JP4553825B2 - 押出成形装置の吐出量制御方法およびこれを用いて成形したシート状物 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックなどの原材料を混練・溶融してシート状物を成形する押出成形装置の吐出量制御方法およびこれを用いて成形したシート状物に関する。

従来、押出成形装置は、材料供給機から供給されたプラスチックなどの原材料をスクリューで混練・溶融して押し出す押出機と、当該押出機から押し出された加工後の材料を定量に吐出するためのギアポンプとを含んでいる。当該装置を利用してシート状物を成形するとき、単位時間当たりの材料の吐出量を一定にしてシート状物の厚みを均一にするために、ギアポンプの入口圧力が予め設定されている。このギアポンプの入口圧力を維持させるために、材料供給機からの材料供給量、スクリューの回転速度、およびギアポンプからの吐出量を調節している（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２６９０２４号公報

しかしながら、従来の装置では、材料供給機、押出機のスクリュー、およびギアポンプを操作してからギアポンプの入口圧力の変化がセンサなどの検出手段によって検出されるまでのむだ時間および遅れ時間などにより、ギアポンプの入口圧力を設定値どおりに制御することが困難であるといった問題がある。

特に、スクリューの回転速度を変化させる場合には時定数が小さいので、ギアポンプの入口圧力を即時に変化させるのに有効である。しかしながら、スクリューの回転速度が変化することにより材料の混練状態が変化し、材料特性にバラツキが発生して高品質のシート状物を成形することができないといった問題がある。

また、ギアポンプの上流側に配備した異物除去用のフィルタの目詰まりによって、ギアポンプの入口側と出口側とで差圧が発生し、混練状態が変化し、材料特性にバラツキが発生するといった問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高品質のシート状物の成形ができる押出成形装置の吐出量制御方法およびこれを用いて成形したシート状物を提供することを主たる目的としている。

第１の発明は、材料供給機から押出機に供給された原材料を当該押出機に備わったスクリューの回転によって混練・溶融し、ギアポンプを介して加工後の材料を吐出してシート状物を成形する押出成形装置の吐出量制御方法において、
前記材料供給機から供給される原材料に応じて、予め設定された前記押出機のスクリューの回転速度を設定変更し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力に制御する圧力制御過程と、
前記圧力制御過程においてスクリューの回転速度が設定変更されたときの当該スクリューの回転速度の変化量に応じて、前記材料供給機から押出機に供給される材料の供給速度を調節し、スクリューの回転速度を設定変更前の回転速度に修正する回転速度修正過程と、
を備えたことを特徴とする。

（作用・効果） この方法によると、押出機に供給される原材料に応じて予め設定されたスクリューの回転速度が、ギアポンプの圧力の変化に応じて設定変更される。このスクリューの回転速度の設定変更にともなって、回転速度の変化量に応じて材料供給機から押出機に供給される原材料の供給速度が調節され、スクリューの回転速度が設定変更前の回転速度に修正される。つまり、時定数が小さくギアポンプの圧力の変化に即座に寄与するスクリューの回転速度の設定変更により、ギアポンプの圧力を略設定どおりに維持することができる。また、材料供給機から押出機に供給される原材料の供給速度を変化させることによって、押出機の内圧調節がされ、ひいてはギアポンプの入口圧力を変化させることができる。したがって、スクリューの回転速度の変化量に応じて原材料の供給速度を調節することにより、スクリューの回転速度の調節によるギアポンプの圧力制御を補助し、スクリューの回転速度のバラツキを抑制することができる。その結果、ギアポンプから加工後の材料が一定量に保った状態で精度よく吐出されるとともに、スクリューの回転速度のバラツキによる材料特性のバラツキも抑えられ、高品位のシート状物を成形することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記圧力制御過程は、さらに前記ギアポンプの圧力を検出する圧力検出過程と、
前記圧力検出過程において検出されたギアポンプの圧力の実測値と、予め設定されたギアポンプの圧力の設定値との偏差を求める第１偏差算出過程と、
前記第１偏差算出過程において求まる偏差に応じて、前記スクリューの回転速度を調節する回転速度調節過程と、を含み、
前記回転速度修正過程は、さらに、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出過程と、
前記回転速度検出過程において検出されたスクリューの回転速度の実測値と、予め設定された設定値との偏差を求める第２偏差算出過程と、
前記第２偏差算出過程において求まる偏差に応じて、前記材料供給機から押出機に供給される材料の供給速度を調節する供給速度調節過程と、を含む
ことを特徴とする。

（作用・効果） この方法によると、シート状物の成形過程において、ギアポンプの圧力を適時に検出し、検出結果である実測値と、予め設定される設定値との偏差を求め、当該偏差を利用することにより、ギアポンプを設定どおりに制御するための最適なスクリューの回転速度を演算により求めることができる。また、同時にスクリューの回転速度を検出し、検出結果である実測値と、予め設定されたスクリューの回転速度との偏差を求め、当該偏差を利用することにより、スクリューの回転速度を設定変更前の回転速度に修正するための最適な原材料の供給速度を演算により求めることができる。すなわち、第１の発明方法を好適に実施することができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記第１偏差算出過程において求められる圧力の偏差と比較し、当該時点のスクリューの回転速度を維持可能な許容範囲に当該偏差が収まっているか否かを判定する予め設定された不感帯と、
前記第２偏差算出過程において求められるスクリューの回転速度の偏差と比較し、当該時点の前記材料供給機から前記押出機に供給される原材料の供給速度を維持可能な許容範囲に当該偏差が収まっているか否かを判断する予め設定された不感帯の少なくともいずれかを有する
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、スクリューの回転速度の調節を休止する不感帯と、原材料の供給速度の調節を休止する不感帯の少なくともいずれかを有することにより、ギアポンプの圧力を、設定された圧力により精度よく制御することができる。

第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明において、
前記押出成形装置は、ギアポンプの上流側に原材料に混入している異物を除去する異物除去手段を備えており、前記吐出量制御方法は、前記圧力制御過程と回転速度修正過程の前に、次の過程を含む、
検出手段によって前記異物除去手段の上流側と下流側の圧力の実測値を検出して両実測値の実偏差を求め、この実偏差と予め設定された設定値と比較して偏差を求める偏差算出過程と、
前記偏差算出過程で求まる偏差に応じて前記異物除去手段から異物を除去する異物除去過程と、
を含むことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、異物除去手段の上流側と下流側の両圧力の実測値を検出し、両実測値の実偏差を求めることにより異物除去手段に異物の詰まったことが分かる。また、実偏差と設定値から偏差を求めることによって、適切な時点で異物除去手段から異物を除去することができる。したがって、ギアポンプの上流側に配備した異物除去手段の影響によるギアポンプの入口側の圧力変化を解消させることができる。

第５の発明は、第１ないし第４のいずれかの発明方法を利用してシート状物を成形することが好ましい。

（作用・効果） この発明によると、スクリューの回転速度のバラツキを抑えることにより特性のバラツキを抑えた高品位の材料を、精度よく吐出して成形したシート状物を得ることができる。

加工対象の原材料を混練・溶融して加工後の材料を吐出し、所定のシート状物を成形する押出成形装置において、
前記原材料を供給する材料供給機と、
前記材料供給機から供給される原材料を混練・溶融するスクリュー機構と、
混練・溶融された前記材料を圧送するギアポンプと、
前記ギアポンプから圧送される加工後の材料を吐出する吐出手段と、
前記材料供給機から供給される原材料に応じて、予め設定されたスクリュー機構の回転速度を設定変更し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力に制御するとともに、
前記スクリュー機構の回転速度が設定変更されたときの当該スクリュー機構の回転速度の変化量に応じて、前記材料供給機から供給される原材料の供給速度を調節し、スクリュー機構の回転速度を設定変更前の回転速度に修正し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力となるように制御する圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

（作用・効果） この発明よると、材料供給機からスクリュー機構に供給される原材料に応じて予め設定されたスクリューの回転速度が、ギアポンプの圧力の変化に応じて設定変更される。このスクリューの回転速度の設定変更にともなって、回転速度の変化量に応じて材料供給機から押出機に供給される原材料の供給速度が調節され、スクリューの回転速度が設定変更前の回転速度に修正される。すなわち、この押出成形装置は、第１の吐出量制御方法を好適に実現することができる。

第７の発明は、第６の発明において、
さらに、前記ギアポンプの入口側と出口側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記スクリュー機構の回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
前記圧力制御手段は、前記圧力検出手段によって検出された前記ギアポンプの圧力の実測値と、予め設定されたギアポンプの圧力の設定値との偏差を求め、この求まる偏差に応じて、前記スクリュー機構の回転速度を調節するとともに、
前記回転速度検出手段によって検出された前記スクリュー機構の回転速度の実測値と、予め設定された設定値との偏差を求め、この求まる偏差に応じて、前記材料供給機からスクリュー機構に供給される原材料の供給速度を調節するように構成した
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明よると、ギアポンプの圧力を適時に検出し、検出結果である実測値と、予め設定される設定値との偏差を求め、当該偏差を利用することにより、ギアポンプを設定どおりに制御するための最適なスクリュー機構の回転速度を演算により求めることができる。また、同時にスクリュー機構の回転速度を検出し、検出結果である実測値と、予め設定されたスクリューの回転速度との偏差を求め、当該偏差を利用することにより、スクリュー機構の回転速度を設定変更前の回転速度に修正するための最適な原材料の供給速度を演算により求めることができる。すなわち、この押出成形装置は、第２の発明方法を好適に実現することができる。

第８の発明は、第６または第７の発明において、
さらに、前記ギアポンプの上流側に原材料に混入している異物を除去する異物除去手段と、
前記異物除去手段の上流側と下流側に配置される圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出される両実測値の実偏差を求めるとともに、この求まる実偏差と予め設定された設定値を比較して偏差を求める演算手段と、を備え、
前記演算手段の演算結果に応じて前記異物除去手段から異物を除去するように構成した
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明よると、異物除去手段の上流側と下流側の両圧力の実測値を検出し、両実測値の実偏差を求めることにより異物除去手段に異物の詰まったことが分かる。また、実偏差と設定値から偏差を求めることによって、適切な時点で異物除去手段から異物を除去することができる。したがって、ギアポンプの上流側に配備した異物除去手段の影響によるギアポンプの入口側の圧力変化を解消させることができる。すなわち、この押出成形装置は、第４の発明方法を好適に実現することができる。

この発明に係る押出成形装置の吐出量制御方法は、材料供給機から押出機に供給される原材料の供給速度を変化させることによって、押出機の内圧調節がされ、ひいてはギアポンプの入口圧力を変化させることができる。したがって、スクリューの回転速度の変化量に応じて原材料の供給速度を調節することにより、スクリューの回転速度の調節によるギアポンプの圧力制御を補助し、スクリューの回転速度のバラツキを抑制することができる。その結果、加工後の材料はギアポンプから精度よく定量に吐出されるとともに、スクリューの回転速度のバラツキによる、材料特性のバラツキも抑えられ、高品位のシート状物を成形することができる。

＜実施例１＞
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本実施例に係る押出成形装置の概略構成を示す側面図である。

本実施例に用いる押出成形装置１は、ペレット状のプラスチックなどの原材料を供給するホッパー２と、ホッパー２から供給される原材料を剪断しながら混練・溶融する押出機３と、押出機３から吐出される加工後の材料４をフィルム成形して回収する回収機構５とから構成されている。なお、ホッパー２は、本発明の材料供給機に相当する。以下、各機構について具体的に説明する。

押出機３は、ホッパー２から供給された原材料を搬送する搬送部６と、搬送部６の内部に備えたスクリュー７をモータ８の回転駆動によって回転作動させることにより原材料を剪断しながら混練するとともに、図示しない加熱シリンダによって原材料を溶融する。また、搬送部６の後段にはギアポンプ９が備えられており、搬送部６の内で混練・溶融された材料４を予め設定された圧力で先端のダイ１０に定量的に送り出し、ダイ１０から回収機構５の冷却ロール１３に向けて材料４を一定量に保った状態で吐出する。また、ギアポンプ９の前後には入口側の圧力を計測する圧力計１１と、出口側の圧力を計測する圧力計１２とが設けられている。なお、搬送部６、スクリュー７およびモータ８は、本発明のスクリュー機構を構成し、圧力計１１、１２は、本発明の圧力検出手段に相当する。

回収機構５は、押出機３のダイ１０から吐出された材料４を冷却する冷却ロール１３、冷却ロール１３と共に材料４の厚みを調節してフィルム化する厚み調節ロール１４、フィルム化された材料４を搬送する搬送ロール群ｒ、搬送されるフィルム化された材料４の表面処理（例えばコロナ処理など）を行う表面処理部１５、および表面処理後のフィルを巻き取り回収するターレット１６とから構成されている。

なお、材料の厚みを調節する厚み調節ロール１４は、例えば金属やゴム製のものが適宜に利用される。また、冷却ロール１３は、そのロール内部に冷却水が循環するようになっている。つまり、溶融した材料４がロール上で均一に圧延される過程で、冷却硬化される。

コントローラ１７は、ギアポンプ圧コントローラ２１、第１スクリュー回転速度コントローラ２２、第２スクリュー回転速度コントローラ２３、および材料供給コントローラ２４を含んでいる。なお、これら各コントローラ２１〜２４については、後述する動作説明にて具体的に説明する。また、コントローラ１７は、上述した回転機構５などを含む押出成形装置１の全体も総括的に制御している。コントローラ１７は、本発明の圧力制御手段を構成している。

ギアポンプ圧設定器２０は、成形するフィルムに応じて剪断されながら混練・溶融された材料４を吐出する吐出量設定値とギアポンプ９の回転数を設定することにより、ギアポンプ９の圧力目標値が決定されるようになっている。

次に、本実施例装置を用いてフィルムを成形するときに、ダイ１０から冷却ロール１３に吐出する材料４の吐出量の制御について図２のブロック図および図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、成形するフィルムの厚みなどの条件や使用する原材料の情報を操作部１８から設定入力することで、ホッパー２から押出機３に供給する原材料の供給速度やスクリュー７の回転速度などが図１に示すコントローラ１７に設定される。このスクリュー回転速度は、後述する第２スクリュー回転速度コントローラ２３に第２スクリュー回転速度設定ＳＶｓｓ２として設定される。なお、第２スクリュー回転速度設定ＳＶｓｓ２としては、使用する原材料の種類および加工後の材料４の塗工厚みなどに応じて予め複数個が決められてパターンテーブルに記憶されており、操作部１８から設定入力された条件に応じたパターンテーブルから選択される。

また、ギアポンプ９の回転数を一定に保ちながらギアポンプ９の入口側と出口側の差圧の目標値を決めるための条件として、材料４の吐出量設定値ＳＶｅｘ(g/min)およびギアポンプ回転数ＳＶｇｓ（rpm）が、ギアポンプ圧設定器２０に設定入力される。ギアポンプ圧設定器２０は、図４に示すように、使用する原材料の種類および加工後の材料４の塗工厚みに応じて予め決められたギアポンプ９の回転数ごとに、材料４の吐出速度とギアポンプ９の圧力の入口側と出口側の差圧の相関データを記憶したテーブルを備えており、設定入力される条件に応じたギアポンプ９の差圧目標値ＳＶｇｐ（MPa）をテーブルに記憶された複数パターンの中から選択する（ステップＳ１）。

各種条件が設定されると押出成形装置１が作動してシート状物であるフィルムの成形を開始する。この開始にともなって、ギアポンプ９の前後に備わった各圧力計１１、１２により連続的または間欠的に検出される入口側の圧力の実測値Ｐ_inおよび出口側の圧力の実測値Ｐ_outを利用して実測差圧を求める。この実測差圧と初期条件で求めた差圧目標値ＳＶｇｐとを利用して偏差ｅが求められる（ステップＳ２）。この偏差ｅは、ギアポンプ圧コントローラ２１に入力される。

ギアポンプ圧コントローラ２１は、成形されるフィルムの品質に応じて、入力されるギアポンプ９の差圧の偏差ｅを許容する不感帯が予め設定されており、入力される偏差ｅが不感帯よりも大きいか否かの比較判定を行う（ステップＳ３）。比較判定の結果、偏差ｅの値が、不感帯より小さい場合は、現在の状態を維持しながら適時に入力される偏差ｅと不感帯との比較判定の処理を繰り返し行う。比較判定の結果、偏差ｅが不感帯より大きい場合は、差圧の偏差ｅを修正して差圧目標値ＳＶｇｐを維持させるために、スクリュー７の回転速度を調節する処理を行う。

スクリュー７の回転速度の調節は、スクリュー７の回転速度を段階的に変化させたときのギアポンプ９の入口側と出口側の差圧変化の相関データを取得し、定量化したものを利用する。具体的には、図５に示すように、時点ｔ１でスクリュー回転速度を変化させた場合に、当該時点ｔ１からギアポンプ９の差圧の変化が始まる時点ｔ２までのむだ時間と、差圧変化の開始時点ｔ２から差圧変化が最終変化量の６３．２％に到達する時点ｔ３までの遅れ時間（時定数）と、スクリュー７の回転を操作したときの回転速度の変化量ｙとギアポンプ９の差圧の変化量ｘの比から求まるプロセスゲインをプロセスパラメータとして求める。このプロセスパラメータとZigler NicholsのＰＩＤ制御モードの演算手法を利用し、ＰＩＤパラメータである比例帯、積分時間、微分時間を求め、スクリュー７の回転速度のＰＩＤ制御を行うための第１スクリュー回転速度設定値ＳＶｓｓ１（rpm）を算出して第１スクリュー回転速度コントローラ２２に設定する（ステップＳ４）。

第１スクリュー回転速度コントローラ２２は、設定された第１スクリュー回転速度設定値に基づいて、図１に示すモータ８の回転数を操作して、図３に示すスクリュー回転速度プロセスＰ１においてスクリュー７の回転速度を調節する（ステップＳ５）。

次に、スクリュー回転速度プロセスＰ１においてスクリュー７の回転速度の調節を行ないながら、モータ８の回転数をエンコーダ１９によって検出する。この検出結果をスクリュー回転速度測定値ＰＶｓｓ（rpm）として、コントローラ１７の第１スクリュー回転速度コントローラ２２、および第２スクリュー回転速度コントローラ２３の２系統にフィードバックされ、それぞれの系統でＰＩＤ制御が行なわれる。第２スクリュー回転速度コントローラ２３では、条件設定時の第２スクリュー回転速度設定値ＳＶｓｓ２（rpm）とスクリュー回転速度測定値ＰＶｓｓ１（rpm）との偏差ｅが求められる。このスクリュー回転速度の偏差ｅが、第２スクリュー回転速度コントローラ２３に入力される（ステップＳ６）。なお、エンコーダ１９は、本発明の回転速度検出手段に相当する。

第２スクリュー回転速度コントローラ２３は、成形されるフィルムの品質に応じて、入力されるスクリュー回転速度の偏差ｅを許容する不感帯が予め設定されており、入力される偏差ｅが不感帯よりも大きいか否かの比較判定を行う（ステップＳ７）。比較判定の結果、スクリュー回転速度の偏差ｅの値が、不感帯より小さい場合は、現在の状態を維持しながら入力される偏差ｅと不感帯との比較判定の処理を繰り返し行う。比較判定の結果、スクリュー回転速度の偏差ｅが不感帯より大きい場合は、偏差ｅを修正してスクリュー７の回転速度を予め設定した第２スクリュー回転速度設定値ＳＶｓｓ２を維持させるために、材料供給速度を調節する処理を行う。

つまり、第２スクリュー回転速度コントローラ２３は、ホッパー２から押出機３に供給する原材料の供給速度を調節してギアポンプ９の入口側の圧力を変化させ、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧を変化させることにより、スクリューの回転速度を間接的に調節している。具体的には、ギアポンプ９の圧力をスクリューの回転速度の調節によって制御しながら、ホッパー２から押出機３に供給する原材料の供給速度を段階的に変化させたとき、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧変化の相関データを取得し、定量化したものを利用する。すなわち、材料供給速度を変化させた場合に、ギアポンプ９の差圧の変化が始まるまでのむだ時間と、差圧変化の開始から差圧変化が最終変化量の６３．２％に到達するまでの遅れ時間（時定数）と、ホッパー２を操作したときの材料供給速度の変化量とギアポンプ９の差圧の変化量の比から求まるプロセスゲインをプロセスパラメータとして求める。このプロセスパラメータとZigler NicholsのＰＩＤ制御モードの演算手法を利用し、ＰＩＤパラメメータである比例帯、積分時間、微分時間を求め、間接的にスクリュー７の回転速度のＰＩＤ制御を行うための材料供給速度設定値ＳＶｍｓ（g/min）を算出して材料供給コントローラ２４に設定する（ステップＳ８）。

材料供給コントローラ２４は、設定された材料供給速度設定値ＳＶｍｓ（g/min）に基づいて、図示しないホッパー２のポンプを操作して、材料供給プロセスＰ２において材料供給速度を調節する（ステップＳ９）。

ギアポンプ圧プロセスＰ３では、スクリュー７の回転速度とホッパー２から押出機３に供給する原材料の供給速度を調節された状態でギアポンプ９の入口側と出口側の差圧が一定になるように制御される。なお、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧ＰＶｇｐ（MPa）は、圧力計１１、１２の検知結果から求められ、適時にギアポンプ圧コントローラ２１にフィードバックされる。

以上でギアポンプ９の入口側と出口側の差圧制御することで材料４の吐出量の制御が終了し、材料供給量や経過時間に応じてフィルムの成形が終了する（ステップＳ１０）。なお、図３に示すフローチャートのステップＳ１からステップＳ５は、本発明の圧力制御過程に相当し、ステップＳ６からステップＳ９は、本発明の回転速度修正過程に相当する。

上記実施例装置の構成によれば、モータ８の回転を操作してスクリュー７の回転速度を調節することにより、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧が一定に保たれ、ダイ１０から吐出される材料４の吐出量を一定にすることができる。したがって、塗工厚みの均一なフィルムを成形することができる。

また、スクリュー７の回転速度を調節するとともに、スクリュー７の回転速度をモータ８の回転からエンコーダ１９により検出し、当該検出結果と第２スクリュー回転速度設定値ＳＶｓｓ２との偏差ｅを求め、当該偏差に応じてホッパー２から押出機３に供給される原材料の供給速度を調節することで、その供給速度に応じてギアポンプ９の入口側の圧力に変化を与え、入口側と出口側の差圧を変化させることができる。すなわち、ギアポンプ９の差圧が変化することにより、スクリュー７の回転速度が間接的に調節されてスクリュー７の回転速度を略一定に保つことができる。その結果、スクリュー７の回転速度のバラツキによって発生する品質のバラツキを抑制することができる。

＜実施例２＞
本実施例は、上述の実施例１の押出機３に備わったギアポンプの上流側に、原材料と一緒に混入した異物や混練・溶融しきれなかった原材料などの不要物を除去する異物除去手段に相当するフィルタを備えた構成となっている。また、フィルタに付着した不要物によってギアポンプの入口側の圧力変化を抑制する機能を有した構成となっている。したがって、上記実施例１と同じ構成については、同一符号を付すに留め、異なる部分について具体的に説明する。

図６は、本実施例に係る押出成形装置の概略構成を示す側面図である。

本実施例の押出機３は、さらにギアポンプ９の上流側にフィルタ交換機構２５と、このフィルタ交換機構２５の上流側に圧力を検出する圧力計２６を備えている。

フィルタ交換機構２５は、フィルタとして機能するメッシュ付きのカートリッジを複数個装着可能とし、例えば、油圧によってカートリッジをギアポンプ９の上流側に自動で交換可能に構成されている。なお、カートリッジ交換部分はシーリングされており、材料漏れを防止するように構成されている。

次に、上記押出成形装置における材料の吐出量の制御過程で吐出量のバラツキに影響を与えるフィルタ交換機構２５のフィルタ付きカートリッジの交換処理を、図７に示すのフローチャートにしたがって説明する。なお、図中のステップＳ１８からステップＳ２６については、上述の実施例１における材料の吐出量制御と同じであるので、ここでの説明を省略する。

先ず、成形するフィルムの厚みなどの条件や使用する原材料の情報を操作部１８から設定入力することで、ホッパー２から押出機３に供給する原材料の供給速度やスクリュー７の回転速度などが図６に示すコントローラ１７に設定される。また、フィルタ交換機構２５のフィルタに付着する不要物によってフィルタが目詰まりし、下流側の圧力が低下し、ギアポンプ９の入口側の圧力低下に影響する圧力の基準値が設定入力される（ステップＳ１０）。なお、この基準値は、実験やシミュレーションによって予め決定される。

各種条件が設定されると押出成形装置１が作動してシート状物であるフィルムの成形を開始する。この開始にともなって、フィルタ交換機構２５の前後に備わった各圧力計２６、１１により連続的または間欠的に検出され、この検出された上流側の実測値Ｐ_in1と、下流側の実測値Ｐ_out1の両実測値がコントローラ１７に送信される。コントローラ１７は、両実測値を利用して実差圧を算出する(ステップＳ１１)。ここで、圧力計１１で検出された実測値は、後に処理において、ギアポンプ９の入口側の圧力の実測値Ｐ_in2としてギアポンプ９の出口側の圧力の実測値Ｐ_out2とともに利用される。

実差圧が求まると、コントローラ１７は、さらに予め設定した基準値と実差圧とを比較する（ステップＳ１２）。比較の結果、実差圧が基準値を超えていなければ、フィルタの目約まりによるギアポンプ９の入口側圧力の低下が発生していないと判定されて、通常の処理であるステップＳ１８〜ステップＳ２６までの処理が行われ、ステップＳ２６の処理状況によって、さらにステップＳ１０からの処理が繰り返し行われる。なお、ステップＳ１１およびステップＳ１２は、本発明の偏差算出過程に相当する。

また、比較の結果、実差圧が基準値を超えていれば、ステップＳ１３へと進む。ここでは、例えば、装置内に備わった図示しない音源、ランプ、およびモニタなどによりフィルタの交換が必要な時期であることをオペレータに知らせる。

このとき、フィルタ交換機構２５に交換用の新しいカートリッジが備わっているか否かの確認が自動で行なわれる（ステップＳ１４）。確認の結果、新しい交換用のカートリッジがある場合、コントローラ１７の指示によってフィルタ交換機２５が自動コントロールされてカートリッジの交換を行う（ステップＳ１５）。ここで、確認の結果、新しい交換用のカートリッジのない場合は、装置の制御を中断するメッセージを、例えば、警報などで出力する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１４およびステップＳ１５は、本発明の異物除去過程に相当する。

また、カートリッジの交換が完了すれば、同じく完了したことをオペレータに知らせるようにメッセージを出力する（ステップＳ１６）。

以上で、フィルタ交換機構２５の前後における一巡の差圧制御が終了し、所定のシート状物の製造が完了するまで、同じ制御が繰り返される。

上記実施例装置の構成によれば、ギアポンプ９の上流側に配備したフィルタの目詰まりによって発生するギアポンプ９の入口側の圧力の低下を抑制することができるので、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧が一定に保たれ、ダイ１０から吐出される材料４の吐出量を一定にすることができる。すなわち、異物など不要物の混入がなく、かつ、塗工厚みの均一なフィルムを成形することができる。

本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することもできる。

（１）上記各実施例では、ギアポンプ９の入口側と出口側の差圧の目標値を設定し、実測による差圧との偏差を修正するように制御していたが、使用する原材料や塗工する材料４の厚みの条件によっては、ギアポンプ９の入口側の圧力の目標値と、入口側の圧力計１１によって検出した実測値Ｐ_inとを利用して、スクリュー７の回転速度と原材料の供給速度を調節してギアポンプ９の入口側の圧力を制御してもよい。この場合も、上記実施例と同様の効果を奏する。

（２）上記各実施例では、シート状物としてのフィルムを製造する場合を例に採って説明したが、フィルム以外のシートを製造する場合にも適用することができる。

実施例１に係る押出成形装置の概略構成を示す側面図である。 実施例１に係る押出成形装置の制御系を示すブロック図である。 実施例１に係る押出成形装置の材料の吐出制御を示すフローチャートである。 ギアポンプの圧力と材料の吐出速度を定量的に示した図である。 ギアポンプの出入口の差圧と回転数の関係を示す図である。 実施例２に係る押出成形装置の概略構成を示す側面図である。 実施例２に係る押出成形装置の材料の吐出制御を示すフローチャートである。

符号の説明

２ … ホッパー
３ … 押出機
７ … スクリュー
８ … モータ
９ … ギアポンプ
１１ … 圧力計
１２ … 圧力計
１７ … コントローラ
２０ … ギアポンプ圧設定器
２１ … ギアポンプ圧コントローラ
２２ … 第１スクリュー回転速度コントローラ
２３ … 第２スクリュー回転速度コントローラ
２４ … 材料供給コントローラ
２５ … フィルタ交換機構
２６ … 圧力計

Claims (8)

1. 材料供給機から押出機に供給された原材料を当該押出機に備わったスクリューの回転によって混練・溶融し、ギアポンプを介して加工後の材料を吐出してシート状物を成形する押出成形装置の吐出量制御方法において、
   前記材料供給機から供給される原材料に応じて、予め設定された前記押出機のスクリューの回転速度を設定変更し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力に制御する圧力制御過程と、
   前記圧力制御過程においてスクリューの回転速度が設定変更されたときの当該スクリューの回転速度の変化量に応じて、前記材料供給機から押出機に供給される材料の供給速度を調節し、スクリューの回転速度を設定変更前の回転速度に修正する回転速度修正過程と、
   を備えたことを特徴とする押出成形装置の吐出量制御方法。
2. 請求項１に記載の押出成形装置の吐出量制御方法において
   前記圧力制御過程は、さらに前記ギアポンプの圧力を検出する圧力検出過程と、
   前記圧力検出過程において検出されたギアポンプの圧力の実測値と、予め設定されたギアポンプの圧力の設定値との偏差を求める第１偏差算出過程と、
   前記第１偏差算出過程において求まる偏差に応じて、前記スクリューの回転速度を調節する回転速度調節過程と、を含み、
   前記回転速度修正過程は、さらに、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出過程と、
   前記回転速度検出過程において検出されたスクリューの回転速度の実測値と、予め設定された設定値との偏差を求める第２偏差算出過程と、
   前記第２偏差算出過程において求まる偏差に応じて、前記材料供給機から押出機に供給される材料の供給速度を調節する供給速度調節過程と、を含む
   ことを特徴とする押出成形装置の吐出量制御方法。
3. 請求項２に記載の押出成形装置の吐出量制御方法において、
   前記第１偏差算出過程において求められる圧力の偏差と比較し、当該時点のスクリューの回転速度を維持可能な許容範囲に当該偏差が収まっているか否かを判定する予め設定された不感帯と、
   前記第２偏差算出過程において求められるスクリューの回転速度の偏差と比較し、当該時点の前記材料供給機から前記押出機に供給される原材料の供給速度を維持可能な許容範囲に当該偏差が収まっているか否かを判断する予め設定された不感帯の少なくともいずれかを有する
   ことを特徴とする押出成形装置の吐出量制御方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の押出成形装置の吐出量制御方法において、
   前記押出成形装置は、ギアポンプの上流側に原材料に混入している異物を除去する異物除去手段を備えており、前記吐出量制御方法は、前記圧力制御過程と回転速度修正過程の前に、次の過程を含む、
   検出手段によって前記異物除去手段の上流側と下流側の圧力の実測値を検出して両実測値の実偏差を求め、この実偏差と予め設定された設定値と比較して偏差を求める偏差算出過程と、
   前記偏差算出過程で求まる偏差に応じて前記異物除去手段から異物を除去する異物除去過程と、
   を含むことを特徴とする吐出量制御方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の押出成形装置の吐出量制御方法を利用して成形したことを特徴とするシート状物。
6. 加工対象の原材料を混練・溶融して加工後の材料を吐出し、所定のシート状物を成形する押出成形装置において、
   前記原材料を供給する材料供給機と、
   前記材料供給機から供給される原材料を混練・溶融するスクリュー機構と、
   混練・溶融された前記材料を圧送するギアポンプと、
   前記ギアポンプから圧送される加工後の材料を吐出する吐出手段と、
   前記材料供給機から供給される原材料に応じて、予め設定されたスクリュー機構の回転速度を設定変更し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力に制御するとともに、
   前記スクリュー機構の回転速度が設定変更されたときの当該スクリュー機構の回転速度の変化量に応じて、前記材料供給機から供給される原材料の供給速度を調節し、スクリュー機構の回転速度を設定変更前の回転速度に修正し、前記ギアポンプの圧力を予め設定された圧力となるように制御する圧力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする押出成形装置。
7. 請求項６に記載の押出成形装置において、
   さらに、前記ギアポンプの入口側と出口側の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記スクリュー機構の回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
   前記圧力制御手段は、前記圧力検出手段によって検出された前記ギアポンプの圧力の実測値と、予め設定されたギアポンプの圧力の設定値との偏差を求め、この求まる偏差に応じて、前記スクリュー機構の回転速度を調節するとともに、
   前記回転速度検出手段によって検出された前記スクリュー機構の回転速度の実測値と、予め設定された設定値との偏差を求め、この求まる偏差に応じて、前記材料供給機からスクリュー機構に供給される原材料の供給速度を調節するように構成した
   ことを特徴とする押出成形装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の押出成形装置において、
   さらに、前記ギアポンプの上流側に原材料に混入している異物を除去する異物除去手段と、
   前記異物除去手段の上流側と下流側に配置される圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段によって検出される両実測値の実偏差を求めるとともに、この求まる実偏差と予め設定された設定値を比較して偏差を求める演算手段と、を備え、
   前記演算手段の演算結果に応じて前記異物除去手段から異物を除去するように構成した
   ことを特徴とする押出成形装置。

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