JPH05505986A - 押出機温度コントローラおよび押出機温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 押出機温度コントローラおよび 押８機温度制御方法 技術分野 本発明は、押出装置の押出機バレルゾーンにおける温度を制御するための押出機 温度コントローラおよび押出機温度制御方法に関し、特に、上記温度制御が押出 機スクリュの速度変化に応答したものである押出機温度コントローラおよび押出 機温度制御方法に関する。

背景技術 押出装置は、プラスチック産業や他の産業においてよく用いられ、これによって 、プラスチックや他の押出材料を連続的に溶融、配合、成形および凝固して所望 の形状とすることができる。典型的な押出装置は回転するスクリュを具え、この スクリュは加熱された円筒状のバレル内に、このバレルと同軸に収納されている 。スクリュはバレル内で回転し、このバレル内をプラスチックなどの押出材料が 通過するようにする。押出材料は、バレル端部のグイすなわち開口部を通過させ られる。温度降下は押出材料が加熱されたバレルを離れるときに生じ、この温度 降下により、押出材料はダイの形状によって定まる成形形状で凝固することがで きる。

押出機バレルゾーン、すなわち、“熱交換ゾーン”の温度は、押出工程で制御可 能な１つの変数である。

従って、バレル温度の制御からは、プラスチックのような材料を押出す間の変数 は排除される。押出機バレルは、バレル内にある押出材料の温度が、３つの条件 のうちの１つまたはそれ以上の条件下で制御されるように運転されることが可能 である。押出機バレルは、一般に押出材料の温度を（１）高（すること、（２） 低くすること、または（３）維持することができる。押出材料の温度を維持する という第３の条件は、押出機が次のような速度で運転されるときに生ずる。すな わち、この運転速度においては、押出材料が押出機バレル内で加工されるとき、 バレル内に入って来る押出材料の摩擦による熱利得が、押出機バレルからの熱損 失とほぼ等しくなる。このような熱利得も熱損失も表われない条件は、“断熱” 条件として知られている。

押出装置は、大抵複数の熱交換ゾーンを具え、それぞれの熱交換ゾーンの温度は 、それぞれ独立に制御されることが可能である。この独立温度の制御は以下のよ うなものである。すなわち、１つまたはそれ以上の熱交換ゾーンでは、処理工程 にある押出材料が加熱され、一方残りの熱交換ゾーンでは、断熱条件下にあるか または押出材料が冷却される。また、通常、押出機バレルのダイ側端部の近くに ある熱交換ゾーンは、押出材料の温度を維持することに用いられる。さもなけれ ば、押出材料の温度は、この材料がダイを通って押出されるまでバレルを通過す ることにより高まる。このゾーンの処理手順は押出材料を間接的に冷却すること になる。押出機バレルの典型的なものは、５〜８個の熱交換ゾーンを具えている が、この熱交換ゾーンの数は変化し得るものであり、また、この数はしばしば押 出機のサイズに依存するものである。

押出機温度コントローラは、熱交換要素を用いて押出機バレルの温度を制御する ことができる。押出機バレルは、通常、熱交換要素を含むシェルによって囲まれ ている。熱交換要素は、（１）抵抗ヒータのように押出機バレルの温度を増すよ うなヒータおよび（２）水または他の冷却液を循環させて熱を除去し、温度を押 出機バレル温度の所望のセットポイントに維持する冷却管とすることができる。

このような熱交換要素に代わって他の熱交換要素を用いることもできる。例えば 、冷却構造としてフィン付のシェルにブロアを具えたものとし、このフロアによ ってフィンを通過する空気を循環するようにすることができる。

温度センサは、熱電対のようなものであって、押出機バレル内に配置され、この 温度センサの配置された場所の温度を信号で知らせる。１つの押出機バレルゾー ンあたり２つの熱電対が設けられ、これらは互いに電気的に絶縁されている。第 １０熱電対は、上記−組の熱電対のうちの“Ａ熱電対”として知られ、押出機バ レルの内表面と並列に配置される。“Ａ熱電対”の端部は、通常、押出機バレル のインナーライナーと接触している。第２の熱電対は、上記−組の熱電対のうち の“Ｂ熱電対”として知られ、上記ヒータ／クーラーシェルの内殻に配置される 。押出機のそれぞれの熱交換ゾーンは、同様に、−組の熱電対“Ａ”および“Ｂ ”を具え、これら熱電対は同様の位置に配置される。空気冷却式の押出機システ ムの場合も、シェルの内殻にＢ熱電対を具える。

押出機温度コントローラは、温度センサからの信号を受けとり、指定した熱交換 ゾーンの温度が低過ぎるか高過ぎるかを判断する。そして、必要であれば、適切 な熱交換要素に対して信号を伝え、その制御する特定の熱交換ゾーンの温度を高 くするかまたは低くす押出機バレルおよび熱交換要素は、残留熱を蓄える。Ｉｌ 成物および押出機バレルの質量および熱伝導率に起因して熱伝達に遅れを生じ、 その結果、現在の温度と、その温度に対して押巳機温度コントローラが熱交換ゾ ーンの温度を上昇または下降させるよう指示する信号との間に遅れを生ずる。例 えば押出機温度コントローラが加熱要素に対して加熱を停止するよう指示した場 合、その加熱要素に蓄えられたエネルギーによって、押出機バレルのその熱交換 ゾーンは加熱され続ける。この加熱の続行によって押出機バレルの温度は、その 熱交換ゾーンにおいて上昇し続ける。押出機温度コントローラからの指示の発生 に対する熱交換要素の反応の遅れのため、押出機バレル温度の値は、所望温度付 近で振動することになる。

ガーディナーに与えられた米国特許３．８６６、６６９号およびウォーターロー に与えられた米国特許３，７５１，０１４号は、いずれも押出機バレル温度の値 が振動する問題を提示している。ガーディナーおよびウォーターローに記載され るシステムでは、第１温度プローブすなわち第１の熱電対は、押出材料の温度を 表わす“深い”温度測定値を与え、第２熱電対は、押出機バレルを囲むシェルの 内部に配置され、熱交換要素の温度を表わす“浅い”温度測定値を与λる。これ ら−組の熱電対からの電気信号は、組合されることによって平均値を与える。押 出機温度コントローラは、この重み付けられた平均値を監視し、および加熱およ び冷却要素を付勢して、押出機バレルゾーンの所望温度を表わすセットポイント とほぼ等しい温度で上記平均値を維持するようになる。

押出機温度コントローラによる熱交換要素の制御は、処理工程にある押出機バレ ルゾーンの実際の温度に応答したものというよりも、むしろ温度平均値に応答し たものであり、この制御によって、温度値および／または制御信号の振動が減少 する。上記のような温度値の振動は、例えば、抵抗発熱要素が加熱を行って押出 機バレルの温度を上昇させようとする運転条件下にあるときに生ずる。上記発熱 要素が付勢されている間は、上記浅い温度測定値は、上記深い温度測定値よりも 高い。この温度の差は、浅い温度プローブが付勢されている発熱要素の近（に配 置されているという理由で生ずる。従って、この場合に押出機温度コントローラ によって得られる平均値も、深い測定値すなわち押出機バレルゾーンの実際の温 度より大きくなる。

押出機バレルゾーンの実際の温度が所望の温度より低い間に、上記平均値は温度 セットポイントに到達する。押出機温度コントローラは、上記平均値が温度セッ トポイントに到達した後であって、しかも押出機バレルゾーンが所望の温度にな る前に発熱要素を消勢する。この発熱要素の蓄熱によって、押出機バレルゾーン の温度は所望温度に向けて上昇し続ける。上記のような温度値の振動は、押出機 バレルゾーンの温度が下降しつつあるような運転条件下でも生じつるものである 。

押出機バレルゾーンが所望温度に至る前に熱交換要素を消勢することにより、押 出機バレルゾーンの温度の所望温度からの行き過ぎ、これは好ましくない温度値 振動を生じさせるものであるが、このような行き過ぎが防止される。このような 利点は、押出機温度の制御の正確さを犠牲にして達成されるものである。特に、 押出機温度コントローラは、平均温度が所望温度から変動したときにのみこれを 修正しようとするので、押出機バレルゾーンの温度が、所望の加熱温度より低く 、または所望の冷却温度より高いままであってもその温度を調整しようとはしな い。

Ｆａｉｌｌａｃｅに対して許可された再発行特許Ｒｅ、　３１．９０３号には、 押出機バレル内の温度変化を予測する押出機温度コントローラが記載されている 。このシステムは制御上の誤差の総和を監視し、ある所定の時間の間に温度が有 意な変化を示さなくなった時点、すなわちこのシステムが平衡するに至った時点 を判断する。システムが平衡に至ると、この押出機温度コントローラは深い測定 値によって示される実際の押出機バレルゾーンの温度を調べ、これと所望温度と を比較する。ここで実際の温度と所望温度との差に有意な差がある場合、この押 出機温度コントローラは、温度セットポイントを計算してこれを変更する。この 結果、上記制御上の総和誤差によって温度調整が必要とされるように見える。例 えば、実際の押出機バレルゾーンの温度が低過ぎる場合、Ｆａｉｌｌａｃｅによ る押巳機温度コントローラはセットポイントを所望温度よりも高くする。このと き、制御総和誤差はセットポイント以下であり、このことによって、押出機温度 コントローラは温度を調整して制御総和誤差を最小化するようにする。

押出機ラインの運転開始および停止の間に、押出機スクリュの回転速度すなわち “スクリュ速度“が変化することは通常にあることである。しかしながら、スク リュ速度の変化は、典型的に熱的負荷の変動をもたらし、この変動は押出工程に おいて問題となるものである。例えば、このような状態はブローモールド工程で 生じ、型どられるピースを、これが型から出るときに詰まらせる。このような詰 まったピースを検出するセンサは、速やかに押出機システムを停止して、さらに ピースが詰まることやモールドシステムが損傷する可能性を防止する。通常運転 時の押出機システムは、ブローモールド工程において設定速度で運転する。

Ｆａｉｌｌａｃｅ再発行特許の押出機温度コントローラは、ブローモールド工程 においてそれぞれの熱交換ゾーンのリセット値を決定する。このリセット値はそ れらの熱交換ゾーンの温度オフセットにみ合ったものであり、これら温度オフセ ットはそれらの熱交換ゾーンに対する熱負荷にみ合っている。フェイラスの押出 機温度コントローラは、それぞれの熱交換ゾーンに対するリセット値をそれぞれ 独立に決定する。熱交換ゾーンでリセットするための基準を以下に示す。

（１）リセットがイネーブルであること；（２）熱交換ゾーンが安定制御状態に あり、かつ制御安定時間のような所定時間の間、制御アラームが生じないこと： （３）オフセットは実アラーム幅より大きいこと。これは典型的には１オフセツ トが３°Ｆ（１，６度）より大きいことを意味する； （４）リセットが、リセット安定時間内で生じていないこと； （５）リセット限界まで達しないこと。

ブローモールド工程のための押出機システムが詰まりによって停止させられたと き、このシステムは、典型的には数分以内に再始動される。熱交換ゾーンが制御 的に安定でなければならない最小時間すなわち、“最小リセット安定時間”は、 はぼ４分である。熱交換ゾーンが熱負荷のステップ変化、例えば突然の停止状態 から回復する実際の時間は、はぼ１０ないし１２分である。このため、Ｆａｉｌ ｌａｃｅの押出機温度コントローラにおけるリセット手段は、十分速やかに応答 して最大１０分ないし１２分の間継続する熱負荷のステップ変化を補償すること ができない。このような状態の結果として、熱交換ゾーンは、通常運転状態のス クリュ速度における熱負荷と停止状態のスクリュ速度における熱負荷との差に等 しい温度オフセットを生じる。また、押出機システムがリセットして動作するこ とが可能となるまでの期間停止したままである場合、例えば、詰まったピースが 除かれ押出機システムが通常の運転スクリュ速度に復帰するような場合には、誤 った熱交換ゾーン温度リセット値が温度オフセットをもたらす。

この温度オフセットは、リセット値が通常のスクリュ速度において決定され、そ のスクリュ速度における熱負荷を補償するまで残る。ブローモールド工程におけ るこのような状態によって、押出機システムからのプラスチック溶融出力の特性 が有意に変化する。このような変化により、さらにブローモールド製造物の重さ のばらつきを生ずる。このばらつきは、製造物の壁厚のばらつきをもたらして最 終製造物の品質を低下させる。このような品質のばらつきは、浪費、非能率およ び過度の黄用を生じさせる。

Ｆａｉｌｌａｃｅの押出機温度コントローラは、ブローモールド工程と同様な他 の応用工程における温度制御の問題を排除できない。このような応用工程には、 ワイヤおよびケーブルのコーティング工程が含まれる。押出機が運転されている 間に裸の導線のより接ぎゃ巻きわくの交換といった工程があると、この工程の間 に上述したのと同様の温度オフセットの問題が生ずる。ワイヤおよびケーブルの 工程では、ケーブルのより接ぎゃ巻きわ（の交換の間に、押出機システムおよび 全体の生産ラインは通常の運転速度より遅いより接ぎゃ巻ぎわ（交換を容易にす るような速度となることを必要とする。このような押出機スクリュ温度の低下に よって、押出機システムの通常運転速度と減速された運転速度との間での有意な 熱的負荷の差を生ずる。このような状態による最終結果として、ワイヤやケーブ ルに対するコーティングとして用いられる押出機システムからのプラスチック溶 融出力の特性が有意に変化することがある。この変化は、潜在的に最終生産物の 品質の低下をもたらす。

この産業には、押出機システムのスクリュ速度の変化に応じてそれぞれの熱交換 ゾーンの温度リセット値を先取りするような押出機システムのための押出機温度 コントローラは存在していない。

発明の開示 本発明は押出機システムのための押出機温度コントローラである。本発明は押出 機バレル内の押出機スクリュの実スクリュ速度を検出する手段を含む。押出機バ レルは少な（とも１つの熱交換手段を有する。押出機温度コントローラは複数の スクリュ速度の割付けおよび記憶を行う手段を有する。記憶された複数のスクリ ュ速度の各メンバは対応する温度リセット値を有している。押出機温度コントロ ーラは比較および選択を行う手段を有している。その比較および選択を行う手段 は実スクリュ速度を記憶されたスクリュ速度の各々と比較し、その記憶されたス クリュ速度の１つを選択する。選択されたスクリュ速度は記憶された複数のスク リュ速度の１つであって、実スクリュ速度に算術的に最も近い値を有している。

比較および選択を行う手段は選択された記憶スクリュ速度に対応して温度リセッ ト値を取出す。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発 生する手段を含む。その制御出力ドライバ信号は比較および選択を行う手段から 取出された温度リセット値に応答する。

本発明は押出機バレルの温度を制御する方法を含む。その方法には押出機バレル 内の押出機スクリュについての実スクリュ速度の検出が含まれる。押出機バレル は少なくとも１つの熱交換手段を有している。その方法には、次いで、複数のス クリュ速度の割付けおよび記憶が含まれる。記憶されたスクリュ速度の各々は温 度リセット値と対応している。実スクリュ速度と記憶されたスクリュ速度の各々 との比較を実行する。

次いで、記憶されたスクリュ速度の１つを選択する。

その選択されたスクリュ速度は、記憶された複数のスクリュ速度のうち算術的に 最も実スクリュ速度に近い値をもつものである。上記選択を行うステップでは、 選択された記憶スクリュ速度を取出す。熱交換手段に対し、制御出力ドライバ信 号を発生する。その制御出力ドライバ信号は取出された温度リセット値に応答し ている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の押出機温度コントローラを含む押出機バレルの側断面図である 。

第２図は熱負荷状態下での本発明押出機温度コントローラの好適実施例の動作を 示すイベント線図である。

第３図は本発明に関して適合可能なリセットコントローラを含む押出機温度コン トローラのブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、少なくとも１つの押出機バレルゾーンの温度制御に用いられる、熱交 換手段のための押出機温度コントローラを含む。本発明は実スクリュ速度（ａｃ ｔｕａｌ　ｓｃｒｅｗ　５ｐｅｅｄ）を検出しまたは測定する手段を含む。押出 機温度コントローラは複数のスクリュ速度を、対応づけおよび記憶する手段を有 する。各スクリュ速度は、記憶された複数の温度リセット値の一つに対応する。

本発明は複数の記憶スクリュ速度（記憶されたスクリュ速度、５ｔｏｒｅｄ　ｓ ｃｒｅｗ　５ｐｅｅｄ）を比較し、および選択する手段を含む。この比較および 選択の手段は、実スクリュ速度を複数の記憶スクリュ速度の各々と比較し、およ び複数の記憶スクリュ速度からデフオールド・スクリュ速度を選択する。このデ フオールド・スクリュ速度は、他の比較された記憶スクリュ速度に比べ実スクリ ュ速度からの偏差がより小さい。本発明は更に、熱交換手段への制御出力ドライ ブ信号を生成する手段を含む。この制御比カドライブ信号は、デフオールド・ス クリュ速度に対応する記憶された温度リセット値から得られる。

本発明の意図する“リセット値”の用語は、バレル温度ではな（スクリュ速度に 対応する。リセット値は安定したスクリュ速度のために決定され、および温度セ ットポイントｆｓｅｔｐａｉｎｔ）との関連において押出機温度コントローラに 記憶される。本発明の望ましい実施例においては、リセット値の手動入力は存在 しない。

リセット値はゼロまたは決定された値のいずれかである。典型的にはリセット値 は、通常の動作フェーズ中における押出機システム上の熱力学的負荷に従って各 押出機バレルゾーンについて決定される。

本発明は実スクリュ速度を測定する手段を有する。

この実スクリュ速度を測定する手段は、押出機スクリュの単位時間あたりの回転 数を検出する電子的または電子機械的手段であっても良い。実スクリュ速度を測 定する適切な手段としては、市販のデジタルエンコーダまたはタコメータが含ま れ、これらは押出機温度コントローラに実スクリュ速度入力信号を供給する。

押出機温度コントローラは、複数のスクリュ速度を記憶する手段を有する。この 記憶手段はスクリュ速度を記憶しなくてはならない。ここに各記憶スクリュ速度 は、各押出機バレルゾーンの各スクリュ速度についての、特定のまたは実際の温 度リセット値に対応する。それらの対応する実温度リセット値を伴う個々のスク リュ速度は、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り 入力される。ここに温度リセット値入力信号は、各記憶スクリュ速度に対し各押 出機バレルゾーンについての所望の、実温度リセット値を表す。この記憶手段は 電子的記憶手段であることが望ましい。適切な記憶手段はその分野において知ら れており、および本発明分野の当業者により本発明に適用することができる。

押出機温度コントローラは、複数のスクリュ速度を比較しおよび選択する手段を 有する。この比較および選択の手段は、実スクリュ速度を複数の記憶スクリュ速 度の各個と比較する。この比較および選択手段は、実スクリュ速度に最も近い値 を有する記憶スクリュ速度を選択する。熱交換ゾーンの実温度と選択された記憶 スクリュ速度の実温度リセット値との違いが顕著な場合は、押出機温度コントロ ーラは選択された記憶スクリュ速度をデフオールドあるいは選択する。このデフ オールドあるいは選択されたスクリュ速度に対応する実温度リセット値は、押出 機温度コントローラが各押出機バレルゾーンの新たな温度の“各リセット値゛。

を得るために用いられる。

本発明はさらに熱交換手段への制御出力ドライバー信号生成手段を含む。この制 御出カドライバー信号生成手段は、押出機システムの押出機バレルの各熱交換ゾ ーンに制御出力ドライバー信号を伝送する手段を含む。制御出力ドライバー信号 を生成する手段は、デフオールドスクリュ速度に対応する記憶温度リセット値出 力信号に応答する。制御出力ドライバー信号を生成する手段は、各熱交換手段の 変更されたリセット値に応答して制御出力ドライバー信号を変化させる手段を含 む。制御出力ドライバー信号は各熱交換ゾーンの熱交換手段を制御しまたは作動 させる。制御出力ドライバー信号を生成する手段は、典型的には、押出機スクリ ュが速度を変えた時に、押出材料の温度に影響する熱交換ゾーンの実温度が変化 しないように、熱交換手段の制御出力ドライバー信号を修正するようにプログラ ムされる。多くの他の要素、たとえば、圧力、押出機バレル内の押出材料の摩擦 、および押し出される材料のタイプが押出材料の実温度に影響する。

本発明の最も好適な実施例は、本発明のリセット温度コントローラを有する押出 機システムを備え、少な（とも１つの他の押出機温度コントローラとの関連で利 用される。かかるコントローラは、動作する押出機システムの温度を継続的に監 視し、比較し、および調整する。動作する押出機システムの温度を継続的に監視 し、比較し、および調整する他の押出機温度コントローラは、押出機スクリュが 定速で運転されている時良（機能する。そのような押出機温度コントローラを用 いた本発明の組み合わせは、押出様システムに速度変化の際リセット値を記憶し および引き出す付加的能力を与える。本発明のリセット温度コントローラを含む 押出機温度コントローラの増加した動作フレキシビリティ−は、動作中にスクリ ュ速度が変化した時に生じる押出材料の浪費量を削減することにより経済的利益 を生じさせる。そのような“デュアル押出機温度コントローラ”の経済的利益は 、継続的なまたは予測されないスクリュ速度変化のあるプロセスにおいて顕著に 現れる。

本発明の好適な実施例におけるデュアル押出機温度コントローラは、継続的なま たは予測されないスクリュ速度遷移の間においてさえも押出機バレルゾーンの安 定した正確な温度制御を持続する。本発明の好適な実施例は、Ｆａｉｌｌａｃｅ の米国再発行特許（番号Ｒｅ’、　３１．９０３）に記載された押出機システム の改良である。その記載内容をここに援用する。Ｆａｉｌｌａｃｅの開示は、こ の分野で標準的な用語の記述、一般的な押出機システムの記述、および動作する 押出機システムの温度を継続的に監視し、比較し、および調整する押出機温度コ ントローラの記述のために援用しである。

本発明の押出機温度コントローラを有する押出機システムは、軸線および軸線に 添った少な（とも一つの熱交換ゾーンを伴うバレルを有する。押出機システムは バレル内にスクリュおよびバレルを囲むシェルを有する。“熱交換ゾーン”はバ レルの一部でありおよび温度が熱交換手段により制御されることの出来るシェル の対応する部分である。熱交換手段は各熱交換ゾーンに設けられる。熱交換手段 は各熱交換ゾーンにおいて熱を交換するための熱交換要素を有する。この熱交換 要素は熱交換動力手段を有する。

本発明の押出機システムは、実スクリュ速度を測定する手段を有する。この実ス クリュ速度測定手段は、実スクリュ速度を検知する手段および押出機温度コント ローラのための実スクリュ速度入力信号を生成する手段を含む。押出機システム は、複数の選択された記憶スクリュ速度の各々のための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 。押出機システムは各温度リセット値信号をそれぞれ記憶する記憶手段を有する 。押出機システムは、実スクリュ速度を複数の記憶スクリュ速度のそれぞれと比 較し、および複数の記憶スクリュ速度からデフオールドスクリュ速度を選択する 、比較および選択手段を有する。デフオールドスクリュ速度は、他の比較された 記憶スクリュ速度のいずれかより実スクリュ速度からの偏差が小さい。デフオー ルドスクリュ速度の選択は、本発明の押出機温度コントローラにより償われる温 度リセット値信号を決定する。

押出機システムはまた制御出力ドライバー信号を生成する手段を有する。この生 成手段は、上述のごと（、記憶温度リセット値信号に応答する。この生成手段は 、望ましくは“出力ドライバー”であり、およびデフオールドスクリュ速度のた めの記憶温度リセット値に応答する。この生成手段は各熱交換ゾーンに対する制 御出力ドライバー信号を変化させる手段を含む。

この変化させる手段は、実スクリュ速度および選択されたスクリュ速度との間に 顕著な偏差が存在することにより、比較および選択手段が作動される時に、作動 される。温度リセット値制御セットポイントは、各熱交換ゾーンにおいてその各 熱交換ゾーンに温度をもたらするために熱交換動力手段を制御する。

第１図は本発明の２つのリセット温度コントローラ２２を有する押出機システム ｌのバレル部を示す。押出機システム１は、押出機バレル１２の中に収容されて いる駆動すなわち押出機スクリュ１０を含む。押出機スクリュ１０の回転は、プ ラスチックのような溶けた押出材料に押出機バレル１２の軸線に沿った力を加え る。押出機バレル１２は少な（とも１つの、および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は押出機バレル１２を加熱しまたは冷却する 熱交換要素１５を含む。熱交換要素１５は、例えば、熱交換ゾーン１４の温度を 増加するための抵抗性の加熱要素１８、および熱交換ゾーン１４の周囲で水また は他の冷却液を循環させるためのチューブ２０を具備する。デジタルエンコーダ １６は実スクリュ速度を測定し、およびリセット温度コントローラ２２にスクリ ュ速度入力信号Ｉ７を与える。制御信号を入力するキーボードおよびディスプレ イ（不図示）を有するパネルが、この技術分野において知られており、および先 に援用したＦａｉｌｌａｃｅの再発行特許に記載のように設けられ得る。

各リセット温度コントローラ２２は、１つの熱交換要素１５のためにのみ用いら れることが望ましい。単一の熱交換ゾーン１４の熱交換要素１５は、熱交換ゾー ン１４における一対の熱測定値に応じて、リセット温度コントローラ２２により 調整される。深温度センサー、すなわち“Ａ”熱電対２４は、押出機バレル１２ の内表面２８付近に設置され、および望ましくはライナー３に接し、押出機バレ ル１２のシリンダー深くの温度を表す深温度信号Ｔ６を提供する。浅温度センサ ー、すなわち“Ｂ”熱電対２６は熱交換要素１５に配置され、熱エネルギまたは 冷却の源である熱交換要素１５の温度を表す浅温度信号Ｔ、を提供する。

第２図は本発明の押８機システム１の動作において存在する、多くのパラメータ 間の図示的関係を示す。

この“イベント”図は、熱付加状態でのデュアルセンサー温度コントローラの機 能を示す。このデュアルセンサー温度コントローラは本発明の“リセット機能” を有する。第２図に示される押出機システム１の動作は、熱交換ゾーン１４が熱 付加状態すなわち押出材料に熱を加えているときの状態である。押出機システム １はまた冷却中の状態、すなわち押出機バレル１２を通して押出材料を冷却する 場合にも用いられる。

第２図は、単一のｙ軸が時刻上〇に始まる時刻を表すグラフである。ｙ軸すなわ ち”時間ライン”の上の３本の曲線は浅いすなわち“Ｂ”熱電対の温度、制御セ ットポイント、および深いすなわち“Ａ”熱電対の温度を示す、ｙ軸すなわち“ 時間ライン”の下の１２の曲線は同じ時間に存在する他のｙ軸の値の関数を示す 。これらの他のｙ軸の値は（１）制御総和誤差“Ｅ”、（２）誤差“Ａ”、すな わちセットポイント温度と深いすなわち“Ａ”熱電対の温度との差、（３）実ス クリュ速度“Ｓｌ”、（４）ヒータオン時間パーセント（ｐｅｒｃｅｎｔ　ｈｅ ａｔｅｒ　ｏｎ　ｔｉｍｅ）、（５）リセット、（６）リセットイネーブル、（ ７）実誤差が華氏３°　（摂氏１．６°）（華氏および摂氏を以後それぞれ“° Ｆ”または“℃”のシンボルで表す、）より大きい時の実アラーム、（８）“Ｋ ＋Ａ　＋　ＫＪ／Ｋｌ　＋　Ｋｍ”＞　３　”Ｆ（１，６℃）の場合の制御アラ ーム、（９）リセットリミット、（１０）リセット安定時間経過、（１１）スク リュ速度変化、（１２）スクリュ速度安定、および（１３）リセットトリガーイ ベントである。

押出機システム１が時刻上〇にまず起動すなわち“電源投入”されると、押出機 温度コントローラは制御セットポイントＴｃｐを、オペレータにより選択された 熱交換ゾーンセットポイントの所望温度に等しく設定する。平均誤差コントロー ラは、熱交換ゾーンの加熱または冷却の必要に応じて熱交換制御信号“Ｈ”およ び“Ｃ”を決定する。熱交換制御信号“Ｈ”は、熱交換ゾーン１４の温度を増加 または減少するために、熱交換要素１５を動作させる。第２図の時刻ｔ０および 時刻ｔ４の間は、（１）抵抗性の熱要素１８が熱を供給し、および（２）深温度 信号Ｔ６および浅温度信号Ｔ、が素早く上昇する状態を示している。

リセット温度コントローラ２２は、制御総和誤差“Ｅ”信号がおおむねゼロに到 達する時刻ｔ２まで熱交換制御信号“Ｈ”を示し続ける。熱交換制御信号“Ｈ” は時刻ｔ２に中断し、および浅温度信号Ｔ８は上昇を終え、および抵抗性のある 熱要素１８が冷却するに従って温度降下を始める。熱交換要素１５に貯えられた 残熱は、押出機バレル１２を加熱し続ける。深温度信号Ｔ６は、深いおよび浅い 温度が安定化する時刻ｔ、まで上昇し続ける。

第２図は押出機システム１が時刻ｔ４に安定化し、および３　’Ｆ（１６℃）よ り大きい実誤差“Ａ”信号を有することを示す。実誤差感度は製造者が選択でき る。実誤差感度は、典型的には、３°Ｆおよび５°Ｆ（約１℃および３℃）の間 にある。第２図は本発明の好適な実施例のリセット温度コントローラ２２の動作 を示す。このシステムではスクリュ速度の変化により、“通常のリセット”機能 および“適応リセット”のいずれもが生じることができる。実線で示された第２ 図の曲線は、通常のリセット温度コントローラにより生じる。破線で示されたカ ーブは適応したリセット温度コントローラにおいて生じる。

セットポイントＴ０はオペレータが入力できる。セットポイントＴ。は押出機バ レルゾーンの所望温度を表す。リセット温度コントローラ２２により決定された 第一の通常のリセットが、第２図の時刻ｔ４に生じている。通常のリセット温度 コントローラは制御セットポイントＴｃｐの新しい値を決定し、このＴＣＰは熱 交換要素１５の“ヒーターオン時間パーセント”を増加させる。

スクリュ速度の変化により時刻ｔアおよびｔ、。間で、深いすなわち“Ａ”熱電 対の曲線が減少する。スクリュ速度の増加は、熱負荷すなわち熱交換要素１５に より加えられる熱の増加の必要性を生じさせる。深いすなわち“Ａ”熱電対の温 度は、この状態で通常のリセットが時刻ｔ、。に生じるまで通常減少する。

リセット曲線は、押出機システムを制御する通常および適応したリセットの双方 を示している。初めのアクティブな“通常”リセットが時刻ｔ４に生じる。リセ ット値の実線は他に、時刻ｔｌｏに生じる１番目のリセットおよび時刻ｔ１８に 生じる２番目のリセットの２つのリセットを示している。リセット関数の破線は リセットコントローラにより与えられた”適応したリセット”　（後述する）の 発生を示す。この曲線は時刻ｔ、に発生する第１のリセットおよび時刻ｔ１□に 発生する第２のリセットの、２つの適応したリセットを示す。

本発明の適応リセットコントローラは、リセットについて破線に示すように時刻 ｔ、においてリセット値を予測する。このリセット値の予測は、この値について 破線で示すように制御セットポイントを時刻ｔ７で変化させる。制御セットポイ ントの変化はこのリセット値について破線で示すように、“ヒーターオン時間パ ーセント”を時刻ｔｙで変化（ａｃｔｕａｔｅ）させる。ヒーターオン時間パー セントの変化により、熱交換ゾーン１４の温度が深いすなわち“Ａ”熱電対につ いて破線で示すように一定に維持される。温度の維持により実誤差“Ａ”の変動 が効果的に減少する。実誤差“Ａ”はセットポイントより深温度Ｔ、値小さい値 である。

適応リセットは、制御セットポイントを変更するために要求を予測する所望のお よび予期しない結果を与え、これにより深いすなわち“Ａ”熱電対の温度変動を 効果的に減少させる。適応リセットコントローラは、押出機システムの熱交換手 段へのエネルギを予測しおよび変化させる。この変化は前記押出機システムのス クリュ速度の、安定した変化による熱力学的負荷における変更をオフセットする ために行われる。

プラスチック材料を生成する押出機システムでは、ヒーターは押出機システムが 動作中または負荷下にある限り、典型的に少なくともいくつかのヒーターオン時 間パーセントと共に動作している。負荷下での押出機システムの定温維持は、押 出機システムが論理的“無限ゲイン”またはゼロの平均誤差を得ることができな いことを示す。このため押出機システムの動作は、たとえば３００°Ｆ（約１５ ０℃）において、その３００″Ｆ（約１５０℃）を維持するために少な（ともい （つかのヒーターオン時間パーセントをもたらすオフセット温度を有す。論理的 に完全な押出機システムは、ゼロの平均誤差を有し、および押出機システムが安 定した負荷状態にある時に、ヒーターはゼロパーセントのオン時間を有する。制 御総和誤差“Ｅ”は従って、押出機システムの負荷に直接比例する。

ヒーターオン時間パーセントは制御総和誤差から得られる。制御総和誤差“Ｅ” は、押出機システムの実動作においては、押出機システムが無負荷でない限り決 してゼロではない。制御総和誤差“Ｅ”は２つの誤差“Ａ”および“Ｂ”から得 られる。この２つの誤差“Ａ”および“Ｂ”は制御セットポイントから得られる 。誤差“Ａ”は制御セットポイントＴｃ、値より深温度Ｔ６値小さい値である。

誤差“Ｂ”は制御セットポイントＴｃ、、値より浅温度Ｔ１値小さい値である。

本発明の適応リセットコントローラ３８は、制御総和誤差“Ｅ”のための新たな 値を、時刻ｔ、および時刻ｔ１２に始まる破断曲線に示すように導（。制御総和 誤差“Ｅ”のこの調整は、スクリュ速度の安定した変化により起動される。制御 総和誤差“Ｅ”の調整は、この値について破線で示すように実誤差“Ａ”の曲線 すなわち値の変化を避ける。実誤差“Ａ”の値に変化がないことは、深いすなわ ち“Ａ”熱電対での温度が変化しなかったことを示す。

本発明の押出機温度コントローラは、望ましくは、リセット後の押出機システム の安定化を許容するために保護ロジック制御機能を与える。これらの制御機能は 、押出機システムが３”Ｆ（１，６℃）程度の所望の温度変動以内で安定化する よう３分程度の、十分な時間を許容する。これらの制御機能は、不必要なおよび 望ましくないリセットが生じるのを防ぐ。そのような制御機能の例はリセット安 定時間により与えられる。他の制御機能は、動作速度が得られるまで新たなリセ ット値を起動することなく、押出機システムが速度を“上昇すること”を許容す る。押出機システムは、押出機システムに損害を与える状態である動作時に、そ の動作を終了させるための他の制御機能を有する。制御アラームおよびフラグ機 能を含むこれらの機能は、Ｆａｉｌｌａｃｅの再発行特許に記載されており、お よび第２図に示されている。

第３図は本発明の適応リセット温度コントローラ２２の好適な実施例を示す。本 発明の適応リセット温度コントローラ２２は、この分野で知られておりおよび上 述のＦａＬｌｌａｃｅの再発行特許に記載されている押出機温度コントローラの 改良である。本発明の適応リセット温度コントローラ２２は、Ｆａｉｌｌａｃｅ の再発行特許のリセットコントローラを適応リセットコントローラ３８により補 足している。適応リセットコントローラ３８は、スクリュ速度の変化の際にリセ ット値Ｒ０および制御セットポイントＴｅｎを調整する。このスクリュ速度につ いての調整は、スクリュ速度の変化の際のバレル温度の顕著な変化を先取りする 。適応リセットコントローラ３８は、単一センサー押出機温度コントローラとと もに用いることができる。

スクリュ速度センサーまたはタコメータ１６は、適応リセットコントローラ３８ に、現在のすなわち実際の押出機スクリュ１０の速度を表すアナログスクリュ速 度信号Ｓ８を提供する。この図の実施例は、押出機スクリュ駆動手段９を示す。

スケール変換バッファー１１０は、アナログスクリュ信号Ｓ、を受け取り、対応 するスクリュ速度速度信号Ｓｃを生成する。この対応するスクリュ信号Ｓ。は、 アナログ・デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄｍ２の入力レンジにスケール変換され る。このアナログ・デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）１１２は、対応するスクリ ュ速度信号Ｓｃをスクリュ速度を表すデジタルスクリュ速度信号Ｓ６に変換する 。他の選択可能なデジタル速度人力手段として、タイマー・カウンタを用いるこ ともできる。その結果得られたスクリュ速度信号は、クロック、ロジック、割付 けおよびリセット記憶手段１１４に送られる。

第３図は光学式速度センサーまたはデジタルエンコーダ１６ａを示す。デジタル エンコーダ１６ａからの速度入力は、タイマーカウンター１１６により処理され る。その結果のデジタルスクリュ速度信号Ｓ６は、クロック、ロジック、割付け およびリセット記憶手段１１４に送られる。

適応リセットコントローラ３８は与えられたすべての動作スクリュ速度のリセッ ト値を選択する。リセット値Ｒ，，は一旦決定されると、クロック、ロジック、 割付けおよびリセット記憶手段１１４内に、デジタルスクリュ速度信号Ｓ、で決 定されるアドレスで記憶される。

クロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手段１１４は、速度安定信号お よび速度変更信号を含むロジック制御信号を第１のＡＮＤゲート３９に与える。

スイッチ４８はリセット値の記憶および検索を許容する。

スイッチ４８はオペレータが選択可能であり、および対応リセットイネーブル信 号を第１のＡＮＤゲート３９に与える。第１のＡＮＤゲート３９の信号はＯＲゲ ート４６に送られる。ＯＲゲート４６は信号をリセットスイッチ４１ａおよび４ １ｂに与える。クロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手段および本発 明の好適な実施例を構成するために必要な他のサブコンポーネントは、市販の電 子部品によりもたらされている。電子部品のプログラム分野における技術レベル は、クロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手段をプログラムし、本発 明に要求される（１）複数のスクリュ速度を割り付けおよび記憶する手段と、（ ２）電子的または他のロジック回路により比較、タイミング合わせ、および選択 手段を提供するのに十分である。適切なりロック。

ロジック、割付けおよびリセット記憶手段は、正しぐプログラムされた市販のマ イクロプロセッサ−によりもたらされる。ロジック回路は“速度安定”状態を満 足させる各種の比較およびタイミング合わせのパラメータの存在または不在を決 定するために必要とされる。

本発明の好適な実施例の適応リセット温度コントローラ２２は、Ｆａｉｌｌａｃ ｅの再発行特許の押出機温度コントローラのような、デュアル・センサー温度コ ントローラ１２１を有する。このデュアル・センサー温度コントローラ１２１は 、リセット・イネーブル信号、リセット・リミット・オフ信号、実アラーム信号 、安定時間経過信号、および制御アラーム“ｎｏｔ”信号を含むロジック制御信 号を監視する。リセット・イネーブル信号およびリセット・リミット“ｎｏｔ” 信号は、第２のＡＮＤゲート４７に与えられる。第２のＡＮＤゲート４７は、第 １のＡＮＤゲート３９および第３のＡＮＤゲート４５に信号を与える。実アラー ム信号、安定時間経過信号、および制御アラーム・オフ信号が第３のＡＮＤゲー ト４５に与えられる。第３のＡＮＤゲート４５の信号はまた、ＯＲゲート４６に も送られる。ＯＲゲート４６は単一のイベントトリガー信号を、“ワンショット ”マルチバイブレーク信号発生デバイス５０を介して、リセットスイッチ４１ａ および４１ｂに与える。このリセットスイッチ４１ａおよび４１ｂは、実誤差“ Ａ”信号をクロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手段１１４に入力し 、および図示のごと（リセット値記憶手段５２を有する。

デュアル・センサー温度コントローラ１２１は安定したときに、リセット値Ｒ１ を与える。実誤差“Ａ”は、リセットスイッチ４１ａおよび４１ｂがリセットト リガーを受け取ったときに、適応リセットコントローラ３８に与えられる。

リセットトリガーは２つの状態の１つで生成される。第１の状態は“適応リセッ ト”であり、（１）スクリュ速度が安定しており、（２）速度変更があり、（３ ）デバイスがリセットリミットに達していな（、（４）リセットがイネーブルで あり、および（５）適応リセットがイネーブルである時に生じる。第２の状態は “通常の・リセット”であり、（１）リセットがイネーブルであり、（２）デバ イスがリセットリミットに達しておらず、（３）実アラームがあり、（４）デバ イスが温度限界に達しておらず（５）安定時間が経過しており、および（６）制 御アラームがない時に生じる。

本発明の好適な実施例のデュアル・センサー温度コントローラ１２１は、第１コ ンパレータ４０．第２コンパレータ４２．第３コンパレータ４３．第４コンパレ ータ４４および第５コンパレータ５１を有する。第１コンパレータ４０はセット ポイントおよび深温度Ｔ６の値を代数的に加算し、リセットスイッチ４１ａに与 える実誤差“Ａ”を得る。リセット値がクロック、ロジック、割付けおよびリセ ット記憶手段１１４により定まった時に、第２コンパレータすなわち制御セット ポイントコントローラ４２が制御セットポイントＴｃｇを“リセット・トリガー ”の時刻に調整する。“電源オン”により、制御セットポイントはセットポイン トに等しく設定される。制御セットポイントコントローラ４２は、制御セットポ イントＴｅ、を断定しおよび第３コンパレータ４３および第４コンパレータ４４ に信号を与える。デュアル・センサー温度コントローラ１２１は、第３コンパレ ータ４３により誤差“Ａ”信号を計算するための代数的加算を行う。第３コンパ レータ４３は誤差信号“Ａ”を第５コンパレーク５１に働かせる。第４コンパレ ータ４４は浅温度Ｔ、を制御セットポイントＴｅｐと比較し、誤差“Ｂ”信号を 得る。誤差“Ｂ”信号はまた第５コンパレータ５１に与えられる。

適応リセットコントローラ３８は、制御セットポイントコントローラ４２にＭ御 セットポイントの調整範囲を示すリセット値Ｒ，を与える。リセット値Ｒ，の大 きさは、代数演算モヂュールを伴う制御セットポイントコントローラ４２により 、次式（１）で示されるＲ、、にスケール変換される。

（１）　Ｒ１１＝　ｒｇｘ　Ｒｖ ここに、ｒｌは定数のリセットゲインである。典型的には、リセットゲインｒ１ は値１にセットされる。新しい、すなわちスケール変換されたリセット値Ｒ１は 、制御セットポイントコントローラ４２に与えられる。制御セットポイントコン トローラ４２は、次に、スケール変換されたリセット値Ｒ１を制御セットポイン トＴ−に代数的に加算し、次式（２）で示されるリセットトリガー時の制御セッ トポイントＴ’ｅ、、に更新する。

（２）　Ｔ’　−ｐ”　Ｒｎ　＋　Ｔｃ。

デュアル・センサー温度コントローラ１２１は、適応リセット温度コントローラ ２２が一旦スケール変換されたリセット値Ｒ，１を決定すると、３°Ｆ（１，６ ℃）以下の実誤差で安定する。しかしながら、押出機システムの熱負荷の有意な 変化は、熱交換ゾーンの深温度Ｔ６の変化を生じさせる。デュアル・センサー温 度コントローラ１２１は、熱交換ゾーンの深温度Ｔ、の変化を修正しようとする ので不安定になる。適応リセット温度コントローラ２２はデュアル・センサー温 度コントローラ１２１を含み、熱交換要素１５を選択的に動作させるための加熱 および冷却を示す制画出カドライバーである“Ｈ”および“Ｃ″信号生成する。

第３および第４コンパレータ４３および４４は、制御セットポイントＴａｐと温 度信号Ｔ６およびＴ、のそれぞれとの間の差を表す誤差信号“Ａ”および“Ｂ” をそれぞれ生成する。第５コンパレータ５１の代数演算モヂュールは、次式（３ ）に従い制御総和誤差Ｅを計算する。

ここに、Ｋ１およびに２は各誤差信号“Ａ”および“Ｂ”に対する適切な重みを 与えるように選ばれた定数である。制御総和誤差“Ｅ”に応答して、熱交換ドラ イバーすなわちコントローラ３６は制御出力ドライバー信号“Ｈ“および“Ｃ” を調節し、抵抗性の熱要素１８、または熱交換要素１５のチューブ２０を通じて 冷却液の流れをもたらす流体冷却システム（不図示）を動作させる。

適応リセット温度コントローラ２２のためのロジックパスは、スクリュ速度の変 化が生じた時を判断するためにデジタル速度信号Ｓ、を監視するクロック、ロジ ック、割付けおよびリセット記憶手段１１４を有する。デジタル速度信号Ｓ、が 変化した時、クロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手段１１４は、記 憶リセット値を選択し、デュアル・センサー温度コントローラ１２１に信号を送 る。するとデュアル・センサー温度コントローラ１２１は、前記の式（２）を用 いて制御セットポイントＴｅ１１を再計算する。

ＡＮＤゲート３９は、デュアル・センサー温度コントローラ１２１が新たなリセ ット値に安定した時を判断する。デュアル・センサー温度コントローラ１２１が 一旦安定すると、ＡＮＤゲート３９は上に定義されたリセット基準信号を受け取 る。リセット値Ｒ９は、デジタル速度信号Ｓ、で示される、現在の動作スクリュ 速度に対応した入力の時に、クロック、ロジック、割付けおよびリセット記憶手 段１１４のテーブルに記憶される。

第３図に示した本発明の押出機温度コントローラは、温度リセットと共に深いお よび浅いの温度制御を、連続する熱負荷変更処理に適用する。本発明は、スクリ ュ速度の変更による熱負荷の変更を予測する手段を提供する。本発明は押出機の 特定の動作速度に基づき各熱交換ゾーシ１４についての温度リセット値あるいは 熱負荷変更の検出に先立って“適応リセット”を与える。適応リセットはすべて の通常動作スクリュ速度で各熱交換ゾーン１４に対するリセット値を決定し、ま たは学ぶ。押出機のスクリュ速度が変化すると、適応リセットは最後の温度リセ ット値を適用すなわち“呼び戻す”。この最後の温度リセット値は、その所定の スクリュ速度における、その熱交換ゾーンについて予めリセット計算により各熱 交換ゾーン１４に対して学習されたものである。この機能は押出機システムの動 作中における比較および選択手段により提供され、押出機システムは（１）安定 化した動作中の温度リセット値を各動作中のスクリュ速度に対応させ、および（ ２）実スクリュ速度を対応する温度リセット値と共に記憶手段に入力する。

本発明の押出機温度コントローラは、標準のアナログ入力を介してスクリュ速度 を検已し、このスクリュ速度を、学習したリセット値テーブルへインデックスま たはポインターとして適用する。これらの記憶されたリセット値は、スクリュ速 度が新たなスクリュ速度に変化しおよび安定した後に、各熱交換ゾーンのために 再度呼び出されることができる。本好適な実施例の、スクリュ速度の１パーセン トから１００パーセントのリセット値を表す１００アドレスのテーブルが、各熱 交換ゾーンに用いられる。Ｆａｉｌｌａｃｅの再発行特許の押出機温度コントロ ーラにあるように、学習されたリセット値が決定される。しかしながら学習され たリセット値は、リセット値が計算された時にＥＥＰＲＯＭメモリ記憶デバイス などの不揮発性リセット値記憶テーブルの、スクリュ速度に対する特定の位置に 記憶される。

押出機システムの新しいスクリュ速度が変更されおよび安定化され、および温度 リセット基準が合致すると、新しい温度リセット値が新しいスクリュ速度のため に計算され、およびリセット値テーブルのそのスクリュ速度を表す対応アドレス に記憶される。この適応リセットシーケンスは全スクリュ速度の１パーセントの 解像度で直面するように、各折たな動作速度に対して繰り返される。

本発明によれば押出機システムの動作は、新たな動作スクリュ速度に対し初めは 正確なリセット値を有さない。おおよそのリセット値が、最も近く隣接する、既 に決定されたリセット値の直線近似により計算される。このおおよそのリセット 値は、新たな動作スクリュ速度についてのリセット値テーブルに記憶される。し かしながら新たなスクリュ速度が、通常リセット基準に基づき計算されるべき新 たなリセット値に対し十分に長（維持されるなら、前記おおよそのリセット値は 、新たなスクリュ速度に対する実リセット値に置き換えられる。

本発明の押出機温度コントローラは、押出機システムにい（つもの利点を与える 。スクリュ速度の変化に応答するリセット値の調整は、押出機バレル温度および 熱交換ゾーンの温度の、不利な変化を先取りすることを可能にする。種々のスク リュ速度について予め計算されたリセット値の収集物を記憶することにより、本 発明の押出機温度コントローラは、メモリから現在のすなわち実スクリュ速度に 対応するリセット値を検索することにより、適切なリセット値を素早く決定する ことが可能になる。前もって計算されたリセット値は、押出機システムが熱交換 ゾーン深温度変動の顕著な温度変化を避けることを可能にする。この変化はしば しば所望バレル温度を与えるリセット値のサーチを伴う。

本発明の望ましい特徴は、いくつかの製品の走行を要求する押出プロセスで、発 明が用いられることを可能にする。これらの押出プロセスは、典型的には、仕事 場または製品開発研究所において用いられる押出機システムで生じる。本発明は 、熱交換ゾーンリセット値テーブルが各プロフィールにつき決定され、または計 算されることを可能にする。プロフィール番号が選択されると、対応するリセッ ト値テーブルがまた選択される。

本発明の適応リセット能力は、温度リセットを伴う深いおよび浅いの温度制御が プラスチック押出プロセスに適用されることを可能とする。このプロセスでは押 出機のスクリュ速度は、継続的または予測できないベースにおいて変化し得る。

そのようなプロセスにおいて、本発明は、すべての動作スクリュ速度でバレル温 度を、典型的°には１°Ｆ（約０，５℃）以内の温度安定性で維持する。本発明 は従って、スクリュ速度の遷移中においても、バレル温度制御の安定性および応 答性を大きく改善する。本発明の適応リセット能力は、動作スクリュ速度の継続 的または予測し得ない変化の間においても、押出機システムの溶融プラスチック 出力の品質および均一性を改善する。この能力はスクリュ速度の変更が生じた後 の、熱交換ゾーン温度制御を安定化する時間を大幅に低減する。この能力は、押 出プロセスラインの動作開始および終了における、製品の質を顕著に改善し、か つ特に、継続的または予測し得ないスクリュ速度変化が生じる、ブロー成形、ワ ラツブを低減する。

ｒ） ＦｆＧ、　２ う 要約書 本発明は押出機バレルのための押出機温度コントローラである。本発明は実スク リュ速度を決定する手段を含み、複数のスクリュ速度を記憶する手段を有してい る。記憶されている複数のスクリュ速度の各々のメンバは対応して記憶されてい る温度リセット値を有する。押出機温度コントローラは、実スクリュ速度を記憶 されている複数のスクリュ速度の各々と比較し、デフオールドスクリュ速度を選 択する比較および選択手段を有している。デフオールドスクリュ速度の実スクリ ュ速度に対するずれは、比較される他の記憶スクリュ速度のいずれかのメンバよ り小さいものである。

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発生する手段を含 んでいる。制御ａカドライバ信号はデフオールドスクリュ速度に対応する記憶温 度リセット値である。本発明は押出機バレルの温度を制御する方法を含む。特定 の速度に対する適応リセット値は、個々の押出し材料および個々のプロセスに対 してのセットポイントおよびパラメータの各プロフィールテーブルセクションに 対する各押出機バレルゾーンについて得られる。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１つの熱交換手段を有する押出機バレル内の押出機スクリュの実 スクリュ速度を検出する手段、 前記押出機バレルの前記少なくとも１つの熱交換ゾーン内の実温度を検出する手 段、 各々が対応温度リセット値に対応した複数のスクリュ速度の割付けおよび記憶を 行う手段、比較および選択を行う手段であって、（ｉ）前記実スクリュ速度を前 記記憶されたスクリュ速度の各々と比較し、および（ｉｉ）前記記憶された複数 のスクリュ速度のうち前記実スクリュ速度に算術的に最も近い値を有するものを 選択し、当該選択された記憶スクリュ速度に対応した前記温度リセット値を取出 す当該比較および選択を行う手段、および 前記比較および選択を行う手段から取出された前記温度リセット値に応じた制御 出力ドライバ信号を前記熱交換手段に対して発生する手段 を具えたことを特徴とする押出機温度コントローラ。
2. ２．押出機システムの動作を通じて、前記比較および選択を行う手段は、（ｉ） 安定化された温度リセット値を各々の前記実スクリュ速度に対応づけ、および（ ｉｉ）前記実スクリュ速度を前記対応温度リセット値とともに前記対応づけおよ び記憶を行う手段に入力することを特徴とする請求の範囲第１項記載の押出機温 度コントローラ。
3. ３．温度コントローラをさらに具え、該温度コントローラは、 （ａ）整定値信号を押出機バレルの深い温度信号と比較し、実誤差信号を前記比 較および選択を行う手段に供給する第１コンパレータ、 （ｂ）記憶された制御整定値信号と前記温度リセット値との代数的加算を実行す る制御整定値コントローラをなし、制御整定値信号を供給する第２コンパレータ 、 （ｃ）押出機バレルの深い温度信号を前記制御整定値信号と比較し、第１誤差信 号を供給する第３コンパレータ、 （ｄ）押出機バレルの浅い温度信号を前記制御整定値信号と比較し、第２誤差信 号を供給する第４コンパレータ、および （ｅ）前記第１誤差信号と前記第２誤差信号とを比較する第５コンパレータであ って、前記熱交換手段に対して前記制御出力ドライバ信号を発生する前記手段に 制御総和誤差信号を供給する当該第５コンパレータ を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の押出機温度コントローラ。
4. ４．前記比較および選択を行う手段は、保護ロジック制御信号に応答することを 特徴とする請求の範囲第１項記載の押出機温度コントローラ。
5. ５．前記保護ロジック制御信号は、（１）リセットイネーブル信号，（２）速度 安定信号，（３）速度変更信号，（４）リセットリミットオフ信号，（５）実ア ラーム信号，（６）安定時間経過信号、および（７）制御アラームオフ信号を含 むことを特徴とする請求の範囲第４項記載の押出機温度コントローラ。
6. ６．クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段であって、 （ａ）各々が押出機バレル内の少なくとも１つの熱交換ゾーンについての温度リ セット値に対応している押出機スクリュの複数のスクリュ速度の割付けおよび記 憶を行う手段、および、 （ｂ）比較および選択を行う手段であって、（ｉ）前記実スクリュ速度を前記記 憶されたスクリュ速度の各々と比較し、および（ｉｉ）前記記憶された複数のス クリュ速度のうち前記実スクリュ速度に算術的に最も近い値を有するものを選択 し、当該選択された記憶スクリュ速度に対応した前記熱交換ゾーンの各々につい ての前記温度リセット値の取出しおよび供給を行う当該比較および選択を行う手 段、 を有する当該クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段、 前記押出機バレル内の前記押出機スクリュの実スクリュ速度を検出する手段であ って、前記クロック，割付けおよびリセット記憶手段に対しスクリュ速度信号を 供給する当該手段、 前記熱交換手段に対して制御出力ドライバ信号を発生する手段、および 温度制御器であって、 （ａ）整定値信号を押出機バレルの深い温度信号と比較し、実誤差信号を前記比 較および選択を行う手段に供給する第１コンパレータ、 （ｂ）記憶された制御整定値信号と前記温度リセット値との代数的加算を実行す る制御整定値コントローラをなし、制御整定値信号を供給する第２コンパレータ 、 （ｃ）押出機バレルの深い温度信号を前記制御整定値信号と比較し、第１誤差信 号を供給する第３コンパレータ、 （ｄ）押出機バレルの浅い温度信号を前記制御整定値信号と比較し、第２誤差信 号を供給する第４コンパレータ、および （ｅ）前記第１誤差信号と前記第２誤差信号とを比較する第５コンパレータであ って、前記熱交換手段に対して前記制御出力ドライバ信号を発生する前記手段に 制御総和誤差信号を供給する当該第５コンパレータ を有する当該温度制御器、 を具えたことを特徴とする押出機温度コントローラ。
7. ７．押出機システムの動作を通じて、前記比較および選択を行う手段は、（ｉ） 安定化された温度リセット値を各々の前記実スクリュ速度に対応づけ、および（ ｉｉ）前記実スクリュ速度を前記対応温度リセット値とともに前記対応づけおよ び記憶を行う手段に入力することを特徴とする請求の範囲第６項記載の押出機温 度コントローラ。
8. ８．前記リセットスイッチは、保護ロジック制御信号に応答することを特徴とす る請求の範囲第６項記載の押出機温度コントローラ。
9. ９．前記保護ロジック制御信号は、（１）リセットイネーブル信号，（２）速度 安定信号，（３）速度変更信号，（４）リセットリミットオフ信号，（５）実ア ラーム信号，（６）安定時間経過信号、および制御アラームオフ信号を含むこと を特徴とする請求の範囲第８項記載の押出機温度コントローラ。
10. １０．前記クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段は、各々が選択 された押出機動作条件に対するリセット値を含んでいる複数のプロフィールテー ブルを有することを特徴とする請求の範囲第６項記載の押出機温度コントローラ 。
11. １１．少なくとも１つの熱交換手段を有する押出機バレル内の押出機スクリュに ついての実スクリュ速度を検出し、 各々が複数の対応温度リセット値に対応した複数のスクリュ速度の割付けおよび 記憶を行い、前記実スクリュ速度を前記記憶されたスクリュ速度の各々と比較し 、 前記記憶された複数のスクリュ速度のうち前記実スクリュ速度に算術的に最も近 い値を有するものを選択して、当該選択された記憶スクリュ速度に対応した前記 温度リセット値を取出し、および 前記取出された温度リセット値に応じた制御出力ドライバ信号を前記熱交換手段 に対して発生することを特徴とする押出機温度の制御方法。
12. １２．さらに、 安定化された温度リセット値を各々の前記実スクリュ速度に対応づけ、および 前記実スクリュ速度を前記対応温度リセット値とともに記憶を行う手段に入力す る ことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の押出機温度の制御方法。
13. １３．前記記憶されたスクリュ速度の１つを選択して前記対応温度リセット値を 取出すステップは、保護ロジック制御信号に応答することを特徴とする請求の範 囲第１２項記載の押出機温度の制御方法。
14. １４．前記保護ロジック制御信号は、リセットイネーブル信号，速度安定信号， 速度変更信号，リセットリミットオフ信号，実アラーム信号，安定時間経過信号 、および制御アラームオフ信号を含むことを特徴とする請求の範囲第１３項記載 の押出機温度の制御方法。
15. １５．少なくとも１つの深い押出機バレル温度信号および少なくとも１つの浅い 押出機バレル温度信号を受容する温度信号入力手段、 所望の押出機バレル温度信号を入力するための整定値信号入力手段、 前記深い押出機バレル温度信号を前記浅い押出機バレル温度信号と比較し、それ より温度誤差信号を得る温度コントローラ手段、 クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段であって、 （ｉ）各々が複数の対応温度リセット値に対応した複数のスクリュ速度の割付け および記憶を行い、 （ｉｉ）前記実スクリュ速度を前記記憶されたスクリュ速度の各々との比較を行 い、および（ｉｉｉ）前記記憶された複数のスクリュ速度のうち前記実スクリュ 速度に算術的に最も近い値を有するものの選択を行い当該選択された記憶スクリ ュ速度に対応した前記温度リセット値を取出すとともに、前記温度コントローラ 手段からの制御総和誤差信号に応答する 当該クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段、および 前記取出された温度リセット値に応答した制御出力ドライバ信号を発生し、それ によって前記温度コントローラ手段が、安定したスクリュ速度変化の結果生じる 押出機負荷条件についての、補正された制御出力ドライバ信号を得るべく新たに 補正された制御総和信号を前記熱交換手段に供給するようにするための手段を具 えたことを特徴とする押出機温度コントローラ。
16. １６．前記クロック，ロジック，割付けおよびリセット記憶手段は、各々が選択 された押出機動作条件に対するリセット値を含んでいる複数のプロフィールテー ブルを有することを特徴とする請求の範囲第１５項記載の押出機温度コントロー ラ。