特許 6379848 ゴム混練装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6379848

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】ゴム混練装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/28 20060101AFI20180820BHJP

   B29B 7/38 20060101ALI20180820BHJP

   B29B 7/26 20060101ALI20180820BHJP

   B29K 21/00 20060101ALN20180820BHJP

【ＦＩ】

   B29B7/28

   B29B7/38

   B29B7/26

   B29K21:00

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-166805(P2014-166805)

(22)【出願日】2014年8月19日

(65)【公開番号】特開2016-43486(P2016-43486A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(72)【発明者】

【氏名】松田 陽介

(72)【発明者】

【氏名】小山 正道

(72)【発明者】

【氏名】松井 孝宏

【審査官】 山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１１９０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２５２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２７２８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０９３４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ ７／００− ７／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム混練機と、このゴム混練機の下方に配置されたアンダーミキサとで構成されたゴム混練装置を用いて、前記ゴム混練機により混練りしたゴム材料を前記アンダーミキサに投入し、このアンダーミキサによりシート状のゴム材料にして排出し、順次、新たなバッチのゴム材料を前記ゴム混練機およびアンダーミキサにより混練してシート状のゴム材料を得るゴム混練装置の制御方法において、
混練するバッチ毎に、前記ゴム混練機および前記アンダーミキサのそれぞれにおける工程に要する時間を予め把握しておき、この予め把握している時間に基づいて前記ゴム混練機における工程開始時刻を設定することにより、種類の異なるゴム材料を連続して混練する際に、前記アンダーミキサにおける工程が完了してシート状のゴム材料の排出が完了した直後に、前記ゴム混練機における工程が完了した直後のゴム材料を前記アンダーミキサに投入することを特徴とするゴム混練装置の制御方法。

【請求項2】

前記アンダーミキサに直前に投入したゴム材料のアンダーミキサにおける工程に要する時間をリアルタイムで予測し、この予測結果と前記予め把握している前記アンダーミキサにおける工程に要する時間との比較に基づいて、前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の混練条件の調整を行う請求項１に記載のゴム混練装置の制御方法。

【請求項3】

前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の混練条件の調整が、前記ゴム混練機における工程でのこのゴム混練機のロータの積算回転数と所定パラメータとの予め取得している関係に基づいて前記ロータの回転速度を調整することであり、前記所定パラメータが前記ロータの駆動に要する積算電力、前記ゴム混練機での前記ゴム材料の温度または前記ゴム混練機での前記ゴム材料の積算熱履歴量のいずれかである請求項２に記載のゴム混練装置の制御方法。

【請求項4】

前記アンダーミキサにおける工程での異常を検知した際には、前記ゴム混練機のロータ回転速度を低減させるとともに、前記ゴム混練機に内設されたラムを混練時の所定位置よりも上方位置に移動させて、前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の前記アンダーミキサへの投入時刻を遅らせる、または、前記アンダーミキサへの投入を停止する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム混練装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム混練装置の制御方法に関し、さらに詳しくは、種類の異なるゴム材料を連続して混練する際に、異種ゴムが混ざることを防止しつつ、ゴム混練機の稼働率を向上させて高い生産性を得ることができるゴム混練装置の制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム混練機によって原料ゴムと各種配合剤とを混合、混練する混練工程がある。ゴム混練機により混練されたゴム材料は、例えば、下方のアンダーミキサに投入されてシーティングされ、シート状ゴム材料として次に工程に送られる（特許文献１参照）。このようなゴム混練機とアンダーミキサとで構成されるゴム混練装置を用いて、種類の異なるゴム材料を連続して混練する場合、前後の異種ゴムを混ぜないよう十分な注意が必要である。

【0003】

従来、異種ゴムを混ぜないために、ゴム混練機によって先に混練したゴム材料がアンダーミキサ内部から完全に排出されたことをオペレータが確認していた。この確認後に、次に混練する別の種類のゴム材料をゴム混練機に投入して混練していた。それ故、ゴム混練機が次のゴム材料を混練するまで待機する待機時間が長くなり、稼働率が低下するという問題があった。このことが、ゴムの生産性を向上させる際の障害の一因になっていた。また、オペレータの負担が大きいという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−３４７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、種類の異なるゴム材料を連続して混練する際に、異種ゴムが混ざることを防止しつつ、ゴム混練機の稼働率を向上させて高い生産性を得ることができるゴム混練装置の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明のゴム混練装置の制御方法は、ゴム混練機と、このゴム混練機の下方に配置されたアンダーミキサとで構成されたゴム混練装置を用いて、前記ゴム混練機により混練りしたゴム材料を前記アンダーミキサに投入し、このアンダーミキサによりシート状のゴム材料にして排出し、順次、新たなバッチのゴム材料を前記ゴム混練機およびアンダーミキサにより混練してシート状のゴム材料を得るゴム混練装置の制御方法において、混練するバッチ毎に、前記ゴム混練機および前記アンダーミキサのそれぞれにおける工程に要する時間を予め把握しておき、この予め把握している時間に基づいて前記ゴム混練機における工程開始時刻を設定することにより、種類の異なるゴム材料を連続して混練する際に、前記アンダーミキサにおける工程が完了してシート状のゴム材料の排出が完了した直後に、前記ゴム混練機における工程が完了した直後のゴム材料を前記アンダーミキサに投入することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、混練するゴム材料のバッチ毎に予め把握した、ゴム混練機での混練工程に要する時間およびアンダーミキサでの混練工程に要する時間に基づいて、ゴム混練機およびアンダーミキサによる混練を制御することで、ゴム混練機での工程を完了した直後のゴム材料を、先にアンダーミキサに投入したゴム材料がシート状に形成されてすべて排出された直後に、このアンダーミキサに投入することができる。これにより、種類の異なるゴム種を連続して混練する場合であっても、異種ゴムがアンダーミキサで混ざる不具合を防止することができ、待機時間を最小限にして連続的に混練することが可能になる。これに伴って、ゴム混練機の稼働率が向上し、高い生産性でゴム材料を得ることができる。

【0008】

また、バッチ毎に、混練したゴム材料がアンダーミキサ内部から完全に排出されたことをオペレータが確認する必要もなくなる。それ故、オペレータの負担が軽減する。

【0009】

ここで、前記アンダーミキサに直前に投入したゴム材料のアンダーミキサにおける工程に要する時間をリアルタイムで予測し、この予測結果と前記予め把握している前記アンダーミキサにおける工程に要する時間との比較に基づいて、前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の混練条件の調整を行うこともできる。これにより、アンダーミキサでの工程に要する時間が何らかの原因で、予め把握している時間よりも長くなった場合でも、異種ゴムがアンダーミキサで混ざる不具合を確実に防ぐには有利になる。

【0010】

前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の混練時間の調整は、例えば、前記ゴム混練機における工程でのこのゴム混練機のロータの積算回転数と所定パラメータとの予め取得している関係に基づいて前記ロータの回転速度を調整することにより行う。

【0011】

前記アンダーミキサにおける工程での異常を検知した際には、例えば、前記ゴム混練機のロータ回転速度を低減させるとともに、前記ゴム混練機に内設されたラムを混練時の所定位置よりも上方位置に移動させて、前記ゴム混練機で混練しているゴム材料の前記アンダーミキサへの投入時刻を遅らせる、または、前記アンダーミキサへの投入を停止する。これにより、アンダーミキサに異常が生じた際にも、異種ゴムがアンダーミキサで混ざる不具合を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に用いるゴム混練装置を例示する説明図である。

【図2】図１のゴム混練装置を用いてゴム材料を混練している状態を例示する説明図である。

【図3】本発明による混練手順を模式的に例示する説明図である。

【図4】従来方法による混練手順を模式的に例示する説明図である。

【図5】ゴム混練機のロータの積算回転数と積算電力との関係を示すグラフ図である。

【図6】ゴム混練機のロータの積算回転数とゴム材料の温度との関係を示すグラフ図である。

【図7】ゴム混練機のロータの積算回転数とゴム材料の積算熱履歴量との関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明のゴム混練装置の制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0014】

図１、図２に例示するゴム混練装置１は、ゴム混練機２と、ゴム混練機２の下方に連接されたアンダーミキサ１０とを備えている。このゴム混練機２には制御部２ａとセンサ２ｂとが備わっている。制御部２ａにはセンサ２ｂの検知データが入力され、ゴム混練機２の動作は制御部２ａによって制御される。

【0015】

ゴム混練機２は、混練室４と、混練室４の上方に連接されたラム室５とを備えていて、混練室４には一対のロータ３と、オイルを投入する油投入部７ａとが設けられている。それぞれのロータ３は平行して配置された回転軸３ａによって回転駆動される。混練室４の底面には開閉する排出扉９が設けられている。混練室４では、原料ゴムＧ、カーボンＣ、オイル等とからなるゴム材料Ｒが混合、混練される。

【0016】

ラム室５にはラム６が内設されている。ラム６は、ゴム材料Ｒを混練する際の所定位置と、この所定位置よりも上方の待機位置との間を移動し、混練室４の内圧（ラム圧力）を調整する。ラム室５には、原料ゴムＧを投入するゴム投入部７ｂと、カーボンＣを投入するホッパ８とが設けられている。

【0017】

センサ２ｂは、ロータ３の回転速度、ロータ３の回転駆動用のモータの電流値Ｉ、混練室４の温度Ｔ、ゴム材料Ｒの温度Ｔｒ、ラム圧力Ｐｒ等を検知する。これら検知データに基づいて制御部２ａでは、ロータの積算回転数、電流値Ｉの時間変化量、駆動に要する電力、この電力の積算値である積算電力等が算出される。

【0018】

アンダーミキサ１０は、ケーシング１１に内設されたスクリュー１２と、一対のシーティングロール１３とを備えている。このアンダーミキサ１０にはさらに、制御部１０ａとセンサ１０ｂとが備わっている。制御部１０ａにはセンサ１０ｂの検知データが入力され、アンダーミキサ１０の動作は制御部１０ａによって制御される。この制御部１０ａとゴム混練機２に備わる制御部２ａとは相互にデータを送受信できる構成になっている。

【0019】

アンダーミキサ１０では、投入されたゴム材料Ｒをスクリュー１２によって押出し、次いで、一対のシーティングロール１３を通過させてシート状のゴム材料Ｒを形成する。

【0020】

センサ１０ｂは、スクリュー１２の回転速度、シーティングロール１３の回転速度、ロール１３間のギャップ、ケーシング１１の内圧等を検知する。

【0021】

次いで、このゴム混練装置１を用いてゴム材料Ｒを混練する本発明の手順を説明する。以下の説明では、図３に示すように同じ種類のゴム材料Ｒ１を２バッチ連続して混練した後、続けて種類の異なるゴム材料Ｒ２を混練する場合を例にする。図３および図４では、１バッチ目のゴム材料Ｒ１をＲ１（１）、２バッチ目のゴム材料Ｒ１をＲ１（２）で示している。尚、制御部２ａ、制御部１０ａには、ゴム材料Ｒ１、Ｒ２のバッチ毎の重量も予め入力されて記憶されている。

【0022】

まず、ゴム混練機２では、１バッチ目のゴム材料Ｒ１を混練して工程が完了すると、そのゴム材料Ｒをアンダーミキサ１０に投入する。ゴム混練機２における工程に要する時間はＴ１である。アンダーミキサ１０では、投入されたゴム材料Ｒ１をスクリュー１２によって押出し、次いで、一対のシーティングロール１３を通過させてシート状のゴム材料Ｒ１を形成する。アンダーミキサ１０における工程に要する時間はｔ１である。

【0023】

ゴム混練機２では、続いて２バッチ目のゴム材料Ｒ１が１バッチ目と同様に混練される。混練された２バッチ目のゴム材料Ｒ１も１バッチ目と同様にアンダーミキサ１０に投入されてシート状に形成される。ゴム混練機２では、２バッチ目のゴム材料Ｒ１をアンダーミキサ１０に投入した後は、ゴム材料Ｒ１に引き続きゴム材料Ｒ２を混練する。

【0024】

ゴム混練機２では、ゴム材料Ｒ２を混練して工程が完了すると、そのゴム材料Ｒ２をアンダーミキサ１０に投入する。ゴム材料Ｒ２は、ゴム材料Ｒ１に比して混練により多くの時間を要し、ゴム混練機２における工程に要する時間はＴ２である。アンダーミキサ１０では、投入されたゴム材料Ｒ２をスクリュー１２によって押出し、次いで、一対のシーティングロール１３を通過させてシート状のゴム材料Ｒ２を形成する。アンダーミキサ１０における工程に要する時間はｔ２である。

【0025】

ここで、上記の時間Ｔ１およびＴ２、時間ｔ１およびｔ２は、過去の実績から予め把握されていて、それぞれが制御部２ａ、制御部１０ａに記憶されている。そこで、ゴム混練機２ではゴム材料Ｒ１、Ｒ２に対して、制御部２ａの制御によって、それぞれ時間Ｔ１、Ｔ２で工程を完了させる。アンダーミキサ１０ではゴム材料Ｒ１、Ｒ２に対して、制御部１０ａの制御によって、それぞれ時間ｔ１、ｔ２で工程を完了させる。

【0026】

本発明では、混練するバッチ毎に、ゴム材料Ｒ１に対して予め把握している上記時間ｔ１、Ｔ２に基づいてゴム混練機２におけるゴム材料Ｒ２に対する工程開始時刻が設定される。即ち、種類の異なるゴム材料Ｒ１、Ｒ２を連続して混練する際に、アンダーミキサ１０における工程が完了してシート状のゴム材料Ｒ１が排出された（排出完了）直後に、ゴム混練機２における工程が完了した直後のゴム材料Ｒ２をアンダーミキサ１０に投入しても、アンダーミキサ１０でゴム材料Ｒ１、Ｒ２が混ざらないように、ゴム混練機２におけるゴム材料Ｒ２に対する工程開始時刻が自動的に設定される。

【0027】

例えば、従来方法では図４に示すように、異なる種類のゴム材料Ｒ１、Ｒ２がアンダーミキサ１０で混ざる不具合を防止するため、アンダーミキサ１０において２バッチ目のゴム材料Ｒ１をすべてシート状に排出して工程が完了した後に、ゴム混練機２でのゴム材料Ｒ２の混練を開始していた。即ち、従来方法では、ゴム材料Ｒ２をゴム混練機２で混合するまで待機する待機時間が多大であった。

【0028】

一方、本発明によれば、ゴム材料Ｒ２をゴム混練機２で混合するまで待機する待機時間が極めて短くできる。このように本発明を用いることにより、種類の異なるゴム材料Ｒ１、Ｒ２を連続して混練する場合であっても、ゴム材料Ｒ１、Ｒ２がアンダーミキサ１０で混ざる不具合を防止しつつ、ゴム混練機２の待機時間を最小限にして連続的に混練することが可能になる。これに伴って、ゴム混練機２の稼働率が向上し、高い生産性でゴム材料Ｒ１、Ｒ２を得るには有利になる。

【0029】

ところで、ゴム混練機２やアンダーミキサ１０における工程に要する時間Ｔ１、Ｔ２、ｔ１、ｔ２は、外気温等によっても変動し、或いは、予期しない原因によっても変動することがある。そこで、アンダーミキサ１０に直前に投入したゴム材料Ｒ１のアンダーミキサ１０における工程に要する時間ｔ１をリアルタイムで予測するとよい。そして、この予測結果と予め把握しているアンダーミキサ１０における工程に要する時間ｔ１との比較に基づいて、ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒ２の混練条件の調整を行うとよい。

【0030】

このような制御を行うことにより、例えば、アンダーミキサ１０での工程に要する時間ｔ１が何らかの原因で、予め把握している時間よりも長くなった場合は、ゴム混練機２でのゴム材料Ｒ２の混練時間を調整して長くする。具体的には、ゴム混練機２からゴム材料Ｒ２がアンダーミキサ１０に投入される時刻と、アンダーミキサ１０からゴム材料Ｒ１の排出が完了する時刻とを同じにする。これにより、ゴム材料Ｒ１がまだ残っているアンダーミキサ１０にゴム材料Ｒ２が投入されて、ゴム材料Ｒ１とゴム材料Ｒ２とがアンダーミキサ１０で混ざる不具合が発生することを、より確実に防ぎ易くなる。

【0031】

ここで、ゴム混練機２でのゴム材料Ｒ２の混練時間を単純に長くすると、ゴム材料Ｒが過剰に混練されて品質に悪影響が生じる。そこで、ロータ３の回転速度を当初の回転速度よりも低減させる。または、ラム６を混練時の所定位置よりも上方位置に移動させて、ラム圧力Ｐｒを低減させる。或いは、ロータ３の回転速度を低減させつつラム圧力Ｐｒを低減させることもできる。

【0032】

ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒ２の混練条件の調整は、例えば、ゴム混練機２における工程でのこのゴム混練機２のロータ３の積算回転数と所定パラメータとの予め取得している関係に基づいて前記ロータの回転速度を調整することにより行う。

【0033】

図５に例示するように、ロータ３の積算回転数と、ロータ３の駆動に要する電力の積算値（積算電力）との関係は、所定の領域では破線に示すとおりリニアになる。また、図６に例示するように、ロータ３の積算回転数と、ゴム材料Ｒ１、Ｒ２の温度Ｔｒとの関係は、所定の領域では破線に示すとおりリニアになる。図７に例示するように、ロータ３の積算回転数と、ゴム材料Ｒ１、Ｒ２の積算熱履歴量との関係は、所定の領域では破線に示すとおりリニアになる。

【0034】

ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒ２の混練条件の調整は、例えば、ゴム混練機２における工程でのこのゴム混練機２のロータ３の積算回転数と所定パラメータ（積算電力、温度、積算熱履歴量）との予め取得している関係に基づいてロータ３の回転速度を調整することにより行う。

【0035】

具体的には、ゴム材料Ｒ２の混練完了に必要な積算熱履歴量が把握されていて、ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒの積算熱履歴量が、把握されている必要な積算熱履歴量になるように混練する。この際に、図７のリニアな直線のデータに基づいて、ロータ３の回転速度を調整（変更）する。

【0036】

または、ゴム材料Ｒ２の混練完了に必要なロータ３の積算電力が把握されていて、ゴム材料Ｒ２を混練しているゴム混練機２の積算電力が、把握されている必要な積算電力になるように混練する。この際に、図５のリニアな直線のデータに基づいて、ロータ３の回転速度を調整（変更）する。

【0037】

或いは、ゴム材料Ｒ２の混練完了に必要なゴム材料Ｒ２の温度が把握されていて、ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒの温度Ｔｒが、把握されている必要な温度になるように混練する。この際に、図６のリニアな直線のデータに基づいて、ロータ３の回転速度を調整（変更）する。

【0038】

この実施形態では、アンダーミキサ１０における工程での異常をセンサ１０ｂによって検知できるようになっている。具体的には、スクリュー１２の回転速度、シーティングロール１３の回転速度、ロール１３間のギャップ、ケーシング１１の内圧等が予め設定されている正常範囲から外れた際に、異常が発生したと検知する。

【0039】

センサ１０ｂがアンダーミキサ１０の異常を検知した際には、その情報が制御部１０ａから制御部２ａに伝達される。情報を受信した制御部２ａは、例えば、ゴム混練機２のロータ３の回転速度を低減させるとともに、ラム６を混練時の所定位置よりも上方位置に移動させる。これにより、ゴム混練機２で混練しているゴム材料Ｒ２の混練を遅延させて、この工程を完了するまでに要する時間を長くする。これに伴って、このゴム材料Ｒ２のアンダーミキサ１０への投入時刻を遅らせる。場合によっては、ゴム材料Ｒ２のアンダーミキサ１０への投入を停止する。

【0040】

このような制御を行うと、アンダーミキサ１０に異常が生じた際にも、ゴム材料Ｒ１、Ｒ２がアンダーミキサ１０において混ざる不具合を防ぐことができる。

【0041】

尚、ゴム混練装置１を構成するゴム混練機２、アンダーミキサ１０は、上記で説明した構造に限定されず、種々の構造を採用することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ ゴム混練装置
２ ゴム混練機
２ａ 制御部
２ｂ センサ
３ ロータ
３ａ 回転軸
４ 混練室
５ ラム室
６ ラム
７ａ 油投入部
７ｂ ゴム投入部
８ ホッパ
９ 排出扉
１０ アンダーミキサ
１０ａ 制御部
１１ ケーシング
１２ スクリュー
１３ シーティングロール
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ ゴム材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】