(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形機の温度を制御する方法で、
押出成形機バレル内にある押出成形機スクリューの実際のスクリュー速度を感知するステップを有し、前記押出成形機バレルが少なくとも１つの熱交換手段を有し、さらに、
複数のスクリュー速度を索引付けし、保存するステップを有し、前記保存されたスクリュー速度はそれぞれ温度リセット値に対応し、さらに、
前記実際のスクリュー速度を前記保存されたスクリュー速度それぞれと比較するステップと、
前記保存されたスクリュー速度の１つを選択するステップを含み、前記選択されたスクリュー速度が、前記複数の保存されたスクリュー速度のうち、前記実際のスクリュー速度に代数的に最も等しい値を有する要素であり、前記選択ステップが、前記選択された保存スクリュー速度に対応する前記温度リセット値を検索し、さらに、
前記熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成するステップを有し、前記制御出力ドライバ信号が、検索された前記温度リセット値に応答し、改良点は、
熱交換手段に対する制御出力ドライバ信号の生成が最大容量においてである場合、所定の時間だけ制御アラームを遅延させることを含む方法。
【請求項２】
適応リセット制御装置が保存されたリセット値を二重センサ温度制御装置に与えると、前記制御アラームの遅延が、新しいリセット値のトリガを遅延させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御アラームの前記遅延が、前記二重センサ温度制御装置からの前記新しいリセット値のトリガ基準を第１選択時間だけ遅延させる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択遅延時間が４分である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記遅延タイマが実温度の動揺を防止する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記押出成形機バレルの温度が事前設定した時間だけ安定している場合、論理回路を通して前記実際のスクリュー速度の新しいリセット値を学習するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記論理回路を通した学習が、（ａ）前記実際のスクリュー速度が安定している、（ｂ）安定した速度変化が第２選択時間だけ維持されている、（ｃ）前記適応リセット制御装置がリセット限度に到達せず、第３選択時間だけ前記リセット限度を維持している、（ｄ）リセットが使用可能になっている、および（ｅ）適応リセットが使用可能になっている場合に、安定した適応リセットを確立するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２選択時間および前記第３選択時間がそれぞれ１分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、前記押出成形機バレルの温度が事前設定した時間だけ安定している場合、論理回路を通して前記実際のスクリュー速度の新しいリセット値を学習するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
押出成形機システムの運転中に比較および選択する前記ステップが、（ａ）安定化した運転温度リセット値を前記実際のスクリュー速度それぞれに対応させ、（ｂ）前記実際のスクリュー速度を前記対応する温度リセット値とともに前記索引付けおよび保存手段に入力する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は押出成形装置の安定温度リセットを有する押出成形機の温度制御装置を操作する方法に関する。特に、本発明は押出成形機温度制御装置を操作して溶融押出品の温度を制御する方法に関し、
制御アラームは、押出成形機システムの最大容量で、またはその付近で、熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成する場合、所定の時間だけ遅延される。
【０００２】
２．背景技術の説明
押出成形装置は往々にして、プラスチックまたは他の産業に使用され、プラスチックまたは他の材料を連続的に溶融、根号、形成、および固化して所望の形状にする。典型的な押出成形装置は、加熱した円筒形のバレル内に同心状に収容された回転スクリューを含む。スクリューは、バレル内で回転し、プラスチックなどの押出成形材料をバレルに通す。押出成形材料は、強制的にバレルの端部にあるダイまたは口を通過する。押出成形材料が加熱したバレルを出る時に発生する温度低下により、材料は、ダイの輪郭によって形成された成形形状で固化する。
【０００３】
押出成形機のバレル内にある押出成形材料またはプラスチックの温度は、所望の温度に可能な限り近い温度で維持するよう、制御しなければならない。押出成形機のバレルは、３つの状態のうち１つ以上の状態でバレル内の押出成形材料の温度を制御するよう作動することができる。つまり、押出成形機バレルは、（１）材料に温度を追加する、（２）材料から熱を抽出する、または（３）材料の熱を維持する。押出成形材料の温度を維持するという第３の状態は、生成される押出成形材料が、押出成形機バレル内で処理されるにつれ、その摩擦による熱が押出成形機バレルからの熱損失とほぼ等しくなる速度で押出成形機が作動している場合に発生する。熱の獲得も損失もないこの状態は「断熱」状態として知られる。
【０００４】
大部分の押出成形装置は複数の熱交換ゾーンを有する。各熱交換ゾーンの温度は別個に制御することができ、したがって１つまたは複数の熱交換ゾーンは、処理中の材料を加熱し、残りの熱交換ゾーンは断熱状態にあるか、押出成形材料を冷却している。材料がダイを通して押し出される前に、押出成形機バレルの端部に近い熱交換ゾーンを押出成形材料の冷却に使用することが一般的である。この手順により、押出成形材料がダイを出ると、これを迅速に固化することができる。押出成形機バレルは、通常、８つの熱交換ゾーンを有するが、ゾーンの数は変化してもよい。
【０００５】
押出成形装置は、その押出成形機バレルの温度を熱交換エレメントで制御することができる。押出成形機バレルは、熱交換エレメントを含む外被によって囲まれる。熱交換エレメントは、（１）押出成形機バレルの温度を増加させる抵抗加熱器などの加熱器、および（２）押出成形機バレルの温度を低下させるため、水または別の冷却剤を循環させる冷却管でよい。代替の熱交換エレメントを使用することもできる。例えば、冷却構造は、フィンを通過する空気を循環させるブロワを有するフィン付き外被でもよい。
【０００６】
熱電対などの温度センサを押出成形機バレル内に配置して、センサの位置における温度の信号を送る。通常は、バレル・ゾーンごとに２つの熱電対を設け、相互から電気的に絶縁する。第１熱電対は、対のうち「Ａ」熱電対として知られ、押出成形機バレルの内面に配置される。第２の熱電対は、対のうち「Ｂ」熱電対として知られ、加熱器／冷却器の外被の内部に配置される。押出成形機の各ゾーンには同様に１対の熱電対ＡおよびＢを設け、同様に配置する。空冷押出成形機システムも、外被の内部にＢ熱電対を有する。
【０００７】
押出成形機の温度制御装置は、温度センサから信号を受信する。押出成形機の温度制御装置は、任意の熱交換ゾーンの温度が低すぎるか、または高すぎるか判断し、必要に応じて適切な熱交換エレメントに信号を送り、その制御装置によって調整される特定ゾーンの熱を増減させる。
【０００８】
押出成形機のバレルおよび熱交換エレメントはヒート・シンクであり、それによって押出成形機の温度制御装置が命令の信号を送ってから、ゾーンの温度が増減するまでに遅延がある。例えば、押出成形機の温度制御装置が、熱供給を停止するよう加熱エレメントに命令すると、加熱エレメントに蓄積されたエネルギが、押出成形機バレルのそのゾーンを加温し続ける。この継続した加温により、押出成形機バレルの温度は、そのゾーンで上昇し続ける。押出成形機の温度制御装置からの命令発行と熱交換エレメントからの応答間のラグにより、押出成形機バレルの温度が所望の温度付近で動揺する。
【０００９】
Gardinerに帰される米国特許第３，８６６，６６９号およびWaterlooに帰される米国特許第３，７５１，０１４号は両方とも、押出成形機バレル温度の動揺の問題を扱う。GardinerおよびWaterlooの特許に記載されたシステムでは、第１温度プローブまたは熱電対が、押出成形材料の温度を表す「深い」温度測定を提供する。第２熱電対が、押出成形機バレルを囲む外被の中に配置され、熱交換エレメントの温度を表す「浅い」温度測定を提供する。熱電対の対からの電気信号が組み合わされて平均値を提供する。押出成形機の温度制御装置は平均値を監視し、加熱および冷却エレメントを選択的に作動させて、押出成形材料にとって所望の温度を表す設定点にほぼ等しい温度に平均値を維持する。
【００１０】
処理中の押出成形材料の実際温度ではなく、温度の平均値に応答する押出成形機温度制御装置によって熱交換エレメントを制御すると、温度および／または制御信号の動揺が減少する。このような温度の動揺の例は、抵抗加熱エレメントが熱を加えて、押出成形機バレルの温度を上昇させる動作状態で発生する。加熱エレメントが作動している間、浅い温度測定値は深い温度測定値より高くなる。この温度差が発生するのは、浅い温度プローブが作動した加熱エレメントの近傍に配置されるからである。したがって、押出成形機温度制御装置の平均値も、押出成形材料の実際温度の深い測定値より高い。平均値が温度の設定点に到達する一方、押出成形材料の実際温度はまだ所望の温度より低い。押出成形機温度制御装置は、平均値が温度設定点に到達した後であるが、押出成形材料が所望の温度に到達する前に、加熱エレメントの作動を停止する。加熱エレメントに蓄積された熱により、所望の温度に向かって押出成形材料の温度が上昇し続ける。このような温度動揺は、押出成形材料の温度が低下中の動作状態でも発生し得る。
【００１１】
押出成形材料が所望の温度に到達する前に熱交換エレメントの動作を停止すると、望ましくない温度動揺を引き起こすことがある押出成形材料温度の所望の温度の「行き過ぎ」が防止される。この利点は、押出成形材料の温度を制御する精度の低下を犠牲にして達成される。特に、押出成形機温度制御装置は、平均温度値が所望の温度から逸れる場合もに温度を補正するよう作動するので、押出成形材料の温度が所望の高温より低い、または所望の冷却温度より高い状態を維持していても、押出成形機温度制御装置は温度を調節しようとしないことがある。
【００１２】
Faillaceに帰される米国再発行特許第３１，９０３号は、押出成形機バレル内の温度変化を予想する押出成形機温度制御装置について記載している。このシステムは温度平均値を監視し、特定の長さの時間について、温度が大幅に変化した場合、またはシステムが「安定した」場合、それを判断する。システムが安定すると、この押出成形機温度制御装置は、深い測定値が示すような押出成形材料の実際の温度を検証し、実際の温度を所望の温度と比較する。実際の温度が所望の温度と大幅に異なる場合、この押出成形機温度制御装置は、温度設定点を計算して、変更するので、平均値は温度調節を必要とするようである。実際の押出成形材料の温度が、例えば低すぎる場合、Faillaceの押出成形機温度制御装置は、設定点を所望の温度より上まで上昇させる。これで、平均値が設定点より下になり、これによって押出成形機温度制御装置は、平均値がほぼ温度設定点と等しくなるまで、温度を調節する。
【００１３】
押出成形機スクリューの回転速度、または「スクリュー速度」の変化は、押出成形ラインの始動および停止中には普通にあることである。しかし、スクリュー回転速度の変化は通常、熱負荷の変動を引き起こし、これは押出成形プロセスでは問題になる。この状態の一例は、吹込成形プロセスで発生し、成形された部片が型を出る時に詰まる。センサは、詰まった部片を検出し、さらなる閉塞および成形システムへの潜在的損傷を防止するため、押出成形機システムを即座に停止する。押出成形機システムは、吹込成形プロセスの通常の運転では、事前設定速度で動作する。
【００１４】
Faillaceの再発行特許の押出成形機温度制御装置は、吹込成形プロセスでは、各熱交換ゾーンでリセット値を決定する。リセット値は、その熱交換ゾーンの温度オフセットに比例し、これはその熱交換ゾーンの熱負荷に比例する。Faillaceの押出成形機温度制御装置は、個別に各熱交換ゾーンのリセット値を決定する。
【００１５】
Faillaceの再発行特許の制御装置を使用する吹込成形プロセスの押出成形機システムが、閉塞のために停止すると、これは通常、数分以内に再始動する。熱交換ゾーンが制御されて安定しなければならない最短時間、または「最小リセット安定性時間」は約４分である。熱交換ゾーンが、突然の停止状態などの負荷の段階的変化から復帰する実際の時間は、約１０分から１２分である。したがって、Faillaceの押出成形機温度制御装置のリセット手段は、１０分未満から１２分続く負荷の段階的変化を補償するのに十分迅速には応答することができない。この状態の結果、熱交換ゾーンは、停止時のスクリュー速度と比較した正常動作のスクリューの速度における熱負荷の差と等しい値だけ温度が片寄る。また、例えば閉塞した部片を除去し、押出成形機システムが正常なスクリュー運転速度に復帰する場合など、リセットが作動できるだけの時間、押出成形機システムが停止状態にあると、不正な熱交換ゾーンの温度リセット値により、温度が片寄る。この温度の片寄りは、リセット値を正常のスクリュー速度を決定できるまで続き、そのスクリュー速度で熱負荷を補償する。吹込成形プロセスでこのような状態になると、押出成形機システムから出るプラスチック溶融物の特性が大きく変化する。この変化により、吹込成形した製品の重量に変動が生じる。この変動は、製品の肉厚の変動を引き起こすことにより、最終製品の品質を劣化させることがある。この品質の変動は、無駄、非能率、および不当な出費を招く。
【００１６】
Faillaceに帰される米国特許第５，１４９，１９３号は、押出成形機システムのスクリュー速度が変化すると、熱交換ゾーンの温度制御設定点を先取りする押出成形機温度制御装置を開示している。この押出成形機温度制御装置は、スクリュー速度に変化に応答して制御設定点を調節し、それによって制御装置は、押出成形機バレルの温度およびバレル内の押出成形材料の温度の不都合な変化を防止することができる。様々なスクリュー速度について以前に計算した制御設定点の集合を保存することによって、この押出成形機温度制御装置は、現在の、または実際のスクリュー速度に対応する制御設定点をメモリから検索することにより、適切な制御設定点を迅速に判断することができる。以前に計算した制御設定点により、押出成形機システムは、所望のバレル温度を提供する制御設定点を求める時に往々にして生じる押出成形材料の温度の大幅な変化、またはバレルの温度変動を回避することができる。
【００１７】
Faillaceの第’１９３号特許の改善された制御装置では、熱交換ゾーンの「リセット値表」をプロフィール毎に入力することができる。プロフィール番号を選択すると、対応する利設置値の表も選択される。また、この制御装置の順応性があるリセット機能により、押出成形機のスクリュー速度が連続的に、または予想外に変化することがあるプラスチック押出成形プロセスに、温度リセットを伴う深い温度制御と浅い温度制御を適用することができる。この制御装置は、バレルの温度制御を全てのスクリュー運転速度で通常は１°Ｆ（０．６℃）以内の温度安定性を維持する。この制御装置の順応性があるリセット器のは、スクリューの運転速度が連続的に、または予想外に変化する間、押出成形機システムのプラスチック溶融物出力を改善する。この機能は、スクリューの速度変化が発生した後に熱交換ゾーンの温度制御を安定させる時間を大幅に削減し、押出成形プロセス・ラインの始動および停止時の製品の品質を改善して、スクラップを減少させる。
【００１８】
Faillaceの第’１９３号特許の押出成形機温度制御装置は、熱出力が１００％に到達すると、制御アラームを作動させる。制御アラームは安定性タイマをリセットし、３分から４分という所定の時間、新しいリセット値が計算されない。この特徴のため、押出成形機システムはその加熱機能の１００％、またはほぼ１００％で動作する能力を不当に制限される。この制御装置は、押出成形機のバレル温度が安定した時に、スクリュー速度の新しいリセット値を「学習」せず、大幅なプロセス変化が検出された場合でも記憶されたスクリュー速度をクリアしない。
【００１９】
産業には、適応リセット機能を有する押出成形機システムの温度制御装置、および押出成形機システムがその最大加熱容量で、またはそれに近い容量で作動することができる二重センサの温度制御装置の操作方法がない。さらに、産業には、押出成形機のバレル温度が安定している場合にスクリュー速度の新しいリセット値を学習するか、大幅なプロセス変化が検出された場合に、記憶されたスクリュー速度をクリアする、あるいはその両方を実行する制御装置の操作方法がない。
【００２０】
（発明の概要）
本発明は、押出成形機温度制御装置の操作方法である。本発明は、押出成形機バレル内にある押出成形機スクリューの実際のスクリュー速度を感知することを含むことができる。方法は、複数のスクリュー速度に索引を付け、記憶することができる。記憶された各スクリュー速度は、温度リセット値に対応する。次に、実際のスクリュー速度と保存された各スクリュー速度との比較を実行することができる。次に、保存されたスクリュー速度の１つを選択することができる。選択されたスクリュー速度は、記憶された複数のスクリュー速度のうち、実際のスクリュー速度に算術的に最も等しい値を有する要素である。選択するステップは、選択された記憶スクリュー速度に対応する温度リセット値を検索する。熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成することができる。制御出力ドライバ信号は、検索した温度リセット値に応答する。本発明は、熱交換手段に対する制御出力ドライバ信号の生成が最大能力で、またはほぼ最大能力で実行される場合に、所定の時間だけ制御アラームを遅延することを含む。
【００２１】
（好ましい実施形態の説明）
本発明は、押出成形機温度制御装置を操作する方法を含む。方法は、押出成形機バレル内にある押出成形機スクリューの実際のスクリュー速度を感知することを含む。押出成形機バレルは少なくとも１つの熱交換手段を有する。次に、方法は、複数のスクリュー速度の索引を付け、保存することを含む。保存されたスクリュー速度はそれぞれ、温度リセット値に対応する。実際のスクリュー速度と保存された各スクリュー速度との比較を実行する。次に、保存されたスクリュー速度の１つを選択する。選択されたスクリュー速度は、複数の保存スクリュー速度のうち、実際のスクリュー速度に算術的に最も等しい値を有する要素である。選択するステップは、選択された保存スクリュー速度に対応する温度リセット値を検索する。熱交換要素に対して制御出力ドライバ信号が生成される。制御出力ドライバ信号は、検索された温度リセット値に応答する。本発明は、さらに、最大容量で、またはほぼ最大容量で熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成している場合に、所定の時間だけ制御アラームを遅延することを含む。
【００２２】
本発明では、「リセット値」という用途は、スクリュー速度に対応し、バレル温度には対応しない。リセット値は、安定したスクリュー速度について決定され、温度設定点に関して押出成形機温度制御装置に記憶される。本発明の望ましい実施形態では、リセット値の手動入力はない。リセット値は、ゼロまたは決定された値である。通常、リセット値は、通常の運転相中に押出成形機システムにかかる熱力学的負荷に従い、押出成形機バレル・ゾーンごとに決定される。
【００２３】
本発明は、実際のスクリュー速度を決定するステップを含むことが望ましい。実際のスクリュー速度を決定するステップは、押出成形機スクリューの単位時間毎の回転を感知する電子または電子機械的手段でよい。実際のスクリュー速度を決定するために適切な手段には、市販されているディジタル・エンコーダ、または押出成形機温度制御装置に実際のスクリュー速度入力信号を提供するような構成であるタコメータがある。
【００２４】
押出成形機温度制御装置は、複数のスクリュー速度を保存するステップを実行する。保存手段は、スクリュー速度を保存しなければならず、保存された各スクリュー速度は、各スクリュー速度について各押出成形機バレル・ゾーンの特定の、または実際の温度リセット値に対応する。独立したスクリュー速度およびその対応する実際の温度リセット値を、保存された各スクリュー速度について押出成形機バレル・ゾーンごとに所望の実際の温度リセット値を表す温度リセット値入力信号を入力するリセット値信号入力手段によって入力する。保存する手段は、電子保存手段であることが望ましい。適切な保存手段が当技術分野で知られ、本発明の当業者には本発明とともに使用するような構成にすることができる。
【００２５】
押出成形機温度制御装置は、複数の保存されたスクリュー速度を比較し、選択するステップを実行する。比較および選択手段は、実際のスクリュー速度を複数の保存されたスクリュー速度の各要素と比較する。比較および選択手段は、実際のスクリュー速度に最も近い保存スクリュー速度を選択する。熱交換ゾーンの実際の温度と選択された保存スクリュー速度の実際の温度リセット値との差が大きい場合、押出成形機温度制御装置は、選択された保存スクリュー速度をデフォルト設定するか選択する。このデフォルト設定または選択されたスクリュー速度に対応する実際の温度リセット値を、押出成形機温度制御装置が使用して、各押出成形機バレル・ゾーンの新しい温度「個別リセット値」を導き出す。
【００２６】
本発明は、さらに、熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成するステップを実行する。制御出力ドライバ信号を生成する手段は、制御出力ドライバ信号を押出成形機システムの押出成形機バレルにある各熱交換ゾーンに送信する手段を含む。制御出力ドライバ信号を生成する手段は、デフォルトのスクリュー速度に対応する保存された温度リセット値出力信号に応答する。制御出力ドライバ信号を生成する手段は、熱交換ゾーンごとに改訂されたリセット値に応答して制御出力ドライバ信号を変化させる手段を含む。制御出力ドライバ信号は、各熱交換ゾーンの熱交換手段を制御するか、操作する。制御出力ドライバ信号を生成する手段は、通常、押出成形機スクリューの速度が変化した場合、押出成形材料の温度に影響を及ぼす熱交換ゾーンの実際の温度が変化しないよう、熱交換手段に対する制御出力ドライバ信号を変化させるようプログラミングされる。他の多くの要素、例えば押出成形機バレル内にある押出成形材料の圧力、摩擦、および押出成形される材料のタイプが、押出成形材料の実際の温度に影響を与える。
【００２７】
本発明の最も望ましい実施形態は、押出成形機システムの運転温度を連続的に監視し、比較して調節する少なくとも１つの他の押出成形機温度制御装置と組み合わされて使用し、本発明の方法により操作する適応リセット温度制御装置を有する押出成形機システムを含む。押出成形機システムの温度を連続的に監視し、比較して調節する他の押出成形機温度制御装置は、押出成形機スクリューが一定速度で作動している場合に良好に機能する。このような押出成形機温度制御装置は、速度の変化時にリセット値を保存し、検索する追加の能力を有する押出成形機システムを提供する。本発明の適応リセット温度制御装置を含む押出成形機温度制御装置は運転の融通性が向上し、運転中にスクリュー速度が変化した場合に生じる押出成形材料の廃棄物量が減少することにより、経済的利点を提供する。このような「二重押出成形機温度制御装置」のこの経済的利点は、特に、スクリュー速度が連続的に変化するか、予想外に変化するプロセスで実現される。本発明の方法により操作する押出成形機温度制御装置の制御アラームを遅延させるステップも、押出成形機システムが最大容量で、またはほぼ最大容量で熱交換手段を運転する設計容量を使用できるようにすることにより、運転の融通性を向上させる。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態により操作する二重押出成形機温度制御装置は、スクリュー速度が連続的に、または予想外に遷移する間でも、押出成形機バレル・ゾーンの安定し、かつ正確な温度制御を維持する。本発明の好ましい実施形態は、参照により本明細書に組み込まれるFaillaceの米国特許第５，１４９，１９３号で記載された制御装置を操作する方法を改善する。Faillaceの開示は、当技術分野で標準的な条件の説明、一般的な押出成形機システムの説明、および適応リセットを有する押出成形機温度制御装置の説明について組み込まれる。
【００２９】
本発明の方法により操作する押出成形機温度制御装置を組み込む押出成形機システムは、軸線、および軸線に沿った少なくとも１つの熱交換ゾーンを伴うバレルを有する。押出成形機システムは、バレル内のスクリューおよびバレルを囲む外被を有する。「熱交換ゾーン」とは、バレルの一部であり、熱交換手段によって温度を制御することができる外被の対応部分である。熱交換手段は、熱交換ゾーンごとに設けてある。熱交換手段は、各熱交換ゾーンの熱を交換する熱交換エレメントを含む。熱交換エレメントは熱交換エレメント動力手段を有する。
【００３０】
本発明により操作する押出成形機システムは、実際のスクリュー速度を決定するステップを含むことができる。実際のスクリュー速度を決定する手段は、実際のスクリュー速度を感知する手段、および押出成形機温度制御装置のために実際のスクリュー速度の入力信号を生成する手段を含む。押出成形機システムは、複数の選択された保存スクリュー速度のうち各要素について所望のバレル温度リセット値を表す温度リセット値信号を入力する温度リセット値信号入力手段を有する。押出成形機システムは、各温度リセット値信号を別個に保存する保存手段を有する。押出成形機システムは、複数の保存スクリュー速度それぞれの実際のスクリュー速度を比較し、複数の保存スクリュー速度からデフォルトのスクリュー速度を選択する比較および選択手段を有する。デフォルトのスクリュー速度は、実際のスクリュー速度からの偏差が、比較した保存スクリュー速度のうちの他の要素より小さい。デフォルトのスクリュー速度を選択すると、本発明の押出成形機温度制御装置によって検索される温度リセット値信号が決定する。
【００３１】
押出成形機システムは、制御出力ドライバ信号を生成するステップも実行することができる。上述したような生成手段は、記憶された温度リセット値信号に応答する。生成手段は「出力ドライバ」であることが望ましく、デフォルトのスクリュー速度について保存された温度リセット値に応答する。生成手段は、各熱交換ゾーンの制御出力ドライバ信号を変化させる手段を含む。変化手段は、実際のスクリュー速度と選択されたスクリュー速度との間に大きな偏差が存在するため、比較および選択手段が起動すると作動する。温度リセット値制御設定点は、各熱交換ゾーンの熱交換動力手段を制御して、各熱交換ゾーンに温度を提供する。
【００３２】
図１は、本発明による２つの適応リセット温度制御装置２２を有する押出成形機システム１のバレル部分を示す。押出成形機システム１は、押出成形機バレル１２内に収容された駆動または押出成形機スクリュー１０を含む。押出成形機スクリュー１０が回転すると、プラスチックなどの溶融押出成形材料が押出成形機バレル１２の軸線に沿って移動する。押出成形機バレル１２は、少なくとも１つの、望ましくは複数の熱交換ゾーン１４を含む。各熱交換ゾーン１４は、押出成形機バレル１２を加熱または冷却する熱高慢エレメント１５を含む。熱交換エレメント１５は、例えば熱交換ゾーン１４の温度を情報させる抵抗加熱エレメント１８、および熱交換ゾーン１４の温度を低下させるために熱交換ゾーン１４の周囲に水または別の冷却剤を循環させる管２０を備える。ディジタル・レコーダ１６が実際のスクリュー速度を決定し、スクリュー速度入力信号１７を適応リセット温度制御装置２２に提供する。制御信号および遅延を入力するためのキーボードを有するパネル（図示せず）が当技術分野で知られ、上述したFaillaceの再発行特許に記載された通りに設けることができる。
【００３３】
各適応リセット温度制御装置２２は、１つの熱交換エレメント１５の専用であることが望ましい。１つの熱交換ゾーン１４の熱交換エレメント１５は、熱交換ゾーン１４で取得した１対の温度測定値に応答して、適応リセット温度制御装置２２が調整する。深い温度センサまたは「Ａ」熱電対２４が、押出成形機バレル１２の内面２８付近に配置され、望ましくはライナー３と接触して、押出成形機バレル１２のシリンダ内の深い温度を表す深い温度信号Ｔdを提供する。浅い温度センサまたは「Ｂ」熱電対２６は、熱交換エレメント１５に配置され、熱エネルギまたは冷却の源である熱交換エレメント１５における温度を表す浅い温度信号Ｔsを提供する。
【００３４】
図２は、本発明により押出成形機システム１の運転中に存在する様々なパラメータ間のグラフ関係を提供する。この「事象」図は、熱負荷がかかった状態における二重センサ温度制御装置の機能を記述する。二重センサ温度制御装置は、「適応リセット機能」を有する。図２で表される押出成形機システム１の動作は、熱交換ゾーン１４が加熱負荷状態にあるか、押田委成形材料に熱を加える状態である。押出成形機システム１は、冷却負荷状態に、または押出成形機バレル１２を通過する押出成形材料の冷却にも使用することができる。
【００３５】
図２は、１本のｘ軸が時間ｔ0で開始する時間を表すグラフを示す。ｘ軸より上にある３本の曲線、つまり「時間線」は、浅い、または「Ｂ」熱電対の温度、制御設定点値、および深い、または「Ａ」熱電対の温度を表す。ｘ軸または時間線より下にある１２本の曲線は、他のｙ軸値について、同時の機能を表す。このような他のｙ軸値は、（１）制御合計エラー「Ｅ」、（２）エラー「Ａ」または設定点温度と深い、または「Ａ」熱電対の温度との差、（３）実際のスクリュー速度「Ｓd」、（４）定刻パーセント・ヒータ、（５）リセット、（６）リセット可、（７）実際のエラーが例えば華氏０．１°（摂氏０．０６°）（以下では華氏と摂氏をそれぞれ「°Ｆ」または「℃」と記号化する）より大きい場合の実際のアラーム、（８）（Ｋ1Ａ＋Ｋ2Ｂ）／（Ｋ1＋Ｋ2）が、重大な時間遅延（通常は６０秒）の比例帯（通常、加熱では６°Ｆ）より大きい場合の制御アラーム、（９）リセット限度、（１０）リセット安定時間終了、（１１）スクリュー速度変化、（１２）スクリュー速度安定、および（１３）リセット・トリガ事象である。
【００３６】
押出成形機システム１が最初に作動するか、時間ｔ0で「電源オン」すると、温度設定点制御装置が制御設定点Ｔcpを、オペレータが選択した熱交換ゼロ設定点の所望の温度と等しい値に設定する。平均エラー制御装置は、熱交換制御信号「Ｈ」および「Ｃ」を、熱交換ゾーンの加熱または冷却に必要なものとしてアサートする。熱交換制御信号「Ｈ」は、熱交換エレメント１５を作動させて、熱交換ゾーン１４の温度を上昇または下降させる。図２の時間ｔ0と時間ｔ4との間は、（１）抵抗加熱エレメント１８が熱を供給し、（２）深い温度信号５dおよび浅い温度信号Ｔsが迅速に情報する状態を示す。
【００３７】
適応リセット温度制御装置２２は、制御合計エラー「Ｅ」信号がほぼゼロに到達する時間ｔ2まで熱交換制御信号「Ｈ」をアサートし続ける。熱交換制御信号「Ｈ」は、時間ｔ2で終了し、浅い温度信号Ｔsが上昇を停止して、抵抗加熱エレメント１８が冷めるにつれ低下し始める。熱交換エレメント１５に蓄積された残留熱が、押出成形機バレル１２を加熱し続ける。深い温度信号Ｔdは、深い温度と浅い温度とが安定する時間ｔ3まで上昇し続ける。
【００３８】
図２は、時間ｔ4で安定し、０．１°Ｆ（０．０６℃）より大きい実際のエラー「Ａ」信号を有する押出成形機システム１を示す。実エラー感度の値は、押出成形機温度制御装置の製造業者またはプログラマが選択することができる。実エラー感度は、通常は０．０５°Ｆと１°Ｆ（約０．０３℃と０．６℃）の間である。図２は、本発明の好ましい実施形態の適応リセット温度制御装置２２の操作を示し、ここではスクリュー速度の変化のため、「正常リセット」機能が発生するか、「適応リセット」が発生することができる。実線で表した図２の曲線は、正常リセット温度制御装置で発生する。破線で表した曲線は、適応リセット温度制御装置で発生する。
【００３９】
設定点ＴDはオペレータが入力することができる。設定点ＴDは、押出成形機バレル・ゾーンの所望の温度を表す。適応リセット温度制御装置２２によって解明される第１正常リセットは、図２では時間ｔ4で発生する。正常リセット温度制御装置は、熱交換エレメント１５の「定刻パーセント・ヒータ」を増加させる制御設定点Ｔcpの新しい値をとる。
【００４０】
深い、または「Ａ」熱電対の曲線は、スクリュー速度の変化のため、時間ｔ7と時間ｔ10の間で減少する。本発明の好ましい実施形態は、３または４分のリセット安定時間というオペレータの選択に対して追加の４分の遅延を追加する。したがって、時間ｔ7と時間ｔ10との間隔が７分または８分ある。スクリュー速度が上昇すると、熱損または要件によって、熱交換エレメント１５の加える熱が増加する。深い、または「Ａ」熱電対の温度は通常、この状態では、時間ｔ10で正常リセットが発生するまで減少する。
【００４１】
リセットの曲線は、押出成形機システムを制御する正常リセットおよび適応リセットの両方を示す。第１能動「正常」リセットは時間ｔ4である。リセット値の実線は、他の２つの正常リセットを示し、第１発生は時間ｔ10、第２発生は時間ｔ15である。リセット機能の破線は、適応リセット制御装置（以下で説明）によって提供される「適応リセット」の発生を示す。曲線は２つの適応リセットを示し、第１発生は時間ｔ7、第２発生は時間ｔ12である。
【００４２】
本発明の方法により操作する適応リセット制御装置は、リセットの破線によって示すように、時間ｔ7でのリセット値を予想する。このリセット値の予想は、この値の破線によって示すように、時間ｔ7における制御設定点を変化させる。制御設定点の変化は、このリセット値の破線で示すように、時間ｔ7で「定刻パーセント・ヒータ」を作動させる。定刻パーセント・ヒータの作動は、深い、または「Ａ」熱電対の破線で示すように、熱交換ゾーン１４で一定温度を維持する。温度を維持すると、実エラー「Ａ」の変動が効果的に解消される。実エラー「Ａ」は、設定点値から深い温度Ｔd値を引いた値である。
【００４３】
適応リセットは、要件予想の望ましい予想外の結果を提供して、制御設定点を変化させ、それによって深い、または「Ａ」熱電対における温度の変動を効果的に解消する。適応リセット制御装置は、押出成形機システムの熱交換手段へのエネルギを予想し、変化させる。この変化は、その押出成形機システムのスクリュー速度の安定した変化による熱力学的損失の変化を相殺するために実行される。
【００４４】
プラスチック材料を処理する押出成形機システムの加熱器は、通常、押出成形機システムが作動中であるか、負荷がかかっている限り、少なくとも幾つかの定刻パーセント・ヒータとともに作動する。負荷を受けた押出成形機システム内で一定温度が維持されることは、押出成形機システムは理論的「無限利得」またはゼロという平均エラーを達成できないことを示す。この理由から、例えば３００°Ｆ（約１５０℃）で作動している押出成形機システムは、少なくとも幾つかの定刻パーセント・ヒータを提供して３００°Ｆ（約１５０℃）の温度を維持するオフセット温度を有する。理論的に完璧な押出成形機システムは、ゼロの平均エラーを有し、３００°Ｆ（約１５０℃）で、ヒータは押出成形機システムが安定した負荷状態にある場合に定刻ゼロ・パーセントを有する。したがって、制御合計エラー「Ｅ」は、押出成形機システムにかかる負荷に正比例する。
【００４５】
定刻パーセント・ヒータは、制御合計エラーから導き出される。制御合計エラー「Ｅ」は、押出成形機システムが無負荷でない限り、押出成形機システムの実際の作動中に決してゼロにならない。制御合計エラー「Ｅ」は、２つのエラー「Ａ」および「Ｂ」から導き出される。２つのエラー「Ａ」および「Ｂ」は、制御設定点値から導き出される。エラー「Ａ」は制御設定点Ｔcp値から深い温度Ｔd値を引いた値である。エラー「Ｂ」は制御設定点Ｔcp値から浅い温度Ｔs値を引いた値である。
【００４６】
本発明の方法により操作する適応リセット制御装置３８は、時間ｔ7および時間ｔ12で開始する曲線の破線で示すように制御合計エラー「Ｅ」の新しい値を開始する。この制御合計エラー「Ｅ」の調節は、スクリュー速度の安定した変化によって作動する。制御合計エラー「Ｅ」を調節すると、この値の破線で示すように、実エラー「Ａ」の曲線または値の変化が回避される。実エラー「Ａ」の値に変化がないことは、深い、または「Ａ」熱電対における温度が変化しなかったことを示す。
【００４７】
本発明の方法により操作する押出成形機温度制御装置は、保護論理制御機能を提供して、押出成形機システムがリセット後に安定できるようにすることが望ましい。これらの制御機能によって、押出成形機システムは３分などの十分な時間で、０．１°Ｆ（０．０６℃）などの所望の温度変動以内に安定することができる。本発明により操作する制御装置は、適応リセット温度制御装置が保存されたリセット値を二重センサ温度制御装置に送信すると、追加の４分または同等の時間遅延を与える。これらの制御機能は、不必要かつ望ましくないリセットの発生を防止する。このような制御機能の例が、リセット安定時間によって提供される。別の制御機能によって、押出成形機システムは、運転速度が獲得されるまで新しいリセット値を作動せずに速度を「上昇」させることができる。押出成形機システムは、押出成形機システムを損傷し得る運転状態が存在する場合に、その運転を終了する他の制御機能を含むことができる。制御アラームおよびフラグ機能を含むことができるこれらの機能が、Faillaceの再発行特許に記載され、図２で表されている。
【００４８】
図３は、本発明の好ましい実施形態により操作する適応リセット温度制御装置２２を示す。本発明の方法により操作する適応リセット温度制御装置２２は、当技術分野で知られ、Faillaceの再発行特許およびFaillaceの第’１９３号特許について上述した押出成形機温度制御装置より改善されている。適応リセット制御装置３８は、スクリュー速度が変化すると、リセット値Ｒnおよび制御設定点Ｔcpを調節する。このスクリュー速度の調節は、スクリュー速度の変化時にバレル温度の大幅な変化を阻止する。適応リセット制御装置３８は、１つのセンサ押出成形機温度制御装置とともに使用することができる。
【００４９】
スクリュー速度センサまたはタコメータ１６は、適応リセット制御装置３８に、押出成形機スクリュー１０の現在または実際の速度を表すアナログ・スクリュー速度信号Ｓaを提供する。この図の実施形態は、押出成形機スクリュー駆動手段９を示す。スケーリング・バッファ１１０がアナログ・スクリュー速度信号Ｓaを受信し、対応するスクリュー速度信号Ｓcを生成する。対応するスクリュー速度信号Ｓcは、アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１２の入力範囲内になるようスケーリングされる。アナログ・ディジタル変換器１１２は、対応するスクリュー速度信号Ｓcを、スクリュー速度を表すディジタル・スクリュー速度信号Ｓdに変換する。タイマ・カウンタを有する代替ディジタル速度入力手段を使用することができる。その結果生じるスクリュー速度信号は、クロック、論理、索引付け、およびリセット保存手段１１４に送信される。
【００５０】
図３は、任意選択の速度センサまたはディジタル・エンコーダ１６ａを示す。ディジタル・エンコーダ１６ａからの速度入力がタイマ・カウンタ１１６によって処理される。それによるディジタル・スクリュー速度信号Ｓdは、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４に送信される。
【００５１】
適応リセット制御装置３８は、任意の動作スクリュー速度に対してリセット値を選択する。リセット値Ｒnは、いったん決定されると、ディジタル・スクリュー速度信号Ｓdによって決定されたアドレスでクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４に保存される。クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４は、速度安定信号および速度変化信号を含む論理制御信号を第１ＡＮＤゲート３９に提供する。スイッチ４８によって、リセット値を保存し、検索することができる。スイッチ４８はオペレータが選択可能であり、適応リセット可信号を第１ＡＮＤゲート３９に提供する。第１ＡＮＤゲート３９の信号はＯＲゲート４６に送信される。ＯＲゲート４６は、信号をリセット・スイッチ４１ａおよびｂに提供する。
【００５２】
クロック、索引付けおよびリセット保存手段、および本発明の好ましい実施形態を操作するために必要な他の下位コンポーネントは、市販された電子コンポーネントによって提供される。電子コンポーネント・プログラミング技術の技術レベルは、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段をプログラミングして、（ｉ）複数のスクリュー速度を索引付けし、保存する手段、および（ｉｉ）本発明の要求に応じて、電子または他の論理回路を介して比較し、計時して選択する手段の両方を提供するのに十分である。適切なクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段は、適切にプログラミングされた市販のマイクロプロセッサによって提供される。「速度安定」状態を満足しているかなど、様々な比較および計時パラメータの有無を判断するため、論理回路が必要である。
【００５３】
この改善された適応リセット温度制御装置２２のクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４は、複数のスクリュー速度保存場所を有する。好ましい実施形態は、少なくとも１１のスクリュー速度保存場所を使用する。好ましい実施形態が使用する論理回路は、重大なプロセスの変化が検出された場合に、保存されている値をクリアするようプログラミングすることも含む。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態が使用する適応リセット制御装置３８は、任意選択の論理回路２１０を含む。論理回路２１０は市販されており、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４から分離するか、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４の回路に組み込むことができる。論理回路２１０は、温度が安定している場合、スクリュー速度のリセット値を「学習する」ようプログラミングされる。したがって、論理回路２１０により、適応リセット制御装置２２は、二重センサ温度制御装置によってトリガされないリセット値を追加または改良することができる。電子コンポーネント・プログラミング技術の技術レベルは、この機能に合わせて論理回路２１０をプログラミングするのに十分である。
【００５５】
本発明の好ましい実施形態の適応リセット温度制御装置２２は、Faillaceの第’１９３号特許の押出成形機温度制御装置のような二重センサ温度制御装置１２１を有する。二重センサ温度制御装置１２１は、リセット可信号、リセット限度オフ信号、実アラーム信号、安定時間終了信号、および制御アラーム「否定」信号を含む論理制御信号を監視する。リセット可信号およびリセット限度「否定」信号が第２ＡＮＤゲート４７に提供される。第２ＡＮＤゲート４７は信号を第１ＡＮＤゲート３９および第３ＡＮＤゲート４５に提供する。実アラーム信号、安定時間終了信号、および制御アラーム・オフ信号は第３ＡＮＤゲート４５に提供される。第３ＡＮＤゲート４５の信号は、ＯＲゲート４６にも送信される。
【００５６】
本発明が使用する二重センサ温度制御装置１２１は、部分的には第３ＡＮＤゲート４５に合わせてプログラミングされた基準により、改善された温度制御を提供する。本発明の好ましい実施形態に対するこの基準は、実アラーム±０．１°Ｆ（０．０６℃）を規定する。この実アラームの基準により、実際の温度を、熱交換ゾーンの温度設定点とより精密に一致させることができる。本発明の好ましい実施形態の基準により、適応リセット温度制御装置２２が最大容量で、または最大容量近くで最大１分間、熱交換手段に対する制御出力ドライバ信号を生成する場合、制御アラームがリセット値をトリガすることができる。この基準により、押出成形機システムはその最大容量で、またはその付近で動作することができる。
【００５７】
ＯＲゲート４６は、「ワン・ショット」マルチバイブレータ信号装置５０を介してリセット・スイッチ４１ａおよびｂに単一事象トリガ信号を提供する。遅延タイマ２２０は、適応リセット制御装置３８が保存されているリセット値を二重センサ温度制御装置１２１に与えた場合、新しいリセット値のトリガを遅延させる。遅延タイマ２２０は、二重センサ温度制御装置１２１からリセット値をトリガする基準を選択された時間だけ遅延させる。本発明の好ましい実施形態では、選択された遅延時間は４分である。遅延タイマ２２０は、実際の温度の動揺を防止する。
【００５８】
リセット・スイッチ４１ａおよびｂは、実エラー「Ａ」信号をクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４に入力し、図示のようなリセット値保存手段５２を有する。リセット値保存手段５２は、論理回路２１０に信号を送る。二重センサ温度制御装置１２１は、安定している場合、リセット値Ｒnを提供する。実エラー「Ａ」は、リセット・スイッチ４１ａおよびｂがリセット・トリガを受信すると、適応リセット制御装置３８に提供される。
【００５９】
リセット・トリガは、３つの状態のうち１つで生成される。第１の状態は「適応リセット」で、（１）変化したスクリュー速度または新しいスクリュー速度が安定した、（２）速度変化がある、（３）リセットが可能になった、および（４）適応リセットが可能になった場合に発生する。第２の状態は「安定適応リセット」で、（１）スクリュー速度が安定している、（２）選択された時間（好ましくは１分）、安定した速度変化が維持される、（３）装置がリセット限度に到達せず、選択された時間（望ましくは１分）、リセット限度を維持している、（４）リセットが可能になった、および（５）適応リセットが可能になった場合に発生する。第３の状態は「正常リセット」で、（１）リセットが可能になった、（２）装置がリセット限度に到達せず、選択された時間（望ましくは１分）、リセット限度を維持した、（３）実アラームがある、（４）装置が温度限度に到達していない、（５）安定時間が終了した、および（６）制御アラームがない場合に発生する。
【００６０】
本発明の好ましい実施形態の二重センサ温度制御装置１２１は、第１比較器４０、第２比較器４２、第３比較器４３、第４比較器４４および第５比較器５１を有する。第１比較器４０は、設定点値および深い温度Ｔd値を代数的に追加して実エラー「Ａ」を導き出し、これはリセット・スイッチ４１ａに提供される。
【００６１】
リセット値がクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４によってアサートされると、第２比較器または制御設定点制御装置４２が、「リセット・トリガ」の時間における制御設定点Ｔcpを調節する。「電源オン」制御設定点が、設定点に等しくなるよう設定される。制御設定点制御装置４２が制御設定点Ｔcpをアサートし、第３比較器４３および第４比較器４４に信号を提供する。二重センサ温度制御装置１２１は、エラー「Ａ」信号を計算するため、第２比較器４３によって代数的加算を実行する。第３比較器４３は、第５比較器５１にエラー「Ａ」信号を示す。第４比較器４４は、浅い温度Ｔsを制御設定点Ｔcpと比較して、エラー「Ｂ」信号を導き出す。エラー「Ｂ」は第５比較器５１にも提供される。
【００６２】
適応リセット制御装置３８は、制御設定点を調節すべき程度を示すリセット値Ｒvを制御設定点制御装置４２に提供する。リセット値Ｒvの大きさは、下式（１）に従い、代数モジュールを有する制御設定点制御装置４２によって、スケーリングされたリセット値Ｒnへとスケーリングされる。
0003799274.tif 000002
ここでｒgは一定のリセット利得である。通常、リセット利得ｒgは「１」の値に設定される。新しい、またはスケーリングされたリセット値Ｒnが制御設定点制御装置４２に提供される。次に、制御設定点制御装置４２は、スケーリングされたリセット値Ｒnを制御設定点Ｔcpに代数的に加算し、下式（２）に従ってリセット・トリガ時における制御設定点Ｔcpを更新する。
0003799274.tif 000003
【００６３】
二重センサ温度制御装置１２１は、適応リセット温度制御装置２２がスケーリングされたリセット値Ｒnを決定すると、０．１°Ｆ（０．０６℃）未満の実エラーで安定した状態を維持する。しかし、押出成形機システムへの熱負荷に重大な変化があると、熱交換ゾーンの深い温度Ｔdが変化する。二重センサ温度制御装置１２１は、熱交換ゾーンの深い温度Ｔdの変化を補正しようとして、不安定になる。適応リセット温度制御装置２２は、熱交換エレメント１５を加熱および冷却して、選択的に作動させるため、制御出力ドライバ「Ｈ」および「Ｃ」信号を生成する二重センサ温度制御装置１２１を含む。第１および第４比較器４３および４４は、それぞれ制御設定点Ｔcpと温度信号ＴdおよびＴsの差を表すエラー信号「Ａ」および「Ｂ」を生成する。第１比較器５１の代数モジュールが、下式（３）に従って制御合計エラーＥを計算する。
0003799274.tif 000004
ここでＫ1およびＫ2は、各エラー信号「Ａ」および「Ｂ」に適切な重みを提供するよう選択された定数である。制御合計エラー「Ｅ」に応答して、熱交換ドライバまたは制御装置３６は、制御出力ドライバ信号「Ｈ」および「Ｃ」を調節して、抵抗加熱エレメント１８、または制御合計エラー「Ｅ」が最小になるまで熱交換エレメント１５の管２０を通して冷却剤の流れを提供する流体冷却システム（図示せず）を選択的に作動させる。
【００６４】
適応リセット温度制御装置２２の論理路は、ディジタル速度信号Ｓdを監視して、スクリュー速度の変化がいつ発生したか判別するクロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４を有する。ディジタル速度信号Ｓdが変化すると、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４が保存されているリセット値を選択し、二重センサ温度制御装置１２１に信号を送る。次に、二重センサ温度制御装置１２１は、上記の式２を使用して制御設定点Ｔcpを再度計算する。
【００６５】
ＡＮＤゲート３９は、新しいリセット値で二重センサ温度制御装置１２１がいつ安定したかを判断する。二重センサ温度制御装置１２１が安定すると、ＡＮＤゲート３９は、上記で定義されたリセット基準信号を受信する。リセット値Ｒvは、クロック、論理、索引付けおよびリセット保存手段１１４の表で、ディジタル速度信号Ｓdによって示された現在のスクリュー動作速度に対応する項目に保存される。
【００６６】
図３の押出成形機温度制御装置を操作する本発明の方法は、温度リセットを有する深い、および浅い温度制御を連続的な熱負荷変化プロセスに適用する。本発明は、スクリューの速度変化による熱負荷の変化を予想する手段を提供する。本発明は、実際に熱負荷の変化を感知する前に、個々の押出成形機の動作速度または「適応リセット」に基づいて各熱交換ゾーン１４の温度リセット値を適用する。適応リセットは、正常なスクリュー動作速度の全てで、各熱交換ゾーン１４のリセット値を決定するか「学習する」。押出成形機のスクリュー速度が変化するにつれ、適応リセットは、その任意のスクリュー速度で、各熱交換ゾーン１４についてその熱交換ゾーンに関する以前のリセット計算により学習した最後の温度リセット値を適用するか「呼び戻す」。この機能は、（ｉ）安定した使用温度リセット値をスクリューの各動作速度に対応させ、（ｉｉ）対応する温度リセット値を有する実際のスクリュー速度を保存手段に入力する押出成形機システムの動作中に、比較および選択によって提供される。
【００６７】
本発明の押出成形機温度制御装置は、標準的なアナログ入力を介してスクリュー速度を感知し、学習したリセット値の表にスクリュー速度を索引またはポインタとして適用する。この保存されたリセット値は、スクリュー速度が変化し、新しいスクリュー速度に安定した後、熱交換ゾーンごとに呼び戻すことができる。好ましい実施形態では、使用可能なスクリュー速度の１％から１００％のリセット値を表すアドレス１００個の表を、各熱交換ゾーンに使用する。学習されたリセット値は、Faillaceの第’１９３号特許の押出成形機温度制御装置の場合と動揺に決定される。しかし、学習されたリセット値は、ＥＥＰＲＯＭメモリ保存デバイスなどの非揮発性リセット値保存表の、リセット値を計算した時点におけるスクリュー速度に固有の場所に保存される。
【００６８】
押出成形機システムの新しいスクリュー速度が変化し、安定して、温度リセット基準に適合したら、新しいスクリュー速度について新しい温度リセット値を計算し、リセット値の表で、そのスクリュー速度を表す個々のアドレスに保存する。この適応リセット・シーケンスは、新しい各運転速度がスクリュー全速の１％という分解能に遭遇した時に各速度について繰り返される。
【００６９】
押出成形機の温度を制御する本発明の方法は、市販の制御装置で実行することができる。上述した適応リセット温度制御装置２２は、本発明の好ましい実施形態の方法とともに使用することが望ましい。本発明の方法を実行するために使用するプログラム言語は、オペレータの好みおよび／またはオペレータが選択した制御装置に応じて変化してよい。本発明の方法を使用して制御装置が実行する手順を以下で説明する。方法を説明するため、下表の略語を採用する。
【００７０】
表
ＴＣ  Ａ    ：深い熱電対（スクリューに最も近いＴＣ）
ＴＣ  Ｂ    ：浅い熱電対（ヒータ内のＴＣ）
偏差        ：オペレータ設定点とＴＣ  Ａ間のエラー（ＴＣ  A−オペレータの設定点）
デルタＴＣ  Ａ        ：何らかの期間にわたるＴＣＡの範囲
ＣＵＭリセット        ：熱負荷の尺度（°）
制御設定点            ：オペレータ設定点とＣＵＭリセットとの合計
ＣＳＥ制御合計エラー  ：制御設定点とＴＣ  Ａの偏差
リセット安定性タイマ  ：プロセスの安定性を測定する４分タイマ。「時間」切れになると、ＣＵＭリセットの新しい計算がトリガされる。
制御アラーム          ：タイマの１００％加熱または冷却継続時間を測定する６０秒タイマ
リセット遅延タイマ    ：適応リセット・アルゴリズムから新しいＣＵＭリセットが適用された後、リセット安定性タイマのタイミングを遅延させる２４０秒タイマ
比例帯                ：温度偏差の量により１００％の出力となる。
【００７１】
本発明の方法により実行されるプログラミングに関する以下の説明は「疑似コード」であり、当業者によって特定のコード言語に翻訳することができる。時間および温度などのパラメータは、オペレータの希望に応じて変更することができる。例えば、好ましい制御装置を使用する場合、全ての温度設定を華氏の単位にし、１０分の１度の分解能にする。また、特定の下位手順は任意選択であり、特定の押出成形方法を実行する必要に応じて、当業者が削除することができる。
【００７２】
（適応リセット制御装置の仕様）
本発明の方法は、適応リセット制御装置を設定する手順を含む。以下の疑似コードは、上述した適応リセット制御装置３８に固有のものであるが、同等の制御装置で使用するため、当業者が変更することができる。
【００７３】
この手順は、制御装置を初期設定することから開始することが望ましい。初期設定は、最大パーセント速度をゼロ・パーセントに設定し、最小パーセント速度を１００．０パーセントに設定して、「旧速度ステップ・リセット」値を３２７６７に設定することによって実行する。この数値設定は任意であり、上述した制御装置の好ましい実施形態に固有のものである。「リセット学習タイマ」の初期設定。適応リセットが使用可能になっていない場合は、学習した全てのビットをクリアし、表の全てのリセット値をクリアして、「旧速度ステップ・リセット」値を３２７６７に設定し、アルゴリズムの残りを実行しない。
【００７４】
次に、オペレータ設定点の変化を計算する。デルタ設定点は、以前の設定点からオペレータ設定点を引いた値に等しい。
【００７５】
次に方法は、以前の設定点をオペレータ設定点に設定する。反学習禁止がオンではなく、デルタ設定点が±１５°Ｆを上回る場合は、速度ステップ・ゼロを除く全ての学習ビットをクリアし、速度ステップ・ゼロを除く表の全てのリセット値をクリアして、「旧速度ステップ・リセット」値を３２７６７に設定する。
【００７６】
プロセスは、速度入力に限界があるかチェックすることを含む。パーセント速度がゼロを下回る場合は、速度をゼロに設定する。パーセント速度が１００．０パーセントを上回る場合は、速度を１００．０パーセントに設定する。次に、以下の２つの状態の内いずれか適切な一方を進める。
（１）速度が安定していると判断された場合は、パーセント速度を最大パーセント速度に移動させ、パーセント速度を最小パーセント速度に移動させて、現在のパーセント速度と安定したパーセント速度との差を計算する。差が４パーセントを上回るか、現在のパーセント速度がゼロに等しく、現在のパーセント速度が安定したパーセント速度と等しくない場合は、速度安定ビットをリセットする。速度安定ビットがまだ設定されている場合は、新しい速度ステップを計算するが、新しい速度ステップは、現在のパーセント速度に４．５パーセントを加え、１０で割った値に等しい。新しい速度ステップがゼロを下回る場合は、ゼロに設定する。新しい速度ステップが１０を上回る場合は、１０に設定する。新しい速度ステップが現在の速度ステップと等しい場合は、現在のパーセント速度を安定したパーセント速度に移動させ、適応されたビットを設定する。
（２）速度安定ビットが設定されていない場合は、以下の手順を実行する。現在のパーセント速度が最大パーセント速度を上回る場合は、現在のパーセント速度を最大パーセント速度に移動させる。現在のパーセント速度が最小パーセント速度を下回る場合は、現在のパーセント速度を最小パーセント速度に移動させる。
【００７７】
次に、本発明の方法は、デルタ・パーセント速度を計算する。デルタ・パーセント速度は、最大パーセント速度から最小パーセント速度を引いた値に等しい。次に以下のステップを実行する。
（１）デルタ・パーセント速度が２．０パーセントを上回る場合は、現在のパーセント速度を最小パーセント速度に移動させ、次に現在のパーセント速度を最大パーセント速度に移動させて、速度安定タイマを初期設定する。
（２）速度安定ビットが設定されず、デルタ・パーセント速度が２．０パーセント以下の場合は、速度安定タイマが計時できるようにし、それ以外は速度安定タイマを再初期設定する。
（３）速度安定ビットが設定されている場合は、速度安定タイマを再初期設定する。
（４）速度安定タイマが実行されている場合は、速度安定ビットを設定し、現在の速度ステップを計算するが、ここで現在の速度ステップは、現在のパーセント速度に４．５パーセントを加え、１０で割った値に等しい。現在の速度ステップがゼロを下回る場合は、ゼロに設定する。現在の速度ステップが１０を上回る場合は、１０に設定する。適応されたビットをリセットし、現在のパーセント速度を安定パーセント速度に移動させ、旧速度ステップ・リセット値を３２７６７に設定し、速度安定タイマを再初期設定する。
（５）速度安定ビットが設定されていない場合は、ルーチンの残りをスキップする。
（６）学習禁止が設定されている場合、または現在のステップの学習ビットが設定されている場合、またはデルタＴＣＡが４．９°Ｆ以上の場合、または制御アラーム・タイマが実行されている場合、またはリセット遅延タイマが計時している場合は、リセット学習タイマを再初期設定する。
（７）学習禁止が設定されていず、現在のステップに関する学習ビットが設定されていず、デルタＴＣ  Ａが４．９°Ｆ未満であり、制御アラーム・タイマが実行されていず、リセット遅延タイマが計時していず、ＴＣ  Ａ偏差が±０．１°Ｆ以内である場合は、リセット学習タイマが（例えば１５０秒間）計時できるようにする。
（８）学習禁止が設定されていず、リセット安定性タイマが実行されているか、学習タイマが実行されている場合、現在のステップが学習されているなら、（ａ）現在のステップ・リセット値を「旧速度ステップ・リセット」値に移動させ、（ｂ）ＣＵＭリセットを現在のステップ・リセット値に移動させて、（ｃ）現在のステップ学習ビットを設定する。
（９）現在のステップがゼロではなく、学習禁止が設定されていず、反学習禁止が設定されていず、リセット安定性タイマが実行され、現在のステップ学習ビットが設定され、「旧速度ステップ・リセット」値が２９９．９°Ｆ未満である場合は、現在の速度ステップ・リセット値と「旧速度ステップ・リセット」値との差を計算する。差が２０．０°Ｆを上回る場合は、速度ステップ・ゼロおよび現在の速度ステップを除き、全ての学習ビットをクリアする。速度ステップ・ゼロおよび現在の速度ステップを除き、表の全てのリセット値をクリアする。
（１０）適用ビットが設定されていず、適用禁止が設定されていず、現在の速度ステップ学習ビットが設定されている場合は、現在の速度ステップ・リセット値をＣＵＭリセットに移動する。適用ビットを設定する。リセット安定性タイマが実行されていない場合は、適応リセット学習値を適用したビットを設定する。
【００７８】
（任意選択の適応リセット制御装置の仕様）
本発明の方法の最も望ましい実施形態は、１つまたは複数の下位手順を含む。下位手順は、押出成形機システムの操作を改善する。本発明とともに使用するため、最も望ましい下位手順は以下の通りである。これらの下位手順は、大域状態ビット、つまり（１）速度安定ビット、（２）学習禁止ビット、（３）適用禁止ビット、（４）反学習禁止ビット、および（５）適用ビットを使用して最もよく達成される。
適応リセットのクリアは、オペレータが実行することができる。この手順は、ステップ・ゼロを含むリセット値の表をクリアすることによって実行することができる。この手順は、ゼロ速度ステップを除く全ての学習ビットをクリアする。
オペレータ温度設定点値の変化は、大幅なプロセス変化として解釈することができる。したがって、オペレータ温度設定点または速度ステップのリセット値が大幅に、例えば１５°Ｆ（調節可能）変化した場合、ゼロ速度ステップを除く学習ビットがクリアされる。
【００７９】
本発明の方法の望ましい実施形態は、速度ステップ基準をチェックすることを含む。好ましい制御装置の適応リセット表は、１０パーセントの速度増分で１１の速度ステップを有する。速度増分は（１）ゼロ・パーセント、（２）１から１０パーセント、（３）１１から２０パーセント、および（４）９１から１００パーセントである。適応リセット表の各速度ステップに、状態ビットが付随する。ＰＬＣまたは制御装置では、適応リセット・アルゴリズムの制御を補助する学習状況ビットがある。適応リセット表には、１ワードの学習状況ビットがある。速度設定点を入力として使用する。速度設定点を使用するには、設定点入力値が駆動状況、および実際の速度値と設定点速度値との偏差を考慮しなければならない。例えば、ドライブが停止している場合は、設定点入力値がゼロでなければならない。速度範囲が５秒（時間は調節可能）のフル・スケール速度の２パーセント以内である場合は、速度が安定していると見なされる。適応リセット表における速度ステップ場所は、パーセント速度値を１０で割って計算する。新しい安定速度が以前の安定速度より４パーセント以上異なる場合は、適用されたビットをクリアし、速度ステップを「変化した」と見なす。速度安定性は、現在の速度ステップが変化したと見なされるまでテストされない。
【００８０】
本発明の方法の望ましい実施形態は、「学習」基準をチェックすることを含む。この手順は、速度が安定し、「学習禁止」ビットが設定されていない場合に実行される。新しい累積リセットは、温度制御によって計算するか、（１）ゾーンが設定点の±０．２°Ｆ以内である、（２）学習ビット設定を有さない、（３）デルタＴＣ  Ａが４．９°Ｆを上回らない、（４）２．５分間、制御アラームに入らない場合、累積リセットを適応リセット表に入力し、学習ビットを速度ステップに設定する。学習ビットがまだ設定されず、学習している場合は、適用されたビットも設定する。
【００８１】
本発明の方法の別の望ましい実施形態は、「反学習」基準をチェックすることを含む。この手順は、速度が安定して、「反学習禁止」ビットが設定されず、学習ビットが設定されている場合に実行される。新しい学習値が旧学習値から２０°Ｆ（調節可能）を越えて異なり、ゼロ速度ステップではない場合は、ゼロ速度を除き全ての学習ビットがクリアされる。
【００８２】
本発明の方法の別の望ましい実施形態は、「適用」基準をチェックすることを含む。この手順は、速度が安定し、適用されたビットが設定されず、「適用禁止」ビットが設定されず、速度ステップが学習ビットを有する場合に実行される。以上が真である場合は、適応リセット表のゾーンの累積リセットを設定する。
【００８３】
（二重センサ温度制御装置の仕様）
本発明の方法は、二重センサ温度制御装置１２１を設定する手順を含むことができる。この手順は、制御装置を初期設定することによって開始することが望ましい。初期設定は、ＣＵＭリセットをクリアし、ＴＣ  Ａを−１，０００°Ｆの最大値に設定することにより実行する。初期設定は、ＴＣ  Ａを＋１，０００°Ｆの最小値に設定し、オペレータ設定点を制御設定点へと移動させ、リセット安定性タイマ、制御アラーム・タイマおよびリセット遅延タイマをそれぞれ初期設定することにより続行する。Faillaceの第’１９３号特許の制御装置を使用する場合、初期設定は、「旧速度ステップ・リセット」値を３，２７６．７°Ｆに背手地することを含む。この数値設定は任意であり、上述した制御装置の好ましい実施形態に固有のものである。
【００８４】
方法は制御合計エラーを計算することを含み、制御合計エラーは、制御設定点から［（ＴＣ  Ａ＋ＴＣ  Ｂ）／２］を引いた値と等しい。この計算は、ＨＥＡＴ領域にある場合はデフォルトの熱利得がＭＥＤＵＭであり、低い利得の場合は比例帯が３０．０°Ｆであり、中間利得の場合、比例帯は１２．０°Ｆ、高い利得の場合は比例帯が６．０°Ｆとなるよう、パラメータを含むことが望ましい。冷却領域にあり、空冷の場合は、デフォルトの冷却利得は中間であり、低い利得の場合は比例帯が３．０°Ｆ、中間利得の場合は比例帯は１５．０°Ｆ、高い利得の場合、比例帯は７．５°Ｆである。冷却領域にあり、水冷の場合は、デフォルトの冷却利得は中間であり、低い利得の場合は比例帯が４０．０°Ｆ、中間利得の場合は、比例帯が２０．０°Ｆであり、高い利得の場合、比例帯は１０．０°Ｆである。さらに、制御合計エラーが比例帯以上である場合、１００パーセント加熱または冷却のゾーンのビットを設定する。
【００８５】
制御変数のパーセント出力の計算は、制御変数が制御合計エラーを比例帯で割り、１００パーセントを掛けた値と等しくなるよう実行される。ゾーンが１００パーセント加熱または冷却の場合は、６０秒間、制御アラーム・タイマを設定し、それ以外の場合は制御アラーム・タイマを再初期設定する。リセット安定性タイマが実行されているかデルタＴＣ  Ａが４．９°Ｆ以上である場合は、現在のＴＣ  ＡをＴＣ  Ａ最大値に移動させ、現在のＴＣ  ＡをＴＣ  Ａ最小値に移動させる。現在のＴＣ  ＡがＴＣ  Ａ最大値より大きい場合は、現在のＴＣ  ＡをＴＣ  Ａ最大値に移動する。現在のＴＣ  ＡがＴＣ  Ａ最小値より小さい場合は、現在のＴＣ  ＡをＴＣ  Ａ最小値に移動する。
【００８６】
次にデルタＴＣ  Ａを計算し、ここでデルタＴＣ  ＡはＴＣ  Ａ最大値からＴＣ  Ａ最小値を引いた値に等しい。適応リセット学習値を適用するか、リセット遅延タイマが計時し、適応リセット速度が安定している場合は、リセット遅延タイマが２４０秒で時間切れになれるようにする。
【００８７】
オペレータ設定点の変化の計算を実行し、デルタ設定点は現在のオペレータ設定点から以前のオペレータ設定点を引いた値に等しい。リセット安定性タイマが実行されていず、（１）デルタＴＣ  Ａが４．９°Ｆより小さく、（２）制御アラーム・タイマが実行されていず、（３）リセット遅延タイマが計時していなくて、（４）深いＴＣ偏差が±０．１°Ｆ以内でなく、（５）オペレータ設定点が１．５°Ｆを超えて変化していない場合は、リセット安定性タイマが計時できるようにし、それ以外の場合はリセット安定性タイマを再初期設定する。
【００８８】
方法は、現在のオペレータ設定点に等しく以前のオペレータ設定点を設定することができる。リセット安定性タイマが実行されていて、深い偏差が±１．５°Ｆより大きい場合は、深い偏差をＣＵＭリセット値から引き、次に深い偏差が±１．５°Ｆ以内である場合は、深い偏差の３分の１をＣＵＭリセット値から引く。ＣＵＭリセットが１２０．０°Ｆより大きい場合は、ＣＵＭリセットを１２０．０°Ｆに設定する。ＣＵＭリセットが−１２０．０°Ｆより小さい場合は、ＣＵＭリセットを−１２０．０°Ｆに設定する。
【００８９】
次に、制御設定点の計算を実行する。制御設定点は、オペレータ設定点にＣＵＭリセットを加えた値に等しい。
【００９０】
次に、本発明は、時間に比例する出力を計算することを含む。ゾーンが加熱領域にある場合、デューティ・サイクルは５．００秒である。ゾーンが冷却領域にあり、ゾーンが水冷されている場合、デューティ・サイクルは５．００秒である。ゾーンが冷却領域にあり、ゾーンが空冷されている場合、デューティ・サイクルは２０．００秒である。
【００９１】
次に、パーセント出力からＯＮ時間を計算し、ここでＯＮ時間はパーセント出力にデューティ・サイクルを掛け、１００．０パーセントで割った値と等しい。ゾーンが加熱領域にあるかゾーンが水冷領域にあり、ＯＮ時間が４．９秒より大きい場合は、ＯＮ時間を５．０秒に設定する。ゾーンが加熱領域にあるか、ゾーンが水冷領域にあり、ＯＮ時間が０．０３秒未満である場合は、ＯＮ時間を０．０秒に設定する。ゾーンが空冷領域にあり、ＯＮ時間が１８．５秒より大きい場合は、ＯＮ時間を２０．０秒に設定する。ゾーンが空冷領域にあり、ＯＮ時間が０．５秒未満の場合は、ＯＮ時間を０．０秒に設定する。新しいＯＮ時間が残りのＯＮ時間より短い場合は、ＤＵＴＹおよびＯＦＦ時間タイマをリセットする。
【００９２】
次にＯＦＦタイマ事前設定を計算し、ここでＯＦＦタイマ事前設定はデューティ・サイクル時間からＯＮ時間を引いた値に等しい。好ましい制御装置を使用するこの手順では、デューティ・サイクル・タイマをＲＵＮに設定し、ＯＦＦタイマをＲＵＮに設定する必要がある。デューティ・サイクル・タイマが実行されている場合は、デューティおよびＯＦＦタイマを再初期設定する。ゾーンが使用可能になっていて、（１）ＯＦＦタイマが実行されているか、ＯＦＦタイマ事前設定がゼロであり、（２）熱電対の障害がなく、（３）温度過昇アラームがない場合、加熱領域であれば加熱出力をオンにし、冷却領域であれば冷却出力をオンにする。
【００９３】
押出成形機システムの操作は、本発明によると、最初は新しい運転スクリュー速度で、その初期スクリュー速度に対して決定された実際のリセット値がない。近似リセット値は、本発明では、決定された最近接スクリュー速度リセット値間の直線近似によって、そのスクリュー速度について計算される。この近似リセット値は、新しいスクリュー運転速度についてリセット値表に保存される。しかし、新しいスクリュー速度が、正常リセット基準に基づいて新しいリセット値を計算すべきほど長く維持されている場合、近似リセット値は、新しいスクリュー速度の実際のリセット値と置換される。
【００９４】
本発明の押出成形機温度制御装置は、Faillaceの第’１９３号特許の押出成形機システムと同じ利点を押出成形機システムに提供する。本発明の押出成形機温度制御装置は、より精密な温度制御および押出成形機システムの設計容量の最適化という追加の利点も提供する。精密な温度は、実アラームの基準、安定した状態でリセット値を学習する能力、リセット値信号および実温度の動揺を防止する遅延回路の使用および／または上記で開示された他の特徴によって提供される。押出成形機システムの設計容量の最適化は、最大容量で、またはほぼ最大容量で押出成形機システムを運転する間に追加のリセット値を確立できる制御アラームの基準によって提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法により操作する押出成形機温度制御装置を含む押出成形機バレルの断面側面図である。
【図２】  熱負荷状態にある、本発明の方法により操作する押出成形機温度制御装置の作動を示す事象図である。
【図３】  本発明の方法により操作する、所定の時間だけ制御アラームを遅延させる手段を伴う適応リセット制御装置を含む押出成形機温度制御装置のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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