【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルムなどシートの製造方法、厚み制御装置ならびにプログラムおよびこれを記憶した記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、一般的なシートの製造設備全体概略構成を示す図であり、図３は、図２に示す口金４の要部拡大斜視図である。
【０００３】
押出機３より押し出された重合体は、口金４から口金幅方向に押し出されてシート１が成形される。シート１は、延伸機２により縦（シート走行方向）、横方向（シート幅方向）に延伸されて、巻取機６に巻き取られる。巻き取られたシートは所定の幅、長さにスリットされて複数の製品ロールとなる。
【０００４】
シート１が巻取機６で巻き取られる前に、厚み測定器８によって、シート１の幅方向の厚みを測定する。
【０００５】
制御手段９は、上記シート１の厚み測定値に基づいて、図２の厚み調整手段１０に操作量を与えて制御し、シートの厚みを調整する。通常、制御手段９は、目標とする厚み値と、測定値の差に基づいて厚み調整手段１０を制御する。
【０００６】
厚み調整手段１０は、口金４に幅方向に等間隔に複数個配設されている。シートの厚みを調整する手段としては、厚み調整手段１０にヒートボルトを用い、これらのボルトに操作量として電力を与えてボルトの温度を変化させて、ボルトを熱膨張、収縮させることにより口金４の間隙１１を調整するヒートボルト方式や、厚み調整手段１０にリップヒーターを用い、重合体の温度を変化させて重合体の粘性率の変化により口金４から押し出される重合体の押し出し量を変えることにより、シート１の厚みを調整するリップヒーター方式がある。
【０００７】
このようなシートの製造方法においては、シート幅方向のわずかな厚みムラによって、図４に示すような巻きこぶ４２が発生することがある。
【０００８】
従来、このような巻きこぶの発生を防止するために、巻取機６の前に揺動装置を設けておき、シートを幅方向に、すなわち左右に蛇行させながら巻き取るようにしていた。このように、シートを左右に振り、幅方向で部分的に厚い箇所を左右に移動させることにより、巻きこぶの発生を防止することができる。しかしながら、十分な厚さ分散効果を得ようとすると、その揺動幅を広くとる必要があり、その結果、耳部の損失が大きくなるという問題がある。
【０００９】
上記問題を解決する方法として、巻きこぶの発生を推定して操作量を加える方法がある（特許文献１参照）。
【００１０】
この発明はシートの幅方向の厚さプロファイルを連続的に測定し、その厚さプロファイルを製品ロールの巻き上げ回数分重ね合わせる演算を行って得られる製品ロールの外径プロファイルを推定し、その外径プロファイルに許容範囲を超える偏差がある場合、その位置に対応する厚み調整手段に偏差を解消すべく操作量を加えることを特徴とするものである。
【００１１】
一般に、シートにはシート幅方向だけでなく、シート走行方向にも様々な周期で厚みムラが生じる。厚み計８は、シートの走行方向と垂直な方向に走行しながらシート厚みを測定する場合が多く、この場合、厚み計で測定したシート幅方向の厚みプロファイルにはシート走行方向の厚みムラが重畳される。したがって、厚み計によって得られる厚みプロファイルは、実際のシート幅方向の厚みプロファイルとは異なる。制御手段９は当然、かかる誤差を含んだ実際に得られる厚みプロファイルに基づいて操作量を演算する。
【００１２】
したがって上記発明では、厚さプロファイルから得られる製品ロールの外径プロファイル推定は正確ではなく、製品ロールの形状は悪く、再現性も低いものとなる。
【００１３】
また、偏差がシートの巻き上がり直前に許容範囲を超えた場合、その位置のシート厚みを調整しても巻き上がりまでに偏差を解消できないので結果として良好な外観形状となる製品ロールを製造できない可能性がある。また、この場合、偏差を解消するようにシート厚みを調整するので、局所的にシートが厚いあるいは薄い部分ができ、シート１枚あたりの厚み分布が悪くなり、シートの品質を損ねる結果となる。
【００１４】
上記発明はシート幅方向の厚さプロファイルを連続的に測定して製品ロールの外径プロファイルを推定しつつ、巻きこぶを解消すべく操作量を算出しているが、巻きこぶそのものを発生させないような操作量を予想して厚み調整手段に加える方法がある（特許文献２参照）。
【００１５】
この発明は、数式モデルからなるプロセスモデルを用いた制御シミュレーション手段を備え、シート幅方向の厚さプロファイルに基づいて制御シミュレーションを実施し、シミュレーションの結果、将来シート厚みが収束した場合に出力されているであろう操作量を推定し、これを厚み調整手段に出力することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明は操作量をプロセスモデルを用いた制御シミュレーション手段で算出しているが、プロセスモデルと実際のプロセスとは厳密に同じでない。そのため、算出された操作量が実際のプロセスにおいてシート厚みを目標シート厚みに収束させるための操作量とは、一般に一致しないので、結局巻きこぶを発生させてしまう恐れがある。少なくとも、この発明が機能するためには、極めて精度の高いプロセスモデルをあらかじめ作成しておかなければならかった。
【００１７】
【特許文献１】
特開平７−１０８５８６号公報
【００１８】
【特許文献２】
特開２０００−９４４９７号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の技術の上記問題点を解決し、精度の高いプロセスモデルを作成するといった特別な処置をとることなく、形状が良好な製品ロールを再現性よく製造することができる、シートの製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、複数個の厚み調整手段を備えたダイを用いて重合体をシート状に押し出し、成形して目標厚みのシートとなすとともに、そのシートの幅方向の厚み分布を測定し、測定値に基づいて前記厚み調整手段に加える操作量を制御するシートの製造方法であって、目標シート厚みと前記測定値との偏差が所定の値以下の場合に、過去の操作量に基づいて各厚み調整手段に出力する操作量の安定値の推定値を算出するステップと、前記推定値を各厚み調整手段に出力するステップを備え、前記推定値を出力するステップは、シート厚みが収束したと判断されてから実行することを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の好ましい形態によれば、各厚み調整手段に対応するシート厚み測定値と目標シート厚みとの偏差の最大値または平均値が所定の値以下の場合に、全厚み調整手段に対して前記推定値を各厚み調整手段に出力するステップを実行することを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２２】
また、本発明の好ましい形態によれば、各厚み調整手段に対応する位置のシート厚み測定値と目標シート厚みとの偏差が所定の値以下の場合に、当該厚み調整手段に対して前記推定値を各厚み調整手段に出力するステップを実行することを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい形態によれば、目標シート厚みと前記測定値との偏差が所定の値以下の場合に、各厚み調整手段毎に出力する操作量を記録するステップを備え、記録した操作量に基づいて前記推定値を算出することを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記推定値を各厚み調整手段に出力した後は、操作量の変化量が小さくなる制御パラメータを用いて制御することを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２５】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記操作量の変化量が小さくなる制御パラメータとして、前記出力前より小さい制御ゲイン、および／または長い制御周期を用いることを特徴とする、シートの製造方法が提供される。
【００２６】
また、本発明の別の形態によれば、シートの幅方向の厚み分布を測定する厚み測定手段によって測定されるシート幅方向各部の測定値に基づいて、シートの厚み調整手段への操作量を与えるようにした制御装置であって、目標シート厚みと前記測定値との偏差が所定の値以下の場合に、過去の操作量に基づいて各厚み調整手段に出力する操作量の安定値の推定値を算出する推定値算出手段と、算出された前記推定値を各厚み調整手段に出力する操作量出力手段を備えていることを特徴とするシートの厚み制御装置が提供される。
【００２７】
また、本発明の別の形態によれば、シートの幅方向の厚み分布の測定値を入力するステップと、目標シート厚みと前記測定値との偏差を算出するステップと、前記偏差に基づいて前記厚み調整手段に加える操作量を算出するステップとをコンピュータに実現させるプログラムであって、目標シート厚みと前記測定値との偏差が所定の値以下の場合に、過去の操作量に基づいて各厚み調整手段に出力する操作量の安定値の推定値を算出するステップと、前記推定値を各厚み調整手段に出力するステップを備え、前記推定値を出力するステップは、シート厚みが収束したと判断されてから実行することを特徴とするプログラムが提供される。
【００２８】
また、本発明の好ましい形態によれば、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図を引用しながら本発明をプラスチックフィルムの製造方法に適用した実施形態例に基づいて説明する。
【００３０】
繰り返し説明するが、図２は、一般的なシートの製造設備の全体概略構成を示す図であり、図３は、図２に示す口金４の要部拡大斜視図である。
【００３１】
このシートの製造設備は、重合体を押し出す押出機３と、押し出された重合体をシート状に成形する口金４、前記シート状に成形された重合体（以下シート１という）を冷却する冷却ロール５、シート１を縦横方向に延伸する延伸機２、延伸されたシート１を巻き取る巻取機６を備えている。口金４は、シート１の幅方向（図の紙面に垂直な方向）に配列された多数の厚み調整手段１０と重合体を吐出する間隙１１を備えている。さらにこのシートの製造設備は、シートの幅方向に厚み分布を測定する厚み測定器８と、前記厚み分布に基づいて厚み調整手段を制御する制御手段９を備えている。
【００３２】
厚み測定器８としては、β線、Ｘ線、紫外線、光干渉式を利用したもの等、任意の厚み測定器を用いることができ、所望の周期でシートの幅方向に対して走行しながら一定間隔で測定する方法が一般的である。
【００３３】
次に、制御手段９について、図１を用いて説明する。
【００３４】
制御手段９は操作量演算手段２０と操作量推定手段２１を備えており、厚み測定値２５と目標厚み値３３との偏差２６に基づいて操作量演算手段２０で操作量２４を演算する。操作量を演算する制御方法としては、ＰＩＤ制御や数学的モデルを利用した現代制御を用いることができる。
【００３５】
また、操作量を演算する前に厚み測定値２５と目標厚み値３３との差である偏差データ２６に対してフィルタ処理を行うことが好ましい。フィルタ処理としては、シートの幅方向と同じ方向に移動平均処理することや、現時点以前の偏差データとの間で荷重平均処理する手法などを用いることができる。
【００３６】
さらに、シートの幅方向に配設された厚み調整手段１０の数は、前記偏差データの数より少ない場合が多い。このような場合は、前記フィルタ処理された偏差データから、各厚み調整手段に対応するデータを採取する。このとき、各々の厚み調整手段１０と偏差データの対応位置を予め求めておくことが望ましい。
【００３７】
さらに、操作量推定手段２１は、各厚み調整手段１０毎に、各制御周期で算出された操作量と、それまでに算出された操作量の推定値との単純平均や重み付け平均を新しい推定値として算出することができる。このとき、外乱の影響などでシート厚みが大きく変動し、それに伴い操作量が大きく変動したと判断された場合は、推定値の更新を中止してもよい。
【００３８】
さらに、操作量推定手段２１に操作量記録手段２２を備えた場合には、各制御周期毎に各厚み調整手段に加えた操作量２４を記録することができるので、各厚み調整手段毎に関数近似などを用いて操作量の安定値を推定することができる。
この場合においても、外乱の影響などでシート厚みが大きく変動し、それに伴い操作量が大きく変動したと判断された場合は操作量を記録しなくてもよい。
【００３９】
次に本発明のシートの厚み調整方法について、図５を用いて説明する。図５の横軸はシート厚み制御開始からの経過時間で、縦軸はある厚み調整手段に対応する測定位置でのシート厚みである。
【００４０】
図５は、簡単のために１個の厚み制御手段に対応する１カ所の測定位置でのシート厚み変化を示している。シート厚みの自動調整開始直後は大きな厚み偏差がシート幅全体にわたって存在しているので、制御ゲインを大きくして、すなわち操作量変化を大きくして、シート幅全体について大きな厚み偏差を素早く修正することが好ましい。ただし制御ゲインが大きいままではシート厚みがハンチングするので、シート厚みが目標シート厚み５２を中心として第１の所定の範囲５０以内になった場合に制御定数を切り替えるとよい。第１の所定の範囲５０は、目標シート厚み５２±目標シート厚み５２の５％程度が好ましい。
【００４１】
制御定数を切り替えるタイミングとしては、シート厚みが前記範囲以内になった測定値に対応する厚み調整手段から順次行ってもよいし、全ての測定位置のシート厚みが前記範囲以内になった時点で、全ての厚み調整手段に対して一斉に行ってもよい。前者の場合はシート厚みが早く安定した部分については早い段階でシート厚みの変化を小さくできる。後者については制御システムを簡便に構成できる。
【００４２】
また、制御定数を切り替える具体的な方法としては、制御ゲインを小さくするなどして各厚み調整手段に加える操作量変化を小さくして、つまり口金の間隙の変化を小さくしてシート厚みの変化量を小さくすることが好ましい。これは、シート走行方向の周期的な厚みムラによって目標シート厚みと厚み測定値との偏差が多少大きくなっても、厚み制御手段が敏感に反応したりして口金間隙が大きく変化しないようにするためである。本発明者らの知見によれば、こうすることにより、シート走行方向の周期的な厚みムラは平均化されて製品ロールの外径プロファイルは思いのほか安定する。ただし、シート厚みが目標厚みからずれたところで安定するよりは、目標厚み近傍で厚い部分と薄い部分が繰り返し存在するように制御定数を設定することが、シート厚みを平均すると目標厚みに近づくので好ましい。
【００４３】
さらにシート厚みが安定し、シート厚みが目標シート厚み中心として第１の所定の範囲５２に含まれ、より狭い範囲である第２の所定の範囲５１以内になったタイミングで、操作量推定手段２１において操作量の推定値を求めはじめる。推定値は、その制御周期で算出された操作量と、シート厚みが範囲５１以下になったタイミング以降に算出された推定値との単純平均や重み付き平均を新しい推定値として算出する方法などがある。シート厚みが目標シート厚み中心として第１の所定の範囲５０以下になったタイミングで推定値を求めるより操作量が安定しているので、より安定値に近い高精度な推定値を求めることができる。前記範囲５１は目標シート厚み±３％程度が好ましい。
【００４４】
また、操作量推定手段２１に操作量記録手段２２を備える場合には、各制御周期毎に各厚み調整手段に加える操作量２４を記録することができる。この場合、各厚み調整手段毎に関数近似などを用いて操作量の安定値を推定することができる。
【００４５】
次に、シート厚みが収束したと判定された場合に、操作量の安定値の推定値を各厚み調整手段に加え、操作量の変化が小さくなるような制御パラメータを用いて制御する。
【００４６】
シート厚みの収束は、厚み偏差が連続して所定の値以下となった制御回数などで判定することができる。あるいは、シート厚みが収束すると操作量の変化が小さくなるので、操作量の変化量から判定してもよい。
【００４７】
また、一定時間制御した後で、オペレータがシート厚みが十分良好でかつ収束していると判断してもよい。
【００４８】
操作量の安定値の推定値を各厚み調整手段に加え、操作量の変化が小さくなるような制御パラメータを用いて制御している間に、外乱などの影響でシート厚みが大きく変動した場合は、操作量の変化が大きくなるような制御パラメータに変更し、再度シート厚みが収束した段階で推定値を各厚み調整手段に加えて制御パラメータを戻してもよいし、再度推定値を算出するステップからやり直してもよい。
【００４９】
上記安定値の推定値を算出している期間、あるいは操作量を記録している期間の厚み調整方法では、シート製造設備のプロセス変動やシート厚みの制御パラメータのゲイン過多などが原因で、シート目標厚みに対して厚い部分と薄い部分が様々な周期で存在している場合が多い。製品ロール１つ分のシート長では、シートの各厚み測定位置のシート厚み平均値は目標厚みからずれている場合がある。
この場合、製品ロール幅方向の外径プロファイルは合格レベルであっても再現性が悪い場合が多い。図６に図５のＡ１、Ａ２、Ａ３の短い期間に製造された製品ロールの外観形状を示す。この図で、横軸の「ロール位置」とは、ロール軸方向の位置を、縦軸は外形の絶対値を意味している。これらは、外観形状は合格レベルであってもの再現性が比較的悪いといえる。
【００５０】
しかしながら、さらに長い期間（複数の製品ロール長分）製膜すると、上述したように、各厚み測定位置ではシート走行方向の周期的な厚みムラによりシート厚みは厚い部分と薄い部分が繰り返し存在しているので、各厚み測定位置でのシート厚みの平均値は目標厚みとほぼ等しくなる。図７に図６の３つの外観形状の平均形状を示すが、図６に比べて非常に良好な形状となっている。つまり、長い期間にわたって製膜した製品ロールの外径プロファイルはさらに良好になる。
【００５１】
操作量についてもシート目標厚みに対して厚くなる操作量、薄くなる操作量を加えている。シート厚みを平均すると目標厚みに近づくように、操作量も平均すると、シート厚みが目標厚みと一致するような操作量になることが期待できる。
【００５２】
したがって、各厚み調整手段毎に操作量の安定値の推定値、例えば平均操作量を各厚み調整手段に加え、その後操作量変化がさらに小さくなるような制御パラメータを用いて制御すると、シート１枚あたりの厚み分布はシート目標厚みに近くなるので製品ロールの外径形状は良好になり、かつ操作量変化が小さくなってシート厚み変化が小さくなるので、製品ロールの外径形状の再現性も良くなることが期待できる。また、操作量記録開始直後より、直近の方がシート厚みがよい場合があるので、前記操作量の推定値として、直近の操作量に重み付けした加重平均値を求めて、各厚み調整手段に加えてもよい。
【００５３】
【実施例】
ここで、本実施形態例を用いてシートを製造した実施例について説明する。図２に示すシートの製造設備を用いて、厚さ６．０μｍのポリエステルフィルムを製造した。製膜幅は３．５ｍ、製膜速度は製品部で１７５ｍ／分である。厚み調整手段１０はカートリッジヒーターを内蔵したボルトを熱的に膨張収縮させてギャップ１１を調整するヒートボルト方式を用い、厚み制御に使用したヒートボルトの数は４５本である。厚み計８としては光の干渉現象を利用した光干渉式厚さ計を使用した。この厚み計は、フィルムの幅方向に６０秒の周期でスキャンしながら、フィルムの幅方向に対して１５ｍｍ間隔でフィルム厚みを測定する。また、制御を行うタイミングの周期は、厚み計のスキャン周期と同じ６０秒とした。
また、操作量を演算する制御方式はＰＩＤ制御を用いた。
【００５４】
まず制御開始直後は制御ゲインを大きくして大きな厚みムラを素早く除去した。目標シート厚みに対する目標値との偏差の割合いの最大値が５％になった段階で制御ゲインを小さくし、さらに厚みムラが３％になった段階で各厚み調整手段毎に加える操作量を操作量記録手段に記録した。
【００５５】
製品ロール３つ分の長さだけ操作量を記録し、次のロールの製造に切り替えるタイミングで、目標シート厚みに対する目標値との偏差の割合いの最大値が２％以下の状態がが５回数連続したので、各厚み調整手段毎に、操作量記録手段に記録されている操作量の合計を記録回数で割った平均操作量を加えてさらに制御ゲインを３０％小さくしてプラスチックフィルムを製造した。
【００５６】
平均操作量を各厚み調整手段に加えてから４つの製品ロールを製造し、各製品ロールの外径プロファイルを測定した。全ての製品ロールの外観形状は良好であった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、目標シート厚みと測定値との偏差が所定の値以下の場合に、過去の操作量に基づいて各厚み調整手段に出力する操作量の安定値の推定値を算出し、シート厚みが収束したと判断されてから、これを各厚み調整手段に出力するので、制御の安定度が高く良好な外径プロファイルの製品ロールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例による、シートの厚み制御方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態例におけるシートの製造設備の全体概略構成を示す図である。
【図３】図２に示す口金の要部拡大斜視図である。
【図４】巻きこぶが発生している製品ロールの側面図である。
【図５】シート製造時における厚み偏差の時間変化を示す図である。
【図６】製品ロールの外観形状を示す図である。
【図７】図７の３つの外観形状を平均した形状を示す図である。
【符号の説明】
１：シート
２：延伸機
３：押出機
４：口金
５：冷却ロール
６：巻取機
７：搬送ロール
８：厚み計
９：制御手段
１０：厚み調整手段
１１：間隙
２０：操作量演算手段
２１：操作量推定手段
２２：操作量記録手段
２３：シート製造プロセス
２４：操作量
２５：厚み測定値
２６：偏差データ
３３：目標シート厚み
４０：製品ロール
４１：紙管
４２：巻きこぶ
５０：シート厚みの第１の範囲
５１：シート厚みの第２の範囲
５２：目標シート厚み
６０：製品ロール外径絶対値合格レベル上限
６１：製品ロール外径絶対値合格レベル下限[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a sheet such as a film, a thickness control device, a program, and a storage medium storing the program.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a diagram showing the general schematic configuration of a general sheet manufacturing facility, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part of the base 4 shown in FIG.
[0003]
The polymer extruded from the extruder 3 is extruded from the die 4 in the die width direction to form the sheet 1. The sheet 1 is stretched in a longitudinal direction (sheet running direction) and a lateral direction (sheet width direction) by a stretching machine 2 and wound up by a winder 6. The wound sheet is slit into a predetermined width and length to form a plurality of product rolls.
[0004]
Before the sheet 1 is wound by the winder 6, the thickness of the sheet 1 in the width direction is measured by the thickness measuring device 8.
[0005]
The control unit 9 controls the thickness adjusting unit 10 shown in FIG. 2 by giving an operation amount based on the measured thickness of the sheet 1 to adjust the thickness of the sheet. Normally, the control means 9 controls the thickness adjusting means 10 based on the difference between the target thickness value and the measured value.
[0006]
A plurality of thickness adjusting means 10 are provided on the base 4 at equal intervals in the width direction. As means for adjusting the thickness of the sheet, heat bolts are used as the thickness adjusting means 10, power is supplied to these bolts as an operation amount to change the temperature of the bolts, and the bolts are thermally expanded and contracted to thereby make the base 4. Using a lip heater as the thickness adjusting means 10 or changing the temperature of the polymer to change the amount of the polymer extruded from the base 4 by changing the viscosity of the polymer. There is a lip heater system for adjusting the thickness of the sheet 1.
[0007]
In such a sheet manufacturing method, a small bump in the sheet width direction may cause a bump 42 as shown in FIG.
[0008]
Conventionally, in order to prevent the occurrence of such bumps, a swinging device is provided in front of the winder 6, and the sheet is wound while being meandered in the width direction, that is, right and left. As described above, the sheet is swung to the left and right, and a portion that is partially thick in the width direction is moved to the left and right, whereby occurrence of a bump can be prevented. However, in order to obtain a sufficient thickness dispersion effect, it is necessary to widen the swing width, and as a result, there is a problem that the loss of the ear part increases.
[0009]
As a method of solving the above problem, there is a method of estimating the occurrence of bumps and adding an operation amount (see Patent Document 1).
[0010]
The present invention continuously measures the thickness profile in the width direction of the sheet, estimates the outer diameter profile of the product roll obtained by performing an operation of superimposing the thickness profile by the number of windings of the product roll, and estimates the outer diameter. When the profile has a deviation exceeding an allowable range, an operation amount is added to the thickness adjusting means corresponding to the position to eliminate the deviation.
[0011]
In general, thickness unevenness occurs in a sheet at various periods not only in the sheet width direction but also in the sheet traveling direction. In many cases, the thickness gauge 8 measures the sheet thickness while traveling in a direction perpendicular to the traveling direction of the sheet. In this case, thickness unevenness in the sheet traveling direction is superimposed on the thickness profile in the sheet width direction measured by the thickness gauge. Is done. Therefore, the thickness profile obtained by the thickness gauge is different from the actual thickness profile in the sheet width direction. The control unit 9 naturally calculates the operation amount based on the actually obtained thickness profile including the error.
[0012]
Therefore, in the above invention, the estimation of the outer diameter profile of the product roll obtained from the thickness profile is not accurate, the shape of the product roll is poor, and the reproducibility is low.
[0013]
Also, if the deviation exceeds the allowable range immediately before the winding of the sheet, the deviation cannot be eliminated before the winding even if the sheet thickness at that position is adjusted, so that it is not possible to manufacture a product roll having a good appearance shape as a result. There is. Further, in this case, since the sheet thickness is adjusted so as to eliminate the deviation, a thick or thin portion of the sheet is locally formed, the thickness distribution per sheet is deteriorated, and the quality of the sheet is impaired.
[0014]
In the above invention, the operation amount is calculated in order to eliminate the bumps while continuously measuring the thickness profile in the sheet width direction and estimating the outer diameter profile of the product roll, but it does not generate the bumps themselves. There is a method of predicting a large amount of operation and adding it to the thickness adjusting means (see Patent Document 2).
[0015]
The present invention includes a control simulation means using a process model including a mathematical model, performs a control simulation based on a thickness profile in a sheet width direction, and outputs the result when the sheet thickness converges in the future as a result of the simulation. It is characterized by estimating the amount of operation that will be present and outputting this to the thickness adjusting means.
[0016]
In the present invention, the manipulated variable is calculated by the control simulation means using the process model, but the process model and the actual process are not exactly the same. Therefore, the calculated operation amount generally does not coincide with the operation amount for converging the sheet thickness to the target sheet thickness in the actual process, and there is a possibility that a bump may be eventually generated. At least, in order for the present invention to function, an extremely accurate process model had to be created in advance.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-7-108586
[Patent Document 2]
JP 2000-94497 A
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional technology and to produce a product roll having a good shape with good reproducibility without taking special measures such as creating a highly accurate process model. An object of the present invention is to provide a sheet manufacturing method.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the present invention, a polymer having a target thickness is extruded into a sheet by using a die having a plurality of thickness adjusting means, and the sheet is formed into a sheet having a target thickness. A method for manufacturing a sheet that measures a thickness distribution in a direction and controls an operation amount to be applied to the thickness adjusting unit based on the measured value, wherein a deviation between a target sheet thickness and the measured value is equal to or less than a predetermined value. Calculating the stable value of the operation amount to be output to each thickness adjusting means based on the past operation amount, and outputting the estimated value to each thickness adjusting means, and outputting the estimated value. The step is performed after it is determined that the sheet thickness has converged, and a sheet manufacturing method is provided.
[0021]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, when the maximum value or the average value of the deviation between the sheet thickness measurement value and the target sheet thickness corresponding to each thickness adjusting means is equal to or less than a predetermined value, the total thickness adjusting means And outputting the estimated value to each thickness adjusting means.
[0022]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, when the deviation between the sheet thickness measurement value at the position corresponding to each thickness adjusting means and the target sheet thickness is equal to or smaller than a predetermined value, the estimated value is given to the thickness adjusting means. Is output to each thickness adjusting means, and a sheet manufacturing method is provided.
[0023]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the method further comprises a step of recording an operation amount output for each thickness adjusting means when a deviation between the target sheet thickness and the measured value is equal to or less than a predetermined value. A method for manufacturing a sheet is provided, wherein the estimation value is calculated based on an amount.
[0024]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, after the estimated value is output to each thickness adjusting unit, the control is performed using a control parameter with which the amount of change in the operation amount is small, and the sheet manufacturing method is characterized in that Is provided.
[0025]
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, a method of manufacturing a sheet is characterized in that a control gain smaller than before the output and / or a longer control cycle is used as a control parameter with which the amount of change in the manipulated variable is reduced. Is provided.
[0026]
According to another aspect of the present invention, the amount of operation to the sheet thickness adjusting means is determined based on the measured value of each part in the sheet width direction measured by the thickness measuring means for measuring the thickness distribution in the sheet width direction. A control device configured to provide a stable value of an operation amount to be output to each thickness adjusting unit based on a past operation amount when a deviation between a target sheet thickness and the measured value is equal to or less than a predetermined value. A sheet thickness control device is provided, comprising: an estimated value calculating unit that calculates a value; and an operation amount output unit that outputs the calculated estimated value to each thickness adjusting unit.
[0027]
According to another aspect of the invention, a step of inputting a measured value of a thickness distribution in a sheet width direction, a step of calculating a deviation between a target sheet thickness and the measured value, and the step of: A program for realizing a step of calculating an operation amount to be applied to the thickness adjusting means, wherein the deviation between the target sheet thickness and the measured value is equal to or less than a predetermined value. A step of calculating an estimated value of the stable value of the manipulated variable to be output to the adjusting means; and a step of outputting the estimated value to each thickness adjusting means. The step of outputting the estimated value determines that the sheet thickness has converged. A program is provided which is executed after being executed.
[0028]
According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable storage medium storing the program.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on an embodiment in which the present invention is applied to a method for manufacturing a plastic film.
[0030]
As will be described repeatedly, FIG. 2 is a diagram showing an overall schematic configuration of a general sheet manufacturing facility, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part of the base 4 shown in FIG.
[0031]
The sheet manufacturing equipment includes an extruder 3 for extruding a polymer, a die 4 for forming the extruded polymer into a sheet, and a cooling roll for cooling the polymer formed into a sheet (hereinafter referred to as sheet 1). 5, a stretching machine 2 for stretching the sheet 1 in the vertical and horizontal directions, and a winding machine 6 for winding the stretched sheet 1. The base 4 includes a number of thickness adjusting means 10 arranged in the width direction of the sheet 1 (a direction perpendicular to the plane of the drawing) and a gap 11 for discharging the polymer. Further, the sheet manufacturing equipment includes a thickness measuring device 8 for measuring a thickness distribution in the width direction of the sheet, and a control means 9 for controlling a thickness adjusting means based on the thickness distribution.
[0032]
As the thickness measuring device 8, an arbitrary thickness measuring device such as a device using a β-ray, an X-ray, an ultraviolet ray, or an optical interference type can be used. A method of measuring at intervals is generally used.
[0033]
Next, the control means 9 will be described with reference to FIG.
[0034]
The control means 9 includes an operation amount calculating means 20 and an operation amount estimating means 21. The operation amount calculating means 20 calculates the operation amount 24 based on the deviation 26 between the measured thickness value 25 and the target thickness value 33. As a control method for calculating the operation amount, PID control or modern control using a mathematical model can be used.
[0035]
Further, it is preferable to perform a filtering process on the deviation data 26 which is a difference between the thickness measurement value 25 and the target thickness value 33 before calculating the operation amount. As the filtering process, a moving average process in the same direction as the width direction of the sheet, a method of performing a load averaging process with the deviation data before the current time, or the like can be used.
[0036]
Further, the number of the thickness adjusting means 10 arranged in the width direction of the sheet is often smaller than the number of the deviation data. In such a case, data corresponding to each thickness adjusting means is collected from the filtered deviation data. At this time, it is desirable that the corresponding positions of the respective thickness adjusting means 10 and the deviation data be determined in advance.
[0037]
Further, the manipulated variable estimating means 21 calculates, for each of the thickness adjusting means 10, a simple average or a weighted average of the manipulated variable calculated in each control cycle and the estimated value of the manipulated variable calculated so far, as a new estimated value. Can be calculated as At this time, if it is determined that the sheet thickness significantly fluctuates due to the influence of disturbance and the operation amount fluctuates accordingly, updating of the estimated value may be stopped.
[0038]
Further, when the operation amount estimating unit 21 is provided with the operation amount recording unit 22, the operation amount 24 added to each thickness adjusting unit can be recorded for each control cycle. The stable value of the manipulated variable can be estimated using approximation or the like.
Also in this case, the operation amount need not be recorded when it is determined that the sheet thickness largely fluctuates due to the influence of disturbance and the operation amount fluctuates accordingly.
[0039]
Next, the sheet thickness adjusting method of the present invention will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 5 is the elapsed time from the start of the sheet thickness control, and the vertical axis is the sheet thickness at a measurement position corresponding to a certain thickness adjusting means.
[0040]
FIG. 5 shows a sheet thickness change at one measurement position corresponding to one thickness control unit for simplicity. Immediately after the start of the automatic adjustment of the sheet thickness, a large thickness deviation exists over the entire sheet width. Therefore, increase the control gain, that is, increase the operation amount change, and quickly correct the large thickness deviation over the entire sheet width. Is preferred. However, since the sheet thickness hunts while the control gain remains large, it is preferable to switch the control constant when the sheet thickness falls within the first predetermined range 50 around the target sheet thickness 52. The first predetermined range 50 is preferably about 5% of the target sheet thickness 52 ± the target sheet thickness 52.
[0041]
As the timing of switching the control constant, the sheet thickness may be sequentially performed from the thickness adjusting means corresponding to the measured value within the range, or at the time when the sheet thickness at all measurement positions is within the range, It may be performed simultaneously for all the thickness adjusting means. In the former case, a change in the sheet thickness can be reduced at an early stage in a portion where the sheet thickness is stable quickly. For the latter, the control system can be simply configured.
[0042]
Further, as a specific method of switching the control constant, the change in the operation amount applied to each thickness adjusting means by reducing the control gain or the like, that is, the change in the sheet thickness by reducing the change in the gap between the bases is reduced. Is preferably reduced. This ensures that even if the deviation between the target sheet thickness and the measured thickness value becomes somewhat large due to the periodic thickness unevenness in the sheet running direction, the thickness control means reacts sensitively and the die gap does not greatly change. That's why. According to the knowledge of the present inventors, by doing so, the periodic thickness unevenness in the sheet running direction is averaged, and the outer diameter profile of the product roll is unexpectedly stabilized. However, it is preferable to set the control constant so that a thick portion and a thin portion are repeatedly present in the vicinity of the target thickness, rather than stabilizing where the sheet thickness deviates from the target thickness, since the average sheet thickness approaches the target thickness. .
[0043]
Further, at the timing when the sheet thickness is stabilized and the sheet thickness is included in the first predetermined range 52 as the target sheet thickness center and within the second predetermined range 51 which is a narrower range, the operation amount estimating means 21 Starts to obtain an estimated value of the operation amount. As the estimated value, there is a method of calculating a simple average or a weighted average of the operation amount calculated in the control cycle and the estimated value calculated after the timing when the sheet thickness falls below the range 51 as a new estimated value. is there. Since the operation amount is more stable than when the estimated value is obtained at the timing when the sheet thickness falls below the first predetermined range 50 as the center of the target sheet thickness, a highly accurate estimated value closer to the stable value can be obtained. . The range 51 preferably has a target sheet thickness of about ± 3%.
[0044]
When the operation amount estimating unit 21 includes the operation amount recording unit 22, the operation amount 24 applied to each thickness adjusting unit can be recorded for each control cycle. In this case, a stable value of the operation amount can be estimated using function approximation or the like for each thickness adjusting unit.
[0045]
Next, when it is determined that the sheet thickness has converged, an estimated value of the stable value of the operation amount is added to each thickness adjustment unit, and control is performed using a control parameter that minimizes a change in the operation amount.
[0046]
The convergence of the sheet thickness can be determined based on the number of times the thickness deviation continuously becomes equal to or less than a predetermined value. Alternatively, when the sheet thickness converges, the change in the operation amount becomes small, and thus the determination may be made from the change amount in the operation amount.
[0047]
After controlling for a certain period of time, the operator may determine that the sheet thickness is sufficiently good and converges.
[0048]
If the sheet thickness fluctuates significantly due to disturbances etc. while controlling using a control parameter that reduces the change in the operation amount, adding the estimated value of the stable value of the operation amount to each thickness adjustment unit A step of changing the control parameter so that the change in the operation amount becomes large, and adding the estimated value to each thickness adjusting means to return the control parameter when the sheet thickness converges again, or calculating the estimated value again You may start over.
[0049]
In the thickness adjustment method during the period in which the estimated value of the stable value is calculated or the amount of operation is recorded, the sheet target is not adjusted due to a process variation of the sheet manufacturing equipment or an excessive gain of the sheet thickness control parameter. In many cases, a thick part and a thin part with respect to the thickness are present at various periods. With a sheet length of one product roll, the sheet thickness average value at each sheet thickness measurement position may deviate from the target thickness.
In this case, even if the outer diameter profile in the product roll width direction is at an acceptable level, reproducibility is often poor. FIG. 6 shows the appearance of a product roll manufactured in a short period of A1, A2, and A3 in FIG. In this figure, the “roll position” on the horizontal axis indicates the position in the roll axis direction, and the vertical axis indicates the absolute value of the outer shape. These can be said to have relatively poor reproducibility even when the appearance is at an acceptable level.
[0050]
However, when a film is formed for a longer period (for a plurality of product roll lengths), as described above, a thick portion and a thin portion are repeatedly present at each thickness measurement position due to the periodic thickness unevenness in the sheet traveling direction. Therefore, the average value of the sheet thickness at each thickness measurement position is substantially equal to the target thickness. FIG. 7 shows the average shape of the three appearance shapes of FIG. 6, which is a very good shape as compared with FIG. That is, the outer diameter profile of the product roll formed over a long period of time is further improved.
[0051]
Regarding the operation amount, an operation amount that becomes thicker and an operation amount that becomes thinner with respect to the target sheet thickness are added. When the operation amount is averaged so that the sheet thickness approaches the target thickness, the operation amount can be expected to be such that the sheet thickness matches the target thickness.
[0052]
Therefore, when an estimated value of a stable value of the operation amount, for example, an average operation amount is added to each thickness adjustment unit for each thickness adjustment unit, and then control is performed using a control parameter that further reduces the change in the operation amount, one sheet Since the thickness distribution per unit is close to the target sheet thickness, the outer diameter shape of the product roll is good, and the change in the operation amount is small and the change in sheet thickness is small, so the reproducibility of the outer diameter shape of the product roll is also good Can be expected. In addition, since the sheet thickness may be more recent immediately after the start of the operation amount recording, a weighted average value obtained by weighting the latest operation amount is obtained as the estimated value of the operation amount, and added to each thickness adjustment unit. You may.
[0053]
【Example】
Here, an example in which a sheet is manufactured using this embodiment will be described. Using the sheet manufacturing equipment shown in FIG. 2, a 6.0 μm thick polyester film was manufactured. The film forming width is 3.5 m, and the film forming speed is 175 m / min in the product section. The thickness adjusting means 10 uses a heat bolt method in which the gap 11 is adjusted by thermally expanding and contracting a bolt having a built-in cartridge heater, and the number of heat bolts used for thickness control is 45. As the thickness gauge 8, an optical interference type thickness gauge utilizing a light interference phenomenon was used. This thickness meter measures the film thickness at intervals of 15 mm in the width direction of the film while scanning at a cycle of 60 seconds in the width direction of the film. The control cycle was set to 60 seconds, which is the same as the scan cycle of the thickness gauge.
Further, PID control was used as a control method for calculating the operation amount.
[0054]
First, immediately after the start of the control, the control gain was increased to quickly remove large thickness unevenness. When the maximum value of the ratio of the deviation from the target value to the target sheet thickness becomes 5%, the control gain is reduced, and when the thickness unevenness becomes 3%, the operation amount to be applied to each thickness adjusting means is reduced. It was recorded on the operation amount recording means.
[0055]
The operation amount is recorded for the length of three product rolls, and the maximum value of the deviation from the target value with respect to the target sheet thickness is 2% or less at the timing of switching to the production of the next roll five times. Since it was continuous, a plastic film was manufactured by adding an average operation amount obtained by dividing the total operation amount recorded in the operation amount recording unit by the number of times of recording for each thickness adjusting unit and further reducing the control gain by 30%. .
[0056]
After adding the average operation amount to each thickness adjusting means, four product rolls were manufactured, and the outer diameter profile of each product roll was measured. The appearance of all product rolls was good.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the deviation between the target sheet thickness and the measured value is equal to or less than a predetermined value, an estimated value of a stable value of the operation amount to be output to each thickness adjusting unit is calculated based on the past operation amount, After it is determined that the sheet thickness has converged, this is output to each thickness adjusting means, so that a product roll having high control stability and a good outer diameter profile can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a sheet thickness control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall schematic configuration of a sheet manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part of the base shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a side view of a product roll having a bump;
FIG. 5 is a diagram showing a time change of a thickness deviation during sheet production.
FIG. 6 is a diagram showing an external shape of a product roll.
FIG. 7 is a diagram showing a shape obtained by averaging the three appearance shapes of FIG. 7;
[Explanation of symbols]
1: Sheet 2: Stretching machine 3: Extruder 4: Cap 5: Cooling roll 6: Winding machine 7: Conveying roll 8: Thickness meter 9: Control means 10: Thickness adjusting means 11: Gap 20: Manipulation amount calculating means 21 : Operation amount estimation means 22: Operation amount recording means 23: Sheet manufacturing process 24: Operation amount 25: Thickness measurement value 26: Deviation data 33: Target sheet thickness 40: Product roll 41: Paper tube 42: Rolled bump 50: Sheet thickness First range 51: second range of sheet thickness 52: target sheet thickness 60: product roll outer diameter absolute value pass level upper limit 61: product roll outer diameter absolute value pass level lower limit
