密閉式混練機のウェイト位置検出装置

【課題】配合剤の漏れがなく清浄な環境を維持できるとともに、検出棒やパッキンの交換等を不要としてメンテナンスを容易にできる密閉式混練機のウェイト位置検出装置を提供する。
【解決手段】チャンバ４の上部に設けた材料供給口５にフィードホッパ６が接続され、このフィードホッパ６の上端に上下動自在なピストン１７を有するウェイトシリンダ７が接続され、ピストン１７からウェイトシリンダ７の下方へ延設されたピストンロッド１８がフィードホッパ６内に上下動自在に挿通されているフローティングウェイト８に連結されている密閉式混練機において、ウェイトシリンダ７の内部に、ピストン１７又はピストンロッド１８のウェイトシリンダ７に対する相対位置を検出する検出手段２８を設ける。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム等の高分子樹脂材料を混練する密閉式混練機のウェイト位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の密閉式（バッチ式）混練機では、原料ゴム及びカーボン、フィラなどの配合剤やオイルを混練ロータが回転するチャンバ内に強制的に押し込んで混練するようになっている。このため、従来の密閉式混練機は、チャンバの上部に設けた材料供給口に接続されたフィードホッパを有し、このフィードホッパ内に材料を下方へ押し込むためのフローティングウェイトが上下動自在に設けられ、フィードホッパの上端には、フローティングウェイトを駆動させるためのウェイトシリンダが接続されている。
【０００３】かかる密閉式混練機では、フローティングウェイトの上下位置は原料ゴムの混練度合いを推し量る有力な手掛かりとなるため、ウェイト位置検出装置が設けられており、図６はこの検出装置の従来例を示している。すなわち、従来の検出装置では、フィードホッパ４０の上蓋４１を貫通させることにより外部に突出されたテルティルロッドと呼ばれる検出棒４２の下端をウェイト４３に直結し、この検出棒４２の上下位置を外部から目視等によって検出することにより、フローティングウェイト４３の上下位置を察知するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のウェイト位置検出装置では、検出棒４２をフローティングウェイト４３に直結しているため、混練中にフローティングウェイト４３が前後左右及び上下に動くことにより、フィードホッパ４０の上蓋４１に設けたパッキン部４４からカーボン等の配合剤が外部に漏れ出し、装置周辺を汚すことがあった。
【０００５】また、検出棒４２のストロークは通常約２ｍと長いため、検出棒４２が上下動を繰り返すと、当該検出棒４２がパッキン部４４において拗れて破損することがあるとともに、パッキン部４４を早期に交換する必要も生じる。本発明は、このような実情に鑑み、配合剤の漏れがなく清浄な環境を維持できるとともに、検出棒やパッキンの交換等を不要としてメンテナンスを容易にできる密閉式混練機のウェイト位置検出装置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】上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明は、チャンバの上部に設けた材料供給口にフィードホッパが接続され、このフィードホッパの上端に上下動自在なピストンを有するウェイトシリンダが接続され、前記ピストンからウェイトシリンダの下方へ延設されたピストンロッドが前記フィードホッパ内に上下動自在に挿通されているフローティングウェイトに連結されている密閉式混練機において、前記ウェイトシリンダの内部に、前記ピストン又はピストンロッドの当該ウェイトシリンダに対する相対位置を連続的に検出する検出手段が設けられているものである（請求項１）。
【０００７】この場合、ピストンロッドはウェイトシリンダに連結されているので、ウェイトシリンダ内に設けた検出手段でピストン又はピストンロッドのウェイトシリンダに対する相対位置を検出すると、フローティングウェイトの上下方向位置が間接的に検出されることになる。このため、本発明によれば、従来のようにフィードホッパの上蓋を貫通する検出棒（テルティルロッド）をフローティングウェイトに直結しなくても、同ウェイトの上下方向位置を検出することができる。
【０００８】本発明において、検出手段としては、ピストン又はピストンロッドのストローク位置を直接検出するリニアセンサ及び光学センサや、そのストローク位置を回転運動に変換して検出するポテンショメータやロータリエンコーダ等を採用することができる。しかして、ウェイトシリンダの上端中央部から下方へ延設された長尺の検出棒を有する超音波式のリニアセンサと、この検出棒に入射した超音波を同入射側へ反射させるポインタと、を備えたものを採用する場合には、前記検出棒をピストンロッドの中心部に設けた軸心方向の挿通孔に挿通するとともに、前記ポインタをピストンロッドの上端部に設けることが好ましい。
【０００９】この場合、検出棒がピストンロッドの挿通孔に挿通されるので、大きなストロークで移動するピストンロッドの位置を検出する場合でも、ストロークの増大に応じて検出棒と挿通孔をともに長くすれば足り、検出手段が大型化するのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図４は、本発明に係るウェイト位置検出装置１が採用された密閉式混練機２を示し、この混練機２は、原料ゴム及びカーボン、フィラなどの配合剤やオイルを混練ロータ３が回転するチャンバ４内に強制的に押し込んで混練するバッチ式のものである。
【００１１】すなわち、本実施形態の混練機２は、左右一対の混練ロータ３を内部に有するチャンバ４と、このチャンバ４の上部に設けた材料供給口５に接続されたフィードホッパ６と、このフィードホッパ６の上端に接続されたウェイトシリンダ７と、フィードホッパ６内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイト８と、を備えている。
【００１２】チャンバ４は、内部に断面めがね孔状の混練室９が形成され、この混練室９内に混練ロータ３が互いに反対向きに回転するように挿通されている。混練室９の上部には材料供給口５が連通され、混練室９の下部には、ドロップドア１０によって開閉される材料排出口１１が連通されている。フィードホッパ６は、上下方向に長い方形筒状に形成され、筒内部を上下動するフローティングウェイト８で材料供給口５を閉塞できるようチャンバ４の上面に立設されている。フィードホッパ６の右側面には幅方向外方に突出した材料投入口１２が形成され、この材料投入口１２は図４の左右方向に開閉自在なホッパドア１３によって施蓋されている。
【００１３】ウェイトシリンダ７は、空圧によって（図示してないが、油圧でもよい。）フローティングウェイト８を上下動させる駆動手段として機能するもので、上下端が上下蓋１４，１５によって閉塞された円筒状のシリンダ本体１６と、このシリンダ本体１６内に上下動自在に挿通されたピストン１７とを備えており、このピストン１７の中央部にピストンロッド１８が連結されている。
【００１４】図１に示すように、シリンダ本体１６は、その下蓋１５をフィードホッパ６の上端に直結することにより同ホッパ６と同軸心状に連結されている。シリンダ本体１６の下蓋１５には、同本体１６の下部へ空気を送るための下部空圧ポート１９が設けられ、上蓋１４の中央部に立設したクッションブロック２０には、同本体１６の上部へ空気を送るための上部空圧ポート２１が設けられている。
【００１５】ピストン１７は、外周部に段差部が形成されたピストン本体２２と、この本体２２の段差部に套嵌されたシール部材２３とを備え、このシール部材２３は、ピストン本体２２の段差部にボルト締結された分割リング２４によって同本体２２側へ固定されている。シール部材２３は、外周リップ部が上下に向けられた上下一対のゴムシールを備え、上下いずれの方向からの空圧に対してもシリンダ本体１６の内面に気密に摺接するようになっている。
【００１６】ピストンロッド１８は、上端部に小径部２５が形成された段付き棒材よりなり、ピストン本体２２の中央部に下から貫通した小径部２５に固定スリーブ２６を套嵌することにより、その小径部２５がピストン１７から上方へ突出するように同ピストン１７に固定されている。このピストンロッド１８の小径部２５は、ピストン１７が最上昇する前に上蓋１４上に立設された前記クッションブロック２０に嵌合するようになっている。
【００１７】また、ピストンロッド１８は、下蓋１５の中央部に嵌合したシール機能を有するブッシュ２７に上下摺動自在に挿通することにより、前記ピストン１７からウェイトシリンダ７の下方のフィードホッパ６内にまで延設されていて、このフィードホッパ６内に突出したピストンロッド１８の下端部に前記フローティングウェイト８が直結されている。
【００１８】このため、ウェイトシリンダ７の空圧力でピストン１７を上下動させると、ピストンロッド１８を介してフローティングウェイト８がフィードホッパ６内で上下動することになる。すなわち、下部空圧ポート１９から空気を抜きながら上部空圧ポート２１に空気を供給すると、ピストン１７が下降し、フローティングウェイト８をチャンバ４の材料供給口５に到達するまで下方へ押し下げることができる（図４）。他方、上部空圧ポート２１から空気を抜きながら上部空圧ポート１９に空気を供給すると、ピストン１７が上昇し、ピストン１７が上蓋１４に到達するまでフローティングウェイト８を上方へ戻すことができる（図１及び図２）。
【００１９】この場合、ピストン１７が上蓋１４に到達する前にピストンロッド１８の小径部２５が上部空圧ポート２１を有するクッションブロック２０に嵌合するので、上昇時にピストン１７が上蓋１４へ衝突するのが防止される。図１及び図２に示すように、ウェイトシリンダ７の内部には、ピストンロッド１８の当該ウェイトシリンダ７に対する相対位置を検出する検出手段２８が設けられていて、本実施形態では、この検出手段２８は、ウェイトシリンダ７の上端中央部から下方へ延設された長尺の検出棒２９を有する超音波式のリニアセンサ３０と、この検出棒２９に沿って入射した超音波を同入射側へ反射させるポインタ３１とを備えている。
【００２０】リニアセンサ３０は、超音波の入射部と反射波の検出部とが内蔵されたセンサ本体３２と、このセンサ本体３２から下方へ延びる細い棒状の前記検出棒２９とからなり、センサ本体３２は前記クッションブロック２０の天板部に固定され、このさい、検出棒２９はクッションブロック２０の天板部に設けた孔からウェイトシリンダ７の内部に挿通され、同シリンダ７の軸心に沿って垂下される。他方、ピストンロッド１８の中心部には軸心方向に延びる挿通孔３３が形成され、この挿通孔３３に前記検出棒２９が上から挿通されている。
【００２１】ピストンロッド１８の上端部に形成した収納部には前記ポインタ３１が埋設されており、このポインタ３１は、検出棒２９の中途部を套嵌するように、リテーナ３４を介してピストンロッド１８に固定されている。上記構成に係る密閉式混練機２によれば、フィードホッパ６の材料投入口１２からゴム原料その他の材料が投入されると、ホッパドア１３が閉塞され、その後、ウェイトシリンダ７の上部空圧ポート２１から同シリンダ７内に空気が送り込まれてフローティングウェイト８が下降し、同ウェイト８がゴム原料その他の材料をチャンバ４内に押し込む。
【００２２】このさい、リニアセンサ３０のセンサ本体３２からは検出棒２９の下端に向かって常時超音波が入射されており、その超音波はポインタ３１によって上方へ反射されてセンサ本体３２の検出部に戻り、センサ本体３２からピストンロッド１８までの距離が常時検出される。しかして、ピストンロッド１８のウェイトシリンダ７に対する相対位置が検出され、これによってフローティングウェイト８の上下方向位置を間接的に検出することができる。
【００２３】なお、上記実施形態において、リニアセンサ３０は、超音波式のものだけでなく、磁力式や光学式のものを採用することができる。図５は、本発明の他の実施形態を示しており、この実施形態では、ピストンロッド１８のウェイトシリンダ７に対する相対位置を検出する検出手段２８として、リニアセンサ３０の代わりに、ロータリエンコーダ又はポテンショメータ等よりなる回転式センサ３５が採用されている。
【００２４】この回転式センサ３５は、上蓋１４の中央部に固定され、当該センサ３５の内部に巻き付けられているワイヤゲージ３６がピストンロッド１８の上端に連結されている。従って、ピストンロッド１８が上下動するとその移動量がワイヤゲージ３６を介して回転式センサ３５の回転量に変換されて検出されるので、ピストンロッド１８の上下位置を検出することができる。
【００２５】しかし、かかる回転式センサ３５を用いると、ワイヤゲージ３６の収納部が必要となるので、大きなストロークで移動するピストンロッド１８の位置を検出するには、専ら検出手段２８が大型化するという欠点がある。この点、図１〜４に示す上記リニアセンサ３０の場合には、検出棒２９をピストンロッド１８の挿通孔３３に挿通してあるので、大きなストロークで移動するピストンロッド１８の位置を検出する場合にも、ストロークの増大に応じて検出棒２９と挿通孔３３をともに長くすれば足り、検出手段２８をコンパクトにできる利点がある。
【００２６】なお、上記した各実施の形態は例示的なものであって限定的なものではない。すなわち、本発明の範囲は冒頭の特許請求の範囲によって示され、その請求項の意味に入るすべての変形例は本発明に包含されるものである。例えば、本発明は、ウェイトシリンダ７の上蓋１４に光学式センサを設けかつピストン１７の上面に反射板を設けることにより、ピストン１７のウェイトシリンダ７に対する相対位置を検出することにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、フィードホッパの上蓋を貫通するテルティルロッドをフローティングウェイトに直結することなく同ウェイトの上下方向位置を検出できるので、カーボン等の配合剤が外部に漏れ出すことがなく清浄な環境を維持できるとともに、テルティルロッドやパッキン部の破損の心配がなくなるので、混練機のメンテナンスが容易になる（請求項１）。
【００２８】請求項２記載の発明によれば、リニアセンサの検出棒がピストンロッドの挿通孔に挿通されるので、ピストンロッドのストロークが増大しても検出棒と挿通孔をともに長くすれば足り、検出手段を可及的にコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】密閉式混練機の上部を示す縦断面図である。
【図２】ウェイト位置検出装置の縦断面図である。
【図３】図１を上から見た平面図である。
【図４】密閉式混練機の全体構造を示す縦断面図である。
【図５】ウェイト位置検出装置の変形例を示す縦側面図である。
【図６】従来のウェイト位置検出装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ウェイト位置検出装置
２混練機
４チャンバ
５材料供給口
６フィードホッパ
７ウェイトシリンダ
８フローティングウェイト
１７ピストン
１８ピストンロッド
２８検出手段
２９検出棒
３０リニアセンサ
３１ポインタ
３３挿通孔

【特許請求の範囲】
【請求項１】チャンバ（４）の上部に設けた材料供給口（５）にフィードホッパ（６）が接続され、このフィードホッパ（６）の上端に上下動自在なピストン（１７）を有するウェイトシリンダ（７）が接続され、前記ピストン（１７）からウェイトシリンダ（７）の下方へ延設されたピストンロッド（１８）が前記フィードホッパ（６）内に上下動自在に挿通されているフローティングウェイト（８）に連結されている密閉式混練機において、前記ウェイトシリンダ（７）の内部に、前記ピストン（１７）又はピストンロッド（１８）の当該ウェイトシリンダ（７）に対する相対位置を連続的に検出する検出手段（２８）が設けられていることを特徴とする密閉式混練機のウェイト位置検出装置。
【請求項２】検出手段（２８）は、ウェイトシリンダ（７）の上端中央部から下方へ延設された長尺の検出棒（２９）を有する超音波式のリニアセンサ（３０）と、この検出棒（２９）に入射した超音波を同入射側へ反射させるポインタ（３１）とを備え、前記検出棒（２９）はピストンロッド（１８）の中心部に設けた軸心方向の挿通孔（３３）に挿通されているとともに、前記ポインタ（３１）がピストンロッド（１８）の上端部に設けられている請求項１記載の密閉式混練機のウェイト位置検出装置。

【図１】