JP2768832B2

JP2768832B2 - 押出し成形方法

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Publication number: JP2768832B2
Application number: JP7508032A
Authority: JP
Inventors: 幸正安藤; 勝富岸野
Original assignee: Tokai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokai Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: AU5716694A; DE69332271D1; DE69332271T2; CA2148083A1; US5567368A; EP0672515A1; WO1995006557A1; CA2148083C; EP0672515B1; EP0672515A4; ES2181708T3

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、成形品の断面形状が長さとともに変化する
押出し成形品について寸法誤差や品質のばらつき等のな
い良好な成形品を得るための押出し成形方法に関する。

背景技術長尺のゴム製品等を製造するために、押出し成形法が
用いられる。押出し成形法は、ゴム,PP（ポリプロピレ
ン）,PVC（ポリ塩化ビニル）等の成形材料をスクリュー
で混練・可塑化しながら加圧して、製品形状に対応する
開口を有する押出し口金（ダイ）から押し出すことによ
って、所望の形状とする成形方法である。

ここで、製品が一様な断面形状を有する場合には、一
定の形状の開口を有する固定式のダイから成形材料を連
続的に押し出せばよいが、成形品の断面形状が長さとと
もに変化する押出し成形品の製造においては、ダイの開
口部の形状・面積を成形品の断面形状に応じて変化させ
る必要がある。

このような押出し成形品の具体例としては、図９
（Ａ），図９（Ｂ），図９（Ｃ），図10に示される自動
車ボデー用のウェザーストリップ等がある。

図９（Ａ）に示されるように、このウェザーストリッ
プ50は自動車ボデー40のフロントグラス42の周縁に取り
付けられるものであり、フロントグラス42の両サイドに
沿ったサイド部52とフロントグラス42に上縁に沿ったア
ッパー部54とが、図10に介示されるように、一体として
押出し成形される。

ここで、図９（Ｂ）の断面図に示されるように、サイ
ド部52は自動車ボデー40の側面へ雨水が回り込むのを防
ぐため、中間に隔壁52aが設けられた断面形状を有して
いる。一方、図９（Ｃ）に示されるように、アッパー部
54にはこの隔壁がなく、サイド部52よりも小さい断面形
状となっている。従って、ウェザーストップ50の押出成
形においては、製品一個分の成形工程（１サイクル）に
おいて、図10に示されるように断面形状を変化させる必
要がある。

そこで、図11に示されるように、ダイ開口部210の形
状を変化させられる可動ダイ208が、押出し成形機201の
ダイ204に設けられる。図11には詳しく示されていない
が、この可動ダイ208は、互いに直交する方向に移動可
能な二つの可動ダイから構成されている。そして、一方
の可動ダイの位置によって図９（Ｂ），図９（Ｃ）の上
下方向の寸法が規定され、他方の可動ダイの位置によっ
て図９（Ｂ），図９（Ｃ）の左右方向のくびれの形状が
規定される。

このような二つの可動ダイを有する押出し成形機の構
造は、例えば、先の特許出願に係る特開平４−356216号
公報に記載されたものと同様である。

この可動ダイ208の位置が、図示しない制御機構によ
って、押出しスクリューＳの押出しに同期して動かさ
れ、ダイ開口部210の状が図９（Ｂ）の断面形状52と図
９（Ｃ）の断面形状54の間で変化する。

このようにして、図10に示されるように、所定の長さ
とともに断面形状が変化するウェザーストリップ成形品
50が得られる。

さて、このウェザーストリップ50のような断面形状が
変化する押出し成形品の製造においては、成形体の各部
の断面形状が所定の寸法を有し、品質のばらつきのない
成形品を安定して製造することが重要である。このため
には、断面形状の異なる各部について、それぞれ適正な
量の成形材料が安定して押し出されるよう制御する必要
がある。

しかし、かかる製品の押出し成形においては、成形品
の断面形状に対応して可動ダイ208が移動してダイ開口
部210の面積が変化するため、押し出される成形材料に
加えられる固定ダイ内部の圧力（以下、「背圧」とい
う。）やダイ開口部210からの吐出量等が変動する。

このような背圧や吐出量の変動は、成形材料がダイ開
口部から押し出されて背圧から開放される際に起こる膨
張（ダイスウェル）の大きさの変動をもたらし、断面寸
法の誤差の原因となる。

そこで、かかる背圧や吐出量の変動を防止して、所定
の断面寸法を有する押出し成形品を製造するために、種
々の押出し成形方法が開発されている。

このような押出し成形方法としては、例えば、特開平
５−104604号公報に記載されたウェザストリップの製造
方法ならびに装置の発明、あるいは特開平５−104605号
公報等に記載されたウェザストリップの製造方法の発明
がある。

前者の公報に記載された技術においては、製品開孔面
積の変化による押出しダイの近傍における背圧の変動を
検知して、背圧調整用の孔の開度を調節する方法が開示
されている。すなわち、製品開孔が縮小されたことによ
って背圧が上昇したときは、背圧調整用の孔の開度を大
きくして余分な成形材料を逃がす制御が行われる。

これによって、ダイ開口部から押し出される成形材料
は適量となり、成形体に加わる背圧も適正範囲内に入る
ため、ダイスウェルの変動に起因する押出し成形品の寸
法誤差が防止される。

また、後者の公報に記載された技術においては、製品
開孔面積の変化に伴う押出しダイの近傍における背圧の
変動を検知して、この背圧の値に応じて押出しスクリュ
ーの回転数を増減して押出し圧力を調節する方法が開示
されている。

ここで、スクリュー回転数の増減は、必ずしも得られ
る背圧が一定になるように制御されるとは限らず、各部
の断面形状に応じた最適な背圧になるように制御され
る。

これによって、背圧の好ましくない変動が防止され、
ダイスウェルによる断面寸法の変動が抑えられて、押出
し成形品の断面寸法が制御される。

しかしながら、背圧調節用の孔から成形材料を逃がす
ことによって背圧を調節する方法は、背圧調節用の孔か
ら排出される分の成形材料が無駄になり、製造コストが
著しく高くなってしまう。

また、背圧の変動に応じてスクリュー回転数をフィー
ドバック制御する方法においては、図12（Ａ），図12
（Ｂ）に示されるような時間遅れが発生するために、以
下のような問題が生ずる。

図12（Ａ）は、図11の可動ダイ208の作動に伴ってダ
イ開口部210の近傍の背圧および押出しスクリューＳの
先端近傍のヘッド圧が変化する様子を示した図である。
また、図12（Ｂ）は、押出しスクリューＳの回転数の変
化に伴う背圧およびヘッド圧の変化の様子を示す図であ
る。

なお、背圧は図11に示される押出し成形機201のダイ
開口部210の近傍に設置された圧力センサ206によって、
またヘッド圧は押出しスクリューＳの先端近傍に設けら
れた圧力センサ228によって、それぞれ測定される。

図12（Ａ）に示されるように、可動ダイ208の位置が
変化してダイ開口部210の面積60が増加すると、ダイ開
口部210の近傍で生ずる背圧62は直ちに減少するが、ヘ
ッド圧64が減少するまでには時間遅れT₅₁が存在する。

これは、背圧が生ずるダイ開口部210の近傍から押出
しスクリューＳまでは距離があるために、圧力の変化が
伝播するのに時間がかかるためである。同様に、可動ダ
イ208が動いて開口部の面積60が減少してからヘッド圧6
4が増加するまでにも時間遅れT₅₂が存在する。

この事情は、逆に押出しスクリューＳの先端からダイ
開口部210まで圧力変化が伝播する場合にも全く同じで
ある。従って、図12（Ｂ）に示されるように、スクリュ
ー回転数66を変化させた場合に、この変化が背圧62の変
化として表れるまでにも、時間遅れT₅₃,T₅₄が存在す
る。

以上のことから、従来のスクリュー回転数のフィード
バック制御においては、図13に示されるような問題が生
ずる。なお、図13に示される押出し成形制御において
は、背圧62をほぼ一定にすることによって良好な押出し
成形品を得ようとする例を示している。

この制御においては、ダイ開口部面積60の変化によっ
てダイ開口部近傍で背圧62の変化68が測定されてからス
クリュー回転数66を制御しているため、時間遅れT₅₅,T
₅₆が存在する。この結果、これらの時間遅れT₅₅,T₅₆に
起因する背圧変動70,72が生じて、背圧62を一定に保つ
ことができない。このため、背圧変動部分70,72におい
て成形体の断面寸法の誤差や品質のばらつきが生ずると
いう問題点があった。

発明の開示そこで、本発明においては、成形材料を無駄にするこ
となく、所定の断面形状を有し、品質のばらつきのない
良好な押出し成形品を安定して得ることができる押出し
成形方法を提案する。

（１）第１の発明は、開口部の形状を変化させることが
できるダイと、そのダイに成形材料を押し出す押出し装
置とを有する押出し成形装置において、予め前記ダイの
開口部形状に対応して前記ダイ中の前記成形材料に関す
る物理量の許容値を決定する準備工程と、その準備工程
で決定された許容値が得られるように前記押出し装置を
制御しつつ押出し成形する押出成形工程とを有し、前記
押出し装置の能力が前記開口部形状の変化タイミングに
先立って増減調整されることを特徴とする押出し成形方
法である。

この押出し成形方法によれば、押出し成形工程に先立
つ準備工程において、ダイ中の成形材料に関する物理量
についての許容値が予め決定される。この物理量は、押
出し成形によって得られる押出し成形品の品質が適正範
囲内にあることの評価指標となる。そして、この許容値
が得られるように押出し装置が制御されて、押出し成形
が行われる。

そして、押出し装置の能力がダイの開口部形状の変化
タイミングに先立って増減調整されることによって、押
出し装置による押出し力の変化がダイ中に伝達されるま
での時間遅れが解消されて、正しいタイミングで成形条
件がコントロールされて、所定の断面形状を有する、品
質のばらつきのない良好な押出し成形品を安定して得る
ことができる。

（２）また、第２の発明は、上記第１の発明に係る押出
し成形方法において、前記押出し装置中の押出しスクリ
ューの回転数の変化によって前記押出し装置を制御する
ことを特徴とする。

このように、押出しスクリューの回転数を変化させる
ことによって、押出し装置による押出し条件を迅速かつ
精密に制御することができるため、より的確な制御が可
能となる。

（３）また、第３の発明は、開口部の形状を変化させる
ことができるダイと、そのダイに成形材料を押し出す押
出し装置とを有する押出し成形装置において、予め前記
ダイの開口部形状に対応して前記ダイ中の前記成形材料
に関する物理量の許容値を決定する準備工程と、その準
備工程で決定された許容値が得られるように前記押出し
装置を制御しつつ押出し成形する押出し成形工程とを有
し、前記押出し装置中の押出しスクリューの回転数の変
化によって前記押出し装置を制御する押出し成形方法で
あって、予め前記押出しスクリューの回転数を所定のタ
イミングで変化させながら前記物理量を測定し、前記ス
クリュー回転数の変化と前記物理量の変化のタイミング
差を求めておき、そのタイミング差だけ先立って前記押
出し装置を制御することを特徴とする押出し成形方法で
ある。

このように、予め求められたスクリュー回転数変化と
物理量変化のタイミング差だけ早く押出し装置が制御さ
れることによって、適切なタイミングで物理量が変化す
るため、高精度の断面形状を有する良好な押出し成形品
を安定して得ることができる。

（４）また、第４の発明は、上記第1,第２または第３の
発明に係る押出し成形方法において、物理量としてダイ
内部の圧力（以下、「背圧」ともいう。）を用いること
を特徴とする。

この背圧は、成形材料の吐出量の変化に敏感に対応し
て変化する量であり、背圧の適正値を開口部形状に対応
して求め、この適正背圧値になるように押出し装置を制
御しつつ押出し成形を行うことによって、所定の断面形
状を有する良好な押出し成形品を高精度で得ることがで
きる。

（５）また、第５の発明は、上記第1,第2,第３または第
４の発明に係る押出し成形方法において、物理量の許容
値が前記開口部形状の変化に対応して変化することを特
徴とする。

すなわち、物理量の種類によっては、開口部形状が変
化する部分ごとにその許容値が異なる場合がある。従っ
て、開口部形状の変化に対応して物理量の許容値を変え
ることによって、より精度の高い制御が可能となる。

図面の簡単な説明図１は本発明に係る押出し成形方法の第１実施例にお
いて使用される押出し成形機の構成を示す図である。

図２は、押出し成形方法の第１実施例による制御の内
容を示す図である。

図３は、押出し成形方法の第１実施例における押出し
成形条件を決定する処理の手順を示すフローチャートで
ある。

図４は、本発明に係る押出し成形方法の第２実施例に
よる制御の内容を示す図である。

図５は、押出し成形方法の第２実施例および第３実施
例において使用される押出し成形機の構成を示す図であ
る。

図６は、押出し成形方法の第２実施例の手順を示すフ
ローチャートである。

図７は、押出し成形方法の第３実施例による制御の内
容を示す図である。

図８は、押出し成形方法の第３実施例の手順を示すフ
ローチャートである。

図９（Ａ），図９（Ｂ），図９（Ｃ）は、長さととも
に断面形状が変化する押出し成形品の一例であるウェザ
ーストリップを示す図である。

図10は、ウェザーストリップの断面形状の変化を示す
図である。

図11は、押出し成形機の内部構造を示す断面図であ
る。

図12（Ａ），図12（Ｂ）は、従来の押出し成形方法に
おける圧力変動の伝播の様子を示す図である。

図13は、従来例の押出し成形方法による背圧の変動を
示す図である。

発明を実施するための最良の形態＜第１実施例＞次に、本発明を具現化した第１実施例について、図１
〜図３を参照して説明する。本実施例の押出し成形方法
は、図１に示される押出し成形機101において、実行さ
れる。

図１に示されるように、押出し成形機101は、押出し
スクリューを内蔵した成形機本体102と、その前方に設
置された固定ダイ104を中心として構成されている。成
形機本体102の後部には、回転モータと回転力伝達機構
等を備えたスクリュー駆動装置103が設けられている。
このスクリュー駆動装置103によって成形機本体102内の
図示しない押出しスクリューが回転して、成形機本体10
2内に充填された成形材料が混練されつつ押し出され
る。

一方、固定ダイ104には、成形材料を所定の断面形状
に絞って押し出すための開口部110が設けられている。
そして、固定ダイ104には、この開口部110の形状・面積
を変化させるための可動ダイ108と、この可動ダイ108を
動かすための駆動機構112が取り付けられている。

ここで、図１には詳しく示されていないが、この可動
ダイ108は、互いに直交する方向に移動可能な二つの可
動ダイから構成されている。その詳細な構造は、上記の
特開平４−356216号公報に記載されたものと同様であ
る。

開口部110の前方には、冷却槽114が設置されている。
この冷却槽114は、押し出された成形体Ｗを通過させ
て、押出し時の混練等により加熱された成形体Ｗを冷却
・固化させるための装置である。

さらに、この冷却槽114の前方には、引取り装置118が
設置されている。この引取り装置118は、対向して設け
られた二対の巻き取りベルトがそれぞれ複数のローラで
駆動される装置である。

押し出された成形体Ｗがダイ開口部110を出たときに
加圧から開放されてダイ寸法より膨張（ダイスウェル）
しようとするのに対して、この引取り装置118によって
引っ張り力を付与して補償することによって所定の断面
寸法を維持させる。すなわち、この引取り装置118によ
って成形体Ｗに付与される引張り力と、ダイ開口部110
から成形材料が押し出される際に成形材料に加わる背圧
ならびに押出し速度、およびダイ開口部110の寸法によ
って、押出し成形品Ｗの最終的な断面形状・寸法が決ま
ることになる。

引取り装置118の引張り力あるいは引取り速度は変化
させることができるが、本実施例においては、引取り装
置118の引張り力・引取り速度は一定としている。そし
て、製品Ｗの寸法精度の制御は、可動ダイ108の位置の
制御やスクリュー駆動装置103による押出しスクリュー
の回転数の制御等によって行われる。しかし、製品の形
状や材質等によっては、引取り速度の製品各部であるい
は製品間で変化させる制御が行われる場合もある。

引取り装置118の手前には、一対のエンコーダ116が設
けられている。このエンコーダ116は、回転子を成形体
Ｗの側面に接触させて回転させ、この回転子の回転数か
ら成形体Ｗの引取り速度を連続的にモニターする装置で
ある。

なお、押出し成形機101においては、図１の紙面に垂
直な方向に成形体Ｗの断面寸法が変化する向きで押し出
されており、図１の上下方向には成形体Ｗの幅が変化し
ないため、エンコーダ116および引取り装置118の間隔は
一定のままとすることができる。

さらに、引取り装置118の前方には切断機120が設けら
れている。この切断機120は、前記エンコーダ116によっ
て測定される成形体Ｗの引取り長さの信号に基づいて、
所定長さごとに成形体Ｗを切り離して、図10に示される
所定の長さのウェザーストリップ製品50とするものであ
る。

前述の如く、本実施例においては、引取り速度を一定
としているため、切断機120による切断の開始時に切断
のタイミングを合わせれば、後はエンコーダ116による
引取り長さの信号のみに基づいて、一定の長さごとに切
断すれば良い。しかし、引取り速度を変化させる制御を
行う場合は、可動ダイ108の移動タイミングに対して切
断機120の切断タイミングを連動させる必要がある。

次に、かかる機械的な構成を有する押出し成形機101
の制御系の構成について、図１を参照しつつ説明する。

押出し形成機101の固定ダイ104内には、可動ダイ108
から離れた奥の部分において、背圧センサ106が挿入さ
れている。この背圧センサ106は、固定ダイ104の内部に
おいて成形材料に加えられる圧力（背圧）を測定するた
めの圧力センサである。

この背圧センサ106からは、出力信号線106aが取り出
されて、中央処理ユニット（演算装置）124に接続され
ている。この中央処理ユニット124からは、制御信号線1
24aが取り出されて、スクリュー回転制御ユニット126に
接続されている。さらに、スクリュー回転数制御ユニッ
ト126からは、電力線126aが取り出されて、スクリュー
駆動装置103に接続されている。

また、前記エンコーダ116からは、二本の出力信号線1
16a,116bが取り出されており、それぞれ可動ダイ制御ユ
ニット122と、前記切断機120の図示しない駆動機構に接
続されている。

可動ダイ制御ユニット122,中央処理ユニット124およ
びスクリュー回転数制御ユニット126は、CPU（中央処理
装置）およびRAM,ROMのメモリ装置を中心とするコンピ
ュータシステムであり、これらのCPU,RAM,ROM等の間は
データバスによって、互いに転送可能に接続されてい
る。

さらに、これらのCPU,RAM,ROM等は、外部からの出力
信号線116a等、外部への制御信号線122a,122b等と、入
出力インターフェイスにおいて接続されている。

可動ダイ制御ユニット122から取り出された二本の制
御信号線122a,122bは、それぞれ中央処理ユニット124,
可動ダイ駆動機構112に接続されている。

次に本実施例における押出し成形の具体的な制御方法
について、図１および図２を参照して説明する。

本実施例の押出し成形方法においては、まず、図10の
ウェザーストリップ製品50の形状に基づいて、図２の
（Ａ）に示されるように、押出し成形機101の可動ダイ1
08の移動パターンDAが決定される。

続いて、断面形状の異なる各部ごとに、スクリュー回
転数の最適値すなわち押出し成形品が所定の断面寸法と
なるスクリュー回転数を求めるための予備押出しが行わ
れる。まず、可動ダイ108を、図９（Ａ），図９
（Ｂ），図９（Ｃ），図10のサイド部52に対応する開口
（図２の（Ａ）のDA1）となる位置に固定する。そし
て、スクリュー駆動装置103によって押出しスクリュー
を回転させて成形材料を連続的に押し出しながら、スク
リュー回転数を種々変化させる。押し出された成形体
は、引取り装置118によって所定の引取り速度で引取ら
れる。

このとき、スクリュー回転数Ｒと、背圧センサ106で
測定される背圧の値BPが、中央処理ユニット124のRAMに
記憶される。そして、押し出される断面寸法がサイド部
52の所定の断面寸法になるときの背圧BPの値が、サイド
部52についての適正背圧BP0と決定される。

次に、可動ダイ108をアッパー部54に対応する開口
（図２の（Ａ）のDA2）となる位置に移動させる。そし
て、同様にして、連続的な押出しを行いながら背圧BPの
測定と押出し成形品の形状測定を行い、アッパー部54に
ついての適正背圧を決定する。

このようにして、図２の（Ｂ）に示されるように、ウ
ェザーストリップ製品50についての適正背圧BP0のパタ
ーンが決定される。このBP0のパターンが、適正な押出
し成形品を得るための指標として用いられる。

なお、ここでは、サイド部とアッパー部の二箇所のみ
について適正背圧の測定を行っているが、両者の接続部
においても適正背圧の測定を行えば、さらに精密な制御
を行うことができる。

さらに、この予備押出しの結果から、図２の（Ｃ）に
示されるスクリュー回転数の初期設定パターンR1が決定
される。この初期設定パターンR1は、各部の適正背圧BP
0が得られたときのスクリュー回転数Ｒの値を繋ぎ合わ
せて得られるパターンである。

ただし、先に図12（Ｂ）において説明した時間遅れを
考慮して、図２の（Ｃ）に示されるように、初期設定パ
ターンR1の変化のタイミングは、図２の（Ａ）の可動ダ
イ移動パターンDAの変化タイミングに対して時間T₁₁,T
₁₂,T₁₃,T₁₄だけ早く設定されている。

さて、こうして決定されたスクリュー回転数初期設定
パターンR1に従って押出しスクリューの回転数を変化さ
せながら、押出し成形機101によって数サイクルの押出
しが行われる。このとき、押し出された成形体は、予備
押出しと同一の引取り速度で、引取り装置118によって
引き取られる。

このとき、図１のエンコーダ116によって、実際の引
取り速度が測定される。引取り速度を同一に設定して
も、押出し成形機101の状態等によってずれる場合があ
ることを考慮したためである。そして、実際の引取り速
度が予備押出し時の引取り速度と異なる場合は、この実
測値に合うように、図２の（Ａ）の可動ダイ移動パター
ンの修正が行われる。

すなわち、実際の引取り速度が予備押出しの引取り速
度よりも速い場合には、パターンDAの１サイクルの長さ
を、各部の比率を保持したまま縮小し、逆に遅い場合に
は１サイクルの長さを伸長する。このように、引取り速
度を修正するのではなく、可動ダイ移動タイミングの方
を調整する制御が行われる。

さて、このようにして実施される数サイクルの押出し
成形においても、予備押出しと同様に背圧BPの値が背圧
センサ106によって連続的にモニターされる。こうして
測定された背圧の変化が、図２の（Ｄ）のBP1で示され
ている。

得られた背圧の変化のパターンBP1は、図２の（Ｂ）
の適正背圧BP0と比較して、サイド部においては一致し
ているが、アッパー部においては過大となっている。す
なわち、サイド部とアッパー部との背圧差ΔBP1が、適
正値ΔBP0よりも大きくなっている。

また、各部における変化タイミングが、いずれも可動
ダイ移動パターンDAに対して遅れる方向に、時間T₂₁,T
₂₂,T₂₃,T₂₄だけ各々ずれている。この結果を踏まえて、
スクリュー回転数パターンR1が修正される。

すなわち、アッパー部における背圧の上昇ΔBP1を小
さく押さえて適正背圧BP0に一致させるために、図２の
（Ｅ）に示されるように、アッパー部におけるスクリュ
ー回転数の減少幅ΔR2を、図２の（Ｃ）における減少幅
ΔR1よりも大きくする。それとともに、変化タイミング
を正確に一致させるために、スクリュー回転数の変化時
期を初期設定の値よりもさらに早めて、可動ダイ移動パ
ターンDAに対して時間T₃₁,T₃₂,T₃₃,T₃₄だけ早くする。

この修正されたパターンR2に従って、同様に数サイク
ルの押出し成形を行って得られた背圧BPの変化パターン
が、図２（Ｆ）のBP2として示されている。この背圧パ
ターンBP2は、図２の（Ｂ）の適正背圧パターンBP0と、
各部の背圧の大きさ，変化時期ともほぼ一致している。

すなわち、予備押出しで得られた条件が再現されてい
ることになり、所定の断面形状を有する適正な押出し成
形品が得られているはずである。

従って、目標とする押出し成形条件から得られたと判
断して、この条件において引き続いて押出し成形が実施
され、製品の製造が行われる。

なお、このようにして条件が固定されて押出し成形品
の製造が開始された後においても、運転条件等の変動を
考慮して、定期的に適正背圧の点検処理が実行される。

次に、本実施例の押出し成形方法における制御の手順
について、図３のフローチャートおよび図1,図２を参照
して説明する。図３は、本実施例の押出し成形方法にお
ける押出し成形条件を決定する処理の手順を示すフロー
チャートである。図３のフローチャートで示される制御
プログラムは、図１の中央処理ユニット124のCPU,RAM上
において実行される。

図３のステップS100において制御が開始されると、ま
ず最初に、引取り速度の初期値，可動ダイ移動パター
ン，適正背圧パターンおよびスクリュー回転数初期設定
パターンが入力される（ステップS102）。続いて、図１
の中央処理ユニットからスクリュー回転数制御ユニット
に対して制御信号が送られて、スクリュー制御装置103
が作動して押出しスクリューが回転し、押出し成形が開
始される（ステップS104）。

そして、可動ダイを図２の（Ａ）のパターンで移動さ
せながら、押出しスクリューを回転させて、中央処理ユ
ニット124による制御が開始される（ステップS106）。
まず、エンコーダ116による成形体Ｗの実際の引取り速
度の測定データが入力される（ステップS108）。

そして、この引取り速度が初期値（すなわち予備押出
し時の引取り速度）とほぼ一致するか否かが判定される
（ステップS110）。この判定がYESの場合は、続いて背
圧センサ106によって測定された発圧BPの変化パターン
（図２の（Ｄ）のBP1）が入力される。（ステップS11
2）。この背圧変化パターン測定値が先に入力された適
正背圧パターンBP0と比較され、各部の発圧の値および
変化磁気が一致しているか否かが判定される（ステップ
S116）。

この判定において、図２の（Ｆ）のパターンBP2のよ
うに、背圧の値、変化時期ともに一致していれば、目標
とする図２の（Ｂ）の適正背圧パターンとなる押出し条
件が得られたのであるから、ステップS118へ進む。ステ
ップS118においては、他の条件を修正する必要等がある
か否かを判定し、必要がなければそのまま演算処理を終
了して（ステップS122）、求められた条件によって押出
し成形を実行する。

一方、ステップS110における判定がNOの場合には、先
に図２の（Ａ）の説明で述べたように、実際の引取り速
度に合わせて可動ダイ移動パターンDAを修正する（ステ
ップS114）。そして、ステップS112の背圧測定処理に移
行する。

また、ステップS116における判定がNOの場合には、背
圧の値および変化時期を適正背圧パターンBP0に一致さ
せるようにスクリュー回転数変化パターンを修正する
（ステップS120）。その後、ステップS118においてその
まま終了するか否かの判定を行う。

修正したスクリュー回転数パターンによる押出し成形
の結果を確認するまでもない場合には、ステップS118で
YESと判定してそのまま演算処理を終了して（ステップS
122）、修正する必要がある場合にはNOと判定して、再
度ステップS108以降の処理を実行する。

なお、以上説明した図３の処理手順によって最適な押
出し条件が決定され押出し成形品の製造が開始された後
においても、定期的に図３のフローチャートによる処理
が行われる。これは、押出し成形機101における運転条
件等の種々の要因の変化によって、押出し条件が変動す
る事態が考えられるからである。

＜第２実施例＞次に、本発明を具現化した第２実施例について、図４
〜図６を参照して説明する。本実施例においては、背圧
の測定をダイ開口部に近い位置で行うことによって、適
正背圧が押出し成形体の全長にわたって一定となる条件
において、押出し成形が実行される。

本実施例の押出し成形方法は、図５に示される押出し
成形機１において、実行される。図５に示されるよう
に、押出し成形機１は、成形材料を混練しつつ押し出す
押出しスクリュー（図５においては図示せず）を備えた
成形機本体２と、その前方に設置された固定ダイ４を中
心として構成されている。

この固定ダイ４には、成形体を所定の形状で押し出す
ための所定形状の開口部10が設けられている。そして、
この開口部10の形状・面積を変化させるための可動ダイ
８と、この可動ダイ８を動かすための駆動機構12が、固
定ダイ４に取り付けられている。

開口部10の前方には、冷却槽14が設置されている。こ
の冷却槽14は、押し出された成形体Ｗを通過させて、冷
却・固化させるための装置である。

さらに、この冷却槽14の前方には引取り装置18が設置
されており、その手前には、エンコーダ16が設けられて
いる。本実施例においては、第１実施例と異なり、図５
に示されるように、引取り装置18に挟まれる方向につい
て断面寸法が変化する向きで、成形体Ｗが押し出され
る。

従って、エンコーダ16,引取り装置18には、成形体Ｗ
の幅に応じて間隔が変化するような機構が設けられてい
る。

本実施例においても、第１実施例と同様に、引取り装
置18の引取り速度は一定として、製品Ｗの寸法制御は、
可動ダイ８の位置の制御や成形機本体２内の押出しスク
リューの回転数の制御等によって行う。

さらに、引取り装置18の前方には、切断機20が設けら
れている。この切断機20によって、エンコーダ16で測定
される所定長さごとに成形体Ｗが切り離されて、所定の
長さのウェザーストリップ製品50とされる。

次に、かかる機械的な構成を有する押出し成形機１の
制御系の構成について、図５を参照しつつ説明する。

成形機本体２内の図示しない押出しスクリューの前方
には、ヘッド圧センサ28が挿入されている。このヘッド
圧センサ28は、成形機本体２内のスクリューの前方の圧
力すなわちヘッド圧を測定するものである。

一方、固定ダイ４内には背圧センサ６が挿入されてい
るが、第１実施例と異なり、開口部10に近い位置に設け
られている。この背圧センサ６によって、ダイ開口部10
の近傍における背圧が測定される。

これらの圧力センサ6,28からは、出力信号線6a,28aが
取り出されて、スクリュー回転制御ユニット24に接続さ
れている。このスクリュー回転数制御ユニット24から
は、制御信号線24aが取り出されて、成形機操作ユニッ
ト26に接続されている。さらに、成形機操作ユニット26
からは、電力線26aが取り出されて、成形機本体２の図
示しないスクリュー回転用モータに接続されている。

また、エンコーダ16からは二本の出力信号線16a,16b
が取り出されており、それぞれ制御ユニット22と、前記
切断機20の図示しない駆動機構に接続されている。

前記制御ユニット22およびスクリュー回転数制御ユニ
ット24は、CPU（中央処理装置）およびRAM,ROMのメモリ
装置を中心とするコンピュータシステムであり、これら
のCPU,RAM,ROM等の間はデータバスによって、互いに転
送可能に接続されている。

さらに、これらのCPU,RAM,ROM等は、外部からの出力
信号線16a等，外部への制御信号線22a,22b等と、入出力
インターフェイスにおいて接続されている。

制御ユニット22から取り出された二本の制御信号線22
a,22bは、それぞれスクリュー回転数制御ユニット24,駆
動機構12に接続されている。

次に、本実施例における制御の具体的な内容につい
て、図４を参照して説明する。本実施例の押出し成形方
法においては、背圧が成形体の各部において全て一定に
なるように、スクリュー回転数の制御が行われている。

前述の如く、背圧センサ６はダイ開口部10の近傍に設
けられているために、ダイ開口面積がスクリュー回転数
の変化による背圧の変動は、背圧センサ６の位置におい
てはわずかなものとなる。従って、第１実施例と同様に
して成形体の断面形状の異なる部分ごとに求めた適正背
圧の値は、ほぼ一定となる。すなわち、本実施例におけ
る適正背圧は、成形体の全長にわたって一定であるパタ
ーンとなり、このパターンが実現されるように以下のよ
うにしてスクリュー回転数SPの制御が行われる。

図４（Ａ）に示されるように、まず、押出しス成形機
１の可動ダイ８の位置MDを中立位置に固定して、スクリ
ュー回転数SPを図４（Ｂ）に示される所定の変化パター
ンで変化させて、１サイクルの押出しを行う。

ここで、押出し成形機１について、ダイ開口面積の変
化による背圧の変動を打ち消すための押出しスクリュー
の回転数の変化率の値が予め定められており、この変化
率に基づいて、図４（Ｂ）に示されるスクリューの回転
数SPの変化パターンが定められる。

この１サイクルの押出しの際に、図５に示される背圧
センサ６によって、背圧の変化が測定される。図４
（Ｃ）のP₁は、このようにして測定された背圧の変化を
示している。前述した理由によって、図４（Ｃ）に示さ
れるように、スクリュー回転数SPが変化してから背圧P₁
が変化するまでには、t₁,t₂,t₃,t₄の各時間遅れが生ず
る。これらの時間遅れt₁〜t₄の値が、制御ユニット22の
RAMに記憶される。

次に、２サイクル目の工程において、図４（Ａ）に示
されるように、実際に可動ダイを移動させてダイ開口部
面積を変化させつつ、スクリュー回転数SPを所定の変化
パターンで変化させて、押出し成形が行われる。

このとき、図４（Ｄ）に示されるように、上述の時間
遅れt₁〜t₄の分だけ、押出しスクリューの回転数SPを変
化させる時期を早めるように制御される。そして、この
とき背圧P₁の変化が測定される。

ここで、図４（Ｅ）に示されるように、なお時間のず
れによる背圧の変動が残存している場合には、それに応
じてスクリュー回転数SPの変化時期がさらに調節され
る。すなわち、図４（Ｅ）の背圧P₁₂のように、スクリ
ュー回転数SPの変化時期が早すぎる場合には、この早す
ぎる時間t₁₂,t₃₂の分だけ変化時期を遅くする制御が行
われる。また、図４（Ｅ）の背圧P₁₄のように変化時期
がまだ遅い場合には、この時期遅れt₁₄,t₃₄の分だけ変
化時期をさらに早める制御が実行される。

そして図４（Ｆ）に示されるように、このように調節
された変化時期に従って再びスクリュー回転数SPを変化
させつつ、図４（Ａ）に示されるように可動ダイ位置MD
を変化させて押出し成形が行われる。

すなわち、図４（Ｆ）に示される時間調整は、t₅＝t₁
−t₁₂,t₇＝t₃−t₃₂,…（早すぎた場合）、あるいはt₅＝
t₁＋t₁₄,t₇＝t₃＋t₃₄,…（遅すぎた場合）として実行さ
れる。

このような制御が行われることによって、押出しスク
リューの回転数SPの変化が背圧P₁の変化として現れるま
での実際の時間遅れの分だけ早く、スクリュー回転数SP
の増減が行われる。これによって、図４（Ｇ）に示され
るように、時間遅れに起因する背圧P₁の変動が生ずるこ
となく、確実に背圧P₁が一定に制御される。

なお、図４においては、スクリュー回転数SPの変化時
期を一回修正して背圧P₁の変動が解消した例を示してい
るが、一回の修正でなお時期ずれによる背圧変動が残っ
ている場合には、さらに変化時期の修正が行われる。

このようにして、成形材料の無駄を生ずることなく、
背圧P₁の変動を確実に防止して、均質な押出し成形品を
得ることができる。

次に、本実施例の押出し成形方法における制御の手順
について、図６のフローチャートおよび図4,図５を参照
して説明する。図６は、本実施例の押出し成形方法にお
いてダイ開口部の背圧の変動を抑制するための手順を示
すフローチャートであ。図６のフローチャートで示され
る制御プログラムは、図５の制御ユニット22のCPU,RAM
上において短時間間隔で繰り返し実行される。

図６のステップS10において制御が開始されると、最
初に成形体の断面の変化ごとについての最適なスクリュ
ー回転数の制御時期のデータがあるか否かが判定される
（ステップS12）。そして、該データが制御ユニット22
のメモリ装置（RAMまたはROM）に記憶されている場合に
は、ステップS12における判定はYESとなり、ステップS1
4へ進んで該データが制御ユニット22のRAMへ読み込まれ
て、後述するステップS22の処理へと進む。

一方、該データが記憶されていない場合には、ステッ
プS12における判定はNOとなり、ステップS16へ進んで、
最適なスクリュー回転数の制御時期のデータの計測処理
が行われる。

この計測処理は、可動ダイを中立位置に設定して（ス
テップS16）、所定の押出し速度でスクリュー回転数を
変化させながら実際に１サイクル押出しを行って（ステ
ップS18）、スクリュー回転数の変化に対する背圧の変
化の時間遅れを測定する（ステップS20）ことによって
行われる。この処理の結果、図４（Ｃ）の時間遅れt₁〜
t₄の値が求められる。

続いて、ステップS22へ進んで、ステップS14で読み込
まれた制御時期のデータ、あるいはステップS16〜S20で
測定された時間遅れのデータを用いて、図４（Ｄ）に示
されるように、この時間遅れt₁〜t₄の分だけスクリュー
回転数の変化時期を早める制御が行われる。そして、こ
の調整された変化時期に基づいて、ステップS24以降に
おいて、可動ダイを動かしながらの押出し成形が行われ
る。

具体的には、ステップS26において、制御ユニット22
から駆動機構12へ可動ダイ制御開始信号が出力されるの
を待って、可動ダイ８を所定のプログラムすなわち図４
（Ａ）のパターンで動かしながら、押出しが行われる
（ステップS28）。

このとき、背圧センサ６によって、図４（Ｅ）に示さ
れるように背圧P₁の変化が測定され、同期の確認が行わ
れる（ステップS30）。そして、図４（Ｅ）のように同
期が不十分な場合には、ステップS32でNOと判定され
て、ステップS34で変化時期の修正が行われる。

次のサイクルでは、図４（Ｆ）に示されるように、こ
の修正されたタイミングでスクリュー回転数を変化させ
て押出し成長が実施される（ステップS26〜ステップS3
0）。これによって図４（Ｇ）に示されるように背圧の
変動が解消すれば、ステップ32における判定はYESとな
り、ステップS36へ進む。

ここで、押出し成形機１の成形機操作ユニット26に成
形終了を指示する信号が入力されていれば、ステップS3
6における判定はYESとなり、押出し成形は終了する（ス
テップS38）。成形終了の信号が入力されていない場合
には、再びステップS26へ戻って、背圧の制御が繰り返
される。

このように、図４（Ｇ）に示されるように一旦背圧P₁
の変動が解消した場合でもステップS26〜S34の制御動作
を繰り返すこととしたのは、押出し成形機１における種
々の要因の変動によって再び背圧が変動する事態が考え
られるからである。

＜第３実施例＞次に、第３実施例として、図７および図８を参照して
説明する。本実施例の押出し成形方法も、第２実施例と
同様に図５に示される押出し成形機１において実施され
る。また、本実施例においても、ダイ開口部近傍で測定
される背圧を成形体の全長にわたって一定とするよう
に、スクリュー回転数の制御が行われる。

本実施例における制御の具体的な内容について、図７
を参照して説明する。図７（Ａ）に示されるように、本
実施例の押出し成形方法においても、まず可動ダイの位
置MDを中立位置に固定して、スクリュー回転数SPを図７
（Ｂ）の所定のパターンで変化させて１サイクルの押出
し成形を行う。

以下、図７（Ｃ）に示される時間遅れt₁〜t₄の分だけ
スクリュー回転数SPの変化時期を早くして２サイクル目
の押出しを行うまでは、第２実施例と同様である。

ここで、本実施例においては、かかる制の結果図７
（Ｅ）に示されるようにスクリュー回転数SPの変化と背
圧との同期はとれている。しかし、図７（Ｅ）のP₁₂,P
₁₄で示されるように、スクリュー回転数SPの変化量が適
切でないために、背圧の変動が生じている。

ここで、図７（Ｅ）のP₁₂は、スクリュー回転数SPの
増加量が大きすぎたために背圧が適正値よりも大きくな
った場合を示している。一方、図７（Ｅ）のP₁₄は、ス
クリュー回転数SPの増加量が小さすぎたために背圧が適
正値よりも小さくなった場合を示している。

そこで、本実施例においては、かかるスクリュー回転
数SPの変化量の不適切を解消すべく修正処理が行われ
る。

すなわち、背圧が図７（Ｅ）のP₁₂のように変化する
場合には、図７（Ｆ）のSP₁₂に示されるように、スクリ
ュー回転数SPの変化量を図７（Ｄ）におけるよりも減少
させる制御が行われる。なお、このとき、スクリュー回
転数SPの変化時期については同期がとれているため、変
化時期は変えることなく押出し成形が実行される。

一方、背圧が図７（Ｅ）のP₁₄のように変化する場合
には、図７（Ｆ）のSP₁₄に示されるように、スクリュー
回転数SPの変化量を図７（Ｄ）におけるよりも増加させ
る制御が行われる。

このようにして、背圧の変動に応じてスクリュー回転
数SPの変化量が修正されることによって、図７（Ｇ）に
示されるように変動のない安定した背圧P₁が得られる。

なお、図７においては、スクリュー回転数SPの変化量
を一回修正して背圧P₁の変動が解消した例を示している
が、一回の修正でなお時期ずれによる背圧変動が残って
いる場合には、さらに変化量の修正が行われる。

ここで、本来は予め定められた最適なスクリュー回転
数の変化量SP₁₀によって背圧の変動は防止されるはずで
ある。しかし、実際の押出し成形においては、種々の要
因によって押出しダイ内の圧力分布等が変動する可能性
がある。このような場合でも、本実施例の押出し成形方
法によれば、確実に背圧の変動の残存が防止される。

従って、背圧をさらに精密に均一化にすることがで
き、より均質な成形体を得ることができる。

次に、本実施例における制御の手順について、図８の
フローチャートおよび図5,図７を参照して説明する。図
８のフローチャートで示される制御プログラムも、第２
実施例と同様に、図５の制御ユニット22のCPU,RAM上に
おいて、短時間間隔で繰り返し実行される。

なお、図８のステップS60からステップS62,S64,S66,S
68,S70,S72,S76までの各工程は、図６に示される第２実
施例のステップS10からステップS12,S14,S16,S18,S20,S
22,S24,S26までの各工程と同一であるため、説明を省略
する。

さて、ステップS78において、第２実施例と同様に可
動ダイ８を所定のプログラムすなわち図７（Ａ）のパタ
ーンで動かしながら押出しが行われ、このとき背圧セン
サ６によって背圧P₁の変化が測定される。そして、背圧
P₁の変動が許容範囲内か否か、すなわちスクリュー回転
数の変化量が適切が否かの判定が行われる（ステップS8
0,S82）。

ここで、図７（Ｅ）のように背圧の変動が許容範囲を
越えている場合には、ステップS82でNOと判定されて、
ステップS84でスクリュー回転数の変化量の修正が行わ
れる。

そして、次のサイクルでは、図７（Ｆ）に示されるよ
うに、この修正された変化量に従ってスクリュー回転数
を変化させて、押出し成形が実施される（ステップS76
〜ステップS80）。

これによって図７（Ｇ）に示されるように背圧の変動
が解消すれば、ステップS82における判定はYESとなり、
ステップS86へ進む。

ここで、押出し成形機１の成形機操作ユニット26に成
形終了を指定する信号が入力されていれば、ステップS8
6における判定はYESとなり、押出し成形は終了する（ス
テップS88）。成形終了の信号が入力されていない場合
には、再びステップS76へ戻って、背圧の制御が繰り返
される。

このように、図７（Ｇ）に示されるように一旦背圧P₁
の変動が解消した場合でもステップS76〜S84の制御動作
を繰り返すこととしたのは、押出し成形機１における種
々の要因の変動によって再び背圧が変動する事態が考え
られるからである。

なお、第１実施例で説明したような製品各部で適正背
圧が大きくなる場合と、第２および第３実施例のような
製品各部の適正背圧がほぼ一定の場合とが生ずる理由と
しては、上述したような背圧測定位置の違いだけではな
い。

それ以外にも、例えば、成形材料の粘性の違いによっ
て、水に近いような粘性の小さい材料では、断面形状が
変化しても適正背圧はほぼ一定になる。また、異形押出
しではなく製品形状がほぼ円形断面である場合等や、製
品各部の断面積の変化がごく小さい場合等においても、
適正背圧は殆ど変化しない。

上記の第１実施例においては、スクリュー回転数変化
パターンの修正を、背圧値および変化時期を同時に修正
する制御を行っているが、第２実施例または第３実施例
に示されるように、背圧の値と変化時期を一段階ずつ順
次修正する制御を行っても良い。

例えば、第２実施例の方法に従ってまずスクリュー回
転数の変化時期を同期させた後に、第３実施例の方法に
従ってスクリュー回転数の変化量の修正を行ってもよ
く、あるいはその逆の手順で制御してもよい。

また、上記の第２実施例，第３実施例においては、最
初の押出し成形の結果として、スクリュー回転数の変化
時期あるいは変化量のいずれか一方が不適切なために背
圧の変動が生ずる場合について説明したが、本発明はこ
れらの双方が不適切である場合にも適用できることは言
うまでもない。

このように場合には、例えば、第２実施例の方法に従
ってまずスクリュー回転数の変化時期を同期させた後
に、第３実施例の方法に従ってスクリュー回転数の変化
量の修正を行ってもよく、あるいはその逆の手順で制御
してもよい。

また、本発明の押出し成形方法を実施するための押出
し成形機は、上記の各実施例において説明したような構
造のものに限られず、どのような形式のスクリューや押
出しダイ等を有する装置であってもよい。例えば、上記
の各実施例では二つの互いに直交する方向に移動可能な
可動ダイを有する押出し成形機について説明したが、可
動ダイの数は一つでも三つ以上でも良く、それらの配置
も何ら限定されなるものではない。

押出し成形方法のその他の工程や、押出し成形装置の
その他の部分の構造，形状，大きさ，材質，数，配置等
についても、上記の各実施例に限定されるものではな
い。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部の形状を変化させることができるダ
イと、そのダイに成形材料を押し出す押出し装置とを有
する押出し成形装置において、予め前記ダイの開口部形状に対応して前記ダイ中の前記
成形材料に関する物理量の許容値を決定する準備工程
と、その準備工程で決定された許容値が得られるように前記
押出し装置を制御しつつ押出し成形する押出し成形工程
とを有し、前記押出し装置の能力が前記開口部形状の変化タイミン
グに先立って増減調整されることを特徴とする押出し成
形方法。
【請求項２】前記押出し装置中の押出しスクリューの回
転数の変化によって前記押出し装置を制御することを特
徴とする請求の範囲１に記載された押出し成形方法。
【請求項３】開口部の形状を変化させることができるダ
イと、そのダイに成形材料を押し出す押出し装置とを有
する押出し成形装置において、予め前記ダイの開口部形状に対応して前記ダイ中の前記
成形材料に関する物理量の許容値を決定する準備工程
と、その準備工程で決定された許容値が得られるように前記
押出し装置を制御しつつ押出し成形する押出成形工程と
を有し、前記押出し装置中の押出しスクリューの回転数の変化に
よって前記押出し装置を制御する押出し成形方法であっ
て、予め前記押出しスクリューの回転数を所定のタイミング
で変化させながら前記物理量を測定し、前記スクリュー
回転数の変化と前記物理量の変化のタイミング差を求め
ておき、そのタイミング差だけ先立って前記押出し装置
を制御することを特徴とする押出し成形方法。
【請求項４】前記物理量として前記ダイ内部の圧力を用
いることを特徴とする請求の範囲1,2または３に記載さ
れた押出し成形方法。
【請求項５】前記物理量の許容値が前記開口部形状の変
化に対応して変化することを特徴とする請求の範囲1,2,
3または４に記載された押出し成形方法。