JP2004122435A

JP2004122435A - プラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法

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Publication number: JP2004122435A
Application number: JP2002286979A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tojo; 東條　文男; Shunzo Hirakawa; 平川　俊三; Katsuhiro Iguchi; 井口　勝啓
Original assignee: YAMABUN DENKI KK
Current assignee: YAMABUN DENKI KK
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP3924229B2

Abstract

【課題】フィルム・シート・チューブの幅方向における厚み寸法のプロファイル制御を適正化する。
【解決手段】厚み計、自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ、および制御用コンピュータを具備するプラスチック成形装置用プロファイル制御システムにおいて、測定されたプラスチックフィルム・シート・チューブの幅方向厚みプロファイルに関するスムージング処理を、次のように行なう。
（１）フィルム・シート・チューブの幅方向厚みプロファイルを移動平均法によってスムージングする。（２）スムージングバンド幅の値は、プロファイル偏差量に応じ、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかによって定める。
（ａ）あらかじめ、プロファイル制御を複数の段階に分け、各段階の判定基準および適用するスムージングバンド幅を定める。
（ｂ）スムージングバンド幅の値は、測定されたプロファイル偏差量にほぼ比例するように定める。
（ｃ）上記（ａ）または（ｂ）に準ずる方法で定める。
（３）スムージングバンド幅は、アクチュエータの配列間隔によって定められる下限バンド幅以上の値とする。
【選択図】　　　図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法に関し、特にＴダイやサーキュラーダイによって成形するプラスチック成形装置における幅方向の厚みプロファイルの変化を制御するプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックフィルム・シート（以下、単にシートという）を生産する場合、図７に示すように、ホッパ１に投入したプラスチック原料２を加熱溶融し、これを押出機３によってＴダイ４に送り、そのＴダイリップ出口５から溶融したシート６を押出しながら、成形ローラ７で成形するシート成形装置によって生産している。なお、図７では押出機３の構造を理解し易いように、押出機３内の溶融プラスチックを省略している。
【０００３】
成形されるシート６の幅寸法および厚み寸法は、一定であることが望まれるが、実際には、それらは各種の条件によって、時々刻々変動している。一般に、この種のシート成形時におけるシートの厚み寸法の制御方法として、シートの送出方向に対する厚み制御（ＭＤ制御＝Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、シートの幅方向に対する厚み制御（ＣＤプロファイル制御＝Ｃｒｏｓｓ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）とが知られている。そして、これらのＭＤ制御とＣＤプロファイル制御とは、走査式厚み計を使用して同時に行なわれる。本発明はＣＤプロファイル制御に関する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシート成形装置では、Ｔダイリップ出口５から押出成形されたシート６が成形ローラ７ａ，７ｂに達するまでに、収縮することに基づいて、図８に示すように、その幅方向寸法が小さくなる、所謂ネックイン現象が知られている。
【０００５】
このネックイン現象は、プラスチック材料の表面張力等によって生じるもので、Ｔダイリップ出口５の端部から押出成形されたシート６が幅方向に収縮したネックイン量Ｓは、プラスチック材料の種類および成形条件、例えば、溶融樹脂温度、ドロー比（引取速度と押出速度の比）、Ｔダイリップ出口５から成形ロール７ａ，７ｂまでのエアギャップ寸法Ｌ、成形ロール７ａ，７ｂの温度などによって、種々変化する。この他、シート６の厚みプロファイルは、Ｔダイリップ出口５の口開きや溶融樹脂温度むら等によっても変動する。
【０００６】
したがって、この種のシート成形装置では、Ｔダイリップ出口５を形成するダイを、固定リップと可動リップに分割してこれらを対向させ、両リップの間隙で押出口の開口間隙を形成するようにし、前記可動リップにダイボルトあるいはロッドを配列して、このダイボルト等を、アクチュエータ（モータ、空気圧、圧電素子、ヒータ等の制御素子）によって制御する自動Ｔダイを構成している。ヒータによって熱伸縮するアクチュエータは、熱変位式自動Ｔダイでは、ヒートロッド、ヒートボルトなどと称される。本発明では、代表してヒートロッドと称する。
【０００７】
図９は、プロファイル制御システム構成図で、プロファイル設定部１０により制御プロファイルを設定し、その設定値に対する測定値の偏差に基づいてプロファイル制御部２０で制御演算を行なう。次に、制御演算によって得られた温度設定値をヒートロッド温度設定部３０に与え、ヒートロッド温度設定部３０からヒートロッド温度制御部４０に制御信号を与えて、ヒートロッド用ヒータ５０を加減し、シート成形プロセス６０に含まれる自動Ｔダイを操作している。また、前記ヒートロッドの温度は、ヒートロッド温度検出部７０で検出されて、ヒートロッド温度制御部４０にフィードバックされる。
【０００８】
また、図９に示すように、Ｔダイリップ出口５から押出されたシート６の幅方向の厚み寸法を、プロファイル検出部８０で走査式厚み計により測定し、その測定値をプロファイル平滑化処理部９０でスムージング処理し、そのスムージング処理信号に基づいてダイボルトマッピング部１００でダイボルトマッピングし、その結果をプロファイル制御部２０にフィードバックして、Ｔダイリップ出口５の自動Ｔダイの開口寸法を操作するアクチュエータの操作量算定用データとして利用するシート成形装置におけるプロファイル制御方法が提案されている。
【０００９】
この発明は、プラスチック成形装置用プロファイル制御システムにおけるスムージング処理方法に係わるものであるので、本発明の詳細な説明を行なう前に、シートのスムージング処理について説明する。
【００１０】
スムージング処理
シートの幅方向における厚みプロファイルは一見ランダムに見えるが、実は多数の正弦波成分の集合系である。すなわち、シートのプロファイルｙ（ｘ）は、次式で表される（フーリエ級数）。
【００１１】
【式１】

ここで、ａ：正弦波の振幅（山の頂点と谷の底との差）
λ：正弦波の空間波長（＝凹凸ピッチ。以下、単に波長という）
φ：正弦波の位相
ｉ：正弦波成分の番号（ｉ＝１〜ｎ）
「スムージング」とは、測定プロファイルに含まれる多数の正弦波成分中の制御困難ないし不可能成分（溶融樹脂温度むら、シート上のダイラインやしわなどに起因する短波長成分あるいはノイズ）を除去し、プロファイルを平滑化する処理のことをいう。代表的なスムージング処理方法が移動平均法である。対称型の移動平均（ｘ）は、次式によって算定される。
【００１２】
【式２】

ここで、Ｂ：スムージングバンド幅
ｘ：シート端部からの距離
ただし、測定点位置ｘ，ｘ’（ｘ’：シート右端からの距離）がスムージングバンド幅の半分Ｂ／２に満たない部分のスムージング幅Ｂ’は、Ｂ’＝２ｘ，Ｂ’＝２ｘ’とする。
【００１３】
データ表示画面
プロファイル制御システムでは、ディスプレイに計測・制御データが表示される。図１０〜図１３において、上段は制御前の測定プロファイル、中段はスムージング処理された偏差プロファイル（後述のスムージングレス方式では、当然スムージングされない）、下段は熱変位式自動Ｔダイのヒートロッド温度データである。中段の偏差プロファイル中における白抜きの縦線は（「ダイボルトマッピング処理」によって定められた）対応ヒートロッド位置を示す。これらの縦線が等間隔でないのは、前述のネックイン／エッジビード現象が原因で生じるシート幅の収縮率が一様でないことによる。
【００１４】
下段のヒートロッド温度データは、上記中段の偏差プロファイルに基づいて算定された目標値（白色のバー）と、現在値（黒色のバー）からなる。
【００１５】
なお、以下の図１０〜図１３の説明で、自動Ｔダイのリップ有効幅＝１，２６０（ｍｍ）、ヒートロッド配列間隔寸法＝２８（ｍｍ）である。また、各図中のＳ．ＢＡＮＤはスムージングバンド幅（ｍｍ）、ＡＶＲは平均値、ＳＤは標準偏差、ＭＡＸおよびＭＡＸ％は最大値および最大値（％）、ＭＩＮおよびＭＩＮ％は最小値および最小値（％）である。
【００１６】
プロファイル制御に要する時間
プロファイル制御に要する時間は、走査式厚み計による走査計測、データ処理、制御演算、ヒートロッド温度制御、検出遅れなどに係わる時間の和で定められる。これらのうち、コンピュータによるデータ処理と制御演算時間は無視できるくらい短い。一般に、計測に要する時間と検出遅れによる時間の和も１分以内である。結局、通常のプロファイル制御における所要時間の大部分は、ヒートロッド温度が目標値に到達するまでの所要時間（整定時間）によって定められる。
【００１７】
問題は、修正すべきプロファイル偏差成分の波長が短くなるにしたがって、ヒートロッドの操作効率（フレキシブルリップ変位量／ヒートロッド熱変位量）が次第に低下することである。ヒートロッド温度が目標値に達しても、フレキシブルリップ変位量が不足するため、プロファイル偏差の修正は一度では終わらない。このような残存偏差は、制御を繰り返し実行する過程で漸減し、やがてゼロになる。
【００１８】
スムージングレス方式
最も旧式なプロファイル制御システムでは、スムージング処理は行なわれない。すなわち、自動Ｔダイのアクチュエータの操作量は測定された生のプロファイル偏差データによって定められる。
【００１９】
固定スムージング方式
固定スムージング方式による移動平均演算では、終始一定のスムージングバンド幅Ｂが用いられる｛前記式（２）参照｝。通常、バンド幅は狭めに設定される。
【００２０】
スムージングレス方式や固定スムージング方式によるプロファイル制御の問題点は、良い制御成績（制御速度、到達精度、安定性など）が得られないことである。自動Ｔダイのアクチュエータは、Ｔダイ幅方向に一定間隔寸法ｓで配列されている。有限個数（離散系）のヒートロッドの場合は、波長λのプロファイル偏差成分（正弦波）の山／谷の位置と、ヒートロッド位置が一致したときに限り、厚み寸法偏差の修正が可能になる。すなわち、間隔寸法ｓのヒートロッドで修正可能なプロファイル偏差成分の下限波長λは２ｓに等しい。例えば、ヒートロッド配列間隔寸法ｓ＝２８ｍｍの自動Ｔダイで修正可能なプロファイル偏差は、波長５６ｍｍ以上の正弦波成分に限られる。
【００２１】
スムージングレス方式の問題点
シートのプロファイル制御をスムージング処理なしで実行した場合のデータ例を、図１０および図１１に示す。図１０から明らかなように、スムージングされない偏差プロファイルはかなり凹凸している。スムージングレス方式の最大の問題点は、波長の短い凹凸成分の山／谷がヒートロッド位置と一致し難いことである。図１０、図１１の場合、Ｎｏ．２９，３０，３１のヒートロッド位置は、偏差プロファイルの山、谷、山に、Ｎｏ．２６，２７，２８のヒートロッド位置は、偏差プロファイルの山、山、山に一致している。短い波長成分の修正の可能性については、前者は可であるが、後者は否である。
【００２２】
スムージングレス方式のもう一つの問題点は、算定されたヒートロッドの目標温度パターンが不揃いになることである。プロファイル制御上最も不適切な部分は、Ｎｏ．２７のヒートロッド周辺に見られる。プロファイル制御用コンピュータはヒートロッドの温度制御系に対し、Ｎｏ．２７のヒートロッド温度を両隣より７〜８℃高くするように命令している。これは、Ｎｏ．２７のヒートロッドの守備範囲におけるシート厚み寸法が著しく増加したために発せられた修正命令である。なお、ヒートロッド温度が上昇すると、ロッドが熱膨張してフレキシブルリップを押すため、リップ間隙が狭くなる。この結果、流量の減少と共に、シート厚み寸法が減少する。この場合、Ｎｏ．２７のヒートロッド近辺では、次のような問題が生じる。
【００２３】
（１）隣接ヒートロッド間温度差が大きいため、目標温度へ到達する時間が長くなる。すなわち、Ｎｏ．２７のヒートロッド温度を上昇させても、隣接するヒートロッド温度が低いため、Ｎｏ．２７のヒートロッド温度が隣接する低温度のヒートロッドによって吸収される結果、Ｎｏ．２７のヒートロッド温度上昇に時間が掛かる。
【００２４】
（２）フレキシブルリップを両隣とわずか２８ｍｍの間隔で（１μｍ／℃として）７〜８μｍも湾曲させることは不可能とみなされる。これはフレキシブルリップの反力が湾曲波長の約３乗に逆比例して増加する結果、ヒートロッドの「戻り変位量」が大きくなる（変位効率が低下する）ためである。
【００２５】
スムージングレス方式でのプロファイル制御は、成形シートの厚みむらや、歩留まりなどの面で、良い結果をもたらさない。図１１は、ヒートロッド温度が目標温度まで到達した直後の状態を示す。ここまで、約１時間が費やされている。成形シートは全てスクラップになるから、歩留まりが低下する。以降も、安定な制御は行なわれ難い。
【００２６】
固定スムージング方式の問題点
固定スムージング方式の場合、スムージングバンド幅｛前記（２）式のＢ値｝は、最初から最小値に固定される。すなわち、この方式の特徴は、一気に「微調整段階」まで追い込もうとするところにある。固定スムージング方式の問題点は、無理な操作によって、無駄な時間が費やされ易いことである。
【００２７】
シートのプロファイル制御を固定スムージング方式で実行した場合のサンプル図を図１２、図１３に示す。スムージング処理は前記（２）式に基づいて行なわれる。この例題では、スムージングバンド幅（Ｓ．ＢＡＮＤ）＝６０ｍｍとした。下限バンド幅寸法＝５６ｍｍとほぼ同じである。図１２は、全ヒートロッドの温度制御系に第１回目の目標温度の更新命令が出された直後の状態を示す。固定スムージング方式の場合、初めから、下限値近くのバンド幅が適用されるため、プロファイルの平滑度が低くなる。スムージングレス方式に比較すれば平滑であるが、まだ急変部分が残っている。この結果、スムージングレス方式の場合と同様、次のような問題点が生じる。
（１）目標温度と現在温度の差が大き過ぎる部分が残る。図１２の場合、プラス側が約２７℃、マイナス側が約２９℃もある。
（２）隣接ヒートロッド間温度差が大き過ぎる部分が残る。図１２の場合、隣接ヒートロッド間温度差が大きいのは、Ｎｏ．１０，１１，１２／Ｎｏ．１７，１８，１９／Ｎｏ．２９，３０，３１の部分である。
【００２８】
図１３は、全ヒートロッドが目標温度に到達した直後の状態を示す。１回の制御でプロファイル偏差は１／８．１に減少した。このレベルなら実用上十分良品となる。ただし、時間が掛かり過ぎるという大きな弱点が伴う。この弱点は、前記２つの問題点（目標温度と現在温度との差大、隣接ヒートロッド間温度差大）によってもたらされる。特に、隣接ヒートロッド間温度差が大きいと、高温側から低温側へ熱が移動するため（熱的な相互干渉）、目標温度に到達するまでの所要時間が長くなり易い。図１３の状態に至るまでに費やされた時間は、約４５分である。スムージングレス方式に比べ約１５分短縮されたが、歩留まりの点では未だ十分とは言い難い。
【００２９】
前記プロファイルデータ内に含まれ、かつ、自動Ｔダイによって調整不可能な細かな凹凸成分データをカットオフするためのスムージング処理を行なうに際し、前記プロファイルデータに対して異なるスムージングバンド幅を用いて少なくとも２回対称型の移動平均演算処理を行ない、その平均値によって自動Ｔダイの操作量を決定プラスチックフィルムのプロファイル制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００３０】
このプロファイル制御方法によれば、少なくとも２回の移動平均化演算処理を行ない、その平均値によって自動Ｔダイの操作量を決定するので、上記の１回だけの固定スムージング方式を実行する場合に比較して、スムージング精度が向上する。しかし、固定スムージング方式であることには変わりないため、上で述べたようなプロファイル制御速度等に関して改善の余地がある。
【００３１】
【特許文献１】
特開平３−２４３３２４号公報（第３頁左下欄第６行〜同頁右下欄第５行、第１図）
【００３２】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために、シートの幅方向の厚み寸法のスムージング処理方法を適正化して、高精度で、かつ、短時間で行なえるプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法を提供することを目的とするものである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載されたプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法は、厚み計、自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ、および制御用コンピュータを具備するプラスチック成形装置における用プロファイル制御システムにおいて、前記自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ用アクチュエータの操作量算定上の基礎となる測定厚みプロファイルをスムージング処理する際に、スムージングバンド幅をプロファイル偏差量に応じて設定してスムージング処理することを特徴とするものである。
【００３４】
すなわち、本発明の特徴は、スムージングバンド幅をプロファイル偏差量に応じて変動型にしたことである。スムージングバンド幅は、プロファイル偏差量に応じて適正化されるため、以下、「適応スムージング方式」と称することにする。
【００３５】
上記の「適応スムージング方式」のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法によれば、スムージングバンド幅をプロファイル偏差量に応じて変動型にしてスムージング処理することによって、従来のスムージングレス方式はもちろんのこと、固定スムージング方式によるスムージング処理に比較しても、格段に適正なスムージング処理を実行することができ、それによって、より厚みの均一なシートを短時間で成形することができる。
【００３６】
上記の「厚み計」とは、シートの幅方向の厚み寸法を走査式厚み計、または非走査式厚み計（例えば、ラインセンサ）で測定するもので、直接計測式と間接計測式に大別される。厚み計で特に重要視されるものは、測定感度（ＳＮ比）である。他の要因として、応答性、物質依存性、スポットサイズあるいは価格が挙げられる。
【００３７】
直接計測式は、最も実用的であるが、接触によって生じる誤差や痕跡が問題視されることがある。最近では、レーザや空気圧を利用した非接触型直接計測式厚み計も実用化されている。間接計測式のうちβ線厚み計は、最適線源を選択できる、物質依存性が小さいなどの利点を有する反面、放射線障害にかかわる弱点（法規制、安全性）を有する。赤外線厚み計は、扱い易い利点を有する反面、光の散乱や干渉に起因する誤差が生じ易い弱点を有する。
【００３８】
上記の「自動Ｔダイ」は、リップ隙間操作式と、樹脂温度操作式に大別されるが、前者が圧倒的に多い。リップ隙間操作式は、アクチュエータの形式によって、電動式、空気圧式、圧電式および熱変位式に分けられる。最も普及しているのは、耐久性や操作分解能の面で有利な熱変位式である。しかし、熱変位式自動Ｔダイには、プロファイル偏差の修正能力がリップ隙間に反比例して低下する弱点がある。この弱点を解決するために、ネジのバックラッシュの完全なロックアップ、フレキシブルリップの自動操作性を向上した熱変位式自動Ｔダイが開発されている。
【００３９】
熱変位式自動Ｔダイのうち、ヒートロッド式あるいはヒートボルト式は、カ−トリッジヒータ等でヒートロッド等を加熱して、その加熱温度によるヒートロッド等の伸張・収縮を利用してリップ隙間を変化させるもので、故障し難い、外力が作用しない、一斉操作が可能、コンパクト、安価などの利点が多い。
【００４０】
請求項２に記載のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法は、前記厚さプロファイルを、次のようにして処理することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法である。
（１）厚み計によって測定されたフィルム・シート・チューブの幅方向厚みプロファイルを移動平均法によってスムージングする。
（２）スムージングバンド幅の値を、下記（ａ）ないし（ｃ）によって定める。
（ａ）あらかじめ、プロファイル制御を複数の段階に分け、各段階の判定基準および適用するスムージングバンド幅を定める。
（ｂ）スムージングバンド幅の値は、測定されたプロファイル偏差量にほぼ比例するように定める。
（ｃ）上記（ａ）または（ｂ）に準じる方法によりスムージングバンド幅の値を定める。
（３）スムージングバンド幅は、アクチュエータの配列間隔によって定められる下限バンド幅以上の値とする。
【００４１】
上記のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法によれば、（１）測定されたフィルム・シート・チューブの幅方向厚みプロファイルを移動平均法によってスムージングすること、（２）スムージングバンド幅の値を、（ａ）あらかじめ、プロファイル制御を複数の段階に分け、各段階の判定基準および適用するスムージングバンド幅を定めるか、（ｂ）スムージングバンド幅の値は、測定されたプロファイル偏差量にほぼ比例するように定めるか、（ｃ）あるいはこれらに準ずる方法で定めること、および（３）スムージングバンド幅は、アクチュエータの配列間隔によって定められる下限バンド幅以上の値とすることによって、より適正なスムージング処理が実行できる。
【００４２】
請求項３に記載のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法は、前記プロファイル制御を粗調整段階、中調整段階および微調整段階の３段階に分けることを特徴とするものである。
【００４３】
上記のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法によれば、粗調整段階、中調整段階および微調整段階の３段階を経て、各段階に適したスムージング処理を実施することによって、より適正なスムージング処理が実行できる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４５】
図１〜図６は、本発明の「適応スムージング方式」によるプロファイル制御の一実施例を示す。図１，図２は「粗調整段階」、図３，図４は「中調整段階」、図５，図６は「微調整段階」の制御データである。いずれの段階も、奇数番号の図（図１，図３，図５）が制御前の状態、偶数番号の図（図２，図４，図６）が制御直後の状態を示す。対象となる自動Ｔダイの基本仕様は、リップ有効幅Ｗ＝１，２６０ｍｍ、ヒートロッド数＝４５個、ヒートロッド配列間隔＝２８ｍｍである。
【００４６】
シートのプロファイルの中央部が厚くなる原因は、Ｔダイの「口開き」、シートの両端部が厚くなる原因は、「エッジビード」である。上記の「口開き」とは、溶融プラスチックの押出し圧力によって、リップ隙間が碁石状に大きくなる変形現象をいう。リップ隙間は、シートの幅方向中央部で最大となり、両端部に向かうにしたがって漸減する。
【００４７】
「エッジビード」は、Ｔダイから押出された溶融プラスチックのシート端部が次第に膨らみビーズ状になった部分の通称である。このエッジビードの形成によって、シートの幅寸法が次第に収縮する現象は、前述のとおり、ネックインと呼ばれる。
【００４８】
この他、プロファイル中には、（溶融樹脂温度むらなどに起因する）修正不可能な短波長成分（波長＜２８×２＝５６ｍｍ）が含まれている。図１のような細かな凹凸が目立つプロファイルは、ＰＰのキャストフィルムや薄物シート成形などで見られる。本実施例では、スムージングバンド幅は厚みむら（標準偏差ＳＤ）の５倍となるように定めた（Ｓ．ＢＡＮＤ＝ＳＤ×５。ただし、Ｓ．ＢＡＮＤの単位はｍｍ、ＳＤの単位はμｍ）。
【００４９】
制御前、ヒートロッド温度は、（原則として）同一温度に制御される（図１の場合、２５０℃）。
【００５０】
粗調整段階
図２は、粗調整段階のスムージング結果と操作量演算結果（ヒートロッドの新目標温度など）を示す。厚みむら（標準偏差ＳＤ）＝４５．５μｍであるから、Ｓ．ＢＡＮＤ＝４５．５×５＝２２８ｍｍとなる。バンド幅が広いため、測定プロファイルはかなり平滑化されている。主な偏差成分の波長は、８４０ｍｍくらいとみなされる。平滑化されたプロファイルに基づいて算定されたヒートロッドの目標温度パターンもスムーズである。これは、固定スムージング方式などで見られたような問題点（目標温度と現在温度との差大、隣接ヒートロッド間温度差大）が解消されたことを意味している。目標温度（白色バー）と現在温度（黒色バー）の差の最大値は、プラス側が約２０℃、マイナス側が約２２℃になった。
【００５１】
図２は、全ヒートロッド温度が目標温度に到達した直後の状態を示す。ここまでに要した時間は、走査式厚み計の測定時間と検出遅れを含み、約５分であった。制御の結果、厚みむらは大幅に減少している（標準偏差で１／３．３、レンジで１／２．６に減少）。しかし、修正の余地は未だ残っている。粗調整段階で修正されたのは、Ｔダイの口開きに起因する成分をはじめとする中〜長波長成分である。この段階で成形されたシートは、準良品として扱うことができる。
【００５２】
中調整段階
次に中調整段階に入る（図３参照）。スムージングバンド幅は、プロファイル偏差の減少に伴って、１４（μｍ）×５＝７０ｍｍになった。Ｓ．ＢＡＮＤが１／３．３になった結果、スムージングされた偏差プロファイルには、かなり波長の短い成分が目立つようになった。主成分の波長は２１０ｍｍ前後である。ヒートロッドの目標温度パターンの滑らかさも、粗調整段階に比較すると、減少している。目標温度と現在温度との差の最大値は、プラス側、マイナス側共、約８℃である。この中調整段階に要した時間は、約３分である（図４）。標準偏差は１／２．４に減少した。粗調整と合わせると。１／７．８になる。この中調整段階で成形されたシートは準良品ないし良品となる。
【００５３】
微調整段階
ここから、定常的な微調整段階に入る（図５）。スムージングバンド幅の計算値は、５．８（μｍ）×５＝２９ｍｍであるが、下限バンド幅（５６ｍｍ）以下となるため、Ｓ．ＢＡＮＤ＝５６ｍｍに設定された。バンド幅が最小になった結果、スムージング後の偏差プロファイルの滑らかさはかなり減った。主成分は複数あり、波長は２１０ｍｍと１３０ｍｍとみなされる。ヒートロッド温度の目標値と現在値の差の最大値は、プラス側は殆どゼロ、マイナス側が約２℃である。
【００５４】
この微調整段階によって、制御可能な成分は殆ど解消されたとみなされる（図６）。この段階で費やされた時間は、約２分である。ヒートロッド温度は、ＰＩＤ制御されているため、温度差が小さくなっても、所要到達時間は余り変わらない。ただし、制御すべき主成分の波長の短縮に伴って、フレキシブルリップが湾曲し難くなる結果、ヒートロッド温度が目標値に達しても、修正可能なプロファイル偏差は完全にはゼロにならない。これらの短波長成分が解消されるまでには、さらに約３０分の時間が必要となる。しかし、この間に成形されたシートは全て良品である。
【００５５】
以上の、粗調整段階、中調整段階および微調整段階の調整（制御）で、プロファイル偏差は約１／９．１に減少した。所要時間の合計は約１０分である。これらの各段階における制御前および制御後のプロファイル偏差σ、主波長、Ｓ．ＢＡＮＤ、プラス側およびマイナス側のヒートロッド温度変化量、制御所要時間を表１にまとめた。
【００５６】
【表１】

以降の定常段階では、外乱が入っても最短時間で制圧されるため、安定な精密プロファイル制御が長時間に亘って継続される。
【００５７】
なお、上記実施形態では、最も一般的な走査式厚み計を用いた場合について説明したが、ラインセンサ等の非走査式厚み計を用いてもよい。また、上記実施形態では、自動Ｔダイを用いたフィルム・シートのスムージング処理について説明したが、サーキュラーダイを用いた円筒状または楕円筒状等のチューブの成形装置におけるスムージング処理においても、同様に適用できる。さらに、上記実施形態では、熱変位式自動Ｔダイに付いて説明したが、他の形式の自動ダイにも適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法は、厚み計、自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ、および制御用コンピュータを具備するプラスチック成形装置用プロファイル制御システムにおいて、前記自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ用アクチュエータの操作量算定上の基礎となる厚みプロファイルをスムージング処理する際に、スムージングバンド幅をプロファイル偏差量に応じて設定してスムージング処理することを特徴とするものであるから、従来のスムージングレス方式や固定スムージング方式に比較して、格段に適正なスムージング処理が行なえ、より厚みの均一なフィルム・シート・チューブを短時間で成形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における粗調整段階の制御前の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図２】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における粗調整段階の制御直後の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図３】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における中調整段階の制御前の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図４】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における中調整段階の制御直後の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図５】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における微調整段階の制御前の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図６】本発明に係るプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法における微調整段階の制御直後の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図７】プラスチックフィルム・シート成形装置の概略構成図である。
【図８】図７のプラスチックフィルム・シート成形装置におけるネックイン現象について説明する概略構成平面図である。
【図９】プロファイル制御システム構成図である。
【図１０】従来のスムージングレス方式におけるプロファイル制御前の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図１１】従来のスムージングレス方式のプロファイル制御直後の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図１２】従来の固定スムージング方式における制御前の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【図１３】従来の固定スムージング方式における制御直後の状態図であり、上段から、生の測定プロファイル、スムージングされた偏差プロファイル、ヒートロッド温度データを示す。
【符号の説明】
１　ホッパ
２　プラスチック原料
３　押出機
４　Ｔダイ
５　Ｔダイリップ出口
６　フィルム・シート
７ａ，７ｂ　成形ロール
８０　プロファイル検出部
９０　プロファイル平滑化処理部
１００　ダイボルトマッピング部
Ｗ　リップ有効幅
Ｓ　ネックイン量
Ｌ　エアギャップ寸法

Claims

厚み計、自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ、および制御用コンピュータを具備するプラスチック成形装置用プロファイル制御システムにおいて、
前記自動Ｔダイまたはサーキュラーダイ用アクチュエータの操作量算定上の基礎となる測定厚みプロファイルをスムージング処理する際に、スムージングバンド幅をプロファイル偏差量に応じて設定してスムージング処理することを特徴とするプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法。
前記測定厚みプロファイルを、次のようにして処理することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法。
（１）厚み計によって測定されたフィルム・シート・チューブの幅方向厚みプロファイルを移動平均法によってスムージングする。
（２）スムージングバンド幅の値を、下記（ａ）ないし（ｃ）によって定める。
（ａ）あらかじめ、プロファイル制御を複数の段階に分け、各段階の判定基準および適用するスムージングバンド幅を定める。
（ｂ）スムージングバンド幅の値は、測定されたプロファイル偏差量にほぼ比例するように定める。
（ｃ）上記（ａ）または（ｂ）に準じる方法によりスムージングバンド幅の値を定める。
（３）スムージングバンド幅は、アクチュエータの配列間隔によって定められる下限バンド幅以上の値とする。
前記プロファイル制御を粗調整段階、中調整段階および微調整段階の３段階に分けることを特徴とする請求項２に記載のプラスチック成形装置におけるプロファイル制御方法。