(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形機温度制御装置で、
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手段を備え、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、保存する手段を備え、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、
比較し選択する手段を備え、前記比較および選択手段は、（ｉ）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して、（ｉｉ）前記保存されたスクリュー速度の１つを選択し、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、漸次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、前記比較および選択手段が、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手段を備え、前記制御出力ドライバ信号が、前記比較および選択手段からの前記検索温度リセット値に応答し、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前記手段が最大容量で、またはほぼ最大容量で作動している場合、所定の時間だけ制御アラームを遅延させる手段を備え、さらに、
第１比較器を含み、前記第１比較器が、設定点信号を押出成形機バレルの深い温度信号と比較し、前記第１比較器が、実エラー信号を前記比較および保存手段に提供し、さらに、
第２比較器を含み、前記第２比較器が、前記制御設定点信号と前記温度リセット値との代数的加算を実行する制御設定点制御装置であり、前記第２比較器が制御設定点信号を提供し、さらに、
第３比較器を含み、前記第３比較器が押出成形機バレルの深い温度信号を前記制御設定点信号と比較し、前記第３比較器が第１エラー信号を提供し、さらに、
第４比較器を含み、前記第４比較器が押出成形機バレルの浅い温度信号を前記制御設定点信号と比較し、前記第４比較器が第２エラー信号を提供し、さらに、
第５比較器を含み、前記第５比較器が前記第３エラー信号と前記第２エラー信号とを比較して、前記熱交換手段に対して前記制御出力ドライバ信号を生成する前記手段に制御合計エラー信号を提供する、押出成形機温度制御装置。
【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、前記制御アラーム遅延手段が、新しいリセット値のトリガを遅延させる、請求項１に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項３】
前記制御アラームを遅延させる前記手段が、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に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項４】
前記選択遅延時間が４分である、請求項３に記載の押出成形機温度制御装置。
【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に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項６】
さらに論理回路を備え、前記論理回路は、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、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、請求項１に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項７】
前記論理回路が、（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）リセットが可能になっている、および（ｅ）適応リセットが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手段を有する、請求項６に記載の押出成形機温度制御装置。
【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に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項９】
さらに論理回路を備え、前記論理回路は、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、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、請求項４に記載の押出成形機温度制御装置。
【請求項１０】
前記比較および選択手段が、押出成形機システムの運転中、（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に記載の押出成形機温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は安定温度リセットを有する押出成形機の温度制御装置、および押出生計装置で溶融材料の温度を制御する方法に関する。特に、本発明は押出成形機の温度制御装置、および溶融押出品の温度を制御する方法で、制御アラームは、押出機システムの最大容量で、またはその付近で、制御出力ドライバ信号を熱交換手段に対して発生する場合、所定の時間だけ遅延される。
【０００２】
２．背景技術の説明
押出生計装置は往々にして、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。典型的な押出生計装置は、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にも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】
Fallace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、順応性がある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能力で、またはそれに近い能力で作動することができる二重センサの温度制御装置がない。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がない。
【００２０】
（発明の概要）
本発明は、押出成形機システムの押出成形機温度制御装置である。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手段を含む。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。押出成形機温度制御装置は、複数のスクリュー速度に索引を付け、記憶する手段を有する。記憶された複数のスクリュー速度の各要素は、対応する温度リセット値を有する。押出成形機温度制御装置は、比較および選択の手段を有する。比較および選択手段は、実際のスクリュー速度を記憶された各スクリュー速度と比較し、記憶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、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。比較および選択手段は、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。本発明は、熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成する手段を含む。制御出力ドライバ信号は、比較および選択手段から検索した温度リセット値に応答する。本発明は、さらに、熱交換手段に対する制御出力ドライバ信号を生成する手段が最大能力で、またはほぼ最大能力で作動している場合に、所定の時間だけ制御アラームを遅延する手段を含む。
【００２１】
本発明は、押出成形機バレルの温度を制御する方法を含む。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に索引を付け、記憶する。記憶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記憶された各スクリュー速度との比較を実行する。次に、記憶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、複数の記憶された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。選択のステップは、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。熱交換要素に対する制御出力ドライバ信号の生成が実行される。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、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た場合に、所定の時間だけ制御アラームを遅延させることを含む。
【００２２】
（好ましい実施形態の説明）
本発明は、少なくとも１つの押出成形機バレル・ゾーンの温度を制御するために使用する熱交換手段の押出成形機温度制御装置を含む。本発明は、実際のスクリュー速度を感知または検出する手段を含む。押出成形機温度制御装置は、複数のスクリュー速度の索引を付け、記憶する手段を有する。各スクリュー速度は、複数の記憶された温度リセット値のうち１つの要素に対応する。本発明は、複数の記憶されたスクリュー速度を比較し、そこから選択する手段を含む。比較および選択手段は、複数の記憶された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、複数の記憶された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。デフォルトのスクリュー速度は、比較された記憶スクリュー速度の他の要素より、実際のスクリュー速度からの偏差が小さい。本発明は、熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を生成する手段を含む。制御出力ドライバ信号は、デフォルト・スクリュー速度について対応する記憶温度リセット値から導き出される。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手段が最大能力で、またはほぼ最大能力で作動している場合に、所定の時間だけ制御アラームを遅延させる手段を含む。
【００２３】
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、ゼロまたは解明された値である。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・ゾーンごとに解明される。
【００２４】
本発明は、実際のスクリュー速度を決定する手段を含む。実際のスクリュー速度を決定する手段は、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。
【００２５】
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手段を有する。この保存手段は、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される。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。
【００２６】
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、選択する手段を含む。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。
【００２７】
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手段を含む。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ムされる。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。
【００２８】
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する本発明の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。本発明をこのような押出成形機温度制御装置と組み合わせると、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が提供される。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。本発明の押出成形機温度制御装置の制御アラームを遅延させる手段も、押出成形機システムが最大容量で、または最大容量付近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。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態の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号で記載された押出成形機温度制御装置および方法を改善する。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。
【００３０】
本発明によ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。
【００３１】
押出成形機システムは、本発明によると、実際のスクリュー速度を決定する手段を有する。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。
【００３２】
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手段も有する。生成手段は、上述したように、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図２は、本発明の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、本発明の「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、押出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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、本発明の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。
【００４３】
本発明の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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
本発明の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。
【００４８】
本発明の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。本発明の改善された制御装置は、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。
【００４９】
図３は、本発明による適応リセット温度制御装置２２の好ましい実施形態を示す。本発明の適応リセット温度制御装置は、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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ＡＮＤ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。
【００５３】
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構成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開始点比較し、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。
【００５４】
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有する。好ましい実施形態の論理回路は、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。
【００５５】
本発明の好ましい実施形態の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。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明の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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
0003799273.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。
0003799273.tif 000003
【００６４】
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。
0003799273.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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
図３の本発明による押出成形機温度制御装置は、温度をリセットした深い、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】  熱負荷状態にある押出成形機温度制御装置の好ましい実施形態の作動を示す事象図である。
【図３】  本発明により所定の時間だけ制御アラームを遅延させる手段を伴う順応性のある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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