(57)【要約】      （修正有）【課題】材料ブリッジによる噛み込み不良を効果的に抑えることができる押出機を提供する。【解決手段】材料を案内するシリンダ１１と、前記シリンダ１１の内部に挿通された回転可能なスクリュー１２と、前記シリンダ１１の内部に前記スクリュー１２の回転と干渉しないように配置され、前記シリンダ１１の径方向に運動可能な材料破砕部材１３と、を備えたことを特徴とする押出機１０である。【選択図】図１
2014226837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を案内するシリンダと、
前記シリンダの内部に挿通された回転可能なスクリューと、
前記シリンダの内部に前記スクリューの回転と干渉しないように配置され、前記シリンダの径方向に運動可能な材料破砕部材と、
を備えたことを特徴とする押出機。
【請求項２】
前記材料破砕部材を前記シリンダの径方向に運動させる駆動装置
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の押出機。
【請求項３】
前記駆動装置は、前記スクリューの回転周期に同期して前記材料破砕部材を前記径方向に運動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の押出機。
【請求項４】
前記スクリューは、材料が導入される供給部と、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部と、溶融された材料の所定量を排出する計量部と、を有しており、
前記材料破砕部材は、前記供給部の所定位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の押出機。
【請求項５】
前記スクリューは、前記供給部においては溝の深さが深く、前記計量部においては溝の深さが浅くなっている
ことを特徴とする請求項４に記載の押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出機においてスクリューは、通常、材料が導入される供給部と、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部と、溶融された材料の所定量を排出する計量部と、を有している。圧縮部における溝の深さは、材料の圧縮及び溶融を効率的に進行させるために、供給部側から計量部側へ近づくにつれて徐々に浅くなるように設計されている。
【０００３】
ところで、スクリューの供給部においては、導入された材料の表面同士が融着して団塊状の材料ブリッジが発生することにより、噛み込み不良（搬送不良）が引き起こされるおそれがある。材料ブリッジによる噛み込み不良を抑えるために、供給部における溝の深さを深く設計することが提案されている。
【０００４】
ここで、供給部における溝の深さと計量部における溝の深さとの比（すなわち、圧縮比）は、材料によって決まる加工適正値の範囲内に制限される必要がある。一方、計量部における溝の深さは、スクリューの押出能力に応じて決定される必要がある。このため、供給部における溝の深さも、一定の範囲内に制限されることになる。従って、溝の深さを深く設計するだけでは、材料ブリッジによる噛み込み不良を十分に抑えることができない場合があり得る。
【０００５】
特許文献１には、材料ブリッジによる噛み込み不良を抑えるために、図４に示すように、供給部１１２ａにおける溝の断面積が一定に維持されながら、圧縮部１１２ｂに近づくにつれて溝の幅が徐々に広くなると共に溝の深さが徐々に浅くなるように設計されたスクリュー１１２が記載されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のスクリュー１１２では、圧縮部１１２ｂに近づくにつれて溝の深さが徐々に浅くなることにより、圧縮部１１２ｂに近づくにつれて剪断発熱が徐々に大きくなっていく。これにより、材料の表面同士が融着して材料ブリッジが発生するリスクが高まる。また、供給部１１２ａにおいて材料ブリッジが発生する場合、あるいは、供給部１１２ａに導入される前から材料にブリッジが発生していた場合、圧縮部１１２ｂに近づくにつれて溝の深さが徐々に浅くなることにより、当該材料ブリッジによる溝の詰まりが発生して、噛み込み不良が引き起こされ易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５５６４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、材料ブリッジによる噛み込み不良を効果的に抑えることができる押出機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、材料を案内するシリンダと、前記シリンダの内部に挿通された回転可能なスクリューと、前記シリンダの内部に前記スクリューの回転と干渉しないように配置され、前記シリンダの径方向に運動可能な材料破砕部材と、を備えたことを特徴とする押出機である。
【００１０】
本発明によれば、シリンダの内部に導入される材料は、スクリューの回転によってシリンダの内部を軸方向に案内されながら、材料破砕部材の径方向の運動によって当該材料破砕部材とスクリューの溝面との間に挟み込まれる。シリンダの内部において材料ブリッジが発生する場合でも、あるいは、シリンダの内部に導入される前から材料にブリッジが発生していた場合でも、当該材料ブリッジは、材料破砕部材とスクリューの溝面との間に挟み込まれることにより、破砕されて解消され得る。これにより、材料ブリッジによる噛み込み不良を効果的に抑えることができる。また、スクリューの供給部における溝の深さを圧縮部に近づくにつれて徐々に浅くなるように設計する必要がなく、供給部における剪断発熱が過度に高められることがない。このことによっても、材料ブリッジの発生を抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、前記材料破砕部材を前記シリンダの径方向に運動させる駆動装置を更に備えている。このような態様によれば、材料破砕部材をシリンダの径方向に繰り返し正確に運動させることができる。これにより、材料破砕部材とスクリューの溝面との間に挟み込まれた材料ブリッジを確実に破砕することができる。
【００１２】
この場合、更に好ましくは、前記駆動装置は、前記スクリューの回転周期に同期して前記材料破砕部材を前記径方向に運動させる。このような態様によれば、材料破砕部材をスクリューの回転と干渉しないように安全に運動させることができる。
【００１３】
例えば、前記スクリューは、材料が導入される供給部と、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部と、溶融された材料の所定量を排出する計量部と、を有しており、前記材料破砕部材は、前記供給部の所定位置に設けられ得る。
【００１４】
好ましい一例においては、前記スクリューは、前記供給部においては溝の深さが深く、前記計量部においては溝の深さが浅くなっている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シリンダの内部に導入される材料は、スクリューの回転によってシリンダの内部を軸方向に案内されながら、材料破砕部材の径方向の運動によって当該材料破砕部材とスクリューの溝面との間に挟み込まれる。シリンダの内部において材料ブリッジが発生する場合でも、あるいは、シリンダの内部に導入される前から材料にブリッジが発生していた場合でも、当該材料ブリッジは、材料破砕部材とスクリューの溝面との間に挟み込まれることにより、破砕されて解消され得る。これにより、材料ブリッジによる噛み込み不良を効果的に抑えることができる。また、スクリューの供給部における溝の深さを圧縮部に近づくにつれて徐々に浅くなるように設計する必要がなく、供給部における剪断発熱が過度に高められることがない。このことによっても、材料ブリッジの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による押出機を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の押出機において材料破砕部材がスクリューの溝面と対向する状態を説明するための概略側面図である。
【図３】図３は、図１の押出機において材料破砕部材がスクリューのフライト頂部と対向する状態を説明するための概略側面図である。
【図４】図４は、特許文献１に記載のスクリューを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態による押出機を示す概略斜視図である。図２は、図１の押出機において材料破砕部材がスクリューの溝面と対向する状態を説明するための概略側面図であり、図３は、図１の押出機において材料破砕部材がスクリューのフライト頂部と対向する状態を説明するための概略側面図である。
【００１９】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態による押出機１０は、材料を案内するシリンダ１１と、シリンダ１１の内部に挿通された回転可能なスクリュー１２と、シリンダ１１の内部にスクリュー１２の回転と干渉しないように配置され、シリンダ１１の径方向に運動可能な材料破砕部材１３と、を備えている。材料は、例えば融点７０℃〜８０℃の樹脂ペレットである。
【００２０】
本実施の形態では、図１に示すように、シリンダ１１は、円筒形状を有しており、スクリュー１２は、シリンダ１１の内部に同軸状に挿通されている。
【００２１】
また、本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２は、材料が導入される供給部１２ａと、材料の圧縮及び溶融が進行する圧縮部１２ｂと、溶融された材料の所定量を排出する計量部１２ｃと、を有している。供給部１２ａと圧縮部１２ｂと計量部１２ｃとは、スクリュー１２の基端部側から先端部側に向かって順に互いに隣接するように配置されている。
【００２２】
また、本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２は、供給部１２ａにおいては溝の深さが深く、計量部１２ｃにおいては溝の深さが浅くなるように設計されている。供給部１２ａにおける溝の深さと計量部１２ｃにおける溝の深さとの比（すなわち、圧縮比）は、材料によって決まる加工適正値の範囲内において規定されている。また、圧縮部１２ｂにおける溝の深さは、供給部１２ａ側から計量部１２ｃ側へ近づくにつれて徐々に浅くなるように設計されている。
【００２３】
また、本実施の形態では、図１に示すように、シリンダ１１の壁面のうちスクリュー１２の供給部に対応する所定位置に、材料導入口１６が設けられており、当該材料導入口１６に、材料が投入される材料投入部１５が接続されている。材料投入部１５に投入された材料は、材料導入口１６を介してシリンダ１１の内部に導入されるようになっている。
【００２４】
また、本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２の基端部には、スクリュー１２を回転させる回転駆動装置１７が接続されている。回転駆動装置１７は、具体的にはモータを有しており、当該モータは、プーリーや歯車等の動力伝達機構を介してスクリュー１２の基端部に接続されている。回転駆動装置１７の動力がスクリュー１２に伝達されることにより、スクリュー１２はシリンダ１１の内部においてシリンダ１１と同軸状に回転されるようになっている。
【００２５】
本実施の形態では、図１に示すように、材料破砕部材１３は、供給部１２ａのうち材料導入口１６より圧縮部１２ｂ側の所定位置に設けられている。材料破砕部材１３の材質は、具体的には金属である。また、図２に示すように、材料破砕部材１３の幅Ａはスクリュー１２の溝の幅（隣接するフライトの間隔）Ｗより小さく、材料破砕部材１３はスクリュー１２の溝の内部に挿入可能になっている。
【００２６】
材料破砕部材１３には、当該材料破砕部材１３をシリンダ１１の径方向に運動させる駆動装置１４が接続されている。駆動装置１４は、具体的にはエアシリンダであり、シリンダ１１の外部に配置されている。図２に示すように、駆動装置１４の直線出力部１９ａが、シリンダ１１の壁面に設けられた材料破砕部材用孔１９ｂを径方向内向きに貫いて延びて、材料破砕部材１３に接続されている。
【００２７】
駆動装置１４の動力が材料破砕部材１３に伝達されることにより、材料破砕部材１３はシリンダ１１の径方向に繰り返し正確に運動されるようになっている。
【００２８】
本実施の形態では、材料破砕部材１３の外形は、材料破砕部材用孔１９ｂよりやや小さく形成されている。これにより、図３に示すように、径方向に運動される材料破砕部材１３は、材料破砕部材用孔１９ｂを通過して、スクリュー１２のフライト頂部４１より径方向外側の高さ位置まで退避できるようになっている。
【００２９】
また、本実施の形態では、駆動装置１４は、スクリュー１２の回転周期に同期して材料破砕部材１３を径方向に運動させるようになっている。具体的には、図３に示すように、回転中のスクリュー１２のフライト頂部４１が材料破砕部材用孔１９ｂと対向している間は、材料破砕部材１３はフライト頂部４１より径方向外側の高さ位置まで退避されており、図２に示すように、回転中のスクリュー１２の溝面４２が材料破砕部材用孔１９ｂと対向している間は、材料破砕部材１３はフライト頂部４１と溝面４２との間の所定高さ位置まで繰り返し突出されるようになっている。これにより、材料破砕部材１３はスクリュー１２の回転と干渉しないように安全に運動することができる。
【００３０】
図１に戻って、スクリュー１２の先端部側のシリンダ１１の端部には、ダイ用筒体３１を介してダイヘッド３２が接続されている。シリンダ１１の内部をスクリュー１２の基端部側から先端部側に向かって案内される材料は、スクリュー１２の先端部からダイ用筒体３１を介してダイヘッド３２へと押し出され、ダイヘッド３２の先端部から外部に吐出されるようになっている。
【００３１】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
図１に示すように、回転駆動装置１７によってスクリュー１２がシリンダ１１と同軸状に回転されると共に、駆動装置１４によって材料破砕部材１３が、スクリュー１２の回転周期に同期して、シリンダ１１の径方向に運動される。
【００３３】
材料投入部１５から材料導入口１６を介してシリンダ１１の内部に材料が導入される。シリンダ１１の内部に導入された材料は、回転するスクリュー１２によって供給部１２ａ内を圧縮部１２ｂ側に向かって案内される。
【００３４】
供給部１２ａ内では、材料の表面同士が融着して団塊状の材料ブリッジが発生することがある。また、材料投入部１５内においても材料ブリッジが発生することがあり、その場合、材料ブリッジが材料導入口１６を介してシリンダ１１内に導入されることになる。
【００３５】
本実施の形態では、供給部１２内に存在する材料ブリッジは、材料破砕部材１３に対応する位置を通過する際に、図２に示すように、径方向に運動する材料破砕部材１３とスクリュー１２の溝面４２との間に挟み込まれる。これにより、材料ブリッジに含まれる材料の表面同士の融着部分が破砕されて、個々のペレット状の材料に戻される。これにより、材料ブリッジによる噛み込み不良が効果的に抑えられる。
【００３６】
その後、図１に示すように、供給部１２ａから圧縮部１２ｂへと案内された材料は、圧縮部１２ｂにおいて圧縮及び溶融されながら計量部１２ｃへと案内され、計量部１２ｃにおいて所定量がダイ用筒体３１へと押し出される。そして、ダイ用筒体３１に導入された材料は、ダイヘッド３２へと送られ、ダイヘッド３２の先端部から外部に吐出される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、シリンダ１１の内部に導入される材料は、スクリュー１２の回転によってシリンダ１１の内部を軸方向に案内されながら、材料破砕部材１３の径方向の運動によって当該材料破砕部材１３とスクリュー１２の溝面４２との間に挟み込まれる。シリンダ１１の内部において材料ブリッジが発生する場合でも、あるいは、シリンダ１１の内部に導入される前から材料にブリッジが発生していた場合でも、当該材料ブリッジは、材料破砕部材１３とスクリュー１２の溝面４２との間に挟み込まれることにより、破砕されて解消され得る。これにより、材料ブリッジによる噛み込み不良を効果的に抑えることができる。また、スクリュー１２の供給部１２ａにおける溝の深さを圧縮部１２ｂに近づくにつれて徐々に浅くなるように設計する必要がなく、供給部１２ａにおける剪断発熱が過度に高められることがない。このことによっても、材料ブリッジの発生を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、材料破砕部材１３をシリンダ１１の径方向に運動させる駆動装置１４が設けられていることにより、材料破砕部材１３をシリンダ１１の径方向に繰り返し正確に運動させることができる。これにより、材料破砕部材１３とスクリュー１２の溝面との間に挟み込まれた材料ブリッジを確実に破砕することができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、図２及び図３に示すように、駆動装置１４は、スクリュー１２の回転周期に同期して材料破砕部材１３をシリンダ１１の径方向に運動させることにより、材料破砕部材１３をスクリュー１２の回転と干渉しないように安全に運動させることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２の供給部において材料破砕部材１３が１個だけ設けられていたが、これに限定されず、スクリュー１２の供給部において材料破砕部材１３が複数個設けられていてもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、材料破砕部材１３の材質は金属であったが、これに限定されず、シリコーン等の柔軟性を有する樹脂であってもよい。この場合、好ましくは、回転中のスクリュー１２の溝面４２が材料破砕部材用孔１９ｂと対向している間は、材料破砕部材１３は溝面４２と当接する位置まで繰り返し突出されるようになっている。これにより、材料破砕部材１３と溝面４２との間に挟み込まれた材料ブリッジを確実に破砕できると共に、材料破砕部材１３と溝面４２との当接によって当該溝面４２が損傷することがない。
【符号の説明】
【００４２】
１０      押出機
１１      シリンダ
１２      スクリュー
１２ａ    供給部
１２ｂ    圧縮部
１２ｃ    計量部
１３      材料破砕部材
１４      駆動装置
１５      材料投入部
１６      材料投入口
１７      回転駆動装置
１９ａ    直線出力部
１９ｂ    材料破砕部材用孔
３１      ダイ用筒体
３２      ダイヘッド
４１      フライス頂部
４２      溝面
１１２    スクリュー
１１２ａ  供給部
１１２ｂ  圧縮部
１１２ｃ  計量部
【図１】
2014226837.tif 000003
【図２】
2014226837.tif 000004
【図３】
2014226837.tif 000005
【図４】
2014226837.tif 000006