JP2010012675A - Temperature controllling method of die and its temperature regulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性樹脂などからなるシートやフィルムの成形に使用されるTダイ(フラットダイ)などの温度を制御する方法および温度調節器に関する。 The present invention relates to a method and a temperature controller for controlling the temperature of a T die (flat die) used for forming a sheet or film made of a thermoplastic resin or the like.
熱可塑性樹脂のフィルムやシートの製造方法として、スリット状のダイリップを有するTダイから、溶融樹脂を押出して吐出させ、フィルムやシート状に成形し、冷却ロールで固化させて引き取るTダイ法が広く実施されている(例えば、特許文献1参照)。
Tダイは、フィルムやシートを成形するために、幅広の平板状となっており、押し出し機から流入した溶融樹脂が、マニホールドによって幅方向に拡大して流れ、先端のスリット状のダイリップから吐出される。 The T-die has a wide plate shape for forming films and sheets, and the molten resin flowing in from the extruder flows in the width direction through the manifold and is discharged from the slit-shaped die lip at the tip. The
Tダイの温度は、溶融樹脂の粘度、したがって、溶融樹脂の流れと密接に関連しており、このため、Tダイから吐出されるフィルム等の幅方向の厚みが均一になるように、ヒータおよび温度センサをTダイの幅方向に沿って複数設置してTダイの温度を制御している。 The temperature of the T die is closely related to the viscosity of the molten resin, and thus the flow of the molten resin. For this reason, the heater and the die are arranged so that the thickness in the width direction of the film or the like discharged from the T die is uniform. A plurality of temperature sensors are installed along the width direction of the T die to control the temperature of the T die.
しかしながら、Tダイには、押し出し機から流入した溶融樹脂が、均一に幅方向に広がるようにマニホールドなどの流路が形成されており、また、先端のダイリップの部分に、温度センサ等を装着するための取付孔などの加工を施すのが好ましくないために、前記ヒータや温度センサの設置位置が制約され、先端のダイリップから離れた位置に設置されて温度制御が行われている。 However, a flow path such as a manifold is formed in the T die so that the molten resin flowing from the extruder spreads in the width direction uniformly, and a temperature sensor or the like is attached to the die lip portion at the tip. For this reason, it is not preferable to process the mounting holes and the like, so that the installation position of the heater and the temperature sensor is restricted, and the temperature control is performed by installing the heater and the temperature sensor away from the tip die lip.
このため、ダイリップから離れた位置の温度制御が正常になされている状態であっても、先端のダイリップの部分の温度分布が不均一になり、ダイリップから吐出されるフィルム等の幅方向の厚みにばらつきを生じるという課題がある。 For this reason, even if temperature control at a position away from the die lip is normally performed, the temperature distribution of the die lip portion at the tip becomes non-uniform, and the thickness in the width direction of the film or the like discharged from the die lip is reduced. There is a problem of causing variation.
また、複数のヒータおよび複数の温度センサを、Tダイの幅方向に沿って複数設置して温度制御する、いわゆる複数チャンネルの温度制御となるために、或るチャンネルのヒータの発熱量を変化させると、隣接するチャンネルの温度が変化するという干渉が生じ、安定した温度制御が容易でないという課題もある。 In addition, since a plurality of heaters and a plurality of temperature sensors are installed in the width direction of the T die and temperature control is performed, that is, so-called multiple channel temperature control, the amount of heat generated by a heater of a certain channel is changed. Further, there is an issue that interference between adjacent channels changes, and stable temperature control is not easy.
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、ダイの先端のダイリップの部分の温度制御の精度を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the accuracy of temperature control of a die lip portion at the tip of a die.
(1)本発明のダイの温度制御方法は、ヒータが配設されるとともに、ダイリップから溶融した樹脂を吐出するダイの温度を制御する方法であって、ダイリップ近傍のダイの温度または樹脂の温度を検出してダイの温度を制御するものである。 (1) The die temperature control method of the present invention is a method for controlling the temperature of a die that is provided with a heater and that discharges molten resin from the die lip. Is used to control the die temperature.
本発明のダイの温度制御方法によると、ダイリップ近傍のダイまたはダイリップ近傍の樹脂の温度を検出してダイの温度を制御するので、ダイリップから離れた位置の温度を検出してダイの温度を制御する従来例に比べて、ダイリップ近傍の温度制御の精度を高めることができ、これによって、ダイリップから吐出されるフィルム状やシート状の樹脂の厚みのばらつきを低減することができる。 According to the die temperature control method of the present invention, the temperature of the die is controlled by detecting the temperature of the die near the die lip or the resin near the die lip, so the temperature of the die is detected by detecting the temperature at a position away from the die lip. Compared to the conventional example, the accuracy of temperature control in the vicinity of the die lip can be increased, and thereby the variation in the thickness of the film-like or sheet-like resin discharged from the die lip can be reduced.
(2)本発明のダイの温度制御方法の一つの実施形態では、前記ダイリップ近傍に、耐熱テープで着脱可能に貼着した温度センサによってダイリップ近傍のダイの温度を検出するものである。 (2) In one embodiment of the die temperature control method of the present invention, the temperature of the die near the die lip is detected by a temperature sensor detachably attached to the die lip in the vicinity of the die lip.
この実施形態によると、ダイリップ近傍に、温度センサを取り付ける取付孔などを形成するための加工を施すことなく、既存のダイに対しても、温度センサを貼着してダイリップ近傍の温度を容易に検出することができる。 According to this embodiment, the temperature in the vicinity of the die lip can be easily attached to the existing die without applying processing for forming a mounting hole for attaching the temperature sensor in the vicinity of the die lip. Can be detected.
他の実施形態として、耐熱テープに代えて、耐熱性の接着剤などを用いて着脱可能に貼着してもよいし、あるいは、ダイに設けられている既存のネジ孔等を利用して着脱可能に取り付けてもよく、ダイに特別の加工を施すことなく、着脱可能に取り付けるのが好ましい。 As another embodiment, instead of heat-resistant tape, a heat-resistant adhesive or the like may be used to attach or detach, or the existing screw holes provided on the die may be used for attachment / detachment. It may be possible to attach it, and it is preferable that the die is detachably attached without any special processing.
(3)本発明のダイの温度制御方法の他の実施形態では、前記ダイリップから吐出される樹脂の温度を、放射温度計で検出するものである。 (3) In another embodiment of the die temperature control method of the present invention, the temperature of the resin discharged from the die lip is detected by a radiation thermometer.
この実施形態によると、ダイリップ近傍に接触式の温度センサを設置することなく、非接触でダイリップ近傍の樹脂の温度を検出することができる。 According to this embodiment, the temperature of the resin near the die lip can be detected in a non-contact manner without installing a contact-type temperature sensor near the die lip.
(4)本発明のダイの温度制御方法は、複数のヒータおよび各ヒータ近傍の温度を検出する複数のヒータ温度検出用センサが配設されるとともに、ダイリップから溶融した樹脂を吐出するダイの温度を制御する方法であって、前記ダイリップ近傍に、複数のダイリップ温度検出用センサを配設し、前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度とヒータ近傍用の目標温度とに基づいて、前記ヒータに対する制御出力を決定する副ループと、前記ダイリップ温度検出用センサによって検出されるダイリップ近傍の検出温度とダイリップ近傍用の目標温度とに基づいて、前記副ループに対する前記ヒータ近傍用の目標温度を決定する主ループとを構成して、カスケード制御を行うものである。 (4) According to the die temperature control method of the present invention, a plurality of heaters and a plurality of heater temperature detection sensors for detecting the temperature in the vicinity of each heater are disposed, and the temperature of the die that discharges molten resin from the die lip. A plurality of die lip temperature detection sensors are disposed in the vicinity of the die lip, based on a detected temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor and a target temperature in the vicinity of the heater. Based on the secondary loop for determining the control output for the heater, the detected temperature in the vicinity of the die lip detected by the sensor for detecting the die lip temperature, and the target temperature for the vicinity of the die lip, The main loop for determining the target temperature is configured to perform cascade control.
本発明のダイの温度制御方法によると、主ループによって、ダイリップ近傍の検出温度が、ダイリップ近傍用の目標温度に一致するように、ヒータ近傍用の目標温度を決定し、副ループでは、ヒータ近傍の検出温度が、主ループによって決定されるヒータ近傍用の目標温度に一致するように、ヒータを制御するので、ダイリップ近傍の検出温度を、ダイリップ近傍用の目標温度に制御することが可能となり、ダイリップから離れた位置の温度を検出してダイの温度を制御する従来例に比べて、ダイリップ近傍の温度を精度よく制御できることになり、これによって、ダイリップから吐出されるフィルム状やシート状の樹脂の厚みのばらつきを低減することができる。 According to the die temperature control method of the present invention, the target temperature for the heater vicinity is determined by the main loop so that the detected temperature in the vicinity of the die lip matches the target temperature for the die lip vicinity. Since the heater is controlled so that the detected temperature matches the target temperature for the heater vicinity determined by the main loop, it becomes possible to control the detected temperature near the die lip to the target temperature for the die lip, Compared to the conventional example that controls the temperature of the die by detecting the temperature at a position away from the die lip, the temperature in the vicinity of the die lip can be controlled more accurately, and as a result, a film-like or sheet-like resin discharged from the die lip Variation in thickness can be reduced.
(5)本発明のダイの温度制御方法の一つの実施形態では、前記ダイリップ温度検出用センサを、耐熱テープによってダイリップ近傍に着脱可能に貼着する。 (5) In one embodiment of the die temperature control method of the present invention, the die lip temperature detection sensor is detachably attached to the vicinity of the die lip with a heat-resistant tape.
この実施形態によると、ダイリップ近傍に、温度センサを取り付ける取付孔などを形成するための加工を施すことなく、既存のダイに対しても、温度センサを貼着してダイリップ近傍の温度を容易に検出することができる。 According to this embodiment, the temperature in the vicinity of the die lip can be easily attached to the existing die without applying processing for forming a mounting hole for attaching the temperature sensor in the vicinity of the die lip. Can be detected.
(6)上記(5)の実施形態では、前記樹脂の成形条件毎に、前記カスケード制御を行って、前記ヒータ近傍用の目標温度を決定して記憶手段に格納する調整工程と、前記ダイリップ温度検出用センサを取り外し、格納した前記ヒータ近傍用の目標温度を用いて前記副ループのみによる温度制御を行う運用工程とを備えている。 (6) In the embodiment of the above (5), an adjustment step of performing the cascade control for each molding condition of the resin to determine a target temperature for the vicinity of the heater and storing it in a storage means; and the die lip temperature An operation step of removing the detection sensor and performing temperature control only by the sub-loop using the stored target temperature in the vicinity of the heater.
この実施形態によると、調整工程において、樹脂の種類や樹脂の送り速度などの成形条件毎に、カスケード制御を行って、ダイリップ近傍の検出温度を、ダイリップ近傍用の目標温度に一致させるためのヒータ近傍用の目標温度を決定して記憶手段に格納し、その後の運用工程では、ダイリップ温度検出用センサを取り外して、従来と同様に、ダイリップから離れた位置のヒータおよびヒータ温度検出用センサを用いて、ヒータ近傍の検出温度を、格納したヒータ近傍用の目標温度に一致させるように副ループのみによる温度制御を行うことにより、ダイリップ近傍の温度を制御することができる。 According to this embodiment, in the adjustment step, a heater for performing cascade control for each molding condition such as resin type and resin feed rate so that the detected temperature near the die lip coincides with the target temperature near the die lip. The target temperature for the vicinity is determined and stored in the storage means. In the subsequent operation process, the die lip temperature detection sensor is removed, and the heater at a position away from the die lip and the heater temperature detection sensor are used as in the past. Thus, the temperature in the vicinity of the die lip can be controlled by controlling the temperature only by the sub-loop so that the detected temperature in the vicinity of the heater matches the stored target temperature in the vicinity of the heater.
(7)本発明のダイの温度制御方法の他の実施形態では、前記主ループおよび前記副ループの少なくとも一方のループのコントローラが、前記温度検出用センサの複数の検出温度を、複数の検出温度に基づく傾斜温度および代表的な代表温度に変換し、前記傾斜温度および前記代表温度を制御量として制御するものである。 (7) In another embodiment of the die temperature control method of the present invention, the controller of at least one of the main loop and the sub-loop uses a plurality of detection temperatures of the temperature detection sensor as a plurality of detection temperatures. The gradient temperature and the representative representative temperature are converted into the representative temperature, and the gradient temperature and the representative temperature are controlled as control amounts.
代表温度とは、検出対象の温度を代表的に示す温度をいい、例えば、検出対象の平均温度、ある位置(例えば中央位置)における温度などをいう。 The representative temperature refers to a temperature that typically represents the temperature of the detection target, such as an average temperature of the detection target, a temperature at a certain position (for example, a central position), or the like.
傾斜温度とは、温度の勾配、すなわち、温度差をいう。 The gradient temperature refers to a temperature gradient, that is, a temperature difference.
この実施形態によると、傾斜温度および代表温度を制御量として制御する傾斜温度制御を行うので、後述のように干渉を抑制してダイリップ近傍の温度を均一に制御することができる。 According to this embodiment, gradient temperature control is performed in which the gradient temperature and the representative temperature are controlled as control amounts, so that interference can be suppressed and the temperature near the die lip can be uniformly controlled as will be described later.
(8)本発明のダイの温度制御方法の他の実施形態では、前記ダイが、Tダイである。 (8) In another embodiment of the die temperature control method of the present invention, the die is a T-die.
この実施形態によると、幅方向に長いTダイのダイリップ近傍の温度を精度よく制御して、ダイリップから吐出されるフィルム状やシート状の樹脂の厚みの幅方向のばらつきを低減できる。 According to this embodiment, the temperature in the vicinity of the die lip of the T die that is long in the width direction can be accurately controlled, and variations in the thickness direction of the film-like or sheet-like resin discharged from the die lip can be reduced.
(9)本発明の温度調節器は、複数のヒータおよび各ヒータ近傍の温度を検出する複数のヒータ温度検出用センサが配設されるとともに、ダイリップから溶融した樹脂を吐出するダイの温度を制御する温度調節器であって、前記ダイリップ近傍に配設されたダイリップ温度検出用センサによって検出されるダイリップ近傍の検出温度が、ダイリップ近傍用の目標温度になるように、ヒータ近傍用の目標温度を決定する主コントローラ、および、前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度が、前記主コントローラからのヒータ近傍用の目標温度になるように、前記ヒータに対する制御出力を決定する副コントローラの少なくとも一方のコントローラを備えている。 (9) The temperature controller of the present invention is provided with a plurality of heaters and a plurality of heater temperature detection sensors for detecting the temperature in the vicinity of each heater, and controls the temperature of the die that discharges the molten resin from the die lip. And a target temperature for the vicinity of the heater so that the detected temperature near the die lip detected by the sensor for detecting the die lip disposed in the vicinity of the die lip becomes the target temperature for the vicinity of the die lip. A main controller to determine, and a sub-controller to determine a control output for the heater so that a detected temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor becomes a target temperature in the vicinity of the heater from the main controller At least one of the controllers.
温度調節器が、主コントローラのみ、あるいは、副コントローラのみをそれぞれ備えている場合には、各コントローラをそれぞれ備える二つの温度調節器同士を接続して、カスケード制御を行うのが好ましい。 When the temperature controller includes only the main controller or only the sub controller, it is preferable to perform cascade control by connecting two temperature controllers each including each controller.
本発明の温度調節器によれば、主コントローラによって、ダイリップ近傍の検出温度がダイリップ近傍用の目標温度に一致するように、ヒータ近傍用の目標温度を決定し、副コントローラでは、ヒータ近傍の検出温度が、主ループによって決定されるヒータ近傍用の目標温度に一致するように、ヒータを制御するカスケード制御を行うので、ダイリップ近傍の検出温度を、ダイリップ近傍用の目標温度に制御することが可能となり、ダイリップから離れた位置の温度を検出してダイの温度を制御する従来例に比べて、ダイリップ近傍の温度を精度よく制御できることになり、これによって、ダイリップから吐出されるフィルム状やシート状の樹脂の厚みのばらつきを低減することができる。 According to the temperature controller of the present invention, the target temperature near the heater is determined by the main controller so that the detected temperature near the die lip matches the target temperature near the die lip, and the sub controller detects the vicinity of the heater. Cascade control is performed to control the heater so that the temperature matches the target temperature near the heater determined by the main loop, so that the detected temperature near the die lip can be controlled to the target temperature near the die lip. Compared to the conventional example in which the temperature at the position away from the die lip is detected to control the temperature of the die, the temperature near the die lip can be controlled with high accuracy. Variation in the thickness of the resin can be reduced.
(10)本発明の温度調節器の一つの実施形態では、前記両コントローラの内の副コントローラを備えるとともに、前記主コントローラで決定された前記ヒータ近傍用の目標温度が格納される記憶手段を備え、前記副コントローラは、前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度が、前記記憶手段に格納されたヒータ近傍用の目標温度になるように、前記ヒータに対する制御出力を決定するものである。 (10) In one embodiment of the temperature controller of the present invention, the controller includes a sub-controller of the controllers, and storage means for storing the target temperature for the vicinity of the heater determined by the main controller. The sub-controller determines a control output for the heater so that the detected temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor becomes the target temperature for the vicinity of the heater stored in the storage means. It is.
主コントローラで決定される前記ヒータ近傍用の目標温度は、樹脂の種類や樹脂の送り速度などの成形条件毎に決定され、成形条件毎に、記憶手段に格納するのが好ましい。 The target temperature in the vicinity of the heater determined by the main controller is preferably determined for each molding condition such as the type of resin and the feed rate of the resin, and is preferably stored in the storage means for each molding condition.
この実施形態によると、ダイリップ近傍の温度を、ダイリップ近傍用の目標温度に一致させるためのヒータ近傍用の目標温度を主コントローラで決定して記憶手段に格納した後は、ダイリップ温度検出用センサを取り外して、従来と同様に、ダイリップから離れた位置のヒータおよびヒータ温度検出用センサを用いて、ヒータ近傍の検出温度を、格納したヒータ近傍用の目標温度に一致させるように副コントローラのみによる温度制御を行うことにより、ダイリップ近傍の温度を制御することができる。 According to this embodiment, after the main controller determines the target temperature near the heater for matching the temperature near the die lip with the target temperature near the die lip and stores it in the storage means, the die lip temperature detection sensor is As before, using the heater and heater temperature detection sensor at a position away from the die lip, the temperature only by the sub-controller is set so that the detected temperature near the heater matches the stored target temperature near the heater. By performing the control, the temperature near the die lip can be controlled.
本発明によれば、ダイリップ近傍のダイまたは樹脂の温度を検出してダイの温度を制御するので、ダイリップから離れた位置の温度を検出してダイの温度を制御する従来例に比べて、ダイリップ近傍の温度制御の精度を高めることができ、これによって、ダイリップから吐出されるフィルム状やシート状の樹脂の厚みのばらつきを低減することができる。 According to the present invention, the temperature of the die or the resin in the vicinity of the die lip is detected to control the temperature of the die. Therefore, compared with the conventional example in which the temperature at a position away from the die lip is detected to control the temperature of the die. The accuracy of temperature control in the vicinity can be increased, and thereby the variation in the thickness of the film-like or sheet-like resin discharged from the die lip can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一つの実施形態に係るフィルム製造装置の概略構成図であり、図2は、図1の矢符A方向から見たTダイを示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a T die viewed from the direction of arrow A in FIG.
押出し機1で溶融されて押し出された溶融樹脂は、供給路20を介してTダイ2に供給され、マニホールド3で幅方向(図2の左右方向)に広げられ、先端のスリット状のダイリップ4から下方に吐出され、吐出されたフィルム5は、図1に示すように、一対の冷却ローラ6,7によって表裏両面が冷やされて後続のロール8,9を介して巻き取り機10に巻き取られる。
The molten resin melted and extruded by the extruder 1 is supplied to the T-die 2 through the
図3は、この実施形態のTダイ2のヒータおよび温度センサの配置を示す図であり、図2に対応する図である。 FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the heaters and temperature sensors of the T-die 2 of this embodiment, and corresponds to FIG.
Tダイ2には、複数、この実施形態では、3つのヒータ11および3つの熱電対などの温度センサ12が、幅方向(Tダイの長手方向)に沿ってそれぞれ 配置されており、3チャンネルの温度制御を行うものである。ヒータ11および温度センサ12は、従来と同様に、Tダイ2の先端のダイリップ4から離れた箇所の取付孔(図示せず)にそれぞれ取り付けられている。
A plurality of
このように従来では、先端のダイリップ4から離れた位置に、ヒータ11および温度センサ12を配置して温度を制御しているために、温度制御が正常になされている状態であっても、先端のダイリップ4の部分の温度分布が不均一になってフィルム5の幅方向の厚みにばらつきを生じる。
Thus, conventionally, since the
そこで、かかる厚みのばらつきを低減するために、この実施形態のダイの温度制御方法は、調整工程と運用工程とを備え、調整工程では、予め、Tダイ2のダイリップ4の近傍に、各ヒータ11に対応するように3つの温度センサ13を、例えば、図示しない耐熱テープを用いて着脱可能に貼着し、後述のようにカスケード制御を行って、ダイリップ4の近傍の温度分布を均一に制御するための適切な目標温度を、フィルムの種類、フィルム送り速度等の成形条件毎に求めておき、以後の運用工程では、ダイリップ4の近傍の温度センサ13を取り外し、成形条件毎に、予め求めた目標温度になるように従来と同様の制御を行うものである。
Therefore, in order to reduce the thickness variation, the die temperature control method of this embodiment includes an adjustment step and an operation step. In the adjustment step, each heater is placed in the vicinity of the
図4は、調整工程、すなわち、成形条件毎に、ダイリップ4の近傍の温度を均一に制御するための目標温度を、予め求めるために行うカスケード制御の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of cascade control performed for obtaining in advance the target temperature for uniformly controlling the temperature in the vicinity of the
この実施形態の温度調節器は、カスケード制御時には、ダイリップ4の近傍の温度を検出する温度センサ13からの検出温度PVmとダイリップ近傍用の目標温度SPmとに基づいて、操作量を二次ループコントローラ(副コントローラ)15のヒータ近傍用の目標温度SPsとして与える一次ループコントローラ(主コントローラ)14と、Tダイ2のヒータ11の近傍の温度を検出する温度センサ12の検出温度PVsと一次ループコントローラ14からのヒータ近傍用の目標温度SPsとに基づいて、Tダイ2のヒータ11の通電を制御する制御出力MVを与える前記二次ループコントローラ15とを構成する。かかる一次ループコントローラ14および二次ループコントローラ15等は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
In the temperature controller of this embodiment, during cascade control, the operation amount is controlled based on the detected temperature PVm from the
この実施形態では、隣接するチャンネルのヒータ11による干渉の影響を低減するために、一次ループコントローラ14および二次ループコントローラ15は、本願出願人が、例えば、特許第3278807号公報などとして先に提案している制御方法、すなわち、複数の制御点に対応する複数の検出温度を、代表温度、例えば、複数の検出温度の平均温度に変換するとともに、複数の検出温度に基づく温度差である傾斜温度にそれぞれ変換し、平均温度と傾斜温度とを制御量として温度制御する手法(以下「傾斜温度制御」ともいう)を行うものである。
In this embodiment, the
図5は、一次ループコントーラ14のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of the
この一次ループコントローラ14は、Tダイ2のダイリップ近傍の温度を検出する温度センサ13から3つの検出温度PVmを、下記のモード変換行列Gmに従って、1つの代表温度および2つの傾斜温度に変換する第1のモード変換部16と、ダイリップ近傍の3つの目標温度SPmを、前記モード変換行列Gmに従って、1つの目標代表温度および2つの目標傾斜温度に変換する第2のモード変換部21と、両モード変換部16,21からの各温度と各目標温度との偏差に基づいて、それぞれPID演算する3つのPID制御部17〜19と、各PID制御部17〜19からの操作量を、後述の配分比の行列である前置補償行列Gcに従って配分するものであって、各PID制御部による制御が、他のPID制御部による制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分して、二次ループコントローラ15に対する設定温度SPsとして与える前置補償部20とを備えている。
The
各モード変換部16,21は、3つの温度PVm,SPmを、1つの代表温度および2つの傾斜温度にそれぞれ変換する下記のモード変換行列Gmに従って変換を行う。
Each
この傾斜温度制御では、3つのPID制御部17〜19の内、PID制御部17は、代表温度(平均温度)と目標代表温度(目標平均温度)との偏差に基づいて、操作量を演算する代表温度用のPID制御部となり、PID制御部18,19は、傾斜温度と目標傾斜温度との偏差に基づいて、操作量をそれぞれ演算する傾斜温度用のPID制御部となる。
In this gradient temperature control, the
なお、傾斜目標温度は、この実施形態では、均一な温度に制御するので、「0℃」に変換されることになる。 In this embodiment, the target tilt temperature is controlled to be a uniform temperature, and is thus converted to “0 ° C.”.
各PID制御部17〜19のPID定数の決定および前置補償部20によって各PID制御部17〜19からの操作量を、各チャンネルにどのように配分するかの配分比の行列である前置補償行列Gcの決定については、後述する。
Determination of the PID constants of the
図6は、二次ループコントローラ15のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of the
この二次ループコントローラ15は、Tダイ2のヒータ11近傍の温度を検出する温度センサ12から3つの検出温度PVsを、上記モード変換行列Gmに従って、1つの平均温度および2つの傾斜温度に変換する第3のモード変換部22と、一次ループコントローラ14からの3つの目標温度SPsを、前記モード変換行列Gmに従って、1つの目標平均温度および2つの目標傾斜温度に変換する第4のモード変換部23と、両モード変換部22,23からの各温度と各目標温度との偏差に基づいて、それぞれPID演算する3つのPID制御部24〜26と、各PID制御部24〜26からの操作量を、後述の配分比の行列である前置補償行列Gcに従って配分するものであって、各PID制御部による制御が、他のPID制御部による制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分してヒータ11に対する制御出力MVを与える前置補償部27とを備えている。
The
ここで、各コントローラ14,15の各PID制御部17〜19,24〜6のPID定数の決定および前置補償部20,27によって、操作量を各チャンネルにどのように配分するかの配分比の行列である前置補償行列Gcの決定について説明する。
Here, the distribution ratio of how the operation amount is distributed to each channel by the determination of the PID constants of the
先ず、一次ループコントローラ14を停止状態とし、二次ループコントローラ15のPID定数および前置補償行列を、従来と同様の傾斜温度制御のオートチューニングによって行う。
First, the
この傾斜温度制御のオートチューニングは、例えば、特開200−265447号公報等に記載されているように、チャンネル毎に、ステップ状の100%の操作量MV1〜MV3を、図7(a)〜(c)に示すように順番に印加し、図7(d)〜(f)に示される各チャンネルのステップ応答波形PV1〜PV3を計測し、各チャンネルのむだ時間および最大傾きを計測するとともに、温度上昇値ΔPVを計測する。 For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 200-265447, the gradient temperature control auto-tuning is performed with stepwise operation amounts MV1 to MV3 of 100% for each channel, as shown in FIGS. As shown in (c), the step response waveforms PV1 to PV3 of each channel shown in FIGS. 7D to 7F are measured in order, and the dead time and the maximum inclination of each channel are measured. The temperature rise value ΔPV is measured.
このステップ状の操作量の入力に対応する各チャンネルの温度変化ΔPVに基づいて、各チャンネルの干渉の度合いを計測し、この干渉の度合いに基づいて、前置補償部17における操作量の配分比の行列である前置補償行列Gcを決定する。
The degree of interference of each channel is measured based on the temperature change ΔPV of each channel corresponding to this stepwise manipulated variable input, and the amount of manipulated variable distribution in the
具体的には、上記公報にも開示されているように、各チャンネルのステップ応答波形の温度変化ΔPVを計測して得られる制御対象の干渉の度合いを示す行列をGp、上述のモード変換行列をGmとすると、前置補償部27の前置補償行列Gcは、
Gc=(Gm・Gp)-1
として求めることができる。
Specifically, as disclosed in the above publication, Gp is a matrix indicating the degree of interference of the control target obtained by measuring the temperature change ΔPV of the step response waveform of each channel, and the above-described mode conversion matrix is Assuming Gm, the pre-compensation matrix Gc of the
Gc = (Gm · Gp) −1
Can be obtained as
また、図8に代表的に示されるステップ応答波形のむだ時間Lおよび最大傾きRから各PID制御部24〜26のPID定数を、Ziegler&Nichols法により算出する。
Further, the PID constants of the
以上のようにして二次ループコントローラ15の傾斜温度制御のオートチューニングが終了した後、チューニングされた二次ループコントローラ15を運転状態とし、一次ループコントローラ14について、傾斜温度制御のオートチューニングを同様に行って、一次ループコントローラ14の各PID制御部17〜19のPID定数および前置補償部20の前置補償行列を決定する。
After the auto-tuning of the gradient temperature control of the
この実施形態では、一次ループコントローラ14は、ダイリップ4の近傍の検出温度PVmを、平均温度および隣接するチャンネルの検出温度の温度差である傾斜温度に変換し、平均温度および傾斜温度が、目標平均温度および目標傾斜温度に一致するように操作量を演算し、各チャンネルに対する目標温度SPsとして配分する。
In this embodiment, the
二次ループコントローラ15は、ヒータ11の近傍の検出温度PVsを、平均温度および傾斜温度に変換し、一次ループコントローラ14からの目標温度SPsに基づく目標平均温度および目標傾斜温度に一致するように、操作量を演算し、各チャンネルのヒータ11に対する操作量(制御出力)として配分する。
The
これによって、ダイリップ4の近傍の温度が、ダイリップ近傍用の目標温度SPmになるようにカスケード制御される。
Thus, cascade control is performed so that the temperature in the vicinity of the
かかるカスケード制御を、熱可塑性樹脂の種類、熱可塑性樹脂の送り速度等の成形条件毎に行い、ダイリップ4近傍の温度をダイリップ近傍用の目標温度SPmにするための二次ループコントローラ15に対するヒータ近傍用の目標温度SPs、すなわち、一次ループコントローラ14の出力を求める。そして、ダイリップ4近傍の温度PVmがダイリップ近傍用の目標温度SPmに安定したときの、一次ループコントローラの出力であるヒータ近傍用の目標温度SPsを、記憶手段としてのバンクに格納する。
This cascade control is performed for each molding condition such as the type of thermoplastic resin and the feed rate of the thermoplastic resin, and the vicinity of the heater with respect to the
図9は、以上の調整工程によって二次ループコントローラ15に対するヒータ近傍用の目標温度SPsをバンクに格納した後の通常の運用工程における構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration in a normal operation process after storing the heater vicinity target temperature SPs for the
この運用工程では、ダイリップ4の近傍の温度を検出する温度センサ13は、取り外し、Tダイ2のヒータ11近傍の温度を温度センサ12で検出し、この検出温度PVsと、カスケード制御によって得られたヒータ近傍用の目標温度SPsが成形条件毎に格納された目標温度バンク28からのヒータ近傍用の目標温度SPsとに基づいて、二次ループコントローラ15によって傾斜温度制御を行う。
In this operation process, the
目標温度バンク28には、ダイリップ4の近傍の温度を均一の制御するためのヒータ近傍用の目標温度SPsが上述のように予め格納されているので、かかる目標温度SPsになるように傾斜温度制御を行うことにより、ダイリップ4の近傍の温度を検出することなく、ダイリップ4の近傍を均一な温度に制御することができる。
In the
図10は、以上のダイの温度制御方法の手順を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the above-described die temperature control method.
この実施形態では、先ず、Tダイ2のダイリップ4の近傍に、上述の温度センサ13を耐熱テープ等によって設置し(ステップn1)、成形条件毎にカスケード制御を行い(ステップn2)、安定時の二次ループのヒータ近傍用の目標温度を成形条件毎にバンク28に格納する(ステップn3)。このステップn1〜n3が、上述の調整工程となる。
In this embodiment, first, the
次に、運用工程では、新しい成形条件が発生したか、あるいは、経年変化したか否かを判断し(ステップn4)、新しい成形条件が発生したり、あるいは、経年変化したときには、ステップn1に戻る。 Next, in the operation process, it is determined whether a new molding condition has occurred or has changed over time (step n4), and when a new molding condition has occurred or has changed over time, the process returns to step n1. .
新しい成形条件が発生しておらず、また、経年変化していないときには、バンク28に格納したヒータ近傍用の目標温度SPsを用いて二次ループのみの制御を行う(ステップn5)。 When no new molding condition has occurred and the aging has not changed, only the secondary loop is controlled using the target temperature SPs for the vicinity of the heater stored in the bank 28 (step n5).
以上のように、調整工程では、カスケード制御を行って、ダイリップ4近傍の温度を、均一に制御するためのヒータ近傍用の目標温度SPsを求めてバンク28に格納し、運用工程では、ヒータ近傍の検出温度PVsが、バンク28に格納されたヒータ近傍用の目標温度SPsになるように制御するので、ダイリップ4から離れた位置の温度を検出してダイの温度を制御する従来例に比べて、ダイリップ近傍の温度を精度よく制御できることになり、これによって、ダイリップから吐出されるフィルムやシートの厚みの幅方向のばらつきを低減することができる。
As described above, in the adjustment process, cascade control is performed to obtain the heater vicinity target temperature SPs for uniformly controlling the temperature in the vicinity of the
また、二次ループコントローラ15に対する目標温度を求めるためのカスケード制御時には、温度センサ13を、耐熱テープによってダイリップ4の近傍に着脱可能に貼り付けているので、既存のTダイ2に対して、ダイを加工等することなく、本発明を容易に適用することができる。
In cascade control for obtaining the target temperature for the
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、ダイリップ4の近傍に、温度センサ13を取り付けて温度を検出したけれども、本発明の他の実施形態として、図11に示すように、Tダイ2のダイリップ4の近傍のフィルム5の各計測点29の温度を、図示しない放射温度計などで検出してカスケード制御してもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、各ループコントローラ14,15は、傾斜温度制御を行ったけれども、本発明の他の実施形態として、少なくとも一方のループコントローラ14,15は、傾斜温度制御に代えて、チャンネル毎に個別のPID制御を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、カスケード制御を行って二次ループコントローラ15に対する目標温度を求めて記憶手段に格納し、以後は、二次ループコントローラ15のみによる制御を行ったけれども、本発明の他の実施形態として、ダイリップ4の近傍の温度を常時検出して、カスケード制御を行うようにしてもよい。この場合、Tダイ2を加工して温度センサの取付孔などを設け、ダイリップ4の近傍の温度を検出する温度センサを、前記取付孔などに装着してTダイ2のダイリップ4近傍の温度を常時検出できるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, cascade control is performed to obtain the target temperature for the
また、カスケード制御を行うことなく、ダイリップ4近傍の温度を常時検出し、ダイリップ近傍の検出温度が、ダイリップ近傍の目標温度になるように制御してもよい。
Further, the temperature near the
上述の実施形態の温度調節器は、一次ループコントローラ14および二次ループコントローラ15を備えていたけれども、本発明の他の実施形態として、温度調節器は、いずれか一方のコントローラを備える構成であってもよく、この場合には、一次ループコントローラ14を備える温度調節器と、二次ループコントローラ15を備える温度調節器とを通信可能に接続して、上述のカスケード制御を行い、得られたヒータ近傍用の目標温度を二次ループコントローラを備える温度調節器の記憶手段に格納し、以後は、二次ループコントローラを備える温度調節器のみによる制御を行ってもよい。
Although the temperature controller of the above-described embodiment includes the
上述の実施形態では、Tダイに適用して説明したけれども、本発明は、Tダイに限らず、インフレーションダイなどにも適用できるものである。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the T die. However, the present invention is not limited to the T die but can be applied to an inflation die.
本発明は、フィルムやシートなどを成形するのに用いられるダイの温度制御に有用である。 The present invention is useful for temperature control of a die used for forming a film, a sheet or the like.
1 押出し機
2 Tダイ
4 ダイリップ
5 フィルム
11 ヒータ
12 温度センサ(ヒータ近傍温度検出用)
13 温度センサ(ダイリップ近傍温度検出用)
14 一次ループコントローラ(主コントローラ)
15 二次ループコントローラ(副コントローラ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Extruder 2 T die 4
13 Temperature sensor (for detecting temperature near die lip)
14 Primary loop controller (main controller)
15 Secondary loop controller (sub controller)
Claims (10)
ダイリップ近傍のダイの温度または樹脂の温度を検出してダイの温度を制御することを特徴とするダイの温度制御方法。 A method of controlling the temperature of the die that discharges the molten resin from the die lip while the heater is disposed,
A die temperature control method comprising: detecting a die temperature near a die lip or a resin temperature to control the die temperature.
前記ダイリップ近傍に、複数のダイリップ温度検出用センサを配設し、
前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度とヒータ近傍用の目標温度とに基づいて、前記ヒータに対する制御出力を決定する副ループと、前記ダイリップ温度検出用センサによって検出されるダイリップ近傍の検出温度とダイリップ近傍用の目標温度とに基づいて、前記副ループに対する前記ヒータ近傍用の目標温度を決定する主ループとを構成して、カスケード制御を行うことを特徴とするダイの温度制御方法。 A plurality of heaters and a plurality of heater temperature detection sensors for detecting the temperature in the vicinity of each heater are disposed, and a method for controlling the temperature of a die that discharges molten resin from a die lip,
A plurality of die lip temperature detection sensors are disposed in the vicinity of the die lip,
A sub-loop that determines a control output for the heater based on a detection temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor and a target temperature in the vicinity of the heater, and a die lip detected by the die lip temperature detection sensor A die temperature characterized by comprising a main loop for determining a target temperature for the heater vicinity for the sub-loop based on a detection temperature in the vicinity and a target temperature for the die lip, and performing cascade control Control method.
前記ダイリップ温度検出用センサを取り外し、格納した前記ヒータ近傍用の目標温度を用いて前記副ループのみによる温度制御を行う運用工程と、
を備える請求項5に記載のダイの温度制御方法。 For each molding condition of the resin, an adjustment step of performing the cascade control, determining a target temperature for the vicinity of the heater, and storing it in a storage unit;
An operation step of removing the die lip temperature detection sensor and performing temperature control only by the sub-loop using the stored target temperature in the vicinity of the heater,
A temperature control method for a die according to claim 5.
前記ダイリップ近傍に配設されたダイリップ温度検出用センサによって検出されるダイリップ近傍の検出温度が、ダイリップ近傍用の目標温度になるように、ヒータ近傍用の目標温度を決定する主コントローラ、および、前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度が、前記主コントローラからの前記ヒータ近傍用の目標温度になるように、前記ヒータに対する制御出力を決定する副コントローラの少なくとも一方のコントローラを備えることを特徴とする温度調節器。 A plurality of heaters and a plurality of heater temperature detection sensors for detecting the temperature in the vicinity of each heater, and a temperature controller for controlling the temperature of a die that discharges molten resin from a die lip,
A main controller for determining a target temperature for the vicinity of the heater so that a detection temperature in the vicinity of the die lip detected by a die lip temperature detection sensor disposed in the vicinity of the die lip becomes a target temperature for the vicinity of the die lip; and At least one controller of a sub-controller that determines a control output to the heater so that a detected temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor becomes a target temperature in the vicinity of the heater from the main controller. A temperature controller characterized by that.
前記副コントローラは、前記ヒータ温度検出用センサによって検出されるヒータ近傍の検出温度が、前記記憶手段に格納されたヒータ近傍用の目標温度になるように、前記ヒータに対する制御出力を決定する請求項9に記載の温度調節器。 A storage means for storing the target temperature for the vicinity of the heater determined by the main controller, as well as the sub controller of the two controllers;
The sub controller determines a control output to the heater so that a detected temperature in the vicinity of the heater detected by the heater temperature detection sensor becomes a target temperature in the vicinity of the heater stored in the storage unit. 9. The temperature controller according to 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008174108A JP2010012675A (en) | 2008-07-03 | 2008-07-03 | Temperature controllling method of die and its temperature regulator |
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