JP2000141457A - 押出機の樹脂温度制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料替え時の成形樹脂温度の変動を抑制し、
成形樹脂温度を速やかに目標樹脂温度に一致させること
ができるようにする。 【解決手段】 金型１４の直前位置近傍における樹脂の
温度を検出する温度センサ１５と、押出機８のシリンダ
設定温度１６を変化させることによって、温度センサ１
５で検出した成形樹脂温度１９を目標樹脂温度に一致さ
せる制御を行う演算制御部１７とを備えた押出機８の樹
脂温度制御装置であって、原料替え終了時のシリンダ設
定温度１６の調整量データを記録する記憶部１８を備え
ると共に、前記演算制御部１７を、原料替えの際に、記
憶部１８に記録された以前の原料替え実績に基づいて適
切なシリンダ設定温度１６の調整量を自動演算し、演算
の結果に基づいてシリンダ設定温度１６をフィードフォ
ワード制御可能となるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パイプ等の成形
に用いられる押出機において、押出される樹脂の温度を
制御する押出機の樹脂温度制御装置および方法に係り、
より詳細には、原料替え時の温度変化を抑制する押出機
の樹脂温度制御装置および方法である。

【０００２】

【従来の技術】押出機を用いてパイプ等の成形品を製造
する場合、製品の品質を一定に保つためには、溶融した
樹脂の温度を目標温度に維持することが重要である。

【０００３】そのため、従来、特開平５−３８７４５号
公報によって、目標樹脂温度と成形樹脂温度との偏差を
基に適切なシリンダ温度設定値を算出する温度制御手段
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の温度制御手段では、成形樹脂温度の変動によ
って発生した目標樹脂温度と成形樹脂温度との偏差に基
づいて適切なシリンダ温度設定値を算出しているが、稼
働中に成形原料を変更すると、原料の微妙な特性の違い
によって成形樹脂温度が急激に変動する場合がある。こ
の場合、シリンダ内の温度変化に対して金型直前位置に
おける成形樹脂温度が変化するまでの時間遅れにより、
従来の制御では追随できず、目標樹脂温度と成形樹脂温
度とが一致するまでに時間がかかるという欠点があっ
た。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記の問題点を
解消し、原料替え時の成形樹脂温度の変動を抑制し、成
形樹脂温度を速やかに目標樹脂温度に一致させることの
できる押出機の樹脂温度制御装置および方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載された発明では、金型直前位置近傍
における樹脂の温度を検出する温度センサと、押出機の
シリンダ設定温度を変化させることによって、温度セン
サで検出した成形樹脂温度を目標樹脂温度に一致させる
制御を行う演算制御部とを備えた押出機の樹脂温度制御
装置において、原料替え終了時のシリンダ設定温度の調
整量データを記録する記憶部を備えると共に、前記演算
制御部を、成形する原料を変更する原料替えの際に、記
憶部に記録された以前の原料替え実績に基づいて適切な
シリンダ設定温度の調整量を自動演算し、演算の結果に
基づいてシリンダ設定温度をフィードフォワード制御可
能となるように構成したことを特徴としている。

【０００７】このように構成された請求項１にかかる発
明によれば、原料を切り替える時に、シリンダ設定温度
を原料替え実績に基づいてフィードフォワード制御する
ことで成型樹脂温度の変動を極小化する。原料を切り替
えた後は、成型樹脂温度と目標樹脂温度との偏差に基づ
きシリンダ設定温度をフィードバック制御し、速やかに
成型樹脂温度と目標樹脂温度とを一致させる。

【０００８】このように、記憶装置に記録された原料替
え実績に基づきフィードフォワード制御を行わせること
により、原料替え時の成形樹脂温度の変動を小さくする
ことができるため、原料替え時間の短縮および原料替え
に伴う不良発生を低減することができる。

【０００９】請求項２に記載された発明では、金型直前
位置近傍における樹脂の温度を成形樹脂温度とし、目標
とする成形樹脂温度を目標樹脂温度とするとき、押出機
のシリンダ設定温度を変化させることによって、成形樹
脂温度を目標樹脂温度に一致させる制御を行う押出機の
樹脂温度制御方法において、成形する原料を変更する原
料替えの際に、以前の原料替え実績に基づいて適切なシ
リンダ設定温度の調整量を自動演算し、上記演算の結果
に基づいてシリンダ設定温度をフィードフォワード制御
し、原料が切り替わった後には成形樹脂温度と目標樹脂
温度との偏差に基づいてシリンダ設定温度をフィードバ
ック制御し、且つ、原料替え終了時のシリンダ設定温度
の調整量データを記録することを特徴としている。

【００１０】このように構成された請求項２にかかる発
明によれば、請求項１と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の具体的な実施の
形態１について、図示例と共に説明する。

【００１２】図１、図２は、この発明の実施の形態１を
示すものである。

【００１３】まず、この実施の形態１の装置構成は、図
１に示すように、複数種類の原料１，２をバルブ３，４
の開閉によって選択的に切換え可能なホッパ５が設けら
れ、このホッパ５の下部には、ホッパ５内の原料１，２
の有無を検知するためのレベラー６が設置されている。

【００１４】ホッパ５の下端にはスクリューフィーダ７
を介して押出機８が接続されている。この押出機８は、
ほぼ円筒状のシリンダ９の内部に樹脂の混練と押出しを
行うスクリュー１０が設けられ、且つ、前記シリンダ９
にはその長手方向に沿って加熱冷却部１１が埋設されて
おり、この加熱冷却部１１にはシリンダ温度調節部１２
が接続されている。

【００１５】前記シリンダ９の取出口には接続部１３を
介して金型１４が取付けられており、前記接続部１３に
は金型１４の直前位置における樹脂温度（成形樹脂温度
１９）を検出する温度センサ１５が取付けられている。

【００１６】なお、押出機８で混練、押出された樹脂は
金型１４で成形された後、図示しない引取装置によって
引き取られるようになっている。

【００１７】そして、前記レベラー６の出力と、前記温
度センサ１５の出力とを入力し、前記シリンダ温度調節
部１２へシリンダ設定温度１６を出力するライン制御コ
ンピュータなどの演算制御部１７が設けられている。

【００１８】そして、この演算制御部１７には以前に行
われた原料替えにおける、原料替え前の原料１，２、原
料替え後の原料１，２、およびシリンダ設定温度１６の
調整量データなどからなる原料替え実績が記録された記
憶装置１８が接続されている。

【００１９】次に、この実施の形態１の作用について説
明する。

【００２０】バルブ３，４の開閉によって選択的に複数
種類の原料１，２を切換えてホッパ５へ送る。このと
き、ホッパ５の下部に設置されたレベラー６がホッパ５
内の原料１，２の有無を検知する。

【００２１】ホッパ５内の原料１，２は、スクリューフ
ィーダ７を介して押出機８へ送られる。この押出機８で
は、ほぼ円筒状のシリンダ９の内部でスクリュー１０に
よって原料１，２の樹脂の混練と押出しが行われる。そ
して、シリンダ温度調節部１２の出力に応じて、前記シ
リンダ９にはその長手方向に沿って埋設された加熱冷却
部１１が樹脂の温度を調整する。

【００２２】押出機８から押出された樹脂は、接続部１
３を介して金型１４で成形され、図示しない引取装置に
よって引き取られる。

【００２３】金型１４の直前位置における成形樹脂温度
１９は接続部１３に取付けられた温度センサ１５によっ
て検出される。

【００２４】そして、演算制御部１７に前記レベラー６
の出力と、前記温度センサ１５の出力（成形樹脂温度１
９）とが入力される。

【００２５】演算制御部１７は、前記シリンダ温度調節
部１２へシリンダ設定温度１６を出力して、成形樹脂温
度１９と目標樹脂温度との偏差に基づきシリンダ設定温
度１６をフィードバック制御し、速やかに成形樹脂温度
１９を目標樹脂温度に一致させる。

【００２６】特に、原料替えが行われた場合には、演算
制御部１７は、記憶装置１８に記録されている、以前に
行われた原料替えにおける、原料替え前の原料１，２、
原料替え後の原料１，２、およびシリンダ設定温度１６
の調整量データなどからなる原料替え実績に基づきシリ
ンダ設定温度１６の調整量を求めて、シリンダ設定温度
１６をフィードフォワード制御することにより、成形樹
脂温度１９の変動を極小化する。

【００２７】原料を切り替えた後は、上記と同様に、成
形樹脂温度１９と目標樹脂温度との偏差に基づきシリン
ダ設定温度をフィードバック制御し、速やかに成形樹脂
温度１９を目標樹脂温度に一致させる。

【００２８】原料替え終了時に、シリンダ設定温度１６
の調整量データは、記憶装置１８へ記録される。

【００２９】原料替えの場合の成形樹脂温度１９の制御
は、図２のフローチャートに示すように行われる。図２
は原料１から原料２に切り替える場合フローを示す。

【００３０】まず、演算制御部１７へ原料替え開始を入
力する（１）。

【００３１】すると、演算制御部１７は記憶装置１８に
記録された以前の原料替え実績を検索する（２）。以前
の原料替え実績があれば（３）、原料替え時のシリンダ
設定温度１６の調整量を、後述する演算方法に基づき演
算して、表示する（４）。

【００３２】また、以前の原料替え実績が無い場合
（３）はその旨表示し、作業者がシリンダ設定温度１６
の調整量を演算制御部１７より入力する（５）。自動演
算（４）または作業者が入力した（５）値が、（１０）
で行なうフィードフォワード制御の調整量である。

【００３３】入力終了後バルブ３を閉じ、原料１の供給
をストップする（６）。レベラー６によりホッパ５内の
原料１が空になったことを検知した後（７）、エアパー
ジによりホッパ５の内壁に付着した原料１の除去を行う
（８）。工アパージ終了後、バルブ４を開けて原料２を
投入し（９）、さらにシリンダ９の温度をフィードフォ
ワード制御する（１０）。すなわち、原料２を投入
（９）したタイミングでシリンダ設定温度１６を（４）
または（５）で設定した調整量だけ自動調整（１０）す
る。温度センサ１５で検出した成形樹脂温度１９が目標
樹脂温度と一致していなければ（１１）、成形樹脂温度
１９と目標樹脂温度との偏差に基づいてシリンダ９の温
度をフィードバック制御し（１２）、成形樹脂温度１９
と目標樹脂温度とが一致するまでこれを繰り返し行う。
最終的に調整したシリンダ設定温度１６を原料替え実績
として記録し（１３）、制御を終了する。

【００３４】このように、記憶装置１８に記録された原
料替え実績に基づきフィードフォワード制御を行わせる
ことにより、原料替え時の成形樹脂温度１９の変動を小
さくすることができるため、原料替え時間の短縮および
原料替えに伴う不良発生を低減することができる。

【００３５】

【実施例１】以下に、具体例を用いて、原料替え時のシ
リンダ設定温度１６の調整量を演算するロジックを説明
する。

【００３６】表１に、原料替えを行う直前の原料替え実
績の例を示す。

【００３７】

【表１】 前の原料 次の原料 シリンダ設定温度の調整量 Ａ Ｂ ５（℃） Ｂ Ａ ３（℃） Ａ Ｂ ３（℃） Ｂ Ａ ２（℃） 表１の状態で、原料１から原料２へ原料替えを行うとす
る。まず、以前の原料替え実績を検索する。検索のキー
を原料替え前の原料、次の製品の原料とすると、検索結
果は表２に示すとおりになる。

【００３８】

【表２】 前の原料 次の原料 シリンダ設定温度の調整量 Ａ Ｂ ５（℃） Ａ Ｂ ３（℃） なお、この実施例では、検索キーを原料替え前の原料、
次の製品の原料としているが、検索キーはこれに限定さ
れず、例えば季節、周囲温度、湿度等を原料替え実績と
して保存し、それらを検索キーとして自由に設定するこ
とも可能である。

【００３９】上記検索の結果、複数ある該当レコードの
うちのシリンダ設定温度１６の調整量の平均値を（４）
で表示するシリンダ設定温度１６の調整量として表示す
る。この実施例の場合は、４（℃）と表示される。な
お、この実施例では、該当するレコードが複数ある場合
にはその平均値を取るようにしているが、演算の方法は
平均計算に限定されず、例えば最大値と最小値を除いた
値の平均値を用いるなど、作業者が任意に選択すること
ができる。

【００４０】以後、順次（６）から（１０）を行う。
（１０）にて４（℃）のフィードフォワード制御を行っ
たのち、（１２）にて成形樹脂温度１９と目標樹脂温度
とを一致させるために、シリンダ設定温度１６を１
（℃）調整したとすると、最終的なシリンダ設定温度１
６の調整量は、 ４＋１＝５（℃） となり、その結果を原料替え実績に保存する（１３）。
保存した結果を表３に示す。

【００４１】

【表３】 前の原料 次の原料 シリンダ設定温度の調整量 Ａ Ｂ ５（℃） Ｂ Ａ ３（℃） Ａ Ｂ ３（℃） Ｂ Ａ ２（℃） Ａ Ｂ ５（℃） なお、この実施例では、最終的なシリンダ設定温度１６
の調整量は（１０）および（１２）での調整量の和とし
たが、計算方法はこれに限定されず、例えば、それぞれ
に係数を掛けて合算するなどの方法を用いても良い。

【００４２】原料１から原料２への次回の原料替え時に
は、原料替え実績が３レコード有ることとなるので、同
様の演算を行うと、（１０）での調整量は４．３（℃）
となる。

【００４３】原料替えの回数を重ねる度に演算の基とな
る原料替え実績が増えて行き、（１０）でのフィードフ
ォワード制御の精度が向上する。フィードフォワード制
御の精度が向上すると、（１２）での調整量がゼロとな
って、（１２）の所要時聞がなくなり、原料替え時聞が
短縮され、且つ、原料替えに伴う不良の発生量が低減さ
れる。

【００４４】本発明を実施した場合、すなわちシリンダ
設定温度１６を調整した場合の成形樹脂温度１９の変化
を図３に、本発明を実施しない場合、すなわちシリンダ
設定温度１６を調整しなかった場合の成形樹脂温度１９
の変化を図４に示す。

【００４５】フィードフォワード制御を行っていない図
４では、原料１，２の特性の差異による成形樹脂温度１
９の変動が大きい。この場合、図中矢印で示した部分で
成形された製品は品質が低下している危険が高い。図３
では、（１０）でのフィードフォワード制御の効果で成
形樹脂温度１９の変動は小さいため、図４に示したよう
な品質低下部分がなく、原料替えに伴う不良発生を低減
できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発
明によれば、記憶装置に記録された原料替え実績に基づ
きフィードフォワード制御を行わせることにより、原料
替え時の成形樹脂温度の変動を小さくすることができる
ため、原料替え時間の短縮および原料替えに伴う不良発
生を低減することができる。

【００４７】請求項２の発明によれば、請求項１と同様
の効果を得ることができる、という実用上有益な効果を
発揮し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の装置構成図である。

【図２】原料替えのフローチャートである。

【図３】シリンダ設定温度を調整した場合の成形樹脂温
度の変化を示すグラフである。

【図４】シリンダ設定温度を調整しない場合の成形樹脂
温度の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

８ 押出機 １４ 金型 １５ 温度センサ １６ シリンダ設定温度 １７ 演算制御部 １８ 記憶部 １９ 成形樹脂温度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型直前位置近傍における樹脂の温度を検
   出する温度センサと、押出機のシリンダ設定温度を変化
   させることによって、温度センサで検出した成形樹脂温
   度を目標樹脂温度に一致させる制御を行う演算制御部と
   を備えた押出機の樹脂温度制御装置において、 原料替え終了時のシリンダ設定温度の調整量データを記
   録する記憶部を備えると共に、 前記演算制御部を、成形する原料を変更する原料替えの
   際に、記憶部に記録された以前の原料替え実績に基づい
   て適切なシリンダ設定温度の調整量を自動演算し、演算
   の結果に基づいてシリンダ設定温度をフィードフォワー
   ド制御可能となるように構成したことを特徴とする押出
   機の樹脂温度制御装置。
2. 【請求項２】金型直前位置近傍における樹脂の温度を成
   形樹脂温度とし、目標とする成形樹脂温度を目標樹脂温
   度とするとき、押出機のシリンダ設定温度を変化させる
   ことによって、成形樹脂温度を目標樹脂温度に一致させ
   る制御を行う押出機の樹脂温度制御方法において、 成形する原料を変更する原料替えの際に、 以前の原料替え実績に基づいて適切なシリンダ設定温度
   の調整量を自動演算し、上記演算の結果に基づいてシリ
   ンダ設定温度をフィードフォワード制御し、 原料が切り替わった後には成形樹脂温度と目標樹脂温度
   との偏差に基づいてシリンダ設定温度をフィードバック
   制御し、 且つ、原料替え終了時のシリンダ設定温度の調整量デー
   タを記録することを特徴とする押出機の樹脂温度制御方
   法。