(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘弾性流体をスクリューを回転させることにより搬送し、所定の形状の口金から吐出させるための押出機において、前記粘弾性流体の押出量を制御するための押出機における押出制御方法であって、
押出開始直後の前記口金の粘弾性流体の吐出口近傍の温度又はこの温度と相関関係のあるパラメータを測定し、
この測定された押出開始直後の温度と、前記粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度と、に基づいて少なくとも押出開始温度から定常温度までの温度上昇勾配特性（特性１）を予測することにより、当該特性１を認識し、
前記特性１と、前記粘弾性流体における測定温度と前記スクリューの単位吐出量との関係と、から前記吐出口近傍の温度に対する吐出量の関係（特性２）を予測することにより、当該特性２を認識し、
前記特性２に基づいて、スクリューの駆動回転数を制御することを特徴とした押出機における押出制御方法。
【請求項２】
粘弾性流体をスクリューを回転させることにより搬送し、所定の形状の口金から吐出させるための押出機において、前記粘弾性流体の押出量を制御するための押出機における押出制御装置であって、
前記口金の粘弾性流体の吐出口近傍の温度を検出する温度センサと、
前記粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度を記憶する第１の記憶手段と、
前記粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における前記温度センサで検出された温度と、スクリューの単位吐出量との関係を記憶する第２の記憶手段と、
前記温度センサで検出した押出開始直後の温度と、前記第１の記憶手段に記憶された特定の粘弾性流体の初期温度勾配及び定常温度と、から押出開始温度から定常温度までの温度上昇勾配特性を予測する温度上昇勾配特性予測手段と、
前記温度上昇勾配特性予測手段で予測された温度上昇勾配特性と、前記第２の記憶手段に記憶された検出温度−スクリュー単位吐出量特性と、から前記温度センサによる検出温度に対する吐出量の関係を予測する吐出量予測手段と、
前記定常温度となるまでの間、前記吐出量予測手段で予測に基づいて、前記スクリューの駆動回転数を制御するスクリュー駆動制御手段と、
を有する押出機における押出制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粘弾性流体をスクリューを回転させることにより搬送し、所定の形状の口金から吐出させるための押出機において、前記粘弾性流体の押出量を制御するための押出機における押出制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、押出機によって粘弾性流体、例えばゴムを押し出す場合、スクリューを回転させることにより、順次所定の形状の口金が取り付けられた押出口へと搬送する。このとき、押出機内の押出口近傍は加圧され、前記口金の形状に応じて押し出されるようになっている。
【０００３】
この押し出されたゴムの品質管理は、重量の安定性を図ることにより行われる。すなわち、ゴムは前記加圧によって昇温されるが、これを温水を循環させることで、ほぼ一定温度に維持し、等速度でスクリューを回転させることにより、一定の単位重量でゴムを押し出すことができる。
【０００４】
ここで、押出機の稼働開始時は、前記押出機の押出口近傍の空間の圧力が０であり、また、ゴム自体も冷えているため、定常時に比べて重量の安定性が劣り、歩留りを悪化させる原因となっている。
【０００５】
このため、従来では、押出機の停止時間を関数としたが、プリセット制御により、上記定常時に対する過渡期に、スクリューの回転数や、押出機の下流側に配設される引き出しコンベアの線速度を調整するようにしている。
【０００６】
すなわち、押出機の停止時間が長ければ長い程、ゴムが冷やされると判断し、例えば、スクリューを定常時よりも速く回す、といった制御を行っている。このスクリューの回転数は、図５に示される如く、駆動開始からの時間に応じてスクリュー回転数を徐々に遅くして、定常時のスクリュー回転数に戻すようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図５のような制御では、スクリュー回転数が時間が経過するに従い、リニアな減速を行うことになるが、押出機の温度調整のばらつきや、材料切り替え作業等の作業環境のばらつきにより、押出機の停止時間と、その後の吐出量変化の相関は必ずしもリニアな特性とならず、十分な重量安定を図ることができない場合がある。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、粘弾性流体の特性や、作業環境に関係なく、重量の安定性を図ることができ、歩留りを向上することができる押出機における押出制御方法及び装置を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、粘弾性流体をスクリューを回転させることにより搬送し、所定の形状の口金から吐出させるための押出機において、前記粘弾性流体の押出量を制御するための押出機における押出制御方法であって、押出開始直後の前記口金の粘弾性流体の吐出口近傍の温度又はこの温度と相関関係のあるパラメータを測定し、この測定された押出開始直後の温度と、前記粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度と、に基づいて少なくとも押出開始温度から定常温度までの温度上昇勾配特性（特性１）を予測することにより、当該特性１を認識し、前記特性１と、前記粘弾性流体における測定温度と前記スクリューの単位吐出量との関係と、から前記吐出口近傍の温度に対する吐出量の関係（特性２）を予測することにより、当該特性２を認識し、前記特性２に基づいて、スクリューの駆動回転数を制御することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、押出機の稼働開始時、まず、この押出機の吐出口近傍の温度を測定する。なお、この温度と相関関係のある例えば押出機内における吐出近傍の圧力や、スクリューに加わる負荷によって起こる負荷電流値等の他のパラメータであってもよい。なお、以後は、温度を検出したことにして説明する。
【００１１】
測定されたこの押出開始直後（直前であってもよい）の温度と、前記粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度と、に基づいて押出開始温度から定常温度までの温度情報勾配特性を演算等で予測することにより、当該温度情報勾配特性を認識する（特性１）。
【００１２】
この特性１は、適用される粘弾性流体の物性によって異なるため、単に押出開始初期温度からは見いだせない。そこで、適用され得る粘弾性流体の物性毎に初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度を予め記憶しておくことが好ましい。しかし、請求項１では、記憶することには限定されず、その都度、キー入力等でオペレータが入力したり、粘弾性流体毎に用意したＬＳＩカード等を挿入し、このＬＳＩカードから読取るようにしてもよい。
【００１３】
特性１が認識されると、この特性１と、粘弾性流体における測定された温度とスクリューの単位吐出量との関係と、から吐出口近傍の温度に対する吐出量の関係を演算等で予測することにより、当該吐出口近傍の温度に対する吐出量の関係を認識する（特性２）。この粘弾性流体における測定された温度とスクリューの単位吐出量との関係も、予め記憶しておいてもよいし、キー又はカード入力であってもよい。
【００１４】
特性２が得られると、この特性２に基づいて、過渡期にはスクリューの駆動回転数を制御することにより、適用される粘弾性流体の物性や、作業環境にあった、変化度合いでスクリューの回転数を制御することができ、過渡期であっても、重量の安定性を維持することができる。これにより、歩留りの向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、粘弾性流体をスクリューを回転させることにより搬送し、所定の形状の口金から吐出させるための押出機において、前記粘弾性流体の押出量を制御するための押出機における押出制御装置であって、前記口金の粘弾性流体の吐出口近傍の温度を検出する温度センサと、前記粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度を記憶する第１の記憶手段と、前記粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における前記温度センサで検出された温度と、スクリューの単位吐出量との関係を記憶する第２の記憶手段と、前記温度センサで検出した押出開始直後の温度と、前記第１の記憶手段に記憶された特定の粘弾性流体の初期温度勾配及び定常温度と、から押出開始温度から定常温度までの温度上昇勾配特性を予測する温度上昇勾配特性予測手段と、前記温度上昇勾配特性予測手段で予測された温度上昇勾配特性と、前記第２の記憶手段に記憶された検出温度−スクリュー単位吐出量特性と、から前記温度センサによる検出温度に対する吐出量の関係を予測する吐出量予測手段と、前記定常温度となるまでの間、前記吐出量予測手段で予測に基づいて、前記スクリューの駆動回転数を制御するスクリュー駆動制御手段と、を有している。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、第１の記憶手段には、粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における初期温度勾配及び吐出量が安定する定常温度が予め記憶され、第２の記憶手段には、粘弾性流体毎に、この粘弾性流体における前記温度センサで検出された温度と、スクリューの単位吐出量との関係が記憶されている。
【００１７】
温度センサでは、押出機の稼働開始時（直前又は直後）に吐出口近傍の温度を検出する。
【００１８】
この検出された初期温度と、第１の記憶手段に記憶されたデータとに基づいて温度上昇勾配を予測する（温度上昇勾配予測手段）。これにより、適用される粘弾性流体毎に異なる温度上昇勾配を認識することができる。
【００１９】
次に、この温度上昇勾配と、第２の記憶手段に記憶されたデータとに基づいて、吐出口の温度に対するスクリューの単位吐出量との関係を予測する（吐出量予測手段）。
【００２０】
この予想によって、スクリュー駆動制御手段では、温度センサでの検出温度に対応するスクリュー回転数を決めることができる。過渡期とされる時間帯はこのような制御でスクリューの回転数を定めることにより、作業環境や適用されている粘弾性流体に最適な駆動制御管理を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係る押出機１００及びその制御ブロック図が示されている。
【００２２】
押出機１００は、そのケーシング１０２が円筒形とされ、内部にはケーシング１０２の軸線と一致するように回転軸１０４が配設されている。回転軸１０４の周りには、スパイラル状に羽根部材１０６が取り付けられ、全体としてスクリュー１０８を構成している。回転軸１０４は、ケーシング１０２の基部側に設けられたモータ１１０の回転軸と図示しない減速機を介して連結されている。このため、モータ１１０が駆動すると、スクリュー１０８が回転するようになっている。
【００２３】
ケーシング１０２における、基部側に近い周面には、材料投入口１１２が設けられており、本実施の形態では、粘弾性流体材料としてゴムが投入されるようになっている。ここで、投入されたゴムは、スクリュー１０８の回転に伴って、ケーシング１０２の先端部（図１の右端側）へと搬送される。なお、ケーシング１０２には、図示しない温水流路が設けられており、搬送されるゴムの温度管理を行っている。
【００２４】
ケーシング１０２の先端部には、口金１１４が取り付けられている。この口金１１４には、スリット状の貫通孔が設けられており、ケーシング１０２内の先端部に達したゴムは、このスリット状の貫通孔から押し出されるように吐出する。
【００２５】
ここで、ゴムの温度が一定、かつスクリュー１０８の回転が一定であると、口金１１４から吐出するゴムは、前記貫通孔の形状を維持しながら吐出されることになる。吐出されたゴムは、押出機１００の下流側に配設された引き出しコンベア１１６へと受け渡されるようになっている。
【００２６】
引き出しコンベア１１６は、通常は一定の線速度で駆動しており、この線速度は、押出機１００から吐出されるゴムの吐出速度と一致する。
【００２７】
ここで、押出機１００から押し出されるゴムは、前述の如く定常時は温度がほぼ一定であり、このため、押し出されるゴムの単位重量は安定しているが、押出機１００が所定時間停止した後の稼働直後は、ゴムの温度が不安定（通常は適温に比べて冷えている状態）となり、口金近傍のケーシング内の圧力も小さいため、吐出量（吐出重量）が不安定となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、口金近傍に温度センサ１１８を設け、この温度センサ１１８及び後述するパラメータに基づいて、スクリュー１０８の速度制御を行っている。
【００２９】
温度センサ１１８は、押出機１００を制御するためのコントローラ１２０の接続されている。このコントローラ１２０には、大容量のメモリ１２２が設けられており、以下に示す特性がデータベースとして記憶されている。
【００３０】
第１のデータベースは、本実施の形態の押出機１００に適用されるゴム等の粘弾性流体毎の初期温度勾配、すなわち、初期温度に対する吐出量の変化率と、吐出定常温度、すなわち、吐出量が安定する温度であり、予め定められたメモリ１２２の一部の領域（第１のメモリ領域１２２Ａ）に記憶されている。
【００３１】
第２のデータベースは、本実施の形態の押出機１００に適用されるゴム等の粘弾性流体毎の押出始めの温度と、スクリュー単位回転（例えば、１回転）当たりの吐出量との関係であり、予め定められたメモリ１２２の他の一部の領域（第２のメモリ領域１２２Ｂ）に記憶されている。
【００３２】
前記温度センサ１１８は、その検出値がコントローラ１２０内の第１の演算部１２４へ入力されるようになっている。この第１の演算部１２４では、押出機１００の稼働直前又は直後の温度センサ１１８による検出値と、前記第１のメモリ領域１２２Ａに記憶されたデータと、に基づいて、押出機１００の稼働開始時の吐出量変動カーブ（図２参照）を予測する演算を行うようになっている。
【００３３】
この予測された吐出量変動カーブは、第２の演算部１２６へ送出される。
第２の演算部１２６では、予測された吐出量変動カーブと、前記第２のメモリ領域１２２Ｂに記憶されたデータと、に基づいて検出温度に応じたスクリュー１０８の回転速度（図３参照）を演算するようになっている。この演算結果は、駆動制御部１２８へ送出される。この駆動制御部１２８には、前記温度センサ１１８の検出値が入力されるようになっており、押出機１００が駆動を開始した後、定期的に温度が検出され、この検出温度に基づいてスクリュー１０８の回転速度が演算され、前記モータ１１０を制御する構成である。
【００３４】
以下に本実施の形態の作用を図４のフローチャートに従い説明する。
ステップ１５０では、押出機１００の駆動が開始されたか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１５２へ移行して初期温度を温度センサ１１８を用いて検出する。
【００３５】
次いでステップ１５４では、第１のデータベース（第１のメモリ領域１２２Ａ）から、今回適用されているゴムに対応するデータを読み出し、次いでステップ１５６でこの読み出されたデータと、前記初期温度とから吐出量の予測カーブを演算する（図２参照）。
【００３６】
次のステップ１５８では、第２のデータベース（第２のメモリ領域１２２Ｂ）から、今回適用されているゴムに対応するデータを読み出し、次いでステップ１６０でこの読み出されたデータと、前記予測カーブとから、検出温度に応じたスクリュー１０８の回転速度を決定する特性図（図３参照）を演算する。
【００３７】
次のステップ１６２では、スクリュー１０８の駆動を初期温度に基づいた回転速度で回転を開始する。次のステップ１６４では、温度センサ１１８によって温度を検出し、次いでステップ１６６で、図３の特性からこの温度に対するスクリュー１０８の回転速度を決定し、ステップ１６８でモータ１１０の駆動を制御する。
【００３８】
ステップ１７０では、定常期に入ったか否かが判断され、否定判定の場合は、ステップ１６４へ戻り上記工程を繰り返す。また、肯定判定された場合は、その後は、温度に基づいてスクリュー１０８の回転速度を制御せず、一定の回転速度で安定するため、ステップ１７２へ移行してモータ１１０を予め定められた一定速度で駆動させる。
【００３９】
次のステップ１７４では、作業が終了したか否かが判断され、否定判定の場合は、一定速度によるゴムの押出作業を継続し、肯定判定された場合は、ステップ１７６へ移行して、モータ１１０の駆動を停止し、処理は終了する。
【００４０】
このように、単純に駆動開始時の温度に基づいて、定常時までのスクリュー回転速度を、例えばリニアに変動させていくような、ゴム自体の物性や、作業環境を無視した従来の制御に比べ、その都度、吐出量予測カーブを求め、温度を検出しながら制御するため、所謂過渡期であっても安定した吐出重量を得ることができ、歩留りを向上することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、吐出量予測カーブが決定し、温度とスクリュー１０８の回転速度との関係が判明した後、過渡期稼働中に定期的に温度センサ１１８で温度を検出しながらスクリュー１０８の回転速度を制御したが、上記データが得られることにより、定常時までの時間が認識できるため、予めこの時間内のスクリュー１０８の回転速度の変化度合いを定めておき、時間制御でスクリュー１０８の回転速度を変化させるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る押出機における押出制御方法及び装置粘弾性流体の特性や、作業環境に関係なく、重量の安定性を図ることができ、歩留りを向上することができる押出機における押出制御方法及び装置を得ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る押出機の概略図及びその制御ブロック図である。
【図２】吐出量予測特性図である。
【図３】温度−スクリュー回転速度特性図である。
【図４】押出機の駆動制御フローチャートである。
【図５】従来のスクリューの回転速度制御特性図である。
【符号の説明】
１００    押出機
１０２    ケーシング
１０４    回転軸
１０６    羽根部材
１０８    スクリュー
１１０    モータ
１１２    材料投入口
１１４    口金
１１６    引き出しコンベア
１１８    温度センサ
１２０    コントローラ
１２２    メモリ
１２２Ａ    第１のメモリ領域（第１のデータベース）
１２２Ｂ    第２のメモリ領域（第２のデータベース）
１２４    第１の演算部
１２６    第２の演算部
１２８    駆動制御部
【図１】
0003792852.tif 000002
【図２】
0003792852.tif 000003
【図３】
0003792852.tif 000004
【図４】
0003792852.tif 000005
【図５】
0003792852.tif 000006