(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置を使用すると共に、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイよりプラスチックシート等を押出し成形するに際し、成形されるプラスチックシート等に対し走査型厚さ計によって得られる計測データに基づいて、前記成形されるプラスチックシート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように設定したプラスチックシート等の厚さ制御方法において、
定常制御運転時には走査型厚さ計によって得られる計測データと厚さ設定器の設定値との差を用いて前記ギヤポンプの入口圧力が設定圧力になるように原料供給機および２軸押出機の速度をフィードバック制御し、ＭＤ制御運転時には前記厚さ計による検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御に切換えると共に、前記ギヤポンプの入口圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御することを特徴とするプラスチックシート等の厚さ制御方法。
【請求項２】
厚さ計による検出信号とギヤポンプの速度信号とに基づいて、定常制御運転からＭＤ制御運転への切換えタイミングを設定してなる請求項１記載のプラスチックシート等の厚さ制御方法。
【請求項３】
原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置からなり、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイにより押出し成形されるプラスチックシート等に対し、走査型厚さ計により得られる計測データに基づいて、シート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように構成したプラスチックシート等の厚さ制御装置において、
前記ギヤポンプの入口圧力を検出する圧力検出器を設けて、この圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいて原料供給機の速度をフィードバック制御する定常制御回路と、
前記厚さ計により得られる検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御すると共に、前記圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御するＭＤ制御回路と、
前記厚さ計により得られる検出値及び前記ギヤポンプの回転数信号が入力され前記定常制御回路からＭＤ制御回路へ切換える切換信号を生成する切換タイミング設定器と、
を設けることを特徴とするプラスチックシート等の厚さ制御装置。
【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Ｔダイによって押出成形されるプラスチックシートやフィルム（以下本発明においてはプラスチックシート等あるいは単にシート等と称する）に対して、厚さ計をシート等の幅方向に変位させながらシート等の送出方向の厚さを調整するプラスチックシート等の厚さ制御（ＭＤ制御）方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えたシート等の押出成形装置において、安定したシートないしフィルムを成形する定常制御運転時では、ギヤポンプからの溶融樹脂の吐出量を一定にするために、ギヤポンプを設定速度に保持する。原料供給機の特性変化に起因する圧力変動は、ギアポンプ直前の圧力が設定圧力になるように、原料供給機での原料供給量および２軸押出機での溶融樹脂の押出速度に対して、それぞれフィードバック制御が行われる。
【０００３】
また、押出成形装置を長時間運転すると、前記ギヤポンプの出口側のフィルタ等の目詰まりにより、溶融樹脂の吐出量が減少して、シートないしフィルムの厚さが薄くなる。その場合には、シート引取機側に設けた走査型厚さ計により得られる計測データに基づいて、ギヤポンプの速度を制御することによるＭＤ制御運転が定常制御運転に代わって行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前述した従来の押出成形装置によるシート等の押出成形によれば、ギヤポンプ直前の圧力が設定圧力となるような原料供給機および押出機のフィードバック制御からＭＤ制御に切換えた場合、次のような不具合が生じる。すなわち、厚さ計から得られる厚さ検出信号に基づく厚さ偏差信号によって、ギヤポンプの速度をフィードバック制御すなわちギヤポンプによるＭＤ制御運転に切換えると、遅れが少ないギヤポンプ制御に比べ、ギヤポンプ直前の圧力が設定圧力となるような原料供給機のフィードバック制御が押出機の樹脂滞留時間の遅れから追い付かず、押出機を適切に運転制御することが困難となる。
【０００５】
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置を使用すると共に、前記ギヤポンプを介してＴダイよりプラスチックシート等を押出し成形するに際し、定常制御運転時においては、ギヤポンプの入口圧力が設定圧力になるように、原料供給機および２軸押出機の速度をフィードバック制御し、また前記ＭＤ制御運転時には、前記厚さ計による検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御に切換えると共に、前記ギヤポンプの入口圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御することにより、安定した制御運転操作を達成することができることを突き止めた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを使用したシート等の押出成形装置において、シート等に対する厚さ計より得られる検出信号に基づいてＭＤ制御を行う場合に、安定した運転操作を達成することができるプラスチックシート等の厚さ制御方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法は、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置を使用すると共に、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイよりプラスチックシート等を押出し成形するに際し、成形されるプラスチックシート等に対し走査型厚さ計によって得られる計測データに基づいて、前記成形されるプラスチックシート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように設定したプラスチックシート等の厚さ制御方法において、定常制御運転時には走査型厚さ計によって得られる計測データと厚さ設定器の設定値との差を用いて前記ギヤポンプの入口圧力が設定圧力になるように原料供給機および２軸押出機の速度をフィードバック制御し、ＭＤ制御運転時には前記厚さ計による検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御に切換えると共に、前記ギヤポンプの入口圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御することを特徴とする。
【０００８】
この場合、前記厚さ計による検出信号とギヤポンプの速度信号とに基づいて、定常制御運転からＭＤ制御運転への切換えタイミングを設定することができる。
【０００９】
また、前記厚さ制御方法を実施する装置としては、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置からなり、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイにより押出し成形されるプラスチックシート等に対し、走査型厚さ計により得られる計測データに基づいて、シート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように構成したプラスチックシート等の厚さ制御装置において、前記ギヤポンプの入口圧力を検出する圧力検出器を設けて、この圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいて原料供給機の速度をフィードバック制御する定常制御回路と、前記厚さ計により得られる検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御すると共に、前記圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御するＭＤ制御回路と、前記厚さ計により得られる検出値及び前記ギヤポンプの回転数信号が入力され前記定常制御回路からＭＤ制御回路へ切換える切換信号を生成する切換タイミング設定器と、を設けた構成とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法につき、この制御方法を実施する制御装置との関係において、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法の一実施例を示す押出成形装置の概略構成を示すものである。すなわち、図１において、本実施例の押出成形装置は、原料供給機１０から供給される原料を、２軸押出機１２で混練溶融して、この溶融された樹脂をギヤポンプ１４で所定量計量しながら、フィルタ１５を経てＴダイ１６よりシートないしフィルム（以下、シート等と称する）状にして押出し、その後シート引取機等のシート成形手段１８によりシート等に成形する。そして、このように成形されたシート等は、前記シート成形手段１８に設けた走査型厚さ計２０により厚さ計測が行われる。
【００１２】
原料供給機１０、２軸押出機１２およびギヤポンプ１４は、それぞれ駆動用モータ２２、２４および２６が取付けられており、これらの駆動用モータ２２、２４および２６は、圧力検出器２８、第１の圧力調節計３０、第２の圧力調節計３２等を備えた制御操作部３４からなる運転制御装置により制御されるように構成されている。
【００１３】
すなわち、前記圧力検出器２８は、ギヤポンプ１４の入口圧力Ｐinを検出するように設けられ、この入口圧力が予め設定した設定圧力となるように、第１の圧力調節計３０により原料供給機１０の速度をフィードバック制御し、また第２の圧力調節計３２によりギヤポンプ１４の速度をフィードフォワード制御するように構成される。
【００１４】
このため、前記第１の圧力調節計３０および第２の圧力調節計３２は、それぞれ圧力設定器３６ａ、３６ｂと、この圧力設定器３６ａ、３６ｂで設定された圧力設定値信号と前記圧力検出器２８で検出された圧力検出値信号とを比較してその偏差信号を得る比較器３７ａ、３７ｂと、前記偏差信号に基づいて前記原料供給機１０の駆動用モータ２２および前記ギヤポンプ１４の駆動用モータ２６を制御するためのＰＩＤアンプ３８ａ、３８ｂとからそれぞれ構成されている。
【００１５】
また、前記第１の圧力調節計３０のＰＩＤアンプ３８ａと原料供給機１０の駆動用モータ２２との間の信号ライン、および第２の圧力調節計３２のＰＩＤアンプ３８ｂとギヤポンプ１４の駆動用モータ２６との間の信号ラインには、それぞれ所要のタイミングで定常制御運転からＭＤ制御運転へ切換えるための手段として、ＭＤ制御切換タイミング設定器４０によりそれぞれ操作される常閉リレー接点４２ａおよび常開リレー接点４２ｂが設けられる。
【００１６】
さらに、前記第１の圧力調節計３０のＰＩＤアンプ３８ａと駆動用モータ２２との間の信号ラインには、厚さ設定器４４により設定された厚さ設定値信号と前記厚さ計２０により検出される厚さ検出値信号とを比較してその偏差信号を得る比較器４５を設けると共に、前記厚さ計２０と比較器４５との間の信号ラインに、前記と同様に所要のタイミングで定常制御運転からＭＤ制御運転へ切換えるための手段として、ＭＤ制御切換タイミング設定器４０により操作される常開リレー接点４３ｂが設けられる。
【００１７】
なお、ＭＤ制御切換タイミング設定器４０は、前記厚さ計２０による厚さ検出信号と前記ギヤポンプ１４の速度検出信号とを入力することにより、適正なＭＤ制御運転への切換タイミングを設定するように構成される。
【００１８】
次に、前記構成からなる押出成形装置の制御動作につき、図２に示す制御動作特性を併せ参照しながら説明する。
【００１９】
１．定常制御運転
まず、前記構成からなる押出成形装置が適正な立上げ操作が行われて定常制御運転が行われている場合には、制御操作部３４において、図示しない制御回路によりギヤポンプ１４の駆動モータ２６は設定速度（ＮGP回転数）に保持されている。そして、第１の圧力調節計３０に対する常閉リレー接点４２ａにより、圧力検出器２８により検出されたギヤポンプ１４の入口圧力Ｐinの圧力検出値は、圧力設定器３６ａに設定された圧力設定値と比較器３７ａにおいて比較演算されその偏差信号が得られる。そして、得られた圧力偏差信号に基づきＰＩＤアンプ３８ａを介して、原料供給機１０の駆動用モータ２２の速度（回転数）がフィードバック制御され、長周期変動である原料供給量ＦＤが制御される定常制御回路が構成される。
【００２０】
２．ＭＤ制御運転への切換
次いで、例えばフィルタ１５において溶融樹脂の目詰まりを生じた際には、厚さ計２０による厚さ検出信号と前記ギヤポンプ１４の速度検出信号とから、ＭＤ制御切換タイミング設定器４０において、例えば、図２に示すように、実測シート厚みが設定シート厚みよりも所定量小さくなると、ＭＤ制御への切換えが必要と判定される。そして、この場合には、前記ＭＤ制御切換タイミング設定器４０の出力信号に基づいて、常閉リレー接点４２ａが開放動作すると共に、常開リレー接点４２ｂ、４３ｂが閉成動作する。
【００２１】
これにより、厚さ計２０により検出されたシート等の厚さ検出値は、厚さ設定器４４に設定された厚さ設定値と比較器４５において比較演算されその偏差信号が得られる。そして、得られた厚さ偏差信号に基づいて原料供給機１０の駆動用モータ２２の速度（回転数）がサンプリングＰＩフィードバック制御され、原料供給量ＦDが制御される。また、圧力検出器２８により検出されたギヤポンプ１４の入口圧力の圧力検出値は、第２の圧力調節計３２の圧力設定器３６ｂに設定された圧力設定値と比較器３７ｂにおいて比較演算されその偏差信号が得られる。得られた圧力偏差信号に基づきＰＩＤアンプ３８ｂを介して、ギヤポンプ１４の駆動用モータ２６の速度（ＮGP回転数）がフィードフォワード制御される。このようにして、ＭＤ制御回路が構成される。
【００２２】
３．定常制御運転への復帰
このようにして、原料供給機１０の駆動用モータ２２がサンプリングＰＩフィードバック制御された結果、溶融樹脂の押出量が変化することによりギヤポンプ１４の入口圧力Ｐinが変動し、ギヤポンプ１４の駆動用モータ２６の速度（回転数）が所定の速度（ＮGP回転数）となった際には、前記ＭＤ制御運転を停止し、ＭＤ制御切換タイミング設定器４０をリセットさせて、前記常閉リレー接点４２ａおよび常開リレー接点４２ｂ、４３ｂをそれぞれ元の状態に復帰動作させて、前述した定常制御運転に戻すことができる（図２参照）。
【００２３】
以上の制御動作により、本発明に係る厚さ制御方法によれば、図２に示す特性からも明らかなように、定常制御運転からＭＤ制御運転に切換えられた際の原料供給機１０による原料供給量ＦDの変動も小さく短時間で安定し、またギヤポンプ１４のギヤポンプ速度（ＮGP回転数）の変動も小さく短時間で安定し、しかもギヤポンプ１４の入口圧力Ｐinの変動も前記ギヤポンプ速度（ＮGP回転数）の変動と全く同様に、小さく短時間で安定して、定常制御運転への復帰も短時間で達成することができるという優れた利点が得られる。
【００２４】
因みに、厚さ計から得られる厚さ検出信号に基づく厚さ偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードバック制御する従来のＭＤ制御方法によれば、本発明と対応する原料供給量ＦD、ギヤポンプ速度（ＮGP回転数）およびギヤポンプ入口圧力Ｐinの特性は、図３に示すように、それぞれ変動が大きく、安定する時間も長くなる等の欠点が見られる。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法は、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置を使用すると共に、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイよりプラスチックシート等を押出し成形するに際し、成形されるプラスチックシート等に対し走査型厚さ計によって得られる計測データに基づいて、前記成形されるプラスチックシート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように設定したプラスチックシート等の厚さ制御方法において、定常制御運転時には走査型厚さ計によって得られる計測データと厚さ設定器の設定値との差を用いて前記ギヤポンプの入口圧力が設定圧力になるように原料供給機および２軸押出機の速度をフィードバック制御し、ＭＤ制御運転時には前記厚さ計による検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御に切換えると共に、前記ギヤポンプの入口圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御するように構成することにより、ギヤポンプ速度が圧力制御により所定の速度まで補正され、しかも直接ギヤポンプが補正制御されることによって、きわめて安定した速度制御を達成することができる。
【００２７】
また、本発明においては、前記方法を実施する装置として、原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを備えた押出成形装置からなり、前記ギヤポンプの下流側に設けたフィルタを介してＴダイにより押出し成形されるプラスチックシート等に対し、走査型厚さ計により得られる計測データに基づいて、シート等の送出方向の平均厚さ制御（ＭＤ制御）を行うように構成したプラスチックシート等の厚さ制御装置において、前記ギヤポンプの入口圧力を検出する圧力検出器を設けて、この圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいて原料供給機の速度をフィードバック制御する定常制御回路と、前記厚さ計により得られる検出値の設定値に対する厚み偏差信号に基づいて前記原料供給機の速度をサンプリングＰＩフィードバック制御すると共に、前記圧力検出器により得られる検出圧力の設定圧力に対する偏差信号に基づいてギヤポンプの速度をフィードフォワード制御するＭＤ制御回路と、前記厚さ計により得られる検出値及び前記ギヤポンプの回転数信号が入力され前記定常制御回路からＭＤ制御回路へ切換える切換信号を生成する切換タイミング設定器と、を設けることにより、良品質のシート等を効率的に成形することができる装置を、比較的簡単な構成によって、低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法を実施する装置の一実施例を示す概略系統説明図である。
【図２】本発明に係るプラスチックシート等の厚さ制御方法によるＭＤ制御運転に際して得られる原料供給機における原料供給量の変動特性とギヤポンプ速度の変動特性とギヤポンプ入口圧力の変動特性と共に押出成形装置の前記各変動特性検出位置をそれぞれ示す説明図である。
【図３】従来のプラスチックシート等の厚さ制御方法によるＭＤ制御運転に際して得られる原料供給機における原料供給量の変動特性とギヤポンプ速度の変動特性とギヤポンプ入口圧力の変動特性とをそれぞれ示す特性線図である。
【符号の説明】
１０  原料供給機
１２  ２軸押出機
１４  ギヤポンプ
１５  フィルタ
１６  Ｔダイ
１８  シート成形手段
２０  走査型厚さ計
２２  駆動用モータ（原料供給機）
２４  駆動用モータ（２軸押出機）
２６  駆動用モータ（ギヤポンプ）
２８  圧力検出器
３０  第１の圧力調節計
３２  第２の圧力調節計
３４  制御操作部
３６ａ、３６ｂ  圧力設定器
３７ａ、３７ｂ  比較器
３８ａ、３８ｂ  ＰＩＤアンプ
４０  ＭＤ制御切換タイミング設定器
４２ａ  常閉リレー接点
４２ｂ  常開リレー接点
４３ｂ  常開リレー接点
４４  厚さ設定器
４５  比較器
【図１】
0003752086.tif 000002
【図２】
0003752086.tif 000003
【図３】
0003752086.tif 000004