JP5430124B2 - 混練度調整装置及び混練度調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、押出機や連続混練機などの混練処理設備の混練度調整装置及び混練度調整方法に関するものである。

一般に、プラスチックコンパウンド等の複合樹脂材料は、押出機や連続混練機などの混練処理設備のバレル内に母材となる高分子樹脂のペレットや粉体と添加物とを供給し、バレル内に挿通された混練スクリュによって両者を混練しながら下流側へ送ることで製造される。これら混練処理設備における材料の混練度は、材料をバレル内の混練部に停滞させて混練を進めれば進めるほど高くなる。それゆえ、従来の押出機や連続混練機には材料を堰き止めるゲート部材を備えた混練度調整装置が混練部の下流側に設けられており、ゲート部材の開閉で材料の滞留具合を変化させてゲート部材前後の圧力差ΔＰを変化させることで混練度を調整している。

このような混練度調整装置としては例えば特許文献１や特許文献２に開示されたものが知られている。この混練度調整装置は、混練スクリュの軸方向の中途部に円筒状に形成された断面円形部を備えている。そして、この断面円形部に対応した軸方向位置のバレルには、断面円形部に対して材料の流路面積を変化させられるゲート部材が設けられている。
特許文献１や特許文献２のゲート部材は断面円形部に近接離反自在となっており、ゲート部材を断面円形部に近接させると材料が混練部に停滞してゲート部材前後の圧力差ΔＰが大きくなって混練度が高くなり、ゲート部材を断面円形部から離反させると材料が流れやすくなって圧力差ΔＰが小さくなって混練度が低くなる。
特許第３８５４２９８号公報 特開平１０−３０５４２２号公報

ところで、特許文献１や特許文献２の混練度調整装置では、ゲート部材の駆動手段の駆動量ｘに対してゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化は線形的ではない。言い換えると、ゲート部材の駆動手段の駆動量ｘに対して混練度が非線形的に変化する。例えば、ゲート部材の開度δが小さい場合は、ゲート部材を少しでも動かすと流路面積が急激に増加して圧力差ΔＰ（すなわち混練度）も急激に変化する。ところが、ゲート部材の開度δが大きい場合は、ゲート部材を多少動かしても流路面積があまり変化せず、圧力差ΔＰも大きくは変化しない。

つまり、圧力差ΔＰは材料の流路面積に対してある程度線形的な相関性を示すが、ゲート部材の開度δに対しては非線形である。当然、ゲート部材の開度δ、言い替えれば断面円形部に対するゲート部材の移動量Δδを一定の変化率で変化させる特許文献１や特許文献２の混練度調整装置では、ゲート部材の開け始め（例えば開度１ｍｍ位までの範囲）において流路面積を調整するときのゲートの操作性が悪く、圧力差ΔＰ（すなわち混練度）の安定的な調整が困難であるという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ゲート部材の開け始めにおいてゲート部材前後の圧力差ΔＰ（すなわち混練度）を安定的に調整できる混練度調整装置及び混練度調整方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練度調整装置は、材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられた断面円形部に対して、当該断面円形部との間に形成される流路の面積が変化するようにゲート部材を動かして前記材料の混練度を調整する混練度調整装置であって、
前記ゲート部材を動かす駆動手段には、駆動量変換手段が備えられ、
前記駆動量変換手段は、前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する前記移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する前記移動量Δδの変化率を大きくするように構成されていることを特徴とするものである。

前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、ゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化が前記駆動量ｘに対して一定の変化率となるように設定されているのが好ましく、前記駆動量ｘに対するゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化率が一定であるという条件を、ゲート部材の移動量Δδとゲート部材前後の圧力差ΔＰとの関係に適用することで導出されたものであるのが好ましい。
なお、前記駆動量変換手段が前記ゲート部材と前記駆動手段に設けられた駆動アクチュエータとの間に設けられたカム部材である場合には、前記カム部材は、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を大きくするプロファイルを有しているのが好ましい。この場合は、前記カム部材は、前記プロファイルを有する案内溝を備えており、前記駆動手段によって前記カム部材を駆動した際に、前記案内溝に案内されてゲート部材が移動し、その開度δが変化する構成とすると良い。

また、前記駆動手段は、ゲート位置制御用の駆動モータを備えており、前記駆動量変換手段は、前記ゲート部材の位置を検出するゲート位置検出手段と、予め定めた前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの関係に従って、前記ゲート位置検出手段の検出値に応じた駆動量ｘとなるように前記駆動モータの回転量を制御する制御手段と、を備えている構成としても良い。
前記駆動量変換手段は、前記プロファイルを有する案内溝を備えたカム部材であって、 前記駆動手段によって前記カム部材を駆動した際に、当該カム部材の案内溝に案内されてゲート部材が移動し、その開度δが変化するものとしても良い。

また、本発明の混練度調整方法は、材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられた断面円形部に対して、当該断面円形部との間に形成される流路の面積が変化するようにゲート部材を動かして前記材料の混練度を調整するものであって、前記ゲート部材を、当該ゲート部材を動かす駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を大きくするように駆動することを特徴とするものである。

なお、前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係を、ゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化が前記駆動量ｘに対して一定の変化率となるように設定した場合には、前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材を駆動しても良い。
また、前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、前記駆動量ｘに対するゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化率が一定であるという条件を、ゲート部材の移動量Δδとゲート部材前後の圧力差ΔＰとの関係に適用することで導出することができる。

本発明の混練度調整装置及び混練度調整方法により、ゲート部材の開け始めにおいてゲート部材前後の圧力差ΔＰ（すなわち混練度）を安定的に調整できる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。
図１に模式的に示されるように、第１実施形態の混練度調整装置１は同方向回転噛合型の２軸押出機２（以降、単に押出機２ということがある）に設けられている。押出機２は、内部が空洞のバレル３と、この空洞なバレル３の内部を軸方向に沿って挿通する一対の混練スクリュ４、４とを有している。押出機２では、混練スクリュ４がバレル３内で回転することで、材料を混練しつつ下流側に送るようになっている。

なお、以降の説明において、図１の紙面の左側を押出機２を説明する際の上流側とし、紙面の右側を下流側とする。また、混練スクリュ４の回転軸に沿った方向を押出機２を説明する際の軸方向と呼び、この軸方向は図１の紙面の左右方向と一致する。さらに、図１の紙面の上下を押出機２を説明する際の上下方向と呼ぶ。
バレル３は軸方向に沿って長い筒状に形成されている。バレル３の内部には軸方向に沿って長いめがね孔状の空洞部が形成されており、この空洞部には一対の混練スクリュ４、４が回転自在に挿通されている。

バレル３は、軸方向の上流側に材料供給口５を有しており、この材料供給口５を介して材料を空洞部に供給可能となっている。バレル３には電気ヒータや加熱した油を用いた加熱装置（図示略）が備えられており、材料供給口５から供給された材料はこの加熱装置により溶融状態または半溶融状態に加熱される。
混練スクリュ４は、バレル３の空洞部を挿通するように左右一対設けられている。それぞれの混練スクリュ４には軸方向に長いスプライン軸（図示略）が設けられており、このスプライン軸により複数のセグメント部材が串刺し状に固定されている。

混練スクリュ４を構成するセグメント部材には様々な種類のものがあり、混練スクリュ４では複数種のセグメント部材を組み合わすことで材料を送る送り部６、材料を混練する混練部７、及び混練された材料を下流側に送る押出部８などが軸方向の所定の範囲に亘って形成される。なお、本実施形態の混練スクリュ４は、上流側から順に送り部６、混練部７、及び押出部８を１つずつ有している。
送り部６は、軸方向に配備された複数のスクリュセグメント９で構成され、このスクリュセグメント９が回転することで材料を上流側から下流側に送っている。

混練部７は、本実施形態においては、軸方向に複数のロータセグメント１０で構成されている。これらのロータセグメント１０は、いずれも軸方向に螺旋状に捩れた混練用フライト１１を複数有している。ロータセグメント１０は、混練用フライト１１を回転させて材料を混練用フライト１１のチップ部とバレル３内壁面との間に形成されるチップクリアランスに通過させることで剪断（混練）するようになっている。なお、本実施形態では材料を下流側へ送る方向のプラスの捩れ角を有するロータセグメント１０のみで構成された混練部７を例示したが、混練部７を複数のニーディングディスクセグメントやロータセグメント１０とニーディングディスクセグメントの双方で構成することもできる。

押出部８は、送り部６と同様に螺旋状に捩れたスクリュフライトを備えたスクリュセグメント９を軸方向に複数有している。押出部８のスクリュセグメント９は、ピッチが下流に位置するスクリュセグメント９ほど小さくなるように形成されており、下流側に行くほど材料の移動速度を低くして材料を加圧できるようになっている。
上述の混練部７と押出部８との間は段部状に形成されており、この部分には混練度調整装置１が設けられている。この混練度調整装置１は、混練スクリュ４に備えられた断面円形部１２と、この断面円形部１２に軸方向で対応した位置のバレル３に設けられるゲート部材１３とを備えている。ゲート部材１３は、断面円形部１２に対して近接離反自在となっており、断面円形部１２との間に形成される流路の面積を変化させてゲート部材１３の上流側と下流側とにおける材料の圧力差ΔＰ、すなわち材料の混練度を調整できるようになっている。

第１実施形態の混練度調整装置１を以下に説明する。
図２に示されるように、噛合型の２軸押出機における断面円形部１２は、混練スクリュ４と同軸の円筒形状であって、上流側のロータセグメント１０や下流側のスクリュセグメント９に比べて小径に形成されている。断面円形部１２の外周面は、軸方向と垂直な断面が混練スクリュ４の回転軸を中心とする円形状に形成されている。
ゲート部材１３は、断面円形部１２に対応した部分が断面円形部１２の円弧に沿って切り欠かれた対向縁を有する部材であって、断面円形部１２を上下から挟み込むように一対設けられている。ゲート部材１３は、バレル３を貫通するように形成された案内孔１４に挿通されており、この案内孔１４に沿って出退自在となっている。ゲート部材１３には駆動手段１５が連結されており、駆動手段１５によって上下のゲート部材１３が同じタイミングで且つそれぞれ上下の異なる方向に向かって移動するようになっている。

図２に示されるように、第１実施形態の混練度調整装置１は、ゲート部材１３と駆動手段１５として設けられた直線的に変位する駆動アクチュエータとの間に、駆動手段１５（駆動アクチュエータ）の駆動量ｘとゲート部材１３の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、ゲート部材１３の駆動手段１５の駆動量ｘをゲート部材１３の移動量Δδに変化させる駆動量変換手段１６が備えられている。
第１実施形態の駆動量変換手段１６は、具体的には案内溝１７を備えたカム部材１８と、カム部材１８の案内溝１７に案内されてゲート部材１３を移動させる作動部材１９と、を備えている。

カム部材１８は、軸方向と平行にスライド可能に配備されており、軸方向の一端には駆動手段１５が連結されている。この駆動手段１５は、リニアアクチュエータとされており、例えば内蔵する駆動モータを駆動させることで、カム部材１８を所定量だけ軸方向にスライドできるようになっている。
カム部材１８にはそのスライド方向に対して非線形に漸次変化するよう傾斜した案内溝１７が設けられており、案内溝１７には作動部材１９の混練スクリュ４の反対側の端部が移動自在に係合している。また、この作動部材１９の混練スクリュ４側の端部はゲート部材１３に固定されている。それゆえ、駆動モータを用いてカム部材１８を軸方向のいずれかの方向にスライドさせると、カム部材１８のスライドに合わせて案内溝１７が同方向にスライドし、作動部材１９が係合する案内溝１７の軸方向位置及び上下方向位置が変化し、作動部材１９に対する係合位置の変化に伴ってゲート部材１３が上下方向のいずれかに向かって移動する。

ところで、この案内溝１７は予め定められたプロファイルに沿って形成されており、カム部材１８をスライドした際に作動部材１９に連結されたゲート部材１３がプロファイルに従って所定の移動量Δδに変換されて移動するように構成されている。このプロファイルはゲート部材１３の開度δが小さいときには駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を小さくし、ゲート部材１３の開度δが大きいときには駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を大きくするように設定されている。従って、ゲート部材１３の開度δが小さいときにおける駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率が小さく、移動量Δδの変化が緩やかになるため、ゲート部材前後の圧力差ΔＰ（すなわち混練度）を安定的に調整することが可能となる。

プロファイルは、ゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化が駆動量ｘに対して一定の変化率となるように、駆動量ｘと移動量Δδとの関係を設定しており、コンピュータによるシミュレーションにおいて、駆動量ｘに対するゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化率が一定であるという条件を、ゲート部材１３の移動量Δδとゲート部材前後の圧力差ΔＰとの関係に適用することで導出することができる。
このようなプロファイルに沿って案内溝１７を形成することで、駆動手段１５の駆動量ｘをゲート部材前後の圧力差ΔＰに対して一定の変化率となるゲート部材１３の移動量Δδに一度変換した上で、この移動量Δδを用いてゲート部材前後の圧力差ΔＰを一定の変化率で変化させることが可能となる。

上述のプロファイルは、具体的には以下のようにして求めることができる。
図３に示されるように、ゲート部材の前後近傍における材料の圧力から、ゲート部材の上流側と下流側とでの材料の圧力差ΔＰをゲート部材１３の開度δに対してプロットすると、この圧力差ΔＰはゲート部材１３の開度δに対して非線形な関係を示す。このゲート部材１３の開度δに対する圧力差ΔＰの関係は指数関数となることが過去の実績からわかっているので、この関係式は式（１）に示すようなものとなる。

ところが、本発明の混練度調整装置では、ゲート部材１３の開度δに対して圧力差ΔＰが一定の変化率で変化するようにしたいので、駆動量変換手段１６から出力されたゲート部材１３の移動量ｘに対して図３の２点鎖線で示すような直線的な関係が圧力差ΔＰ’との間に成立しなければならない。この２点鎖線の関係式は、ゲート全開（移動量Ｘ）のときに圧力差ΔＰ’＝Ｐ₁を通るとすると、例えば式（２）に示すような関係となる。

ここで、駆動量ｘと移動量Δδとの関係を導き出すために、式（１）及び式（２）においてΔＰ＝ΔＰ’とすると、式（３）の関係が導かれる。

次に、式（３）の関係を満たすようにプロファイルが形成されたカム部材１８の案内溝１７について考える。図２に示されるように、カム部材１８における混練スクリュ４から遠い側の端縁から案内溝１７までの上下方向の距離をｔとすると、この距離ｔはゲート部材１３の移動量Δδ、言い替えればゲート部材１３がバレル３の内壁から上下方向に移動した距離と等しいので、ゲート部材１３の開度δとの総和は式（４）に示すように一定となる。

この式（４）に、式（３）で得られたゲート部材１３の開度δを代入して式を整理すると、以下の式（５）のようになる。

図４に図示されるように、式（５）で示される案内溝１７は、駆動手段１５の駆動量ｘが小さいときには軸方向に対して小さい傾斜角度で形成されている。言い替えれば、ゲート部材１３の開度δが小さいときには、駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率が小さくなっており、圧力差ΔＰ（すなわち混練度）の微調節が可能となっている。
また、図４に図示されるように、駆動手段１５の駆動量ｘが大きいときには軸方向に対して大きい傾斜角度で形成されている。言い替えれば、ゲート部材１３の開度δが大きいときには、駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率が大きくなっており、従来の装置と比べて同じ駆動量ｘでも圧力差ΔＰ（すなわち混練度）を大きく変化させることができるようになっている。

それゆえ、このプロファイルの案内溝１７を備えたゲート部材１３を用いて圧力差ΔＰを調整すると、図５に示すように駆動手段１５の駆動量ｘに対してゲート部材１３の上流側と下流側との圧力差ΔＰ（すなわち混練度）が開度δの小さいときでも急峻に変化することがないので精度良く（安定的に）混練度を調整できる。また、駆動量ｘに対して圧力差ΔＰが一定の変化率で変化するようになり、ゲート部材１３の制御性が向上する。
［第２実施形態］
図６は、本発明に係る混練度調整装置１の第２実施形態を示している。第２実施形態の混練度調整装置１が第１実施形態と異なる点は、カム部材１８が軸方向及び上下方向に対して垂直な回転軸周りに回転自在に取り付けられており、このカム部材１８がステッピングモータやサーボモータを用いた駆動手段１５により回転軸心２０周りに回動させられるようになっている点にある。

すなわち、第２実施形態のカム部材１８には回転軸心２０を中心にしてこの回転軸心２０から周方向に沿って遠ざかる渦巻き状に案内溝１７が形成されている。そして、カム部材１８を正逆いずれか一方向に回動させると、作動部材１９が係合する案内溝１７の位置が回転軸心２０に対して径方向に変化し、ゲート部材１３が上下いずれかに移動するようになっている。
第２実施形態のプロファイルは、以下のようにして求められる。
プロファイルは、回転軸心２０を原点とする座標上を渦巻き状に移動する軌跡を備えている。このプロファイルの軌跡は、カム部材１８の回転角度（駆動量）をｘ（ｒａｄ）としたとき式（６）のように示される。

この式（６）に上述の式（５）から導かれる距離ｔを代入することで、図７に示すようなプロファイルの軌跡が得られる。このプロファイルの軌跡は、案内溝１７の一方端（図７のＡ点）では案内溝１７の位置がカム部材１８の回転軸心２０に近くなっており、他端側（図７のＢ点）では案内溝１７の位置が回転軸心２０から遠くなっている。
ここで、カム部材１８の回転角度ｘに対して案内溝１７の位置が線形的に変化した場合には、案内溝１７は図７の一点鎖線で示す軌跡を通ることになる。
ところが、本実施形態においては、ゲート部材１３の開度δが小さい（図７のＢ点に近い側にある）ときには、案内溝１７は図７の一点鎖線で示す軌跡に比べて接線方向に小さい角度を為すように形成されており、駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率が小さくなっている。また、ゲート部材１３の開度δが大きい（図７のＡ点に近い側にある）ときには、案内溝１７は図７の一点鎖線で示す軌跡に比べて接線方向に大きな角度を為すように形成されており、駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率が大きくなっている。

それゆえ、第２実施形態駆動量の混練度調整装置１では、ゲート部材１３の開度δが小さいときには圧力差ΔＰをゆるやかに変化させることができるので、開度δが小さいときでも精度良く（安定的に）混練度を調整することができる。更には、ゲート部材１３の開度δが大きいときにも圧力差ΔＰの変化が一定しているので、駆動量ｘに対して圧力差ΔＰを一定の変化率で調整できるようになっており、ゲート部材１３の制御性が向上する。
なお、第２実施形態の混練度調整装置１における上記以外の構成は第１実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。
［第３実施形態］
図８は、本発明に係る混練度調整装置１の第３実施形態を示している。第３実施形態の混練度調整装置１が第２実施形態と異なる点は、カム部材１８とゲート部材１３との間にラック＆ピニオン機構及びスクリュネジを利用した駆動量変換手段１６が備えられている点である。この駆動量変換手段１６は、カム部材１８に連結された第１作動部材２１と、ゲート部材１３に固定された第２作動部材２２と、第１作動部材２１の直線運動を第２作動部材２２の上下運動に変える運動変換部２３とを備えている。

第１作動部材２１の先端側にはラック部２４が形成されており、運動変換部２３の内部にはこのラック部２４と噛み合うピニオンギヤ２５が回転自在に備えられている。第２作動部材２２の先端側にはスクリュネジ部が形成されており、ピニオンギヤ２５の内周側に形成された雌ネジ部と螺合している。それゆえ、第１作動部材２１を軸方向のいずれか一方にスライドさせると、運動変換部２３に設けられたピニオンギヤ２５が回動し、このピニオンギヤ２５に螺合した第２作動部材２２が上下いずれかの方向に移動する。
なお、第３実施形態の混練度調整装置１における上記以外の構成及び作用効果は第２実施形態と同様である。よって、上記以外の構成については説明を省略する。

［第４実施形態］
図９は、本発明に係る混練度調整装置１の第４実施形態を示している。図９（ａ）は混練度調整装置１を説明する断面図、図９（ｂ）は駆動量変換手段１６の説明図である。第４実施形態の混練度調整装置１が第１実施形態と異なる点は、本実施形態の混練度調整装置が公知のゲート棒式であって棒状のゲート部材１３を備えている点である。即ち、第４実施形態のゲート部材１３は、丸棒状に形成されており、混練スクリュ４と交差する方向に向かって形成された上下の案内孔１４に回動自在に挿通されている。ゲート部材１３は、全開状態で断面円形部１２に面する外周面の一部がバレル３の内周面に合わせて円弧状に切り欠かれており、全閉状態で断面円形部１２に面する他の一部が断面円形部１２の外周に沿うように円弧状に切り欠かれている。また、ゲート部材１３を所望の回動量だけ回動させる駆動手段としてゲート位置制御用の駆動モータ１５を備えている。混練度調整装置１は、この駆動モータ１５で発生した駆動力を公知の動力伝達手段を介してゲート部材１３に伝達し、ゲート部材１３を案内孔１４内で回動させることで断面円形部１２とゲート部材１３との間の材料の流路面積を変化できるようになっている。

公知の駆動伝達手段は、駆動モータ１５の回転に応じてゲート棒が回転するように駆動力を伝達するものである。例えば、駆動モータ１５の駆動力を、ウォーム・ウォームホイール機構３０およびロッド３１との間のネジ結合、ロッド３１および第一駆動板３２間のリンク結合、第一駆動板３２および第二駆動板３３に互いに噛み合うように設けられたギヤ２８ａ、２８ｂを介して、各駆動板３２、３３に連結されたゲート棒に伝達するように構成することが出来る。そして、この駆動手段には、予め定めた駆動手段１５の駆動量ｘとゲート部材１３の移動量Δδとの関係に従って、駆動手段の駆動量ｘをゲート部材１３の移動量Δδに変換する駆動量変換手段１６が備えられている。

駆動量変換手段１６は、ゲート部材１３の位置を検出するゲート位置検出手段２６と、予め定めた駆動手段の駆動量ｘとゲート部材１３の移動量Δδとの関係に従って、ゲート位置検出手段２６の検出値に応じた駆動量ｘとなるように駆動モータ１５の回転量を制御する制御手段２７と、を備えている。
ゲート位置検出手段２６には、ゲート部材１３の回動位置、言い替えればバレル３に対するゲート部材１３の回動角度を検出可能となっており、本実施形態ではゲート部材１３の回動軸に設けられたロータリーエンコーダが用いられている。ゲート位置検出手段２６で検出された検出値（ゲート部材１３の回動角度）は、制御手段２７に出力される。

制御手段２７には予め定めた駆動手段の駆動量ｘとゲート部材１３の移動量Δδとの関係、言い替えればゲート位置検出手段２６の検出値に対応した駆動モータ１５の回転量が予め入力（プログラム）されている。すなわち、この制御手段にはゲート部材１３の開度δ(ゲートバーの全閉位置からの回動角度δ)が小さいときには駆動モータ１５の駆動量ｘに対するゲート部材１３の移動量(回動量Δδ)の変化率を小さくし、ゲート部材１３の開度δが大きいときには駆動量ｘに対するゲート部材の移動量の変化率を大きくするという関係が予め定められている。そして、制御手段２７は入力された検出値に応じた駆動モータ１５の回動量（駆動量ｘ）を算出して駆動モータ１５に出力している。なお、本実施形態においては、更にこの制御手段２７により駆動モータ１５の回動量を制御することで圧力差ΔＰを駆動量ｘに対して一定の変化率で変化させることができるようになっている。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
上記実施形態では、バレル３の案内孔１４からゲート部材１３が出退することで混練度を調整する混練度調整装置１を例示した。しかし、本発明の混練度調整装置１は、例えば棒状のゲート部材（ゲートバー）を案内孔１４内で回動させることで材料の流路面積を変化させて混練度を調整するものにも用いることができる。
上記第３実施形態では、カム部材１８が回動する混練度調整装置１に運動変換部２３を設けたものを例示した。しかし、カム部材１８が直線的に移動する混練度調整装置１に運動変換部２３を設けることもできる。

上記実施形態では、混練処理設備として同方向回転噛合型の２軸押出機２を例示した。しかし、混練度調整装置１は、異方向回転型の押出機２に設けることもできるし、連続混練機に設けることもできる。また、混練処理設備の混練スクリュ４は２軸に限らず例えば１軸であっても良い。

第１実施形態の混練度調整装置を備える押出機の正面断面図である。 第１実施形態の混練度調整装置の拡大断面図である。 第１実施形態におけるゲート部材の開度に対する圧力差の変化を示す説明図である。 第１実施形態のプロファイルを示す図である。 第１実施形態における駆動量に対する圧力差の変化を示した図である。 第２実施形態の混練度調整装置の拡大断面図である。 第２実施形態のプロファイルを示す図である。 第３実施形態の混練度調整装置の拡大断面図である。 第４実施形態の混練度調整装置の説明図である。

符号の説明

１ 混練度調整装置
２ 押出機
３ バレル
４ 混練スクリュ
５ 材料供給口
６ 送り部
７ 混練部
８ 押出部
９ スクリュセグメント
１０ ロータセグメント
１１ 混練用フライト
１２ 断面円形部
１３ ゲート部材
１４ 案内孔
１５ 駆動手段
１６ 駆動量変換手段
１７ 案内溝
１８ カム部材
１９ 作動部材
２０ 回転軸心
２１ 第１作動部材
２２ 第２作動部材
２３ 運動変換部
２４ ラック部
２５ ピニオンギヤ
２６ ゲート位置検出手段
２７ 制御手段
２８ ギヤ
３０ ウォーム・ウォームホイール機構
３１ ロッド
３２ 第１駆動板
３３ 第２駆動板
Δδ 移動量
ΔＰ ゲート部材の上流側と下流側との材料の圧力差
δ ゲート部材の開度
ｔ カム部材における案内溝の上下方向の変位量
ｘ 駆動手段の駆動量

Claims (9)

1. 材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられた断面円形部に対して、当該断面円形部との間に形成される流路の面積が変化するようにゲート部材を動かして前記材料の混練度を調整する混練度調整装置であって、
   前記ゲート部材を動かす駆動手段には、駆動量変換手段が備えられ、
   前記駆動量変換手段は、前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する前記移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する前記移動量Δδの変化率を大きくするように構成されていることを特徴とする混練度調整装置。
2. 前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、ゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化が前記駆動量ｘに対して一定の変化率となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の混練度調整装置。
3. 前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、前記駆動量ｘに対するゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化率が一定であるという条件を、ゲート部材の移動量Δδとゲート部材前後の圧力差ΔＰとの関係に適用することで導出されたものであることを特徴とする請求項２に記載の混練度調整装置。
4. 前記駆動量変換手段は、前記ゲート部材と前記駆動手段として設けられた駆動アクチュエータとの間に設けられたカム部材であって、
   前記カム部材は、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を大きくするプロファイルを有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混練度調整装置。
5. 前記カム部材は、
   前記プロファイルを有する案内溝を備えており、前記駆動手段によって前記カム部材を駆動した際に、当該案内溝に案内されてゲート部材が移動し、その開度δが変化することを特徴とする請求項４に記載の混練度調整装置。
6. 前記駆動手段は、ゲート位置制御用の駆動モータを備えており、
   前記駆動量変換手段は、
   前記ゲート部材の位置を検出するゲート位置検出手段と、
   予め定めた前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの関係に従って、前記ゲート位置検出手段の検出値に応じた駆動量ｘとなるように前記駆動モータの回転量を制御する機能を有する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混練度調整装置。
7. 材料を下流側に送りながら混練する混練スクリュを備えた混練処理設備に設けられ、当該混練スクリュに備えられた断面円形部に対して、当該断面円形部との間に形成される流路の面積が変化するようにゲート部材を動かして前記材料の混練度を調整する混練度調整装置の混練度調整方法であって、
   前記ゲート部材を、当該ゲート部材を動かす駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材の開度δが小さいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を小さくし、前記ゲート部材の開度δが大きいときには前記駆動量ｘに対する移動量Δδの変化率を大きくするように駆動することを特徴とする混練度調整方法。
8. 前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、ゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化が前記駆動量ｘに対して一定の変化率となるように設定されており、
   前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材を駆動することを特徴とする請求項７に記載の混練度調整方法。
9. 前記駆動量ｘと移動量Δδとの関係は、前記駆動量ｘに対するゲート部材前後の圧力差ΔＰの変化率が一定であるという条件を、ゲート部材の移動量Δδとゲート部材前後の圧力差ΔＰとの関係に適用することで導出されており、
   前記駆動手段の駆動量ｘと前記ゲート部材の移動量Δδとの予め定めた関係に従って、前記ゲート部材を駆動することを特徴とする請求項７に記載の混練度調整方法。

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