JPH07276473A

JPH07276473A - 押出し成形機の制御装置

Info

Publication number: JPH07276473A
Application number: JP6067089A
Authority: JP
Inventors: Ei Taniguchi; 映谷口; Tatsuya Okuda; 達也奥田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で引取り速度の変更を可能にする押出
し成形機の制御装置を提供する。【構成】製品の押出し量を、押出し成形機で消費され
る原料の重量変化に基づいて算出する押出し量計測手段
１０と、押出し量と、設定された製品の寸法とから製品
の適正引取り速度を算出する適正速度演算手段２０と、
製品の引取り速度を調べて実引取り速度として出力する
実引取り速度演算手段３０と、引取りモータに加えられ
る制御出力と実引取り速度との比を示す変換係数を設定
する変換係数演算部４０と、実引取り速度と適正引取り
速度との差が所定範囲より大きいとき、適正引取り速度
と変換係数とにより算出した制御出力を粗調整用制御出
力として引取りモータに加え、差が小さいとき、差を小
さくするための微調整用制御出力を引取りモータに加え
る引取りモータ制御手段５０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、押出し成形機の引取
り速度を制御するための、押出し成形機の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】押出し成形機は、原料を加熱して溶か
し、この溶かした原料の押出し成形をする。この押出し
成形機の一例を図３に示す。この押出し成形機１００で
は、計量ホッパ１０１は、供給された原料を加熱シリン
ダ１０２に送る。加熱シリンダ１０２は、駆動装置１０
３により、計量ホッパ１０１からの原料を、金型（図示
を省略）を備える成形装置１０４に送る。このとき、加
熱シリンダ１０２は、原料を加熱して溶かした状態で成
形装置１０４に送る。

【０００３】金型から押し出された製品Ａは、冷却され
た後、安定板１０５，１０５を通り、ピンチローラ１０
６，１０６により引き取られる。このピンチローラ１０
６，１０６は、引取りモータ１０７により回転される。
さらに、製品Ａは、ピンチローラ１０８を経由して、ロ
ーラ１０９に巻き取られる。

【０００４】製品Ａの形状を左右する引取りモータ１０
７の回転は、制御装置により制御される。制御装置は、
図４に示すように、速度センサ２と、重量センサ３と、
押出し量計測部７１と、適正速度演算部７２と、実引取
り速度演算部７３と、制御部７４とを備える。ここで、
各部７１〜７４は、コントローラ１に備えられている。

【０００５】押出し成形機１００が製品Ａを生産する場
合、重量センサ３は、計量ホッパ１０１に供給される原
料の重量を計り、重量を示す信号を発生する。押出し量
計測部７１は、重量センサ３の信号から押出し量を算出
する。適正速度演算部７２は、押出し量計測部７１の押
出し量と製品寸法とから引取り速度を算出する。

【０００６】一方、速度センサ２は、ピンチローラ１０
８に取り付けられて、製品Ａの引取り速度から、この速
度に対応するパルスを発生する。実引取り速度演算部７
３は、速度センサ２からのパルスの周波数を測定し、こ
のパルスの周波数から実引取り速度を算出する。制御部
７４は、実引取り速度演算部７３からの実引取り速度が
適正速度演算部７２の適正速度に一致するように、制御
出力ｂを引取りモータ１０７に出力する。

【０００７】このような押出し成形機の制御装置が特開
平３ー２６１５３８号公報に示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先に述べた
制御装置の実引取り速度演算部７３は、パルスの数を計
測して実引取り速度を算出するので、その測定に一定の
時間Ｔを必要とする。

【０００９】このとき、例えば製品Ａの引取り速度を変
更すると、つまり、引取り速度を減速または加速する
と、次のような問題が発生する。例えば図５に示すよう
に、引取り速度を速くすると、この速度変化に応じて、
速度センサ２からのパルスの数が連続的に変化する。

【００１０】しかし、実引取り速度演算部７３は、パル
スの数から速度を算出するので、加速度中は、瞬時の速
度を算出するのではなく、一定の時間Ｔの平均値３０１
〜３０４を算出することになる。この結果、実引取り速
度演算部７３が出力する実引取り速度３０１〜３０４
は、段階的なものになり、速度の測定が不正確になる。

【００１１】一方、加速によるロスの発生を最小にする
ために、速度変更中の引取り速度が適正速度を大幅に越
えることを防止する必要がある。

【００１２】このために、図６に示すように、適正速度
３１０に達するまで、所定間隔で、つまり時間Ｔ１，Ｔ
２，で加速を停止して一定の速度にし、そのときの速度
３１１，３１２を計る必要がある。この結果、押出し成
形機１００の立ち上げや、製品の大幅な品種変更のとき
などには、時間がかかり、生産性が低下する。また、こ
の時間を短縮するために、手動で適正速度付近まで加速
した後に、自動に切り換えることもあるが、このときに
は、熟練した操作者が必要になる。

【００１３】この発明の目的は、このような欠点を除
き、短時間で引取り速度の変更を可能にする押出し成形
機の制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、請求項１の発明は、押出し成形をした製品を引取り
モータにより引き取る押出し成形機の、この引取りモー
タの回転を制御して、製品の引取り速度を変更する押出
し成形機の制御装置において、押出し成形機から押し出
される製品の押出し量を、押出し成形機で消費される原
料の重量変化に基づいて算出する押出し量計測手段と、
押出し量計測手段からの押出し量と、設定された製品の
寸法とから製品の適正引取り速度を算出する適正速度演
算手段と、押出し成形機から押し出される製品の引取り
速度を調べて実引取り速度として出力する実引取り速度
演算手段と、引取りモータに加えられる制御出力と実引
取り速度との比を示す変換係数を設定する変換係数演算
手段と、実引取り速度と適正引取り速度との差が所定範
囲より大きいとき、適正引取り速度と変換係数とにより
算出した制御出力を粗調整用制御出力として引取りモー
タに加え、差が所定範囲より小さいとき、この差を小さ
くするための制御出力を微調整用制御出力として引取り
モータに加える引取りモータ制御手段とを有する。

【００１５】請求項２の発明は、変換係数演算手段は、
押出し成形機の運転中のときに引取りモータに加えられ
る制御出力と、実引取り速度演算手段からの実引取り速
度との比を算出して変換係数として出力する。

【００１６】

【作用】請求項１の発明により、押出し量計測手段は、
押出し成形機から押し出される製品の押出し量を、押出
し成形機で消費される原料の重量変化に基づいて算出す
る。適正速度演算手段は、押出し量計測手段からの押出
し量と、設定された製品の寸法とから製品の適正引取り
速度を算出する。

【００１７】一方、実引取り速度演算手段は、押出し成
形機から押し出される製品の引取り速度を調べて実引取
り速度として出力する。変換係数演算手段には、引取り
モータに加えられる制御出力と実引取り速度との比を示
す変換係数が設定される。

【００１８】この状態のときに、製品寸法が変更される
と、つまり、引取り速度の変更をすると、適正速度演算
手段は、新たな適正引取り速度を算出する。この新たな
適正引取り速度と実引取り速度との差が所定範囲より大
きいとき、制御手段は、適正引取り速度と変換係数とに
より算出した制御出力を粗調整用制御出力として引取り
モータに加え、粗調整をする。

【００１９】この後、粗調整により差が所定範囲より小
さくなると、引取りモータ制御手段は、この差を小さく
するための制御出力を微調整用制御出力として引取りモ
ータに加えて微調整をする。

【００２０】請求項２の発明では、運転中の制御出力と
実引取り速度とから変換係数を算出する。

【００２１】

【実施例】次に、この発明の実施例を、図面を用いて説
明する。

【００２２】図１は、この発明の一実施例を示すブロッ
ク図である。この押出し成形機の制御装置は、図３に示
す押出し成形機に用いられる。この押出し成形機の制御
装置は、押出し量計測手段１０と、適正速度演算手段２
０と、実引取り速度演算手段３０と、変換係数演算手段
として変換係数演算部４０と、引取りモータ制御手段５
０とを備える。

【００２３】この実施例では、押出し量計測手段１０
は、重量センサ３と押出し量計測部１１とを備え、適正
速度演算手段２０は、設定部２１と適正速度演算部２２
とを備える。実引取り速度演算手段３０は、速度センサ
２と実引取り速度演算部３１とを備え、引取りモータ制
御手段５０は、微調整部５１と粗調整部５２と駆動部５
３とを備える。また、この実施例は、速度センサ２と重
量センサ３とを除いて、図３のコントローラ１に設けら
れている。

【００２４】重量センサ３は、計量ホッパ１０１に設け
られ、計量ホッパ１０１に供給される原料の重量を計
る。そして、この重量を示す信号を出力する。

【００２５】押出し量計測部１１は、重量センサ３の信
号から次のようにして押出し量を算出する。押出し量計
測部１１は、原料の重量があらかじめ設定された上限設
定値から下限設定値にまで減少する消費時間ｔ₁を測定
する。次に、押出し量計測部１１は、

【数１】の式を用いて、押出し量Ｑを算出する。この式の中で、
上限設定値と下限設定値との差は、消費時間ｔ₁を十分
な精度で測定できる値に設定されている。原料の消費量
が平均１０[g/sec]位であるとき、（上限値[kg]−下限値[kg]）が大体、１００[sec]×１０[g/sec]＝１[kg] に設定されている。

【００２６】押出し量計測部１１として、次のようなも
のもある。

【００２７】この押出し量計測部は、原料の重量の変化
を、一定の時間間隔毎に測定して、押出し量を算出す
る。このために、計量ホッパ１０１で測定した原料の重
量を、一定時間毎にサンプリングする。サンプリングの
時間間隔をｔ₂とする。前回のサンプリングによる重量
を表す前回値と、今回のサンプリングによる重量を表す
今回値とから、次の式を用いて押出し量Ｑを算出する。

【００２８】

【数２】この式の中で、前回値と今回値との差を、例えば重量測
定の分解能が０．２[g]であり、押出し量の測定に０．
１[%]の精度を必要とするとき、大体、０．２[g]／０．１[%]＝２００[g] にする。また、サンプリングの間隔時間ｔ₂を、前回値
と今回値との差を十分に算出できる値にする。例えば、
原料の消費量が平均１０[g/sec]位であるとき、時間間
隔を大体、２００[g]÷１０[g/sec]＝２０[sec] に設定する。押出し成形機１００の振動などにより、時
間を精密に測定できないときは、測定を数回繰り返し、
それぞれ算出した押出し量の平均値を用いる。また、デ
ジタルフィルタなどを用いて、外乱成分を取り除く。

【００２９】設定部２１は、製品Ａの生産に係る各種の
設定をするためのものである。このとき設定されるもの
として、製品の単位長当りの重量ρがある。また、この
重量の代わりに、製品寸法や比重などがある。例えば、
インフレーションフィルムを製品としたとき、製品の折
り幅Ｗ、厚さＴ、比重ｄをスイッチなどで設定し、次の
式で重量ρを算出する。

【００３０】

【数３】 ρ[kg/m]＝２Ｗ[mm]×Ｔ[μm]×ｄ[g/cm³]×１０^-6 （３）適正速度演算部２２は、押出し量計測部１１の押出し量
Ｑ、設定部２１の製品の単位長当りの重量ρを用いて、
引取り速度ＬＳを次の式で算出する。

【００３１】

【数４】（４）式を用いて算出した引取り速度ＬＳが、設定部２
１に設定された値に対する適正の引取り速度である。

【００３２】速度センサ２は、押出し成形機１００のピ
ンチローラ１０８の軸に設けられて、製品Ａの引取り速
度を検出する。速度センサ２としては、ピンチローラ１
０８の軸の回転数に比例したパルスを発生する回転セン
サがある。また、製品Ａに接するローラを取り付け、こ
のローラの回転数を回転センサにより検出して、パルス
を発生するタイプがある。このタイプの速度センサによ
り、製品Ａの表面速度を直接的に検出できる。

【００３３】実引取り速度演算部３１は、速度センサ２
からのパルスの周波数ｆを測定する。そして、次の式に
より、実引取り速度ＬＳＮを算出する。

【００３４】

【数５】（５）式の中で、Ｌは、速度センサ２の回転センサが１
回転する間に引き取られる製品Ａの長さであり、Ｎは、
回転センサが１回転で発生するパルスの数である。

【００３５】変換係数演算部４０は、引取りモータ１０
７に加えられる制御出力ａと、実引取り速度演算部３１
で算出した実引取り速度ＬＳＮとの比を算出する。そし
て、算出した比を変換係数Ｘとして出力する。例えば、
現在の制御出力ａが５[V]であり、実引取り速度ＬＳＮ
が１５[m/min]であるとき、変換係数演算部４０は、Ｘ＝１５／３＝３[m/min/V] の値を、変換係数Ｘとして算出する。また、変換係数演
算部４０は、引取りモータ１０７の停止中や速度センサ
２の故障中には、変換係数Ｘを算出しない。

【００３６】変換係数演算部４０として、次のようなも
のがある。この変換係数演算部は、制御出力ａと実引取
り速度計測部３１からの実引取り速度ＬＳＮとを用いる
代わりに、変換係数があらじめ設定されている。そし
て、この設定されている変換係数を微調整部５１と粗調
整部５２とに出力する。

【００３７】微調整部５１は、適正速度演算部２２で算
出した引取り速度ＬＳと、実引取り速度演算部３１で算
出した実引取り速度ＬＳＮとの差が、所定範囲ＬＳＤ以
下になったとき、次の式から制御出力値ＶＸを算出す
る。

【００３８】

【数６】ＶＸ[V]＝ＶＸ[V]＋ｄＶＸ[V] （６）この（６）式の中で、ｄＶＸ[V]は、微調整時の調整量
である。この調整量ｄＶＸの値を小さくすると、実引取
り速度ＬＳＮが引取り速度ＬＳになるまでに時間がかか
る。また、調整量ｄＶＸの値を大きくすると、実引取り
速度ＬＳＮが引取り速度ＬＳを中心にして不安定にな
る。このために、調整量ｄＶＸを、次の式を用いて算出
する。

【００３９】

【数７】（７）の中で、Ｘは、変換係数演算部４０が算出した変
換係数である。

【００４０】微調整部５１は、実引取り速度ＬＳＮが引
取り速度ＬＳに一致するまで、微調整を繰り返す。

【００４１】粗調整部５２は、適正速度演算部２２で算
出した引取り速度ＬＳと、実引取り速度演算部３１で算
出した実引取り速度ＬＳＮとの差が、所定範囲ＬＳＤ以
上になったとき、次の式から制御出力値ＶＸを算出す
る。

【００４２】

【数８】ＶＸ[V]＝ＬＳ[m/min]／Ｘ[m/min/V] （８）駆動部５３は、微調整部５１からの制御出力値ＶＸや、
粗調整部５２からの制御出力値ＶＸにより、制御出力ａ
を出力し、引取りモータ１０７を駆動する。駆動部５３
は、制御出力値ＶＸに基づいて速度変更をしたとき、加
速度があらじめ設定された最大加速度以下を保つため
に、急速な加速を防ぐ。

【００４３】次に、この実施例の動作について説明す
る。

【００４４】押出し成形機１００が製品Ａを生産してい
る場合、重量センサ３は、計量ホッパ１０１に供給され
る原料の重量を計り、重量を示す信号を押出し量計測部
１１に出力する。

【００４５】押出し量計測部１１は、重量センサ３の信
号から、（１）式を用いて押出し量Ｑを算出して、押出
し量Ｑを適正速度演算部２２に出力する。適正速度演算
部２２は、押出し量計測部１１の押出し量Ｑ、設定部２
１の製品の単位長当りの重量ρから、（４）式を用いて
引取り速度ＬＳを算出する。

【００４６】一方、速度センサ２は、製品Ａの引取り速
度から、この速度に対応するパルスを発生する。実引取
り速度演算部３１は、速度センサ２からのパルスの周波
数を測定する。そして、（５）式を用いて実引取り速度
ＬＳＮを算出する。

【００４７】このような状態の場合に製品Ａの引取り速
度を例えば速くするとき、設定部２１は、速度変更によ
る製品の重量を適正速度演算部２２に出力する。適正速
度演算部２２は、設定部２１から出力される製品の単位
長当りの重量から、（４）式を用いて適正引取り速度Ｌ
Ｓを算出する。この適正引取り速度ＬＳが、速度変更後
に生産される製品の適正な引取り速度である。

【００４８】算出された適正引取り速度ＬＳの値は、速
度を速くしたので大きくなり、適正引取り速度ＬＳと実
引取り速度ＬＳＮとの差は、所定範囲ＬＳＤ以上にな
る。この結果、粗調整部５２は、粗調整を開始し、
（８）式を用いて制御出力値ＶＸを算出する。このと
き、粗調整部５２は、粗調整の直前に算出された変換係
数Ｘを用いる。（８）式の中で、適正引取り速度ＬＳが
大きくなったので、算出される制御出力値ＶＸは大きく
なる。

【００４９】駆動部５３は、新たに算出された制御出力
値ＶＸに基づいて、制御出力ａを引取りモータ１０７に
出力し、引取りモータ１０７は、この制御出力ａにより
回転を速くする。この結果、製品Ａの引取り速度が大き
くなる。

【００５０】この様子を図２に示す。なお、図２では、
破線２０１〜２０２の間が所定範囲ＬＳＤである。ま
た、破線２０３で示す速度が適正引取り速度ＬＳであ
る。粗調整部５２により粗調整が行われた速度は、斜線
２１１，２１３で示される部分である。また、直線２１
２，２１４で示される部分は、引取りモータ１０７が安
定するために設けられた加速度停止の部分である。

【００５１】図２に示すように、１回目の粗調整で、実
引取り速度は、所定範囲ＬＳＤ付近まで加速されてい
る。そして、２回目の粗調整により、斜線２１３で示す
速度が加速度停止の部分２１４の付近になると、所定範
囲ＬＳＤ以内に入るため、微調整部５１が微調整を開始
する。微調整部５１は、引取り速度が直線２０３で示す
適正速度に一致するまで、引取り速度の微調整をする。

【００５２】このように、この実施例により、粗調整を
する前の変換係数に基づいて、粗調整部５２が引取り速
度の粗調整をするので、図６に示す従来の加速方法に比
べて、適正引取り速度に達するまでの時間を短くでき
る。このために、押出し成形機１００の立ち上げや、製
品の大幅な品種変更のときなどには、熟練者の手作業に
よる加速が不要になり、自動化を可能にする。

【００５３】なお、この実施例はで、押出し量計測部１
１が、押出し成形機１００の振動などにより、精密な時
間を測定できないときは、時間ｔ₁の測定を数回繰り返
し、それぞれ算出した押出し量の平均値を用いるように
してもよい。

【００５４】また、微調整部５１は、実引取り速度ＬＳ
Ｎが引取り速度ＬＳに一致するまで、微調整を繰り返し
た。しかし、実引取り速度ＬＳＮを引取り速度ＬＳに完
全に一致させることは、通常、困難である。このため
に、実引取り速度ＬＳＮに対して不感帯を設け、実引取
り速度ＬＳＮがこの不感帯外にあるときに、微調整を開
始するようにしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
により、引取り速度の変更をすると、変換係数に基づい
て引取り速度の粗調整をし、この後で微調整をするの
で、従来に比べて短時間で速度を変更することができ
る。

【００５６】また、請求項２の発明により、運転中の制
御出力と実引取り速度とから変換係数を算出するので、
変換係数の設定を不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】引取り速度変更の様子を示す図である。

【図３】押出し成形機の概略図である。

【図４】従来の制御装置を示すブロック図である。

【図５】引取り速度変更の様子を示す図である。

【図６】引取り速度変更の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０押出し量計測手段２０適正速度演算手段３０実引取り速度演算手段４０変換係数演算部５０引取りモータ制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出し成形をした製品を引取りモータに
より引き取る押出し成形機の、この引取りモータの回転
を制御して、製品の引取り速度を変更する押出し成形機
の制御装置において、押出し成形機から押し出される製品の押出し量を、押出
し成形機で消費される原料の重量変化に基づいて算出す
る押出し量計測手段と、押出し量計測手段からの押出し量と、設定された製品の
寸法とから製品の適正引取り速度を算出する適正速度演
算手段と、押出し成形機から押し出される製品の引取り速度を調べ
て実引取り速度として出力する実引取り速度演算手段
と、引取りモータに加えられる制御出力と実引取り速度との
比を示す変換係数を設定する変換係数演算手段と、実引取り速度と適正引取り速度との差が所定範囲より大
きいとき、適正引取り速度と変換係数とにより算出した
制御出力を粗調整用制御出力として引取りモータに加
え、差が所定範囲より小さいとき、この差を小さくする
ための制御出力を微調整用制御出力として引取りモータ
に加える引取りモータ制御手段とを有することを特徴と
する押出し成形機の制御装置。
【請求項２】変換係数演算手段は、押出し成形機の運
転中のときに引取りモータに加えられる制御出力と、実
引取り速度演算手段からの実引取り速度との比を算出し
て変換係数として出力する請求項１記載の押出し成形機
の制御装置。