JP3662148B2 - 樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム等の樹脂のシート成形用カレンダにおける厚み制御に係わり、シート厚み検出器よりロール１回転の厚みの変動量を検出、学習し、ロール位置に対する厚み変動量によりロール位置を変化させ厚みの変動を抑える樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カレンダロールによりシートを成形する場合、シートの厚みは品質上最も重要な要素である。シートの厚みはカレンダ速度、樹脂の材質、温度、ロールギャップやバンク量（カレンダーロール間の材料の溜まり量）等により影響を受ける。このため、従来においては、成形されたシートの厚さを成形直後に測定し、その測定値とシートの厚さの目標値との偏差量を求め、この偏差に基づきロール間のギャップ量を調整して、シートの厚さが目標値に一致するように制御していた。
【０００３】
図５はカレンダ装置における厚み制御装置の構成を示す図である。同図において、１，２，３はＮｏ．１〜Ｎｏ３のカレンダロール、４はコード、５はロールギャップ調整用駆動装置、６は成形されたシートの厚みを検出するシート厚み検出器、７はカレンダロール間のギャップを検出するギャップ検出器、１１は成形されたシートである。
また、８はシート厚み制御装置であり、厚み指令値８１と、シート厚みの偏差に基づき厚み制御量を演算する厚み演算装置８２と、ギャップ制御量を演算するギャップ演算装置８３と、サーボアンプ８４から構成され、上記シート厚み検出器６により検出されたシート厚み、および、ギャップ検出器７により検出されたロール間ギャップ量を取り込み、ロールギャップ調整用駆動装置５によりロール間ギャップ量を制御して、カレンダロール１，２により成形されたシート厚みが厚み指令値に一致するように制御する。
上記シート厚み検出器６、ロールギャップ検出器７、および、シート厚み制御装置８から構成されるシート厚み制御系は、通常、図６に示すようにカレンダロール１，２の両側に設けられており、それぞれ独立してロール間ギャップ量を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
シート厚みを高精度に制御するには、圧延点におけるシート厚みを検出し、これをフィードバックするのが理想的である。しかし、圧延点におけるシート厚みを検出することは困難であるので、通常前記図５に示したように、圧延点から例えば２０〜３０ｃｍ後方に設けたシート厚み検出器６によりシート厚みを検出し、これをフィードバックしてシート厚みを制御している。このため厚み制御装置８における制御は積分性の制御（厚みの平均値制御）にならざるを得ない。
【０００５】
一方、ゴム等樹脂製造用カレンダ設備においてはロールの研磨や交換作業の間隔は長い。このため、圧延荷重による圧延材料との摩耗によりロールが偏摩耗し、ロール１回転の厚み変動が発生する。しかし、上記した従来の平均値制御では、ロールの偏摩耗による厚みの変動を制御することができない。ロールの偏摩耗等による厚みの変動は通常１０〜２０μｍと小さいため従来は無視されてきた。以上のように、従来においては平均値としての厚み精度は得られるものの、ロール１回転当たりでは厚み変動が発生し、高精度な厚み制御ができなかった。
【０００６】
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ロール１回転の厚みの変動量を検出、学習し、ロール位置にたいするギャップ補償量を算出しギャップ位置の修正動作を行わせることにより、ロール１回転におけるシート厚みの変動を抑制し厚み精度を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のようにして上記課題を解決する。
（１）樹脂を圧延する２つのロールの送り出し側に設けたシート厚み検出器によりシート厚みを検出し、検出したシート厚みと、厚み設定値の偏差に基づき、ロール間ギャップを制御してシート厚みを制御する樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法において、上記厚み検出器の信号より、ロール一周の厚みの変動量を学習し、学習した厚みの変動量をロールの位置に対応したギャップ操作量に変換し、該ギャップ操作量に基づきロール間ギャップの補償を行う。
（２）上記（１）において、２つのロールに速度差が有る場合、それぞれのロールについてロール一周の厚みの変動を学習し、学習したそれぞれの厚みの変動量を合成してギャップ操作量を生成し、該ギャップ操作量によりロール間ギャップの補償を行う。
本発明においては、上記のように、厚み検出器の出力からロールの偏摩耗等による変動分を抽出して記憶し、この信号により補償信号を生成し、該補償信号によりギャップ変動を打ち消すようにロール間ギャップ量を補正しているので、ロールの偏摩耗等による厚み変動を補償し、厚み精度を向上させることができる。また、ロール一周の厚みの変動量を毎回測定して補償信号を更新しているので、ロールの摩耗状態が徐々に変化していっても、常に厚み精度を確保することができる。
さらに、圧延する２つのロールの速度が異なる場合に、２つのロールのそれぞれについて補償信号を生成し、これを合成してギャップ操作用補償信号を求め、この信号によりギャップ変動を打ち消すようにロール間ギャップ量を操作することにより、２つのロールの速度が異なっていても、ロールの摩耗によるロール１回転における厚み変動を時間遅れなく補償することができ、瞬時値としての厚み精度を向上させることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例の樹脂成形用カレンダ装置におけるシート厚み制御装置の構成を示す図である。
図１において、前記図５に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、１，２，３はゴムを成形するＮｏ．１〜Ｎｏ．３カレンダロール、４はコード、５はロールギャップ調整用駆動装置、６は成形されたシートの厚みを検出するシート厚み検出器、７はロール間のギャップを検出するギャップ検出器、８は厚み制御装置、１０はロールの回転位置を検出するロール回転検出器、１１は成形されたシートである。
【０００９】
ロールギャップ調整用駆動装置５は、例えば油圧サーボ機構等の高速応答が可能な駆動機構から構成されている。
また、厚み制御装置８は、厚み指令値８１と、シート厚みの偏差に基づき厚み制御量を演算する厚み演算装置８２と、ギャップ制御量を演算するギャップ演算装置８３と、サーボアンプ８４から構成されている。
上記厚み演算装置８２は、例えばＰＩ（比例積分）増幅器から構成され、シート厚み検出器６により検出されたシート厚みを、厚み指令値８１に一致させるギャップ指令値を演算する。
【００１０】
また、ギャップ演算装置８３は高速応答が可能な例えば比例増幅器等から構成され、上記厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値、後述するギャップ補償演算装置９が出力するギャップ補償信号、および、ロールギャップ検出器７により検出されたギャップ量に基づき、サーボアンプ８４を介してロールギャップ調整用駆動装置５を制御し、ロールギャップ量を制御する。
なお、前記したようにロールギャップ調整用駆動装置は高速応答が可能な油圧サーボ機構等から構成されており、上記ギャップ演算装置８３、サーボアンプ８４等から構成されるギャップ制御系は、厚み演算装置８２およびギャップ補償演算装置９の出力に高速に応答する。
【００１１】
ギャップ補償演算装置９は、ロール位置演算装置９１と厚み変動学習装置９２と圧延位置変換装置９３と厚み／ギャップ変換装置９４から構成されており、厚み検出器６の信号より、ロール一周の厚みの変動量を学習し、学習した厚みの変動量をロールの位置に対応したギャップ操作量に変換しギャップの補償信号を出力する。この補償信号は、厚み演算装置８２の出力に加算される。
【００１２】
図２は上記ギャップ補償演算装置９の構成例を示す図である。同図において、９１は上記したロール位置演算装置であり、図１に示すロール位置検出器１０の出力と、図示しない検出器で検出されるロール速度に基づきロールの回転位置を演算する。なお、ロール位置検出器１０を設ける代わりにロールを駆動するモータの回転よりロール位置を求めるようにしてもよい。
９２は厚み変動学習装置であり、厚み変動記憶部９２ａを備えている。厚み変動記憶部９２ａは、シート厚み検出器６により検出されるシート厚みを所定時間間隔（例えばロール１回転あたり１２点）で取り込むとともに、ロール位置演算装置９１が出力するロール回転位置を取り込み、ロール１回転の各回転位置における厚みの変動量（図２におけるＡ）を記憶する。なお、厚み変動学習装置９２は過去の厚み変動データ９２ｂを記憶しており、厚み変動記憶部９２ａには、求めた厚み変動データと過去の厚み変動データとを重み付けして加算した信号が記憶される。これにより、厚みの瞬間的変動の影響を除去することができる。
【００１３】
９３は圧延位置変換装置であり、圧延点−センサ間遅延処理部９３ａと補償パターン記憶部９３ｂを備えている。圧延点−センサ間遅延処理部９３ａは、圧延点において圧延されたシートがシート厚み検出器６に達するまでの遅延時間に相当した量だけ、厚み変動記憶部９２ａに記憶された厚み変動データをシフトする（進ませる）。これにより上記遅延時間の影響を補償することができる。
補償パターン記憶部９３ｂは、上記圧延点−センサ間遅延処理部９３ａが出力する遅延補償されたシート厚み変動データと、ロール位置演算装置９１が出力するロール回転位置を取り込み、データ間を補間してロール１回転の各回転位置における遅延時間補償された厚み変動データ（補償パターン：図２のＢの点線）を求め記憶する。
【００１４】
９４は厚み／ギャップ変換装置であり、上記補償パターン記憶部９３ｂに記憶された補償パターンに係数（ギャップ操作量に対するギャップ変化量）を掛け、ギャップ操作用補償信号を求める。
なお、図１では一つの制御系を示しているが、前記図６に示したように、シート厚み制御系は、カレンダロール１，２の両側に設けられており、それぞれで検出されたシート厚み、ロールギャップ量に基づき、独立してロール間ギャップ量を制御する。
【００１５】
図３は上記ギャップ補償演算装置９の動作を示すフローチャートであり、同図を参照しながら、本実施例の動作を説明する。
シート厚み検出器６により検出されたシート厚みと厚み指令８１の偏差が厚み演算装置８２に入力され、厚み演算装置８２はＰＩ演算を行い、ギャップ指令値を出力する。一方、ギャップ検出器７によりロール１，２間のギャップ量が検出され、検出されたギャップ量は上記厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値から減算される。
【００１６】
一方、ギャップ補償演算装置９のロール位置演算装置９１はロール位置検出器７の出力とロール速度からロール２の回転位置を演算する。
また、厚み変動学習装置９２はシート厚み検出器６により検出されるシート厚みを所定時間間隔で取り込むとともにロール回転位置を取り込み、各回転位置における厚み変動データを厚み変動記憶部９２ａに記憶する。そして、各回転位置における過去の厚み変動データと重み付け平均を取り、各回転位置における厚み変動データを補正する（図３のステップＳ１，Ｓ２）。
以上の処理をロール始点位置に達するまで繰り返し、ロール始点位置に達すると、厚み変動学習装置９２の厚み変動記憶部９２ａに記憶したロール１回転分の厚み変動データを、圧延位置変換部９３の圧延点−センサ間遅延処理部９３ａに転送する（図３のステップＳ３）。一方、厚み変動学習装置９２は、続いて次の１回転分の厚み変動データを取り込み、各回転位置における厚み変動データを記憶する。
【００１７】
圧延点−センサ間遅延処理部９３ａは、厚み測定の遅れ分を補償するため、上記ロール１回転分の厚み変動データを上記遅れ分だけシフトする（図３のステップＳ４）。ついで、上記シフトした厚み変動データを補間して（図３のステップＳ５）、補償パターンを生成し補償パターン記憶部９３ｂに記憶させる。
厚み／ギャップ変換部９４は、補償パターンに係数（ギャップ操作量に対するギャップ変化量）を掛け、ギャップ操作用補償信号を算出する（図３のステップＳ６）。
上記のようにして求めたギャップ操作用補償信号は、ロール間ギャップ変動を打ち消すように厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値に加算される。
【００１８】
上記ギャップ指令値とギャップ操作用補償信号の加算値からロールギャップ検出器７により検出されたロールギャップ量が減算され、ギャップ演算装置８３に入力される。ギャップ演算装置８３はこの信号に基づき、ギャップ制御信号を演算する。ギャップ演算装置８３が出力するギャップ制御信号はサーボアンプ８４を介してロールギャップ調整用駆動装置５に与えられ、ロールギャップが制御される。すなわち、ギャップ演算装置８３は、上記ギャップ指令値とギャップ操作用補償信号の加算値と、ロールギャップ検出器７により検出されたロールギャップとの偏差が０になるようにロール間ギャップを制御する。
本実施例においては上記のように、厚み検出器の出力からロールの偏摩耗等による変動分を抽出し、この信号に、圧延点において圧延されたシートがシート厚み検出器に達するまでの遅延時間分シフトし（進ませ）、そのシフトした信号に比例させてギャップ変動を打ち消すようにロール間ギャップ量を操作しているので、上記変動分を補償し、厚み精度を向上させることができる。
【００１９】
以上のように、ギャップ補償演算装置９により、ロール一周の厚みの変動量を抽出して記憶し、この信号を圧延点において圧延されたシートがシート厚み検出器に達するまでの遅延時間分シフト（進ませ）して、補償信号を生成し、この信号により、ギャップ変動を打ち消すようにロール間ギャップ量を補償することにより、ロールの摩耗によるロール１回転における厚み変動を時間遅れなく補償することができ、瞬時値としての厚み精度を向上させることが可能となる。また、ロール一周の厚みの変動量を毎回測定して補償パターンを更新しているので、ロールの摩耗状態が徐々に変化していっても、常に厚み精度を確保することができる。
【００２０】
図４は本発明の第２の実施例を示す図であり、本実施例は、ロール１，２の速度が異なる場合の実施例を示している。
同図において、前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、１，２，３はゴムを成形するＮｏ．１〜Ｎｏ．３カレンダロールであり、本実施例においては、Ｎｏ．１ロールとＮｏ．２ロールの回転速度が異なっている。４はコード、５ロールギャップ調整用駆動装置、６は成形されたシートの厚みを検出するシート厚み検出器、７はロール間のギャップを検出するギャップ検出器、８は厚み制御装置、１０，１０’はそれぞれロール２，ロール１の回転位置を検出するロール回転検出器、１１は成形されたシートである。
【００２１】
厚み制御装置８は、前記した実施例と同様、厚み指令値８１とシート厚みの偏差に基づき、厚み制御量を演算する厚み演算装置８２と、ギャップ制御量を演算するギャップ演算装置８３と、サーボアンプ８４から構成されている。
上記厚み演算装置８２は、例えばＰＩ（比例積分）増幅器から構成され、シート厚み検出器６により検出されたシート厚みを、厚み指令値８１に一致させるギャップ指令値を演算する。
また、ギャップ演算装置８３は上記厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値、後述するギャップ補償演算装置９’が出力するギャップ補償信号、および、ロールギャップ検出器７により検出されたギャップ量に基づき、前記したように、サーボアンプ８４を介してロールギャップ調整用駆動装置５を制御し、ロールギャップ量を制御する。
【００２２】
ギャップ補償演算装置９’は、ロール位置演算装置９１，９１’と厚み変動学習装置９２，９２’と圧延位置変換装置９３，９３’と、圧延位置変換装置９３，９３’の出力を合成する合成装置９５と、厚み／ギャップ変換装置９４から構成されている。
ロール位置演算装置９１，９１’、厚み変動学習装置９２，９２’、圧延位置変換装置９３，９３’はそれぞれ前記図２に示したものと同様の構成を有しており、ロール位置演算装置９１，９１’はロール２、ロール１のそれぞれの速度と、ロール回転検出器１０’，１０による検出されるロール位置に基づき、ロール２、ロール１の回転位置を演算する。
【００２３】
厚み変動学習装置９２，９２’はそれぞれシート厚み検出器６により検出されるシート厚みを所定時間間隔で取り込むとともに、ロール位置演算装置９１，９１’が出力するロール２、ロール１の回転位置を取り込み、それぞれのロールのロール１回転の各回転位置における厚みの変動量を記憶する。なお、前記と同様、厚み変動学習装置９２，９２’は過去の厚み変動データを記憶しており、厚み変動学習装置９２，９２’は、それぞれ求めた厚み変動データと過去の厚み変動データとを重み付けして加算した信号を記憶する。
【００２４】
圧延位置変換部９３，９３’は、厚み変動学習装置９２，９２’に記憶された厚み変動データを前記したように、圧延点において圧延されたシートがシート厚み検出器６に達するまでの遅延時間に相当した量だけシフトして、データ間を補間することにより、ロール２，ロール１のそれぞれについての補償パターン（前記図２のＢの点線）を求め記憶する。
合成装置９５は上記ロール２、ロール１について求めた補償パターンを合成し合成補償パターンを求める。
厚み／ギャップ変換装置９４は、上記合成補償パターンに前記した係数（ギャップ操作量に対するギャップ変化量）を掛け、ギャップ操作用補償信号を求める。上記のようにして求めたギャップ操作用補償信号は、厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値に加算され、前記したようにロール間ギャップが制御される。
【００２５】
以上のように本実施例においては、ロール１，２のそれぞれについて補償パターンを生成し、これを合成してギャップ操作用補償信号を求め、これにより厚み演算装置８２が出力するギャップ指令値を補償しているので、ロール１，２の回転速度が異なっていても、ロールの摩耗によるロール１回転における厚み変動を時間遅れなく補償することができ、瞬時値としての厚み精度を向上させることが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、ロール一周の厚みの変動量を学習し、学習した厚みの変動量をロールの位置に対応したギャップ操作量に変換し、該ギャップ操作量に基づきロール間ギャップの補償しているので、ロールが偏摩耗しても、シートの厚み変動を極力抑制することができ、厚み制御精度を向上させることができる。また、厚み変動を学習させることで経年変化による変動の変化にも対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図２】ギャップ補償演算装置の構成例を示す図である。
【図３】ギャップ補償演算装置における処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】従来の厚み制御装置の構成（１）を示す図である。
【図６】従来の厚み制御装置の構成（２）を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｎｏ．１ロール
２ Ｎｏ．２ロール
３ Ｎｏ．２ロール
４ コード
５ ロールギャップ調整用駆動装置
６ シート厚み検出器
７ ギャップ検出器
８ 厚み制御装置
９ ギャップ補償演算装置
１０ ロール回転検出器
１１ コーティングされたコード

Claims (4)

1. 樹脂を圧延する２つのロールの送り出し側に設けたシート厚み検出器によりシート厚みを検出し、検出したシート厚みと、厚み設定値の偏差に基づき、ロール間ギャップを制御してシート厚みを制御する樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法であって、
   上記厚み検出器の信号より、ロール一周の厚みの変動量を学習し、学習した厚みの変動量をロールの位置に対応したギャップ操作量に変換し、該ギャップ操作量に基づきロール間ギャップの補償を行う
   ことを特徴とする樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法。
2. ２つのロールに速度差が有る場合、それぞれのロールについてロール一周の厚みの変動を学習し、学習したそれぞれの厚みの変動量を合成してギャップ操作量を生成し、該ギャップ操作量によりロール間ギャップの補償を行う
   ことを特徴とする請求項１の樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御方法。
3. 樹脂を圧延する２つのロールの送り出し側に設けられたシート厚み検出器と、
   上記シート厚み検出器により検出されたシート厚みと、厚み指令値の偏差に基づきロールギャップ量指令値を演算する演算手段と、
   上記演算手段の出力に基づきロールギャップ量を制御し、シート厚みが上記厚み指令値に一致するように制御する樹脂成形用カレンダ装置におけるシート厚み制御装置であって、
   上記厚み検出器の信号より、ロール一周の厚みの変動量を学習する学習手段と、学習した厚みの変動量からロールの位置に対応した補償パターンを生成する補償パターン生成手段と、該補償パターンをギャップ操作量に変換する変換手段とを備え、該変換手段が出力するギャップ操作量に基づき、ロール間ギャップの補償を行う
   ことを特徴とする樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御装置。
4. 樹脂を圧延する２つのロールの送り出し側に設けられたシート厚み検出器と、
   上記シート厚み検出器により検出されたシート厚みと、厚み指令値の偏差に基づきロールギャップ量指令値を演算する演算手段と、
   上記演算手段の出力に基づきロールギャップ量を制御し、シート厚みが上記厚み指令値に一致するように制御する樹脂成形用カレンダ装置におけるシート厚み制御装置であって、
   上記厚み検出器の信号より、２つのロール一周の厚みの変動量をそれぞれ学習する第１、第２の学習手段と、
   学習した厚みの変動量からロールの位置に対応した補償パターンを生成する第１、第２の補償パターン生成手段と、
   第１、第２の補償パターンを合成する合成手段と、合成手段により合成された補償パターンをギャップ操作量に変換する変換手段と、
   該変換手段により変換されたロールの位置に対応したギャップ操作量を合成する手段とを備え、該変換手段が出力するギャップ操作量に基づき、ロール間ギャップの補償を行う
   ことを特徴とする樹脂成形用カレンダ装置における厚み制御装置。

Images