(57)【要約】【課題】ペレット同士の密着によりダマが形成されることを抑制して、ペレットの供給（食い込み）を安定化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、前記スクリューを前記シリンダの軸方向に所定の振動周波数で振動させる振動発生装置と、を備えたことを特徴とする押出機である。【選択図】図１
2015150722.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、
前記スクリューを前記シリンダの軸方向に所定の振動周波数で振動させる振動発生装置と、
を備えたことを特徴とする押出機。
【請求項２】
前記振動発生装置による前記スクリューの軸方向の振動の振動周波数は、２０Ｈｚ〜１００Ｈｚである
ことを特徴とする請求項１に記載の押出機。
【請求項３】
前記振動発生装置による前記スクリューの軸方向の振動の振幅は、０．１ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の押出機。
【請求項４】
前記スクリューを回転させる回転駆動装置と、
前記回転駆動装置を前記シリンダの軸方向と平行に案内するガイド部材と、
を更に備え、
前記振動発生装置は、前記回転駆動装置を前記スクリューと一体に前記シリンダの軸方向に振動させるようになっている
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。
【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】
樹脂フィルムや樹脂シートを成膜する装置の一つとして、Ｔダイによる押出成膜装置が知られている。この成膜装置は、固体樹脂のペレットを溶融しながら輸送する押出機と、押出機により輸送された溶融樹脂をスリットノズルを通してフィルム状に形成するＴダイと、Ｔダイの下部に設置され、フィルム状に形成された溶融樹脂を冷却して固化する冷却ロール及びニップロールと、を備えている。
【０００３】
押出機では、シリンダの内部に挿通されたスクリューが回転することにより、ホッパから落下するペレットがシリンダの内部に供給され、供給されたペレットが圧縮及び溶融され、溶融樹脂が輸送されるようになっている。そのため、スクリューは、押出機の樹脂押出量、吐出安定性、樹脂混練性等を決める重要なパーツである。特に、ペレットの供給（食い込み）不安定が樹脂押出不安定の原因となるため、ペレットが供給される部位であるスクリュー供給部の構成は、重要な要素となっている。
【０００４】
ホッパから落下するペレットは、シリンダの内面に摩擦で引っ掛けられると共にスクリューの表面上を滑ることで、スクリューに食い込まれていく。そのため、スクリューの表面は、一般的に硬化クロムメッキ等を施されることで、シリンダの内面に比べて摩擦係数が低くなるように設計されている。これにより、ペレットの供給（食い込み）の安定化が図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、タック性（密着性）の強いペレットを用いる場合、ペレットとスクリューとの間の摩擦が低減されたとしても、ペレット同士の密着によりダマが形成されることがあり、これにより、ペレットの供給（食い込み）が妨げられる、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、ペレット同士の密着によりダマが形成されることを抑制して、ペレットの供給（食い込み）を安定化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】
【０００８】
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、前記スクリューを前記シリンダの軸方向に所定の振動周波数で振動させる振動発生装置と、を備えたことを特徴とする押出機である。
【０００９】
本発明によれば、振動発生装置によりスクリューがシリンダの軸方向に所定の振動周波数で振動されることで、スクリューの表面に落下するペレットは、振動するスクリューから衝撃を受けて振動される。これにより、ペレット同士の接触時間が減少し、ペレット間の摩擦が低減する。その結果、ペレット同士の密着によりダマが形成されることが抑制され、ペレットの供給（食い込み）が安定化される。
【００１０】
好ましくは、前記振動発生装置による前記スクリューの軸方向の振動の振動周波数は、２０Ｈｚ〜１００Ｈｚである。このような数値範囲であれば、ペレット同士の密着によるダマの形成がより効果的に抑制され得る。
【００１１】
具体的には、例えば、前記振動発生装置による前記スクリューの軸方向の振動の振幅は、０．１ｍｍ以下である。
【００１２】
また、好ましくは、前記スクリューを回転させる回転駆動装置と、前記回転駆動装置を前記シリンダの軸方向と平行に案内するガイド部材と、を更に備え、前記振動発生装置は、前記回転駆動装置を前記スクリューと一体に前記シリンダの軸方向に振動させるようになっている。このような態様によれば、振動発生装置によってスクリューが軸方向に振動される際に、回転駆動装置はガイド部材により軸方向に円滑に案内されながら、スクリューと一体に振動される。これにより、振動発生装置による振動中に、回転駆動装置によるスクリューの回転が乱れることが防止され得ると共に、回転駆動装置または回転駆動装置とスクリューとの接続部分に振動による負荷がかかって損傷が生じることも防止され得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、振動発生装置によりスクリューがシリンダの軸方向に所定の振動周波数で振動されることで、スクリューの表面に落下するペレットは、振動するスクリューから衝撃を受けて振動される。これにより、ペレット同士の接触時間が減少し、ペレット間の摩擦が低減する。その結果、ペレット同士の密着によりダマが形成されることが抑制され、ペレットの供給（食い込み）が安定化される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による押出機を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態による押出機を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
図１は、本発明の第１の実施の形態による押出機を示す概略図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態による押出機１０は、材料２０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、スクリュー１２をシリンダ１１の軸方向に所定の振動周波数で振動させる振動発生装置１３と、を備えている。材料２０としては、例えば固体樹脂のペレットが用いられる。本実施の形態のペレット２０は、円板形状または円柱形状を有しており、ペレット２０の径は、数ｍｍである。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態のシリンダ１１は、円筒形状を有しており、シリンダ１１の軸線は水平方向に向けられている。シリンダ１１の内径は、例えば６５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、軸方向の長さは、例えば１９００ｍｍ〜４５００ｍｍである。
【００１８】
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。スクリュー１２のフライト間隔は、例えば６５ｍｍ〜１５０ｍｍであり、溝の深さは、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍである。スクリュー１２の表面は、硬化クロムメッキや低摩擦コーティング等が施されることで、シリンダ１１の内面に比べて摩擦係数が低くなるように加工されている。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態のスクリュー１２は、材料２０が導入される供給部１２ａと、材料２０の圧縮及び溶融が進行する圧縮部１２ｂと、溶融された材料２０の所定量を排出する計量部（不図示）と、を有している。供給部１２ａと圧縮部１２ｂと計量部とは、スクリュー１２の基端側から先端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。
【００２０】
また、本実施の形態のスクリュー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における溝の深さとの比（すなわち、圧縮比）は、材料２０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。
【００２１】
本実施の形態では、図１に示すように、シリンダ１１の上側壁面のうちスクリュー１２の供給部１２ａに対応する所定位置に、材料導入口１７が設けられている。そして、材料２０が投入される材料投入部（ホッパ）１５が、材料導入口１７に接続されている。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の材料投入部１５は、切頭円錐形状を有しており、その小径側の端部が材料導入口１７に接続されている。材料投入部１５に投入される材料は、材料導入口１７を通ってシリンダ１１の内部に落下するようになっている。
【００２３】
本実施の形態では、図１に示すように、スクリュー１２の基端部は、シリンダ１１の端部を貫通して更に外側に延伸されており、当該外側に延伸された部分に、スクリュー１２を回転させる回転駆動装置１４が接続されている。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態の回転駆動装置１４は、スクリュー１２の基端部に設けられた減速機１４ｃと、回転駆動力を出力する回転駆動モータ１４ａと、回転駆動モータ１４ａの回転駆動力を減速機１４ｃに伝達するプーリ１４ｂと、を有している。回転駆動モータ１４ａの回転駆動力がプーリ１４ｂと減速機１４ｃとを順に介してスクリュー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】
図１に示すように、振動発生装置１３は、スクリュー１２の基端部に接続されている。
【００２６】
本実施の形態では、振動発生装置１３として、直動モータ（リニアモータ）が用いられる。より詳しくは、振動発生装置１３は、例えばそれ自体は公知のシリンダ型リニアモータであり、円筒状の固定子１３ｂと、固定子１３ｂの内部に同軸状に挿入された円柱状の可動子１３ａと、を有している。固定子１３ｂにはコイルが内蔵されており、可動子１３ａには永久磁石が内蔵されている。固定子１３ｂの内周面と可動子１３ａの外周面との間には所定の大きさの隙間が空けられており、すなわち、可動子１３ａは固定子１３ｂに対して非接触状態に維持されている。固定子１３ｂから可動子１３ａに電磁作用による直線駆動力が伝達されることで、可動子１３ａは軸方向に所定の振動周波数で振動可能となっている。
【００２７】
図１に示すように、固定子１３ｂと可動子１３ａとは、それぞれ、シリンダ１１と同軸状に配置されており、可動子１３ａの一端がスクリュー１２の基端部に同軸に固定されている。
【００２８】
なお、振動発生装置１３として、直動モータ（リニアモータ）の代わりに、振動発生器（バイブレータ）が用いられてもよい。この振動発生器（バイブレータ）についてより詳しく説明すれば、振動発生器（バイブレータ）は、モータの回転軸に偏心した錘が取り付けられたものであり、モータの回転軸が回転すると錘が偏心して回転することにより回転振動が発生するものである。この回転振動がリンク機構を介して直進振動に変換されることにより、スクリュー１２がシリンダ１１の軸方向に振動され得る。振動発生器（バイブレータ）としては、具体的には、例えば村上精機工作所製のユーラス（登録商標）バイブレータが用いられ得る。
【００２９】
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。
図１に示すように、回転駆動装置１４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、振動発生装置１３によってスクリュー１２がシリンダ１１の軸方向に所定の振動周波数で振動される。図示された例では、回転駆動装置１４によるスクリュー１２の回転方向は、図１における右側から見て反時計回りである。また、振動発生装置１３によるスクリュー１２の軸方向の振動の振動周波数は、例えば２０Ｈｚ〜１００Ｈｚであり、振動の振幅は、例えば０．１ｍｍ以下である。
【００３０】
本実施の形態では、振動発生装置１３として直動モータ（リニアモータ）が用いられているため、回転中のスクリュー１２に固定された可動子１３ａは、可動子１３ａとは非接触状態にある固定子１３ｂから電磁作用による直線駆動力を受けて軸方向に振動される。そのため、振動発生装置１３からスクリュー１２に直線駆動力が伝達される際に、回転駆動装置１４によるスクリュー１２の回転が乱れることが防止される。
【００３１】
また、本実施の形態では、スクリュー１２が軸方向に振動される際に、プーリ１４ｂのベルトが振動に従って伸縮することで、回転駆動モータ１４ａはシリンダ１１に対して静止されながら、減速機１４ｃはスクリュー１２と一体に軸方向に振動される。これにより、減速機１４ｃまたは減速機１４ｃとスクリュー１２との接続部分に振動による負荷がかかって損傷が生じることも防止される。
【００３２】
材料投入部１５から材料導入口１７を通ってシリンダ１１の内部に材料（固体樹脂のペレット）２０が落下する。シリンダ１１の内部に落下するペレット２０は、回転するスクリュー１２に食い込まれることで、シリンダ１１の内部をスクリュー１２の供給部１２ａから圧縮部１２ｂ側に向かって案内される。
【００３３】
ここで、材料導入口１７を通ってシリンダ１１の内部に落下するペレット２０は、通常、表面が溶融することでタック性（密着性）が上がっており、ペレット２０同士の密着によりダマが形成されやすくなっている。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態では、振動発生装置１３によってスクリュー１２がシリンダ１１の軸方向に所定の周波数で振動されているため、スクリュー１２の表面に落下するペレット２０は、振動するスクリュー１２から衝撃を受けて振動される。これにより、ペレット２０同士の接触時間（すなわち、ペレット２０同士が互いに対して静止した状態で接触する時間）が減少し、ペレット２０間の摩擦が低減する。その結果、ペレット２０同士の密着によりダマが形成されることが抑制される。
【００３５】
ダマの形成が抑制されることで、材料導入口１７を通ってシリンダ１１の内部に落下するペレット２０は、スクリュー１２に安定的に食い込まれ得て、シリンダ１１の内部を圧縮部１２側へ安定的に供給されていく。
【００３６】
以上のような本実施の形態によれば、振動発生装置１３によりスクリュー１２がシリンダ１１の軸方向に所定の振動周波数で振動されることで、スクリュー１２の表面に落下するペレット２０は、振動するスクリュー１２から衝撃を受けて振動される。これにより、ペレット２０同士の接触時間が減少し、ペレット２０間の摩擦が低減する。その結果、ペレット２０同士の密着によりダマが形成されることが抑制され、ペレット２０の供給（食い込み）が安定化される。
【００３７】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態による押出機１０’を示す概略構成図である。
【００３８】
図２に示すように、第２の実施の形態による押出機１０’では、図１に示す第１の実施の形態の構成に加えて、回転駆動装置１４をシリンダ１１の軸方向と平行に案内するガイド部材１６が更に設けられている。
【００３９】
本実施の形態では、ガイド部材１６は、シリンダ１１の軸方向と平行に延びる直線状のレール１６ａと、レール１６ａ上を当該レール１６ａが延びる方向に滑動可能なスライダ部材１６ｂと、を有している。そして、図２に示すように、回転駆動装置１４の回転駆動モータ１４ａは、スライダ部材１６ｂ上に固定されており、スライダ部材１６ｂと一体にレール１６ａの延びる方向（すなわち、シリンダ１１の軸方向）に移動可能となっている。これにより、振動発生装置１３によってスクリュー１２がシリンダ１１の軸方向に振動される際に、回転駆動装置１４の減速機１４ｃとプーリ１４ｂと回転駆動モータ１４ａとは、スクリュー１２と一体にシリンダ１１の軸方向に振動され得る。
【００４０】
その他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同様である。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
以上のような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加えて、振動発生装置１３によってスクリュー１２が軸方向に振動される際に、回転駆動装置１４はガイド部材１６により軸方向に円滑に案内されながら、スクリュー１２と一体に振動される。これにより、振動発生装置１３による振動中に、回転駆動装置１４によるスクリュー１２の回転が乱れることが防止され得ると共に、回転駆動装置１４または回転駆動装置１４とスクリュー１２との接続部分に振動による負荷がかかって損傷が生じることも防止され得る。特に、プーリ１４ｂのベルトが振動に従って伸縮することがないから、プーリ１４ｂのベルトの疲労が顕著に低減される。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ガイド部材１６は、直線状のレール１６ａとスライダ部材１６ｂとを有していたが、これに限定されず、ガイド部材１６は、例えばキャスターまたはローラであってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０    押出機
１０’  押出機
１１    シリンダ
１２    スクリュー
１２ａ  供給部
１２ｂ  圧縮部
１３    振動発生装置
１３ａ  可動子
１３ｂ  固定子
１４    回転駆動装置
１４ａ  回転駆動モータ
１４ｂ  プーリ
１４ｃ  減速機
１５    材料投入部
１６    ガイド部材
１６ａ  レール
１６ｂ  スライダ部材
１７    材料導入口
２０    材料（ペレット）
【図１】
2015150722.tif 000003
【図２】
2015150722.tif 000004