減速機構を介してロータ１・２を互いに逆方向に回転させるようになっている。
【００１０】
上記のロータ１・２を支持したケース部材３には、冷却穴５が加工され、ケース部材３を介して混練物４を冷却するように冷却配管が接合されている。冷却穴５には、冷却水を供給および回収して循環させる冷却水供給系１２が接続されている。また、冷却水供給系１２は、上述のロータ１・２にも接続されており、ロータ１・２を介して混練物４を冷却させるようになっている。そして、冷却水供給系１２は、冷却水の供給量を調整可能な冷却水調整バルブ１４を有しており、冷却配管５およびロータ１・２による冷却能力を冷却水の供給量の調整により制御可能になっている。
【００１１】
一方、ケース部材３の上側中央部には、ゴムやプラスチック等の混練材料および混練物４をチャンバ６内に圧入するラム７が昇降自在に設けられている。ラム７は、昇降シリンダ８に設けられており、昇降シリンダ８には、圧力エアーを供給する圧力エアー供給系９が接続されている。そして、圧力エアー供給系９は、圧力エアーの供給圧力を調整可能な圧力調整バルブ１０を有しており、昇降シリンダ８に対してラム７を昇降させるようになっていると共に、供給圧力の調整により昇降シリンダ８を介してラム７の圧力を制御可能になっている。
【００１２】
また、チャンバ６の下側中央部には、混練物を外部に排出するドロップドア１６が設けられている。ドロップドア１６には、混練物４の温度を検出する温度検出器１９が設けられており、温度検出器１９は、制御装置２０の入出力部２１に接続されている。入出力部２１には、上記の温度検出器１９の他、上述の駆動モータ１７、冷却水調整バルブ１４および圧力調整バルブ１０が接続されており、温度検出器１９から入力された温度検出信号を制御装置２０内の信号処理に適した信号形態に変換して取り込む一方、制御信号を各機器１７・１４・１０の駆動に適した信号形態に変換して出力するようになっている。
【００１３】
上記の入出力部２１は、信号バス２２を介してＣＰＵ部２３とキー入力部２４と表示部２５と記憶部２６と記録部２７とに接続されている。キー入力部２４は、混練条件等の各種のデータを入力するようにキーボードや設定スイッチ等を備えており、表示部２５は、混練条件や混練状態等を示す各種のデータやグラフを画面表示するように、ＬＣＤ装置やＣＲＴ装置を備えている。また、記憶部２６には、ＣＰＵ２３により実行される混練制御ルーチンが記憶されていると共に、温度マスターカーブ領域２６ａおよび制御パラメータ領域２６ｂが形成されており、各領域２６ａ・２６ｂには、今回ロットの混練時に使用される設定温度およびパラメータ等がそれぞれ格納されるようになっている。また、記録部２７は、ハードディスク装置等の大容量記録装置を備えており、各品種に対応した設定温度やパラメータ等の各種の混練データを記録している。尚、設定温度とは、混練物４が所定品質となる混練時の一連の温度変化に対応した温度のことであり、この設定温度で混練物４を作成すれば、常に所定品質の混練物４を得ることができる温度を意味している。
【００１４】
上記の構成において、密閉型混練装置の動作を基にして混練制御方法について説明する。
制御装置２０に電源が投入されることによって、ＣＰＵ２３が図３の混練制御ルーチンを実行すると、ロットＮｏ．や品種、処理量等のバッチデータの受け付け画面を表示部２５に表示する（Ｓ１）。オペレータがキー入力部２４を操作してバッチデータをキー入力すると、このバッチデータ中の品種データと記録部２７の品種データとを突き合わせ処理することによって、キー入力された品種に対応する混練データが記録部２７に記録されているか否かを判定する（Ｓ２）。
【００１５】
同一の品種データが記録されていた場合には（Ｓ２，ＹＥＳ）、この品種データに対応する混練データを読み出す。即ち、混練の開始から終了までの一連の設定温度Ｔ０と、駆動モータ１７の回転数の制御に使用されるロータ回転数用パラメータと、圧力エアーの供給圧力の制御に使用されるラム圧力用パラメータと、冷却水の供給量の制御に使用される温調用パラメータとを混練データとして読み出し、これらの混練データを記憶部２６の温度マスターカーブ領域２６ａおよび制御パラメータ領域２６ｂに格納する。尚、上記の各パラメータは、比例係数Ｋｐ１・Ｋｐ２・Ｋｐ３と、積分時間Ｔｉ１・Ｔｉ２・Ｔｉ３と、微分時間Ｔｄ１・Ｔｄ２・Ｔｄ３とからなっている（Ｓ３）。この後、読み出した混練データを表示部２５に表示してオペレータに確認させることによって、今回ロットの混練条件に最適な混練データとなるように、オペレータに対して混練データを修正させる（Ｓ４）。
【００１６】
一方、Ｓ２において、同一の品種データが記録されていなかった場合には（Ｓ２，ＮＯ）、キー入力部２４のキー入力を受け付け可能な状態にし、オペレータに対して混練データをキー入力させる（Ｓ５）。そして、このようにして今回ロット分の混練データが設定されると、キー入力部２４の操作により混練の開始が指示されたか否かを判定し（Ｓ６）、指示されていなければ（Ｓ６，ＮＯ）、Ｓ６の実行を繰り返して待機状態となる。この後、混練材料等の投入が完了し、混練の開始が指示された場合には（Ｓ６，ＹＥＳ）、混練データ中のベース回転数Ｖｂとベース圧力Ｐｂとベース流量Ｑｂとからなるベースデータを読み出し、これらのベースデータを駆動モータ１７と圧力調整バルブ１０と冷却水調整バルブ１４とにそれぞれ出力して混練を開始する（Ｓ７）。
【００１７】
次に、混練物４の温度を検出する温度検出器１９から入力される検出温度Ｔを取り込み（Ｓ８）、この検出温度Ｔを下記の計算式（１）〜（３）に代入することによって、制御信号Ｖｒ・Ｐｒ・Ｑｒを作成する。
【００１８】
Vr＝Vb+Kp1[(T0-T)+ (1/Ti1)∫(T0-T)dt+Td1・d(T0-T)/dt] ・・・（１）
Pr＝Pb+Kp2[(T0-T)+ (1/Ti2)∫(T0-T)dt+Td2・d(T0-T)/dt] ・・・（２）
Qr＝Qb+Kp3[(T0-T)+ (1/Ti3)∫(T0-T)dt+Td3・d(T0-T)/dt] ・・・（３）
【００１９】
そして、これらの制御信号Ｖｒ・Ｐｒ・Ｑｒを駆動モータ１７、冷却水調整バルブ１４および圧力調整バルブ１０にそれぞれ出力して回転数やバルブ開度を変更させることによって、混練物４に対するロータ１・２の混練、ラム７の圧力および冷却を変更して検出温度Ｔを設定温度Ｔ０に追従させる（Ｓ９）。
【００２０】
この後、図２に示すように、混練を開始してからステップ時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１０）、終了していなければ（Ｓ１０，ＮＯ）、Ｓ８から再実行して検出温度Ｔを取り込んで設定温度Ｔ０に追従させるように、駆動モータ１７、冷却水調整バルブ１４および圧力調整バルブ１０を制御する。一方、ステップ時間が終了した場合には（Ｓ１０，ＹＥＳ）、今回のステップが最終ステップであるか否かを判定する（Ｓ１１）。そして、最終ステップでなければ（Ｓ１１，ＮＯ）、混練を停止した後（Ｓ１２）、Ｓ６を再実行し、混練の開始が指示されるまで待機状態となる。一方、図２の混練ステップ３のように最終ステップであれば（Ｓ１１，ＹＥＳ）、本ルーチンを終了する。
【００２１】
以上のように、本実施形態の混練制御方法は、混練物４が所定品質となる混練時の一連の温度変化に対応するように設定温度を決定した後、混練物４の温度を設定温度に追従させるように、混練物４の物性に直接関係する制御要素を制御しながら混練する構成にされている。具体的には、制御要素が冷却、加圧および混練からなっており、これら制御要素をそれぞれ独立して制御する構成にされている。尚、制御要素は、混練物４の物性に直接関係するものであれば、冷却、加圧および混練以外のものであっても良い。
【００２２】
これにより、所定品質の混練物４を得る際に用いられる混練物４の温度や設定温度、制御要素が混練物４の物性に直接関係しているため、従来のように混練物４の物性に間接的に関係する温度上昇率や比エネルギー供給量を用いて混練物４を得た場合よりも、混練物４の物性を高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物４を安定して得ることができる。特に、制御要素が冷却、加圧および混練からなっており、これら制御要素をそれぞれ独立して制御する場合には、設定温度に対する混練物４の温度の追従性を良好にすることができるため、混練物４の物性をより高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物４を一層安定して得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、冷却および加圧しながら混練することにより所定品質の混練物を得る密閉型混練装置の混練制御方法であって、混練物の混練開始から混練終了までの混練物の一連の温度変化に対応した値で、且つ混練物が所定品質となるような値の温度を予め設定温度として決定した後、前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの混練物の温度を検出し、前記混練物の検出温度を前記設定温度に追従させるように、該混練物の物性に直接関係する制御要素を前記密閉型混練装置の混練開始から混練終了までの間繰り返し制御しながら混練する構成である。
これにより、所定品質の混練物を得る際に用いられる混練物の温度や設定温度、制御要素が混練物の物性に直接関係しているため、従来のように混練物の物性に間接的に関係する温度上昇率や比エネルギー供給量を用いて混練物を得た場合よりも、混練物の物性を高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物を安定して得ることができるという効果を奏する。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１記載の密閉型混練装置の混練制御方法であって、前記制御要素が冷却、加圧および混練からなっており、これら制御要素をそれぞれ独立して制御する構成である。
これにより、冷却、加圧および混練からなる３つの制御要素を独立して制御することによって、設定温度に対する混練物の温度の追従性を良好にすることができるため、混練物の物性をより高精度に制御することが可能になり、結果として所定品質の混練物を一層安定して得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉型混練装置のブロック図である。
【図２】混練状態を示す説明図である。
【図３】混練制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１  ロータ
２  ロータ
３  ケース部材
４  混練物
５  冷却穴
６  チャンバ
７  ラム
８  昇降シリンダ
９  圧力エアー供給系
１０  圧力調整バルブ
１１  圧力検知器
１２  冷却水供給系
１４  冷却水調整バルブ
１５  供給量検出器
１６  ドロップドア
１７  駆動モータ
１８  回転数検出器
１９  温度検出器
２０  制御装置
２１  入出力部
２２  信号バス
２３  ＣＰＵ
２４  キー入力部
２５  表示部
２６  記憶部
２７  記録部
【図１】
0003655062.tif 000002
【図２】
0003655062.tif 000003
【図３】
0003655062.tif 000004