JP2014113700A - Extrusion molding machine of rubber roller, and production method of rubber roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴムローラを製造するための押出し成形機、およびゴムローラの製造方法に関する。 The present invention relates to an extrusion molding machine for manufacturing a rubber roller, and a method for manufacturing a rubber roller.
電子写真装置に用いられる帯電ローラや現像ローラなどには、芯金を中心とする円柱状のゴム部材であるゴムローラが用いられる。一般的に、ゴムローラの製造過程において、押出し成形機が用いられる。 A rubber roller, which is a cylindrical rubber member centering on a cored bar, is used for a charging roller, a developing roller, or the like used in an electrophotographic apparatus. In general, an extrusion molding machine is used in the process of manufacturing a rubber roller.
一般的な押出し成形機は、クロスヘッドに、溶融状態のゴム材料と、所定の長さの芯金と、が同時に送り込まれ、芯金の外周に所定の厚さのゴム材料が被覆されたゴムローラがクロスヘッドの出口から押し出される構成である。このような押出し成形機では、クロスヘッドの出口から、各芯金について1つのゴムローラが連続的に得られる。 A general extrusion molding machine is a rubber roller in which a molten rubber material and a core metal having a predetermined length are simultaneously fed into a cross head, and a rubber material having a predetermined thickness is coated on the outer periphery of the core metal. Is pushed out from the outlet of the crosshead. In such an extrusion molding machine, one rubber roller is continuously obtained for each cored bar from the outlet of the cross head.
ゴムローラにおけるゴム材料の厚さは、芯金のクロスヘッドへの送り速度や、ゴム材料のクロスヘッドへの送り速度を変化させることにより調整可能である。これにより、ゴムローラは、例えば、図6に示すように、クラウン形状と呼ばれる、ゴム材料62の中央部が膨らんだ形状に成形することが可能である。ゴムローラの両端部のゴム材料は、後の別工程にて除去される。したがって、図6に示すように、完成したゴムローラ67では芯金61の両端部が露出している。
The thickness of the rubber material in the rubber roller can be adjusted by changing the feed speed of the metal core to the cross head and the feed speed of the rubber material to the cross head. Thereby, for example, as shown in FIG. 6, the rubber roller can be formed into a shape called a crown shape in which the central portion of the
ゴムローラの外径は5mmから10mm程度、クラウン形状部分の最大径と最小径の差は例えば200μm程度である。ゴムローラの長さは、A4サイズの用紙に対応するもので250mm程度、A3サイズの用紙に対応するもので370mm程度である。芯金の外径は4mmから8mm程度のものが使われる。 The outer diameter of the rubber roller is about 5 mm to 10 mm, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the crown-shaped portion is, for example, about 200 μm. The length of the rubber roller is about 250 mm for A4 size paper and about 370 mm for A3 size paper. The outer diameter of the cored bar is about 4 mm to 8 mm.
近年、電子写真装置の高性能化に伴い、ゴムローラの形状精度の向上が求められている。ゴムローラの形状精度を向上させるための押出し成形機のフィードバック制御の技術が特許文献1および特許文献2に開示されている。
In recent years, with improvement in performance of electrophotographic apparatuses, improvement in shape accuracy of rubber rollers has been demanded.
特許文献1および特許文献2に開示された押出し成形機のフィードバック制御では、クロスヘッドの出口端近傍に設置された外径測定器にて得られるゴムローラの外径測定値に基づいて、芯金の送り速度やゴム材料の送り速度を制御する。これにより、所定のクラウン形状に対するゴムローラの形状誤差の低減を図っている。
In the feedback control of the extrusion molding machine disclosed in
特許文献1および特許文献2に開示された押出し成形機によれば、フィードバック制御によって、ゴム材料の物性値変化や温度変化等の影響を除去しながら、所定のクラウン形状に対するゴムローラの形状誤差を低減することができる。
According to the extrusion molding machines disclosed in
しかしながら、形状誤差を更に低減するためにフィードバックゲインを高くしていくと、振動的になって逆に形状誤差が大きくなることがある。その主な原因は、外径測定器をクロスヘッド出口端から10mm程度離して設置するために生じる検出時間遅れである。制御理論によれば、このような検出時間遅れはむだ時間特性として知られ、フィードバックループ内において大きく位相を遅らせるので、フィードバックゲインを高くした場合に振動を発生させる原因となる。 However, if the feedback gain is increased in order to further reduce the shape error, the shape error may increase on the contrary. The main cause is a delay in detection time that occurs because the outer diameter measuring instrument is installed about 10 mm away from the crosshead outlet end. According to the control theory, such a detection time delay is known as a dead time characteristic, and the phase is greatly delayed in the feedback loop, which causes vibration when the feedback gain is increased.
このため、フィードバックゲインを高くすることには限界があり、結果としてゴムローラの形状誤差のより一層の低減を図ることが困難であった。 For this reason, there is a limit to increasing the feedback gain, and as a result, it has been difficult to further reduce the shape error of the rubber roller.
図7に、従来例に係る押出し成形機の性能を示す数値シミュレーション結果を示す。上段は、所定のクラウン形状rと外径測定値zの波形の重ね書きである。約20秒間で4つのゴムローラが押出されるため4つのクラウン形状が現れている。下段は、所定のクラウン形状rと外径測定値zの差分である外径誤差eの波形である。最大外径誤差は±40μm程度であり、また左右非対称であるなど、ゴムローラの形状誤差が十分低減できないことがわかる。 In FIG. 7, the numerical simulation result which shows the performance of the extrusion molding machine concerning a prior art example is shown. The upper row is a waveform overlay of a predetermined crown shape r and outer diameter measurement value z. Since four rubber rollers are extruded in about 20 seconds, four crown shapes appear. The lower row is a waveform of an outer diameter error e which is a difference between a predetermined crown shape r and an outer diameter measurement value z. It can be seen that the maximum outer diameter error is about ± 40 μm and the shape error of the rubber roller cannot be sufficiently reduced, such as being left-right asymmetric.
そこで、本発明は、外径測定器における検出時間遅れによってフィードバックゲインが高くできない場合でも、ゴムローラの形状誤差のより一層の低減を図ることができるゴムローラの押出し成形機、およびゴムローラの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a rubber roller extrusion molding machine and a rubber roller manufacturing method that can further reduce the shape error of the rubber roller even when the feedback gain cannot be increased due to the detection time delay in the outer diameter measuring instrument. The purpose is to do.
本発明によれば、所定の長さの芯金の複数本を、該芯金の長手方向に連続してクロスヘッドに送り込む芯金送り駆動手段と、溶融状態のゴム材料を該クロスヘッドに送り込むゴム送り駆動手段と、を有し、該各芯金の周りを該ゴム材料で覆った状態のゴムローラを前記クロスヘッドの出口から押し出すゴムローラの押出し成形機であって、
前記芯金送り駆動手段による前記芯金の送り速度の指令値を出力するフィードフォワード制御器と、
前記クロスヘッドの出口の近傍に設けられ、前記クロスヘッドの出口から押し出された前記ゴムローラの外径を測定し、測定した外径測定値を出力する外径測定器と、
前記ゴムローラの所定の外径目標値をシフトさせた基準入力を出力する基準入力シフト器と、
前記ゴムローラの前記外径測定値が前記基準入力と一致するように、前記フィードフォワード制御器から出力された前記芯金の送り速度の指令値を補正するフィードバック制御器と、を有するゴムローラの押出し成形機が提供される。
According to the present invention, the core metal feed driving means for continuously feeding a plurality of core bars of a predetermined length to the cross head in the longitudinal direction of the core metal, and the molten rubber material is fed to the cross head A rubber feed driving means, and a rubber roller extrusion molding machine for extruding a rubber roller covered with the rubber material from the outlet of the crosshead, each having a core material,
A feedforward controller that outputs a command value of the feed rate of the cored bar by the cored bar feed driving means;
An outer diameter measuring instrument that is provided near the outlet of the crosshead, measures the outer diameter of the rubber roller pushed out from the outlet of the crosshead, and outputs the measured outer diameter;
A reference input shifter for outputting a reference input obtained by shifting a predetermined outer diameter target value of the rubber roller;
A feedback controller that corrects a command value of the feed rate of the core metal output from the feedforward controller so that the measured outer diameter value of the rubber roller matches the reference input. A machine is provided.
また、本発明によれば、所定の長さの芯金の複数本を、該芯金の長手方向に連続してクロスヘッドに送り込む芯金送り駆動手段と、溶融状態のゴム材料を該クロスヘッドに送り込むゴム送り駆動手段と、を有し、該各芯金の周りを該ゴム材料で覆った状態のゴムローラを前記クロスヘッドの出口から押し出す押出し成形機によるゴムローラの製造方法であって、
前記芯金送り駆動手段による前記芯金の送り速度の指令値を出力し、
前記クロスヘッドの出口から押し出された前記ゴムローラの外径を測定し、
前記ゴムローラの所定の外径目標値をシフトさせた基準入力を出力し、
前記ゴムローラの前記外径測定値が前記基準入力と一致するように、前記芯金の送り速度の指令値を補正する、を有するゴムローラの製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, a core metal feed driving means for continuously feeding a plurality of core bars of a predetermined length to the cross head in the longitudinal direction of the core metal, and a molten rubber material for the cross head A rubber feed driving means for feeding into the rubber roller, and a rubber roller manufacturing method by an extrusion molding machine for extruding a rubber roller covered with the rubber material from the outlet of the crosshead,
Output a command value of the feed rate of the cored bar by the cored bar feed driving means,
Measure the outer diameter of the rubber roller extruded from the outlet of the crosshead,
Output a reference input by shifting a predetermined outer diameter target value of the rubber roller,
There is provided a method of manufacturing a rubber roller, wherein the command value of the feed rate of the core metal is corrected so that the measured outer diameter value of the rubber roller matches the reference input.
本発明によれば、外径測定器における検出時間遅れによってフィードバックゲインが高くできない場合でも、ゴムローラの形状誤差を十分低減できるという効果が得られる。 According to the present invention, even when the feedback gain cannot be increased due to the detection time delay in the outer diameter measuring instrument, the effect that the shape error of the rubber roller can be sufficiently reduced can be obtained.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るゴムローラの押出し成形機100の概略構成図である。押出し成形機100は、芯金1の全周にわたってゴム材料2を被覆して、中心に芯金1が入ったゴムローラ7を製造するための装置である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rubber roller
押出し成形機100には、芯金1と溶融状態のゴム材料が送り込まれるクロスヘッド3と、クロスヘッド3に芯金1を送り込む芯金送り駆動手段であるローラ6と、クロスヘッド3にゴム材料を送る通路であるシリンダ4とが設けられている。
The
ローラ6は、複数本の芯金1を長手方向に連続的にクロスヘッド3に送り込む。1aは異なる芯金1の端が接触する当接部である。シリンダ4は、内部にスクリュ5を備え、スクリュ5の回転により溶融状態のゴム材料2をクロスヘッド3内に送り込む。芯金1は、クロスヘッド3内に送り込まれると、シリンダ4からクロスヘッド3内に送り込まれた溶融状態のゴム材料2に全周を覆われる。そして、芯金1は、クロスヘッド3の出口3aから、表面にゴム材料2が付着した状態のゴムローラ7として送り出される。
The
押出し成形機100では、各芯金1の長手方向の中央部においてゴム材料2の外径が大きい、いわゆるクラウン形状のゴムローラ7を形成する。そのためには、ローラ6による芯金1の送り速度や、スクリュ5によるゴム材料2の送り速度を変化させればよい。
In the
芯金1に付着するゴム材料2の厚さは、芯金1の送り速度を速くすると薄くなり、遅くすると厚くなる。また一方で、芯金1に付着するゴム材料2の厚さは、ゴム材料2の送り速度を速くすると厚くなり、遅くすると薄くなる。
The thickness of the rubber material 2 adhering to the
このように、芯金1に付着するゴム材料2の厚さは、芯金1の送り速度と、ゴム材料2の送り速度と、のどちらによっても調節することができる。
Thus, the thickness of the rubber material 2 attached to the
しかし、ゴム材料2の厚さを変化させる時の応答は、スクリュ5によってゴム材料の送り速度を変化させるよりも、ローラ6によって芯金1の送り速度を変化させた方が早い。そのため、芯金1に付着するゴム材料2の厚さ、即ちゴム外径は、ローラ6によって芯金1の送り速度を制御することにより調整することがより有効である。
However, the response when the thickness of the rubber material 2 is changed is faster when the feed speed of the
ローラ6による芯金1の送り速度は、ローラ6に接続されたサーボモータ8によって調整する。サーボモータ8はエンコーダ9を備え、エンコーダ9によってサーボモータ8の回転速度や回転角度を検出可能である。スクリュ5によるゴム材料2の送り速度は、スクリュ5に接続された誘導モータ(不図示)の回転速度によって調整する。クロスヘッド3の出口3aから送り出されたゴムローラ7は、引取機10によって、1つの芯金1あたり1つずつ受け取られ、順次パレット(不図示)に載置される。
The feed speed of the
次に、押出し成形機100における制御系について説明する。制御系は、外径測定器11、目標外径生成器15a、基準入力シフト器16a、フィードバック制御器(FB制御器)17、ドライバ18、芯金速度計算器20、遅延時間計算器21、およびフィードフォワード制御器(FF制御器)19aなどにより構成される。
Next, a control system in the
外径測定器11は、ゴムローラ7を挟んでシート状のレーザ光を投受光して遮光寸法を計測する原理のものが好適である。外径測定器11は、クロスヘッド3の出口3aの近傍に配置して、出口3aから送り出されたゴムローラ7の外径を測定し、その外径測定値zをFB制御器17に伝達する。FB制御器17は、基準入力シフト器16aの出力である基準入力rと、外径測定器11によるゴムローラ7の外径測定値zと、の差分である外径誤差eを入力として、FB制御器出力uを出力する。
The outer
ここで、FB制御器17には、例えば、PIDフィルタが用いられる。そして、ドライバ18を介して外径誤差eが小さくなるようにサーボモータ8の回転速度を制御する。
Here, for example, a PID filter is used for the
これにより、芯金1は、ゴムローラ7の外径測定値zが基準入力rと一致するようにローラ6によってクロスヘッド3内に送り込まれるようになる。このようなフィードバック制御系の働きによって、ゴム材料2の物性値変化や温度変化等の影響を除去しながら、所定のクラウン形状に対するゴムローラ7の形状誤差をある程度まで低減することができる。
As a result, the cored
しかしながら、先に述べたように、形状誤差の更なる低減を図るためにフィードバックゲインを高めた場合、形状誤差が逆に大きくなることがある。これは、ゴムローラ7がクロスヘッド3の出口3aから押し出されてから外径測定器11により外径が測定されるまでの時間として定義される検出時間遅れhに起因する、フィードバックループ内での位相遅れによるものである。
However, as described above, when the feedback gain is increased in order to further reduce the shape error, the shape error may increase. This is a phase in the feedback loop caused by a detection time delay h defined as the time from when the
そこで、本発明にかかる押出し成形機100においては、フィードフォワード(FF)制御系を採用した。FF制御器19aは、目標外径生成器15aからの外径目標値である目標値mを入力として、FF制御器出力vを出力する。ここで、FF制御器19aとしては、例えば、リードラグフィルタを用いることができる。
Therefore, a feed forward (FF) control system is adopted in the
FF制御器出力vは、ドライバ18前段の加算器にて、FB制御器17から出力されたFB制御器出力uと加算されてドライバ18へ伝達される。本実施形態では、FF制御器19aからは、目標値mに対応する芯金1の送り速度の指令値がFF制御器出力vとして出力される。そして、このFF制御器出力vは、基準入力rと外径測定値zとが一致するように、すなわち、基準入力rと外径測定値zとの差分である外径誤差eが小さくなるように、FB制御器17からのFB制御器出力uによって補正される。
The FF controller output v is added to the FB controller output u output from the
そのため、フィードバックゲインの限界のためにFB制御器17の動作が遅くなったとしても、ドライバ18に対しては、動作の遅いFB制御器17を経由することなく、FF制御器出力vが伝達され、FF制御器出力vによりドライバ18を介して芯金1の送り速度を直接調整することができる。
For this reason, even if the operation of the
図2に、本発明の押出し成形機100の性能を示す数値シミュレーション結果を示す。上段は、基準入力rと外径測定値zの波形の重ね書きである。約20秒間で4つのゴムローラ7が押出されるため4つのクラウン形状が現れている。下段は、基準入力rと外径測定値zの差分である外径誤差eの波形である。最大外径誤差は±20μm程度であり、ほぼ左右対称となり、ゴムローラ7の形状誤差を十分低減できていることがわかる。
In FIG. 2, the numerical simulation result which shows the performance of the
なお、外径測定値zには検出時間遅れがあるので、FB制御系の動作は、FF制御系の動作に対して時間的にあるいは位置的に遅らせることが好ましい。つまり、FB制御系とFF制御系の両方をより有効に働かせるために、図2ではFF制御器19aだけでなく、下記の構成要素と動作を含めた結果を示した。以下で更に詳細に説明する。
Since the outer diameter measurement value z has a detection time delay, the operation of the FB control system is preferably delayed in time or position with respect to the operation of the FF control system. That is, in order to make both the FB control system and the FF control system work more effectively, FIG. 2 shows the results including not only the
ゴム外径は、出口3aよりやや上流の成形断面12aを通過する時に最終的に確定するが、外径測定器11が出口3aから10mm程度離した計測断面12bに設置されるために、時間的に遅れた外径測定値zが検出される。この検出時間遅れhは、成形断面12aと計測断面12bとの間の距離をd0、芯金1の送り速度をwとすると、h=d0/wにて算出することができる。
The outer diameter of the rubber is finally determined when it passes through the
そこで、芯金速度計算器20は、エンコーダ9からの回転速度を入力として、芯金1の送り速度wを計算し、遅延時間計算器21は、芯金速度計算器20にて計算された芯金1の送り速度wと、後述の予備工程で測定された距離d0と、を用いて、芯金1の送り速度wによって刻々と変化する検出時間遅れhを計算する。そして、基準入力シフト器16aは、hを入力として、目標外径生成器15aからの目標値mをhだけ遅らせた基準入力rを出力する。即ち、FB制御器17は、検出時間遅れhの影響を考慮して動作させる必要がある。これに対して、FF制御器19aは、外径測定値zを使わないので検出時間遅れhの影響を受けない。そのため、目標外径生成器15aからの目標値mをhだけ遅らせる必要はなく、目標値mをそのまま入力とすればよい。即ち、FF制御器19aは、検出時間遅れhの影響を考慮しないで動作させればよい。
Therefore, the core
ゴムローラ7を受け取る引取機10には、通過センサ13が取り付けられている。通過センサ13は、芯金1の端部1a(ゴムローラ7の端部に同じ)が成形断面12aを通過する瞬間にタイミング信号Rstを発生するように設定され、Rstは目標外径生成器15aに伝達される。目標外径生成器15aは、Rstが伝達されると、経過時間tに従ってゴムローラの外径プロファイルである時系列の目標値mを出力するが、Rstが再び伝達されて次の芯金1が成形断面12aに達すると同じ目標値mを繰り返し出力する。
A passing
ゴムローラの外径プロファイルは、芯金1の長手方向に外径が等しいストレート形状だけでなく、芯金1の長手方向の両端部よりも中間部が大きいクラウン形状、芯金1の長手方向に複数のテーパを有する形状などに対応可能である。結果として目標値mは、芯金1の長手方向に変化し、時間的に変化させることができる。
The outer diameter profile of the rubber roller is not only a straight shape having the same outer diameter in the longitudinal direction of the
ところで、成形断面12aは、クロスヘッド3の出口3aよりやや上流に位置するが、押出し成形機100の設計や製作の段階で成形断面12aの位置を正確に知ることは困難である。このため、押出し成形機100を連続運転する量産工程に先立ち、成形断面12aと計測断面12bとの間の距離である距離d0を得るために予備工程を行うことが好ましい。
By the way, the
予備工程は、次のようなステップ応答法にて行えばよい。図3に、予備工程におけるステップ応答データを示す。即ち、先ず、芯金1の送り速度とゴム材料2の送り速度を一定値にして、外径測定器11にて一定の外径が計測される状態にしておく。次に、芯金1の送り速度をw1からw2にステップ状に急激に変化させ、その時のゴムローラ7の外径測定値の波形データを記録する。すると、一定だった外径測定値もやや遅れてz1からz2に変化するのが観測される。芯金1の送り速度をステップ状に変化させた瞬間と、外径が変化し始めた瞬間との時間差Δtを計測すれば、距離d0は、d0=w2×Δtにて算出
することができる。実際には速度条件を変えて多くのデータを取得し、統計的な処理にて距離d0を決定することが良い。
The preliminary process may be performed by the following step response method. FIG. 3 shows step response data in the preliminary process. That is, first, the feeding speed of the
このようにして決定した距離d0は、通過センサ13の調整や、遅延時間計算器21の演算パラメータ、基準入力シフト器16bの演算パラメータに使用することができる。
The distance d0 determined in this way can be used for the adjustment of the
このようなステップ応答法によれば、芯金送り系やゴム送り系の動特性を表現する時定数やゲインの値を得ることもできる。そしてFB制御器17のPIDフィルタのゲイン係数の決定や、FF制御器19aのリードラグフィルタの折点周波数を決定するための設計に利用することができる。
According to such a step response method, it is possible to obtain a time constant and a gain value expressing the dynamic characteristics of the core feed system and the rubber feed system. And it can utilize for the design for determining the gain coefficient of the PID filter of the
以上の構成と動作により、本実施形態では、外径測定器11における検出時間遅れhによってフィードバックゲインが高くできない場合でも、ゴムローラ7の形状誤差を十分低減することができる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るゴムローラの押出し成形機100の概略構成図である。本実施形態に係る押出し成形機100は、下記以外の構成および形状誤差を低減する性能は、第1の実施形態に係る押出し成形機100と共通している。
With the above configuration and operation, in this embodiment, even when the feedback gain cannot be increased due to the detection time delay h in the outer
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a rubber roller
本実施形態では、芯金位置計算器22にてエンコーダ9からの回転速度あるいは回転角度を入力として、芯金1の長手方向位置xを計算し、目標外径生成器15bに伝達する。通過センサ13は、芯金1の端部1a(ゴムローラ7の端部に同じ)が成形断面12aを通過する瞬間にタイミング信号Rstを発生するように設定され、Rstは芯金位置計算器22で計算された芯金1の長手方向位置xの値をゼロにリセットするために用いられる。
In the present embodiment, the
目標外径生成器15bでは、芯金1の長手方向位置xに対するゴムローラ7の外径プロファイルが数値テーブルとして格納されており、成形断面12aを今現在通過している芯金1の長手方向位置xに対応する外径値を、時系列の目標値mとして繰り返し出力する。
In the target
計測断面12bを今現在通過している芯金1の長手方向位置はxではなく、x−d0であることに注意しなければならない。第1の実施形態では時間的に遅れた外径測定値zが検出されると説明したが、同じことを本実施形態では位置的にずれた外径測定値zが検出されると考え直す。そして、基準入力シフト器16bは、目標外径生成器15bが出力する、成形断面12aを今現在通過している芯金1の長手方向位置xに対応する外径値を、位置的に距離d0だけずらした基準入力rを出力し、FB制御器17に伝達する。即ち、FB制御器17は、距離d0の影響を考慮して動作させる必要がある。これに対して、FF制御器19aは、外径測定値zを使わないので位置シフトの影響を受けない。そのため、目標外径生成器15aからの目標値mを距離d0だけシフトさせる必要はなく、目標値mをそのまま入力とすればよい。即ち、FF制御器19aは、距離d0の影響を考慮して動作させる必要がない。
It should be noted that the longitudinal position of the
以上の構成と動作により、本実施形態では、外径測定器11における検出時間遅れhによってフィードバックゲインが高くできない場合でも、ゴムローラ7の形状誤差を十分低減することができる。
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係るゴムローラの押出し成形機100の概略構成図である。本実施形態に係る押出し成形機100は、下記以外の構成および形状誤差を低減する性能は、第2の実施形態に係る押出し成形機100と共通している。
With the above configuration and operation, in this embodiment, even when the feedback gain cannot be increased due to the detection time delay h in the outer
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a rubber roller
本実施形態では、FF制御器19bは、芯金1の長手方向位置xに対応する送り速度が数値テーブルとして格納されており、成形断面12aを今現在通過している芯金1の長手方向位置xに対応する送り速度の指令値を、時系列のFF制御器出力vとして繰り返し出力する。
In the present embodiment, the
この場合も、FB制御器17は、位置的にd0ずらした動作をさせるのに対し、FF制御器19bは、d0の影響を考慮して動作させる必要がない。
Also in this case, the
以上の構成と動作により、本実施形態では、外径測定器11における検出時間遅れhによってフィードバックゲインが高くできない場合でも、ゴムローラ7の形状誤差を十分低減することができる。
With the above configuration and operation, in this embodiment, even when the feedback gain cannot be increased due to the detection time delay h in the outer
本発明は、複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真装置に用いられる帯電ローラ、転写ローラ等のゴムローラの押出し成形機に関する。 The present invention relates to an extrusion molding machine for rubber rollers such as charging rollers and transfer rollers used in electrophotographic apparatuses such as copying machines and laser beam printers.
1 芯金
2 ゴム材料
3 クロスヘッド
4 シリンダ
5 スクリュ
6 ローラ
7 ゴムローラ
8 サーボモータ
9 エンコーダ
10 引き取り機
11 外径測定器
12a 成形断面
12b 計測断面
13 通過センサ
15a,15b 目標外径生成器
16a,16b 基準入力シフト器
17 FB制御器
18 ドライバ
19a,19b FF制御器
20 芯金速度計算器
21 遅延時間計算器
22 芯金位置計算器
100 押出し成形機
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記芯金送り駆動手段による前記芯金の送り速度の指令値を出力するフィードフォワード制御器と、
前記クロスヘッドの出口の近傍に設けられ、前記クロスヘッドの出口から押し出された前記ゴムローラの外径を測定し、測定した外径測定値を出力する外径測定器と、
前記ゴムローラの所定の外径目標値をシフトさせた基準入力を出力する基準入力シフト器と、
前記ゴムローラの前記外径測定値が前記基準入力と一致するように、前記フィードフォワード制御器から出力された前記芯金の送り速度の指令値を補正するフィードバック制御器と、を有することを特徴とするゴムローラの押出し成形機。 A core metal feed driving means for continuously feeding a plurality of core bars of a predetermined length to the cross head in the longitudinal direction of the core metal; a rubber feed drive means for feeding a molten rubber material to the cross head; A rubber roller extrusion molding machine for extruding a rubber roller covered with the rubber material from the outlet of the crosshead,
A feedforward controller that outputs a command value of the feed rate of the cored bar by the cored bar feed driving means;
An outer diameter measuring instrument that is provided near the outlet of the crosshead, measures the outer diameter of the rubber roller pushed out from the outlet of the crosshead, and outputs the measured outer diameter;
A reference input shifter for outputting a reference input obtained by shifting a predetermined outer diameter target value of the rubber roller;
A feedback controller that corrects a command value of the feed rate of the core metal output from the feedforward controller so that the outer diameter measurement value of the rubber roller matches the reference input; Rubber roller extrusion machine.
前記芯金の送り速度に応じて変化する、前記ゴムローラが前記クロスヘッドの出口から押し出されてから前記外径測定器により外径が測定されるまでの時間である検出時間遅れを計算する遅延時間計算器と、をさらに有し、
前記基準入力シフト器は、前記遅延時間計算器により計算された前記検出時間遅れに基づいて、前記外径目標値を時間的に前記検出時間遅れ分だけシフトさせた前記基準入力を出力する請求項1に記載のゴムローラの押出し成形機。 A cored bar speed calculator for calculating the feed rate of the cored bar by the cored bar feed driving means;
A delay time that changes in accordance with the feed speed of the core metal, and calculates a detection time delay that is a time from when the rubber roller is pushed out from the outlet of the crosshead to when the outer diameter is measured by the outer diameter measuring instrument. A calculator, and
The reference input shifter outputs the reference input obtained by shifting the outer diameter target value by the detection time delay based on the detection time delay calculated by the delay time calculator. 2. A rubber roller extrusion molding machine according to 1.
前記基準入力シフト器は、前記芯金位置計算器により計算された前記芯金の長手方向の位置に基づいて、前記外径目標値を前記芯金の長手方向に位置的にシフトさせた前記基準入力を出力する請求項1に記載のゴムローラの押出し成形機。 A metal core position calculator for calculating a longitudinal position of the metal core;
The reference input shifter is configured to shift the reference value of the outer diameter in the longitudinal direction of the metal core based on the position in the longitudinal direction of the metal core calculated by the metal core position calculator. 2. The rubber roller extrusion molding machine according to claim 1, which outputs an input.
前記予備工程は、
前記ゴム送り駆動手段による前記ゴム材料の送り速度を一定値とすると共に、前記芯金送り駆動手段による前記芯金の送り速度を一定値として、前記ゴムローラの外径を一定値とする工程と、
前記芯金の送り速度をw1からw2にステップ状に変化させた時の前記ゴムローラの前記外径測定値の波形データを記録する工程と、
前記芯金の送り速度をステップ状に変化させた瞬間と、前記外径測定値が変化し始めた瞬間と、の時間差Δtを算出する工程と、
前記距離d0を、d0=w2×Δtにて算出する工程と、
を含む請求項3または請求項5に記載のゴムローラの押出し成形機。 The distance d0 is obtained in a preliminary process performed prior to the mass production process in which the extrusion molding machine is continuously operated.
The preliminary process includes
A step of setting the feed speed of the rubber material by the rubber feed drive means to a constant value, setting the feed speed of the core metal by the core metal feed drive means to a constant value, and setting the outer diameter of the rubber roller to a constant value;
Recording waveform data of the outer diameter measurement value of the rubber roller when the feed rate of the cored bar is changed stepwise from w1 to w2,
Calculating a time difference Δt between the moment when the feed rate of the metal core is changed stepwise and the moment when the outer diameter measurement value starts to change;
Calculating the distance d0 by d0 = w2 × Δt;
A rubber roller extrusion molding machine according to claim 3 or 5, comprising:
前記芯金送り駆動手段による前記芯金の送り速度の指令値を出力し、
前記クロスヘッドの出口から押し出された前記ゴムローラの外径を測定し、
前記ゴムローラの所定の外径目標値をシフトさせた基準入力を出力し、
前記ゴムローラの前記外径測定値が前記基準入力と一致するように、前記芯金の送り速度の指令値を補正する、を有することを特徴とするゴムローラの製造方法。 A core metal feed driving means for continuously feeding a plurality of core bars of a predetermined length to the cross head in the longitudinal direction of the core metal; a rubber feed drive means for feeding a molten rubber material to the cross head; A rubber roller produced by an extrusion molding machine that extrudes a rubber roller covered with the rubber material from the outlet of the crosshead.
Output a command value of the feed rate of the cored bar by the cored bar feed driving means,
Measure the outer diameter of the rubber roller extruded from the outlet of the crosshead,
Output a reference input by shifting a predetermined outer diameter target value of the rubber roller,
A method of manufacturing a rubber roller, comprising: correcting a command value of the feed rate of the core bar so that the outer diameter measurement value of the rubber roller matches the reference input.
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