JP2004017548A - 造粒装置のカッターヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】造粒装置のダイプレートに対するカッター刃の相対精度を自動修正するカッターヘッドを実現する。
【解決手段】ノズル穴１ａを有する造粒装置のダイプレート１のカッティング面Ｍに対してＸ軸方向に押圧されるカッター刃１１は、カッターサポート１４とともに第１のカッターホルダ１２に保持され、第２のカッターホルダ１３はキー１５を介してカッター軸２１に結合される。第１、第２のカッターホルダ１２、１３の結合部は、Ｏ−リング２０ｂ、２０ｃを介して互いに嵌合する軸方向の嵌合部と、ゴムブッシュ２０ａを介して互いに締結される端面１２ｃ、１３ｃからなる周方向の対向部を有し、第１のカッターホルダ１２は、Ｏ−リング２０ｂ、２０ｃ、ゴムブッシュ２０ａによって弾力的に傾斜することでカッター刃１１の平行度を保つ。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂ペレット造粒のための水中カット造粒装置において、温水中に押し出される溶融樹脂のストランドを切断するカッター刃、カッターサポートおよびこれらを支持するカッターホルダ等によって構成される組立品であるカッターヘッドに関し、特に、ダイプレート等のカッティング面に対するカッター刃の平行度を高精度に維持し、形状良好である高品質なペレットを安定的に生産できる造粒装置のカッターヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４および図５は一従来例による水中カット造粒装置の主要部を示すもので、多数のノズル穴１０１ａを有するダイプレート１０１と、そのダイプレート１０１を取り囲むように設けられた水室１０２と、水室１０２内に回転自在に取り付けられたカッターヘッド１１０と、カッターヘッド１１０と直交するカッター軸１２１と、カッター軸１２１を回転自在に支持する図示しないカッターユニットと、カッター軸１２１を駆動するための図示しないカッターモータおよび加圧駆動源を含む駆動部から構成される。
【０００３】
カッターヘッド１１０は、カッター軸１２１と直交するように放射状に配置された複数のカッター刃１１１、カッター刃１１１をカッター軸１２１に取り付けるためのカッターホルダ１１２、カッター刃１１１を均等に周方向に配分し、位置決めするカッターサポート１１４、カッター軸１２１からの回転力をカッターホルダ１１２に伝達するためのキー１１５を有し、カッター刃１１１はボルト１１６によって、カッターホルダ１１２に固着され、カッターホルダ１１２とカッターサポート１１４は、ボルト１１７によってカッター軸１２１に固着される。このようにカッターヘッド１１０は、カッター軸１２１のＸ軸まわりの回転駆動力とＸ軸方向の加圧力をカッター刃１１１に伝達する。
【０００４】
水室１０２にはペレットの冷却と輸送を担う温水循環装置が接続されており、ダイプレート１０１の多数のノズル穴１０１ａは、円盤状のダイプレート１０１の表面（カッティング面）に配置される。
【０００５】
造粒工程においては、スクリュ押出機、ギヤーポンプ等の供給装置より、ダイプレート１０１に加圧された一般的に２００℃以上の溶融樹脂が供給され、多数のノズル穴１０１ａから、連続的にストランド状で水室１０２に押し出される。このように、連続的に水室１０２に押し出されるストランドは、カッティングを容易にするためにノズル穴１０１ａの出口で一般的に６０℃の温水に触れて冷却され、回転する複数枚のカッター刃１１１がカッティング面全幅に接触し、連続的にノズル穴１０１ａより吐出されるストランドを切断する。
【０００６】
カッター刃１１１を保持するカッターホルダ１１２は、前述の加圧駆動源によりＸ軸方向の押し付け力を調整し、カッター軸１２１を介して軸方向に前後に移動され、カッティング面に隙間無く押し付けることが可能である。
【０００７】
同様に、図示しないメカロックを使用して、加圧状態でカッティング面との間に隙間を設けることもできる。
【０００８】
カッティング面とカッター刃の隙間の有無は、取り扱う樹脂によって適宜選定される。一般的に、カッティング面とカッター刃の平行度５／１００ｍｍ以下の精度を要求されるようなカッティングが難しいポリプロピレン樹脂は、隙間無しの接触カットを採用する。そして、このような難しい樹脂のカッティングには、カッティング面とカッター刃の平行度が重要である。
【０００９】
そのために、カッター刃とカッターホルダを組み合せた状態で、カッター刃とカッターホルダの直角度を、例えばカッター刃とカッターホルダの間にシムを挿入して調整する。あるいは、カッター刃をカッターホルダ付きでロータリ研磨する等の調整を行なう。
【００１０】
また、カッター軸とカッティング面の直角度をダイヤルゲージで確認し、カッターユニットと水室との間にシムを挿入して調整する。
【００１１】
このような調整作業の前には、水室、カッターユニット、ダイプレートを、温水等による運転状態に近い環境で、３０分から１時間程度熱歪みをバランスさせ、上記の調整に備えるための準備作業が付加される。
【００１２】
切断された樹脂はペレットと称し、碁石を小さくした形でφ３〜４ｍｍ×２〜３ｍｍ（長さ）程度の大きさとなって水室内に放出され、製造されたペレットは温水循環装置で輸送並びに冷却され、最終的に温水と分離乾燥されて袋詰めして製品となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術によれば、以下のような未解決の課題がある。
【００１４】
製品のペレット形状が、例えばお玉杓子のような尾付きペレットになったり、連珠ペレットになると、不良品として排除しなければならないが、オフペレットを完全に選別するのが難しい。
【００１５】
このような不良品のペレットが製品に多く混入すると、品質の低下は勿論であるが、嵩密度が異なり規定量の袋詰めができない。
【００１６】
品質不良のペレットができる原因としては、以下のように推測される。
ａ．温水温度が高い。
ｂ．カッター刃とカッティング面の隙間が大きい。
ｃ．ダイプレートの温度が低い。
ｄ．ノズル穴数が多い。つまり、一穴当たりの樹脂の押出量が不足している結果、樹脂の持っているダイプレートに与える熱量が不足している。
ｅ．カッター刃の剛性不足。
ｆ．カッティング面とカッター刃の相対精度が悪い。
【００１７】
ａからｅの原因は供給装置の運転条件、あるいは仕様に関しての問題であるが、ｆについてはカッターヘッドの構成が大きく影響する。
【００１８】
すなわち、ペレットの品質不良を防ぐには、カッターヘッドの構成部品の相対精度を向上させ、カッティング面とカッター刃とが常に所望の平行度が保持された状態で、カッター軸が回転する必要がある。カッティング面とカッター刃が全面接触した場合、平行度を保持していない状態では、カッター刃とカッティング面に局部的に隙間が発生し、樹脂切断時の切れ味が悪く、樹脂を引きち切り連珠ペレットが発生する。
【００１９】
このような平行度低下の原因は、以下のように推察される。
ａ．カッターホルダの、カッター軸取り付け穴とカッター刃の取り付け面の直角度が悪い場合。
ｂ．カッターホルダのカッター軸取り付け穴が大きく、カッター軸との間にガタがある。
ｃ．カッターホルダとカッター軸の直角度が悪い。
【００２０】
上記の相対精度をよくするためには、カッターヘッドを構成する各部品の形状公差、寸法精度を向上させ、単品の寄せ集めでありながら、カッターヘッドが一体部品である場合に近い状態が要求されるが、累積誤差のため難しい。
【００２１】
従って、カッターヘッド、カッター軸、カッターユニット、モータ等を含むカッティング装置全体の相対精度の調整が必要となる。しかしこの場合は、運転中の経時変化に追従して対応することは不可能である。
【００２２】
また、装置が大型化するほど、高い相対精度が要求されることは言うまでもない。
【００２３】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、装置停止、運転中に拘わらず、カッティング面に対して複数のカッター刃が常に自在に追従して平行度を保ち、カッターヘッド、カッター軸、カッターユニット、モータ間の相対精度の調整に頼ることなくペレットの形状品質を維持することのできる造粒装置のカッターヘッドを提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の造粒装置のカッターヘッドは、ストランド押出用のノズル穴を有するダイプレートに垂直なカッター軸のまわりに放射状に配設されるカッター刃および前記カッター刃を前記カッター軸に保持させるための保持手段を備えた造粒装置のカッターヘッドであって、前記保持手段が、前記カッター刃を位置決めするためのカッターサポートを介して前記カッター刃を支持する第１のカッターホルダと、駆動力伝達手段を介して前記カッター軸に嵌着される第２のカッターホルダと、前記第１および前記第２のカッターホルダを互いに締結する締結手段を有し、前記第１および前記第２のカッターホルダが、互いに対向する端面の間に弾性体を介在させ、前記締結手段によって締結される周方向の対向部と、互いに嵌挿される軸方向の嵌合部を備えていることを特徴とする。
【００２５】
また、第１および第２のカッターホルダの軸方向の嵌合部が、前記軸方向に離間した少なくとも２つの弾性部材を介在させて互いに嵌挿されているとよい。
【００２６】
さらに、弾性部材がＯ−リングであるとよい。
【００２７】
【作用】
カッター軸上にカッター刃を保持する保持手段を、第１および第２のカッターホルダに分割し、両カッターホルダの周方向の対向部を、ゴムブッシュ等の弾性体を介してボルト等の締結手段によって締結することで、第１および第２のカッターホルダを一体化する。
【００２８】
カッターヘッドをダイプレートに押圧すると、両カッターホルダの間の弾性体の弾性力によって、ダイプレートに対するカッター刃の傾きが修正され、装置組立時に所望の相対精度（平行度）を得ることができる。造粒装置の稼動中の外乱に対しても自動的にダイプレートのカッティング面に対してカッター刃が追従して、カッター刃の傾きが修正され、ダイプレートに対する相対精度を維持することができる。
【００２９】
第１および第２のカッターホルダの軸方向の嵌合部に、安価なＯ−リング等の弾性部材を介在させることで、上記の平行度実現のために第１のカッターホルダが傾いたときの両カッターホルダ間のガタつきを防ぐ。これによって、ダイプレートに対するカッター刃の相対精度の修正をスムーズに行ない、高水準な平行度を安定維持することができる。
【００３０】
また、第１のカッターホルダに各カッター刃をボルト等によって堅固に保持させた状態で、第１、第２のカッターホルダの対向部の弾性体によってカッター刃をカッティング面に追従させるものであるため、装置組立時にはカッティング面に対する高い平行度を自動的に実現できる。
【００３１】
また、装置稼動中の外乱に対しても、上記の弾性体によって自動的に傾き修正が行なわれるため、カッターユニット、カッター軸、駆動部間の調整作業を必要とせず、高い生産効率で高品質なペレットを生産できる極めて高性能な造粒装置を実現できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１ないし図３は一実施の形態による造粒装置の主要部を示すもので、図１に示すように、多数のノズル穴１ａを有するダイプレート１と、そのダイプレート１を取り囲むように設けられた水室２と、水室２内に回転自在に取り付けられたカッターヘッド１０と、カッターヘッド１０と直交するカッター軸２１と、図３に示すように、カッター軸２１を回転自在に支持するカッターユニット３と、カッター軸２１を駆動するカッターモータおよび加圧駆動源を含む駆動部４から構成され、カッター軸２１はカップリング２２を介して駆動部４に連結されている。
【００３４】
図２に示すように、カッターヘッド１０は、カッター軸２１と直交するように放射状に配置された複数のカッター刃１１と、カッター刃１１をカッター軸２１に取り付けるための保持手段を構成する第１、第２のカッターホルダ１２、１３と、カッター刃１１を周方向に均等に配分し、位置決めするカッターサポート１４と、カッター軸２１からの回転力をカッターホルダ１３に伝達するために設けられた駆動力伝達手段であるキー１５を有し、カッター刃１１はボルト１６によって第１のカッターホルダ１２に固着され、第１のカッターホルダ１２はボルト１７によってカッター軸２１に固着され、カッターサポート１４はボルト１８によって第１のカッターホルダ１２に固着される。このようにカッターヘッド１０は、カッター軸２１のＸ軸まわりの回転駆動力とＸ軸方向の加圧力をカッター刃１１に伝達する。
【００３５】
水室２にはペレットの冷却と輸送を担う図示しない温水循環装置が接続されており、ダイプレート１の多数のノズル穴１ａは、円盤状のカッティング面Ｍに配置される。
【００３６】
図示しないスクリュ押出機、ギヤーポンプ等の供給装置より、ダイプレート１に加圧された一般的に２００℃以上の溶融樹脂が供給され、多数のノズル穴１ａから、連続的にストランド状で水室２に押し出される。このように、連続的に水室２に押し出されるストランドは、カッティングを容易にするためにノズル穴１ａの出口で一般的に６０℃の温水に触れて冷却され、回転する複数枚のカッター刃１１がカッティング面全幅に接触し、連続的にノズル穴１ａより吐出されるストランドを切断する。
【００３７】
カッター刃１１を保持するカッターヘッド１０は前述の加圧駆動源によりＸ軸方向の押し付け力を調整し、カッター軸２１を介して軸方向に前後に移動され、カッター刃１１をカッティング面Ｍに隙間無く押し付けることが可能である。
【００３８】
同様に、図示しないメカロックを使用して、加圧状態でカッター刃１１とカッティング面Ｍとの間に隙間を設けることもできる。
【００３９】
カッティング面とカッター刃の隙間の有無は、取り扱う樹脂によって適宜選定し、一般的にカッティング面とカッター刃の平行度５／１００ｍｍ以下の精度を要求されるようなカッティングが難しいポリプロピレン樹脂は、隙間無しの接触カットを採用する。
【００４０】
本実施の形態は、実質的に、従来のカッターホルダを２分割した構造を有し、第１のカッターホルダ１２はカッティング面Ｍとカッター刃１１の平行度等の相対精度を得るためのものであり、第２のカッターホルダ１３は、カッター軸２１の回転と軸方向の並進移動を第１のカッターホルダ１２に伝達する。
【００４１】
第１のカッターホルダ１２と第２のカッターホルダ１３の結合部は以下のような軸方向の嵌合部と周方向の対向部からなり、周方向の対向部を締結する締結手段であるボルト１９によって締結され、一体構造となる。
【００４２】
第１、第２のカッターホルダ１２、１３の軸方向の嵌合部は、第２のカッターホルダ１３の小径の外径部１３ａおよびこれを嵌挿する第１のカッターホルダ１２の小径の内径部１２ａからなる小径嵌合部と、第２のカッターホルダ１３の大径の外径部１３ｂおよびこれを嵌挿する第１のカッターホルダ１２の大径の内径部１２ｂからなる大径嵌合部を有する。
【００４３】
第１、第２のカッターホルダ１２、１３の周方向の対向部を構成する端面１２ｃ、１３ｃは、Ｘ軸のまわりに環状に延在しており、各ボルト１９の周囲に適度な硬度を有する弾性体であるゴムブッシュ２０ａを介在させて締結される。
【００４４】
また、第１、第２のカッターホルダ１２、１３の軸方向の嵌合部は、小径の内径部１２ａと外径部１３ａの間に第１の弾性部材であるＯ−リング２０ｂ、大径の内径部１２ｂと外径部１３ｂの間に第２の弾性部材であるＯ−リング２０ｃを介在させて嵌合する。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、カッター刃１１を保持する第１のカッターホルダ１２の内径部１２ａ、１２ｂに、カッター軸２１を嵌挿する第２のカッターホルダ１３の外径部１３ａ、１３ｂを嵌合させる構成であるが、第２のカッターホルダの内径部に２つのＯ−リングを介して第１のカッターホルダの外径部を嵌挿する構成でもよい。
【００４６】
カッター刃１１の配列と同一円周上に配設された複数の適度な硬度を有するゴムブッシュ２０ａは、カッティング面Ｍに追従してカッター刃１１が平行度を保つように第１のカッターホルダ１２が傾斜するときに、両カッターホルダ１２、１３の端面１２ｃ、１３ｃ間で軸方向に圧縮変形し、また、ダイプレート側とカッター軸側の軸方向の２箇所に設けられたＯ−リング２０ｂ、２０ｃは、第１、第２のカッターホルダ１２、１３の軸方向の嵌合部に弾力性を持たせて、金属部品同志の接触を回避する。
【００４７】
次に、前述のようにカッティングが難しい時の接触カッティングについて上記の造粒装置の動作を説明する。カッターヘッドを除く水中カット装置は従来例の装置と同様であるから説明は省略する。
【００４８】
カッター刃１１はカッター軸２１、第１、第２のカッターホルダ１２、１３を介して、図３に示す駆動部４の加圧駆動源によりカッティング面Ｍに押し付けられている。従って、カッティング面Ｍとカッター刃１１が接触摩耗し、カッター刃１１、カッティング面Ｍの何れかが摩耗しても、常にカッター刃１１はカッティング面Ｍと接触している。
【００４９】
このような状態において、カッティング面Ｍとカッター刃１１の相対精度が悪い場合には、カッターホルダ１２、１３の端面間に円周状に複数個配置されたゴムブッシュ２０ａの弾性限度内で圧縮され、第１のカッターホルダ１２がカッティング面Ｍに追従する。
【００５０】
このとき、カッター刃に与える押し付け荷重は、実績値から推定し、その値に対して弾性限度内となるように個数や材料等を選定されたゴムブッシュが採用される。カッティング面とカッター刃が元々平行であれば、カッティング面とカッター刃の傾き（θ）はθ＝０度で追従したことになる。傾きθが小さい角度である程、元々の平行度はよいことは言うまでもない。
【００５１】
第１のカッターホルダ１２の内径部１２ａ、１２ｂに軸方向にずらして２個のＯ−リング２０ｂ、２０ｃが配置され、これらが第２のカッターホルダ１３の外径部１３ａ、１３ｂと接触しており、カッター刃１１付きの第１のカッターホルダ１２とカッティング面Ｍが追従して平行になると、その修正角度分θだけ第１のカッターホルダ１２が軸方向に傾くため、Ｏ−リング２０ｂ、２０ｃは圧縮あるいは、圧縮から開放され、カッティング面Ｍの平行度に追従する状態を安定保持する。
【００５２】
このように、カッティング面とカッター刃の平行度をゴムブッシュとＯ−リングによって保つように構成することで、カッターヘッドを組立後にカッティング面とカッター刃の間の平行度を調整する作業が不要となり、ランニングコスト等の低減に貢献できる。
【００５３】
第２のカッターホルダはカッター軸と一体でもよいが、本実施の形態のように分離することによって、カッター軸の組立が容易となり、また、例えば、Ｏ−リングや、ゴムブッシュ等が圧縮荷重の変化によってカッターホルダが摩耗した場合に、カッター軸全体を交換することなく、安価なカッターホルダのみの交換ですむという利点がある。
【００５４】
なお、Ｏ−リングには弾性限度があるが、カッター刃の押し付け荷重の分力として発生する荷重であり、修正角度θが大きくとも、通常０．１度を越えることはなく、Ｏ−リングに加わる分力は僅かである。従って、安価な市販のＯ−リングを用いることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５６】
造粒装置のカッター軸にカッター刃を保持させるための保持手段を２つのカッターホルダに分割し、一方のカッターホルダにカッター刃をボルト等によって堅固に保持させるとともに、他方のカッターホルダを、駆動力伝達のためのキー等を介してカッター軸に結合し、両カッターホルダの結合部には軸方向の嵌合部と周方向の対向部を設けて、周方向の対向部に介在する弾性体によってカッター刃の傾き修正を自動的に行なう追従性にすぐれたカッターヘッドを実現できる。
【００５７】
このようなカッターヘッドをカッター軸に搭載することで、カッティング面に対するカッター刃の相対精度を常時高水準に保ち、尾付きペレット等の不良品を生じるおそれのない高性能で生産効率の高い造粒装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による造粒装置の主要部とカッターヘッドを示す模式断面図である。
【図２】図１のカッターヘッドを示す正面図である。
【図３】造粒装置のカッター装置全体を示す図である。
【図４】一従来例による造粒装置の主要部とカッターヘッドを示す模式断面図である。
【図５】図４のカッターヘッドを示す正面図である。
【符号の説明】
１　　ダイプレート
１ａ　　ノズル穴
２　　水室
３　　カッターユニット
４　　駆動部
１０　　カッターヘッド
１１　　カッター刃
１２、１３　　カッターホルダ
１２ａ、１２ｂ　　内径部
１２ｃ、１３ｃ　　端面
１３ａ、１３ｂ　　外径部
１４　　カッターサポート
１５　　キー
１６、１７、１８、１９　　ボルト
２０ａ　　ゴムブッシュ
２０ｂ、２０ｃ　　Ｏ−リング
２１　　カッター軸
２２　　カップリング

Claims (3)

1. ストランド押出用のノズル穴（１ａ）を有するダイプレート（１）に垂直なカッター軸（２１）のまわりに放射状に配設されるカッター刃（１１）および前記カッター刃を前記カッター軸に保持させるための保持手段（１２、１３）を備えた造粒装置のカッターヘッド（１０）であって、前記保持手段が、前記カッター刃を位置決めするためのカッターサポート（１４）を介して前記カッター刃を支持する第１のカッターホルダ（１２）と、駆動力伝達手段（１５）を介して前記カッター軸に嵌着される第２のカッターホルダ（１３）と、前記第１および前記第２のカッターホルダを互いに締結する締結手段（１９）を有し、前記第１および前記第２のカッターホルダが、互いに対向する端面の間に弾性体（２０ａ）を介在させ、前記締結手段によって締結される周方向の対向部（１２ｃ、１３ｃ）と、互いに嵌挿される軸方向の嵌合部（１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ）を備えていることを特徴とする造粒装置のカッターヘッド。
2. 第１および第２のカッターホルダの軸方向の嵌合部が、前記軸方向に離間した少なくとも２つの弾性部材（２０ｂ、２０ｃ）を介在させて互いに嵌挿されていることを特徴とする請求項１記載の造粒装置のカッターヘッド。
3. 弾性部材がＯ−リングであることを特徴とする請求項２記載の造粒装置のカッターヘッド。

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