JP2563224B2 - 押出成形の制御方法 - Google Patents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、押出成形ラインの自動
制御方法に関する。
制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック等の押出成形品では、材料
が同一であっても成形速度やダイ温度等の成形条件の違
いにより、得られる成形品の特性が変化する。このた
め、異なった成形速度において一定品質の成形品を製造
する為には、ダイ温度等他の成形条件を成形速度に応じ
て変化させる必要がある。
が同一であっても成形速度やダイ温度等の成形条件の違
いにより、得られる成形品の特性が変化する。このた
め、異なった成形速度において一定品質の成形品を製造
する為には、ダイ温度等他の成形条件を成形速度に応じ
て変化させる必要がある。
【０００３】従来、押出成形ラインでは押出成形機のシ
リンダ温度、スクリュー回転数、ダイ温度、引取速度等
の成形条件は主として独立に制御されている。又、成形
条件を計測しながらデータをオンラインで解析し、その
回帰式で押出成形機を制御する多変量制御方法などが提
案されている（例えば、特開昭５８−１０８１２０、特
開昭５９−２１１１０３）。
リンダ温度、スクリュー回転数、ダイ温度、引取速度等
の成形条件は主として独立に制御されている。又、成形
条件を計測しながらデータをオンラインで解析し、その
回帰式で押出成形機を制御する多変量制御方法などが提
案されている（例えば、特開昭５８−１０８１２０、特
開昭５９−２１１１０３）。
【０００４】一方、押出成形品の肉厚やダイ内の成形材
料温度、圧力、スクリュー回転トルク等を測定し、これ
らを一定に保つために引取速度やダイの流路寸法、温
度、スクリュー回転数等を制御する方法も行われている
（例えば、特開昭４９−１５７５３、特開昭４８−１７
８５５、特開昭４９−９９５６３、特開昭４９−１３０
４５９、特開昭５０−９６６５、特開昭５０−１５１２
６２、特開昭５０−１５６５６９、特開昭５１−９１４
９、特開昭５２−１５１３５４、特開昭５３−１１９５
７、特開昭５３−１１７０７４、特開昭５７−１１０４
３０、特開昭５９−９８８２９、特開昭５９−１１５８
２５）。
料温度、圧力、スクリュー回転トルク等を測定し、これ
らを一定に保つために引取速度やダイの流路寸法、温
度、スクリュー回転数等を制御する方法も行われている
（例えば、特開昭４９−１５７５３、特開昭４８−１７
８５５、特開昭４９−９９５６３、特開昭４９−１３０
４５９、特開昭５０−９６６５、特開昭５０−１５１２
６２、特開昭５０−１５６５６９、特開昭５１−９１４
９、特開昭５２−１５１３５４、特開昭５３−１１９５
７、特開昭５３−１１７０７４、特開昭５７−１１０４
３０、特開昭５９−９８８２９、特開昭５９−１１５８
２５）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、押出成形ライン全体の各成形条件が、一定品質を保
つ為の条件を同時に満たしていなかったり、成形品の品
質測定部と、例えばダイ等の品質決定部分が離れている
為に、連続的に製造されている押出成形では時間差を生
じ、不良品や一定でない品質の成形品が生じることにな
る。
は、押出成形ライン全体の各成形条件が、一定品質を保
つ為の条件を同時に満たしていなかったり、成形品の品
質測定部と、例えばダイ等の品質決定部分が離れている
為に、連続的に製造されている押出成形では時間差を生
じ、不良品や一定でない品質の成形品が生じることにな
る。
【０００６】一方、始動時の比較的遅い成形速度から成
形速度を上昇させる場合や、材料配合等の他工程との関
係により成形速度を調整する必要のある場合、さらに停
止時に成形速度を遅くしていく場合などの非定常状態で
は、スクリュー回転数によって調整される押出量や引取
速度、及びダイ温度を独立した制御の元に変更する為
に、一定品質となる適性成形条件でない時間が生じる。
形速度を上昇させる場合や、材料配合等の他工程との関
係により成形速度を調整する必要のある場合、さらに停
止時に成形速度を遅くしていく場合などの非定常状態で
は、スクリュー回転数によって調整される押出量や引取
速度、及びダイ温度を独立した制御の元に変更する為
に、一定品質となる適性成形条件でない時間が生じる。
【０００７】また、各装置は設定信号を送ってから設定
値に到達するまでの時間がそれぞれ異なる為に、理想的
な設定値を多変量制御によって同時に設定しても、現実
には一定品質を得る成形条件が実現できないといった場
合が多い。
値に到達するまでの時間がそれぞれ異なる為に、理想的
な設定値を多変量制御によって同時に設定しても、現実
には一定品質を得る成形条件が実現できないといった場
合が多い。
【０００８】すなわち、押出成形ラインの各設備におい
ては、各系の温度や速度等の挙動の立ち上がり時間が異
なるのが一般的である。例えば、ダイ温度が設定温度に
到達する時間は、スクリュー回転数が設定値に達する時
間に比較して遅い為、同時に設定変更した場合には適性
条件よりも低いダイ温度で成形することになり、又、先
にダイ温度を設定して適性温度になってからスクリュー
回転数を設定する場合にも、適性ダイ温度よりも高い条
件で成形することになるために、光沢や機械的特性など
の成形品の品質を一定にできない。
ては、各系の温度や速度等の挙動の立ち上がり時間が異
なるのが一般的である。例えば、ダイ温度が設定温度に
到達する時間は、スクリュー回転数が設定値に達する時
間に比較して遅い為、同時に設定変更した場合には適性
条件よりも低いダイ温度で成形することになり、又、先
にダイ温度を設定して適性温度になってからスクリュー
回転数を設定する場合にも、適性ダイ温度よりも高い条
件で成形することになるために、光沢や機械的特性など
の成形品の品質を一定にできない。
【０００９】例えば、成形速度５ｍ／分で適性ダイ温度
の状態から、成形速度１０ｍ／分に設定後、ダイ温度が
適性値に達するのに２０分を要する場合には、約２００
ｍの不良品を成形してしまうことになる。又、スクリュ
ー回転数が一定になる時間は引取速度が設定値に達する
時間に比較して長い為、定常状態に達する時間差によ
り、成形品肉厚の変動といった不具合が生じる。
の状態から、成形速度１０ｍ／分に設定後、ダイ温度が
適性値に達するのに２０分を要する場合には、約２００
ｍの不良品を成形してしまうことになる。又、スクリュ
ー回転数が一定になる時間は引取速度が設定値に達する
時間に比較して長い為、定常状態に達する時間差によ
り、成形品肉厚の変動といった不具合が生じる。
【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、非定常状態にあるあらゆ
る成形速度で常に一定の品質が得られる成形条件を設定
できる押出成形の制御方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、非定常状態にあるあらゆ
る成形速度で常に一定の品質が得られる成形条件を設定
できる押出成形の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明における押出成形の制御方法は、第１に、押
出成形ラインにおける所望の押出流量もしくは成形条件
中の引取速度を得る為に、予め実験により求めた成形材
料及び成形条件と成形品特性の関係から成形条件中のダ
イ設定温度を求めてこれを設定し、この設定温度とは独
立に実測したダイ温度を元に、予め実験により求めた成
形材料及び成形条件と押出流量もしくは成形条件中の引
取速度の関係を用いてスクリュー回転数を求め、設定す
ることを特徴とする。
に、本発明における押出成形の制御方法は、第１に、押
出成形ラインにおける所望の押出流量もしくは成形条件
中の引取速度を得る為に、予め実験により求めた成形材
料及び成形条件と成形品特性の関係から成形条件中のダ
イ設定温度を求めてこれを設定し、この設定温度とは独
立に実測したダイ温度を元に、予め実験により求めた成
形材料及び成形条件と押出流量もしくは成形条件中の引
取速度の関係を用いてスクリュー回転数を求め、設定す
ることを特徴とする。
【００１２】第２に、押出成形ラインにおける所望の押
出流量もしくは成形条件中の引取速度を得る為に、予め
実験により求めた成形材料及び成形条件を成形品特性の
関係から成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定
し、この設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、
予め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量
もしくは成形条件中の引取速度の関係を用いてスクリュ
ー回転数を求め、これを設定し、押出成形ラインにおけ
るスクリュー回転数を実測し、予め実験により求めた成
形材料及び成形条件と押出流量の関係もしくは成形条件
中の引取速度との関係から、実測したスクリュー回転数
に対応する引取速度の設定を行うことを特徴とする。
出流量もしくは成形条件中の引取速度を得る為に、予め
実験により求めた成形材料及び成形条件を成形品特性の
関係から成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定
し、この設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、
予め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量
もしくは成形条件中の引取速度の関係を用いてスクリュ
ー回転数を求め、これを設定し、押出成形ラインにおけ
るスクリュー回転数を実測し、予め実験により求めた成
形材料及び成形条件と押出流量の関係もしくは成形条件
中の引取速度との関係から、実測したスクリュー回転数
に対応する引取速度の設定を行うことを特徴とする。
【００１３】第３に、押出成形の立ち上げ、停止又は速
度変更を行う場合において、所望の押出流量もしくは成
形条件中の引取速度を得る為に、まず始めに予め実験に
より求めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係か
ら成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、こ
の設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実
験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしく
は成形条件中の引取速度の関係からスクリュー回転数を
求め、これを設定し、次にスクリュー回転数を実測し、
予め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量
の関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取
速度の設定を行うことにより、目標の成形速度を実現す
る押出成形の立ち上げ、停止、及び成形速度変更を行う
ことを特徴とする。
度変更を行う場合において、所望の押出流量もしくは成
形条件中の引取速度を得る為に、まず始めに予め実験に
より求めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係か
ら成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、こ
の設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実
験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしく
は成形条件中の引取速度の関係からスクリュー回転数を
求め、これを設定し、次にスクリュー回転数を実測し、
予め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量
の関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取
速度の設定を行うことにより、目標の成形速度を実現す
る押出成形の立ち上げ、停止、及び成形速度変更を行う
ことを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明は、押出成形機、ダイ、サイジングダ
イ、冷却装置、引取装置及び切断装置を持ち、投入材料
温度、成形機スクリュー回転数、シリンダ温度、ダイ温
度、サイジングダイ温度、冷却媒体温度、引取速度等の
押出成形条件を測定するセンサーをそれぞれ一個または
複数個設け、予め実験により求めた成形材料Ｍ、成形機
Ｅ、ダイＤ及び押出成形条件Ｘi と、衝撃強さ、引張強
さ、伸び、表面光沢といった成形品特性Ｒとの１個また
は複数個の関係、 Ｒi ＝（Ｍ，Ｅ，Ｄ，Ｘi ）・・・・・（ａ） と、予め実験により求めた成形材料Ｍ、成形材料温度Ｔ
m 、シリンダ温度Ｔc 、ダイ温度Ｔd 、スクリュー回転
数Ｎs と、押出流量Ｑとの１個または複数個の関係、 Ｑ＝ｇ(Ｍ，Ｔm ，Ｔc ，Ｔd ，Ｎs ）・・・・・（ｂ） とからなるデータベースを持つ記憶装置と、測定された
成形条件とデータベースを照合して、いかなる成形速度
においても常に良品となる成形条件を計算する情報処理
装置と、スクリュー回転数、シリンダ温度、ダイ温度、
サイジングダイ温度、冷却媒体温度、引取速度等を制御
する装置を設けた押出成形ラインにおいて、以下のよう
な各工程を有する。
イ、冷却装置、引取装置及び切断装置を持ち、投入材料
温度、成形機スクリュー回転数、シリンダ温度、ダイ温
度、サイジングダイ温度、冷却媒体温度、引取速度等の
押出成形条件を測定するセンサーをそれぞれ一個または
複数個設け、予め実験により求めた成形材料Ｍ、成形機
Ｅ、ダイＤ及び押出成形条件Ｘi と、衝撃強さ、引張強
さ、伸び、表面光沢といった成形品特性Ｒとの１個また
は複数個の関係、 Ｒi ＝（Ｍ，Ｅ，Ｄ，Ｘi ）・・・・・（ａ） と、予め実験により求めた成形材料Ｍ、成形材料温度Ｔ
m 、シリンダ温度Ｔc 、ダイ温度Ｔd 、スクリュー回転
数Ｎs と、押出流量Ｑとの１個または複数個の関係、 Ｑ＝ｇ(Ｍ，Ｔm ，Ｔc ，Ｔd ，Ｎs ）・・・・・（ｂ） とからなるデータベースを持つ記憶装置と、測定された
成形条件とデータベースを照合して、いかなる成形速度
においても常に良品となる成形条件を計算する情報処理
装置と、スクリュー回転数、シリンダ温度、ダイ温度、
サイジングダイ温度、冷却媒体温度、引取速度等を制御
する装置を設けた押出成形ラインにおいて、以下のよう
な各工程を有する。
【００１５】（１） ａ．押出成形開始時に、使用する成形機、成形材料、ダ
イ、製造する成形品の断面寸法を情報処理装置に入力す
ることにより、成形条件を決定するのに用いるデータを
選択し、 ｂ．所望の成形速度を情報処理装置に入力しており、 ｃ．選択したデータを用いて、設定成形速度において成
形品が良品となるダイ温度を求め、 ｄ．ダイ温度制御装置に求めたダイ温度をまず第１に設
定する。 ｅ．設置した温度測定装置によりダイ温度及びシリンダ
温度、材料温度を測定し、 ｆ．設定ダイ温度に達するまで、測定された実際のダイ
温度、シリンダ温度、材料温度において成形品が良品と
なる成形速度を、式（ｂ）を元に情報処理装置により求
め、 ｇ．常温における成形材料の密度ｍ、成形品断面寸法デ
ータより計算で求めた断面積Ａ、計算により求めた成形
速度Ｖを用いて、所定の断面寸法となる押出量Ｑを、 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・（ｃ） なる関係式より情報処理装置により求め、 ｈ．式（ｂ）を用いて必要な押出量を得る為のスクリュ
ー回転数Ｎｓを求め、 ｉ．求めたスクリュー回転数となるように成形機に自動
的に設定する。
イ、製造する成形品の断面寸法を情報処理装置に入力す
ることにより、成形条件を決定するのに用いるデータを
選択し、 ｂ．所望の成形速度を情報処理装置に入力しており、 ｃ．選択したデータを用いて、設定成形速度において成
形品が良品となるダイ温度を求め、 ｄ．ダイ温度制御装置に求めたダイ温度をまず第１に設
定する。 ｅ．設置した温度測定装置によりダイ温度及びシリンダ
温度、材料温度を測定し、 ｆ．設定ダイ温度に達するまで、測定された実際のダイ
温度、シリンダ温度、材料温度において成形品が良品と
なる成形速度を、式（ｂ）を元に情報処理装置により求
め、 ｇ．常温における成形材料の密度ｍ、成形品断面寸法デ
ータより計算で求めた断面積Ａ、計算により求めた成形
速度Ｖを用いて、所定の断面寸法となる押出量Ｑを、 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・（ｃ） なる関係式より情報処理装置により求め、 ｈ．式（ｂ）を用いて必要な押出量を得る為のスクリュ
ー回転数Ｎｓを求め、 ｉ．求めたスクリュー回転数となるように成形機に自動
的に設定する。
【００１６】（２） ａ．実際のスクリュー回転数を測定して、押出量Ｑを式
（ｂ）から計算により求め、式（ｃ）により成形品断面
積が一定となる引取速度を計算により求めて、 ｂ．引取装置にこの引取速度を設定する。
（ｂ）から計算により求め、式（ｃ）により成形品断面
積が一定となる引取速度を計算により求めて、 ｂ．引取装置にこの引取速度を設定する。
【００１７】（３） ａ．押出成形開始時に、使用する成形機、成形材料、ダ
イ、製造する成形品の断面寸法を情報処理装置に入力す
ることにより、成形条件を決定するのに用いるデータを
選択し、 ｂ．設定変更する目標の成形速度を情報処理装置に入力
し、 ｃ．選択したデータを用いて、目標成形速度において成
形品が良品となるダイ温度を求め、 ｄ．ダイ温度制御装置に求めたダイ温度をまず第１に設
定する。 ｅ．設置した温度測定装置によりダイ温度及びシリンダ
温度、材料温度を測定し、 ｆ．設定ダイ温度に達するまで、測定された実際のダイ
温度、シリンダ温度、材料温度において成形品が良品と
なる成形速度を、式（ｂ）を元に情報処理装置により求
め、 ｇ．常温における成形材料の密度ｍ、成形品断面寸法デ
ータより計算で求めた断面積Ａ、計算により求めた成形
速度Ｖを用いて、所定の断面寸法となる押出量Ｑを、 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・（ｃ） なる関係式より情報処理装置により求め、 ｈ．式（ｂ）を用いて必要な押出量を得る為のスクリュ
ー回転数Ｎs を求め、 ｉ．求めたスクリュー回転数となるように成形機に自動
的に設定する。 ｊ．実際のスクリュー回転数を測定して押出量Ｑを、式
（ｂ）から計算により求め、式（ｃ）により成形品の断
面積が一定となる引取速度を計算により求めて、 ｋ．引取装置にこの引取速度を設定する。 これにより、ダイ温度が目標温度に達するまで、上記の
方法を繰り返し、目標成形速度を達成する為の押出成形
の立ち上げ、停止又は温度変更を行う。
イ、製造する成形品の断面寸法を情報処理装置に入力す
ることにより、成形条件を決定するのに用いるデータを
選択し、 ｂ．設定変更する目標の成形速度を情報処理装置に入力
し、 ｃ．選択したデータを用いて、目標成形速度において成
形品が良品となるダイ温度を求め、 ｄ．ダイ温度制御装置に求めたダイ温度をまず第１に設
定する。 ｅ．設置した温度測定装置によりダイ温度及びシリンダ
温度、材料温度を測定し、 ｆ．設定ダイ温度に達するまで、測定された実際のダイ
温度、シリンダ温度、材料温度において成形品が良品と
なる成形速度を、式（ｂ）を元に情報処理装置により求
め、 ｇ．常温における成形材料の密度ｍ、成形品断面寸法デ
ータより計算で求めた断面積Ａ、計算により求めた成形
速度Ｖを用いて、所定の断面寸法となる押出量Ｑを、 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・（ｃ） なる関係式より情報処理装置により求め、 ｈ．式（ｂ）を用いて必要な押出量を得る為のスクリュ
ー回転数Ｎs を求め、 ｉ．求めたスクリュー回転数となるように成形機に自動
的に設定する。 ｊ．実際のスクリュー回転数を測定して押出量Ｑを、式
（ｂ）から計算により求め、式（ｃ）により成形品の断
面積が一定となる引取速度を計算により求めて、 ｋ．引取装置にこの引取速度を設定する。 これにより、ダイ温度が目標温度に達するまで、上記の
方法を繰り返し、目標成形速度を達成する為の押出成形
の立ち上げ、停止又は温度変更を行う。
【００１８】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例
を説明する。 （１）押出成形ラインの構成 図１に示すように、押出成形機１に付属するシリンダ２
に、該シリンダ２を昇温するためのバンドヒータ３と、
シリンダ２の実温度を測定するための熱電対４を設置し
ている。
を説明する。 （１）押出成形ラインの構成 図１に示すように、押出成形機１に付属するシリンダ２
に、該シリンダ２を昇温するためのバンドヒータ３と、
シリンダ２の実温度を測定するための熱電対４を設置し
ている。
【００１９】押出成形機１に属するスクリュー５の回転
数は、設定通り自動的に回転されるようになっており、
又、この回転数は実測できるようになっている。シリン
ダ２の先端にはダイ６が設置され、バンドヒータ７によ
って昇温し、熱電対８によって実温度が測定できるよう
になっている。スクリュー５の回転によって押し出され
た成形材料は、サイジングダイ９及び水槽１０を通って
冷却される。成形品１９は引取装置１１により任意の速
度で引取られる。引取速度は引取速度測定装置１２によ
って測定される。
数は、設定通り自動的に回転されるようになっており、
又、この回転数は実測できるようになっている。シリン
ダ２の先端にはダイ６が設置され、バンドヒータ７によ
って昇温し、熱電対８によって実温度が測定できるよう
になっている。スクリュー５の回転によって押し出され
た成形材料は、サイジングダイ９及び水槽１０を通って
冷却される。成形品１９は引取装置１１により任意の速
度で引取られる。引取速度は引取速度測定装置１２によ
って測定される。
【００２０】測定されたシリンダ温度、スクリュー回転
数、ダイ温度、引取速度は信号分配器１３、入出力イン
ターフェース１４を通って、コンピュータ１５に転送さ
れる。また、同コンピュータ１５からは制御情報が出力
される。
数、ダイ温度、引取速度は信号分配器１３、入出力イン
ターフェース１４を通って、コンピュータ１５に転送さ
れる。また、同コンピュータ１５からは制御情報が出力
される。
【００２１】コンピュータ１５は、測定データを時刻と
ともに記録保存したり、制御情報を計算するためのデー
タベースを持つ為の記憶装置１６と、成形速度などの情
報を入力するためのキーボード１７と、情報を表示する
ためのディスプレイ１８と共にコンピュータシステムを
構成している。
ともに記録保存したり、制御情報を計算するためのデー
タベースを持つ為の記憶装置１６と、成形速度などの情
報を入力するためのキーボード１７と、情報を表示する
ためのディスプレイ１８と共にコンピュータシステムを
構成している。
【００２２】（２）成形品特性と成形条件の関係 押出成形品の品質としては、衝撃強さ、引張強さ、伸
び、破壊靱性値といった機械的特性や、光沢度、色差、
表面粗さといった表面特性、電気伝導度、熱伝導率など
の内部特性がある。ここでは、衝撃強さを品質評価項目
として選ぶ。
び、破壊靱性値といった機械的特性や、光沢度、色差、
表面粗さといった表面特性、電気伝導度、熱伝導率など
の内部特性がある。ここでは、衝撃強さを品質評価項目
として選ぶ。
【００２３】成形を支配する要因には、ダイ温度、シリ
ンダ温度、スクリュー回転数、投入される材料温度、外
気温度、サイジングダイ温度、水槽温度、引取速度、成
形材料温度、成形品温度変化等がある。ここでは、成形
速度及びダイ温度を成形条件として選ぶ。
ンダ温度、スクリュー回転数、投入される材料温度、外
気温度、サイジングダイ温度、水槽温度、引取速度、成
形材料温度、成形品温度変化等がある。ここでは、成形
速度及びダイ温度を成形条件として選ぶ。
【００２４】衝撃強さはそのサンプルの成形条件ととも
に測定記録する。ダイ温度、成形速度はそれぞれ独立に
３点以上に設定して、最低５点以上の異なった組合せの
成形条件に設定し、その時のサンプルを切り出し、衝撃
試験により衝撃強さを計測し、衝撃強さＲと成形速度Ｖ
及びダイ温度Ｔd との関係式を決定する。ここでは、次
に示すようなＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を係数に持
つ２次多項式を採用する。 Ｒ＝Ｃ１＋Ｃ２Ｔ＋Ｃ３Ｖ＋Ｃ４Ｔ2 ＋Ｃ５Ｖ2 ・・・・・ (ｄ）
に測定記録する。ダイ温度、成形速度はそれぞれ独立に
３点以上に設定して、最低５点以上の異なった組合せの
成形条件に設定し、その時のサンプルを切り出し、衝撃
試験により衝撃強さを計測し、衝撃強さＲと成形速度Ｖ
及びダイ温度Ｔd との関係式を決定する。ここでは、次
に示すようなＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を係数に持
つ２次多項式を採用する。 Ｒ＝Ｃ１＋Ｃ２Ｔ＋Ｃ３Ｖ＋Ｃ４Ｔ2 ＋Ｃ５Ｖ2 ・・・・・ (ｄ）
【００２５】図２に、これらの関係をグラフとして示し
た。品質評価項目は一つだけに限らず、品質評価項目に
優先順位をつけ、それぞれの関係式を連立して解くこと
により制御条件を決定することもできる。
た。品質評価項目は一つだけに限らず、品質評価項目に
優先順位をつけ、それぞれの関係式を連立して解くこと
により制御条件を決定することもできる。
【００２６】（３）成形速度と押出量の関係 押出流量が一定であっても、計測する位置によって押し
出しされる成形材料の体積流量は、成形材料の温度や圧
力が異なると、必ずしも一定とならない。本実施例で
は、成形材料の常温での密度ｍを用いることにより、成
形品の断面積Ａ及び成形速度Ｖと押出質量Ｑとの関係を
次式によって決定する。 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・ (ｅ） 図３に、成形速度と押出流量の関係図を示す。
出しされる成形材料の体積流量は、成形材料の温度や圧
力が異なると、必ずしも一定とならない。本実施例で
は、成形材料の常温での密度ｍを用いることにより、成
形品の断面積Ａ及び成形速度Ｖと押出質量Ｑとの関係を
次式によって決定する。 Ｑ＝ｍＡＶ・・・・・ (ｅ） 図３に、成形速度と押出流量の関係図を示す。
【００２７】（４）押出量と成形条件の関係 押出量Ｑは、ダイ温度、シリンダ温度、スクリュー回転
数、投入される材料温度、外気温度、サイジングダイ温
度、水槽温度、引取速度、成形材料温度といった条件に
より変化すると考えられるが、本実施例では、ダイ温度
Ｔd 及びスクリュー回転数Ｎs を変数として採用する。
ダイ温度及びスクリュー回転数をそれぞれ２点以上変化
させることにより、最低３点の異なった成形条件により
押出成形を実施して、その時の成形材料の押出質量流量
Ｑを計測する。例えば次に示す様なＡ１，Ａ２，Ａ３の
３つの係数を持つ１次多項式により関係を定式化する。 Ｑ＝Ａ１＋Ａ２Ｎs ＋Ａ３Ｔd ・・・・・（ｆ） 図４に、押出量とダイ温度、スクリュー回転数の関係を
示す。
数、投入される材料温度、外気温度、サイジングダイ温
度、水槽温度、引取速度、成形材料温度といった条件に
より変化すると考えられるが、本実施例では、ダイ温度
Ｔd 及びスクリュー回転数Ｎs を変数として採用する。
ダイ温度及びスクリュー回転数をそれぞれ２点以上変化
させることにより、最低３点の異なった成形条件により
押出成形を実施して、その時の成形材料の押出質量流量
Ｑを計測する。例えば次に示す様なＡ１，Ａ２，Ａ３の
３つの係数を持つ１次多項式により関係を定式化する。 Ｑ＝Ａ１＋Ａ２Ｎs ＋Ａ３Ｔd ・・・・・（ｆ） 図４に、押出量とダイ温度、スクリュー回転数の関係を
示す。
【００２８】式（ｄ）及び式（ｆ）の関係は、１次また
は２次以上の線形多項式によって関係付けることもでき
る。また、指数関係、三角関数その他の任意の関数を用
いて表現したり、非線形方程式によって表現することも
考えられる。
は２次以上の線形多項式によって関係付けることもでき
る。また、指数関係、三角関数その他の任意の関数を用
いて表現したり、非線形方程式によって表現することも
考えられる。
【００２９】（５）成形品特性、成形条件の制限条件 衝撃強さ、引張強さ、伸び、破壊靱性値といった機械的
特性や、光沢度、色差、表面粗さといった表面特性、電
気伝導度、熱伝導率などの内部特性といった成形品の品
質特性には、工業上満たすべき条件が存在する。例え
ば、落球衝撃値は１４０cm以上なければならないといっ
た条件が存在する。
特性や、光沢度、色差、表面粗さといった表面特性、電
気伝導度、熱伝導率などの内部特性といった成形品の品
質特性には、工業上満たすべき条件が存在する。例え
ば、落球衝撃値は１４０cm以上なければならないといっ
た条件が存在する。
【００３０】一方、成形品特性を支配する条件としての
成形条件以外に、エネルギ効率や機械能力といった制限
条件が成形条件を支配する。例えば、ダイ温度はエネル
ギ効率の観点からなるべく低い方が良いといった条件が
ある。
成形条件以外に、エネルギ効率や機械能力といった制限
条件が成形条件を支配する。例えば、ダイ温度はエネル
ギ効率の観点からなるべく低い方が良いといった条件が
ある。
【００３１】（６）データベース 上記の（２）〜（５）で求めた関係式は、（１）で示し
たコンピュータシステムにデータベースとして登録す
る。データベースには求めた関係式の係数をダイ識別コ
ード、成形材料識別コードと共に登録することにより、
使用するダイ、成形材料により呼び出される構造を形成
している。データベースは関係式の係数の替わりに実験
データをテーブルとして登録して形成することもでき
る。
たコンピュータシステムにデータベースとして登録す
る。データベースには求めた関係式の係数をダイ識別コ
ード、成形材料識別コードと共に登録することにより、
使用するダイ、成形材料により呼び出される構造を形成
している。データベースは関係式の係数の替わりに実験
データをテーブルとして登録して形成することもでき
る。
【００３２】（７）成形条件の入力 押出成形始動時には、コンピュータシステムに成形機Ｎ
o 、成形品断面寸法、ダイＮo 、成形材料Ｎo を入力
し、これによりデータベースから使用すべき関係データ
を自動的に選別する。始動時、又は任意の成形速度で稼
働している成形ラインに対して、設定又は変更すべき目
標成形速度Ｖmax を入力する。
o 、成形品断面寸法、ダイＮo 、成形材料Ｎo を入力
し、これによりデータベースから使用すべき関係データ
を自動的に選別する。始動時、又は任意の成形速度で稼
働している成形ラインに対して、設定又は変更すべき目
標成形速度Ｖmax を入力する。
【００３３】（８）成形条件の制御 目標成形速度Ｖmax が入力された場合、上述関係式を用
いて、成形速度が目標値Ｖmax に到達したときに一定の
成形品特性( 例えば、衝撃特性が１４０cm以上) が得ら
れるダイ温度Ｔｄを、式（ｄ）により計算して求める。
例えば、第２図を用いて説明すると、目標成形速度Ｖma
x を7m/ 分とする場合、ダイ温度は２００℃に設定すれ
ば良いことがわかる。
いて、成形速度が目標値Ｖmax に到達したときに一定の
成形品特性( 例えば、衝撃特性が１４０cm以上) が得ら
れるダイ温度Ｔｄを、式（ｄ）により計算して求める。
例えば、第２図を用いて説明すると、目標成形速度Ｖma
x を7m/ 分とする場合、ダイ温度は２００℃に設定すれ
ば良いことがわかる。
【００３４】次に計算したダイ温度の設定を行う。ダイ
温度を設定と同時にその温度は急激には変化せず、温度
変化にある程度の時間が必要となる。従って、ダイ温度
以外の成形条件はこの時点では設定変更することができ
ない。そこで、本発明ではダイの実温度Ｔd を熱電対で
測定して求め、式（ｄ）を用いて実際のダイ温度におい
て満足する成形品特性（Ｒ＞１４０cm)となる成形速度
Ｖを計算により求める。
温度を設定と同時にその温度は急激には変化せず、温度
変化にある程度の時間が必要となる。従って、ダイ温度
以外の成形条件はこの時点では設定変更することができ
ない。そこで、本発明ではダイの実温度Ｔd を熱電対で
測定して求め、式（ｄ）を用いて実際のダイ温度におい
て満足する成形品特性（Ｒ＞１４０cm)となる成形速度
Ｖを計算により求める。
【００３５】次に、式（ｅ）により一定断面寸法（Ａ：
一定）となる押出流量Ｑを計算して求める。更に、式
（ｆ）により必要な押出量Ｑを得る為のスクリュー回転
数Ｎｓを計算により求める。求めたスクリュー回転数を
押出成形機に設定する。すなわち、ダイの実測温度に其
づいたスクリュー回転数が計算によって求められる。求
めたスクリュー回転数を押出成形機に設定する。
一定）となる押出流量Ｑを計算して求める。更に、式
（ｆ）により必要な押出量Ｑを得る為のスクリュー回転
数Ｎｓを計算により求める。求めたスクリュー回転数を
押出成形機に設定する。すなわち、ダイの実測温度に其
づいたスクリュー回転数が計算によって求められる。求
めたスクリュー回転数を押出成形機に設定する。
【００３６】同様に、スクリュー回転数を実測により求
める。実測された回転数をもとに、式（ｆ）及び式
（ｅ）を用いて成形速度、すなわち引取速度を計算によ
り求めて、これを引取装置に設定する。ダイ温度が目標
値に達するまで、実測したダイ温度に基づいて計算した
スクリュー回転数を設定し、実測したスクリュー回転数
に基づいて計算した引取速度を設定する、上述の方法を
繰り返して実施する。本方法により、遷移状態にある任
意のダイ温度においても、一定の成形品特性が得られる
成形条件の設定が可能となる。
める。実測された回転数をもとに、式（ｆ）及び式
（ｅ）を用いて成形速度、すなわち引取速度を計算によ
り求めて、これを引取装置に設定する。ダイ温度が目標
値に達するまで、実測したダイ温度に基づいて計算した
スクリュー回転数を設定し、実測したスクリュー回転数
に基づいて計算した引取速度を設定する、上述の方法を
繰り返して実施する。本方法により、遷移状態にある任
意のダイ温度においても、一定の成形品特性が得られる
成形条件の設定が可能となる。
【００３７】（９）データベースの更新 初期に決定した式（ｄ）及び（ｆ）は、必ずしも全ての
条件を満たしているとは限らない。例えば、昼夜を通し
た生産を行う場合、外気温度に相違があるので、同一の
成形条件を使用できない可能性がある。同様に、季節変
動に伴う温度や湿度といった環境の変化も成形条件に影
響を及ぼす可能性がある。
条件を満たしているとは限らない。例えば、昼夜を通し
た生産を行う場合、外気温度に相違があるので、同一の
成形条件を使用できない可能性がある。同様に、季節変
動に伴う温度や湿度といった環境の変化も成形条件に影
響を及ぼす可能性がある。
【００３８】そこで、定期的に成形品サンプルを抽出
し、衝撃特性他の成形品特性を計測するとともに、コン
ピュータシステムによって同サンプル抽出時の成形条
件、外気温度等の環境条件を記録する。計測されたデー
タはコンピュータシステムに入力して、データベースを
更新する。この操作を繰り返すことにより、データベー
スは幅広い条件に対応したものに改善され、より安定し
た成形が自動的に実現することが可能となる。
し、衝撃特性他の成形品特性を計測するとともに、コン
ピュータシステムによって同サンプル抽出時の成形条
件、外気温度等の環境条件を記録する。計測されたデー
タはコンピュータシステムに入力して、データベースを
更新する。この操作を繰り返すことにより、データベー
スは幅広い条件に対応したものに改善され、より安定し
た成形が自動的に実現することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、押出成形ラインにおけ
る所望の押出流量もしくは成形条件中の引取速度を得る
為に、予め実験により求めた成形材料及び成形条件と成
形品特性の関係から成形条件中のダイ設定温度を求めて
これを設定し、この設定温度とは独立に実測したダイ温
度を元に、予め実験により求めた成形材料及び成形条件
と押出流量もしくは成形条件中の引取速度の関係を用い
てスクリュー回転数を求め、設定することにより、又、
押出成形ラインにおけるスクリュー回転数を実測し、予
め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量の
関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取速
度の設定を行うことにより、非定常状態にあるあらゆる
成形速度で常に一定の品質が得られる成形条件を設定す
ることができる。
る所望の押出流量もしくは成形条件中の引取速度を得る
為に、予め実験により求めた成形材料及び成形条件と成
形品特性の関係から成形条件中のダイ設定温度を求めて
これを設定し、この設定温度とは独立に実測したダイ温
度を元に、予め実験により求めた成形材料及び成形条件
と押出流量もしくは成形条件中の引取速度の関係を用い
てスクリュー回転数を求め、設定することにより、又、
押出成形ラインにおけるスクリュー回転数を実測し、予
め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量の
関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取速
度の設定を行うことにより、非定常状態にあるあらゆる
成形速度で常に一定の品質が得られる成形条件を設定す
ることができる。
【００４０】更に、押出成形の立ち上げ、停止又は速度
変更を行う場合において、所望の押出流量もしくは成形
条件中の引取速度を得る為に、まず始めに予め実験によ
り求めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係から
成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、この
設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実験
により求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしくは
成形条件中の引取速度の関係からスクリュー回転数を求
め、これを設定し、次にスクリュー回転数を実測し、予
め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量の
関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取速
度の設定を行うことにより、押出成形の立ち上げ、停止
工程や、成形速度の変更すべき場合などのあらゆる変化
しうる成形速度において、常に一定品質の成形品を製造
することができ、不良削減が実現できる。また、室温な
ど外部環境の変化に伴うダイ温度変化に対しても常に適
切な成形条件を設定して、常に一定品質の成形品を製造
することができる。更に、データの更新、学習機能を持
たせることによって、初期データベースの作成時間を短
くでき、昼夜、季節による温度などの環境変動を自動的
に修正して、常に安定した製造が可能となる。
変更を行う場合において、所望の押出流量もしくは成形
条件中の引取速度を得る為に、まず始めに予め実験によ
り求めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係から
成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、この
設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実験
により求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしくは
成形条件中の引取速度の関係からスクリュー回転数を求
め、これを設定し、次にスクリュー回転数を実測し、予
め実験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量の
関係もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取速
度の設定を行うことにより、押出成形の立ち上げ、停止
工程や、成形速度の変更すべき場合などのあらゆる変化
しうる成形速度において、常に一定品質の成形品を製造
することができ、不良削減が実現できる。また、室温な
ど外部環境の変化に伴うダイ温度変化に対しても常に適
切な成形条件を設定して、常に一定品質の成形品を製造
することができる。更に、データの更新、学習機能を持
たせることによって、初期データベースの作成時間を短
くでき、昼夜、季節による温度などの環境変動を自動的
に修正して、常に安定した製造が可能となる。
【図１】本発明方法を実施するための成形条件の測定や
設定に限定した装置構成のブロック図を示すものであ
る。
設定に限定した装置構成のブロック図を示すものであ
る。
【図２】成形品特性と成形条件の関係を示すものであ
る。
る。
【図３】特定の成形品に対して引取速度と押出量の関係
を示すものである。
を示すものである。
【図４】押出量と特定の成形条件の関係を示すものであ
る。
る。
１ 押出成形機 ２ シリンダ ３ バンドヒータ ４ 熱電対 ５ スクリュー ６ ダイ ７ バンドヒータ ８ 熱電対 ９ サイジングダイ １０ 水槽 １１ 引取装置 １２ 引取速度測定装置 １３ 信号分配機 １４ 入力インターフェース １５ コンピュータ １６ 記憶装置 １７ キーボード １８ ディスプレー １９ 成形品
Claims (3)
- 【請求項１】 押出成形ラインにおける所望の押出流量
もしくは成形条件中の引取速度を得る為に、予め実験に
より求めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係か
ら成形条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、こ
の設定温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実
験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしく
は成形条件中の引取速度の関係を用いてスクリュー回転
数を求め、設定することを特徴とする押出成形の制御方
法。 - 【請求項２】 押出成形ラインにおけるスクリュー回
転数を実測し、予め実験により求めた成形材料及び成形
条件と押出流量の関係もしくは成形条件中の引取速度と
の関係から、実測したスクリュー回転数に対応する引取
速度の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の押出
成形の制御方法。 - 【請求項３】 押出成形の立ち上げ、停止又は速度変更
を行う場合において、所望の押出流量もしくは成形条件
中の引取速度を得る為に、まず始めに予め実験により求
めた成形材料及び成形条件と成形品特性の関係から成形
条件中のダイ設定温度を求めてこれを設定し、この設定
温度とは独立に実測したダイ温度を元に、予め実験によ
り求めた成形材料及び成形条件と押出流量もしくは成形
条件中の引取速度の関係からスクリュー回転数を求め、
これを設定し、次にスクリュー回転数を実測し、予め実
験により求めた成形材料及び成形条件と押出流量の関係
もしくは成形条件中の引取速度との関係から引取速度の
設定を行うことにより、目標の成形速度を実現する押出
成形の立ち上げ、停止、及び成形速度変更を行うことを
特徴とする押出成形の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4157518A JP2563224B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 押出成形の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4157518A JP2563224B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 押出成形の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05318559A JPH05318559A (ja) | 1993-12-03 |
| JP2563224B2 true JP2563224B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15651429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4157518A Expired - Lifetime JP2563224B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 押出成形の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563224B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7391526B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2023-12-05 | 住友重機械工業株式会社 | 成形機及びコンピュータープログラム |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP4157518A patent/JP2563224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05318559A (ja) | 1993-12-03 |
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