(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機のスクリュ回転数と、押出機に原料を供給するフィーダの回転数とを停止状態から定常状態まで制御しながら押出機の自動立ち上げを行う方法において、前件部をスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化とし、後件部をスクリュ回転数（変速）、フィーダ回転数（変速）としたファジールールと、これらファジー変数のメンバシップ関数とにより、スクリュ、フィーダ回転数を目標回転数まで増速することを特徴とする押出機の自動立ち上げ方法。
【請求項２】
スクリュ、フィーダ回転数を目標回転数まで到達させた後、前件部をフィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化とし、後件部をフィーダ回転数（変速）としたファジールールと、これらファジー変数のメンバシップ関数とにより、スクリュ負荷電流が過負荷にならないように、フィーダ回転数を増減速することを特徴とする請求項１記載の押出機の自動立ち上げ方法。
【請求項３】
請求項２記載のフィーダ回転数、フィーダ回転数（変速）の回転数領域を目標回転数の８０〜１００％としたことを特徴する押出機の自動立ち上げ方法。
【請求項４】
押出機のスクリュ回転数と、押出機に原料を供給するフィーダの回転数とを停止状態から定常状態まで制御しながら押出機の自動立ち上げを行う装置において、
スクリュおよびフィーダ用モータの制御系は、
目標とするスクリュ回転数、フィーダ回転数がオペレータにより入力される条件設定部と、
立ち上げ中のスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流を受けて、スクリュ負荷電流変化に応じてスクリュ回転数（変数）、フィーダ回転数（変速）をファジー推論するファジー演算部と、
ファジー演算部により得られた値を受けて、スクリュおよびフィーダにそれぞれ操作量を出力する制御部とから構成され、
スクリュ回転数、フィーダ回転数を目標回転数まで増速することを特徴とする押出機の自動立ち上げ装置。
【請求項５】
スクリュ回転数、フィーダ回転数を目標回転数まで到達させた後、前記ファジー演算部は、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流を受けて、スクリュ負荷電流変化に応じてフィーダ回転数（変速）をファジー推論し、前記制御部は、ファジー演算部により得られた値を受けて、フィーダ回転数を増減速することを特徴とする請求項４記載の押出機の自動立ち上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出機の自動立ち上げ方法およびその装置に係るものであり、詳しくは、ファジー推論を活用することによりスクリュ押出機の立ち上げを自動的、かつ迅速に行なうことができる押出機の自動立ち上げ方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂などの押出成形において、押出成形を開始して定常状態に到達させる際の押出機の立ち上げ方法としては、使用原料や使用口金毎に予め求められたパターンに従って、押出機のスクリュ回転数と、押出機への原料供給量を徐々に増加させる方法が採られていた。
【０００３】
これを図５および図６に基づいて説明する。
【０００４】
図５は、従来の押出機の立ち上げ装置を示す構成図である。同図において、押出機１のシリンダ２内にはスクリュ３が回転自在に挿設され、シリンダ２の後方上部にはフィーダ４を備えたホッパ５が配設されている。スクリュおよびフィーダ用モータ６，７の制御系は、条件設定部８と制御部１０とから構成されている。
【０００５】
次に、上述した押出機の立ち上げ装置の作用について説明する。
【０００６】
制御部１０は、条件設定部８からパターン入力値ａ′を受けて、フィーダ用モータ７にフィーダ回転指令ｃ′を与え、そのフィーダフィードバック信号ｂ′によりフィーダ回転数を制御しながら原料を供給し、同様に、スクリュ用モータ６にスクリュ回転指令ｅ′を与え、そのスクリュフィードバック信号（スクリュ負荷電流信号を含む）ｄ′によりスクリュ回転数を制御しながら原料を押し出す。
【０００７】
具体的には、押出機１の立ち上げにあたって、オペレータが図６に例示するような時間Ｔ1〜Ｔnと回転数Ｎ1〜Ｎnを座標軸としたスクリュとフィーダの立ち上げパターンを求めて、条件設定部８に入力し、それに従い制御部８において段階的にフィーダ、スクリュ回転数を上げて、定常状態に到達させていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
押出成形における多品種少ロット化に対応するために、使用原料や使用口金の種類を増やし、それらを頻繁に切り替えると、押出機の立ち上げに要する時間の比重が高くなる。そこで、押出機を迅速に立ち上げすることが重要となってくる。
【０００９】
ところが、従来の押出機の立ち上げ方法では、使用原料や使用口金毎に、オペレータがスクリュとフィーダの立ち上げパターンを求めて、条件設定部に入力する必要があり、適正な条件設定に時間を要するという問題点があった。また、その立ち上げ条件（立ち上げパターン）も、過負荷にならないように原料供給量を徐々に増加するように安全サイドに設定するため、立ち上げに時間がかかり、その間に多量の原料ロスがでるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、押出機または使用原料もしくは使用口金の違いによって、多くの立ち上げ条件の設定をする必要がなく、かつ、立ち上げ時間を短縮することができる押出機の立ち上げ方法およびその装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を次のようにして解決した。すなわち、
押出機のスクリュ回転数と、押出機に原料を供給するフィーダの回転数とを停止状態から定常状態まで立ち上げる際は、ファジー推論により、スクリュ負荷電流変化が大きい場合は、スクリュ、フィーダ回転数を増速しない、ないしは減速し、スクリュ負荷電流が安定している場合は、スクリュ、フィーダ回転数を増速して、スクリュ、フィーダ目標回転数に到達させる。
【００１２】
また、スクリュ、フィーダ回転数が目標回転数まで立ち上がった後は、スクリュ回転数を目標回転数に一定に維持すると共に、ファジー推論により、スクリュ負荷電流が過負荷にならないように、フィーダ回転数を増減速する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による、押出機のスクリュ回転数と、押出機に原料を供給するフィーダの回転数とを停止状態から定常状態まで制御しながら押出機の自動立ち上げを行う方法は、前件部をスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化とし、後件部をスクリュ回転数（変速）、フィーダ回転数（変速）としたファジールールと、これらファジー変数のメンバシップ関数とにより、スクリュ、フィーダ回転数まで増速することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、スクリュ回転数、フィーダ回転数を目標回転数まで到達させた後、前件部をフィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化とし、後件部をフィーダ回転数（変速）としたファジールールと、これらファジー変数のメンバシップ関数とにより、スクリュ負荷電流が過負荷にならないように、フィーダ回転数を増減速することを特徴とする。この場合、フィーダ回転数、フィーダ回転数（変速）の回転数領域を目標回転数の８０〜１００％とすることが望ましい。
【００１５】
本発明による、押出機のスクリュ回転数と、押出機に原料を供給するフィーダの回転数とを停止状態から定常状態まで制御しながら自動立ち上げを行う装置は、
そのスクリュおよびフィーダ用モータの制御系が、
目標とするスクリュ回転数、フィーダ回転数がオペレータにより入力される条件設定部と、
立ち上げ中のスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流を受けて、スクリュ負荷電流変化に応じてスクリュ回転数（変数）、フィーダ回転数（変速）をファジー推論するファジー演算部と、
ファジー演算部により得られた値を受けて、スクリュおよびフィーダにそれぞれ操作量を出力する制御部とから構成され、
スクリュ回転数、フィーダ回転数を目標回転数まで増速することを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、スクリュ回転数、フィーダ回転数を目標回転数まで到達させた後、前記ファジー演算部は、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流を受けて、スクリュ負荷電流の変化に応じてフィーダ回転数（変速）をファジー推論し、前記制御部は、ファジー演算部により得られた値を受けて、フィーダ回転数を増減速することを特徴とする。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明による押出機の立ち上げ装置を示す構成図である。同図において、押出機１のシリンダ２内にはスクリュ３が回転自在に挿設され、シリンダ２の後方上部にはフィーダ４を備えたホッパ５が配設されている。スクリュおよびフィーダ用モータ６，７の制御系は、条件設定部８、ファジー演算部９および制御部１０とから構成されている。
【００１９】
条件設定部８には、スクリュおよびフィーダの目標回転数、すなわち、立ち上げ完了回転数がオペレータにより入力される。
【００２０】
ファジー演算部９は、立ち上げ中のスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流を受けて、スクリュ負荷電流変化に応じてスクリュ３およびフィーダ４の回転数（変速）を演算する。
【００２１】
制御部１０は、ファジー演算部９により演算された値を受けて、スクリュ３およびフィーダ４にそれぞれ操作量を出力する。
【００２２】
次に、上述した押出機の立ち上げ装置の作用について説明する。
【００２３】
制御部１０は、条件設定部８からスクリュ、フィーダ立ち上げ完了回転数ａ、ファジー演算部９からフィーダ、スクリュ回転指令ｆを受けて、フィーダ用モータ７にフィーダ回転指令ｃを与え、そのフィーダフィードバック信号ｂによりフィーダ４の回転数を制御しながら原料を供給し、同様に、スクリュ用モータ６にスクリュ回転指令ｅを与え、そのスクリュフィードバック信号（スクリュ負荷電流信号を含む）ｄによりスクリュ回転数を制御しながら原料を押し出す。なお、ファジー演算部９には、スクリュ、フィーダフィードバック信号（スクリュ負荷電流信号を含む）ｇが制御部１０を介して入力される。
【００２４】
前記ファジー演算部の構成と作用をより具体的に説明する。
【００２５】
ファジー演算部９は、好ましくは、立ち上げ用データベースと負荷監視用データベースに別れている。
【００２６】
まず、立ち上げ用データベースについて説明する。
【００２７】
立ち上げ用データベースは、図２に示すオペレータの経験則を記述した立ち上げ用ファジールールと、図３に示すメンバシップ関数とに基づいてファジー推論を実行する。
【００２８】
図２に示す立ち上げ用ファジールールの例では、前件部をスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化（スクリュ電流変化）とし、後件部をスクリュ回転数（変速）およびフィーダ回転数（変速）としている。なお、スクリュ負荷電流変化とは、所定の判定時間、例えば１０秒間の電流変化量である。同図においてスクリュ、フィーダ回転数およびスクリュ、フィーダ回転数（変速）は、目標回転数に対する比率（％）で表示されている。
【００２９】
次に、図２を参照してファジールールの一部を具体的に説明する。
【００３０】
ルール１： スクリュ回転数がＡ（０〜１０％）、フィーダ回転数がＡ（０〜１０％）であれば、スクリュ回転数（変速）をＣ（２０〜６０％）、フィーダ回転数（変速）をＢ（０〜３０％）にする。
【００３１】
ルール２： スクリュ回転数がＣ（２０〜６０％）、フィーダ回転数がＢ（０〜３０％）で、スクリュ負荷電流変化がＰＬ（変化大＋）であれば、スクリュ回転数（変速）をＣ（２０〜６０％）、フィーダ回転数（変速）をＢ（０〜３０％）にする。
【００３２】
ルール３：スクリュ回転数がＣ（２０〜６０％）、フィーダ回転数がＢ（０〜３０％）で、スクリュ負荷電流変化がＺＲ（安定）であれば、スクリュ回転数（変速）をＤ（４５〜８０％）、フィーダ回転数（変速）をＣ（２０〜６０％）にする。
【００３３】
すなわち、このルールでは、スタート時は、スクリュ負荷電流変化に関係なくスクリュ、フィダー回転数を所定の回転数まで上げる。その後、スクリュ負荷電流変化が大きい場合は、スクリュ、フィーダ回転数を増速しない、ないしは減速し、スクリュ負荷電流が安定している場合は、スクリュ、フィーダ回転数を増速する。
【００３４】
図３（ａ）は、スクリュ、フィーダ回転数のメンバシップ関数を示すものであって、この例では、両メンバシップ関数を同一としている。また、三角形のメンバシップ関数としているが、つり鐘型や台形の関数となることもある。また、この例では、スクリュ、フィーダ回転数（変速）のメンバシップ関数は、上記スクリュ、フィーダ回転数のメンバシップ関数と同一しているので説明を省略している。図３（ｂ）は、スクリュ負荷電流変化のメンバシップ関数を示している。
【００３５】
スクリュ、フィーダ回転数のラベルは、例えば、図３（ａ）に示すように６つに区分されている。
Ａ＝０〜２０％
Ｂ＝０〜４０％
Ｃ＝２０〜６０％
Ｄ＝４０〜８０％
Ｅ＝６０〜１００％
Ｆ＝８０〜１００％
【００３６】
また、スクリュ負荷電流変化のラベルは、例えば、図３（ｂ）に示すように３つに区分されている。この場合、５Ａとは、例えば１０秒間に５Ａ変動することを意味している。
ＮＬ＝−５Ａ〜−２Ａ（変化大−）
ＺＲ＝−５Ａ〜＋５Ａ（安定）
ＰＬ＝＋２Ａ〜＋５Ａ（変化大＋）
【００３７】
次に、押出成形の開始から定常状態まで到達させるためのファジー推論を活用したスクリュ回転数およびフィーダ回転数の増速の仕方について説明する。
【００３８】
ファジー推論は、ファジー演算部に入力された図２に示めすファジールールと、図３に示めすメンバシップ関数に従って、通常のファジー制御法と同様に行なうことができる。
【００３９】
スタートの条件としては、負荷電流変化に関係なく、例えば、スクリュ回転数を３０〜５０%まで上げ、フィーダ回転数を２０〜３０%にあげる。その際、運転条件であるスクリュ回転数、フィーダ回転数およびスクリュ負荷電流が検出され、フィードバック信号としてファジー演算部に入力される。ファジー演算部では、この入力された運転条件に該当する前件部をもったルールのすべてを選択し、各々のルールで前件部全体に対する適合度を求める。次に、この適合度をもとに、後件部の操作量であるスクリュ、フィーダ回転数（増速）のメンバシッブ関数を各々修正する。次に各ルールで得られた操作量のメンバシップ関数から総合的に、一般的には重心をとる方法を用いて、操作量を求める。この操作量は、フィーダ、スクリュ回転指令ｆとして制御部１０を介してスクリュ、フィーダ用モータ６，７に与えられ、スクリュ、フィーダ回転数をスクリュ、フィーダ立ち上げ完了回転数（目標回転数）ａまで増速する。
【００４０】
次に、負荷監視用データベースについて説明する。このデータベースは、スクリュ、フィーダ回転数が目標回転数まで立ち上がった後、スクリュ回転数を目標回転数に一定に維持すると共に、スクリュ負荷電流が過負荷にならないように、フィーダ回転数を増減速して微調整を行なうものである。
【００４１】
負荷監視用のファジールールの例（図示せず）では、前件部をフィーダ回転数およびスクリュ負荷電流変化とし、後件部をフィーダ回転数（変速）としている。フィーダ回転数およびフィーダ回転数（変速）は、上述した立ち上げ用ファジールールと同様、目標回転数に対する比率（％）で表示されている。
【００４２】
図４は、フィーダ回転数のメンバシップ関数の一例を示すものであって、フィーダ回転数の回転領域は、目標回転数の例えば８０から１００％の範囲に定められ、ラベルはＡ〜Ｆまで６つに区分されている。フイーダ回転数（変速）についても同様なメンバシップ関数が定められる。
【００４３】
また、スクリュ負荷電流変化については、図３（ｂ）に示すようなメンバシップ関数が定められる。この場合には、急激な負荷電流変化に迅速に対応するために、スクリュ負荷電流変化の判定時間を、定常状態への立ち上げの場合よりも短時間（例えば２〜５秒）とするのが好ましい。また、スクリュ負荷電流変化のラベルの区分も定常状態への立ち上げの場合とは異なっていてもよい。
【００４４】
これらのメンバシップ関数は、上述した立ち上げ用データベースに比べ狭い領域についてのものであるから、精密に定めることができ、これにより、微調整を行なうことができる。なお、負荷監視用のファジー推論は、ファジー演算部９に入力され上述したファジールールと、メンバシップ関数に従って、通常のファジー制御法と同様に行なうことができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されるので、押出機または使用原料もしくは使用口金の違いによって、多くの立ち上げ条件の設定をする必要がなくなり、スイッチ一つで目標回転数まで増速できるようになり、オペレータの負担が大幅に減少する。また、立ち上げ時間が短縮されるため、原料ロスが大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による押出機の立ち上げ装置を示す構成図である。
【図２】立ち上げ用データベースのファジールールを示す図である。
【図３】立ち上げ用データベースのメンバシップ関数を示す図であり、図３（ａ）はスクリュ、フィーダ回転数のメンバシップ関数、図３（ｂ）はスクリュ負荷電流変化のメンバシップ関数を示す。
【図４】負荷監視用データベースのフィーダ回転数のメンバシップ関数を示す図である。
【図５】従来の押出機の立ち上げ装置を示す構成図である。
【図６】従来の押出機のスクリュとフィーダの立ち上げパターンを示す図である。
【符号の説明】
１  押出機
２  シリンダ
３  スクリュ
４  フィーダ
５  ホッパ
６  スクリュ用モータ
７  フィーダ用モータ
８  条件設定部
９  ファジー演算部
10  制御部
ａ  スクリュ、フィーダ立ち上げ完了回転数（目標回転数）
ａ′  パターン入力信号
ｂ、ｂ′  フィーダフィードバック信号
ｃ、ｃ′  フィーダ回転指令
ｄ、ｄ′  スクリュフィードバック信号（スクリュ負荷電流信号を含む）
ｅ、ｅ′  スクリュ回転指令
ｆ  フィーダ、スクリュ回転指令
ｇ  スクリュ、フィーダフィードバック信号（スクリュ負荷電流信号を含む）
【図１】
0003654395.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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