JP2010149481A

JP2010149481A - 押出設備の制御方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2010149481A
Application number: JP2008333004A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Nii; 貴文仁井
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】容易に処理量を変更することができる押出設備の制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】本発明の押出設備の制御方法は、シリンダに回転自在に内設されたスクリュを備えた二軸押出機と、シリンダ内に原料を供給するフィーダと、シリンダの先端に設けられたギヤポンプと、を有する押出設備の自動制御を行うための押出設備の制御方法において、シリンダ５〜８の温度を設定する運転準備工程と、フィーダ１７による原料の処理量が、待機時処理量となるように、二軸押出機１、フィーダ１７及びギヤポンプ１５を駆動制御する待機運転工程と、フィーダ１７による原料の処理量が、待機時処理量よりも多い処理量である生産時処理量となるように、二軸押出機１、フィーダ１７及びギヤポンプ１５を駆動制御する生産運転工程と、二軸押出機１、フィーダ１７及びギヤポンプ１５を停止する停止処理工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、二軸押出機及び原料供給フィーダ、その他の付帯設備を備えた押出設備の制御方法及び制御用のプログラムに関する。

従来、二軸押出機、原料供給フィーダ、ギヤポンプで構成される押出設備において、押出機のスクリュは先端圧力のフィードバックによる圧力制御により運転され、また、原料供給フィーダについては重量制御を用いて一定の処理量にて運転される場合が多い。

このような従来の押出設備における処理量の変更は、オペレータが、各種モードへの切替操作、フィーダ処理量の設定、二軸押出機のスクリュ及びギヤポンプの回転数の設定をそれぞれ変更することにより行っていた。
特開平５−２４５９０７号公報特開平５−２４５９０８号公報

しかしながら、従来の押出設備の制御には、以下の問題があった。
１）二軸押出機の運転には、押出機だけではなく、ギヤポンプ、原料供給フィーダ、真空装置を同時に運転・監視する必要があり、従来これらはすべてオペレータによる手動操作で行われていた。

通常の生産時における押出機の運転は、一定の吐出量で運転される。このため、各装置の運転開始、回転数設定、温度設定は手動操作でなされても特に問題はない。しかしながら、装置の立上げ時、処理量の変更の際には、原料供給フィーダ、真空装置、ギヤポンプを同時に操作する必要がある。よって、ある程度習熟したオペレータでなければ運転は難しく、運転技術の未習熟者が操作すると、操作に手間取り、時間をロスする場合があった。

また少量多品種のロット生産の場合、押出機の立上げ時及び処理量の変更時の原料の消費は製品とならないロスとなるため、これらの時間を出来るだけ短縮することが要求される。
２）押出機の立上げをプログラムによって行う方法は一般的にも考えられている。

一般的に、原料供給フィーダはプログラムによる重量制御による安定した運転が可能であり、また、ギヤポンプはプログラムによる圧力制御によって安定した運転が可能となっている。しかしながら、それぞれの制御性の安定を確保しながら処理量を増減させる必要があるため、立上げ及び処理量の変更の時間短縮には限界がある。
３）押出機の原料供給フィーダは、供給精度の要求からスクリュ式定量フィーダを採用している。

スクリュ式定量フィーダの場合、一定時間間隔でホッパ内の原料の重量を計量しながらフィードバック制御を行うために一般的に応答性はよくない。

また、ホッパ内の原料レベルが下限となると、上流の原料供給装置から原料が充填される。この間、重量制御はホールドされ、スクリュは一定回転にて運転されるため、原料が充填されるまでの一定時間は処理量の変更ができない。

また、大幅な処理量の変更は制御の安定性を損なう場合があるため、処理量を何段階かでステップ的に変更し重量制御の安定を待って次の処理量へ増加させていくため時間を要していた。

そこで、本発明は、容易に処理量を変更することができる押出設備の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の押出設備の制御方法は、シリンダに回転自在に内設されたスクリュを備えた二軸押出機と、シリンダ内に原料を供給するフィーダと、シリンダの先端に設けられたギヤポンプと、を有する押出設備の自動制御を行うための押出設備の制御方法において、シリンダの温度を設定する運転準備工程と、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御する待機運転工程と、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量よりも多い処理量である生産時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御する生産運転工程と、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを停止する停止処理工程と、を含む。

本発明の押出設備の制御方法は、押出設備の制御工程を、運転準備工程、待機運転工程、生産運転工程、及び停止処理工程、の４つに分類して制御を行う。すなわち、本発明によれば、処理量の変更に際しての二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの制御が自動的になされるため、熟練のオペレータによらずとも、必要な処理量を容易に変更することができる。このため、従来に比べ、操作性を大幅に改善することができる。

また、本発明の押出設備の制御方法は、待機運転工程ではフィーダを容量式制御モードにより制御する工程と、生産運転工程ではフィーダを重量式制御モードにより制御する工程とを含むものであってもよい。高精度の処理量が要求されない待機運転工程においては、フィーダを容量式制御モードにより制御することで重量式のような安定待ちの必要がなくなり、よって、原料充填中であっても、迅速な処理量の変更が可能となる。一方、生産運転工程ではフィーダを重量式制御モードにより制御するため、高精度な管理ができる。

また、本発明の押出設備の制御方法は、運転準備工程から待機運転工程までの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う立ち上げ時待機運転移行工程と、待機運転工程から生産運転工程までの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う生産運転移行工程と、生産運転工程から待機運転工程までの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う戻り時待機運転移行工程とを含むものであってもよい。

また、本発明の押出設備の制御方法は、生産運転移行工程及び戻り時待機運転移行工程では、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量よりも多く、かつ生産時処理量よりも少ない処理量である移行時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御する工程を含むものであってもよい。

本発明のプログラムは、シリンダに回転自在に内設されたスクリュを備えた二軸押出機と、シリンダ内に原料を供給するフィーダと、シリンダの先端に設けられたギヤポンプと、を有する押出設備の自動制御をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、シリンダの温度を設定する運転準備ステップと、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御する待機運転ステップと、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量よりも多い処理量である生産時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御する生産運転ステップと、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを停止する停止処理ステップとをコンピュータに実行させるプログラムである。

また、本発明のプログラムは、待機運転ステップではフィーダを容量式制御モードにより制御するステップと、生産運転ステップではフィーダを重量式制御モードにより制御するステップと、コンピュータに実行させるプログラムであってもよい。

また、本発明のプログラムは、運転準備ステップから待機運転ステップまでの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う立ち上げ時待機運転移行ステップと、待機運転ステップから生産運転ステップまでの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う生産運転移行ステップと、生産運転ステップから待機運転ステップまでの間における二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの駆動制御を行う戻り時待機運転移行ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。

また、本発明のプログラムは、生産運転移行ステップ及び戻り時待機運転移行ステップでは、フィーダによる原料の処理量が、待機時処理量よりも多く、かつ生産時処理量よりも少ない処理量である移行時処理量となるように、二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプを駆動制御するステップをコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。

以上本発明によれば、押出設備において、容易に処理量を変更することができる。

次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

図１に本実施形態の押出設備の構成図を示す。

押出設備は、二軸押出機１、フィーダ１７、ギヤポンプ１５、制御部７０及び操作画面７１を有する。

二軸押出機１は、ホッパシリンダ５及び複数のシリンダ６〜８、２本の混練用のスクリュ（不図示）、ヒータ１０、減速器３、メインモータ２を有する。スクリュは、複数のシリンダ５〜８に回転自在に内設されている。

スクリュを回転駆動するメインモータ２は、カップリング２７を介して減速器３に接続されている。減速器３の接続フランジ４には、ホッパシリンダ５及び複数のシリンダ６〜８が直列に接続されている。ホッパシリンダ５はホッパフランジ１６を有する。

ホッパフランジ１６にはフィーダ１７が接続されている。フィーダ１７はホッパ１８内のペレットを、ホッパフランジ１６を介してホッパシリンダ５内へと供給する。

各シリンダ６〜８の外周にはヒータ１０が設けられていると共に、シリンダ７に設けられたベント口９にもヒータ１０が各々設けられている。

各シリンダ５〜８のうち、最終段のシリンダ８のシリンダ先端８ａには、ヒータ１０を有する先端フランジ１２、スライドプレート４３及びヒータ１０を有するスクリーンチェンジャ１３、ギヤポンプ入口１５ａを有する接続アダプタ１４及びヒータ１０を有するギヤポンプ１５が直列状に接続されている。

ギヤポンプ入口１５ａに接続された接続アダプタ１４には、ギヤポンプ入口圧力Ｐ₁を示すと共にギヤポンプ入口圧力信号Ｐ₁を出力する圧力計６０が接続されている。

本実施形態の押出設備は、制御部７０及び操作画面７１を有する。

制御部７０は、フィーダ１７の処理量制御，メインモータ２及びギヤポンプモータ１９の回転数制御、真空ポンプのバルブの開放等の各部制御を行う。

操作画面７１は、制御部７０からの信号の出力の他、制御部７０へ入力するための各種操作キーを表示する。

上述のとおりの構成の本実施形態の押出設備は、二軸押出機の運転状態を（１）運転準備、（２）待機運転、（３）生産運転、（４）停止の４つに分類して制御が行われる。

以下に、本実施形態の押出設備の制御方法について詳細に説明する。

なお、以下の説明において、温度はｔ３＞ｔ２＞ｔ１、処理量はＱ３＞Ｑ２＞Ｑ１の関係にある。また、各図において、ＴＥＸ（ＴｗｉｎＳｃｒｅｗＥｘｔｒｕｄｅｒ）は二軸押出機を指す。また、ＧＰもしくはＧ／Ｐはギヤポンプを指し、Ｆｅｅｄｅｒはフィーダを指す。

また、「ＧＰモード」とは、ギヤポンプ１５の入口における圧力Ｐ₂を一定とするため、ギヤポンプモータ１９にフィードバックをかける圧力制御モードである。

一方、「ＴＥＸモード」とは、ギヤポンプ１５の回転数は一定とし、ギヤポンプ１５の入口における圧力Ｐ₂を一定とするため、二軸押出機１、フィーダ１７にフィードバックをかける圧力制御モードである。

「単独モード」とは、フィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の動作条件をそれぞれ個別に設定し、それぞれ個別に制御するモードである。

図２は、運転準備の状態から生産運転までの押出設備の制御のタイムチャートである。
［運転準備工程］
まず、押出設備の運転準備段階における操作について図３を用いて説明する。図３は、運転準備工程における制御動作を説明するためのフローチャートである。

運転準備工程では、シリンダ５〜８の温度設定が行われる。

操作画面７１上にて、運転準備を行う（ステップＳａ１）。

次に、混練ゾーン、輸送ゾーン及びベントゾーンの各ゾーンを加熱するヒータ１０の温度設定を操作画面７１上で行う（ステップＳａ２）。

次に、操作画面７１上にて、ヒータ１０、シリンダ冷却水ポンプ（不図示）をＯＮとする（ステップＳａ３）。

制御部７０は、モニタ値ＰＶ（ＰｒｅｓｅｎｔｅｄＶａｌｕｅ）と、設定値ＳＶ（ＳｅｔｔｉｎｇＶａｌｕｅ）とを比較し、両者の温度差が許容値Δ以内となったか否かを判断する（ステップＳａ４）。

各ゾーンの温度のモニタ値ＰＶが設定値ＳＶに対して許容値Δ以内となり、かつ所定の時間Ｔ１が経過したら、操作画面７１上に昇温完了確認状態を表示点滅させるとともに、ターニング要求を表示点滅させる（ステップＳａ５）。なお、ターニングとは、スクリュと減速機との連結部にバーを差込んでバーを廻し、バーが軽く廻ることでシリンダ内部の樹脂が完全に溶けていることを確認する作業をいう。

以上により、運転準備が完了した後、運転準備完了ＤＯ信号（ランプ表示）を出力する（ステップＳａ６）。
［待機運転工程（立ち上げ時）］
次に、押出設備の立ち上げ時の制御に関して図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。

図４Ａ、図４Ｂは、押出設備の運転準備工程から、立ち上げ時待機運転移行工程を経て、立ち上げ時の待機工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。

上述の工程により押出設備の運転準備は完了し、操作画面７１にはターニング要求が表示点滅している状態である（ステップＳｂ１）。

作業者がターニングを行い、その後、操作画面７１上の確認ボタンを押してターニング完了とすることで（ステップＳｂ２）、ターニング要求表示が消灯する（ステップＳｂ３）。

次に、操作画面７１上にて、自動スタート条件を設定する（ステップＳｂ４）。具体的には、ギヤポンプ１５の回転数、二軸押出機１のスクリュ回転数、フィーダ１７の処理量、及び温度設定を行う。フィーダ１７の処理量については、待機運転中の処理量Ｑ１（待機時処理量）、真空バルブを開いたときの処理量Ｑ２（移行時処理量）、生産運転中の処理量Ｑ３（生産時処理量）の設定を行う。温度設定については、待機運転中の温度ｔ１、真空バルブを開くまでの温度ｔ２、及び真空バルブを開いてからその後の生産運転中における温度ｔ３をそれぞれ設定する。

次に、メインモータ２及びギヤポンプモータ１９の起動時の電流値、及び樹脂圧力等の監視条件を設定する（ステップＳｂ５）。

以上により、待機運転がＯＮとなり（ステップＳｂ６）、待機運転移行中と表示が操作画面７１上に表示される（ステップＳｂ７）。

続いて、ギヤポンプ１５、二軸押出機１、フィーダ１７が順次遅延時間経過後、起動する（ステップＳｂ８〜ｓｂ１２）。

ステップＳｂ８においては、ギヤポンプ１５の他、真空ポンプ（不図示）、及び注油ポンプ（不図示）も起動する。

ギヤポンプ１５等の起動後であって所定の遅延時間が経過した後（ステップＳｂ９）、二軸押出機１を起動させる（ステップＳｂ１０）。

二軸押出機１の起動後であって所定の遅延時間が経過した後（ステップＳｂ１１）、フィーダ１７を起動して容量式制御モードによる制御を開始する（ステップＳｂ１２）。

容量式制御モードとは、原材料の容量に基づいて原材料を定量的に供給する制御モードである。容量式制御モードでは、フィーダ１７のスクリュ回転数に対する原材料の処理量の関係を予め取得しておく。フィーダ１７は、スクリュ回転数に応じた処理量をシリンダ５へと供給する。このため、容量式制御モードではフィードバック制御がなされないため、処理量の精度は重量式に比べ低下するものの、重量式のような安定待ちの必要がなくなり、よって、原料充填中であっても、迅速な処理量の変更が可能である。このように、容量式制御モードは、生産運転時のような精度は必要でないが、処理量の変更を要求される待機工程においては好適な制御方式といえる。

待機運転移行中と操作画面７１上に表示され（ステップＳｂ１３）、フィーダ１７の処理量がＱ１ｋｇ／ｈへと上昇する。

次に、制御部７０はメインモータ２の電流値が所定の値以上になっていないかどうかを判断し（ステップＳｂ１４）、所定の値以上になっていなければ、遅延時間経過後（ステップＳｂ１６）、『待機運転中』と操作画面７１上に表示し（ステップＳｂ１７）、待機運転中ＤＯを出力する。一方、電流値が所定の値以上になっていた場合、メインモータ２をインターロック停止する（ステップＳｂ１５）。

また、制御部７０は、フィーダ１７の出力についても、モニタ値ＰＶと、設定値ＳＶとを比較し、両者の出力差が許容値ΔＱ以内かどうかを判断し（ステップＳｂ１８）、出力差が許容値ΔＱを超えている場合はアラームを発する（ステップＳｂ１９）。
［生産運転工程］
次に、押出設備の生産工程の制御に関して図５Ａ〜図５Ｃ、図６、及び表１を用いて説明する。

図５Ａ〜図５Ｃは、押出設備の立ち上げ時の待機工程から、生産運転移行工程を経て、生産運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。図６は、押出設備の生産運転移行工程における、樹脂処理量の上昇パターンを示すタイムチャートである。表１は、生産運転移行工程におけるフィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の回転数制御における遅延時間をまとめた表である。

次に、Ｆキーもしくは生産運転スタートＤＩ信号入力により、生産運転を開始する（ステップＳｃ１）。これにより、操作画面７１上には、『生産運転移行中』が表示される（ステップＳｃ２）。

次に、制御部７０は、ヒータ１０により加熱されるシリンダ温度をｔ１からｔ２へと切り替える（ステップＳｃ３）。

制御部７０は、モニタ値ＰＶ（シリンダ温度ｔ２）と、設定値ＳＶとを比較し、両者の温度差が許容値Δ以内となったか否かを判断する（ステップＳｃ４）。制御部７０は、予め設定しておいた安全監視時間を経過したか否かを判断し（ステップＳｃ６）、安全監視時間を経過しても許容範囲内の温度にならなければ、アラームを発する（ステップＳｃ７）。

安全監視時間を経過する前に許容範囲内の温度となれば、フィーダ１７の処理量を増加させる（ステップＳｃ５）。本例では、待機運転移行中におけるフィーダ１７の処理量がＱ１ｋｇ／ｈであるが、この処理量を、ギヤポンプ１５、二軸押出機１、フィーダ１７を順次遅延制御を行い、最終的に処理量をＱ２ｋｇ／ｈにまで増加させる。

これらの順次遅延制御の関係について図６及び表１を参照して以下に詳細に説明する。

立ち上げ時の待機運転工程中におけるギヤポンプ１５の回転数は、Ｎｇ１ｒｐｍである。このギヤポンプ１５の回転数を、Ｎｇ１ｒｐｍから加速させてＴ３ｓｅｃ後にＮｇ２ｒｐｍに到達させる。

立ち上げ時の待機運転工程中における二軸押出機１のスクリュ回転数は、Ｎｓ１ｒｐｍである。二軸押出機１は、ギヤポンプ１５が加速開始からＴ５ｓｅｃ遅延して加速を開始させる。二軸押出機１のスクリュ回転数は、Ｎｓ１ｒｐｍから加速してＴ２ｓｅｃ後にＮｓ２ｒｐｍに到達する。

立ち上げ時の待機運転工程中におけるフィーダ１７の処理量はＱ１ｋｇ／ｈである。フィーダ１７は、二軸押出機１の加速開始からＴ４ｓｅｃだけ遅延して、その処理量の増加を開始する。フィーダ１７の処理量は、Ｑ１ｋｇ／ｈから増加させることで、Ｔ１ｓｅｃ後にはＱ２ｋｇ／ｈに到達する。

フィーダ１７の処理量が処理量Ｑ２に到達した後、制御部７０は、真空ポンプのバルブを開放させる（ステップＳｃ８）。なお、手動を選択していた場合、不図示のバルブ操作ボックスにてバルブの開操作を行う。

次に、制御部７０は、シリンダ内の真空度を確認し（ステップＳｃ９）、真空度が設定値ＳＶ以上と判断した場合（ステップＳｃ１０）、アラームを発する（ステップＳｃ１１）。そして、制御部７０は、運転を継続するか否かを判断し（ステップＳｃ１２）、継続しないとした場合、二軸押出機１を自動停止する（ステップＳｃ１３）。

真空度が設定値ＳＶに対して問題のない値である場合には、制御部７０は、ヒータ１０により加熱されるシリンダ温度をｔ２からｔ３へと切り替える（ステップＳｃ１４）。

制御部７０は、モニタ値ＰＶ（シリンダ温度ｔ３）と、設定値ＳＶとを比較し、両者の温度差が許容値Δ以内となったか否かを判断する（ステップＳｃ１５）。制御部７０は、予め設定しておいた安全監視時間を経過したか否かを判断し（ステップＳｃ１７）、安全監視時間を経過しても許容範囲内の温度にならなければ、アラームを発する（ステップＳｃ１８）。

安全監視時間を経過する前に許容範囲内の温度となれば、制御部７０は、フィーダ１７の処理量を増加させる（ステップＳｃ１６）。本例では、生産運転移行中であって真空ポンプのバルブを開放するまでのフィーダ１７の処理量は、Ｑ２ｋｇ／ｈであるが、この処理量Ｑ２を、ギヤポンプ１５、二軸押出機１、フィーダ１７を順次遅延制御することで最終的に処理量をＱ３ｋｇ／ｈにまで増加させる。

制御部７０は、フィーダ１７の処理量Ｑが、処理量Ｑ３のＫ％以上になったかどうかを判断する（ステップＳｃ１９）。

制御部７０は、処理量Ｑ３のＫ％以上になったと判断すると、フィーダ１７の制御モードを容量式制御モードから重量式制御モードへと切り替える。この際、重量式制御モードにおける設定値ＳＶは処理量Ｑ３とする（ステップＳｃ２０）。

重量式制御モードとは、原材料の重量に基づいて原材料を定量的に供給する制御モードである。重量式制御モードでは、一定の時間間隔でホッパ１８内の重量を計量しながらフィードバック制御を行うため、高精度な処理量の原料をシリンダ内に供給できる。よって、処理量の変更が要求されない生産運転工程においては、高品質の製品を得られる重量式制御モードによりフィーダ１７を制御するのが好ましい。

また、制御部７０は、ギヤポンプ１５の入口圧力Ｐ２が、ＳＶ−ΔＶ以上となった場合（ステップＳｃ２１）、単独モードからＧＰモードへと自動切り替えを行う（ステップＳｃ２２）。なお、容量式制御モードから重量式制御モードへの切り替え、及び単独モードからＧＰモードへの切り替えは、上記条件が成立すれば、いずれも切り替えられることとなる。

次に、制御部７０は、フィーダ１７の出力が安定しているかどうかを判断するため、処理量のモニタ値ＰＶと、設定値ＳＶとを比較し、両者の出力差が許容値ΔＱ以内であり、かつこの状態を予め設定しておいた保持時間だけ保持できるか否かを判断する（ステップＳｃ２３）。

制御部７０は、予め設定しておいた安全監視時間を経過したか否かを判断し（ステップＳｃ２４）、安全監視時間を経過しても許容範囲内の処理量にならなければ、運転を継続するか否かを判断し（ステップＳｃ２５）、継続しないと判断した場合、二軸押出機１を自動停止する（ステップＳｃ２６）。

また、制御部７０は、ギヤポンプ１５の入口圧力Ｐ２が安定しているかどうかを判断するため、入口圧力Ｐ２のモニタ値ＰＶと、設定値ＳＶとを比較し、両者の圧力差が許容値ΔＱ以内であり、かつこの状態を予め設定しておいた保持時間だけ保持できるか否かを判断する（ステップＳｃ２７）。

制御部７０は、予め設定しておいた安全監視時間を経過したか否かを判断し（ステップＳｃ２９）、安全監視時間を経過しても許容範囲内の圧力にならなければ、運転を継続するか否かを判断し（ステップＳｃ３０）、継続しないと判断した場合、二軸押出機１を自動停止する（ステップＳｃ３１）。

次に、制御部７０は、ステップＳｂ４２でフィーダ１７の出力が安定していると判断され、かつステップＳｂ４６でギヤポンプ１５の圧力が安定していると判断された場合は、ＧＰモードからＴＥＸモードへと制御モードを切り替える（ステップＳｃ２８）。

次に、制御部７０は、ＴＥＸモードに切り替えた後、ギヤポンプ１５の回転数を補正し（ステップＳｂ３２）、ギヤポンプ１５の回転数の設定値ＳＶとモニタ値ＰＶとが等しくなり、かつこの回転数を予め設定しておいた保持時間だけ保持する（ステップＳｃ３３）。

ギヤポンプ１５の回転数の設定値ＳＶとモニタ値ＰＶとが所定の時間等しいと判断されると、生産運転移行段階を完了し、生産運転中ＤＯ信号を出力する（ランプ表示等）（ステップＳｃ３４）。

以後、生産運転を行う。
［待機運転工程（戻り時）］
次に、押出設備が、生産運転工程から待機運転に戻る際の制御について図７〜図９、及び表２を用いて説明する。

図７は、生産運転工程から戻り時待機運転工程までの押出設備の制御のタイムチャートである。図８は、生産運転工程から、戻り時待機運転移行工程を経て、戻り時待機運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。図９は、押出設備の戻り時待機運転移行工程における、樹脂処理量の下降パターンを示すタイムチャートである。表２は、押出設備の待機戻り時の、フィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の回転数制御における遅延時間をまとめた表である。

まず、生産運転中の状態（ステップＳｄ１）において、操作画面７１上のＦキー、もしくは待機運転スタートＤＩ信号の入力により、待機運転信号ＯＮの状態となり（ステップＳｄ２）、操作画面７１に『待機運転移行中』との表示がなされる（ステップＳｄ３）。

次に、制御部７０は、シリンダ温度をｔ３からｔ１へと切り替え（ステップＳｄ４）、さらにフィーダ１７の制御モードを重量式制御モードから容量式制御モードへと切り替える（ステップＳｄ５）。

さらに、フィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の制御モードをＴＥＸモードから単独モードに切り替える（ステップＳｄ６）。

次に、フィーダ１７の処理量をＱ３からＱ２へと減少させる（ステップＳｄ７）。この場合も、ギヤポンプ１５、二軸押出機１、フィーダ１７は順次遅延制御がなされる。この関係について図９及び表２を参照して以下に詳細に説明する。なお、制御順序は立ち上げ時待機運転移行工程とは逆となり、まず、フィーダ１７が制御され、次いで、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の順に制御される。

生産運転工程におけるフィーダ１７の処理量はＱ３ｋｇ／ｈである。この処理量Ｑ３をＴ６ｓｅｃかけてＱ２ｋｇ／ｈまで減少させる。

生産運転工程における二軸押出機２のスクリュ回転数は、Ｎｓ３ｒｐｍである。二軸押出機１は、フィーダ１７の処理量低減の開始からＴ９ｓｅｃ遅延して減速を開始させる。二軸押出機１のスクリュ回転数は、Ｎｓ３ｒｐｍから減速してＴ７ｓｅｃ後にＮｓ２ｒｐｍとなる。

生産運転工程におけるギヤポンプ１５の回転数は、Ｎｇ３ｒｐｍである。ギヤポンプ１５は、二軸押出機１の減速開始からＴ１０ｓｅｃ遅延して減速を開始する。ギヤポンプ１５の回転数は、Ｎｇ３ｒｐｍから減速させてＴ８ｓｅｃ後にＮｇ２ｒｐｍとなる。

次いで、フィーダ１７の処理量が処理量Ｑ２となり、二軸押出機及びギヤポンプ１５の減速も終了したとき、真空ポンプのバルブを開とする（ステップＳｄ８）。ここで、再度、生産を開始する場合は、シリンダ温度をｔ１からｔ３へと変更し、上述した手順で生産運転へと移行させる。

真空ポンプのバルブを開とした後、フィーダ１７の処理量Ｑ２をさらに処理量Ｑ１へと低減させ（ステップＳｄ９）、待機運転中のＤＯ信号を出力する（ステップＳｄ１０）。
［自動停止処理工程］
次に、外部異常による停止制御について図１０を用いて説明する。なお、自動停止制御も同様の制御が行われる。

自動運転中において（ステップＳｅ１）、自動停止ＤＩ信号あるいは外部異常信号ＤＩが入力されると、自動停止信号ＯＮあるいは外部異常信号ＯＮ状態となる（ステップＳｅ２）。また、操作画面７１上には『自動停止』が表示され、ＤＯ信号出力がＯＮとなる（ステップＳｅ３）。また、自動停止処理中ＤＯ信号の出力をＯＮとする。

制御部７０は、シリンダ温度をｔ３からｔ１へと変更し（ステップＳｅ４）、フィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の制御モードをＴＥＸモードから単独モードに切り替える（ステップＳｅ５）。

続いて、制御部７０は、フィーダ１７を瞬時に停止させ（ステップＳｅ６）、これに続いて、二軸押出機及びギヤポンプ１５を順次遅延制御により減速停止させる（ステップＳｅ７〜Ｓｅ１０）。

これらステップＳｅ７〜Ｓｅ１０について図１１を参照して以下に詳細に説明する。

生産運転工程におけるフィーダ１７の処理量はＱ３ｋｇ／ｈである。この処理量Ｑ３は外部異常信号あるいは自動停止信号がＯＮとなると瞬時に０ｋｇ／ｈへと切り替えられる（ステップＳｄ６）。

生産運転工程における二軸押出機１のスクリュ回転数は、Ｎｓ３ｒｐｍである。二軸押出機１は、フィーダ１７の処理停止からＴ１１ｓｅｃ遅延して減速を開始する（ステップＳｅ７）。二軸押出機１は、Ｎｓ３ｒｐｍから減速してＴ１２ｓｅｃ後に停止する（ステップＳｅ８）。

生産運転工程におけるギヤポンプ１５の回転数は、Ｎｇ３ｒｐｍである。ギヤポンプ１５は、二軸押出機１の減速開始からＴ１３ｓｅｃ遅延して減速を開始する（ステップＳｅ９）。ギヤポンプ１５は、Ｎｇ３ｒｐｍから減速してＴ１４ｓｅｃ後に停止する（ステップＳｅ１０）。

なお、Ｔ１１〜Ｔ１４の時間は任意に設定可能である。

以上の制御によりフィーダ１７、二軸押出機１、ギヤポンプ１５の全てが停止すると、自動停止処理中ＤＯ信号の出力をＯＦＦとし、停止処理を完了する（ステップＳｅ１１）。

従来は、処理量を変更するためには、オペレータが、ＧＰモード、ＴＥＸモードへの切替操作、フィーダ処理量の設定、二軸押出機のスクリュの回転数及びギヤポンプの回転数の設定をそれぞれ変更する必要があった。

例えば、定常（生産）運転から処理量を下げるためには、ＧＰモードに移行し、スクリュ、フィーダの設定値をステップ的に変更しなければならない。処理量を上げる場合も同様の操作が必要となる。これらの操作はある程度の慣れ及び経験が必要となる。

これに対して、本発明においては、押出設備を、（１）運転準備工程、（２）待機運転工程、（３）生産運転工程、及び（４）停止処理工程、の４つに分類して制御を行う。すなわち、本発明によれば、これら４つの運転モードを選択するだけで、処理量の変更に際しての二軸押出機、フィーダ及びギヤポンプの制御が自動的になされるため、熟練のオペレータによらずとも、必要な処理量を容易に変更することができる。このため、従来に比べ、操作性を大幅に改善することができた。

以下に本発明により得られる効果をまとめる。

１）自動運転化により、オペレータの操作手順を大幅に削減することができ、よってロス時間を短縮できる。

２）オペレータの習熟度の差による立上げ時間の個人差をなくすことができる。

３）立上げ及び処理量増減時のフィーダ制御を重量制御モードから容量式モード、あるいは容量式モードから重量制御モードへと切り替えることにより、重量制御の安定待ち、原料充填時間の重量制御ホールドが不要となり、これらのロス時間を削減することができる。

４）４つの運転状態に分類することにより、下流装置のトラブル時のインターロックなど、外部からの入力信号により必要に応じた押出機の処理量に変更することが可能となる。

本発明の実施形態における押出設備の構成を示す模式図である。運転準備の状態から生産運転までの押出設備の制御のタイムチャートである。押出設備の運転準備段階の制御フローを示すフローチャートである。押出設備の運転準備工程から、立ち上げ時待機運転移行工程を経て、立ち上げ時の待機工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の運転準備工程から、立ち上げ時待機運転移行工程を経て、立ち上げ時の待機工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の立ち上げ時の待機工程から、生産運転移行工程を経て、生産運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の立ち上げ時の待機工程から、生産運転移行工程を経て、生産運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の立ち上げ時の待機工程から、生産運転移行工程を経て、生産運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の生産運転移行工程における、樹脂処理量の上昇パターンを示すタイムチャートである。押出設備の生産運転工程から戻り時待機運転工程までの押出設備の制御のタイムチャートである。押出設備の生産運転工程から、戻り時待機運転移行工程を経て、戻り時待機運転工程までの制御動作を説明するためのフローチャートである。押出設備の戻り時待機運転移行工程における、樹脂処理量の下降パターンを示すタイムチャートである。押出設備の停止処理工程の制御のフローチャートである。押出設備の停止処理工程の制御のタイムチャートである。

符号の説明

１二軸押出機
２メインモータ
３減速器
４接続フランジ
５ホッパシリンダ
６、７、８シリンダ
８ａシリンダ先端
９ベント口
１０ヒータ
１２先端フランジ
１３スクリーンチェンジャ
１４接続アダプタ
１５ギヤポンプ
１５ａギヤポンプ入口
１６ホッパフランジ
１７フィーダ
１８ホッパ
１９ギヤポンプモータ
２７カップリング
４３スライドプレート
６０圧力計
７０制御部
７１操作画面

Claims

シリンダに回転自在に内設されたスクリュを備えた二軸押出機と、前記シリンダ内に原料を供給するフィーダと、前記シリンダの先端に設けられたギヤポンプと、を有する押出設備の自動制御を行うための押出設備の制御方法において、
前記シリンダの温度を設定する運転準備工程と、
前記フィーダによる前記原料の処理量が、待機時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御する待機運転工程と、
前記フィーダによる前記原料の処理量が、前記待機時処理量よりも多い処理量である生産時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御する生産運転工程と、
前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを停止する停止処理工程と、を含む押出設備の制御方法。
前記待機運転工程では前記フィーダを容量式制御モードにより制御する工程と、前記生産運転工程では前記フィーダを重量式制御モードにより制御する工程と、を含む請求項１に記載の押出設備の制御方法。
前記運転準備工程から前記待機運転工程までの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う立ち上げ時待機運転移行工程と、
前記待機運転工程から前記生産運転工程までの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う生産運転移行工程と、
前記生産運転工程から前記待機運転工程までの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う戻り時待機運転移行工程と、を含む請求項１または２に記載の押出設備の制御方法。
前記生産運転移行工程及び前記戻り時待機運転移行工程では、前記フィーダによる前記原料の処理量が、前記待機時処理量よりも多く、かつ前記生産時処理量よりも少ない処理量である移行時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御する工程を含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の押出設備の制御方法。
シリンダに回転自在に内設されたスクリュを備えた二軸押出機と、前記シリンダ内に原料を供給するフィーダと、前記シリンダの先端に設けられたギヤポンプと、を有する押出設備の自動制御をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記シリンダの温度を設定する運転準備ステップと、
前記フィーダによる前記原料の処理量が、待機時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御する待機運転ステップと、
前記フィーダによる前記原料の処理量が、前記待機時処理量よりも多い処理量である生産時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御する生産運転ステップと、
前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを停止する停止処理ステップとをコンピュータに実行させるプログラム。
前記待機運転ステップでは前記フィーダを容量式制御モードにより制御するステップと、前記生産運転ステップでは前記フィーダを重量式制御モードにより制御するステップと、をコンピュータに実行させる請求項５に記載のプログラム。
前記運転準備ステップから前記待機運転ステップまでの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う立ち上げ時待機運転移行ステップと、
前記待機運転ステップから前記生産運転ステップまでの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う生産運転移行ステップと、
前記生産運転ステップから前記待機運転ステップまでの間における前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプの駆動制御を行う戻り時待機運転移行ステップと、をコンピュータに実行させる請求項５または６に記載のプログラム。
前記生産運転移行ステップ及び前記戻り時待機運転移行ステップでは、前記フィーダによる前記原料の処理量が、前記待機時処理量よりも多く、かつ前記生産時処理量よりも少ない処理量である移行時処理量となるように、前記二軸押出機、前記フィーダ及び前記ギヤポンプを駆動制御するステップをコンピュータに実行させる請求項５ないし７のいずれか１項に記載のプログラム。