JP4845684B2 - シート成形装置の制御方法 - Google Patents

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Description

この発明は、シート成形装置（シート・フィルム成形装置）の制御方法に関し、特に、二つのロール間にシートを通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うタッチロールによるシート成形装置等、回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法に関するものである。
押出成形法によるシート成形装置として、間隙をおいて並列に配置された二つのロールを有し、回転駆動されている二つのロール間にシート（押出機、Ｔダイよりの溶融樹脂）を通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うものがある（例えば、特許文献１、２）。
従来のシート成形装置では、二つのロールの各々のロール支持ハウジング（軸受けハウジング）間に、くさび部材を入れ、一方のロール支持ハウジングを油圧シリンダ装置によって他方のロール支持ハウジングに押し付け、二つのロール支持ハウジング間に対するくさび部材の入れ量によってロール間隙を調整している。
特開平９−１５５９４８号公報 特開平１０−３４７４８号公報
従来、シート・フィルムの成形において、シート厚さを変更する場合は、変更のたびに、オペレータが、シート引取速度、押出機の溶融樹脂の押出量、ロール間隙の設定値を毎回計算し、手操作に入力する必要がある。このため、シート厚さ変更操作は、面倒で、時間を要し、しかも、オペレータの経験が必要になる。
タッチロール成形では、ロール隙間の設定が適正でなく、隙間が広すぎると、シートがロールに接触しないため、冷却されず、シートの一部が垂れ下がりロールに巻き付いてしまい、適正なシート成形が行われない。これに対し、隙間が狭すぎると、ロール対上部に生成されるメルトバンクが大きくなり、バンクマークなどの表面欠陥が出たり、ロール駆動モータが過負荷で止まるトラブルが起きる。そのため、常に、オペレータが調整する必要がある。
この発明が解決しようとする課題は、シート厚さ変更を行う際の変更操作を自動化し、条件が変わっても適切なシート引取速度、溶融樹脂押出量になるようにし、更に、タッチロールを使用するシート成形ではロール隙間も適切に自動設定することである。
この発明によるシート成形装置の制御方法は、回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、シート成形下におけるシートの引取速度と、成形されたシートの厚さと、押出機の溶融樹脂押出量を各々計測してその測定値を記憶し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（１）に従ってシート厚さ変更後のシートの引取速度を演算し、シート引取速度の上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎを予め設定し、引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘ以内、且つ下限値Ｖｍｉｎ以内の場合には、押出機の溶融樹脂押出量をシート厚さ変更前後で変更せず、シート引取速度はＶａとし、引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍａｘとし、引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが下限値Ｖｍｉｎを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍｉｎとし、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（２）に従って押出機の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値によって溶融樹脂押出量を制御する。
Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（１）
但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔａ／Ｔｂ）（Ｖａ／Ｖｂ） …（２）
但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
また、この発明によるシート成形装置の制御方法は、回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、シート成形下におけるシートの引取速度と、成形されたシートの厚さと、押出機の溶融樹脂押出量を各々計測してその測定値を記憶し、目標シート厚さとシート引取速度との関係を示す関数ｆ（ｔ）を予め設定し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｔ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応するシート引取速度Ｖａを演算し、その演算値によってシート引取速度を制御し、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（３）に従って押出機の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値によって溶融樹脂押出量を制御する。
Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔａ／Ｔｂ）（Ｖａ／Ｖｂ） …（３）
但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
また、この発明によるシート成形装置の制御方法は、回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、シート成形下における押出機の溶融樹脂押出量と、成形されたシートの厚さを各々計測してその計測値を記憶し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（４）に従ってシート厚さ変更後の押出機の溶融樹脂押出量を演算し、押出機の溶融樹脂押出量の上限値Ｑｍａｘと下限値Ｑｍｉｎを予め設定し、変更後の溶融樹脂押出量Ｑａが上限値Ｑｍａｘ以内、且つ下限値Ｑｍｉｎ以内の場合には、シートの引取速度をシート厚さ変更前後で変更せず、変更後の溶融樹脂押出量Ｑａが上限値Ｑｍａｘを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍａｘとし、変更後のシート引取速度Ｑａが上限値Ｑｍｉｎを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍｉｎとし、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（５）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度を制御する。
Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（４）
但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ）（Ｑａ／Ｑｂ） …（５）
但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
また、この発明によるシート成形装置の制御方法は、回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、シート成形下における押出機の溶融樹脂押出量と、成形されたシートの厚さを各々計測してその計測値を記憶し、目標シート厚さと押出機の溶融樹脂の押出量との関係を示す関数ｆ（ｑ）を予め設定し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｑ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応する溶融樹脂押出量Ｑａを演算し、その演算値に従って押出機の溶融樹脂押出量を制御し、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（６）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度を制御する。
Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ）（Ｑａ／Ｑｂ） …（６）
但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
この発明によるシート成形装置の制御方法は、好ましくは、シート厚さ変更時の前記シート引取速度、溶融樹脂押出量の変化率を予め設定された値以内に制限する。
この発明によるシート成形装置の制御方法は、好ましくは、間隙をおいて並列に配置された二つのロールを用い、回転駆動されている前記二つのロール間にシートを通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うシート成形法を適用し、前記二つのロールに作用する押付荷重を計測し、シート厚さ変更時には、前記押付荷重の計測値が所定の制御目標値になるようにロール間隙調整手段によってロール間隙を調整し、シート厚さ変更完了後に、前記ロール間隙の計測値が所定の制御目標値になるようにロール間隙を調整する。
この発明によるシート成形装置の制御方法は、好ましくは、目標シート厚さと押付荷重との関係を示す関数ｆ（ｐ）を予め設定し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを前記演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｐ）による関数演算により前記押付荷重の制御目標値を設定する。
この発明によるシート成形装置の制御方法は、好ましくは、間隙をおいて並列に配置された二つのロールを有し、回転駆動されている前記二つのロール間にシートを通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、前記二つのロールの間隙を計測し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（７）に従ってシート厚さ変更後のロール間隙を演算し、その演算値によってロール間隙を制御する請求項１〜５の何れか１項記載のシート成形装置の制御方法。
Ｇａ＝Ｇｂ（Ｔａ／Ｔｂ） …（７）
但し、Ｇａ：変更後のロール間隙
Ｇｂ：変更前のロール間隙
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
なお、ここで云う押出機の溶融樹脂押出量は、溶融樹脂押出量を代表する物理量ならびに当該押出量と相関がある物理量を指し、当該物理量としては、定量的に制御可能な押出機のスクリュ回転数、押出機の出口に装着されたギヤポンプの回転数、押出機に対する原料投入量等がある。
この発明によるシート成形装置の制御方法によれば、オペレータが入力手段（マンマシンインターフェース）によってシート厚さを数値指定等によって入力するだけで、演算手段による所定の演算処理により、シート引取速度、押出機の溶融樹脂押出量、ロール間隙が、変更後のシート厚さに見合った値に設定される。これにより、シート厚さの変更作業が、複雑なオペレータ操作、時間、オペレータの経験を要することなく、自動制御により的確に行われる。
この発明による制御方法を実施されるシート成形装置の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
シート成形装置は、固定基台１０上に、第１ロール１１と、第２ロール１２と、第３ロール１３を有する。第１ロール１１と第２ロール１２と第３ロール１３は互いに並列（平行）に配置されている。
第１ロール１１は、左右の軸端部１５Ｒ、１５Ｌを左右の軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌより回転可能に支持され、自身の中心軸線周りに回転可能になっている。軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌは、固定基台１０上に設けられた左右のリニアガイド１７Ｒ、１７Ｌに変位可能に係合している。これにより、第１ロール１１は第２ロール１２に対してロール間隙を増減する方向Ａに変位可能になっている。つまり、第１ロール１１の配置位置が第２ロール１２とのロール間隙を増減する方向Ａに変位（変更）可能になっている。
第２ロール１２は、左右の軸端部２３Ｒ、２３Ｌを、固定基台１０に固定装着された左右の軸受ハウジング２４Ｒ、２４Ｌより回転可能に支持され、自身の中心軸線周りに回転可能になっている。
第３ロール１３は、左右の軸端部２６Ｒ、２６Ｌを、固定基台１０に固定装着された左右の軸受ハウジング２７Ｒ、２７Ｌより回転可能に支持され、自身の中心軸線周りに回転可能になっている。なお、第３ロール１３は、第１ロール１１と同様に、第２ロール１２とのロール間隙を増減する方向Ａに変位（変更）可能で、後述する第１ロール１１のロール間隙調整手段と同等のロール間隙調整手段によって配置位置を調整できるようになっていてもよい。
固定基台１０上には取付部材３１によって左右の油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌが取り付けられている。油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌのピストンロッド３４Ｒ、３４Ｌは、各々先端にてロードセル４３Ｒ、４３Ｌを介して軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌに固定連結されている。
ロードセル４３Ｒ、４３Ｌは、押付荷重計測手段であり、ピストンロッド３４Ｒ、３４Ｌの先端の軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌとの連結部にあって第１ロール１１に作用する押付荷重計測する。
油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌは、各々ピストン７１の両側にシリンダ室７２、７３を有する複動型のものである。これにより、油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌが第１ロール１１の配置位置を変位させてロール間隙を増減するロール間隙調整手段をなし、油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌの油圧動作によって左右の軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌが個別にロール間隙増減方向Ａに変位する。
油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌのシリンダ室７２、７３に対する油圧の給排は、サーボモータ７５Ｒ、７５Ｌによって駆動される双方向ポンプ７４Ｒ、７４Ｌによって行われる。
油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌは、変位計（位置センサ）４１Ｒ、４１Ｌを内蔵している。変位計４１Ｒ、４１Ｌは、油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌのピストン位置を計測するのであり、第１ロール１１の位置計測、ついては、第１ロール１１と固定配置の第２ロール１２とのロール間隙を計測するロール間隙計測手段として機能する。
固定基台１０には、左右の軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌの位置を検出する変位計（リニアスケール）４２Ｒ、４２Ｌが取り付けられている。変位計４２Ｒ、４２も、軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌの位置計測によって第１ロール１１と固定配置の第２ロール１２とのロール間隙を計測するロール間隙計測手段として機能する。
ロール間隙計測手段は、油圧シリンダ内蔵の変位計４１Ｒ、４１Ｌか、軸受部の変位計４２Ｒ、４２Ｌの何れか一方が設けられればよい。油圧シリンダ内蔵の変位計４１Ｒ、４１Ｌが用いられる場合には、既存の変位計内蔵型の油圧シリンダ装置を用い、部品点数の削減を図ることができる。これに対し、軸受部の変位計４２Ｒ、４２Ｌが用いられる場合には、ピストンロッド３４Ｒ、３４Ｌやピストンロッド３４Ｒ、３４Ｌの軸受ハウジング１６Ｒ、１６Ｌとの締結部の変形の影響を受けることなく、ロール間隙の計測を高精度に行うことができる。これらのことは、要求スペックに応じて選定されればよい。
また、油圧シリンダ内蔵の変位計４１Ｒ、４１Ｌと、軸受部の変位計４２Ｒ、４２Ｌの双方を使用してもよい。この場合には、応答性がよく安定して制御を期待できる油圧シリンダ内蔵の変位計４１Ｒ、４１Ｌによって制御を行い、ロールに近く間隙の絶対値に近い値を計測できる軸受部の変位計４２Ｒ、４２Ｌによって間隙の計測を行い、この計測値によって変位計４１Ｒ、４１Ｌの絶対値を補正する。
なお、押付荷重計測手段は、ロードセル４３Ｒ、４３Ｌに代えて、油圧シリンダ装置３３Ｒ、３３Ｌの供給油圧を計測する圧力センサ４５Ｒ、４５Ｌでもよい。
第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３には、各々個別にロール回転駆動用の電動モータ８１、８２、８３が連結され、第１ロール１１と第３ロール１３は半時計廻り方向に、第２ロール１２は時計廻り方向に、各々回転駆動される。
シート引取速度は、第１ロール１１、第２ロール１２、第３ロール１３の周速度により決まる。従って、電動モータ８１、８２、８３の速度制御によってシート引取速度を制御することができる。この実施形態では、第２ロール１２（電動モータ８２）の回転速度を基準速度として、第１ロール１１（電動モータ８１）の回転速度と、第３ロール１３（電動モータ８３）の回転速度を制御してドロー設定、すなわちシート引取速度設定を行う。
第２ロール１２の電動モータ８２には、シート引取速度計測手段として、電動モータ８２の回転速度を検出するためのロータリエンコーダ８４が接続されている。
第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙部上方にはロール軸線方向に長いＴダイ１００が設けられている。Ｔダイ１００にはスクリュ駆動モータ１１２によって回転駆動されるスクリュ１１１を含む押出機１１０の出口部に設けられているギヤポンプ１２０より溶融樹脂を供給される。押出機１１０は、Ｔダイ１００に対する溶融樹脂の供給源であり、押出機１１０による溶融樹脂押出量は、スクリュ１１１の回転速度、つまりスクリュ駆動モータ１１２の速度制御、あるいはギヤポンプ１２０の回転数によって定量的に制御される。
スクリュ駆動モータ１１２には、溶融樹脂押出量計測手段として、スクリュ駆動モータ１１２の回転速度を検出するためのロータリエンコーダ１１３が接続されている。ギヤポンプ１２０は、電動式のものであり、図には示されていないが、ギヤポンプ１２０にはギヤポンプ回転数を検出するためのロータリエンコーダが接続されている。
なお、押出機１１０に対して原料供給を行う原料供給装置が設けられる場合には、この原料供給装置による原料供給量によって溶融樹脂押出量を定量的に制御することもできる。
本実施形態では、押出機１１０の溶融樹脂押出量が押出機１１０のスクリュ１１１の回転数にほぼ比例することから、溶融樹脂押出量をスクリュ駆動モータ１１２の回転速度より検出するようになっているが、これ以外に、ギヤポンプ１２０の回転数や原料供給装置の供給量より溶融樹脂押出量を検出することも可能である。
Ｔダイ１００は、リップ部より溶融樹脂を第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙部に向けて溶融樹脂を吐出する。これにより、第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙上部に溶融樹脂によるメルトバンクＭＢができる。
そして、第１ロール１１、第３ロール１３が半時計廻り方向に、第２ロール１２が時計廻り方向に各々回転駆動されていることにより、第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙部および第２ロール１２と第３ロール１３とのロール間隙部の各々において当該両ロールにシートＳの表裏面が接触する状態で、タッチロール式にシート成形が行われる。
成形されたシートＳは、走行ラインの途中で、無接触式のシート厚さセンサ４６によってシート厚さを計測される。
マイクロコンピュータによる電子制御式の制御装置５０が設けられている。制御装置５０は、変位計４１Ｒ、４１Ｌあるいは４２Ｒ、４２Ｌと、ロードセル４３Ｒ、４３Ｌあるいは圧力センサ４５Ｒ、４５Ｌ、シート厚さセンサ４６、ロータリエンコーダ８４、１１３の各々よりセンサ信号（計測情報）を所定のサンプリングタイミング毎に取り込む。
制御装置５０は、演算手段であり、第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙制御のためにサーボモータ７５Ｒ、７５Ｌを制御するロール間隙制御部５１と、シート引取速度制御のために電動モータ８１、８２、８３を制御するシート引取速度制御部５２と、溶融樹脂の押出量制御のために押出機１１０のスクリュ駆動モータ１１２あるいはギヤポンプ１２０の回転数を制御する押出量制御部５３とを有する。
制御装置５０にはマンマシンインターフェースをなす操作盤５５が接続されている。操作盤５５は、例えば、モニタを兼ねたタッチパネル式の入力手段であり、オペレータ操作によって各種設定モードの選択やシート成形条件の入力を行う。成形するシート厚さを変更するシート厚さ変更モード時には、図２に示されているように、現在設定されているシート厚さや変更前後のシート厚さ等を数値表示するシート厚さ表示部５５Ａと、シート厚さ指示値を設定するシート厚さ変更ボタン（ソフトボタン）５５Ｂとが画面表示される。
シート厚さ変更ボタン５５Ｂは、△印のアップボタン５５Ｂｕと、▽印のダウンボタン５５Ｂｄとで構成される。アップボタン５５Ｂｕがタッチされると、成形するシート厚さを厚くする変更が行われ、ダウンボタン５５Ｂｄがタッチされると、成形するシート厚さを薄くする変更が行われる。このシート厚さ変更操作時、成形するシート厚さは、シート厚さ表示部５５Ａにリアルタイムに数値表示され、オペレータは、シート厚さ表示部５５Ａを視認することで、成形するシート厚さの変更を数値によって的確に確認できる。
なお、溶融樹脂押出量、シート厚さ指示値の変化速度の上限値が設定されており、その上限値より速い速度でシート厚さ指示値、溶融樹脂押出量が変化しないように、シート厚さ指示値、溶融樹脂押出量指示値の変化率に制限が与えられている。つまり、シート厚さ変更時のシート引取速度、溶融樹脂押出量の変化率を予め設定された値以内に制限することが行われる。
操作盤５５は、タッチパネル式のものに限られることはなく、機械式のシート厚さ指示ボリュームやアップダウン式ボタンによる機械式の入力手段であってもよい。
ロール間隙制御部５１は、実行可能な制御モードとして、変位計４１Ｒ、４１Ｌあるいは４２Ｒ、４２Ｌによって計測される第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙が所定の制御目標値になるように、サーボモータ７５Ｒ、７５Ｌによってロール間隙を調整するロール間隙一定制御モードと、ロードセル４３Ｒ、４３Ｌあるいは圧力センサ４５Ｒ、４５Ｌによって計測される第１ロール１１の押付荷重が、各々所定の制御目標値になるように、サーボモータ７５Ｒ、７５Ｌによってロール間隙を調整する押付荷重一定制御モードの二つの制御モードを具備しており、何れか一方の制御モードを選択的に実行する。
ロール間隙一定制御は、設定されたロール間隙の制御目標値と、変位計４１Ｒ、４１Ｌあるいは４２Ｒ、４２Ｌによって計測される第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙の計測値との制御偏差が零になるように、サーボモータ７５Ｒ、７５Ｌを制御する。
押付荷重一定制御は、設定された押付荷重の制御目標値と、ロードセル４３Ｒ、４３Ｌあるいは圧力センサ４５Ｒ、４５Ｌによって計測される第１ロール１１の押付荷重の計測値との制御偏差が零になるように、サーボモータ７５Ｒ、７５Ｌを制御する。
この実施形態では、ロール間隙制御部５１は、シート成形開始時あるいはシート厚さ変更等のシート成形の条件変更時、より詳細には、シート成形開始直後あるいはシート成形条件変更開始直後は、押付荷重一定制御モードによってロール間隙を制御し、その後、一例として、押出機１１０の溶融樹脂押出量が目標押出量になり、変位計４１Ｒ、４１Ｌあるいは４２Ｒ、４２Ｌによって計測されるロール間隙の変化が所定値以内に収斂した時点で、制御モードを押付荷重一定制御モードよりロール間隙一定制御モードに切り替える。
シート引取速度制御部５２は、ロール間隙制御部５１によるロール間隙一定制御下においては、ロードセル４３Ｒ、４３Ｌあるいは圧力センサ４５Ｒ、４５Ｌによって計測される第１ロール１１の押付荷重の計測値の計測値と予め設定されている押付荷重の設定値との偏差に応じて電動モータ８１、８２、８３の速度制御を行い、シート引取速度を制御する。
このロール間隙一定制御下のシート引取速度制御は、押付荷重が設定値より大きくなった場合には、シート引取速度を速くし、押付荷重が設定値より小さくなった場合には、シート引取速度を遅くする。
押出量制御部５３は、押出機１１０のスクリュ駆動モータ１１２の速度制御（回転数制御）あるいはギヤポンプ１２０の回転数制御を行い、押出機１１０よりの溶融樹脂押出量を制御する。なお、押出量制御部５３は、押出機１１０に対する原料投入量等、押出機１１０の溶融樹脂押出量と相関のある物理量を制御するものに置換することができる。
制御装置５０は、変位計４１Ｒ、４１Ｌあるいは４２Ｒ、４２Ｌによって計測される第１ロール１１と第２ロール１２とのロール間隙と、シート厚さセンサ４６によって計測されるシート厚さと、ロータリエンコーダ８４により計測される電動モータ８２の回転速度に代表されるシート引取速度と、ロータリエンコーダ１１３により計測されるスクリュ駆動モータの回転速度に代表される押出機１１０の溶融樹脂押出量を、所定のサンプリングタイミング毎に取り込んでおり、これら計測値をシート厚さ変更前の値として記憶している。
なお、押出機１１０の溶融樹脂押出量の計測は、スクリュ駆動モータの回転速度（スクリュ回転数）以外に、ギヤポンプ１２０の回転数、原料投入量押出量等、押出量と相関がある物理量を計測してもよい。
制御装置５０は、シート厚さ変更モード時には、操作盤５５のシート厚さ変更ボタン５５Ｂがオペレータによって操作されることにより、これを入力手段によって入力されたシート厚さ、つまり変更後のシート厚さとして取り込み、シート引取速度、溶融樹脂押出量の計測値を参照して下記演算式（１）に従ってシート厚さ変更後のシートの引取速度を演算し、その演算値（Ｖｂ）によってシートの引取速度、つまり電動モータ８１、８２、８３の回転速度を制御する。
Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（１）
但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
ロール回転駆動系や切断機の処理能力、下流側のコータ(乾燥機)、印刷機、二次成形装置の能力などによりシート引取速度の上限が存在する。これとは逆に、ロール回転速度を低速にすると、回転変動が大きくなるため、最低引取速度によってシート引取速度を規制する必要がある。このため、シート引取速度の上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎとが制御装置５０に予め設定されている。
上述のシート引取速度演算において、演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍａｘとし、演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘ以内、且つ下限値Ｖｍｉｎ以内の場合には、押出機の溶融樹脂押出量をシート厚さ変更前後で変更せず、シート引取速度をＶａとし、変更後のシート引取速度Ｖａが下限値Ｖｍｉｎを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍｉｎとする。そして、シート引取速度、溶融樹脂押出量の計測値を参照して下記演算式（２）に従ってシート厚さ変更後の押出機１１０の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値（Ｑａ）によって溶融樹脂押出量、つまり、スクリュ駆動モータ１１２の回転速度を制御する。
Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔａ／Ｔｂ）（Ｖａ／Ｖｂ） …（２）
但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
これにより、オペレータが操作盤５５によってシート厚さを数値指定等によって入力するだけで、制御装置５０による所定の演算処理により、シート引取速度、押出機の溶融樹脂押出量が、変更後のシート厚さに見合った値に設定され、シート厚さの変更作業が、複雑なオペレータ操作、時間、オペレータの経験を要することなく、自動化される。
他の実施形態として、制御装置５０は、目標シート厚さとシート引取速度との関係を示す関数ｆ（ｔ）を予め設定しており、シート厚さ変更モード時には、操作盤５５のシート厚さ変更ボタン５５Ｂがオペレータによって操作されることにより、これを入力手段によって入力されたシート厚さ、つまり変更後のシート厚さとして取り込み、関数ｆ（ｔ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応するシート引取速度Ｖａを演算し、その演算値によってシートの引取速度を制御してもよい。
この場合も、上述の演算式（２）に従ってシート厚さ変更後の押出機１１０の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値によって溶融樹脂押出量を制御する。
また、他の実施形態として、制御装置５０は、シート厚さ変更モード時には、操作盤５５のシート厚さ変更ボタン５５Ｂがオペレータによって操作されることにより、これを入力手段によって入力されたシート厚さ、つまり変更後のシート厚さとして取り込み、溶融樹脂押出量の計測値を参照して下記演算式（４）に従ってシート厚さ変更後の押出機１１０の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値（Ｑａ）によって溶融樹脂押出量、つまり、スクリュ駆動モータ１１２の回転速度を制御する。
Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（４）
但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
押出機１１０の溶融樹脂の押出能力やロール冷却装置の能力により、最大押出量が存在する。これとは逆に、また、溶融樹脂押出量を下げると、押出安定性が悪くなるので、このことによって最小押出量が制限される。このため、押出機１１０の溶融樹脂押出量の上限値Ｑｍａｘと下限値Ｑｍｉｎとが制御装置５０に予め設定されている。
上述のシート引取速度演算において、変更後の溶融樹脂押出量Ｑａが上限値Ｑｍａｘを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍａｘとし、変更後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘ以内、且つ下限値Ｖｍｉｎ以内の場合には、押出機の溶融樹脂押出量をシート厚さ変更前後で変更せず、変更後のシート引取速度Ｑａが上限値Ｑｍｉｎを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍｉｎとする。そして、シート引取速度、溶融樹脂押出量の計測値を参照して下記演算式（５）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度、つまり電動モータ８１、８２、８３の回転速度を制御する。
Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ）（Ｑａ／Ｑｂ） …（５）
但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
Ｖｂ：変更前のシート引取速度
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
これにより、この実施形態でも、オペレータが操作盤５５によってシート厚さを数値指定等によって入力するだけで、制御装置５０による所定の演算処理により、シート引取速度、押出機の溶融樹脂押出量が、変更後のシート厚さに見合った値に設定され、シート厚さの変更作業が、複雑なオペレータ操作、時間、オペレータの経験を要することなく、自動化される。
他の実施形態として、制御装置５０は、目標シート厚さと押出機１１０の溶融樹脂の押出量との関係を示す関数ｆ（ｑ）を予め設定しており、シート厚さ変更モード時には、操作盤５５のシート厚さ変更ボタン５５Ｂがオペレータによって操作されることにより、これを入力手段によって入力されたシート厚さ、つまり変更後のシート厚さとして取り込み、関数ｆ（ｑ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応する溶融樹脂押出量Ｑａを演算し、その演算値に従って押出機１１０の溶融樹脂押出量を制御してもよい。
この場合も、シート引取速度、溶融樹脂押出量の計測値を参照して演算式（５）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度、つまり電動モータ８１、８２、８３の回転速度を制御する。
上述の式（１）、（２）や関数ｆ（ｔ）を用いたシート厚さ変更制御は、シート引取速度優先制御であり、式（４）、（５）や関数ｆ（ｑ）によるシート厚さ変更制御は、押出量優先制御である。
生産管理基準として、生産するシート・フィルムの長さ(面積)を重視する場合には、シート引取速度優先制御が設定され、生産するシート・フイルムの重量や使用する原料の量を重視する場合には、押出量優先制御が設定されればよい。
上述したシート厚さ変更時には、前述の押付荷重一定制御により、押付荷重の計測値が所定の制御目標値になるようにロール間隙調整手段によってロール間隙が調整される。この場合、目標シート厚さと押付荷重との関係を示す関数ｆ（ｐ）を予め設定し、シート厚さ変更に際して、操作盤５５によって入力されたシート厚さを制御装置５０に取り込み、関数ｆ（ｐ）による関数演算により押付荷重の制御目標値を設定する。
これにより、シート厚さ変更時も、障害を生じることがないロール間隙が適正値に保たれる。
押付荷重一定制御の場合、シート厚さが異なっても、適切な押付荷重はあまり変わらないので、荷重一定でも対応可能であるが、シート厚さ変更が大きい場合には、押付荷重も変更したほうがよい。この押付荷重の設定は、大ざっぱな変更で十分であり、ロール隙間そのものを設定するより容易であり、トラブルも少ない。
さらに、他の実施形態として、制御装置５０は、安定成形中のシート引取速度、溶融樹脂押出量、ロール間隙を測定、記憶しておき、シート厚さ変更モード時には、操作盤５５のシート厚さ変更ボタン５５Ｂがオペレータによって操作されることにより、これを入力手段によって入力されたシート厚さ、つまり変更後のシート厚さとして取り込み、下記演算式（６）に従ってシート厚さ変更後のロール間隙を演算し、その演算値によってロール間隙を制御する。
Ｇａ＝Ｇｂ（Ｔａ／Ｔｂ） …（６）
但し、Ｇａ：変更後のロール間隙
Ｇｂ：変更前のロール間隙
Ｔａ：変更後のシート厚さ
Ｔｂ：変更前のシート厚さ
これにより、シート厚さ変更時も、障害を生じることがないロール間隙が適正値に保たれる。
なお、引取速度Ｖ、押出量Ｑを単独に変更した場合、Ｔ＝Ｔｂ（Ｖｂ／Ｖ）（Ｑ／Ｑｂ）で計算した値を“成形するシートの厚さを指令する入力手段のＳＶ値にする。また、シート厚さ変更時のロール間隙の変化率も予め設定された値以内に制限することが行われる。
なお、本発明による制御方法は、上述したタッチロール式のシート成形装置の制御に限られることはなく、一つの回転駆動のロールとエアーナイフ（エアノズル）とを用いたようなシート成形装置等にも、同様に適用することができる。
この発明による制御方法を実施されるシート成形装置の一つの実施形態を示す全体構成図である。 この発明による制御方法を実施されるシート成形装置の操作盤を示す説明図である。
符号の説明
１０ 固定基台
１１ 第１ロール
１２ 第２ロール
１３ 第３ロール
１５Ｒ、１５Ｌ 軸端部
１６Ｒ、１６Ｌ 軸受ハウジング
１７Ｒ、１７Ｌ リニアガイド
２３Ｒ、２３Ｌ 軸端部
２４Ｒ、２４Ｌ 軸受ハウジング
２６Ｒ、２６Ｌ 軸端部
２７Ｒ、２７Ｌ 軸受ハウジング
３３Ｒ、３３Ｌ 油圧シリンダ装置
４１Ｒ、４１Ｌ、４２Ｒ、４２Ｌ 変位計
４３Ｒ、４３Ｌ ロードセル
４５Ｒ、４５Ｌ 圧力センサ
４６ シート厚さセンサ
５０ 制御装置
５１ ロール間隙制御部
５２ シート引取速度制御部
５３ 押出量制御部
５５ 操作盤
５５Ａ シート厚さ表示部
５５Ｂ シート厚さ変更ボタン
７４Ｒ、７４Ｌ 双方向ポンプ
７５Ｒ、７５Ｌ サーボモータ
８１、８２、８３ 電動モータ
８４ ロータリエンコーダ
１００ Ｔダイ
１１０ 押出機
１１１ スクリュ
１１２ スクリュ駆動モータ
１１３ ロータリエンコーダ
１２０ ギヤポンプ

Claims (8)

  1. 回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、
    シート成形下におけるシートの引取速度と、成形されたシートの厚さと、押出機の溶融樹脂押出量を各々計測してその測定値を記憶し、
    シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（１）に従ってシート厚さ変更後のシートの引取速度を演算し、
    シート引取速度の上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎを予め設定し、
    引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘ以内、且つ下限値Ｖｍｉｎ以内の場合には、押出機の溶融樹脂押出量をシート厚さ変更前後で変更せず、シート引取速度はＶａとし、引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが上限値Ｖｍａｘを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍａｘとし、引取速度の演算実行後のシート引取速度Ｖａが下限値Ｖｍｉｎを超える場合には、Ｖａ＝Ｖｍｉｎとし、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（２）に従って押出機の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値によって溶融樹脂押出量を制御するシート成形装置の制御方法。
    Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（１）
    但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
    Ｖｂ：変更前のシート引取速度
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔａ／Ｔｂ）（Ｖａ／Ｖｂ） …（２）
    但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
    Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｖａ：変更後のシート引取速度
    Ｖｂ：変更前のシート引取速度
  2. 回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、
    シート成形下におけるシートの引取速度と、成形されたシートの厚さと、押出機の溶融樹脂押出量を各々計測してその測定値を記憶し、
    目標シート厚さとシート引取速度との関係を示す関数ｆ（ｔ）を予め設定し、
    シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｔ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応するシート引取速度Ｖａを演算し、その演算値によってシート引取速度を制御し、
    前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（３）に従って押出機の溶融樹脂押出量を演算し、その演算値によって溶融樹脂押出量を制御するシート成形装置の制御方法。
    Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔａ／Ｔｂ）（Ｖａ／Ｖｂ） …（３）
    但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
    Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｖａ：変更後のシート引取速度
    Ｖｂ：変更前のシート引取速度
  3. 回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、
    シート成形下における押出機の溶融樹脂押出量と、成形されたシートの厚さを各々計測してその計測値を記憶し、
    シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（４）に従ってシート厚さ変更後の押出機の溶融樹脂押出量を演算し、
    押出機の溶融樹脂押出量の上限値Ｑｍａｘと下限値Ｑｍｉｎを予め設定し、
    変更後の溶融樹脂押出量Ｑａが上限値Ｑｍａｘ以内、且つ下限値Ｑｍｉｎ以内の場合には、シートの引取速度をシート厚さ変更前後で変更せず、変更後の溶融樹脂押出量Ｑａが上限値Ｑｍａｘを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍａｘとし、変更後のシート引取速度Ｑａが上限値Ｑｍｉｎを超える場合には、Ｑａ＝Ｑｍｉｎとし、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（５）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度を制御するシート成形装置の制御方法。
    Ｑａ＝Ｑｂ（Ｔｂ／Ｔａ） …（４）
    但し、Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
    Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ）（Ｑａ／Ｑｂ） …（５）
    但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
    Ｖｂ：変更前のシート引取速度
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
    Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
  4. 回転駆動される少なくとも一つのロールを用いてシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、
    シート成形下における押出機の溶融樹脂押出量と、成形されたシートの厚さを各々計測してその計測値を記憶し、
    目標シート厚さと押出機の溶融樹脂の押出量との関係を示す関数ｆ（ｑ）を予め設定し、
    シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｑ）による関数演算により変更後のシート厚さＴａに対応する溶融樹脂押出量Ｑａを演算し、その演算値に従って押出機の溶融樹脂押出量を制御し、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（６）に従ってシートの引取速度を演算し、その演算値によってシートの引取速度を制御するシート成形装置の制御方法。
    Ｖａ＝Ｖｂ（Ｔｂ／Ｔａ）（Ｑａ／Ｑｂ） …（６）
    但し、Ｖａ：変更後のシート引取速度
    Ｖｂ：変更前のシート引取速度
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
    Ｑａ：変更後の溶融樹脂押出量
    Ｑｂ：変更前の溶融樹脂押出量
  5. シート厚さ変更時の前記シート引取速度、溶融樹脂押出量の変化率を予め設定された値以内に制限する請求項１〜４の何れか１項記載のシート成形装置の制御方法。
  6. 間隙をおいて並列に配置された二つのロールを用い、回転駆動されている前記二つのロール間にシートを通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うシート成形法を適用し、
    前記二つのロールに作用する押付荷重を計測し、
    シート厚さ変更時には、前記押付荷重の計測値が所定の制御目標値になるようにロール間隙調整手段によってロール間隙を調整し、シート厚さ変更完了後に、前記ロール間隙の計測値が所定の制御目標値になるようにロール間隙を調整する請求項１〜５の何れか１項記載のシート成形装置の制御方法。
  7. 目標シート厚さと押付荷重との関係を示す関数ｆ（ｐ）を予め設定し、
    シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを前記演算手段に取り込み、当該演算手段によって前記関数ｆ（ｐ）による関数演算により前記押付荷重の制御目標値を設定する請求項６記載のシート成形装置の制御方法。
  8. 間隙をおいて並列に配置された二つのロールを有し、回転駆動されている前記二つのロール間にシートを通し、当該二つのロールにシートの表裏面が接触する状態でシート成形を行うシート成形装置の制御方法において、
    前記二つのロールの間隙を計測し、シート厚さ変更に際して入力手段によって入力されたシート厚さを演算手段に取り込み、前記測定値を参照して前記演算手段によって下記演算式（７）に従ってシート厚さ変更後のロール間隙を演算し、その演算値によってロール間隙を制御する請求項１〜５の何れか１項記載のシート成形装置の制御方法。
    Ｇａ＝Ｇｂ（Ｔａ／Ｔｂ） …（７）
    但し、Ｇａ：変更後のロール間隙
    Ｇｂ：変更前のロール間隙
    Ｔａ：変更後のシート厚さ
    Ｔｂ：変更前のシート厚さ
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