JPH0576412B2 - - Google Patents

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JPH0576412B2
JPH0576412B2 JP61130360A JP13036086A JPH0576412B2 JP H0576412 B2 JPH0576412 B2 JP H0576412B2 JP 61130360 A JP61130360 A JP 61130360A JP 13036086 A JP13036086 A JP 13036086A JP H0576412 B2 JPH0576412 B2 JP H0576412B2
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JP
Japan
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film sheet
die
die bolt
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Katsuhiro Iguchi
Satoshi Nitsuta
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
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Publication of JPH0576412B2 publication Critical patent/JPH0576412B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、押出口にＴダイを使用した押出成
形機によつて成形するプラスチツクフイルムシー
トの幅方向に対する厚さを監視、制御する方法に
係り、特に走査式厚さ計で測定されるフイルムシ
ートのプロフアイルデータの測定点に対応するダ
イボルト位置を精度良く割付け設定するフイルム
シートのプロフアイル制御方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に、この種のフイルムシートにおける平均
厚さの制御方法として、フイルムシートの押出方
法に対する厚さ制御（MD制御という）とフイル
ムシートの幅方向に対する厚さ制御（CDプロフ
アイル制御という）とが知られている。そして、
これらMD制御とCDプロフアイル制御とは、セ
ンサ（走査式厚さ計）を使用して同時に行われ
る。この種のフイルムシートの成形プロセスにお
いて、押出成形されるフイルムシートの厚さむら
の生ずる原因の一つに、金型押出口（Ｔダイリツ
プ出口という）から押出されたフイルムシートが
成形ロールに到達する間でフイルムシートの両端
が収縮する、所謂ネツクイン現象が知られてい
る。第４図に示すように、成形ロール１２の位置
でのフイルムシート幅はＴダイリツプ出口１０の
幅より狭くなつている。このネツクイン現象は、
プラスチツク材料の粘弾性によつて生ずるもの
で、フイルムシートの収縮量であるネツクイン量
もしくはその流線パターンは、材料の種類および
成形条件〔例えば、樹脂温度、ドロー比（引取速
度と流出速度の比）、エアギヤツプ、ロール温度
等〕によつて種々変化する。従つて、プラスチツ
クフイルムシート等の押出成形機においては、フ
イルムシートの幅方向の厚さむらを調整できるよ
うにしたＴダイとして、押出口を形成するダイを
固定リツプと可動リツプとを対向させ、両リツプ
の隙間で押出口の開口間隙を形成するようにし、
この開口隙間の間隔によつて押出成形されるフイ
ルムシートの厚さが規定される。このようにする
ために、可動リツプを可動調整する複数個のダイ
ボルトをリツプ出口の幅方向に配設する構造が知
られている。このようなＴダイのリツプ間隙を適
正に調整するため、走査式厚さ計の測定ヘツドを
押出成形されるフイルムシートの幅方向に往復移
動させて厚さを計測し、この計測値であるプロフ
アイルデータに基づいて前記ダイボルトをパワー
ユニツト、例えばサーボモータあるいはパルスモ
ータ等により操作して、Ｔダイのリツプ間隙を適
正な間隔に選定する自動プロフアイル制御システ
ムが採用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような自動プロフアイル制
御システムにおいて、ダイボルト操作による高精
度のフイルムシートを成形するためには、このフ
イルムシートのプロフアイルデータ、例えば測定
ヘツドが押出口の一端からどのくらいの距離を移
動して測定したフイルムシートの厚さに異常があ
つたというデータから、この測定点に対応する第
何番目のダイボルトをどの位の操作量で操作すれ
ばよいかということが明確でないと、適正なフイ
ルムシートの厚さの修正が出来ない。このため
に、プロフアイルデータの測定点に対応するダイ
ボルト位置を精度良く割付け設定しなければなら
ない。近年、コンピユータ利用によるプロフアイ
ル監視および制御システムが発達しつつあるが、
この場合でも対応ダイボルトの割付け精度がフイ
ルムシートの厚さの制御精度に大きな影響を及ぼ
す。これは、フイルムシートのプロフアイルデー
タの測定点が流動流体の中にあり、成形条件が変
る度に変化するネツクイン量に容易に適応でき、
簡便かつ精度のよいダイボルトの割付け方法が未
だ確立されていないからである。通常は、一定の
ダイボルト割付けパターンを全ての条件に適用さ
せたり、人為的な熟練と経験とにより定めている
のが実状である。また、何本かのダイボルトを試
行錯誤的に操作して厚さの変化を厚さ計で測定
し、対応関係を精密に定めようとする試みもなさ
れているが、操作が煩雑であるばかりでなく、多
くの余分な時間とフイルムシートの余分な材料を
要するため実用的ではない。 このような観点から、本発明者等は、自動プロ
フアイル制御試験と取組んでいる過程で、次のよ
うなプロセスの一般的特性を解明することができ
た。すなわち、先ず流線の一般的特性に関して、
第４図を参照して説明する。第４図はネツクイン
現象を示すモデル図で、この現象によつてＴダイ
リツプ出口１０から成形ロール部１２への流線パ
ターンは両端の耳部ほどネツクイン量が大きく、
流線１４は成形ロール部１２で固定される。な
お、黒丸はダイボルト位置１６を示す。 (1) 第４図に示す流線パターンは、ネツクイン現
象によりフイルムシートの上の対応ダイボルト
位置１６が材料の種類および前述の成形条件に
よつてまちまちであるが、特定条件の下ではダ
イボルト操作に伴うプロフアイル変化に応じ多
少変動するもののほぼ安定している。 (2) 特定のダイボルト位置１６に対応する流線１
４は不定であるが、流線１４が交差することは
ない。すなわち、隣接する流線１４は互いに接
近したり離れたりるするが、入れ替ることはな
い。 従つて、特定のダイボルトと流線の対応関係
は、特定ダイボルトの比較的狭い範囲だけについ
て考慮すればよい。次に、ダイボルト操作量パタ
ーンとプロフアイル変化量パターンの一般的関係
に関しては、第５図に示すようになる。この場
合、横軸に配列された複数個のダイボルト位置番
号を１，２，……ｉ……ｎで示す。第５図ａで
は、縦軸にダイボルト操作量を示し、その＋側は
ダイボルトを緩める方向（荷重を小さくる方向）
で、その一側はダイボルトを締める方向（荷重を
大きくする方向）を示す。第５図ｂでは、縦軸に
リツプ間隙変化量を示し、その＋側はリツプ間隙
を大きくする方向で、その一側はリツプ間隙を小
さくする方向を示す。第５図ｃでは、縦軸に流量
分布変化量を示し、その＋側は流量が多くなる方
向で、その一側は流量が少なくなる方向を示す。
第５図ｄでは、縦軸にプロフアイル変化量を示
し、その＋側は厚さが増加する方向で、その一側
は厚さが減少する方向を示す。これら第５図にお
ける各図間の矢印は、ダイボルト操作量を操作し
たとき、その影響が順次にプロフアイル変化量に
及ぶことを示す。すなわち、ダイボルト操作量パ
ターンとフイルムシートのプロフアイル変化量パ
ターンは、ダイボルトとリツプ間隙の相互干渉効
果（矢印Ａ）、流線の流量特性（矢印Ｂ）および
ネツクイン効果（矢印Ｃ）によつて、特にリツプ
出口の両端部がかなり変形するものの全体的には
ほぼ相似関係にある。このように、ダイボルト操
作量とプロフアイル変化量の間には一定の因果関
係があるので、両者をなるべく多く時系列データ
として記録保管しておき、適当なタイミングで両
者の相互相関を調べれば、特定のダイボルト操作
の影響が最も強く出る位置、すなわち相関係数の
最も高い場合を両者の対応位置と見なすことがで
きるとするのが、本発明の着眼点である。また、
さらに、走査式厚さ計の測定ヘツドによつて実測
されるフイルムシートのプロフアイルデータは、
横軸にフイルムシートの幅方向の長さをとり、縦
軸にプロフアイル偏位量をとれば、第７図に示す
ように複雑なプロフアイル波形が示される。この
波形は、各種ピツチの正弦波または余弦波成分が
複合されたものと考えられ、これらの波形のうち
ある限度以下の細かなピツチ成分はダイボルト操
作では修正不可能であるため、その対策としての
雑音解析に対するフイルタ利用等の統計的手法が
必要となることを突き止めた。また、本出願人の
先願に係る特開昭58−78726号公報に示すように、
複数個あるダイボルトのうち特定のあるダイボル
トを操作した場合、そのダイボルトの作用する位
置のリツプ間〓のみが変化するわけではなく、他
の個所まで影響することが知られており（これを
相互干渉効果と呼ぶ）、前記手法はこの効果を考
慮したシミユレーシヨンによつて裏付けられる。
すなわち、第６図はダイボルト操作量とリツプ間
隙変化量（第５図に示すようにプロフアイル変化
量と密接な関係にある）の相関のシミユレーシヨ
ン結果を示すもので、その横軸にダイボルトの位
置を示し、０位置は特定ダイボルト位置ｉを示
し、＋１から＋４位置はダイボルト位置ｉ＋１、
……ダイボルト位置ｉ＋４を示し、−１から−４
位置はダイボルト位置ｉ−１、……ダイボルト位
置ｉ−４を示す。縦軸はダイボルト位置ｉにおけ
る操作量δi，ｊとｉ−４からｉ＋４番目相当位置
のリツプ間隙変化量gi−4j，gi−３，ｊ……gi，
ｊ，gi+1，ｊ……gi＋４，ｊ との相関係数値を示す。曲線，およびはそ
れぞれダイボルトとリツプ間隙の相互干渉効果の
強弱による補正値１，０，１，２および1.4と加
味したもので、これら三者は多少差異はあるもの
の何れも良好な相関関係が成立している。このシ
ミユレーシヨン結果と実験結果が良く一致するで
あろうということは、今日までの数多い実験結果
から予想されるもので、フイルムシートのプロフ
アイル上に対応ダイボルト位置番号を精度良く割
付け、設定する方法として充分有効であると判断
される。 そこで、本発明の目的は、フイルムシートの成
形工程中に、計測されるプロフアイルデータより
プロフアイル変化量を求め、これからダイボルト
操作量を算出してダイボルトを操作する過程を繰
り返し、この間に記録されたダイボルト操作量と
プロフアイル変化量との相関係数を求めて、この
相関係数に基づいて検出し得るフイルムシート上
の厚さの測定点とこれに対応するダイボルト位置
から、適正なダイボルト位置の割付け設定を行う
最も精密かつ実用的方法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るフイルムシートのプロフアイル制
御方法は、金型押出口の幅方向に、この金型押出
口の開口間隙を調整し得る複数のダイボルトを配
設した押出成形機によりフイルムシートを連続的
に押出成形し、このフイルムシートに対し、その
幅方向に走査式厚さ計の測定ヘツドを往復移動さ
せて前記フイルムシートのプロフアイルデータを
計測し、このプロフアイルデータに基づいて前記
ダイボルトの操作量を計算し、この操作量によつ
て前記ダイボルトを操作して前記フイルムシート
の厚さ制御を行うフイルムシートのプロフアイル
制御方法において、前記複数のダイボルトを所定
回数操作して、各操作毎にダイボルト操作量を記
録し、このダイボルトの操作によつて生ずる前記
フイルムシート上の複数の厚さの測定点のプロフ
アイル変化量を計測記録し、前記所定回数操作に
よつて得られた時系列データを示す前記ダイボル
ト操作量と前記プロフアイル変化量との相関係数
を計算し、この計算結果からその最大値を求め、
この最大値に対応するフイルムシート上の厚さ測
定点とこれに対応するダイボルト位置を検出し、
このダイボルト検出位置とダイボルト設定位置と
を比較してダイボルト位置の割付け設定もしくは
修正を行うことを特徴とする。 〔作 用〕 本発明のプロフアイル制御方法を利用するとき
は、ダイボルト対応位置の初期データを従来の方
法に従つて求め、これを設定することにより、フ
イルムシートの成形工程開始と同時にフイルムシ
ートがＴダイリツプ出口から成形ロール部に到達
する時間の間隔を保持して、ダイボルトの操作と
プロフアイルデータの計測とが開始され、続いて
この過程が所定回数だけ連続的に繰り返えされ
る。この間に、第３図に示すように、ダイボルト
の操作量とプロフアイル変化量との２つの時系列
データがメモリに記憶される。なお、第３図は、
横軸に操作回数１，２，３……ｊ……Ｎが時系列
にとられ、縦軸はダイボルト操作量δとプロフア
イル変化量ｅが示される。やがて、この２つの時
系列データの相関係数が次式(1)より(4)に到る相関
演算式により演算される。 ＝１／ＮN 〓j=1 δi，ｊとk＝１／ＮN 〓j=1 ek，ｊ ……(1)
〔実施例〕
次に、本発明に係るフイルムシートのプロフア
イル制御方法の実施例につき、添付図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。 第１図は、本発明に係るフイルムシートのプロ
フアイル制御方法を実施する押出成形プロセスの
一実施例を示すシステム構成図である。第１図に
おいて、参照符号２０は押出成形機、２２は金型
（Ｔダイ）、２４は押出口（リツプ出口）、２６は
成形ロールユニツト、２８はフイルムシート、３
０は走査式厚さ計、３２は巻取機、３４は測定ヘ
ツド、３６はダイボルトをそれぞれ示す。前記測
定ヘツド３４により計測されたフイルムシート２
８の厚さを示す測定信号５２は入力インタフエー
ス３８を介してCPU４０にプロフアイルデータ
として入力される。CPU４０には、記憶手段と
してのメモリ４２、入力手段としてのキーボード
４４および出力手段としてのCRT表示器４６と
プリンター４８が接続配置される。前記CPU４
０において、前記プロフアイルデータに基づい
て、処理されたプロフアイルを制御するダイボル
ト操作量は、操作信号５４となり、パワーユニツ
ト５０に入力する。パワーユニツト５０は、例え
ばパルスモータ等からなり、操作信号５４がパワ
ーユニツト５０を駆動し、金型２２に配設された
複数個のダイボルト３６を操作し、押出口２４の
開口間隙を調整し、押出成形されるフイルムシー
ト２８の厚さを制御する。このフイルムシート２
８は、成形ロールユニツト２６を通り、さらに走
査式厚さ計３０の測定ヘツド３４の間を通過して
巻取機３２に巻取られる。前記測定ヘツド３４に
より検出される新たな測定信号５２′は、入力イ
ンタフエース３８を介して再びCPU４０に新ら
しいプロフアイルデータとして入力される。この
ようなフイードバツクループを利用した制御方法
によつてフイルムシートの厚さ制御が行われる。 次に、前記CPU４０における処理操作につい
て、第２図に示すフローチヤートを参照しながら
説明する。第２図で、まずステツプａでは、ダイ
ボルトのボルト対応位置の初期データを、例えば
従来の方法に従つてデータを求め、このデータを
キーボード４４によつてメモリ４２に書き込む。
次に、ステツプｂでは、ダイボルトの操作を始め
各種の制御並びに相関分析条件等をキーボード４
４によつてメモリ４２に書き込む。ステツプｃで
は、入力されたプロフアイルデータをサンプリン
グ処理して、CRT表示器４６あるいはプリツタ
４８に出力表示する。ステツプｄでは、ダイボル
ト３６が操作された時点のフイルムシートが測定
ヘツド３４の位置へ到達してプロフアイルデータ
が計測されるまでに所定の時間が必要であり、こ
の遅れ制御時間のタイミングが良いかどうかを判
断する。このタイミングが悪いときはステツプｃ
へ戻る。ステツプｅでは、ダイボルトの操作番号
（ｊ）を更新する。ステツプｆでは、前記の相互
干渉効果を加味したダイボルトの複数の所定個所
における目標シート厚さを示すリツプ偏位量目標
値をステツプａで記憶したボルト対応位置の初期
データを使用して設定する。ステツプｇでは、ス
テツプｃで入力された前記プロフアイルデータと
前記リツプ偏位量目標値との偏差（プロフアイル
変化量ek,j）に基づいて、各ダイボルトの荷重変
化量を計算し、この荷重変化量を利用してダイボ
ルト操作量δi,jを計算する。すなわち、ダイボル
ト操作に関する制御演算を実行する。ステツプｈ
では、ダイボルト操作量を操作信号３４として出
力する。ステツプｉでは、相関分析用データであ
るダイボルト操作量δi,jとプロフアイル変化量ek,j
とをメモリ４２に転送し格納する。ステツプｊで
は、相関分析用データが所定の操作番号に到達す
るまで記憶されたかどうかを判断する。所定の操
作回数が達成されないときはステツプｃへ戻る。
ステツプｋでは、前記相関分析用データがメモリ
４２から読み出される。ステツプｌでは、相関係
数を求めるのに充分な時系列データであるダイボ
ルト操作量δi,jとプロフアイル変化量ek,jとを利用
し、次式(1)より(4)に到る相関演算式で相関係数
γ〓,eを求め、さらにその最大値を求める。 ＝１／ＮN 〓j=1 δi，ｊとk＝１／ＮN 〓j=1 ek,j ……(1)
〔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
係るフイルムシートのプロフアイル制御方法によ
れば、フイルムシート成形工程中のリアルタイム
の制御データであるダイボルト操作量とプロフア
イル変化量とを利用して、これらの相関係数を求
めるという情報処理のみで、各ダイボルトに対応
するフイルムシート上の厚さ測定点とダイボルト
位置を検出して、ダイボルト位置を精度良く割付
け、設定する作業を余分な時間と材料を必要とせ
ず、かつ自動的に高精度に実施することが可能に
なる。この結果、この種のフイルムシートの押出
成形における全ての成形条件についてのプロフア
イル制御性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るフイルムシートのプロフ
アイル制御方法を実施する押出成形プロセスの一
実施例を示すシステム構成図、第２図は第１図に
示すシステム構成における押出成形プロセスを実
行するためのフローチヤート図、第３図は２つの
時系列データのモデル図、第４図はネツクイン現
象を示すモデル図、第５図はダイボルト操作量パ
ターンとプロフアイル変化量パターンの相似関係
を示す波形図、第６図は第５図に示す相関係数の
計算結果の一例を示す特性曲線図、第７図はプロ
フアイルデータの一例を示す波形図である。 １０……Ｔダイリツプ出口、１２……成形ロー
ル、１４……流線、１６……ダイボルト位置、Ａ
……相互干渉効果、Ｂ……流量特性、Ｃ……ネツ
クイン効果、２０……押出成形機、２２……金
型、２４……押出口、２６……成形ロールユニツ
ト、２８……フイルムシート、３０……走査式厚
さ計、３２……巻取機、３４……測定ヘツド、３
６……ダイボルト、３８……入力インタフエー
ス、４０……CPU、４２……メモリ、４４……
キーボード、４６……CRT表示器、４８……プ
リンタ、５０……パワーユニツト、５２……測定
信号、５４……操作信号。 １

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金型押出口の幅方向にこの金型押出口の開口
    間〓を調整し得る複数のダイボルトを配設した押
    出成形機によりフイルムシートを連続的に押出成
    形し、このフイルムシートに対しその幅方向に走
    査式厚さ計の測定ヘツドを往復移動させて前記フ
    イルムシートのプロフアイルデータを計測し、こ
    のプロフアイルデータに基づいて前記ダイボルト
    の操作量を計算し、この操作量によつて前記ダイ
    ボルトを操作して前記フイルムシートの厚さ制御
    を行うフイルムシートのプロフアイル制御方法に
    おいて、 前記複数のダイボルトを所定回数操作して各操
    作毎にダイボルト操作量を記録し、このダイボル
    トの操作によつて生ずる前記フイルムシート上の
    複数の厚さ測定点のプロフアイル変化量を計測記
    録し、前記所定回数操作によつて得られた時系列
    データを示す前記ダイボルト操作量と前記プロフ
    アイル変化量との相関係数を計算し、この計算結
    果からその最大値を求め、この最大値に対応する
    フイルムシート上の厚さの測定点とこれに対応す
    るダイボルト位置を検出し、このダイボルト検出
    位置とダイボルト設定位置とを比較してダイボル
    ト位置の割付け設定もしくは修正を行うことを特
    徴とするフイルムシートのプロフアイル制御方
    法。
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