JP6829041B2

JP6829041B2 - 押出成形装置

Info

Publication number: JP6829041B2
Application number: JP2016201930A
Authority: JP
Inventors: 田中　洋介; 洋介田中; 山本　幸宏; 幸宏山本; 藤井　和典; 和典藤井
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: JP2018062130A

Description

本発明は、無機質成形材料を押出成形して成形品を得る押出成形装置に関する。

無機質成形材料を供給する押出機、この押出機により供給された無機質成形材料が流通する流通路、及び流通路の下流側端部に設けられて無機質成形材料が押し出される押出口を有する押出成形装置においては、流通路を流れる無機質成形材料の移動状態を示す移動情報を検出し、検出結果に基づいて押出成形装置の各部を制御するのが望ましい。

特許文献１には、原料が流通する原料供給配管に圧力計が設けられており、この圧力計によって原料供給配管内の原料の流動状態を検出する押出成形装置の一例が開示されている。

特開平８−３０９８３２号公報

しかしながら、上記押出成形装置は、原料供給配管内を流動する原料の流動状態を検出可能であるものの、原料の移動情報を精度よく検出することができない。例えば、原料供給配管内を流動する原料の流量が検出できないと、押出口における流量を把握することができないため、押出口において原料の流量が所定流量に満たない場合には、成形品が規定寸法で成形されないという問題がある。

これに対し、原料供給配管内を流動する原料の流量を検出するために、電磁流量計を用いることも考えられる。しかしながら、この電磁流量計は、比較的高い含水率（例えば７５％以上）を有するものが検出対象であり、比較的含水率の低い（例えば５０％程度）窯業系材料は検出対象となり得ない。

そこで、本発明者は、原料供給配管の周壁の少なくとも一部に透過部を設け、この透過部を介して、流動している原料に検出光を照射して流速を計測し、原料の流量を得ようとした。

しかしながら、この構成では、原料の表層部の流速については計測できるものの、原料に作用する管壁抵抗等の要因で、流通路内において表層部と中心部とで流速が不均一となるため、流通路における原料の流量を正確に把握することができない。この結果、押出口における押出流量を正確に把握することができない。

したがって、窯業系材料用の押出成形装置では、押出機を精度よく制御することができないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、窯業系材料用の押出成形装置を精度よく制御可能とし、より安定した品質の成形品を得ることができる押出成形装置を提供することにある。

本発明に係る一態様の押出成形装置は、押出成形装置本体と、前記押出成形装置本体を制御する制御手段とを備え、前記押出成形装置本体は、無機質成形材料を供給する複数の押出機と、前記押出機により供給された前記無機質成形材料が流通する流通路と、この流通路の下流側の端部に設けられ前記無機質成形材料が押し出される押出口とを有する押出成形装置であって、前記流通路には、光を透過可能な透過部が設けられており、前記流通路は、前記各押出機から供給されて比重の異なる前記無機質成形材料がそれぞれ分かれて流通する複数の分岐流路と、これら複数の分岐流路の下流側端部に設けられ、前記複数の分岐流路が合流して前記押出口に通じる合流部とを有し、前記透過部は前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、外部から前記透過部を介して前記流通路を流れる前記無機質成形材料の表層部に検出光を照射すると共に、前記表層部で反射して前記透過部を透過する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて前記表層部の速度値を検出する速度検出手段をさらに備えており、前記速度検出手段は、前記複数の分岐流路を流通する前記無機質成形材料のそれぞれの速度値を検出するものであり、前記制御手段は、予め測定された前記無機質成形材料の表層部の速度と、そのときの前記押出口から押し出された前記無機質成形材料の押出流量との関係と、前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度と、に基づいて前記複数の押出機のうちの少なくとも一つを制御するように構成されており、前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係において、前記表層部の速度として、前記表層部の速度値に前記無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いるものであり、前記補正速度値は、予め前記無機質成形材料の圧力値と圧縮率との関係を測定により求め、前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係を測定した時の前記圧力値を用いて、前記圧力値と前記圧縮率との前記関係から前記圧縮率を求め、前記表層部の速度値に前記圧縮率の逆数を乗算して求めることを特徴とする。

本発明に係る他の態様の押出成形装置は、押出成形装置本体と、前記押出成形装置本体を制御する制御手段とを備え、前記押出成形装置本体は、無機質成形材料を供給する複数の押出機と、前記押出機により供給された前記無機質成形材料が流通する流通路と、この流通路の下流側の端部に設けられ前記無機質成形材料が押し出される押出口とを有する押出成形装置であって、前記流通路には、光を透過可能な透過部が設けられており、前記流通路は、前記各押出機から供給されて比重の異なる前記無機質成形材料がそれぞれ分かれて流通する複数の分岐流路と、これら複数の分岐流路の下流側端部に設けられ、前記複数の分岐流路が合流して前記押出口に通じる合流部とを有し、前記透過部は前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、外部から前記透過部を介して前記流通路を流れる前記無機質成形材料の表層部に検出光を照射すると共に、前記表層部で反射して前記透過部を透過する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて前記表層部の速度値を検出する速度検出手段をさらに備えており、前記速度検出手段は、前記複数の分岐流路を流通する前記無機質成形材料のそれぞれの速度値を検出するものであり、前記制御手段は、予め測定された前記無機質成形材料の表層部の速度と、そのときの前記押出口から押し出された前記無機質成形材料の押出流量との関係と、前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度と、に基づいて前記複数の押出機のうちの少なくとも一つを制御するように構成されており、前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度として、前記表層部の速度値に前記無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いるものであり、前記補正速度値は、予め前記無機質成形材料の圧力値と圧縮率との関係を測定により求め、前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係を測定した時の前記圧力値を用いて、前記圧力値と前記圧縮率との前記関係から前記圧縮率を求め、前記表層部の速度値に前記圧縮率の逆数を乗算して求めることを特徴とする。

本発明の押出成形装置によれば、精度よく制御可能とし、より安定した品質の成形品を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る押出成形装置の全体を示す平面概略図である。同上の接続管の斜視図である。同上の金型装置の断面図である。同上の押出成形装置により成形された成形品の断面図である。同上の押出成形装置のブロック図である。変形例１に係る押出成形装置の制御ブロック図である。変形例２に係る押出成形装置の制御ブロック図である。図８Ａは、スキン材料の押出流量と表層部の速度値との関係を示すグラフである。図８Ｂはスキン材料の表層部の速度値と補正係数との関係を示すグラフである。図９Ａはコア材料の押出流量と表層部の速度値との関係を示すグラフである。図９Ｂはコア材料の表層部の速度値と補正係数との関係を示すグラフである。本発明の実施形態２に係る押出成形装置の全体を示す平面概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

〔実施形態１〕
実施形態１の押出成形装置は、セメント系成形材料などの無機質成形材料を押出成形して、成形品９を製造する装置である。この押出成形装置は、押出成形装置本体１と、速度検出手段７と、この速度検出手段７の検出結果に基づいて押出成形装置本体１を制御する制御手段８（以下、制御装置８ａとして説明する）とを備えている。本実施形態において、速度検出手段７は、無機質成形材料の移動情報としての流速を検出する速度検出装置７ａにより構成される。なお、本実施形態においては、押出成形による成形前の状態の材料を無機質成形材料といい、無機質成形材料が押出成形されたものを成形体９３といい、成形体９３が切断機６５によって切断されたものを成形品９という。

本実施形態の押出成形装置は、図４に示すような成形品９を製造する。この成形品９は、コア層９１と、厚み方向においてコア層９１の両側に積層されたスキン層９２とからなる３層構造をなしている。スキン層９２は、コア層９１の幅方向の両側にも存在しており、コア層９１を包み込むように構成される。

本実施形態においては、無機質成形材料として、コア層９１を成形するためのコア材料と、スキン層９２を成形するためのスキン材料とが用いられる。コア材料とスキン材料とは、含有成分や各成分の含有量が互いに異なっている。

無機質成形材料は、例えば、セメント系成形材料により構成される。セメント系成形材料の具体例としては、セメント，シリカ，補強繊維および水などが配合された混合物が挙げられる。セメントとしては、ポルトランドセメント,高炉セメント，アルミナセメント，フライアッシュセメントなど公知のセメントが使用できる。補強繊維としては、パルプ繊維などの天然繊維，ビニロン，ポリプロピレンなどの合成繊維やガラス繊維，ロックウール，炭素繊維などの無機系繊維が挙げられる。セメント系成形材料には、上記列挙した補強繊維のうちの一種のみが含まれていてもよいし、二種以上が含まれてもよい。また、セメント系成形材料には、骨材，軽量骨材，減水剤，増粘剤，その他の添加剤が含まれていてもよい。セメント系成形材料を構成する各成分の配合比率や混合方法は特に制限されない。なお、本実施形態の押出成形装置に用いる無機質成形材料としては、セメント系成形材料に限られることなく、その他の水硬化性無機質材料，セラミック材料，粘土などの焼成材料などが用いられてもよい。

押出成形装置本体１は、押出機４により供給された無機質成形材料を押出成形し、成形品９を得る。押出成形装置本体１は、図１に示すように、押出成形により成形体９３を成形する成形機１０と、成形体９３を引き出して搬送する搬送手段６（以下、搬送装置６ａとして説明する）と、模様付けロール５と、成形体９３を切断する切断機６５とを備えている。

成形機１０は、２機の押出機４と、各押出機４から供給された無機質成形材料を押出成形する金型装置２と、各押出機４と金型装置２とを接続する接続管３とを備えている。

各押出機４は、金型装置２に向かって無機質成形材料を供給する。各押出機４は、投入口４４を有しており、この投入口４４から無機質成形材料が投入される。各押出機４は、例えば、二軸のスクリューが内装されたパグ部と、一軸のスクリューが内装されたオーガ部と、パグ部とオーガ部との間に設けられた真空部とを備える。投入口４４から投入された無機質成形材料は、パグ部，真空部，オーガ部と順に混練されながら送られ、オーガ部により金型装置２へと送られる。

２機の押出機４のうちの１機は、スキン材料を金型装置２に送る第１の押出機４１であり、他の１機がコア材料を金型装置２に送る第２の押出機４２として構成されている。

各押出機４の下流側の端部には、接続管３が接続されている。接続管３は、各押出機４の流出口と金型装置２の流入口とを連通接続する。接続管３は、図２に示すように、筒状の接続管本体３０と、接続管本体３０に設けられた透過部３１とを備えている。透過部３１は、光が透過できるように構成されている。これにより、接続管本体３０の内部を流通する無機質成形材料に、後述の速度検出装置７ａから発せられた検出光を照射することができる。透過部３１は、接続管本体３０の側壁に設けられた開口部３２を強化ガラス３３で閉塞した透過窓３１ａによって構成されている。すなわち、本実施形態の透過部３１は強化ガラス３３で構成される。

開口部３２は、略矩形状をなしており、例えば、長さ７０ｍｍ×幅３０ｍｍに形成されている。

強化ガラス３３は、透明なガラスであり、光を透過する事ができる。なお、強化ガラス３３は、一般的なフロート板ガラスに比べ３〜５倍程度の強度を持つガラスであり、少なくとも、接続管本体３０の内部を流通する無機質成形材料の圧力（約２ＭＰａ）に耐えられる程度のサイズに形成されている。本実施形態の強化ガラス３３は、例えば、長さ７０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ１０ｍｍに形成される。強化ガラス３３の内面は、接続管本体３０の内面に面一に形成されており、流通する無機質成形材料が滞留しないように構成されている。

金型装置２は、押出機４から送られた無機質成形材料を所定形状に成形して、成形体９３を製造する。金型装置２は、図１に示すように、接続管３が接続される複数の流入部２０と、１つの押出口２９とを備えている。各流入部２０には、流入口が設けられている。ここで、スキン材料が流入する流入口をスキン材料用流入口２０ａといい、コア材料が流入する流入口をコア材料用流入口２０ｂという。スキン材料用流入口２０ａは、第１の押出機４１の流出口に接続管３を介して連通している。また、コア材料用流入口２０ｂは、第２の押出機４２の流出口に接続管３を介して連通している。

金型装置２は、図３に示すように、上型２１と、下型２２と、中子２３とを備えている。上型２１と下型２２とは上下方向に対向配置されている。上型２１と下型２２との間には、中子２３を収容配置するための空洞が設けられており、当該空洞に中子２３が配置される。中子２３の内部には、コア材料用流路２３ａが形成されている。

上型２１と中子２３との間には、スキン材料を流通させる第１のスキン材料用流路２３ｂが形成される。また、下型２２と中子２３との間には、スキン材料を流通させる第２のスキン材料用流路２３ｃが形成される。また、上型２１と下型２２との間において、コア材料用流路２３ａの下流側の端部が位置する箇所には、合流部２８が形成されている。

合流部２８は、第１のスキン材料用流路２３ｂの下流側の端部と、第２のスキン材料用流路２３ｃの下流側の端部と、コア材料用流路２３ａの下流側の端部とが合流する部分ある。本実施形態の合流部２８は、第１のスキン材料用流路２３ｂから流入したスキン材料と、コア材料用流路２３ａから流入したコア材料と、第２のスキン材料用流路２３ｃから流入したスキン材料とが層状に流れる流路により構成される。合流部２８の下流側の端部は、押出口２９となっている。合流部２８の上流側の端部においては、コア材料用流路２３ａの下流側の端部が、第１のスキン材料用流路２３ｂの下流側の端部と、第２のスキン材料用流路２３ｃの下流側の端部との間に配置される。

第１の押出機４１がスキン材を押し出すと、スキン材料は、第１の押出機４１の流出口、接続管３及びスキン材料用流入口２０ａの順に送られ、その後、第１のスキン材料用流路２３ｂと第２のスキン材料用流路２３ｃに分岐して流通し、その後、合流部２８に到達する。また、第２の押出機４２がコア材料を押し出すと、コア材料は、第２の押出機４２の流出口、接続管３及びコア材料用流入口２０ｂの順に送られ、その後、コア材料用流路２３ａを流通して合流部２８に到達する。

ここで、スキン材料が流通する流通路である、接続管３の内部の流路と第１のスキン材料用流路２３ｂと第２のスキン材料用流路２３ｃとからなる流通路２４を第１の分岐路２６という。また、コア材料が流通する流通路２４である、接続管３の内部の流路とコア材料用流路２３ａとからなる流通路２４を、第２の分岐路２７という。第１の分岐路２６と第２の分岐路２７とを合わせて、複数の分岐流路２５という場合がある。この複数の分岐流路２５の下流側の端部は、合流部２８で合流する。

合流部２８に到達したスキン材料とコア材料は、スキン材料の間にコア材料が重ねられた状態のまま押出口２９に向かって送られ、押出口２９により所定形状に形成されて連続的に押し出される。これにより、３層構造の成形体９３が成形される。

このような構成の金型装置２により押出成形された成形体９３は、図１に示すように、搬送装置６ａにより引き出されると共に搬送される。搬送装置６ａは、第１のコンベア６１と、第２のコンベア６２と、第３のコンベア６３と、が上流側から順に配置されて構成されている。各コンベア６１，６２，６３は、モータ６４によって駆動するように構成されており、モータ６４の回転速度を変えることで、搬送速度を制御することができる。

また、金型装置２と第１のコンベア６１との間には、模様付けロール５が設けられている。模様付けロール５は、押出口２９から押し出された直後の成形体９３に押し付けられ、これによって、成形体９３に模様などを形成する。模様付けロール５は、例えば、ロール駆動装置５１（図７参照）によって回転駆動するように構成されている。

また、第２のコンベア６２上には、切断機６５が設けられている。切断機６５は、第２のコンベア６２上を移動中の成形体９３を所定寸法に切断して、成形品９を形成する。

このような構成の押出成形装置本体１は、制御装置８ａによって制御される。本実施形態の制御装置８ａは、押出成形装置本体１の各部（例えば、押出機４、搬送装置６ａ、エンボスロール５等）を、速度検出装置７ａの検出値に基づいて制御するように構成されている。

速度検出装置７ａは、検出光を検知対象物に照射すると共に、検知対象物から反射する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて当該検知対象物の移動速度を検出する装置である。速度検出装置７ａは、例えば、検出光としてレーザ光を照射するレーザドップラ速度計により構成される。レーザドップラ速度計を用いることにより、無機質成形材料のような低速度の移動についても検出することができる。

速度検出装置７ａは、図１に示すように、各分岐流路２５に対して、それぞれ設けられた２基の検出器７１，７２を備えている（第１の分岐路２６に対応する検出器を第一検出器７１といい、第２の分岐路２７に対応する検出器を第二検出器７２という）。すなわち、第一検出器７１は、スキン材料の表層部の速度（スキン材料の表面の流速）を検出する。また、第二検出器７２は、コア材料の表層部の速度（コア材料の表面の流速）を検出する。速度検出装置７ａは、複数の分岐流路２５を流れる無機質成形材料のそれぞれの速度値を検出すると、図５に示すように、その検出したデータ（速度情報）を制御装置８ａに出力する。

制御装置８ａは、例えば、マイクロプロセッサを主構成要素とするコンピュータにより構成される。本実施形態の制御装置８ａは、演算部８１と、押出機制御部８３とを備えており、２機の押出機４等を制御する。

演算部８１は、第一検出器７１から速度情報が入力されると、第１の分岐路２６を流れるスキン材料の表層部の速度値を第１の分岐路２６における見かけの流量に換算し、この見かけの流量に補正係数を乗じて、押出口２９におけるスキン材料の流量値を算出する（スキン材料の推定流量値という）。また、演算部８１は、第二検出器７２から速度情報が入力されると、第２の分岐路２７を流れるコア材料の表層部の速度値を第２の分岐路２７における見かけの流量に換算し、この見かけの流量に補正係数を乗じて、押出口２９におけるコア材料の流量値を算出する（コア材料の推定流量値という）。演算部８１は、これら推定流量値のデータを押出機制御部８３に出力する。

押出機制御部８３は、演算部８１からスキン材料の推定流量値のデータが入力されると、その推定流量値を、予め設定された押出口２９における適正な流量値（目標値）に近付けるように、第１の押出機４１のモータ４３をフィードバック制御する。

また、押出機制御部８３は、演算部８１からコア材料の推定流量値のデータが入力されると、その推定流量値を、予め設定された押出口２９における適正な流量値（目標値）に近付けるように、第２の押出機４２のモータ４３をフィードバック制御する。

ここで、本実施形態の速度検出装置７ａでは、スキン材料およびコア材料の表層部の速度しか計測できず、スキン材料およびコア材料の流路中央部の流速までは計測できない。このため、速度検出装置７ａにより測定された各材料の表層部の流速に接続管３の流路断面積を乗じて、単に、材料の流量に換算しても、その流量値と、押出口２９における各材料の実際の流量値との間に乖離が生じる場合がある。

そこで、本実施形態では、製品の製造（本成形という）前に予め、試験的に成形体の製造を行い（仮成形という）、この仮成形時において、各材料の表層部の流速を計測すると共に、そのときの押出口２９における成形体９３の押出流量を計測する。これにより、各材料の表層部の速度値から流量に換算した見かけの流量値と、押出口２９における各材料の押出流量値との関係を得ることができる。

具体的には、各材料の表層部の流速については、速度検出装置７ａを用いて測定する。押出口２９における成形体９３の押出流量については、例えば、単位時間当たりに押し出された成形体９３を切断して取り出し、各材料の体積を測定することで得ることができる。

そして、「押出口２９における押出流量」を「材料の表層部の速度値×接続管３の流路断面積」で割り算して、接続管３におけるみかけの流量と押出口２９における押出流量（実流量）とのズレの割合を算出し、これを補正係数として設定する。

以上より、各材料について、表層部の速度値から換算したみかけの流量値に補正係数を乗じることで押出口２９における推定流量値を算出することができる。

ここで、図８Ａには、本実施形態のスキン材料の押出口２９における押出流量値（横軸）と、スキン材料の表層部の速度値（縦軸）との関係を示し、図８Ｂには、スキン材料の表層部の速度値（横軸）と、補正係数（縦軸）との関係を示す。また、図９Ａには、本実施形態のコア材料の押出口２９における押出流量値（横軸）と、コア材料の表層部の速度値（縦軸）との関係を示し、図９Ｂには、コア材料の表層部の速度値（横軸）と、補正係数（縦軸）との関係を示す。

これら図８Ａ，９Ａからわかるように、各材料の押出口２９における押出流量値と、当該材料の表層部の速度値との関係は、一次関数の式で近似することができる。これにより、各材料の押出口２９における押出流量値と、当該材料の表層部の速度値とは比例関係にあることが分かる。

また、図８Ｂ，９Ｂからわかるように、補正係数は、流速にそれほど影響を受けず、略一定の値となることがわかる。特に、各材料の表層部の速度値が一定以上の速度（図８Ｂでは０．２m/min以上）であると、信頼性が高いこともわかる。

したがって、各材料の表層部の速度から換算されたみかけの流量と、押出口２９における押出流量との関係を予め測定して補正係数を決定し、この補正係数と、材料の表層部の速度とを用いて、押出口２９における流量値を推定することは、信頼性が高いと言える。

なお、本実施形態では、各材料の表層部の速度からみかけの流量に換算した上で、補正係数を乗じ、押出口２９における推定流量値を算出したが、みかけの流量への換算を含む各材料の表層部の速度と推定流量値との関数（補正関数と称する）を用いて、各材料の表層部の速度から直接、推定流量値を算出してもよい。また、押出口２９における推定流量値を算出するに当たり、図８Ａ，図９Ａのように、各材料の表層部の速度と、押出口２９における押出流量との関係から決まる近似式を用いて、推定流量値を算出してもよい。

また、押出機制御部８３は、複数の押出機４を、推定流量値に基づいてそれぞれ制御するのではなく、複数の押出機４のうちの１つのみを推定流量値に基づいて制御し、他の押出機については、コア材料の推定流量値とスキン材料の推定流量値とが一定の比率となるようにフィードバック制御してもよい。さらには、押出口２９における適正な流量値（目標値）から、補正係数を用いて各材料の表層部の適正な速度（目標値）を算出し、この適正な速度と、速度検出装置７ａによって測定された速度とに基づいて、各押出機４をフィードバック制御してもよい。この場合において、コア材料の表層部の速度とスキン材料の表層部の速度の速度差が一定（または同一）となるように、第１の押出機４１のモータ４３及び第２の押出機４２のモータ４３をフィードバック制御してもよい。

ここで、成形品９を軽量化する目的で、コア材料をスキン材料よりも比重を低くする場合がある。この場合、スキン材料は、コア材料よりも比重が高いため、相対的に押出制御が容易である。したがって、コア材料の推定流量値が所定範囲を逸脱していない場合においては、押出機制御部８３は、演算部８１からの入力に基づいて、第１の押出機４１のモータ４３をフィードバック制御するのが好ましい。

また、コア材料とスキン材料とは、各押出機４により押し出されると、接続管３において圧縮されながら流通する。これら材料の圧縮による体積変化率は、圧力に応じて変わる。このため、各圧力に対する圧縮率の関係について関係式を算出し、これを考慮して補正係数を算出することで、押出口２９における推定流量値をより精度よく算出することができる。具体的に、上述の補正係数を算出するに当たり、次のようにして行う。

本製造前に、予め、例えば、有底筒状の容器に材料を投入し、容器開口部から底に向けて荷重をかけ、このときの流路内の圧力を測定すると共に、材料の体積変化率を測定して圧縮率を算出する。この測定をコア材料及びスキン材料のそれぞれについて実施し、そして、圧力の値を変えながら、圧縮率を算出し、この関係を多数点測定する。

次いで、圧力と圧縮率との関係をグラフ等にプロットし、近似式を生成して、圧力と圧縮率との関係式を作成する。

次いで、上述した補正係数を算出したときの「表層部速度値」と「押出流量値」との関係（例えば、図８Ａ，図９Ａ）を測定したときの圧力値を用い、圧力と圧縮率との関係式から、圧縮率を算出する。ここで、流路断面積が一定であり、圧縮率と表層部の速度値とは反比例することから、「表層部速度値」に圧縮率の逆数を乗じて、表層部の速度として、補正速度値を算出する。

この後、「表層部速度値」としての補正速度値を、接続管３におけるみかけの流量に換算し、見かけの流量値と、押出口２９における各材料の押出流量値との関係から、補正係数を算出することができる。

これをコア材料およびスキン材料のそれぞれに対して行うことで、精度よく押出口２９における推定流量を算出することができる。

なお、上述の実施形態では、本製造前に予め圧縮率を考慮した補正係数を算出したが、圧力と圧縮率との関係式を本製造前に予め算出しておき、本製造時において、この関係式に本製造時での圧力値を代入して材料の圧縮率を取得し、圧縮率の逆数を、速度検出手段により検出された「表層部速度値」に乗じて補正速度値を算出し、これを用いて圧縮率を考慮した押出流量値をリアルタイムで算出してもよい。このとき、押出成形装置は、圧力測定手段としての圧力計を備える。

また、各種圧力に対し、圧縮率が一定である材料を用いる場合には、圧力と圧縮率との関係式を作成することを省き、直接、圧縮率を用いて補正速度値を算出してもよい。

これにより、押出口２９に対してスキン材料とコア材料とを適切な割合で供給することができる。特に、本実施形態のようなコア層９１がスキン層９２によって包まれる構造の成形体９３の場合には、コア層９１とスキン層９２とが適切な割合で成形されているか否かを、成形体９３を外部から見て判断するのは困難である。このため、コア層９１とスキン層９２とが適切な割合で積層されているか否かは、切断機後、成形品９の断面を見て判明することが多い。これに対し、押出口２９に対してスキン材料とコア材料とを適切な割合で供給できると、歩留りを向上させることができ、安定して高品質の成形品９を製造することができる。

〔変形例１〕
また制御装置８ａは、図６に示すように、搬送装置６ａを制御するように構成されていてもよい（以下、この図６の例を変形例１という）。変形例１の制御装置８ａは、演算部８１ａとモータ制御部８２とを備えている。

演算部８１ａは、第一検出器７１および第二検出器７２から速度情報が入力されると、各材料の表層部の速度値からみかけの流量に換算し、補正係数を乗じて、押出口２９の出口における推定流量を算出し、この後、成形体９３の移動速度（押し出し速度）に換算する。演算部８１ａは、成形体９３の押し出し速度を算出すると、その算出情報をモータ制御部８２に出力する。

モータ制御部８２は、演算部８１ａから成形体９３の押し出し速度の算出情報が入力されると、その情報に基づいて、搬送装置６ａのモータ６４を駆動制御し、これにより、搬送速度を制御するように構成されている。具体的に、モータ制御部８２は、成形体９３の押し出し速度と、搬送速度とが一致するように、搬送装置６ａを制御する。

変形例１の押出成形装置によれば、搬送装置６ａによって成形体９３が変形してしまうのを抑制することができる。すなわち、成形体９３の押し出し速度と、搬送装置６ａによる成形体９３の搬送速度とが異なると、成形体９３に伸びやシワが生じてしまうことがある。これに対し、変形例１の押出成形装置によれば、成形体９３の押し出し速度と成形体９３の搬送速度とを同期させることができるので、成形体９３の変形を抑制でき、形状を保持しながら搬送装置６ａによって搬送することができる。

〔変形例２〕
また制御装置８ａは、図７に示すように、模様付けロール５の駆動装置（ロール駆動装置５１）を制御するように構成されていてもよい（以下、この図７の例を変形例２という）。変形例２の制御装置８ａは、演算部８１ｂとロール制御部８４とを備えている。

演算部８１ｂは、第一検出器７１および第二検出器７２から速度情報が入力されると、各材料の表層部の速度値からみかけの流量に換算し、補正係数を乗じて、押出口２９の出口における推定流量を算出し、この後、成形体９３の移動速度（押し出し速度）に換算する。演算部８１ｂは、押し出し速度を算出すると、その算出情報をロール制御部８４に出力する。

ロール制御部８４は、演算部８１から押し出し速度の算出情報が入力されると、その情報に基づいて、ロール駆動装置５１を駆動制御する。これにより、模様付けロール５の外周面における速度と、成形体９３の押し出し速度とを一致させることができる。

このため、変形例２の押出成形装置によれば、成形体９３に対する模様付けロール５の模様の形成が、搬送方向にずれるのを抑制することができる。

なお、制御装置８ａの上記制御については、本実施形態１と変形例１，２とを適宜組み合わせてもよいし、いずれか１つだけで構成されてもよい。
〔実施形態２〕
次に、実施形態２について図１０に基づいて説明する。なお、本実施形態は実施形態１と大部分において同じであるため、同じ部分においては同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

本実施形態の押出成形装置は、押出機４が１つだけ設けられている点で実施形態１とは異なり、その他の構成は同じである。なお、本実施形態の押出成形装置により成形される成形品９は、単層の成形品９である。

本実施形態においても、無機質成形材料の表層部の速度を速度検出手段７（速度検出装置７ａ）により検出可能に構成されている。そして、制御手段は、速度検出手段７により測定された速度値と、補正係数とに基づいて、押出機４を含めた各部（例えば、押出機４、搬送装置６ａ、エンボスロール５等）を制御するように構成されている。

これにより、適切な流量の無機質成形材料が、押出口２９に流入していることが把握できる。なお、仮に、押出口２９から押し出された成形体９３の速度を測定したとしても、サイズ（厚み・幅）を別途測定しない限り、適切な流量が押出口２９に流入しているかどうか把握できないが、本実施形態によれば、押出口２９の出口におけるこれらの測定を省略できる。

〔効果〕
以上、説明したように、上記実施形態１，２および変形例１，２の押出成形装置は、押出成形装置本体１と、押出成形装置本体１を制御する制御手段８とを備える。押出成形装置本体１は、無機質成形材料を供給する押出機４と、押出機４により供給された無機質成形材料が流通する流通路２４と、この流通路２４の下流側の端部に設けられた押出口２９とを有する。流通路２４には、光を透過可能な透過部３１が設けられている。押出成形装置は、速度検出手段７をさらに備える。速度検出手段７は、外部から透過部３１を介して流通路２４を流れる無機質成形材料の表層部に検出光を照射すると共に、表層部で反射して透過部３１を透過する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて表層部の速度値を検出する。制御手段８は、予め測定された無機質成形材料の表層部の速度と、そのときの押出口２９から押し出された無機質成形材料の押出流量との関係と、速度検出手段７から得られた無機質成形材料の表層部の速度とに基づいて押出機４を制御するように構成されている。

このため、この押出成形装置によれば、流通路２４における無機質成形材料の表層部の速度から、押出口２９における流量を推測できるため、押出成形装置本体１を精度よく制御することができ、より安定した品質の成形品９を得ることができる。

また、上記実施形態１および変形例１，２の押出成形装置は、次の付加的な構成を有する。この押出成形装置は、押出成形装置本体１が複数の押出機４を備えている。流通路２４は、各押出機４から供給される無機質成形材料が流通する複数の分岐流路２５と、これら複数の分岐流路２５の下流側端部に設けられ押出口２９に通じる合流部２８とを有する。透過部３１は各分岐流路２５にそれぞれ設けられている。速度検出手段７は、各分岐流路２５を流通する無機質成形材のそれぞれの移動速度を検出する。制御手段８は、複数の分岐流路２５に対応する無機質成形材料の表層部の予め測定された速度と、そのときの押出口２９から押し出された押出流量との関係と、複数の分岐流路２５を流通する無機質成形材料のそれぞれの速度値と、に基づいて複数の押出機４の少なくとも一つを制御する。

このため、この押出成形装置によれば、複数の無機質成形材料が重ねられる成形体９３において、互いの無機質成形材料の押出口２９における推定流量値に基づいて押出機４を制御することができるため、複数の無機質成形材料を互いに適切な流量で押し出すことができ、より安定した品質の成形品９を得ることができる。

また、本実施形態および変形例１，２の押出成形装置は、次の付加的な構成を有する。この押出成形装置は、押出成形装置本体１が、押出口２９から押し出された成形体９３を搬送する搬送手段６を備えている。制御手段８は、予め測定された無機質成形材料の表層部の速度とそのときの押出口２９から押し出された無機質成形材料の押出流量との関係と、速度検出手段７により検出された前記速度値と、に基づいて搬送手段６の搬送速度を制御する。

このため、この押出成形装置によれば、搬送手段６により成形体９３の変形を抑制し、形状を保持しながら搬送手段６によって搬送することができる。この結果、より安定した品質の成形品９を得ることができる。

また、本実施形態および変形例１，２の押出成形装置は、次の付加的な構成を有する。この押出成形装置の透過部３１は、流通路２４の側壁に設けられた開口部３２を閉塞する強化ガラス３３で構成されている。

このように、この押出成形装置は、透過部３１が、強化ガラス３３で構成されているので、金型装置２の内部の圧力で透過部３１が破損するのを抑制できる。

また、本実施形態および変形例１，２の押出成形装置は、次の付加的な構成を有する。すなわち、本実施形態の押出成形装置において、制御手段８は、予め測定された無機質成形材料の表層部の速度とそのときの押出口２９から押し出された無機質成形材料の押出流量との関係において、表層部の速度として、表層部の速度値に、無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いる。

この構成によれば、押出口２９において推測される押出流量を、圧縮率を考慮した値とすることができ、押出流量の推測値の精度を高めることができる。

また、本実施形態および変形例１，２の押出成形装置は、次の付加的な構成を有する。すなわち、本実施形態の押出成形装置において、制御手段８は、速度検出手段７から得られた表層部の速度として、表層部の速度値に無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いる。

〔応用〕
上記実施形態１，２および変形例１，２の押出成形装置は、１機または２機の押出機４を備えていたが、本発明においては、例えば、３機以上の押出機４を備えた押出成形装置であってもよい。すなわち、成形品は３層以上で構成されてもよい。

上記実施形態１，２および変形例１，２の押出成形装置は、透過窓３１ａが金型装置２に接続された接続管３に設けられていたが、例えば、金型装置２と押出機４とを直接接続する場合には、金型装置２及び押出機４の少なくとも一方に設けられてもよい。また、透過部３１は、透過窓３１ａに限定されず、速度検出手段７の検出光が透過できるものであればよい。

上記実施形態１，２および変形例１，２において成形品９とは、押出成形後、切断機６５によって切断した後のものを指すが、切断機６５がない場合には押出成形した直後のものを成形品９としてもよい。

上記実施形態１，２では、各材料の表層部の速度値から換算されたみかけの流量値に、補正係数を掛けて、推定流量値を算出したが、各材料の表層部の速度値にズレの割合を乗じて、押出口２９における推定速度値を算出した後に、押出口２９における流量値に換算してもよい。

１押出成形装置本体
２４流通路
２５分岐流路
２８合流部
２９押出口
３１透過部
３２開口部
３３強化ガラス
４押出機
６搬送手段
７速度検出手段
８制御手段
９成形品

Claims

押出成形装置本体と、
前記押出成形装置本体を制御する制御手段とを備え、
前記押出成形装置本体は、
無機質成形材料を供給する複数の押出機と、
前記押出機により供給された前記無機質成形材料が流通する流通路と、
この流通路の下流側の端部に設けられ前記無機質成形材料が押し出される押出口とを有する押出成形装置であって、
前記流通路には、光を透過可能な透過部が設けられており、
前記流通路は、
前記各押出機から供給されて比重の異なる前記無機質成形材料がそれぞれ分かれて流通する複数の分岐流路と、
これら複数の分岐流路の下流側端部に設けられ、前記複数の分岐流路が合流して前記押出口に通じる合流部とを有し、
前記透過部は前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、
外部から前記透過部を介して前記流通路を流れる前記無機質成形材料の表層部に検出光を照射すると共に、前記表層部で反射して前記透過部を透過する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて前記表層部の速度値を検出する速度検出手段をさらに備えており、
前記速度検出手段は、前記複数の分岐流路を流通する前記無機質成形材料のそれぞれの速度値を検出するものであり、
前記制御手段は、
予め測定された前記無機質成形材料の表層部の速度と、そのときの前記押出口から押し出された前記無機質成形材料の押出流量との関係と、
前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度と、に基づいて前記複数の押出機のうちの少なくとも一つを制御するように構成されており、
前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係において、
前記表層部の速度として、前記表層部の速度値に前記無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いるものであり、
前記補正速度値は、予め前記無機質成形材料の圧力値と圧縮率との関係を測定により求め、前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係を測定した時の前記圧力値を用いて、前記圧力値と前記圧縮率との前記関係から前記圧縮率を求め、前記表層部の速度値に前記圧縮率の逆数を乗算して求めることを特徴とする押出成形装置。
押出成形装置本体と、
前記押出成形装置本体を制御する制御手段とを備え、
前記押出成形装置本体は、
無機質成形材料を供給する複数の押出機と、
前記押出機により供給された前記無機質成形材料が流通する流通路と、
この流通路の下流側の端部に設けられ前記無機質成形材料が押し出される押出口とを有する押出成形装置であって、
前記流通路には、光を透過可能な透過部が設けられており、
前記流通路は、
前記各押出機から供給されて比重の異なる前記無機質成形材料がそれぞれ分かれて流通する複数の分岐流路と、
これら複数の分岐流路の下流側端部に設けられ、前記複数の分岐流路が合流して前記押出口に通じる合流部とを有し、
前記透過部は前記複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、
外部から前記透過部を介して前記流通路を流れる前記無機質成形材料の表層部に検出光を照射すると共に、前記表層部で反射して前記透過部を透過する反射光を受光し、これら検出光及び反射光に基づいて前記表層部の速度値を検出する速度検出手段をさらに備えており、
前記速度検出手段は、前記複数の分岐流路を流通する前記無機質成形材料のそれぞれの速度値を検出するものであり、
前記制御手段は、
予め測定された前記無機質成形材料の表層部の速度と、そのときの前記押出口から押し出された前記無機質成形材料の押出流量との関係と、
前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度と、に基づいて前記複数の押出機のうちの少なくとも一つを制御するように構成されており、
前記速度検出手段から得られた前記表層部の速度として、前記表層部の速度値に前記無機質成形材料の圧縮率の逆数を乗算した補正速度値を用いるものであり、
前記補正速度値は、予め前記無機質成形材料の圧力値と圧縮率との関係を測定により求め、前記表層部の速度と前記押出流量との前記関係を測定した時の前記圧力値を用いて、前記圧力値と前記圧縮率との前記関係から前記圧縮率を求め、前記表層部の速度値に前記圧縮率の逆数を乗算して求めることを特徴とする押出成形装置。