JP3766401B2 - 熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置 - Google Patents
熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂をシート状に押出し成形する熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図１２に示すような製造装置で、たとえばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂を用いて熱可塑性樹脂のシートが連続的に製造されている。図１２（ａ）は側面断面視、図１２（ｂ）は部分的に拡大しての側面断面視、図１２（ｃ）は正面断面視した状態をそれぞれ示す。
【０００３】
熱可塑性樹脂は、ダイ１にギアポンプ２によって送り込まれ、ダイ１の開口３から溶融樹脂４が吐出される。ダイ１の開口３から吐出される溶融樹脂４は、一対のロール５の間隙を通り、シート６として成形される。ロール５の上流側には、溶融樹脂４が溜ってバンク７が形成される。バンク７の形成量はシート６の板厚と密接な関係がある。シート６の板厚は、一定に保つ必要があるけれども、実際に板厚を計測可能になるのは、シート６としての成形後、冷却されてからである。このため、板厚を計測して、フィードバック制御を行おうとしても、板厚の計測には時間遅れが伴い、有効な板厚制御を行うことができない。そこで、バンク７の形成量を計測してのフィードバック制御が提案されている。
【０００４】
なお、板厚は、シート６の幅方向について設計のとおりであることが要求される。このため、ダイ１には、幅方向にわたって開口３への溶融樹脂４の流路の高さを調整することができるチョークバー８が設けられている。チョークバー８は、シート６の幅方向に間隔をあけて複数配置されるチョークボルト９で部分的な形状を変更することができる。すなわち、チョークボルト９を締めて先端をダイ１の内部に押込めば、その位置のチョークバー８が部分的に溶融樹脂４の流路を狭めるように変形し、チョークボルト９を緩めると、その位置でのチョークバー８の押込みを緩和し、相対的に溶融樹脂４の流路を広げるように変形させることができる。
【０００５】
このようなダイ１の吐出口である開口３における熱可塑性樹脂の吐出量分布を調整することによって、シートプロファイルを一定に制御することに関する先行技術は、たとえば特開平９−２６７３４０号公報に開示されている。この先行技術では、ロール隙間の下流側にシートの表面温度を測定して、表面温度からバンク量を推定するバンクセンサを設けている。シートの表面温度とバンク量との間には対応関係があることが知られている。シートの板厚の分布もシートプロファイルとして測定し、目標として設定される所定のシートプロファイルとの偏差が求められる。求められた偏差に基づいて、バンクセンサによって推定されるバンクのプロファイルを修正する演算を行って、目標バンクプロファイルを求め、推定したバンクプロファイルとの偏差によってダイからの吐出量の幅方向分布を調整することが記載されている。
【０００６】
また、バンクの大きさをバンク検出手段で光学的に検出し、ダイの流量調整ボルトを調整してバンクの大きさを一定基準内として、シートの厚さを一定にする先行技術も開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１には、ロールによって成形されたシートの厚みを電気的、磁気的または静電的手段などによって幅方向で非接触式に検出し、厚い部分はバンクの大きさを小さくし、薄い部分はバンクの大きさを大きくする方向に調整することが記載されている。
【０００７】
以上のように、熱可塑性樹脂シートの製造方法で、板厚制御をダイ１の流量調整を、チョークボルト９を操作して行う考え方は従来から知られている。ダイの開口を直接開閉するリップボルトを設けて調整する方法や、ダイの温度を調整する方法も知られている。調整に必要な情報源としては、樹脂バンクのプロファイルやシート厚さのプロファイルを用いる手法が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１６２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の先行技術や、提案されている手法では、チョークボルトなどの調整量に関して定量性を明示しているものではない。すなわち、バンクプロファイルの偏差などは幅方向の位置毎に正確に算出することが記載されていても、その偏差に合わせてチョークボルトをどの程度調整すべきかは、全く記載されていない。
【００１０】
図１２に示すような熱可塑性樹脂の成形で、成形後の板厚が測定可能になるには、ロール５から出たシート６が充分に冷却されるまでの時間が必要となり、各チョークボルト９の調整を適切に行わないと、かえってシート６についての所定のプロファイルからのずれが拡大してしまうおそれがある。チョークボルト９でダイ１からの吐出流量の分布を調整する際の各チョークボルト９の調整量を設定することは困難であり、熟練した作業者が過去の経験に基づいて調整を行っているのが現状である。
【００１１】
そこで本件発明者らは、チョークボルト９の操作量を適切に算出する制御方法を開発すべく、鋭意研究を行った結果、ダイ１内部の溶融樹脂４の流量のバランスを利用して、ダイ１からの吐出流量分布をチョークボルト９で定量的にコントロールする手法を見いだした。
【００１２】
本発明の目的は、すなわち、目標とするシートプロファイルのとおりのシートを得るために、ダイからの吐出流量分布を定量的にコントロールすることが可能な熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造方法において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定しておき、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出して、
検出されるバンクのプロファイルと基準バンクプロファイルとを比較し、
比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件で求め、
求められた調整量に従い、各調整位置についての調整量の合計が該開口プロファイル変化のために求められている調整量と一致するように開口プロファイルを変化させる操作を行って、熱可塑性樹脂の流量調整を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
【００１４】
本発明に従えば、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を連続的に押出す。ロールの隙間の上流側には、熱可塑性樹脂が溜ってバンクが形成される。成形すべきシートの厚さプロファイルに対応して基準バンクプロファイルを設定し、シートの成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出して基準プロファイルと比較する。出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量は、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件で求められるので、調整量当りの流量の変化（バンク調整感度）を一定に保つことができる。各調整位置毎の流量調整の操作は、たとえば開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、複数回に分けて段階的に行うことなどによって、熟練した作業者と同様に、各調整位置での流量調整の操作を容易かつ適切に行うことができ、たとえば、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００１７】
また本発明は、前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係を求めておき、
成形すべきシートの厚さ変更時には、求められている関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更するように設定して行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、シートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を、１段階で、または複数段階で変更するように設定して行うので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００１９】
さらに本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量を、調整位置毎に表示する表示手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置である。
【００２０】
本発明に従えば、熱可塑性樹脂の製造装置は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形するために、基準バンク設定手段と、バンク検出手段と、プロファイル比較手段と、調整量算出手段と、表示手段とを含む。基準バンク設定手段は、ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定し、バンク検出手段は、成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出する。プロファイル比較手段は、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較する。調整量算出手段は、プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する。詳しくは、調整量算出手段は、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出する総調整量算出手段を含むので、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、調整量算出手段は、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められる調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段を含む。さらに、調整量算出手段によって算出される調整量は、表示手段によって、調整位置毎に表示されるので、チョークボルトなどダイの吐出流量を調整する際に必要な操作のための調整量を作業者は直接知ることができ、熟練した作業者と同様に容易かつ迅速に調整を行うことができる。したがって、たとえば、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００２１】
さらに本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させて、熱可塑性樹脂の流量を調整する流量調整手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置である。
【００２２】
本発明に従えば、熱可塑性樹脂の製造装置は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形するために、基準バンク設定手段と、バンク検出手段と、プロファイル比較手段と、調整量算出手段と、流量調整手段とを含む。
基準バンク設定手段は、ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定し、バンク検出手段は、成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出する。
プロファイル比較手段は、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較する。
調整量算出手段は、プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する。すなわち調整量算出手段は、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出する総調整量算出手段を含むので、バンク調整感度を一定に保ち得る。また、調整量算出手段は、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段を含む。
流量調整手段は、調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させるので、ダイの吐出流量を自動的に調整して、シートのプロファイルを目標とするシートプロファイルのとおりに精度良く一定に保つことができる。
したがって、たとえば、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００２５】
また本発明は、予め求められる前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に基づいて、
成形すべきシートの厚さ変更時に、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更する運転条件変更手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、運転条件変更手段がシートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を、１段階で、または複数段階で変更するように行うので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としてのシート成形装置１０の概略的な構成を示す。熱可塑性樹脂は、図１５と同様に、ダイ１１にギアポンプ１２によって送り込まれ、ダイ１１の開口１３から溶融樹脂１４が吐出される。ダイ１１の開口１３から吐出される溶融樹脂１４は、一対のロール１５の間隙を通り、シート１６として成形される。ロール１５の上流側には、溶融樹脂１４が溜ってバンク１７が形成される。バンク１７の形成量はシート１６の板厚と密接な関係がある。シート１６の板厚は、ダイ１１に設けられ、幅方向にわたって開口１３への溶融樹脂１４の流路の高さを調整するチョークバー１８によって調整可能である。チョークバー１８は、シート１６の幅方向に間隔をあけて複数配置されるチョークボルト１９で部分的な形状を変更することができる。
【００２８】
本実施形態では、チョークボルト１９の調整量を案内するために、制御装置２０と表示装置２１とが設けられる。制御装置２０は、マイクロコンピュータなどを含み、予め設定されるプログラムに従って、演算処理や制御処理を行う。表示装置２１は表示手段として、陰極線管（ＣＲＴ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）などによって、作業者に対する情報表示を行う。制御装置２０には、バンク１７の形状（バンクプロファイル）を非接触で検出するセンサ２２と、シート１６の板厚を測定する板厚センサ２３とからの検出出力が与えられる。また、製造するシート１６の仕様も入力される。シート成形装置１０は、シート１６の厚さとして、０．１ｍｍ〜２０ｍｍに適用可能である。なお、バンク１７のプロファイルは、センサ２２で、たとえば光学的に検出する。
【００２９】
図２は、本実施形態でチョークボルト１９の調整量を算出するためのモデルの概要を示す。本モデルは、バンク１７の形状（バンクプロファイル）を検出して樹脂量に換算し、チョークボルト１９の１本毎の範囲に分割して、１本毎の範囲で樹脂の収支計算を行い、バンクプロファイルを目標とするプロファイルとするために必要な樹脂流量を算出して、チョークボルト１９の調整量を算出する。
【００３０】
図３は、局所ｉのチョークバー１８を変位させた場合に、安定時間t分後における局所ｉの樹脂量（バンク量）ＢＫi,tが現在の局所ｉの樹脂量（バンク量）ＢＫi,nからバンク変化量ΔＢＫi だけ変化する状態を示す。このバンク変化量ΔＢＫiは、次の（１）で表すことができる。
【００３１】
BKi,t ＝ BKi,n ＋ ΔBKi …（１）
ここで、 BKi,t[mm3] ： 局所iにおけるt分後の樹脂量（バンク量）
BKi,n[mm3] ： 局所iにおける現時点の樹脂量（バンク量）
ΔBKi[mm3] ： 局所iにおけるバンク変化量
である。
【００３２】
樹脂の収支関係を図３のように簡略化して考えると、（１）式は次の（２）式で表される。
【００３３】
BKi,t ＝ BKi,n ＋ (INi,t − INi,n)t／2 …（２）
ここで、INi,t[mm3] ： 局所iにおけるt分後の単位時間当たり樹脂流入量
INi,n[mm3] ： 局所iにおける現在の単位時間当たり樹脂流入量
t[min] ： バンク安定時間
である。
【００３４】
図１に示すようなギアポンプ（以下「ＧＰ」と略称する）１２によってダイ１１に定量フィードされる樹脂は、チョークバー１８の総開口面積に占める局所開口面積の比率に従って各所に分配されると考えると、現在とt分後の単位時間当たりの樹脂流入量は以下の（３）、（４）式で与えられる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
図４は、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを、網掛部分として示す。図５は、チョークバー１８の変位を、調整操作の前後でチョークバー総開口面積が一定となる条件で行う状態を示す。
【００３７】
（２）式に（３）、（４）式を代入して次の（５）式を得る。
【数２】
【００３８】
実際には、バンク調整感度を一定に保つため、図５に示すように、操作前後でチョークバー総開口面積が一定となるようにすなわち、次の（６）に示す条件式が成り立つように、チョークバー１８の変位を求める。
【００３９】
【数３】
【００４０】
（６）式の条件式を（５）式に代入すると（７）式が得られる。
【数４】
【００４１】
バンク量ＢＫi,tを目標バンク量ＢＫi,stdとするために必要な局所開口面積の変化量ΔＳiは，（７）式を変形した次の（８）式から求められる。
【００４２】
【数５】
【００４３】
この（８）式が、局所iの現時点のバンク量ＢＫi,nを目標バンク量ＢＫi,stdとするために必要なチョークバー開口面積の変化量算出式であり、バンク調整はこのΔＳiを実現するようにチョークバー１８を変位させればよい。
【００４４】
図６は、本実施形態のように、チョークバー１８の変位がチョークボルト１９の操作によって実現される場合について、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを網掛部分各所のように矩形で近似する状態を示す。チョークバー１８の局所開口面積の変化量ΔＳiは、チョークボルト変位量ΔＭＶiとの比例関係で、次の（９）式のように与えられる。
【００４５】
ΔSi ＝ α・ΔMVi
ΔMVi ＝ ΔSi／α …（９）
ここで、α： チョークボルトの間隔
である。したがって，チョークボルト変位量ΔＭＶiは、（８）式と（９）式とから、次の（１０）式の形で簡易的に求めることができる。
【００４６】
【数６】
【００４７】
図７は、本実施形態のシート成形装置１０でＰＭＭＡなどの熱可塑性樹脂のシート１６を連続的に生産する際の処理手順の例を示す。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネートや塩化ビニル等にも同様に使用することができる。ステップｓ０から手順を開始し、ステップｓ１では製造仕様と生産量などのプロセスデータを入力する。ステップｓ２では、シート１６の板厚などの変更に伴い、運転条件の変更が必要か否かを判断する。運転条件の変更が必要と判断されるときは、ステップｓ３でロール１５の間隙であるロールギャップの算出を行う。次に、ステップｓ４でロール１５の周速度を算出する。ステップｓ５では、ロールギャップおよびロール周速度の表示を表示装置２１で行う。ステップｓ６で、表示装置２１の表示結果に従ってロール運転条件変更操作が行われる。
【００４８】
ステップｓ２で運転条件変更が必要ないと判断されるとき、またはステップｓ６までの運転条件変更が終了すると、ステップｓ７でセンサ２２の検出結果からノイズを除去するためのスムージング処理が行われる。このスムージング処理は、精度を高めるために、たとえば移動平均でデータを取込む。ステップｓ８では、バンクとして形成すべき基準バンクのプロファイルを入力する基準バンク入力の処理が行われる。ステップｓ９では、ステップｓ８で設定する基準バンクのプロファイルとステップｓ７で検出するバンクプロファイルとを比較し、ずれが予め設定される範囲を超える状態（バンクアラーム状態）であるか否かを判断する。バンクアラーム状態と判断されるときは、ステップｓ１０でバンクアラームの表示を行う。
【００４９】
ステップｓ９でバンクアラーム状態ではないと判断されるとき、またはステップｓ１０での表示が行われた後、ステップｓ１１では、各チョークボルト１９毎の操作量を算出し、ステップｓ１２でチョークボルト操作ガイドを表示する。ステップｓ１３では、作業者が各チョークボルト１９を、ステップｓ１２で表示されるチョークボルト操作ガイドに従って操作する。ステップｓ１４では、ガイドの必要の有無を判断する。ガイドが必要と判断したときは、ステップｓ１に戻る。本実施形態では、後述するように、チョークボルト１９は複数回の操作で調整するように案内する。ステップｓ１４でガイドは不要と判断されるときは、ステップｓ１５で手順を終了する。
【００５０】
図８は、図７のステップｓ１１で算出される操作量について示す。図５に関連して説明しているように、チョークボルト１９の調整は操作前後でチョークバー総開口面積が一定となるように行うので、チョークボルト１９は締めるものと、緩めるものとが生じる。この条件で操作すべき全操作での総調整量をまず各チョークボルト１９毎に算出し、複数段階の操作で調整を行う。まず、締める側または緩める側のうち、最大の調整量となるチョークボルト１９を含む方について、１回目の操作を行う。操作する調整量は、総調整量の半分とする。チョークボルト１９は、ラチェット付のスパナなどで調整し、ラチェットの３０°のチョークボルト１９の回転を一操作とする操作回数を調整量の単位とする。２回目の操作では、１回目の操作と逆方向の調整を、総調整量の半分について行う。次に１回目および２回目の操作に続いて、３回目および４回目の操作を、総調整量の残りの調整量について行う。すなわち、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、段階的な調整操作を行うことによって、バンクを円滑に調整できる。
【００５１】
図９および図１０は、図７のステップｓ３およびステップｓ４で算出するロールギャップおよびロール周速度と板厚との関係を示す。図９に示すように、板厚とロールギャップＺ１とは一次式の関係にある。また図１０に示すように、ギアポンプの吐出流量ＧＰをロール周速度Ｓ１で除算した値も、板厚と一次式の関係にある。
【００５２】
図１１は、本発明の実施の他の形態であるシート成形装置３０の概略的な構成を示す。本実施形態で図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、チョークバー１８を油圧シリンダ３９によって制御装置４０が自動的に制御する。制御のための操作自体は、図１の実施形態と同様である。なお、油圧シリンダ３９を用いる代わりに、図１の実施形態のチョークボルト１９のようなねじを機械的に直接回転させる機構を設けることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件で求めてバンク調整感度を一定に保ち、各調整位置毎の流量調整の操作を、複数回に分けて段階的に行うので、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５５】
また本発明によれば、シートの厚さを運転中に切換える際に、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従ってロール運転条件を変更するので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００５６】
さらに本発明によれば、熱可塑性樹脂の製造装置は、ロールの隙間の上流側に形成されるバンクのプロファイルについて基準バンクプロファイルを設定し、成形中に形成されるバンクのプロファイルと比較し、比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出し、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められる調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する。調整量検出手段によって算出される調整量は、表示手段によって、調整位置毎に表示されるので、チョークボルトなどダイの吐出流量を調整する際に必要な操作のための調整量を作業者は直接知ることができ、容易かつ迅速に調整を行うことができる。したがって、作業者は、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５７】
さらに本発明によれば、熱可塑性樹脂の製造装置は、ロールの隙間の上流側に形成されるバンクのプロファイルについて基準バンクプロファイルを設定し、成形中に形成されるバンクのプロファイルと比較し、比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出し、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する。流量調整手段は、調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させるので、ダイの吐出流量を自動的に調整して、目標とするシートプロファイルのとおりに精度良く一定に保つことができる。したがって、作業者は、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５９】
また本発明によれば、シートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と、シートの厚さとの関係に従ってロール運転条件を変更し、厚さの変更を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるシート成形装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態で、チョークボルト１９の調整量を算出するためのモデルを示す図である。
【図３】図２のモデルで、局所ｉのチョークバー１８を変位させた場合に、安定時間ｔ分後におけるバンク量の変化を示すグラフである。
【図４】図２のモデルで、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを、網掛部分として示す図である。
【図５】図２のモデルで、チョークバー１８の変位を、調整操作の前後でチョークバー総開口面積が一定となる条件で行う状態を示す図である。
【図６】図２のモデルで、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを矩形で近似する状態を示す図である。
【図７】図１のシート成形装置１０で、シート１６を連続的に生産する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップｓ１１で算出される操作量について示す図である。
【図９】図７のステップｓ３で算出するロールギャップと板厚との関係を示すグラフである。
【図１０】図７のステップｓ４で算出するロール周速と板厚との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の他の形態であるシート成形装置３０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１２】従来からのシート成形装置の概略的な構成を示す部分的な側面断面図および正面断面図である。
【符号の説明】
１０，３０ シート成形装置
１１ ダイ
１２ ギアポンプ
１３ 開口
１４ 溶融樹脂
１５ ロール
１６ シート
１７ バンク
１８ チョークバー
１９ チョークボルト
２０，４０ 制御装置
２１ 表示装置
２２ センサ
２３ 板厚センサ
３９ 油圧シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂をシート状に押出し成形する熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図１２に示すような製造装置で、たとえばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂を用いて熱可塑性樹脂のシートが連続的に製造されている。図１２（ａ）は側面断面視、図１２（ｂ）は部分的に拡大しての側面断面視、図１２（ｃ）は正面断面視した状態をそれぞれ示す。
【０００３】
熱可塑性樹脂は、ダイ１にギアポンプ２によって送り込まれ、ダイ１の開口３から溶融樹脂４が吐出される。ダイ１の開口３から吐出される溶融樹脂４は、一対のロール５の間隙を通り、シート６として成形される。ロール５の上流側には、溶融樹脂４が溜ってバンク７が形成される。バンク７の形成量はシート６の板厚と密接な関係がある。シート６の板厚は、一定に保つ必要があるけれども、実際に板厚を計測可能になるのは、シート６としての成形後、冷却されてからである。このため、板厚を計測して、フィードバック制御を行おうとしても、板厚の計測には時間遅れが伴い、有効な板厚制御を行うことができない。そこで、バンク７の形成量を計測してのフィードバック制御が提案されている。
【０００４】
なお、板厚は、シート６の幅方向について設計のとおりであることが要求される。このため、ダイ１には、幅方向にわたって開口３への溶融樹脂４の流路の高さを調整することができるチョークバー８が設けられている。チョークバー８は、シート６の幅方向に間隔をあけて複数配置されるチョークボルト９で部分的な形状を変更することができる。すなわち、チョークボルト９を締めて先端をダイ１の内部に押込めば、その位置のチョークバー８が部分的に溶融樹脂４の流路を狭めるように変形し、チョークボルト９を緩めると、その位置でのチョークバー８の押込みを緩和し、相対的に溶融樹脂４の流路を広げるように変形させることができる。
【０００５】
このようなダイ１の吐出口である開口３における熱可塑性樹脂の吐出量分布を調整することによって、シートプロファイルを一定に制御することに関する先行技術は、たとえば特開平９−２６７３４０号公報に開示されている。この先行技術では、ロール隙間の下流側にシートの表面温度を測定して、表面温度からバンク量を推定するバンクセンサを設けている。シートの表面温度とバンク量との間には対応関係があることが知られている。シートの板厚の分布もシートプロファイルとして測定し、目標として設定される所定のシートプロファイルとの偏差が求められる。求められた偏差に基づいて、バンクセンサによって推定されるバンクのプロファイルを修正する演算を行って、目標バンクプロファイルを求め、推定したバンクプロファイルとの偏差によってダイからの吐出量の幅方向分布を調整することが記載されている。
【０００６】
また、バンクの大きさをバンク検出手段で光学的に検出し、ダイの流量調整ボルトを調整してバンクの大きさを一定基準内として、シートの厚さを一定にする先行技術も開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１には、ロールによって成形されたシートの厚みを電気的、磁気的または静電的手段などによって幅方向で非接触式に検出し、厚い部分はバンクの大きさを小さくし、薄い部分はバンクの大きさを大きくする方向に調整することが記載されている。
【０００７】
以上のように、熱可塑性樹脂シートの製造方法で、板厚制御をダイ１の流量調整を、チョークボルト９を操作して行う考え方は従来から知られている。ダイの開口を直接開閉するリップボルトを設けて調整する方法や、ダイの温度を調整する方法も知られている。調整に必要な情報源としては、樹脂バンクのプロファイルやシート厚さのプロファイルを用いる手法が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１６２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の先行技術や、提案されている手法では、チョークボルトなどの調整量に関して定量性を明示しているものではない。すなわち、バンクプロファイルの偏差などは幅方向の位置毎に正確に算出することが記載されていても、その偏差に合わせてチョークボルトをどの程度調整すべきかは、全く記載されていない。
【００１０】
図１２に示すような熱可塑性樹脂の成形で、成形後の板厚が測定可能になるには、ロール５から出たシート６が充分に冷却されるまでの時間が必要となり、各チョークボルト９の調整を適切に行わないと、かえってシート６についての所定のプロファイルからのずれが拡大してしまうおそれがある。チョークボルト９でダイ１からの吐出流量の分布を調整する際の各チョークボルト９の調整量を設定することは困難であり、熟練した作業者が過去の経験に基づいて調整を行っているのが現状である。
【００１１】
そこで本件発明者らは、チョークボルト９の操作量を適切に算出する制御方法を開発すべく、鋭意研究を行った結果、ダイ１内部の溶融樹脂４の流量のバランスを利用して、ダイ１からの吐出流量分布をチョークボルト９で定量的にコントロールする手法を見いだした。
【００１２】
本発明の目的は、すなわち、目標とするシートプロファイルのとおりのシートを得るために、ダイからの吐出流量分布を定量的にコントロールすることが可能な熱可塑性樹脂シートの製造方法および製造装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造方法において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定しておき、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出して、
検出されるバンクのプロファイルと基準バンクプロファイルとを比較し、
比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件で求め、
求められた調整量に従い、各調整位置についての調整量の合計が該開口プロファイル変化のために求められている調整量と一致するように開口プロファイルを変化させる操作を行って、熱可塑性樹脂の流量調整を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
【００１４】
本発明に従えば、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を連続的に押出す。ロールの隙間の上流側には、熱可塑性樹脂が溜ってバンクが形成される。成形すべきシートの厚さプロファイルに対応して基準バンクプロファイルを設定し、シートの成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出して基準プロファイルと比較する。出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量は、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件で求められるので、調整量当りの流量の変化（バンク調整感度）を一定に保つことができる。各調整位置毎の流量調整の操作は、たとえば開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、複数回に分けて段階的に行うことなどによって、熟練した作業者と同様に、各調整位置での流量調整の操作を容易かつ適切に行うことができ、たとえば、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００１７】
また本発明は、前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係を求めておき、
成形すべきシートの厚さ変更時には、求められている関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更するように設定して行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、シートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を、１段階で、または複数段階で変更するように設定して行うので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００１９】
さらに本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量を、調整位置毎に表示する表示手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置である。
【００２０】
本発明に従えば、熱可塑性樹脂の製造装置は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形するために、基準バンク設定手段と、バンク検出手段と、プロファイル比較手段と、調整量算出手段と、表示手段とを含む。基準バンク設定手段は、ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定し、バンク検出手段は、成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出する。プロファイル比較手段は、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較する。調整量算出手段は、プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する。詳しくは、調整量算出手段は、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出する総調整量算出手段を含むので、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、調整量算出手段は、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められる調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段を含む。さらに、調整量算出手段によって算出される調整量は、表示手段によって、調整位置毎に表示されるので、チョークボルトなどダイの吐出流量を調整する際に必要な操作のための調整量を作業者は直接知ることができ、熟練した作業者と同様に容易かつ迅速に調整を行うことができる。したがって、たとえば、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００２１】
さらに本発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させて、熱可塑性樹脂の流量を調整する流量調整手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置である。
【００２２】
本発明に従えば、熱可塑性樹脂の製造装置は、溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形するために、基準バンク設定手段と、バンク検出手段と、プロファイル比較手段と、調整量算出手段と、流量調整手段とを含む。
基準バンク設定手段は、ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定し、バンク検出手段は、成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出する。
プロファイル比較手段は、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較する。
調整量算出手段は、プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する。すなわち調整量算出手段は、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出する総調整量算出手段を含むので、バンク調整感度を一定に保ち得る。また、調整量算出手段は、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段を含む。
流量調整手段は、調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させるので、ダイの吐出流量を自動的に調整して、シートのプロファイルを目標とするシートプロファイルのとおりに精度良く一定に保つことができる。
したがって、たとえば、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００２５】
また本発明は、予め求められる前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に基づいて、
成形すべきシートの厚さ変更時に、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更する運転条件変更手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、運転条件変更手段がシートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を、１段階で、または複数段階で変更するように行うので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としてのシート成形装置１０の概略的な構成を示す。熱可塑性樹脂は、図１５と同様に、ダイ１１にギアポンプ１２によって送り込まれ、ダイ１１の開口１３から溶融樹脂１４が吐出される。ダイ１１の開口１３から吐出される溶融樹脂１４は、一対のロール１５の間隙を通り、シート１６として成形される。ロール１５の上流側には、溶融樹脂１４が溜ってバンク１７が形成される。バンク１７の形成量はシート１６の板厚と密接な関係がある。シート１６の板厚は、ダイ１１に設けられ、幅方向にわたって開口１３への溶融樹脂１４の流路の高さを調整するチョークバー１８によって調整可能である。チョークバー１８は、シート１６の幅方向に間隔をあけて複数配置されるチョークボルト１９で部分的な形状を変更することができる。
【００２８】
本実施形態では、チョークボルト１９の調整量を案内するために、制御装置２０と表示装置２１とが設けられる。制御装置２０は、マイクロコンピュータなどを含み、予め設定されるプログラムに従って、演算処理や制御処理を行う。表示装置２１は表示手段として、陰極線管（ＣＲＴ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）などによって、作業者に対する情報表示を行う。制御装置２０には、バンク１７の形状（バンクプロファイル）を非接触で検出するセンサ２２と、シート１６の板厚を測定する板厚センサ２３とからの検出出力が与えられる。また、製造するシート１６の仕様も入力される。シート成形装置１０は、シート１６の厚さとして、０．１ｍｍ〜２０ｍｍに適用可能である。なお、バンク１７のプロファイルは、センサ２２で、たとえば光学的に検出する。
【００２９】
図２は、本実施形態でチョークボルト１９の調整量を算出するためのモデルの概要を示す。本モデルは、バンク１７の形状（バンクプロファイル）を検出して樹脂量に換算し、チョークボルト１９の１本毎の範囲に分割して、１本毎の範囲で樹脂の収支計算を行い、バンクプロファイルを目標とするプロファイルとするために必要な樹脂流量を算出して、チョークボルト１９の調整量を算出する。
【００３０】
図３は、局所ｉのチョークバー１８を変位させた場合に、安定時間t分後における局所ｉの樹脂量（バンク量）ＢＫi,tが現在の局所ｉの樹脂量（バンク量）ＢＫi,nからバンク変化量ΔＢＫi だけ変化する状態を示す。このバンク変化量ΔＢＫiは、次の（１）で表すことができる。
【００３１】
BKi,t ＝ BKi,n ＋ ΔBKi …（１）
ここで、 BKi,t[mm3] ： 局所iにおけるt分後の樹脂量（バンク量）
BKi,n[mm3] ： 局所iにおける現時点の樹脂量（バンク量）
ΔBKi[mm3] ： 局所iにおけるバンク変化量
である。
【００３２】
樹脂の収支関係を図３のように簡略化して考えると、（１）式は次の（２）式で表される。
【００３３】
BKi,t ＝ BKi,n ＋ (INi,t − INi,n)t／2 …（２）
ここで、INi,t[mm3] ： 局所iにおけるt分後の単位時間当たり樹脂流入量
INi,n[mm3] ： 局所iにおける現在の単位時間当たり樹脂流入量
t[min] ： バンク安定時間
である。
【００３４】
図１に示すようなギアポンプ（以下「ＧＰ」と略称する）１２によってダイ１１に定量フィードされる樹脂は、チョークバー１８の総開口面積に占める局所開口面積の比率に従って各所に分配されると考えると、現在とt分後の単位時間当たりの樹脂流入量は以下の（３）、（４）式で与えられる。
【００３５】
【数１】
図４は、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを、網掛部分として示す。図５は、チョークバー１８の変位を、調整操作の前後でチョークバー総開口面積が一定となる条件で行う状態を示す。
【００３７】
（２）式に（３）、（４）式を代入して次の（５）式を得る。
【数２】
実際には、バンク調整感度を一定に保つため、図５に示すように、操作前後でチョークバー総開口面積が一定となるようにすなわち、次の（６）に示す条件式が成り立つように、チョークバー１８の変位を求める。
【００３９】
【数３】
（６）式の条件式を（５）式に代入すると（７）式が得られる。
【数４】
バンク量ＢＫi,tを目標バンク量ＢＫi,stdとするために必要な局所開口面積の変化量ΔＳiは，（７）式を変形した次の（８）式から求められる。
【００４２】
【数５】
この（８）式が、局所iの現時点のバンク量ＢＫi,nを目標バンク量ＢＫi,stdとするために必要なチョークバー開口面積の変化量算出式であり、バンク調整はこのΔＳiを実現するようにチョークバー１８を変位させればよい。
【００４４】
図６は、本実施形態のように、チョークバー１８の変位がチョークボルト１９の操作によって実現される場合について、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを網掛部分各所のように矩形で近似する状態を示す。チョークバー１８の局所開口面積の変化量ΔＳiは、チョークボルト変位量ΔＭＶiとの比例関係で、次の（９）式のように与えられる。
【００４５】
ΔSi ＝ α・ΔMVi
ΔMVi ＝ ΔSi／α …（９）
ここで、α： チョークボルトの間隔
である。したがって，チョークボルト変位量ΔＭＶiは、（８）式と（９）式とから、次の（１０）式の形で簡易的に求めることができる。
【００４６】
【数６】
図７は、本実施形態のシート成形装置１０でＰＭＭＡなどの熱可塑性樹脂のシート１６を連続的に生産する際の処理手順の例を示す。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネートや塩化ビニル等にも同様に使用することができる。ステップｓ０から手順を開始し、ステップｓ１では製造仕様と生産量などのプロセスデータを入力する。ステップｓ２では、シート１６の板厚などの変更に伴い、運転条件の変更が必要か否かを判断する。運転条件の変更が必要と判断されるときは、ステップｓ３でロール１５の間隙であるロールギャップの算出を行う。次に、ステップｓ４でロール１５の周速度を算出する。ステップｓ５では、ロールギャップおよびロール周速度の表示を表示装置２１で行う。ステップｓ６で、表示装置２１の表示結果に従ってロール運転条件変更操作が行われる。
【００４８】
ステップｓ２で運転条件変更が必要ないと判断されるとき、またはステップｓ６までの運転条件変更が終了すると、ステップｓ７でセンサ２２の検出結果からノイズを除去するためのスムージング処理が行われる。このスムージング処理は、精度を高めるために、たとえば移動平均でデータを取込む。ステップｓ８では、バンクとして形成すべき基準バンクのプロファイルを入力する基準バンク入力の処理が行われる。ステップｓ９では、ステップｓ８で設定する基準バンクのプロファイルとステップｓ７で検出するバンクプロファイルとを比較し、ずれが予め設定される範囲を超える状態（バンクアラーム状態）であるか否かを判断する。バンクアラーム状態と判断されるときは、ステップｓ１０でバンクアラームの表示を行う。
【００４９】
ステップｓ９でバンクアラーム状態ではないと判断されるとき、またはステップｓ１０での表示が行われた後、ステップｓ１１では、各チョークボルト１９毎の操作量を算出し、ステップｓ１２でチョークボルト操作ガイドを表示する。ステップｓ１３では、作業者が各チョークボルト１９を、ステップｓ１２で表示されるチョークボルト操作ガイドに従って操作する。ステップｓ１４では、ガイドの必要の有無を判断する。ガイドが必要と判断したときは、ステップｓ１に戻る。本実施形態では、後述するように、チョークボルト１９は複数回の操作で調整するように案内する。ステップｓ１４でガイドは不要と判断されるときは、ステップｓ１５で手順を終了する。
【００５０】
図８は、図７のステップｓ１１で算出される操作量について示す。図５に関連して説明しているように、チョークボルト１９の調整は操作前後でチョークバー総開口面積が一定となるように行うので、チョークボルト１９は締めるものと、緩めるものとが生じる。この条件で操作すべき全操作での総調整量をまず各チョークボルト１９毎に算出し、複数段階の操作で調整を行う。まず、締める側または緩める側のうち、最大の調整量となるチョークボルト１９を含む方について、１回目の操作を行う。操作する調整量は、総調整量の半分とする。チョークボルト１９は、ラチェット付のスパナなどで調整し、ラチェットの３０°のチョークボルト１９の回転を一操作とする操作回数を調整量の単位とする。２回目の操作では、１回目の操作と逆方向の調整を、総調整量の半分について行う。次に１回目および２回目の操作に続いて、３回目および４回目の操作を、総調整量の残りの調整量について行う。すなわち、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの一方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作と、ダイの開口を増加または減少させる操作のうちの他方側への操作を行う調整位置について同時に、各調整位置毎の調整量の一部を設定して行う操作とを交互に繰返して、段階的な調整操作を行うことによって、バンクを円滑に調整できる。
【００５１】
図９および図１０は、図７のステップｓ３およびステップｓ４で算出するロールギャップおよびロール周速度と板厚との関係を示す。図９に示すように、板厚とロールギャップＺ１とは一次式の関係にある。また図１０に示すように、ギアポンプの吐出流量ＧＰをロール周速度Ｓ１で除算した値も、板厚と一次式の関係にある。
【００５２】
図１１は、本発明の実施の他の形態であるシート成形装置３０の概略的な構成を示す。本実施形態で図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、チョークバー１８を油圧シリンダ３９によって制御装置４０が自動的に制御する。制御のための操作自体は、図１の実施形態と同様である。なお、油圧シリンダ３９を用いる代わりに、図１の実施形態のチョークボルト１９のようなねじを機械的に直接回転させる機構を設けることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ダイの開口プロファイル変化のための調整量を、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件で求めてバンク調整感度を一定に保ち、各調整位置毎の流量調整の操作を、複数回に分けて段階的に行うので、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５５】
また本発明によれば、シートの厚さを運転中に切換える際に、予め求められているロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に従ってロール運転条件を変更するので、シートの板厚の変更を円滑に行うことができる。
【００５６】
さらに本発明によれば、熱可塑性樹脂の製造装置は、ロールの隙間の上流側に形成されるバンクのプロファイルについて基準バンクプロファイルを設定し、成形中に形成されるバンクのプロファイルと比較し、比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出し、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められる調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する。調整量検出手段によって算出される調整量は、表示手段によって、調整位置毎に表示されるので、チョークボルトなどダイの吐出流量を調整する際に必要な操作のための調整量を作業者は直接知ることができ、容易かつ迅速に調整を行うことができる。したがって、作業者は、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５７】
さらに本発明によれば、熱可塑性樹脂の製造装置は、ロールの隙間の上流側に形成されるバンクのプロファイルについて基準バンクプロファイルを設定し、成形中に形成されるバンクのプロファイルと比較し、比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に、調整の前後でダイの総開口面積が一定となるような条件での総調整量として算出し、バンク調整感度を一定に保つことができる。また、各調整位置毎の流量調整の操作を、開口プロファイル変化のために求められている調整量の一部ずつ、複数回の操作に分けて段階的に行うように、各操作毎に必要な調整量を算出する。流量調整手段は、調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させるので、ダイの吐出流量を自動的に調整して、目標とするシートプロファイルのとおりに精度良く一定に保つことができる。したがって、作業者は、熟練した作業者と同様に、吐出流量分布の変更を円滑かつ迅速に行うことができる。
【００５９】
また本発明によれば、シートの厚さを運転中に切換える際には、予め求められているロールの隙間および周速度と、シートの厚さとの関係に従ってロール運転条件を変更し、厚さの変更を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるシート成形装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態で、チョークボルト１９の調整量を算出するためのモデルを示す図である。
【図３】図２のモデルで、局所ｉのチョークバー１８を変位させた場合に、安定時間ｔ分後におけるバンク量の変化を示すグラフである。
【図４】図２のモデルで、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを、網掛部分として示す図である。
【図５】図２のモデルで、チョークバー１８の変位を、調整操作の前後でチョークバー総開口面積が一定となる条件で行う状態を示す図である。
【図６】図２のモデルで、局所iのチョークバー開口面積Ｓiを矩形で近似する状態を示す図である。
【図７】図１のシート成形装置１０で、シート１６を連続的に生産する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図７のステップｓ１１で算出される操作量について示す図である。
【図９】図７のステップｓ３で算出するロールギャップと板厚との関係を示すグラフである。
【図１０】図７のステップｓ４で算出するロール周速と板厚との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の他の形態であるシート成形装置３０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１２】従来からのシート成形装置の概略的な構成を示す部分的な側面断面図および正面断面図である。
【符号の説明】
１０，３０ シート成形装置
１１ ダイ
１２ ギアポンプ
１３ 開口
１４ 溶融樹脂
１５ ロール
１６ シート
１７ バンク
１８ チョークバー
１９ チョークボルト
２０，４０ 制御装置
２１ 表示装置
２２ センサ
２３ 板厚センサ
３９ 油圧シリンダ
Claims (5)
- 溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造方法において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定しておき、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出して、
検出されるバンクのプロファイルと基準バンクプロファイルとを比較し、
比較結果に基づいて、検出されるバンクのプロファイルを基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件で求め、
求められた調整量に従い、各調整位置についての調整量の合計が該開口プロファイル変化のために求められている調整量と一致するように開口プロファイルを変化させる操作を行って、熱可塑性樹脂の流量調整を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造方法。 - 予め、前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係を求めておき、
成形すべきシートの厚さ変更時には、求められている関係に従って、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更するように設定して行うことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。 - 溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量を、調整位置毎に表示する表示手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置。 - 溶融状態の熱可塑性樹脂を、開口プロファイルを幅方向で変化させて流量調整が可能なダイから連続的に押出し、ロールでシート状に成形する熱可塑性樹脂の製造装置において、
ロールの隙間の上流側に熱可塑性樹脂が溜って形成されるバンクのプロファイルについて、成形すべきシートの厚さプロファイルに対応する基準バンクプロファイルを設定する基準バンク設定手段と、
成形中に形成されるバンクのプロファイルを検出するバンク検出手段と、
バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルと基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルとを比較するプロファイル比較手段と、
プロファイル比較手段の比較結果に基づいて、バンク検出手段によって検出されるバンクのプロファイルを、基準バンク設定手段によって設定される基準バンクプロファイルに合わせるために必要な開口プロファイル変化のための調整量を、幅方向の調整位置毎に算出する調整量算出手段と、
調整量算出手段によって算出される調整量に従い、各調整位置毎に開口プロファイルを変化させて、熱可塑性樹脂の流量を調整する流量調整手段とを含み、
前記調整量算出手段は、
前記各調整位置毎の調整量を、該流量調整の前後でダイの総開口面積が一定となる条件での総調整量として算出する総調整量算出手段と、
総調整量算出手段によって算出される総調整量で前記開口プロファイルを変化させる操作を、
各調整位置についての調整量の合計が総調整量算出手段によって算出されている総調整量と一致するように、各操作毎に必要な調整量を算出する操作調整量算出手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置。 - 予め求められる前記ロールの隙間および周速度と成形されるシートの板厚との関係に基づいて、
成形すべきシートの厚さ変更時に、ロールの隙間および周速度を含むロール運転条件を変更する運転条件変更手段をさらに含むことを特徴とする請求項３または４記載の熱可塑性樹脂シートの製造装置。
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