(57)【要約】【課題】定常状態にある押出機において、内部に投入される粘弾性流体に焦げが生じる可能性を抑制することが可能な押出機の回転速度制御方法及び押出装置を提供する。【解決手段】口金から吐出された粘弾性流体の温度を測定し、当該測定された温度と、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて、回転体の回転速度を制御する態様とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘弾性流体を回転体により搬送し、所定の形状を有する口金から押し出す押出機の回転速度制御方法であって、
前記口金から吐出された前記粘弾性流体の温度を測定し、
前記測定された温度と、前記粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、前記粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて、前記回転体の回転速度を制御することを特徴とする押出機の回転速度制御方法。
【請求項２】
粘弾性流体を回転体により搬送し、所定の形状を有する口金から押し出す押出機と、
前記口金から吐出された前記粘弾性流体の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段より出力された前記粘弾性流体の温度と、前記粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、前記粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて、前記回転体の回転速度を制御する制御手段とを備えた押出装置。
【請求項３】
前記口金から吐出される粘弾性流体を下流側に搬送する搬送手段を更に備え、
前記制御手段は、前記回転体の回転速度と対応して前記搬送手段の搬送速度を制御する請求項２記載の押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度制御方法等に関し、特に口金方向に押出される粘弾性流体に焦げを生じさせることのない押出機の回転速度制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば粘弾性流体の一例としてのゴムを加熱しながら混練し、下流側に配設された所定形状の口金から吐出する押出機においては、ゴムをゴムの物性ごとに設定された下限温度以上となるまで加熱し、当該下限温度（定常温度）以上のゴムをコンベア等の搬送手段により下流側に設けられた成型工程まで搬送するようにしている。一方、押出機の起動直後においては、口金から吐出されるゴムの温度は定常温度以下であるため、下流側に搬送されることはなく押出機の部材投入口より再び投入される。
【０００３】
この種の押出機において、定常温度以上に維持された押出機の内部に投入されたゴムの温度は、加熱手段として設けられたヒーターの他、スクリュー等の回転手段によって印加される圧力によって上昇することが知られており、一般的な押出機においては、定常温度まで上昇した押出機内部の温度を逐次監視することにより、当該押出機内部の温度に基づいて回転手段の回転速度を制御し、吐出されるゴムに焦げ等の不良が生じないようにしている。
【０００４】
しかしながら、ゴムが焦げる温度は、ゴム物性（ゴム組成物の割合，配合方法等）の微妙なバラツキにより左右されるため、押出機内部の温度に基づいて回転手段の回転速度を制御しても焦げが発生する可能性がある。また、生産性を考慮した場合、回転手段の回転速度をできるだけ高い状態（ゴムの温度が高い状態）に維持して、口金からゴムを吐出させることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７９２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく、定常状態にある押出機において、内部に投入される粘弾性流体に焦げが生じる可能性を抑制することが可能な押出機の回転速度制御方法及び押出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するための押出機の回転速度制御方法に係る発明として、口金から吐出された粘弾性流体の温度を測定し、当該測定された温度と、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて、回転体の回転速度を制御する態様とした。
また、上述の課題を解決するための押出装置の発明として、口金から吐出された粘弾性流体の温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段より出力された粘弾性流体の温度と、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて、回転体の回転速度を制御する制御手段とを備えた構成とした。
上記各発明によれば、回転体の回転速度が粘弾性流体の物性ごとに予め設定された定常温度よりも高い温度下限閾値、及び、粘弾性流体の物性ごとに予め設定された焦げ発生温度よりも低い温度上限閾値に基づいて制御されるため、回転体によって加熱される粘弾性流体の温度を焦げが発生しない温度、かつ、生産性を悪化させない温度（回転速度）に保つことが可能となる。
また、上述の課題を解決するための押出装置の発明として、口金から吐出される粘弾性流体を下流側に搬送する搬送手段を更に設け、制御手段が回転体の回転速度と対応して搬送手段の搬送速度を制御する構成とした。
本構成によれば、搬送手段の搬送速度が回転体の回転速度変化に対応して変化するため、口金から吐出される粘弾性流体の吐出量が変化した場合であっても搬送手段によって搬送される粘弾性流体の形状を均一化することが可能となる。
なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】押出装置の全体構成図である。
【図２】温度上昇用データ及び温度下降用データを示す模式図である。
【図３】温度制御処理を示すフロ−チャートである。
【図４】ゴムＴの温度変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る押出装置１の全体構成図である。
同図に示すように、押出装置１は、押出機１０と、押出機１０より吐出された粘弾性流体の一例としてのゴムＴの温度を測定する温度測定手段２０と、押出機１０より吐出されたゴムＴを下流側に搬送する搬送手段３０と、押出機１０及び搬送手段３０を制御する制御装置４０とを備える。以下、各部の詳細について説明する。
【００１１】
押出機１０は、円筒状のシリンダー１１と、シリンダー１１の内部において回転するスクリュー１３とを備える。シリンダー１１の上部には、ゴムＴを構成するゴム組成物Ｐのを投入するためのホッパー１２が設けられ、ゴム組成物Ｐは、当該ホッパー１２からシリンダー１１の内部に投入される。スクリュー１３は、円筒状のシリンダー１１の軸線と一致して回転する回転軸部１３Ａと、当該回転軸部１３Ａの円周上において螺旋状に取り付けられる羽根部１３Ｂとを備える。スクリュー１３は、シリンダー１１の基端部１１Ａに設けられたモーターＭ１と図外の伝達機構を介して接続される。そして、スクリュー１３は、モーターＭが一方向に回転駆動することにより回転し、シリンダー１１の内部に投入されるゴム組成物Ｐを混練しながら下流側に配設された口金１４方向に徐々に搬送する。また、シリンダー１１の内部には図外の温水循環式等のヒーターが配設されており、シリンダー１１内の温度を保つ。
【００１２】
口金１４は、シリンダー１１の下流側に配設された吐出口を形成する。口金１４の形状は、例えば下流側に向かって流路が絞られたスリット状であって、口金１４を通過したゴムＴは、帯状の部材として搬送手段３０上に吐出される。
また、スクリュー１３によって混練されながら口金１４方向に搬送されるゴムＴは、搬送途中において、図外のヒーター、及び、口金１４方向に向かうに従って次第に高まる内部圧力によって徐々に加熱され、一定温度以上に加熱された状態で口金１４より吐出される。
【００１３】
搬送手段３０は、例えばベルトコンベア，ローラコンベア等の所謂引出機であって、口金１４より吐出されるゴムＴを一定の速度により例えば下流側に設けられた成型設備へ搬送する。また、搬送手段３０の搬送速度は、後述の制御装置４０により口金１４から吐出される吐出量と対応するように制御される。具体的には、搬送手段３０が有するモーターＭ２の回転速度が押出機１０のモーターＭ１と対応するように制御装置４０により制御される。
【００１４】
温度測定手段２０は、口金１４の近傍、より具体的には口金１４の下流側端面からの距離Ｌが５ｃｍ〜５０ｃｍの範囲、より好ましくは１０ｃｍ〜３０ｃｍの範囲に設けられる非接触式の温度計である。温度測定手段２０の距離を上記範囲に設定することにより、押出機１０自体から発せられる熱の影響を受けず、口金１４から吐出された直後のゴムＴの実温度を適切に測定することが可能となる。
本実施形態における温度測定手段２０としては、例えばレーザー温度計が採用されており、口金１４から吐出された直後のゴムＴの表面温度を測定し、測定結果を制御装置４０側に出力する。なお、温度測定手段２０は、レーザー温度計に限られるものではなく、他の非接触式の温度計であれば如何なる温度計を採用してもよい。
【００１５】
制御装置４０は、上述の温度計測手段２０から出力されるゴムＴの温度（実温度）に基づいて押出機１０のモーターＭ１及びモーターＭ２を制御する。図１に示すように、制御装置４０は演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及び外部の機器との接続を可能とする各種のインターフェースを備えた所謂コンピュータにより構成され、ＲＯＭ内に格納された動作プログラムに従って動作し、モーターＭ１の回転速度を制御する。
【００１６】
制御装置４０は、温度測定手段２０が接続される演算部４２と、第１記憶領域４４と、第２記憶領域４６、及び、駆動制御部５０とを備える。
演算部４２は、温度測定手段２０より出力されるゴムＴの温度に基づいて、第１記憶領域４４内に格納された温度上昇用データＤ１、又は、第２記憶領域４６内に格納された温度下降用データＤ２を読み出して、モータＭ１の回転速度を設定し、設定した回転速度を回転速度データとして駆動制御部５０に出力する。
駆動制御部５０は、演算部４２によって設定された回転速度データに基づいてモータＭ１及びモータＭ２の回転速度を制御し、ゴムＴの実温度、吐出量、及び搬送速度を制御する。
【００１７】
図２（ａ）は、第１記憶領域４４内に格納された複数の温度上昇用データＤ１の一例を示す模式図である。
各温度上昇用データＤ１には、ゴムＴの温度とモーターＭ１の回転速度との関係を示す回転速度カーブが予め規定されている。同図に示すように当該温度上昇用回転速度カーブは、ゴムＴの温度が低い程、モーターＭ１の回転速度が速くなるように規定されている。
また、各温度上昇用データＤ１に規定される温度上昇用回転速度カーブは、組成物Ｐの配合割合や配合方法（ゴム物性）により異なる温度上昇勾配に基づいて予め設定されており、演算部４２は、ホッパー１２内に投入される組成物Ｐのゴム物性に基づいて、それぞれ異なる温度上昇用回転速度カーブが規定された温度上昇用データＤ１の中から、ホッパー１２内に投入された組成物Ｐに対応する温度上昇用データＤ１を読み出す。
なお、ホッパー１２内に投入される組成物Ｐの種別は、図外の入力手段を介して予め入力される。
なお、詳細は後述するが、当該温度上昇用データＤ１は、ゴムＴの温度が所定の温度（定常温度Ｔ１）以上となってから、ゴムＴの温度が上限温度Ｔ３に達するまで参照される。
【００１８】
図２（ｂ）は、第２記憶領域４６内に格納された複数の温度下降用データＤ２の一例を示す模式図である。各温度下降用データＤ２には、温度上昇用データＤ１と同様にゴムＴの温度とモーターＭ１の回転速度との関係を示す温度下降用回転速度カーブが予め規定されている。同図に示すように、当該温度下降用回転速度カーブは、ゴムＴの温度が高い程、モーターＭの回転速度が遅くなるように規定されている。また、各温度下降用データＤ２に規定される温度下降用回転速度カーブは、前述の温度上昇用回転速度カーブと同様に、ゴム物性により異なる温度下降勾配に基づいて予め設定されており、演算部４２は、ホッパー１２内に投入される組成物Ｐのゴム物性に基づいて、それぞれ異なる温度下降用回転速度カーブが規定された温度下降用データＤ２の中から、ホッパー１２内に投入された組成物Ｐに対応する温度下降用データＤ２を読み出す。
なお、詳細は後述するが、当該温度下降用データＤ２は、ゴムＴの温度が上限温度Ｔ３に達してから参照される。
【００１９】
以上のとおり、演算部４２は、温度測定手段２０によって測定されたゴムＴの温度に基づいて、温度上昇用データＤ１又は温度下降用データＤ２何れかのデータを読み出し、回転速度カーブに基づいてゴムＴの温度に対応する回転速度を回転速度データとして駆動制御部５０に出力する。
【００２０】
以下、上記構成からなる制御装置４０によるモーターＭ１；Ｍ２の回転速度の制御処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
Ｓ１００において、制御装置４０は押出機１０の起動開始時から温度測定手段２０より出力されるゴムＴの実温度に基づいて、当該実温度が予め設定された定常温度Ｔ１以上であるかを判定する。判定がＹＥＳの場合、Ｓ１０１に移行し、ＮＯの場合、当該判定を繰り返す。
ここで、定常温度Ｔ１とは、口金１４から吐出される製造物として要求されるゴムＴの最低限の温度であり、ゴムＴの温度が定常温度Ｔ１に満たない場合、定常温度Ｔ１未満のゴムＴは、加熱不足として再びホッパー１２内に投入されることとなる。
また、定常温度Ｔ１は、組成物Ｐのゴム物性に対応して予め設定されており、ホッパー１２内に投入される組成物Ｐの種別が異なれば、定常温度Ｔ１も異なる。
また、当該Ｓ１００の判定は、例えば、押出機１０の起動から所定間隔（例えば１分）、或いは、押出機１０の起動から所定時間経過後に所定の間隔で実行され、ゴムＴの温度が定常温度Ｔ１以上となるまで繰り返される。
【００２１】
Ｓ１０１において制御装置４０は、ゴムＴの実温度が上限温度Ｔ３以上であるかを判定し、ＮＯの場合Ｓ１０２に移行し、ＹＥＳの場合Ｓ１０４に移行する。
Ｓ１０２において制御装置４０は、ゴムＴの実温度が上限温度Ｔ３以下であることに基づいて、ゴムＴの実温度が下限温度Ｔ２以下であるかを判定し、ＹＥＳの場合Ｓ１０３に移行し、ＮＯの場合Ｓ１０１に移行（ループ）する。
【００２２】
Ｓ１０３において制御装置４０は、ゴムＴの実温度が下限温度Ｔ２以下であることに基づいて、第１記憶領域４４内に格納された温度上昇用データＤ１を読み出し、当該温度上昇用データＤ１から回転速度データを生成し、Ｓ１０５において回転速度データを駆動制御部５０に出力する。
【００２３】
Ｓ１０４において制御装置４０は、ゴムＴの実温度が上限温度Ｔ３以上であることに基づいて、第２記憶領域４６内に格納された温度下降用データＤ２を読み出し、当該温度下降用データＤ２から回転速度データを生成し、Ｓ１０５において回転速度データを駆動制御部５０に出力する。
【００２４】
Ｓ１０６において制御装置４０の駆動制御部５０は、演算部４２より出力された回転速度データに基づいて、押出機１０のモーターＭ１に対して駆動信号を出力し、モーターＭ１の回転速度が演算部４２により算出された回転速度となるように制御する。
【００２５】
Ｓ１０７において制御装置４０の駆動制御部５０は、回転速度データから得られるモーターＭ１の回転速度と口金１４より吐出されるゴムＴの吐出量（流量）との関係から、モーターＭ１に対応するモーターＭ２の回転速度（搬送速度）を算出し、算出した回転速度となるようにモーターＭ２を制御する。
つまり、制御装置４０は、モーターＭ１の回転速度のみならず、モーターＭ２の回転速度をも制御することにより、モーターＭ２の回転速度をモーターＭ１の回転速度変化に対応して変化させる。そして、モーターＭ１の回転速度変化によって口金１４からのゴムＴの吐出量が変化した場合であっても常に一定の厚さを有するゴムＴを下流側に搬送することが可能となる。なお、当該モーターＭ２の制御処理は演算部４２側で実行してもよい。
また、Ｓ１０７の処理実行後は、再びＳ１０１に移行（ループ）し、モーターＭ１及びモーターＭ２の制御が繰り返して実行される。また、Ｓ１０１乃至Ｓ１０７の処理は、例えば１分間隔で実行され、１分ごとにモーターＭ１及びモーターＭ２の回転速度が制御される。
【００２６】
次に、図４に示すグラフを参照して、定常温度Ｔ１、下限温度Ｔ２及び上限温度Ｔ３の関係について説明する。図４は、上述の制御処理によって吐出されるゴムＴの温度変化を模式的に示すグラフである。
同図に示すように、押出機１０のモーターＭ１が駆動され、スクリュー１３が回転すると、シリンダー１１内において混練，搬送されるゴムＴの温度は次第に上昇し、所定時間の経過により、口金１４から吐出されるゴムＴの温度は、定常温度Ｔ１以上となる。
この場合、Ｓ１００における判定がＹＥＳとなり、Ｓ１０１以降の処理が実行される。
【００２７】
ゴムＴの温度が定常温度Ｔ１を超え、予め設定された上限温度Ｔ３以上となると、Ｓ１０１における判定がＹＥＳとなり、制御装置４０による温度下降用データＤ２を参照した制御がなされ、モーターＭ１の回転速度が減速される。モーターＭ１の回転速度が減速されることにより、シリンダー１１内におけるスクリュー１３によって受けるゴムＴの圧力が低下し、ゴムＴの温度は次第に下降する。
なお、ゴムＴの温度が定常温度Ｔ１に達するまで、或いは上限温度Ｔ３に達するまでの制御については、温度上昇用データＤ１を参照してもよいし、押出機１０の起動時に参照される図外の温度上昇用データを参照するようにしてもよい。
【００２８】
ゴムＴの温度が上限温度Ｔ３よりも低下し、さらに予め設定された下限温度Ｔ２以下となると、Ｓ１０３における判定がＹＥＳとなり、制御装置４０による温度上昇用データＤ１を参照した制御がなされ、モーターＭ１の回転速度は増速される。モーターＭ１の回転速度が増速されることにより、シリンダー１１内におけるスクリュー１３によって受けるゴムＴの圧力が上昇し、ゴムＴの温度は再び上昇する。
以降、温度上昇用データＤ１又は温度下降用データＤ２を参照した制御が制御装置４０によって繰り返されることによって、口金１４より吐出されるゴムＴの実温度は、実質的に下限温度Ｔ２から上限温度Ｔ３の範囲に維持されることとなる。
【００２９】
また、本実施形態における上限温度Ｔ３は、ゴムＴに焦げの発生する可能性のある焦げ発生温度Ｔ４よりも低く設定されているため、組成物Ｐの配合割合や配合方法のバラツキに起因してゴム物性にバラツキが生じていたとしても、焦げが発生する可能性を効果的に抑制することが可能となる。
つまり、上限温度Ｔ３は予め、組成物Ｐの物性ごとに規定された焦げ発生温度Ｔ４の未満の温度上限閾値として設定され、制御装置４０は、ゴムＴの実温度が当該温度上限閾値として規定された上限温度Ｔ３に達したことに基づいて、温度下降用データＤ２を参照してゴムＴの実温度を低下させる。
【００３０】
また、本実施形態における下限温度Ｔ２は、製造物としてのゴムＴが必要とする最低限の温度である定常温度Ｔ１よりも高く設定されているため、必要以上にゴムＴの温度を低下させること、換言すれば必要以上にゴムＴの吐出量を低下させることなく、ゴムＴを安定して生成することが可能となり、生産性が低下することが防止される。
なお、本実施形態における下限温度Ｔ２は、例えば１２０℃に設定され、上限温度Ｔ３は１３５℃に設定されており、口金１４から吐出されるゴムＴの実温度が上記範囲に保たれることとなる。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に何ら限定されることはなく、実施形態を組み合わせて多様な変更、改良を行い得ることが当業者において明らかである。また、そのような多様な変更、改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば、粘弾性流体は、ゴムに限定されるものではなく、樹脂、コンクリート、セメント等、生成工程に混練を含むものであればよい。また、押出機の形態は、上述の口金を有するスクリュー式の押出機に限られず、口金に換えて互いに噛み合うギア間より粘弾性流体を吐出するギア式押出機や、粘弾性流体をローラーによって圧延しながら吐出するローラー式押出機等をも含む。
【符号の説明】
【００３２】
１  押出装置，１０  押出機，１１  シリンダー，１２  ホッパー，１４  口金，
２０  温度測定手段，３０  搬送手段，４０  制御装置，４２  演算部，
４４  第１記憶領域，４６  第２記憶領域，５０  駆動制御部，
Ｍ１；Ｍ２  モーター
【図１】
2014184647.tif 000003
【図２】
2014184647.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014184647.tif 000006