JP2000127226A - プラスチックシート等の厚さ制御方法および装置 - Google Patents

プラスチックシート等の厚さ制御方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 原料供給機と２軸押出機とギヤポンプとを使
用したプラスチックシート等の押出成形装置において、
成形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。 【解決手段】 定常制御運転時に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１０および２軸
押出機１２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２０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原料供給機１０の速度をサンプ
リングＰＩフィードバック制御に切り換えると共に、ギ
ヤポンプ１４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。

Description

【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等（以下、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、成形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Ｍ
Ｄ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、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２
２、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３６
ａ、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３８
ａ、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ＰＩ
Ｄ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、ギヤポンプ１４の駆動モータ２
６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４２
ａ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、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ＰＩ
Ｄ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２
６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、成形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、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Ｐ
Ｉ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Ｍ
Ｄ制御回路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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、成形シート等の送出
    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。
  2. 【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。
  3. 【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、 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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100926298B1 (ko) * 2007-11-09 2009-11-12 재단법인 포항산업과학연구원 균일한 두께의 플라스틱 시트 제조방법 및 그 장치
JP2013180560A (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 Kobe Steel Ltd 混練押出設備およびその運転制御方法
JP2014193604A (ja) * 2013-02-28 2014-10-09 Toray Ind Inc シートの製造方法およびシートの製造装置

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