JP5845114B2 - 混練押出設備およびその運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、混練押出設備およびその運転制御方法に関する。

混練押出設備としての樹脂押出成形装置は、例えば特許文献１に示すようなものが知られている。

上記公報に記載された樹脂押出成形装置は、原料供給機と、この原料供給機からの原料を混練溶融して押出す押出機と、この押出機で押出された混練物としての樹脂を定量吐出する直列配置された第１（前段）、第２（後段）ギアポンプとを備えている。

また、この樹脂押出成形装置の運転制御装置は、上記前段ギアポンプと後段ギアポンプの間に第１ろ過装置を備えると共に、上記後段ギアポンプの吐出側に第２ろ過装置を備え、さらに成形時に用いる第１フィードバック制御手段と、立ち上げ時及び吐出量変更時に用いる第２フィードバック制御手段を備えている。

また、上記第１フィードバック制御手段は、後段ギアポンプの回転速度を設定速度に設定し、後段ギアポンプ前の圧力が設定圧力になるように原料供給機、押出機及び前段ギアポンプの速度をフィードバック制御するように構成されている。

また、上記第２フィードバック制御手段は、前段、後段ギアポンプ前の圧力が設定圧力となるようそれぞれのギアポンプの速度をフィードバック制御すると共に、後段ギアポンプの速度が設定速度に達したときに、後段ギアポンプの速度をこの設定速度に維持し、原料供給機、押出機及び前段ギアポンプをフィードバック制御するように構成されている。

特許第３８８９９４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術には、以下のような問題点が存在する。

１）制御中に原料供給装置、押出機の速度が変更されるため、後段ギアポンプからのフィードバック制御では、上流の変化への対応が遅れ、押出機内での樹脂の混練状態が大きく変化し、長い時間、製品品質が均一にならない（すなわち、材料損失にも繋がる）。
２）定常運転（成形）時に、後段のギアポンプ前の樹脂圧力を一定になるように、原料供給装置と押出機の速度をフィードバック制御すると、上流の変化に対して樹脂圧力制御の応答速度が遅くなる。その結果、前段および後段のギアポンプ前の樹脂圧力の変動が大きくなり、樹脂圧力が機械設計圧力を超えて、前段および後段のギアポンプ前の機器、および、各ギアポンプを損傷させる虞がある。
３）立上時、吐出量変更時の制御方法から定常運転時の制御方法に切り替える際に、制御系全体が不安定となり、それぞれのギアポンプ前の樹脂圧力の変動が大きくなり、安定的な運転切り替えができない場合がある。
４）高生産量化に対応するために、樹脂押出成形装置を大型化すると、この樹脂押出成形装置の加速、減速に時間がかかり、後段ギアポンプ前の圧力が益々安定せず、上記１）や３）の問題がより顕著となる。

本発明の目的は、定常運転（成形）時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力を一定に保ち、かつ、立上げ時や生産量変更時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力の変動が後段のギアポンプ前の混練物の圧力に大きな影響を与えず、安定的に運転でき、高品質な成形品を確保できるとともに高生産量化にも対応可能な混練押出設備およびその運転制御方法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、この前段のギアポンプから吐出された混練物が通過する際に混練物の圧力損失が生ずる機器（以下、「圧力損失が生ずる機器」と称す）、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備において、
前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
この制御手段は、
前段の圧力センサの出力する混練物の圧力信号（以下、「前段圧力信号」と称す）を所定の設定値（以下、「前段設定値」と称す）に一致させるための前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部と、
後段の圧力センサの出力する混練物の圧力信号（以下、「後段圧力信号」と称す）を所定の設定値（以下、「後段設定値」と称す）に一致させるための前記前段圧力信号に起因した信号に基づく後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部と、
を有した構成であることを特徴とする混練押出設備である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、
前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前段のギアポンプについての操作量信号（以下、「前段のギアポンプ操作量信号」と称す）を出力し、この出力された前段のギアポンプ操作量信号に基づき前段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（以下、「第１の制御ブロック」と称す）から構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、後段のギアポンプについての初期操作量信号（以下、「後段のギアポンプ初期操作量信号」と称す）を出力し、この出力された後段のギアポンプ初期操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（以下、「第２の制御ブロック」と称す）に対して追加された制御ブロックであり、
この追加された制御ブロックは、前記前段のギアポンプ操作量信号に所定の修正が施された信号（以下、「前段のギアポンプ修正操作量信号」と称す）と前記後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて出力する後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（以下、「第３の制御ブロック」と称す）から構成されたものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、第１の制御ブロックから構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、第２の制御ブロックに対して追加された制御ブロックであり、
この追加された制御ブロックは、前記前段圧力信号に所定の修正が施された信号（以下、「前段圧力修正信号」と称す）と後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて出力する後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（以下、「第４の制御ブロック」と称す）から構成されたものであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、１段目の第１の制御ブロックから構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、ｎ−１段の第３の制御ブロックから構成され、このｎ−１段の第３の制御ブロックの各段のブロックがｎ−１段の第２の制御ブロックの各段のブロックにそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、１段目の第１の制御ブロックから構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、ｎ−１段の第４の制御ブロックから構成され、このｎ−１段の第４の制御ブロックの各段のブロックがｎ−１段の第２の制御ブロックの各段のブロックにそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、圧力損失が生ずる機器、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備の運転制御方法であって、
前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前記制御手段で前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程と、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、前記前段圧力信号に起因した信号を基に前記制御手段で後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程と、を有したことを特徴とする混練押出設備の運転制御方法である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、
前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前段のギアポンプ操作量信号を制御手段内に設けられた第１の制御ブロックから出力し、この出力された前段のギアポンプ操作量信号に基づき前段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（以下、「第１の制御工程」と称す）から構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、後段のギアポンプ初期操作量信号を前記制御手段内に設けられた第２の制御ブロックから出力し、この出力された後段のギアポンプ初期操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（以下、「第２の制御工程」と称す）に対して追加された制御工程であり、
この追加された制御工程は、前段のギアポンプ修正操作量信号と前記後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて前記制御手段内に設けられた第３の制御ブロックから出力した後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（以下、「第３の制御工程」と称す）から構成されたものであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、第１の制御工程から構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、第２の制御工程に対して追加された制御工程であり、
この追加された制御工程は、前段圧力修正信号と後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて制御手段内に設けられた第４の制御ブロックから出力した後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（以下、「第４の制御工程」と称す）から構成されたものであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、１段目の第１の制御工程から構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
ｎ−１段の第３の制御工程から構成されたものであり、このｎ−１段の第３の制御工程の各段の工程がｎ−１段の第２の制御工程の各段の工程にそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、１段目の第１の制御工程から構成されたものであり、
前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
ｎ−１段の第４の制御工程から構成されたものであり、このｎ−１段の第４の制御工程の各段の工程がｎ−１段の第２の制御工程の各段の工程にそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする。

本発明に係る混練押出設備によれば、
原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、圧力損失が生ずる機器、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備において、
前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
この制御手段は、
前段圧力信号を前段設定値に一致させるための前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部と、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるための前記前段圧力信号に起因した信号に基づく後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部と、を有した構成であるため、
定常運転（成形）時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力を一定に保ち、かつ、立上げ時や生産量変更時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力の変動が後段のギアポンプ前の混練物の圧力に大きな影響を与えず、安定的に運転でき、高品質な成形品を確保できるとともに高生産量化にも対応可能な混練押出設備を提供することができる。

また、本発明に係る混練押出設備の運転制御方法によれば、
原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、圧力損失が生ずる機器、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備の運転制御方法であって、
前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前記制御手段で前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程と、
後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、前記前段圧力信号に起因した信号を基に前記制御手段で後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程と、を有しているため、定常運転（成形）時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力を一定に保ち、かつ、立上げ時や生産量変更時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力の変動が後段のギアポンプ前の混練物の圧力に大きな影響を与えず、安定的に運転でき、高品質な成形品を確保できるとともに高生産量化にも対応可能である。

本発明の第１の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。 本発明の第２の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。 本発明の第３の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。 本発明の第４の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。

図１（ａ）において、１は原料供給装置、２は原料供給装置１から供給された原料を混練して押出す押出機、３は押出機２から押出された混練物（例えば、樹脂）を昇圧するための前段のギアポンプとしての第１ギアポンプ、４は第１ギアポンプ３から吐出された混練物が通過する際に混練物の圧力損失が生ずる機器（圧力損失が生ずる機器；例えば、ろ過装置）、５はこのろ過装置４から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプとしての第２ギアポンプ、６は第２ギアポンプ５から吐出された混練物が供給され、型成形するための押出成型用ダイであり、原料供給装置１と押出機２のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持されている。原料供給装置１、押出機２は、それぞれモータにより駆動され、立上げ時や生産量変更時には、各モータの回転速度に応じて速度、言い換えれば原料の供給量、押出機からの混練物の押出量が調整される。

また、本発明の混練押出設備においては、第１ギアポンプ３を駆動するための前段の可変速モータとしての第１可変速モータ７と、第２ギアポンプ５を駆動するための後段の可変速モータとしての第２可変速モータ８と、第１ギアポンプ３の入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサとしての第１圧力センサ９と、第２ギアポンプ５の入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサとしての第２圧力センサ１０と、第１可変速モータ７を介して第１ギアポンプ３を駆動制御し、第２可変速モータ８を介して第２ギアポンプ５を駆動制御するための制御手段１１とが備えられている。

また、この制御手段１１は、図１（ｂ）に示す制御ブロック線図のように、第１圧力センサ９の出力する混練物の圧力信号（第１圧力信号）アを所定の設定値（第１設定値）イに一致させるための第１ギアポンプ３の回転速度をフィードバック制御する第１ギアポンプの回転速度フィードバック制御部と、第２圧力センサ１０の出力する混練物の圧力信号（第２圧力信号）ウを所定の設定値（第２設定値）エに一致させるための第１圧力信号アに起因した信号に基づく第２ギアポンプ５の回転速度をフィードフォワード制御する第２ギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部と、を有した構成になっている。以下に、上記第１ギアポンプの回転速度フィードバック制御部と第２ギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部について、少しく詳細に説明する。

図１（ｂ）において、上記第１ギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、
第１圧力信号アを第１設定値イに一致させるために、第１ギアポンプ３についての操作量信号（第１ギアポンプ操作量信号）オを出力し、この出力された第１ギアポンプ操作量信号オに基づき第１可変速モータ７の回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（第１の制御ブロック）２０から構成されたものであり、
上記第２ギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
第２圧力信号ウを第２設定値エに一致させるために、第２ギアポンプ５についての初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号）カを出力し、この出力された第２ギアポンプ初期操作量信号カに基づき第２可変速モータ８の回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（第２の制御ブロック）３０に対して追加された制御ブロックであり、
この追加された制御ブロックは、第１ギアポンプ操作量信号オに所定の修正Ｋ１が施された信号（第１ギアポンプ修正操作量信号）キと第２ギアポンプ初期操作量信号カを用いて出力する第２ギアポンプ最終操作量信号クに基づき第２可変速モータ８の回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（第３の制御ブロック）４０から構成されたものであることを特徴とする。なお、上記第１の制御ブロック２０は、図１（ａ）に示す制御手段１１内に設けられた第１圧力制御装置１１ａに配設され、第２の制御ブロック３０と第３の制御ブロック４０とは、図１（ａ）に示す制御手段１１内に設けられた第２圧力制御装置１１ｂに配設されている。

なお、上記第１ギアポンプ修正操作量信号キは、フィードフォワード修正量であり、実験的に求めて設定しても、または、オートチューニング機能を用いて設定するようにしてもよい。

また、上記本発明の混練押出設備の運転制御方法において、
前段のギアポンプ（第１ギアポンプ３）の回転速度フィードバック制御工程は、
前段圧力信号（第１圧力信号ア）を前段設定値（第１設定値イ）に一致させるために、前段のギアポンプ操作量信号（第１ギアポンプ操作量信号オ）を制御手段１１内に設けられた第１の制御ブロック２０から出力し、この出力された前段のギアポンプ操作量信号（第１ギアポンプ操作量信号オ）に基づき前段の可変速モータ（第１可変速モータ７）の回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（第１の制御工程）から構成されたものであり、
後段のギアポンプ（第２ギアポンプ５）の回転速度フィードフォワード制御工程は、
後段圧力信号（第２圧力信号ウ）を後段設定値（第２設定値エ）に一致させるために、後段のギアポンプ初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号カ）を制御手段１１内に設けられた第２の制御ブロック３０から出力し、この出力された後段のギアポンプ初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号カ）に基づき後段の可変速モータ（第２可変速モータ８）の回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（第２の制御工程）に対して追加された制御工程であり、
この追加された制御工程は、前段のギアポンプ修正操作量信号（第１ギアポンプ修正操作量信号キ）と前記後段のギアポンプ初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号カ）を用いて制御手段１１内に設けられた第３の制御ブロック４０から出力した後段のギアポンプ最終操作量信号（第２ギアポンプ最終操作量信号ク）に基づき後段の可変速モータ（第２可変速モータ８）の回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（第３の制御工程）から構成されたものである。

上述したように、前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部と後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部並びに前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程と後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程を採用しているため、定常運転（成形）時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力を一定に保ち、かつ、立上げ時や生産量変更時に前段のギアポンプ前の混練物の圧力の変動が後段のギアポンプ前の混練物の圧力に大きな影響を与えず、安定的に運転でき、高品質な成形品を確保できるとともに高生産量化にも対応可能である。また、より詳細には下記のような作用効果も奏する。
１）立上げ時や生産量変更時および定常運転時の外乱発生時にも、後段のギアポンプ前の混練物（樹脂）圧力変動を抑制することができ、短時間で安定運転できる為、ギアポンプ前の機械を損傷することなく運転可能となる。
２）立上げ時から安定運転への移行時に制御方法を切り替える必要がない為、スムーズな運転が可能となる。
３）立上げ時や生産量変更時にも、樹脂圧力制御の応答時間遅れが軽減され、短時間で安定運転できる為、原料損失の低減ができる。

なお、本実施の形態においては、圧力損失が生ずる機器としてろ過装置４について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ブレーカプレート、オリフィスなども用いられる。

また、本実施の形態においては、第２ギアポンプ５の吐出側に押出成型用ダイ６を設けた例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、混練物が通過する際に混練物の圧力損失が生ずる機器（例えば、ブレーカプレート、オリフィスなど）が用いられる場合もある。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図２において、第２ギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
第２圧力信号ウを第２設定値エに一致させるために、第２ギアポンプ５についての初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号）カを出力し、この出力された第２ギアポンプ初期操作量信号カに基づき第２可変速モータ８の回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（第２の制御ブロック）３０に対して追加された制御ブロックであり、
この追加された制御ブロックは、第１圧力信号アに所定の修正Ｊ１が施された信号（第１圧力修正信号）サと第２ギアポンプ初期操作量信号カを用いて出力する第２ギアポンプ最終操作量信号シに基づき第２可変速モータ８の回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（第４の制御ブロック）５０から構成されたものであることを特徴とする。

また、上記本発明の混練押出設備の運転制御方法において、
後段のギアポンプ（第２ギアポンプ５）の回転速度フィードフォワード制御工程は、
後段圧力信号（第２圧力信号ウ）を後段設定値（第２設定値エ）に一致させるために、第２の制御工程に対して追加された制御工程であり、
この追加された制御工程は、前段圧力修正信号（第１圧力修正信号サ）と後段のギアポンプ初期操作量信号（第２ギアポンプ初期操作量信号カ）を用いて制御手段１１内に設けられた第４の制御ブロック５０から出力した後段のギアポンプ最終操作量信号（第２ギアポンプ最終操作量信号シ）に基づき後段の可変速モータ（第２可変速モータ８）の回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（第４の制御工程）から構成されたものである。

本実施の形態においては、第１の実施の形態における第３の制御ブロック４０に代えて第４の制御ブロック５０が用いられることにより、後段のギアポンプ（第２ギアポンプ５）前の混練物（樹脂）圧力制御の応答性と安定性を改善できる。さらに、前段のギアポンプ（第１ギアポンプ３）速度のＰＩＤ制御を行う際の外乱（前段のギアポンプ操作量信号である第１ギアポンプ操作量信号オは、必ずしも良い状態で無い場合がある）の影響を受けないという作用効果を奏する。

（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図３において、第２ギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
第２圧力信号ウ（不図示）を第２設定値エ（不図示の所定の目標値）に一致させるために、比率設定器６０で第１ギアポンプ操作量信号オに予め定められた比率を掛け後段のギアポンプ操作量信号（第２ギアポンプ操作量信号タ）として算出し、この算出した後段のギアポンプ操作量信号（第２ギアポンプ操作量信号タ）に基づき後段の可変速モータ（第２可変速モータ８）の回転速度を比率制御する制御ブロック（第５の制御ブロック）７０から構成されたものであることを特徴とする。

また、上記本発明の混練押出設備の運転制御方法において、
後段のギアポンプ（第２ギアポンプ５）の回転速度フィードフォワード制御工程は、
後段圧力信号（第２圧力信号ウ）を後段設定値（第２設定値エ）に一致させるために、制御手段１１内に設けられた比率設定器６０で、前段のギアポンプ操作量信号（第１ギアポンプ操作量信号オ）に予め定められた比率を掛け後段のギアポンプ操作量信号（第２ギアポンプ操作量信号タ）として算出し、この算出した後段のギアポンプ操作量信号（第２ギアポンプ操作量信号タ）に基づき後段の可変速モータ（第２可変速モータ８）の回転速度を比率制御する制御工程（第５の制御工程）から構成されたものである。

本実施の形態においては、第１の実施の形態における第３の制御ブロック４０に代えて第５の制御ブロック７０が用いられることにより、後段のギアポンプ操作量信号（第２ギアポンプ操作量信号タ）が前段のギアポンプ操作量信号（第１ギアポンプ操作量信号オ）のみにより決定されるため、後段のギアポンプ（第２ギアポンプ５）の回転速度制御による制御遅れが軽減でき、より安定した制御が実現できるばかりか、制御手段の構成が軽減されシステムとしても安価となる。

（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態の混練押出設備において、（ａ）は同設備を示すブロック図、（ｂ）は制御ブロック線図である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図４において、圧力損失が生ずる機器（例えば、ろ過装置４）を順次間に挟んでｎ段のギアポンプを順次設けてなり、
前段のギアポンプ（第１ギアポンプ３）の回転速度フィードバック制御部は、１段目の第１の制御ブロック２０から構成されたものであり、
後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、ｎ−１段の第３の制御ブロック４０から構成され、このｎ−１段の第３の制御ブロック４０の各段のブロックがｎ−１段の第２の制御ブロック３０の各段のブロックにそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする。

また、上記本発明の混練押出設備の運転制御方法において、
前段のギアポンプ（第１ギアポンプ３）の回転速度フィードバック制御工程は、１段目の第１の制御工程から構成されたものであり、
後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
ｎ−１段の第３の制御工程から構成されたものであり、このｎ−１段の第３の制御工程の各段の工程がｎ−１段の第２の制御工程の各段の工程にそれぞれ追加されるように設けられた構成である。

本実施の形態では、ｎ−１段の圧力損失が生ずる機器（例えば、ろ過装置４）を順次間に挟んでｎ段のギアポンプを順次（直列多重に）設けた場合でも、後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部において、後段のギアポンプ最終操作量信号がその前の段の後段のギアポンプ初期操作量信号や１段目のギアポンプ操作量信号を常に考慮しながら決定するように構成されているため、上流から下流への混練物（樹脂）の流れに従って、各段での混練物（樹脂）圧力制御を迅速に安定化させることができる。

また、ｎ−１段の第３の制御ブロック４０に代えてｎ−１段の第４の制御ブロック５０を採用することも可能であり、この構成によっても、上流から下流への混練物（樹脂）の流れに従って、各段での混練物（樹脂）圧力制御を迅速に安定化させることができる。

１ 原料供給装置
２ 押出機
３ 第１ギアポンプ
４ ろ過装置
５ 第２ギアポンプ
６ 押出成型用ダイ
７ 第１可変速モータ
８ 第２可変速モータ
９ 第１圧力センサ
１０ 第２圧力センサ
１１ 制御手段
１１ａ 第１圧力制御装置
１１ｂ 第２圧力制御装置
２０ 第１の制御ブロック
３０ 第２の制御ブロック
４０ 第３の制御ブロック
５０ 第４の制御ブロック
６０ 比率設定器
７０ 第５の制御ブロック

Claims (10)

1. 原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、この前段のギアポンプから吐出された混練物が通過する際に混練物の圧力損失が生ずる機器（以下、「圧力損失が生ずる機器」と称す）、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備において、
   前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
   前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
   前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
   前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
   前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
   この制御手段は、
   前段の圧力センサの出力する混練物の圧力信号（以下、「前段圧力信号」と称す）を所定の設定値（以下、「前段設定値」と称す）に一致させるための前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部と、
   後段の圧力センサの出力する混練物の圧力信号（以下、「後段圧力信号」と称す）を所定の設定値（以下、「後段設定値」と称す）に一致させるための前記前段圧力信号に起因した信号に基づく後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部と、
   を有した構成であることを特徴とする混練押出設備。
2. 前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、
   前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前段のギアポンプについての操作量信号（以下、「前段のギアポンプ操作量信号」と称す）を出力し、この出力された前段のギアポンプ操作量信号に基づき前段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（以下、「第１の制御ブロック」と称す）から構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
   後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、後段のギアポンプについての初期操作量信号（以下、「後段のギアポンプ初期操作量信号」と称す）を出力し、この出力された後段のギアポンプ初期操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御ブロック（以下、「第２の制御ブロック」と称す）に対して追加された制御ブロックであり、
   この追加された制御ブロックは、前記前段のギアポンプ操作量信号に所定の修正が施された信号（以下、「前段のギアポンプ修正操作量信号」と称す）と前記後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて出力する後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（以下、「第３の制御ブロック」と称す）から構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の混練押出設備。
3. 前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、第１の制御ブロックから構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、
   後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、第２の制御ブロックに対して追加された制御ブロックであり、
   この追加された制御ブロックは、前記前段圧力信号に所定の修正が施された信号（以下、「前段圧力修正信号」と称す）と後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて出力する後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御ブロック（以下、「第４の制御ブロック」と称す）から構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の混練押出設備。
4. 前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
   前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、１段目の第１の制御ブロックから構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、ｎ−１段の第３の制御ブロックから構成され、このｎ−１段の第３の制御ブロックの各段のブロックがｎ−１段の第２の制御ブロックの各段のブロックにそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする請求項２に記載の混練押出設備。
5. 前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
   前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御部は、１段目の第１の制御ブロックから構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御部は、ｎ−１段の第４の制御ブロックから構成され、このｎ−１段の第４の制御ブロックの各段のブロックがｎ−１段の第２の制御ブロックの各段のブロックにそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする請求項３に記載の混練押出設備。
6. 原料供給装置と、この原料供給装置から供給された原料を混練して押出す押出機と、この押出機の下流側に、混練物を昇圧するための前段のギアポンプ、圧力損失が生ずる機器、この機器から吐出され圧力損失の生じた混練物を昇圧するための後段のギアポンプがこの順番に設けられ、かつ、前記原料供給装置と押出機のそれぞれの定常運転時の速度が生産量に応じた所定速度に保持された混練押出設備の運転制御方法であって、
   前記前段のギアポンプを駆動するための前段の可変速モータと、
   前記後段のギアポンプを駆動するための後段の可変速モータと、
   前記前段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための前段の圧力センサと、
   前記後段のギアポンプの入り側における混練物の圧力を検出するための後段の圧力センサと、
   前記前段の可変速モータを介して前段のギアポンプを駆動制御し、前記後段の可変速モータを介して後段のギアポンプを駆動制御するための制御手段と、を備え、
   前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前記制御手段で前段のギアポンプの回転速度をフィードバック制御する前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程と、
   後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、前記前段圧力信号に起因した信号を基に前記制御手段で後段のギアポンプの回転速度をフィードフォワード制御する後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程と、を有したことを特徴とする混練押出設備の運転制御方法。
7. 前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、
   前段圧力信号を前段設定値に一致させるために、前段のギアポンプ操作量信号を制御手段内に設けられた第１の制御ブロックから出力し、この出力された前段のギアポンプ操作量信号に基づき前段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（以下、「第１の制御工程」と称す）から構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
   後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、後段のギアポンプ初期操作量信号を前記制御手段内に設けられた第２の制御ブロックから出力し、この出力された後段のギアポンプ初期操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をＰＩＤ制御する制御工程（以下、「第２の制御工程」と称す）に対して追加された制御工程であり、
   この追加された制御工程は、前段のギアポンプ修正操作量信号と前記後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて前記制御手段内に設けられた第３の制御ブロックから出力した後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（以下、「第３の制御工程」と称す）から構成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の混練押出設備の運転制御方法。
8. 前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、第１の制御工程から構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
   後段圧力信号を後段設定値に一致させるために、第２の制御工程に対して追加された制御工程であり、
   この追加された制御工程は、前段圧力修正信号と後段のギアポンプ初期操作量信号を用いて制御手段内に設けられた第４の制御ブロックから出力した後段のギアポンプ最終操作量信号に基づき後段の可変速モータの回転速度をフィードフォワード制御する制御工程（以下、「第４の制御工程」と称す）から構成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の混練押出設備の運転制御方法。
9. 前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
   前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、１段目の第１の制御工程から構成されたものであり、
   前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
   ｎ−１段の第３の制御工程から構成されたものであり、このｎ−１段の第３の制御工程の各段の工程がｎ−１段の第２の制御工程の各段の工程にそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする請求項７に記載の混練押出設備の運転制御方法。
10. 前記圧力損失が生ずる機器を順次間に挟んでｎ段（但し、ｎは２以上の整数とする）のギアポンプを順次設けてなり、
    前記前段のギアポンプの回転速度フィードバック制御工程は、１段目の第１の制御工程から構成されたものであり、
    前記後段のギアポンプの回転速度フィードフォワード制御工程は、
    ｎ−１段の第４の制御工程から構成されたものであり、このｎ−１段の第４の制御工程の各段の工程がｎ−１段の第２の制御工程の各段の工程にそれぞれ追加されるように設けられた構成であることを特徴とする請求項８に記載の混練押出設備の運転制御方法。

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