(57)【要約】【課題】電動式隙間開閉装置の電動機の起動時を含め常に正確に過トルクを検出できる電動式隙間開閉装置及びその過トルク検出方法を提供する。【解決手段】本発明の電動式隙間開閉装置は、開閉スイッチ１７，１８からの指示、あるいは、制御プログラムにより与えられる指示に基づく“開”信号または“閉”信号が出力されると、制御部１９は、上ゲート（３１，５１）および下ゲート（３２，５２）を移動させて、二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度（Ｓｅ，Ｓｆ）を調整する。この調整の際に、開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合には、電動式隙間開閉装置に過トルクが発生（ＥＴ）していると判断し、異常発生対応処理に移行し、電動機の停止などを行う。したがって、過トルク検出を電動機電流に依存しないので、電動機の起動時でも過トルクを正確に検出できる。【選択図】　　　　図２
2004074672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度（Ｓｅ，Ｓｆ）を上ゲート（３１，５１）および下ゲート（３２，５２）によって調整する電動式隙間開閉装置（１００，１１０）において、
開閉指示により変化する開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）を検出する開度変化率検出手段（１５，５５，１９）と、
該開度変化率検出手段による検出変化率が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合を判断することにより、電動式隙間開閉装置に過トルクが発生（ＥＴ）していると判断する判断手段（１９）と
を備えていることを特徴とする電動式隙間開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式隙間開閉装置において、
前記開閉指示は一定周期（τａ，τｂ）で行われ、前記判断手段（１９）により、過トルクが発生していると判断された場合には、電動式隙間開閉装置の作動を停止させる制御手段（１９）を備えている電動式隙間開閉装置。
【請求項３】
二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度（Ｓｅ，Ｓｆ）を上ゲート（３１，５１）および下ゲート（３２，５２）によって調整する電動式隙間開閉装置（１００，１１０）の過トルク検出方法において、
開閉指示により変化する開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合には、電動式隙間開閉装置に過トルクが発生（ＥＴ）していると判断し、異常発生対応処理に移行する電動式隙間開閉装置の過トルク検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は押出機に関し、特に、二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度を調整する電動式隙間開閉装置及びその過トルク検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、二軸押出機の従来例（実公平７−５６１８５号）を示す断面図、図５は、図４の溶融混練部における上ゲートおよび下ゲートを示す拡大断面図である。この二軸押出機２００において、ベース（不図示）に支持されたシリンダ１０１の中に、シリンダ１０１の軸方向に平行に２本のスクリュ１０２が回転自在に配置されている。樹脂原料は原料入口Ｇ１から投入され、回転する２本のスクリュ１０２によって搬送され、溶融樹脂として吐出口Ｇ２から吐出される。シリンダ１０１の内部は、軸方向に沿って、投入された樹脂原料を搬送加圧する入口側搬送加圧部Ｐと、入口側搬送加圧部Ｐによって搬送されてきた樹脂原料を溶融し混ぜ合わせる溶融混練部Ｑと、溶融混練部Ｑによって溶融され、混ぜ合わされた樹脂原料を吐出口Ｇ２に向けて搬送する出口側搬送加圧部Ｒとに区分される。原料入口Ｇ１から投入された樹脂原料は、スクリュ１０２の外周に設けられたフライト部１０９によって各部Ｐ，Ｑ，Ｒを搬送されるのであるが、溶融混練部Ｑにおいては、スクリュ１０２の外周にフラフライト部１０９が設けられていない部分がリング状に形成されている。この部分には、電動機と減速機（不図示）を含むゲート駆動機構１０４によって駆動される上ゲート１０３ａと下ゲート１０３ｂとが配置されている。
【０００３】
上述のような構造において、ゲート駆動機構１０４がゲート１０３ａ，１０３ｂを図５の矢印Ｄａ，Ｄｂで示される方向に駆動すると、スクリュ１０２とゲート１０３ａ，１０３ｂとの間の樹脂通過断面積Ｓｄが大きくなり、ゲート駆動機構１０４がゲート１０３ａ，１０３ｂを図２の矢印Ｄｃ，Ｄｄで示される方向に駆動すると、スクリュ１０２とゲート１０３ａ，１０３ｂとの間の樹脂通過断面積Ｓｄが小さくなる。このように、溶融混練部Ｑにおいては、ゲート駆動機構１０４によりゲート１０３ａ，１０３ｂを上下に駆動して、樹脂通過断面積Ｓｄを調節することにより、そこを通過する溶融樹脂の温度および圧力が所望のものになるように制御している。また、特開２０００−３０９０１８号に開示された発明は、上述の溶融混練部Ｑの動作を改善するために、ゲートとしてゲート棒（スロットバー）を用いる方法を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の二軸押出機の溶融混練部では、冷間時（樹脂が溶融しておらず固まっているとき）、または、シリンダ内の樹脂圧力が異常に高い過負荷時において、ゲートに関する予想外の運転や実運転が行われると、過大なトルク（過トルク）の発生により、減速機、ゲートまたはスロットバーを駆動するためのギヤ部またはリンク機構などが壊れてしまうという問題がある。この問題を解決するための方法としては、電動式隙間開閉装置の作動時に電動機の電流を監視し、インターロックを取ることにより、ある程度の過トルクに対する対策を行うことは可能である。しかし、この場合、電動機の起動時には通常時の数倍の電流が流れるという起動特性があるので、電動機が起動してから２〜３秒間の電流値は無視する必要があり、最も重要な起動時の過トルクに対しては対策にならないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、電動式隙間開閉装置の電動機の起動時を含め常に正確に過トルクを検出できる電動式隙間開閉装置及びその過トルク検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明は、二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度（Ｓｅ，Ｓｆ）を上ゲート（３１，５１）および下ゲート（３２，５２）によって調整する電動式隙間開閉装置（１００，１１０）において、開閉指示により変化する開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）を検出する開度変化率検出手段（１５，５５，１９）と、該開度変化率検出手段による検出変化率が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合を判断することにより、電動式隙間開閉装置に過トルクが発生（ＥＴ）していると判断する判断手段（１９）とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度（Ｓｅ，Ｓｆ）を上ゲート（３１，５１）および下ゲート（３２，５２）によって調整する電動式隙間開閉装置（１００，１１０）の過トルク検出方法において、開閉指示により変化する開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合には、電動式隙間開閉装置に過トルクが発生（ＥＴ）していると判断し、異常発生対応処理に移行する。
【０００８】
このような構成によれば、開閉指示により変化する開度（Ｓｅ，Ｓｆ）の変化率（ΔＸ）が規定値（Ｘα，Ｘβ）よりも低い場合には、樹脂原料の不十分な溶融等が原因で電動式隙間開閉装置に過大なトルクが印加され、正常な動作を妨害しているていると判断し、開度を変化させる電動機を停止させる等の異常発生対応処理に移行するので、電動機の起動時の過大電流のために過トルクを検出できないといった難点を除去し、常に正確に過トルクを検出できる。
【０００９】
また、本発明においては、前記開閉指示は一定周期（τａ，τｂ）で行われ、過トルクが発生していると判断された場合には、異常発生対応処理として電動式隙間開閉装置の作動を即時に停止させる。開閉指示を一定周期で行うことにより、実際の回路構成などは、容易になり、作動を即時に停止することによって部材の破壊等の不都合を回避することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電動式隙間開閉装置を示す断面図、図２は、図１の制御部の制御動作を説明するための図である。図１の電動式隙間開閉装置１００は、二軸押出機（例えば、図４）の溶融混練部に配置されている。この電動式隙間開閉装置１００においては、二軸押出機のフレーム１１の上に電動機１２とそれに連結された減速機１３とが配置されている。減速機１３の下方に配置された二軸押出機のシリンダ（不図示）の中には２本のスクリュ２１，２２が平行に配置されている。減速機１３からは、二軸押出機のシリンダに向けて減速機出力軸１４が延びだしている。減速機出力軸１４は、下部が中空状の円筒形をしており、その内外壁にはねじが切られている。
【００１１】
上述のシリンダの中の２本のスクリュ２１，２２は、外周部にフライトを有しているが、電動式隙間開閉装置１００の部分においては、スクリュ２１，２２の周に沿って環状に切除されている。このフライトが切除されている環状部分である開度調整用環状面２１ａ，２２ａに上方または下方からそれぞれ対向するように上ゲート３１と下ゲート３２とが配置されている。上ゲート３１の上部には周囲にねじが切られた上ゲート駆動軸３３が取り付けられ、そのねじは、減速機出力軸１４の内壁側のねじと螺合している。下ゲート３２は、下ゲート保持板３５に取り付けられ、下ゲート保持板３５は、連結シャフト３６，３７によって、上ゲート３１の上方に配置された下ゲート駆動板３４に連結されている。下ゲート駆動板３４の中央には内壁にねじが切られた円筒状部材が取り付けられており、そのねじは、減速機出力軸１４の外壁側のねじと螺合している。
【００１２】
上述の減速機出力軸１４と、上ゲート駆動軸３３および下ゲート駆動板３４との間の螺合機構によって、減速機出力軸１４が一方の方向に回転すると、上ゲート駆動軸３３は、矢印Ｄａの方向に上昇し、下ゲート駆動板３４は、矢印Ｄｂの方向に下降し、上下ゲート３１，３２とスクリュ２１，２２との間の空間である溶融樹脂通過断面Ｓｅが大きくなり、溶融樹脂に対する抵抗が低下する。また、減速機出力軸１４が他方の方向に回転すると、上ゲート駆動軸３３は、矢印Ｄｃの方向に下降し、下ゲート駆動板３４は、矢印Ｄｄの方向に上昇し、上下ゲート３１，３２とスクリュ２１，２２との間の空間である溶融樹脂通過断面Ｓｅが小さくなり、溶融樹脂に対する抵抗が上昇する。
【００１３】
また、この例では、溶融樹脂通過断面Ｓｅの開閉の度合い（開度）を検出するために、下ゲート駆動板３４の上昇または下降の量を検出するリニア式可変抵抗器１５を用いている。リニア式可変抵抗器１５は、本体が電動式隙間開閉装置１００のフレーム１１に装着されており、その作動子が下ゲート駆動板３４に取り付けられている。開度指示計１６は、リニア式可変抵抗器１５の出力に基づいて溶融樹脂通過断面Ｓｅの大きさに対応する開度を表示する。開スイッチ１７は、押圧されると、上下ゲート３１，３２を離間させる開信号を一定周期のパルスとして出力する。閉スイッチ１８は、押圧されると、上下ゲート３１，３２を近接させる閉信号を一定周期のパルスとして出力する。
【００１４】
制御部１９は、リニア式可変抵抗器１５の出力により、下ゲート駆動板３４の位置を検出することにより、溶融樹脂通過断面Ｓｅの開度を検出することができる。この開度データに基づいて、制御部１９は、“開”信号または“閉”信号の処理を有効範囲の限度において、図２に示すように実行する。すなわち、開スイッチ１７が押圧され、あるいは、制御プログラムに従って“開”信号が出力されると、図２に示されるように、パルス状の“開”信号を制御部１９のＡＮＤゲートの一方の入力端に周期τａ時間毎（時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，〜）に受け取る。他方、ＡＮＤゲートに与えられる“開”信号と次の“開”信号との間のτａ時間における開度変化ΔＸ１１，ΔＸ１２，ΔＸ１３，〜が規定値Ｘα以下であったか否かを判断する。その判断結果は、“開”信号と同じタイミングでＡＮＤゲートの他方の入力端において受け取る。上述の判断の結果、開度変化ΔＸが規定値Ｘα以下であった場合には、過トルク検出信号ＥＴがＡＮＤゲートおよびＯＲゲートを介して得られる。ＯＲゲートから過トルク検出信号ＥＴを得た場合には、制御部１９は異常発生対応処理に入り、例えば、電動機１２を直ちに停止させる。
【００１５】
同様に、“閉”スイッチ１８が押圧され、あるいは、制御プログラムに従ってパルス状の“閉”信号が出力されると、図２に示されるように、“閉”信号を制御部１９のＡＮＤゲートの一方の入力端に周期τｂ（τｂ＝τａであってもよい）時間毎（時刻ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３，ｔ２４，〜）に受け取る。他方、ＡＮＤゲートに与えられる“閉”信号と次の“閉”信号との間のτｂ時間における開度変化ΔＸ２１，ΔＸ２２，ΔＸ２３，〜が規定値Ｘβ以下であったか否かを判断する。その判断結果は、“閉”信号と同じタイミングでＡＮＤゲートの他方の入力端において受け取る。上述の判断の結果、開度変化｜ΔＸ｜が規定値Ｘβ以下であった場合には、過トルク検出信号ＥＴがＡＮＤゲートおよびＯＲゲートを介して得られる。ＯＲゲートから過トルク検出信号ＥＴを得た場合には、制御部１９は異常発生対応処理に入り、例えば、電動機を直ちに停止させる。あるいは、１タイミング前の状態に戻して停止させるようにしてもよい。
【００１６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２における電動式隙間開閉装置について図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ａ）は、本発明の過トルク検出方法が適用された電動式隙間開閉装置を示す断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の電動式隙間開閉装置の上下ゲートの構造を示す側面図である。この電動式隙間開閉装置が図１の電動式隙間開閉装置と異なる点は、板状の上ゲートおよび下ゲートの代わりに円筒状の上ゲートおよび下ゲートを用い、円筒状の上ゲートおよび下ゲートを回転することにより、溶融樹脂通過断面Ｓｆを調整している点である。この場合、減速機出力軸４４には、上半分と下半分とにおいて逆向きのねじが切られている。
【００１７】
上ゲート５１の一端の中心には、回転用レバー４１の一端が取り付けられている。回転用レバー４１の他端にはねじが切られ、減速機出力軸４４の上半分のねじと螺合している。下ゲート５２の一端の中心には、回転用レバー４２の一端が取り付けられている。回転用レバー４２の他端にはねじが切られ、減速機出力軸４４の下半分のねじと螺合している。また、上ゲート５１の一端には、上ゲート５１の回転角度を検出するロータリエンコーダ５５が取り付けられている。開度指示計５６は、ロータリエンコーダ５５の出力に基づいて溶融樹脂通過断面Ｓｆの大きさに対応する開度を表示する。開スイッチ１７は、押圧されると、上下ゲート３１，３２を離間させる開信号を一定周期のパルスとして出力する。閉スイッチ１８は、押圧されると、上下ゲート３１，３２を近接させる閉信号を一定周期のパルスとして出力する。
【００１８】
制御部１９は、ロータリエンコーダ５５の出力に基づいて溶融樹脂通過断面Ｓｆを検出することができる。制御部１９は、ロータリエンコーダ５５の出力により、上ゲート５１の角度位置を検出し、溶融樹脂通過断面Ｓｆの開度を検出することができる。この開度データに基づいて、制御部１９は、上ゲート５１と下ゲート５２とが正常に角度を変え、正常に開度を変化させているか否かを判断できる。その判断の方法は、図２に示したものと同じである。すなわち、“開”信号または“閉”信号の各タイミングにおける開度の変化が正常であるか異常であるかを判断し、異常である場合には、異常発生対応処理に移行する。上述の例からも明らかなように、本発明によれば、異常発生の検出を電動機の電流の測定に依存せずに、上ゲートおよび下ゲートの移動量から直接行っているので、電動機の起動時を含めて過トルクの異常発生を常に正確に検出できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、二軸押出機の混練部の溶融樹脂通過断面の開度を電動式隙間開閉装置の上ゲートおよび下ゲートによって調整する場合に、開閉指示により変化する開度の変化率が規定値よりも低い場合には、樹脂原料の不十分な溶融等が原因で電動式隙間開閉装置に過大なトルクが印加され、正常な動作を妨害していると判断し、開度を変化させる電動機を停止させる等の異常発生対応処理に移行するので、電動機の起動時の過大電流のために過トルクを検出できないといった難点を除去し、常に正確に過トルクを検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過トルク検出方法が適用された電動式隙間開閉装置を示す断面図である。
【図２】図１の制御部の制御動作を説明するための図である。
【図３】本発明の過トルク検出方法が適用された電動式隙間開閉装置の他の例を示す断面図である。
【図４】二軸押出機の従来例を示す断面図である。
【図５】図４の二軸押出機の電動式隙間開閉装置の上下ゲートの部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１１　　フレーム
１２　　電動機
１３　　減速機
１４　　減速機出力軸
１５　　リニア式可変抵抗器
１６，５６　　開度指示計
１７　　開スイッチ
１８　　閉スイッチ
１９　　制御部
２１，２２　　スクリュ
２１ａ，２２ａ　　開度調整用環状面
３１，５１　　上ゲート
３２，５２　　下ゲート
３３　　上ゲート駆動軸
３４　　下ゲート駆動板
３５　　下ゲート保持板
３６，３７　　連結シャフト
４１，４２　　回転用レバー
５５　　ロータリエンコーダ
１００，１１０　　電動式隙間開閉装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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