JP4183336B2

JP4183336B2 - チルロール装置、樹脂シート製造装置および樹脂シート製造方法

Info

Publication number: JP4183336B2
Application number: JP14818799A
Authority: JP
Inventors: 俊広高井; 孝吉川; 昭雄吉越; 憲一溝口
Original assignee: Asano Laboratories Co Ltd
Current assignee: Asano Laboratories Co Ltd
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JP2000334810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チルロール装置、樹脂シート製造装置および樹脂シート製造方法に関し、特に、溶融樹脂を押し出し成形した樹脂シートを並設されるチルロールにて送る際に、これらのチルロール間のギャップ間隔を制御するチルロール装置、樹脂シート製造装置および樹脂シート製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融樹脂を押し出し成形した後の樹脂シートは、従来からチルロールユニット内のロールにて送られつつ冷却されている。一般に樹脂シートは、平面が等間隔に向かい合わされて形成される幅広の開口部を有するＴダイと呼ばれる型からシート状に押し出し成形され、また、チルロールユニットは例えば、上方から順に略鉛直方向へ配列された第一〜第三のロールが回転可能に備えられており、Ｔダイの開口部が第一のロールと第二のロールとの間の隙間に対向させつつ配置されている。
【０００３】
かかる構成により、第一および第三のロールを反時計方向に回転させるとともに、第二のロールを時計方向に回転させると、Ｔダイの開口部から押し出された樹脂シートは、第一のロールと第二のロールとの間の隙間に挟まれて引き出された後、第二のロールと第三のロールとの間の隙間に挟まれて引き出されることにより、略Ｓ字状経路を進行して第三のロールの下方から繰り出される。このとき、押出口から押し出された樹脂シートは、各ロールにより繰り出されることによって徐々に冷却される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のチルロールユニットにおいては、樹脂シートの成形において冷却後の樹脂シートの厚さを一定にするために、Ｔダイの開口部の向かい合う平面の距離を調整したり、上記第一のロールと第二のロールとが樹脂シートを挟み込むために形成されるギャップ間隔を手動で調整したりしていた。
【０００５】
しかし、上記Ｔダイ開口部の向かい合う平面の距離を調整するには多くのナットをしめ込む必要がある場合が多く、また、これらの操作は手動で行わなければならかった。従って、調整を完了するまでに多大な時間を費やしてしまうことが多く、また、微調整を行うことが非常に困難であった。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能なチルロール装置、樹脂シート製造装置および樹脂シート製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、Ｔダイにてシート状に形成された樹脂シートを冷却するチルロール装置であって、周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなるチルロールユニットと、上記チルロールにおけるギャップ間隔を調整するギャップ調整機構と、上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像画像に基づいて所定のギャップ間隔となるように上記ギャップ調整機構を制御するギャップ調整制御手段とを具備する構成としてもよい。
【０００７】
上記のように構成した発明において、平面が等間隔に向かい合わされて形成される幅広の開口部を有するＴダイと呼ばれる型にて形成したシート状の溶融樹脂を、本チルロール装置のチルロールによって冷却することによって樹脂シートを作成する。ここで、チルロールユニットは周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなっており、ギャップ調整機構によってこのチルロールにおけるギャップ間隔を調整するようになっている。
【０００８】
また、撮像手段はこのチルロール間のギャップ部分を撮像するようになっており、同撮像手段がギャップ部分を撮像すると、ギャップ調整制御手段は撮像画像に基づいてチルロールが所定のギャップ間隔となるように上記ギャップ調整機構を制御する。すなわち、本発明においては撮像手段が撮影する画像によって並設されるチルロールのギャップ間隔を判別し、判別したギャップ間隔に基づいてギャップ調整機構を駆動して同ギャップが一定になるよう調整する。従って、チルロールにて送られる樹脂シートは一定の厚さになるように制御されることになる。
【０００９】
ここで、上記チルロールは成形される樹脂シートを送るとともに冷却することができればよく、例えば、第一〜第三のロールを上方から順に略鉛直方向へ配列し、第一のロールと第二のロールとの間に向けて樹脂シートを押し出すとともに、第一のロールと第二のロールとで送られる樹脂シートをさらに第二のロールと第三のロールとの間にて送って、略Ｓ字状経路で繰り出すなど様々な構成が考えられる。また、これらのチルロールはユニットとして形成されたものであってもよいし、上記樹脂シート成形手段と一体的に形成されたものであってもよいし、別個に形成されたものであっても良い。
【００１０】
また、ギャップ調整機構は、チルロールが形成する所定のギャップ間隔を調整するものであればよく様々な構成が考えらる。その構成の一例として、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のチルロール装置において、上記ギャップ調整機構は、ボールネジを回転駆動するモータと、上記チルロールの両端部に固定され同ボールネジに対してボールを介して螺合するナットとを具備し、上記モータの回転によりナットを介してチルロールを移動させる構成としてある。
【００１１】
上記のように構成される請求項２にかかる発明においては、上記ギャップ調整機構が備えるモータによってボールネジを回転駆動し、このボールネジが回転駆動されると、上記チルロールの両端部に固定され同ボールネジに対してボールを介して螺合するナットがチルロールとともに移動する。すなわち、このチルロールはいわゆるボールネジを用いた送りユニットにて移動されるようになっている。ここで、上記モータは電機エネルギーを機械的な回転駆動に変換できればよく、例えば、サーボモータやステッピングモータの回転トルクをギヤを介してボールネジに伝えるように構成するなど様々な構成が考えられる。
【００１２】
このように、サーボモータやステッピングモータによってボールネジを駆動することによりナットの微少移動を制御することができる。ここで、チルロールの位置をより微妙に制御するための構成の一例として、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のチルロール装置において、上記ギャップ調整機構は、上記チルロールの両端部に固定されるナットのそれぞれに対応するモータを具備しており、両端のナット位置を別個に制御可能である構成としてある。
【００１３】
上記のように構成した請求項３にかかる発明においては、上記チルロールの両端部に固定されるナットを別々のモータで制御する。従って、同チルロールの両端部のギャップをそれぞれに所望の値とすることができ、例えば、径年変化によってボールネジに対するナットの送り量が両端のナットのそれぞれにおいて異なってしまうようなことが起こっても、両端のギャップ間隔が正確に所望の値に制御される。
【００１４】
さらに、上記撮像手段はチルロールの両端においてそのギャップ部分を撮像することができればよく、その構成の一例として、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のチルロール装置において、上記撮像手段は、上記チルロールを挟んで上記Ｔダイと反対側において同チルロールに向けて配設されているＣＣＤカメラを具備する構成としてある。
【００１５】
上記のように構成した請求項４にかかる発明においては、撮像手段はＣＣＤカメラからなり、上記チルロールを挟んで上記Ｔダイと反対側において同チルロールに向けて配設され、樹脂シートが排出される側からチルロールを撮像する。一般に、樹脂シートを挿入する側にはＴダイの開口部が配設されており、ＣＣＤカメラを配設するのに十分なスペースがない。そこで、反対側の樹脂シートが排出される側からチルロールを撮像すると好適である。むろんこのＣＣＤカメラの配設位置や方向は一例であって、チルロールの両端においてギャップ間隔を撮像できればどのように配設してもかまわないし、ＣＣＤカメラ以外の撮像装置を使用することも可能である。
【００１６】
さらに、上記ギャップ調整制御手段はＣＣＤカメラの画像により上記チルロールのギャップ間隔を判別することができればよく、その手法は様々である。そこで、かかる構成の一例として、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載のチルロール装置において、上記ギャップ調整制御手段は、上下にチルロールが撮像されている上記ＣＣＤカメラ画像において縦方向に隣接する画素の明度，色相または彩度が所定量以上変化する点を上記チルロールとギャップとの境とし、ギャップとされる部分の画素数に基づいてギャップ間隔を判別する構成としてある。
【００１７】
上記のように構成した請求項５にかかる発明においては、上記ギャップ調整制御手段は、上下にチルロールが撮像されている上記ＣＣＤカメラ画像において縦方向に隣接する画素の明度，色相または彩度の変化を判別する。そして、これらの画素の明度，色相または彩度が所定量以上変化する点を上記チルロールとギャップとの境とする。このようにしてギャップとチルロールとの境が判別すると、ＣＣＤカメラ画像において一方のチルロールの境から対向するチルロールの境までのギャップ部分の画素数が判明し、この画素数に基づいてギャップ間隔を判別する。
【００１８】
すなわち、チルロールの端から端までの画素数はチルロールの端から端までの実際の長さに対応しているので、所定画素数が実際の長さとどのように対応しているかを予め求めるなどしておくことにより、ギャップ間隔が判別される。さらに、このように画素数に基づいてギャップ間隔をより正確に判別するための具体例として、請求項６にかかる発明は、請求項５に記載のチルロール装置において、上記ギャップ調整制御手段は、上記ＣＣＤカメラ画像において画像中の上下方向にて上記ギャップとする画素数を計測し、画像中に並ぶこれらのギャップ画素数の左右方向の平均値に基づいてギャップ間隔を判別する構成としてある。
【００１９】
上記のように構成した請求項６にかかる発明においては、上記ＣＣＤカメラの画像に映し出されているチルロールの軸方向を左右方向として、軸方向と直角の方向を上下方向としている。このようにすると、チルロールのギャップ間隔は上下方向に並ぶ画素数によって表され、さらにこの上下方向に並ぶ画素が左右方向に並んでいると捉えることができる。そこで、上下方向において上述のようにチルロールの端から端までのギャップ部分の画素数を計測し、さらにＣＣＤカメラ画像中に並ぶこれらのギャップ部分の画素数を左右方向で平均化して、この平均値に基づいてギャップ間隔を判別することにした。このため、計測誤差等が低減されてより正確にギャップ間隔が求められる。
【００２０】
さらに、撮像手段によってより正確にギャップ間隔を求めるための構成の一例として、請求項７にかかる発明においては、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のチルロール装置において、上記チルロールの端部には上記ギャップの長さを示す目盛りが上記撮像手段にてギャップとともに撮像可能に配設され、同目盛りの画像に基づいてギャップ間隔の絶対値を判別する構成としてある。
【００２１】
上記のように構成した請求項７にかかる発明においては、上記チルロールの端部に上記ギャップの長さを示す目盛りを上記撮像手段にてギャップとともに撮像可能に配設し、同目盛りの画像に基づいてギャップ間隔の絶対値を判別する。すなわち、かかる構成により撮像手段の画像には、目盛りとチルロールのギャップとが同時に映り込んでいる。従って、目盛りの画像を解析することによりギャップ間隔の絶対値を判別することができる。ここで、この目盛りは、その画像に基づいてギャップ間隔を判別することができるようなものであればよく、定規を用いてもよいし、独自に作成した目盛りにて構成してもよく様々な構成が考えられる。
【００２２】
さらに、上記ギャップ調整制御手段においては、ギャップ調整制御手段の判別するギャップ間隔が所定の間隔になるように上記ギャップ調整機構を制御することができればよく、様々な制御によって実現可能である。かかる構成の一例として、本発明は、上記ギャップ調整制御手段は、上記撮像手段の撮像画像に基づいて判別されるギャップ間隔を一定にするように、上記ギャップ調整機構にて調整するギャップ間隔をフィードバック制御する構成としもよい。
【００２３】
上記のように構成した発明においては、ギャップ調整制御手段は上記撮像手段にて撮像した画像に基づいてチルロールのギャップ間隔を判別する。そして、このギャップ間隔を一定にするように上記ギャップ調整機構にて調整するギャップ間隔をフィードバック制御する。すなわち、上記Ｔダイにて成形された樹脂シートをチルロールで送ったとき、送られた樹脂シートの厚さを決定する要因としては主に、上記チルロールのギャップ間隔，シートとして押し出される樹脂の量およびチルロールの送り速度の３つの要因が考えられる。
【００２４】
そこで、ここでは上記ギャップ調整制御手段にてギャップ間隔を判別し、ギャップ間隔が所定長より大きい場合にはギャップ間隔を狭め、ギャップ間隔が所定長より小さい場合にはギャップ間隔を広げるようにギャップ調整機構にてギャップ間隔を制御する。この結果、チルロールから送り出される樹脂シートの厚さは一定となり、また、フィードバック制御を行うことによって自動で迅速に樹脂シート厚が制御されるし、シート厚に径時的変動が生じにくくなる。
【００２５】
さらに、樹脂シートを所望の厚さに制御するための構成の他の例として、本発明は、上記ギャップ調整制御手段は、上記チルロールの送り速度を調整可能であり、上記撮像手段の撮像画像に基づいて判別されるギャップ間隔を一定にするように、上記チルロール送り速度をフィードバック制御する構成としてもよい。
【００２６】
上記のように構成した発明においては、ギャップ調整制御手段は上記撮像手段にて撮像した画像に基づいてチルロールのギャップ間隔を判別する。そして、このギャップ間隔を一定にするように上記チルロール送り速度をフィードバック制御する。すなわち、上述のように樹脂シートの厚さを決定する要因としては主に、上記チルロールのギャップ間隔，シートとして押し出される樹脂の量およびチルロールの送り速度の３つの要因が考えられる。
【００２７】
そこで、ここでは上記ギャップ調整制御手段にてギャップ間隔を判別し、ギャップ間隔が所定長より大きい場合にはチルロールの送り速度を速くし、ギャップ間隔が所定長より小さい場合にはチルロールの送り速度を遅くする。この結果、チルロールから送り出される樹脂シートの厚さは一定となる。また、上述の発明と同様にフィードバック制御を行うことによって自動で迅速に樹脂シート厚が制御されるし、シート厚に径時的変動が生じにくくなる。
【００２８】
このように、チルロールのギャップ部分を撮像手段で撮像し、かかる撮像手段の画像に基づいてチルロールのギャップ間隔を制御して成形樹脂シートの厚さを制御する手法は、必ずしも上述したような装置に限られない。その一例として、本発明は、Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する際に、このチルロールが形成するギャップ部分の撮像画像に基づいて樹脂シートの厚さを調整する樹脂シート製造方法であって、上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像工程と、この撮像工程の撮像画像に基づいて上記チルロールが形成するギャップ間隔が一定となるように制御して樹脂シートの厚さを一定にする構成としてもよい。すなわち、必ずしも装置という形態に限らず、その方法としても有効である。
【００２９】
また、上述のように樹脂シートの厚さを決定する要因は主に３つあるので、シートとして押し出される樹脂の量を制御することも考えられる。そこで、かかる押出樹脂量を制御するための構成の一例として、本発明は、Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する樹脂シート製造装置であって、Ｔダイを備えるとともに単位時間に所定のシート長の樹脂シートを成形可能な樹脂シート成形機構と、周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなるチルロールユニットと、上記チルロールにおけるギャップ間隔を調整するギャップ調整機構と、上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像画像に基づいて上記チルロールユニットから供給される樹脂シートが所定の厚さとなるように上記樹脂シート成形機構を制御するシート厚調整制御手段とを具備する構成としてもよい。
【００３０】
上記のように構成した発明においては、樹脂シート成形機構がＴダイを備えるとともに単位時間に所定のシート長の樹脂シートを成形可能となっている。また、チルロールユニットは周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなっており、ギャップ調整機構にてチルロールにおけるギャップ間隔を調整するようになっている。
【００３１】
そして、撮像手段がチルロール間のギャップ部分を撮像すると、シート厚調整制御手段はこの撮像手段の撮像画像に基づいて上記チルロールユニットから供給される樹脂シートが所定の厚さとなるように上記樹脂シート成形機構を制御する。すなわち、本発明においては上記撮像画像に基づいてチルロールのギャップ間隔を判別し、樹脂シート成形機構にて単位時間に成形するシート長を制御することによりチルロールユニットから供給される樹脂シートを所定の厚さにする。
【００３２】
このように、シート厚調整制御手段においては上記樹脂シート成形機構を制御してチルロールユニットから供給される樹脂シートの厚さを調整することができればよく、その構成の一例として本発明は、上記シート厚調整制御手段は、上記撮像手段の撮像画像に基づいて判別されるギャップ間隔を一定にするように、上記樹脂シート成形機構の単位時間の成形シート長をフィードバック制御する構成としてもよい。
【００３３】
上記のように構成した本発明においては、シート厚調整制御手段は、上記撮像手段にて撮像した画像に基づいてチルロールのギャップ間隔を判別する。そして、このギャップ間隔を一定にするように、上記樹脂シート成形機構の単位時間の成形シート長をフィードバック制御する。すなわち、Ｔダイから送り出す樹脂シート量を制御することによってもシート厚を制御することができる。
【００３４】
また、このように、チルロールのギャップ部分を撮像手段で撮像し、かかる撮像手段の画像に基づいて樹脂シート量を制御して成形樹脂シートの厚さを制御する手法は、必ずしも上述したような装置に限られない。その一例として、本発明は、Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する際に、このチルロールが形成するギャップ部分の撮像画像に基づいて樹脂シートの厚さを調整する樹脂シート製造方法であって、上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像工程と、この撮像工程の撮像画像に基づいて上記チルロールユニットから供給される樹脂シートが所定の厚さとなるように、単位時間に上記Ｔダイにて成形する樹脂シート長をフィードバック制御する構成としてもよい。すなわち、必ずしも装置という形態に限らず、その方法としても有効である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、樹脂シートを送るチルロールのギャップを撮像手段にて撮像し、同撮像手段画像に基づいてチルロールのギャップが一定になるよう制御する。従って、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能なチルロール装置を提供することができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、簡易な構成により正確にチルロールの位置決めを行うことが可能となる。
さらに、請求項３にかかる発明によれば、位置決め時にチルロールの両端を駆動可能であるのでより正確に位置決めを行うことが可能となる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、簡単にチルロールを撮像するためのＣＣＤカメラを配設することができる。
さらに、請求項５にかかる発明によれば、簡単な判別によりＣＣＤカメラ画像に基づいてギャップ間隔を判別することができる。
【００３６】
さらに、請求項６にかかる発明によれば、ＣＣＤカメラ画像に基づいてより正確にギャップ間隔を判別することができる。
さらに、請求項７にかかる発明によれば、より正確にギャップ間隔を判別することが可能な画像を得ることができる。
さらに、本発明によれば、簡単な制御によりチルロールのギャップ間隔が一定になるように制御することができる。
さらに、本発明によれば、簡単な制御によりチルロールのギャップ間隔が一定になるように制御することができる。
さらに、本発明によれば、樹脂シートを送るチルロールのギャップを撮像手段にて撮像し、同撮像手段画像に基づいてチルロールのギャップが一定になるよう制御する。従って、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能な樹脂シート製造方法を提供することができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、樹脂シートを送るチルロールのギャップを撮像手段にて撮像し、同撮像手段画像に基づいて成形樹脂シート量を制御する。従って、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能な樹脂シート製造装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、簡単な制御により供給する樹脂シート厚を一定にすることができる。
さらに、本発明によれば、樹脂シートを送るチルロールのギャップを撮像手段にて撮像し、同撮像手段画像に基づいて成形樹脂シート量を制御する。従って、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能な樹脂シート製造方法を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるロールシート製造システムの概略構成を示している。同図において、ロールシート製造システム１０には、押出装置２０が備えられており、この押出装置２０は、原料樹脂を溶融させてから樹脂シートを押出成形している。
この押出装置２０には、左方上部に原料樹脂を投入可能な投入口２１が形成された加熱筒２２が備えられ、この加熱筒２２の内部には、螺旋形状の誘導溝を有するスクリュー２３が回転可能に収容されている。また、加熱筒２２の右端開口には、略Ｔ字型に形成されたシートダイ２４が装着されている。
【００３９】
かかる構成により、スクリュー２３を軸線周りに回転させつつ、投入口２１から原料樹脂を投入すると、投入された原料樹脂は、徐々に溶融されながら誘導溝に沿ってシートダイ２４に供給され、略水平方向へ薄くシート状に引き延ばされてシートダイ２４の押出口２４ａから樹脂シートとして押し出される。
押出装置２０の右方には、チルロールユニット３０が配置されており、押出装置２０から押し出された樹脂シートは、チルロールユニット３０内にて冷却されつつ一定の厚さに形成され、その後、図示しない耳トリム装置やテークアップ装置を経てシート巻取装置に供給される。
【００４０】
チルロールユニット３０には、図２，図３に示すように、上方から順に略鉛直方向へ配列された第一〜第三のロール３１〜３３が回転可能に搭載されている。各ロール３１〜３３の片側にはギヤボックス３１ｂ〜３３ｂが備えられて各ロール３１〜３３のシャフトが挿通されており、このギヤボックス３１ｂ〜３３ｂに対してシートダイ２４の反対側にはサーボモータ３１ａ〜３３ａが接続されている。従って、各サーボモータ３１ａ〜３３ａの回転力は各ギヤボックス３１ｂ〜３３ｂを介して各ロール３１〜３３に伝えられてこれらを回転させるようになっている。
【００４１】
なお、押出装置２０の稼働時、シートダイ２４の押出口２４ａは、図１に示すように、第一のロール３１と第二のロール３２との間の隙間に向けて配置されており、各サーボモータ３１ａ〜３３ａを作動させると、サーボモータ３１ａ、３３ａのシャフトが所定方向に回転されるため、第一および第三のロール３１，３３は、ギヤボックス３１ｂ，３３ｂを介して図１における反時計方向に回転される。また、サーボモータ３２ａのシャフトが反対方向に回転されるため、第二のロール３２は、ギヤボックス３２ｂを介して図１における時計方向に回転される。
【００４２】
すると、押出口２４ａから押し出された樹脂シートは、第一のロール３１と第二のロール３２との間の隙間に挟まれて引き出された後、第二のロール３２と第三のロール３３との隙間に挟まれて引き出されることにより、略Ｓ字状経路を進行して第三のロール３３の下方から繰り出される。このとき、樹脂シートは、各ロール３１〜３３に挟まれて引き出されることによって徐々に冷却され、この冷却された樹脂シートは、さらに図示しない耳トリム装置などに搬送される。
【００４３】
また、上記シートダイ２４に対して第一のロール３１と第二のロール３２とを挟んだ反対側には、これらのロール方向に向けてロールの両端部にＣＣＤカメラ３８，３８が配設されている。従って、このＣＣＤカメラ３８，３８によって第一のロール３１と第二のロール３２とが形成するギャップがその両端部において撮像される。
【００４４】
さらに、この第一のロール３１と第二のロール３２との間にて形成するギャップ間隔を調整するためにボールネジ３４，３４とギヤユニット３５，３５とシャフト３６とサーボモータ３７とが備えられている。同サーボモータ３７はシャフト３６を回転駆動するようになっており、同シャフト３６の回転力はギヤユニット３５，３５によって上下方向に配設されるボールネジ３４，３４に伝えられる。
【００４５】
そして、ボールネジ３４，３４は第一のロール３１の両端においてボールを介してナット部材３４ａ，３４ａと螺合されており、同ボールネジ３４，３４が回転することにより同ナット部材３４ａ，３４ａが上下に駆動されて第一のロール３１の上下位置が調節される。また、同ナット部材３４ａ，３４ａはボールネジ３４，３４を軸通するとともにこのボールネジ３４，３４軸と干渉しない方向にて第一のロール３１のシャフトを軸通する穴を有しており、第一のロール３１がシャフトを中心に回転するとともに上下に移動することを可能としている。
【００４６】
むろん、このナット部材３４ａは第一のロール３１が回転することを可能としつつボールネジ３４の回転によって上下に移動できればよく、必ずしも上記形状に限られることはない。さらに、上記サーボモータ３７を二つ備える構成として、第一のロール３１の両端においてその位置を別々に調整可能に構成することも可能である。この場合には、第一のロール３１の両端において上記ナット部材３４ａのボールネジ３４の挿通部を第一のロール３１のシャフトに対して互い違いに配設するとボールネジ３４に発生するトルクが相殺されて好適である。
【００４７】
図４は上記各機器を制御するための概略構成を示すブロック図である。同図において、プログラマブルコントローラ３９はＣＰＵ，Ｄ／Ａ変換回路，Ａ／Ｄ変換回路や外部インタフェースなどを備え、これらのＣＰＵ等がバスを介して接続されており、接続される外部機器を所定の手順で制御することが可能となっている。すなわち、ＣＣＤカメラ３８はインタフェースを介してプログラマブルコントローラ３９と接続されており、サーボモータ２３ａ，３１ａ〜３３ａ，３７はアンプ２３ａ１，３１ａ１〜３３ａ１，３７ａ１を介してプログラマブルコントローラ３９に接続されている。
【００４８】
このため、同プログラマブルコントローラ３９内でＣＣＤカメラ３８の画像に基づいて上記第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔が判別されて、上記サーボモータ２３ａ，３１ａ〜３３ａ，３７がフィードバック制御される。この結果、第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔やこれらのロールの回転速度や樹脂シートの繰り出し量が調整されて、チルロールユニット３０からでてくる樹脂シートの厚さが一定に制御される。
【００４９】
また、上記プログラマブルコントローラ３９にはコンピュータ装置４０を接続することが可能となっており、利用者は同コンピュータ装置４０を介して所望の樹脂シート厚を指示したり、上記ＣＣＤカメラ３８の画像や上記各ロールの回転速度等を視認したりすることが可能となっている。すなわち、コンピュータ装置４０から送信されるデータはプログラマブルコントローラ３９のバスを介してＣＰＵに認識され、ＣＰＵはかかるデータに応じて上記サーボモータ２３ａ，３１ａ〜３３ａ，３７を制御するし、これらの制御目的量データやＣＣＤカメラ３８の画像データはバスを介してコンピュータ装置４０に送信され、コンピュータ装置４０においてこれらのデータは利用者が認識可能に提供される。
【００５０】
図５（ａ）は上記ＣＣＤカメラ３８の画像の一例を示しており、同図（ｂ）は同ＣＣＤカメラ３８の画像の一部の拡大図である。同図（ａ）において上部には上記第一のロール３１が写っていて下部には第二のロール３２が写っており、中間部分はこれらのロール３１，３２が形成するギャップである。同図（ｂ）において、ＣＤＤカメラの画像はいわゆるドットマトリクス状の画素の並びからなっており、各画素に対して明度，色相，彩度が与えられる。
【００５１】
そこで、本実施形態においてはＣＣＤカメラ３８の画素を上下方向にスキャンして隣接する画素において所定量以上明度が変化したところをロールとギャップとの境界とする。この結果、同図（ｂ）において上下方向に並ぶ画素の上部と下部の二カ所にてロールとギャップとの境界が与えられ、これらの境界の間がギャップとされる。このギャップ部分の画素数は第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔の絶対値に比例するので、予め所定の画素数が何ミリメートルに相当するかを認識しておくことにより、この画素数にてギャップ間隔が判別される。
【００５２】
さらに、画素のスキャンを一回行うのみでギャップ間隔を判別すると統計誤差をさけることができないので、本実施形態においては上記ＣＣＤカメラ３８の画像においてロールの横方向にわたっていくつかのギャップ間隔画素数をサンプリングし、それらの平均値に基づいてギャップ間隔を判別する。ここで、統計誤差を防ぐという意味では横方向のサンプリング数を増加して所望の統計精度にすることができるし、時間的に変化するＣＣＤカメラ画像を使用して回転中のロールのギャップ間隔を所定数サンプリングするようにしてもよい。
【００５３】
また、同ＣＣＤカメラ画像にロールと同時に目盛りを写し込むことにより、ＣＣＤカメラ画像に基づくギャップ間隔判別の精度をより向上させることも可能である。すなわち、上記第一のロール３１および第二のロール３２の端部脇に定規等を配設し、図６に示すようにＣＣＤカメラ３８にてロールとともにこの定規等を撮像する。この場合は、定規の目盛り部分の画素を上下にスキャンすることによって一目盛りが何画素になるかを認識することができるので、この認識にかかる画素数に基づいてギャップ間隔を判別する。このようにすることにより予め画素数に対する実際の長さを認識しておく必要がないので、ＣＣＤカメラ３８が水平方向にずれてしまった場合などでもいつも正確にギャップ間隔の絶対値を判別することができる。
【００５４】
以下上記構成において行うフィードバック制御の一例を図７に示すフローチャートに沿って説明する。ここで、利用者は予め上記コンピュータ装置４０にて所望のギャップ間隔Ｌｉを入力しておく。同図ステップＳ１００においては、上記ＣＣＤカメラ３８の画像に基づいて上記プログラマブルコントローラ３９内のＣＰＵが第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔Ｌを判別し、ステップＳ１１０において同判別されたギャップ間隔Ｌと利用者所望のギャップ間隔Ｌｉとが等しいか否かを判別する。
【００５５】
同ステップＳ１１０において上記ギャップ間隔Ｌと所望のギャップ間隔Ｌｉとが等しいと判別されたときには、ステップＳ１５０にてこの樹脂シート作成の終了指示が与えられたと判別されるまで上記ステップＳ１００からの一連の処理を続ける。ステップＳ１１０にて上記ギャップ間隔Ｌと所望のギャップ間隔Ｌｉとが等しいと判別されなかったときには、ステップＳ１２０にてギャップ間隔Ｌが所望のギャップ間隔Ｌｉより大きいか否かを判別する。
【００５６】
同ステップＳ１２０にてギャップ間隔Ｌが所望のギャップ間隔Ｌｉより大きいと判別されたときにはステップＳ１４０にて上記サーボモータ３７を駆動して第一のロール３１を下方に移動させる。また、ステップＳ１２０にてギャップ間隔Ｌが所望のギャップ間隔Ｌｉより大きいと判別されない、すなわち、ギャップ間隔Ｌが所望のギャップ間隔Ｌｉより小さいときにはステップＳ１３０にて上記サーボモータ３７を駆動して第一のロール３１を上方に移動させる。ステップＳ１５０においては、利用者からこの樹脂シート作成の終了が指示されているか否かを判別し、終了指示が出されていなければ上記ステップＳ１００に戻って一連の処理を続行する。
【００５７】
以下、かかるフローチャートによる制御を行ったときの動作を説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は樹脂シートを送っている際の第一のロール３１と第二のロール３２とをシャフト軸方向から見た状態別の図である。同図（ａ）は第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔が所望の値Ｌｉである状態を示している。この状態で樹脂シートの押出量やロールの送り速度等が変動するなどして第一のロール位置が変動して同図（ｂ）の状態になると、このときのギャップ間隔Ｌ１はＬ１＞Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ１２０における判別を経てステップＳ１４０にて第一のロールが下に移動する。従って、同図（ｄ）のようにギャップ間隔は上記所望のギャップ間隔Ｌｉに近づく。
【００５８】
図８（ａ）の状態から上記諸量の変動等によって同図（ｃ）の状態になると、このときのギャップ間隔Ｌ２はＬ２＜Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ１２０における判別を経てステップＳ１３０にて第一のロールが上に移動する。従って、同図（ｄ）のようにギャップ間隔は上記所望のギャップ間隔Ｌｉに近づく。このように、ロール駆動中にギャップ間隔が変動しても、その変動を打ち消す方向に第一のロール３１が移動するので、時間の経過とともにギャップ間隔は所望のギャップ間隔Ｌｉに収束していく。
【００５９】
さらに、上述のように変動し、かつ成形される樹脂シート厚を決定する主な要因のうち、図７，８において行ったようなロール位置以外の量をフィードバック制御することもできる。図９はロール速度をフィードバック制御する場合のフローチャートを示しており、図１０（ａ）〜（ｄ）は樹脂シートを送っている際の第一のロール３１と第二のロール３２とをシャフト軸方向から見た状態を示している。この場合、制御フローは上記図７における制御とほぼ同様であるが、制御される量が第一のロール３１の送り速度であって、ステップＳ２３０とステップＳ２４０においてサーボモータ３１ａ，３２ａを駆動して同ロール３１，３２の送り速度を低減し、または増加させる。
【００６０】
また、この図９のようなフローチャートによる制御を行ったときの動作は以下のようになる。すなわち、図１０（ａ）は第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔が所望の値Ｌｉであってロールの送り速度がｖ０である状態を示しており、この状態で樹脂シートの押出量やロールの送り速度等が変動すると第一のロール位置が変動する。同図（ｂ）の状態ではギャップ間隔がＬ１であって第一のロール３１の送り速度はｖ１であり、このときのギャップ間隔Ｌ１はＬ１＞Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ２２０における判別を経てステップＳ２４０にてロールの送り速度ｖ１が増加する。
【００６１】
ここで、ロールの送り速度が増加すると言うことは、ロールのギャップ間を単位時間に通過する樹脂シートの体積が少なくなるということであり、この結果、第一のロール位置が下がってギャップ間隔が所望のギャップ間隔Ｌｉに近づくことになる。また、図１０（ａ）の状態から上記諸量の変動等によって同図（ｃ）のようにギャップ間隔Ｌ２，ロール送り速度ｖ２の状態になると、このときのギャップ間隔Ｌ２はＬ２＜Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ２２０における判別を経てステップＳ２３０にてロールの送り速度ｖ２が低減する。従って、第一のロール位置が上昇して同図（ｄ）のようにギャップ間隔は上記所望のギャップ間隔Ｌｉに近づく。このように、ロール駆動中にギャップ間隔が変動しても、その変動を打ち消す方向にロールの送り速度が制御されるので、時間の経過とともにギャップ間隔は所望のギャップ間隔Ｌｉに収束していく。
【００６２】
さらに、他の実施形態として押出装置２０における樹脂シートの押出量をフィードバック制御することもできる。図１１は樹脂シート押出量をフィードバック制御する場合のフローチャートを示しており、図１２（ａ）〜（ｄ）は樹脂シートを送っている際の第一のロール３１と第二のロール３２とをシャフト軸方向から見た状態を示している。この場合も、制御フローは上記図７における制御とほぼ同様であるが、制御する目的の量が押出装置２０の押出口２４ａから押し出される樹脂シートの量であって、ステップ３３０とステップＳ３４０においてサーボモータ２３ａの回転を制御して同押出口２４ａから押し出される樹脂シートの量を増加し、または低減させる。
【００６３】
また、この図１１のようなフローチャートによる制御を行ったときの動作は以下のようになる。すなわち、図１２（ａ）は第一のロール３１と第二のロール３２とのギャップ間隔が所望の値Ｌｉである状態を示しており、この状態で樹脂シートの押出量やロールの送り速度等が変動すると第一のロール位置が変動する。同図（ｂ）の状態ではシートの押出量が増大しており、ロールギャップ間隔がＬ１であってＬ１＞Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ３２０における判別を経てステップＳ３４０にて押し出される樹脂シートの量が低減する。従って、第一のロール位置が下がってギャップ間隔が所望のギャップ間隔Ｌｉに近づくことになる。
【００６４】
また、図１２（ａ）の状態から上記諸量の変動等によって同図（ｃ）のようにギャップ間隔Ｌ２の状態になると、このときのギャップ間隔Ｌ２はＬ２＜Ｌｉとなっているので、上記ステップＳ３２０における判別を経てステップＳ３３０にて押し出される樹脂シートの量が増加する。従って、第一のロール位置が上昇して同図（ｄ）のようにギャップ間隔は上記所望のギャップ間隔Ｌｉに近づく。このように、ロール駆動中にギャップ間隔が変動しても、その変動を打ち消す方向に樹脂シートの押出量が制御されるので、時間の経過とともにギャップ間隔は所望のギャップ間隔Ｌｉに収束していく。
【００６５】
ここで、上述のように、ロール位置やロール送り速度や押し出す樹脂シートの量をフィードバック制御することによって、上記第一のロール３１と第二のロール３２とが形成するギャップ間隔を一定にすることが可能であり、この結果、自動で迅速に成形樹脂シート厚を一定にすることができる。しかし、制御されるロール位置やロール送り速度や押し出す樹脂シートの量は上述のように必ずしも一つのみである必要はない。
【００６６】
すなわち、上記ＣＣＤカメラの画像に基づいてロールのギャップ間隔を判別し、そのギャップ間隔を一定にするように、ロール位置とロール送り速度とをフィードバック制御することや、ロール送り速度と押し出す樹脂シートの量をフィードバック制御することや、ロール位置と押し出す樹脂シートの量をフィードバック制御することも可能であるし、ロール位置とロール送り速度と押し出す樹脂シートとのすべてをフィードバック制御することもできる。
【００６７】
さらに、制御をより簡単にするために、ある量を可変量として制御するときには他の量を常に一定になるようにすることもできる。例えば、ロール送り速度を制御する際にあらかじめ押し出す樹脂シートの量を一定にしておくこともできるし、逆に押し出す樹脂シートの量を制御する際にあらかじめロール送り速度を一定にしておくこともできる。いずれにしても、ＣＣＤカメラの画像に基づいてその画像から判別するギャップ間隔に基づいて樹脂シート厚が一定になるように制御することにより、簡単かつ確実・迅速に樹脂シート厚を一定にすることができる。
【００６８】
このように、本発明においては、溶融した樹脂をシート状にしてこのシートをロールで挟み込んで冷却しつつ送る際に、これらのギャップ間隔をＣＣＤカメラで撮像し、このＣＣＤカメラ画像に基づいてギャップ間隔を判別する。そして、このギャップ間隔に基づいて成形樹脂シート厚を決定する諸量をフィードバック制御する。従って、正確かつ迅速に一定厚の樹脂シートを作成することが可能なチルロール装置、樹脂シート製造装置および樹脂シート製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる樹脂シート製造システムの概略構成を示す側面図である。
【図２】チルロール装置の内部における主要構成を示す側面図である。
【図３】チルロール装置の内部における主要構成を示す正面図である。
【図４】チルロール装置の制御にかかる概略構成を示すブロック図である。
【図５】ＣＣＤカメラの画像の一例を示す図である。
【図６】他の実施形態にかかるＣＣＤカメラの画像の一例を示す図である。
【図７】フィードバック制御の一例にかかるフローチャートである。
【図８】樹脂シートを送っている際の第一のロールと第二のロールとをシャフト軸方向から見た状態別の図である。
【図９】他のフィードバック制御の例にかかるフローチャートである。
【図１０】樹脂シートを送っている際の第一のロールと第二のロールとをシャフト軸方向から見た状態別の図である。
【図１１】他のフィードバック制御の例にかかるフローチャートである。
【図１２】樹脂シートを送っている際の第一のロールと第二のロールとをシャフト軸方向から見た状態別の図である。
【符号の説明】
１０…ロールシート製造システム
２０…押出装置
２１…投入口
２２…加熱筒
２３…スクリュー
２３ａ…サーボモータ
２４…シートダイ
２４ａ…押出口
３０…チルロールユニット
３１〜３３…第一〜第三のロール
３１ａ〜３３ａ…サーボモータ
３１ｂ〜３３ｂ…ギヤボックス
３４，３４…ボールネジ
３４ａ，３４ａ…ナット部材
３５，３５…ギヤユニット
３６…シャフト
３７…サーボモータ
３８，３８…ＣＣＤカメラ
３９…プログラマブルコントローラ
４０…コンピュータ装置

Claims

Ｔダイにてシート状に形成された樹脂シートを冷却するチルロール装置であって、
周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなるチルロールユニットと、
上記チルロールにおけるギャップ間隔を調整するギャップ調整機構と、
上記チルロールにおける送り速度を調整する送り速度調整機構と、
上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像画像からチルロール間のギャップ間隔を測定し、測定されたギャップ間隔を予め規定されたギャップ値と比較し、この比較結果に基づいて上記樹脂シートの厚みが一定になるよう上記ギャップ調整機構にて調整するギャップ間隔、及び上記送り速度調整機構にて調整する送り速度とをフィードバック制御する調整制御手段とを具備し、
上記調整制御手段により実行されるフィードバック制御は、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より大きい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を狭めるようロール位置を制御させ、上記送り速度調整機構に上記送り速度を速くするよう制御させ、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より小さい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を広げるようロール位置を制御させ、上記送り速度調整機構に上記送り速度を遅くするよう制御させることを特徴とするチルロール装置。
上記請求項１に記載のチルロール装置において、
上記ギャップ調整機構は、ボールネジを回転駆動するモータと、上記チルロールの両端部に固定され同ボールネジに対してボールを介して螺合するナットとを具備し、上記モータの回転によりナットを介してチルロールを移動させることを特徴とするチルロール装置。
上記請求項１または請求項２のいずれかに記載のチルロール装置において、
上記ギャップ調整機構は、上記チルロールの両端部に固定されるナットのそれぞれに対応するモータを具備しており、両端のナット位置を別個に制御可能であることを特徴とするチルロール装置。
上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載のチルロール装置において、
上記撮像手段は、上記チルロールを挟んで上記Ｔダイと反対側において同チルロールに向けて配設されているＣＣＤカメラを具備することを特徴とするチルロール装置。
上記請求項４に記載のチルロール装置において、
上記調整制御手段は、上下にチルロールが撮像されている上記ＣＣＤカメラ画像において縦方向に隣接する画素の明度，色相または彩度が所定量以上変化する点を上記チルロールとギャップとの境とし、ギャップとされる部分の画素数に基づいてギャップ間隔を判別することを特徴とするチルロール装置。
上記請求項５に記載のチルロール装置において、
上記調整制御手段は、上記ＣＣＤカメラ画像において画像中の上下方向にて上記ギャップとする画素数を計測し、画像中に並ぶこれらのギャップ画素数の左右方向の平均値に基づいてギャップ間隔を判別することを特徴とするチルロール装置。
上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載のチルロール装置において、
上記チルロールの端部には上記ギャップの長さを示す目盛りが上記撮像手段にてギャップとともに撮像可能に配設され、同目盛りの画像に基づいてギャップ間隔の絶対値を判別することを特徴とするチルロール装置。
Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する際に、このチルロールが形成するギャップ部分の撮像画像に基づいて樹脂シートの厚さを調整する樹脂シート製造方法であって、
上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像工程と、
この撮像工程によって撮像された撮像画像からチルロール間のギャップ間隔を測定し、測定されたギャップ間隔を予め規定されたギャップ値と比較するギャップ判定工程と、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より大きい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を狭めるようロール位置をフィードバック制御し、上記送り速度調整機構に上記送り速度を速くするようフィードバック制御し、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より小さい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を広げるようロール位置をフィードバック制御し、上記送り速度調整機構に上記送り速度を遅くするようフィードバック制御するフィードバック制御工程とを具備することを特徴とする樹脂シート製造方法。
Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する樹脂シート製造装置であって、
Ｔダイを備えるとともに単位時間に所定のシート長の樹脂シートを成形可能な樹脂シート成形機構と、
周面に上記樹脂シートを接触させて冷却するとともに互いのギャップ間隔を調整可能とした複数のチルロールからなるチルロールユニットと、
上記チルロールにおけるギャップ間隔を調整するギャップ調整機構と、
上記チルロールにおける送り速度を調整する送り速度調整機構と、
上記樹脂シート成形機構における上記Ｔダイから上記樹脂シートが押出される押出量を調整する押出量調整機構と、
上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像画像からチルロール間のギャップ間隔を測定し、測定されたギャップ間隔を予め規定されたギャップ値と比較し、この比較結果に基づいて上記樹脂シートの厚みが一定になるよう上記ギャップ調整機構にて調整するギャップ間隔、上記送り速度調整機構にて調整する送り速度、及び上記押出量調整機構により調整する押出量とをフィードバック制御する調整制御手段とを具備し、
上記調整制御手段により実行されるフィードバック制御は、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より大きい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を狭めるようロール位置を制御させ、上記送り速度調整機構に上記送り速度を速くするよう制御させ、上記押出量調整機構に上記押出量を減少させるよう調整させ、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より小さい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を広げるようロール位置を制御させ、上記送り速度調整機構に上記送り速度を遅くするよう制御させ、上記押出量調整機構に上記押出量を増加させるよう調整させることを特徴とする樹脂シート製造装置。
Ｔダイにてシート状の樹脂シートを成形しつつチルロールで冷却する際に、このチルロールが形成するギャップ部分の撮像画像に基づいて樹脂シートの厚さを調整する樹脂シート製造方法であって、
上記チルロール間のギャップ部分を撮像する撮像工程と、
この撮像工程によって撮像された撮像画像からチルロール間のギャップ間隔を測定し、測定されたギャップ間隔を予め規定されたギャップ値と比較するギャップ判定工程と、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より大きい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を狭めるようロール位置をフィードバック制御し、上記送り速度調整機構に上記送り速度を速くするようフィードバック制御し、上記押出量調整機構に上記押出量を減少させるようフィードバック制御し、
上記ギャップ間隔が上記予め規定されたギャップ値より小さい場合は、上記ギャップ調整機構に上記ギャップ間隔を広げるようロール位置をフィードバック制御し、上記送り速度調整機構に上記送り速度を遅くするようフィードバック制御し、上記押出量調整機構に上記押出量を増加させるようフィードバック制御するフィードバック制御工程とを具備することを特徴とする樹脂シート製造方法。