JPH01232018A - シート状物の厚さ制御方法および装置、厚さ分布と厚さ調整手段との対応関係監視方法およびシート状物の製造方法 - Google Patents

シート状物の厚さ制御方法および装置、厚さ分布と厚さ調整手段との対応関係監視方法およびシート状物の製造方法

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JPH01232018A
JPH01232018A JP63177144A JP17714488A JPH01232018A JP H01232018 A JPH01232018 A JP H01232018A JP 63177144 A JP63177144 A JP 63177144A JP 17714488 A JP17714488 A JP 17714488A JP H01232018 A JPH01232018 A JP H01232018A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、連続的なシート状物製造プロセスにおけるシ
ート状物の厚さ制御方法およびシート状物の厚さ分布と
厚さ調整手段との対応関係監視方法に関する。さらに詳
しくは、溶融体をシート状に吐出する口金に多数配設さ
れた吐出溶融体の厚さを調整する手段と成形後に測定さ
れるシート状物の厚さ分布との正確な対応をとることに
より、シート状物の厚さおよびその分布を高精度で目標
値に近づけることができるととも(、シート状物成形プ
ロセスの変動にも対処することが可能な厚さ制御方法、
および、上記対応関係を表示することにより、シート状
物物性均一化に:有効な、シート状物成形プロセスへの
フィードバック情報を得ることが可能な監視方法に関す
る。
[従来の技術] 従来から、口金からシート状に吐出される溶融体、たと
えば溶融樹脂を、連続的にシート状物成形プロセス、た
とえば延伸プロセスを通過させ、該シート状物成形プロ
セス通過後のシート状物の厚さを厚さ計にてシート状物
幅方向の分布として測定し、該測定値が予め設定された
目標値に近づくように、制御装置を介して、口金のシー
ト状物幅方向に多数配設された吐出溶融体厚さ調整手段
を制御3j¥るようにしたシート状物の厚さ制御方法お
よび装置は、各種知られている。
たとえば、特開昭52−36154号公報、特開昭52
−36165号公報、特開昭56−120318@公報
、特開昭56−133135号公報、特開昭58]78
726号公報、特開昭60−132727号公報、特開
昭60−225730号公報等に、主として樹脂フィル
ムの厚さ制御方法として開示されている。これら従来の
制御方法はいずれも、口金における吐出溶融体厚さ調整
手段の位置と、該調整手段が調整されたときに厚さが変
化する成形後のシート状物の幅方向位置との対応が完全
にとれているという前提の下で制御を行う方法である。
ところが現実番こは、以下のような理由から、正確で精
度のよい上記対応がとれず相当粗い対応しか判らないた
め、従来方法には本質的に、シート状物成形プロセス通
過後のシート状物の厚さ制御精度に限界があるという問
題がある。
たとえば第13図に従来のシート状物としての2軸延伸
プラスチツクフイルムの成形プロセスを概念的に示す。
口金1からシート状に吐出された溶融樹脂2は、長手方
向延伸プロセス(縦延伸プロセスとも云う)3および幅
方向延伸プロセス(横延伸プロセスとも云う)4により
2軸に延伸され、所定の厚さを有する広幅の2軸延伸プ
ラスチツクフイルム5として成形される。該プラスチッ
クフィルム5の幅方向の厚さの分布がたとえば走査型厚
さ計6によって測定される。プラスチックフィルム5の
幅が、たとえば5ないし10m程度の広幅になると、厚
さ計6による測定ポイントはたとえばフィルム幅方向に
300点程度にもなり、口金1に配設される吐出溶融体
厚さ調整手段、たとえば口金吐出口のスリット間隙を調
整する調整ボルト7の数は、100本程度にもなる。こ
のように多数配列された調整ポルドアの位置と、該調整
ボルト7が調整された際にフィルム5の厚さが変化する
位置との対応、すなわち調整ボルト7の、成形後のフィ
ルムの厚さに対する影響度を測定、把握するためには、
通常次のような強制テストが行われる。いずれか適当に
1友粋された調整ボルト7を第14図に示すように強制
的に大きく(たとえば許容調整量の20%程麻)ふり、
そのときとくに大きく変化するフィルム厚さ分イ[位置
8を測定することにより、両者間の対応をとる方法であ
る。また、成形後のプラスチックフィルム5の幅方向中
心位置と口金調整ボルト7のうち幅方向中心位置にある
ものとは、あるいはプラスチックフィルム5の幅方向両
端の耳の位置と口金幅方向両端にある調整ボルト7とは
、正確に対応しているとの前提の下に、各調整ボルト位
置とプラスブックフィルム5の幅方向位置とを単純に割
りつける方法もある。
ざらにこの方法において、プラスチックフィルム5の両
端の耳の位置は他の部分に比べ厚いのでそれを考慮して
質R割りっけを行う方法も知られている。
しかし、第14図に示したような方法で調整ボルト7の
位置とフィルム5の厚さ変化位置との対応関係を掴むに
は、調整ポルドアを相当大ぎく変化させ、成形後のプラ
スチックフィルム5に明確に判る程度の大きな厚ざむら
を強制的に生じさせる必要がある。このような大きな厚
ざむらのあるフィルム5は勿論製品にはならず、上記対
応関係を掴むためのテストは一種の破壊検査と同じであ
る。
したがってテスト中に大量のロスが介生するとともに、
強制的に変化、させた各調整ボルト7を元の位置に復旧
し、製品厚さのレベルおよびその分布を製品化可能範囲
に収めるのに数時間も要し、生産効率の大幅な低下を招
くことになる。
また、前)ホのある調整ボルト7を基準に各調整ボルト
7とフィルム幅方向の位置との対応を均等割りつけある
いは質量割りつけにより求める方法、又は第14図に示
した強制テストを適当な間隔て適当数の調整ポルドアに
ついて行い、その間にある各調整ボルト7とフィルム幅
の位置との対応を均等割りつけ、質量割りつけにより求
める方法においては、口金1と厚さ計6によるフィルム
厚さ測定位置との間に延伸プロセス、とくに幅方向延伸
プロセス4が介在し、この部分で全く均等な延伸が行わ
れるとは限らないため、各調整ボルト7とフィルム幅方
向位置との間に正確な対応をとることは不可能に近い。
さらに、フィルム成形プロセス3.4は、それ自身又は
成形されるフィルムとの関係において、常時全く一定の
条イ1であるということはあり得ないので、処理、延伸
条件的に多少変動する。この変動に伴ない、第13図の
矢印9に示すように各口金調整ポルト7の位置と成形後
のフィルム5の幅方向位置との対応関係も変動すること
になり、−層正確な対応関係を掴むことが困難になって
いる。このように正確な対応が現実にはとれていなかっ
たので、たとえ厚さ計6で精度のよい厚さ測定を行うこ
とができたとしても、その信号をフィードバックして各
調整ボルト7を制御する段階では、不適当な調整ボルト
7を制1311してしまうことになり、結局フィルム5
の厚さ制御レベルに打破できない限界が生じることとな
っていた。
また、調整ボルト7の制御調整量についても以下のよう
な問題がある。つまり、たとえ第14図に示したような
強制テストにより、ある調整ボルト7を大きく変化させ
たとき(たとえば20%程度)の成形後フィルム5のあ
る幅方向位置の厚さ変化♀を測定できたとしても、生産
中の実際の厚さ制御において変化させるべき調整ボルト
7の調整量はたとえば0.1〜0.5%とごく少量であ
り、該少ω調整を行ったときに実際のフィルム5の厚さ
変化量が上記強制テストで求められた関係から比例的に
求めた母になるかと言えは、必ずしもそうではない。こ
れは口金1と厚さ計6との間に成形プロセス3.4がお
ることが主原因であり、調整ポルドアの調整量と成形後
フィルム5の厚さ変化量との関係もまた複雑な対応関係
となっている。ましてプロセス3.4が条件的に変動す
る場合には、一義的に正確な対応を掴むことは不可能で
ある。
ざらに前述の口金調整ボルト7の幅方向位置と成形後フ
ィルム5の幅方向位置との対応関係についてつけ加えれ
ば、次のような問題もある。
本発明者らによって行われた、ごく精密なテストの結果
、口金1のある調整ボルト7を少量の一単位操作量(た
とえば許容調整量の0.1〜0.5%程度)調整したと
きに、それに対応する成形後のフィルム5の幅方向位置
(この対応関係は前述の第14図のような強制テストに
より予め求めることが可能である)におけるフィルム5
の厚さ変化パターンは、たとえば第15図のようなパタ
ーンになることが判明した。つまりある調整ボルト7の
単位操作により、そのポルト7に対応するフィルム5の
位置の中心位置まわりは厚さプロファイル10部分のよ
うに変化する。同時にその両側部分が厚さプロファイル
3/11a111bのようにプロファイル10部分と逆
方向に変化する。これは、口金1において、幅方向のあ
る部分がたとえば局部的に厚くされると、その部分での
溶融体の流動の影響により両側部分の溶融体が引きづつ
込まれ、これらの変化状態が成形後の厚さプロファイル
のパターンとして現われるためと考えられる。このよう
に、調整ボルト7の単位操作量に対し、中央部分10が
ある厚さ変化するとともにその両側部分11a、 11
bが中央部分10と逆方向の変化をするので、前述の如
く、各調整ボルト7の口金1幅方向位置と成形後フィル
ム5の幅方向位置との対応が正確にとれていないと、フ
ィルム厚さを厚く修正すべきところが逆に薄くなるよう
に修正してしまったり、あるいはその逆の修正をしてし
まったりすることになり、結局厚さ制御レベルにおいて
満足できない限界が生じることになる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明め目的は、上述したように従来の厚さ制御方法に
おいては口金の吐出溶融体厚さ調整手段の位置とシート
状物成形プロセス通過後のシート状物の幅方向位置との
対応関係が正確に掴めないことを木質的要因として厚さ
調整レベルに満足できない限界があることに鑑み、上記
対応関係を、前述の如き調整ボルトを大きく変化させる
強制テストを行うことなく、従来よりもはるかに高い精
度で求めることができ、その対応関係に基づき口金の吐
出溶融体厚さ調整手段の制御位置およびψを決めること
により、シート状物の厚さ制御精度を極めて向上し得る
方法を提供することにある。
また本発明の別の目的は、シート状物成形プロセスに変
動がある場合にも、それに自動的に対処して上記高精度
の厚さ制御精度を維持できるシート状物の厚さ制御方法
を提供することにある。
さらに本発明の別の目的は、上記厚さ制御方法のステッ
プの一部を用いて、シート状物の幅方向厚さ調整におけ
るデータから、該シート状物の物性を幅方向に均一化づ
るに有効なシート状物成形プロセスのフィードバック情
報を得ることにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明によるシート状物の
厚さ制御方法は次のように構成される。
すなわら、 口金からシート状に吐出された溶融体をシート状物成形
プロセスを通過させることにより成形したシート状物の
厚さを制御する方法であって、(1)前記口金の吐出溶
融体幅方向に、吐出溶融体の厚さを調整する調整手段を
多数配設し、(2)各調整手段に対し、 (i)(a)吐出溶融体幅方向の調整手段の位置および
ある時刻におけるその調整手段の調整量と(b)前記シ
ート状物成形プロセスによるシート状物成形後の、シー
ト状物幅方向における、前記調整手段の調整により厚さ
が変化するシート状物の位置、および前記時刻に続く時
刻におけるその厚さ変化量、 との対応関係を推定し、 その推定により全ての調整手段に関して対応関係マトリ
ックス(A*i−1)を求め、(ii)ある時刻(ti
−1)におけるシート状物の幅方向厚さ分布(Pi−1
)を測定し、(3)次の時刻(ti)におけるシート状
物の幅方向厚さ分布(Pi )を測定し、 (4)前記推定された対応関係マトリックス(A*i−
1)と測定された厚さ分布(Pi−1)を含む式を用い
て、 <r >前記時刻(ti)における推定厚さ分布(P*
i)を演算するとともに該推定厚さ分布(P*i)と測
定厚さ分布(Pi)との差を求め、 (ii)該差がある場合には、該差に基づき前記推定対
応関係マトリックス<A*i−1)を修正して修正され
た推定対応関係マトリックス(A*i)を求め、 上記ステップ(i >とステップ(ii)を、各時刻(
t t+ 1、jt+2等)毎に、それぞれ推定対応関
係マトリックス(Aネt、A傘t+ 1等)と測定厚さ
分45 (Pi 、 Pt+ 1等)とを用いて、カル
マンフィルタによりくり返し実行して、それらに続く時
刻における測定厚さ分布(Pi+1、Pti等)を目標
厚さ分布(F’)に近づけるべく次の修正をされた推定
対応関係マトリックス(A”、+1、A*i+*等)を
求め、(5)上記ステップ(4)で求められた推定対応
関係マトリックスから、前記目標厚さ分布(P)に応じ
て各調整手段の最適調整量を演算し、(6)該最適調整
量に基づぎ、シート状物の最適厚さ分布を得るべく前記
調整手段の調整量を自動的に制御する、 ステップを有する°ことを特徴とするシート状物の厚さ
制御方法。
上記カルマンフィルタは、1960年にR,E。
Kalmanが発表したもので、システム方程式におい
て多次元の変動要因(強制項)がある場合に、その多次
元の変動要因を逐次入力されてくる実際のデータ(観測
値)を用いて逐次推定し、該逐次推定され逐次実際の観
測値を用いて修正されていく上記多次元の変動要因項を
用いて、次回の観測値を推定するものである。
ここでシート状物成形プロセス通過後のシート状物の厚
さ分布測定値(厚さプロファイル測定値)と、口金の各
吐出溶融体厚さ調整手段の調整量は、時間に対して離散
的に連続した値であるから、任意の連続した時刻をtt
−’I 、tt、l+1とし、ttを現時刻とすると、
時刻11−1と時刻tzに対する上記シート状物の厚さ
分布測定値をそれぞれPt−1、Ptで表わし、ざらに
時刻tt−1と時刻ttでのシート状物の厚さ分布の測
定値の差を△Pzで表わすと、 △Pt =Pt−Pt−1(1) である。
また時刻tz−1での口金の各調整手段の調整量をF3
t−1で示すと、時刻tzにおいてシート状物の厚さ分
布の測定値Ptは該Bt−1の結果であり、覆なわち現
時刻ttではBt−1、Pt−1、Ptはすべて既知量
である。
本発明においては時刻tt−1におけるシート状物成形
プロセスの対応関係マトリックスをAz−1で表わせば
、シート状物成形プロセスのシステム方程式は、 八P、!=At−1*Bt−1+εt(2)と表わせる
。ここでεtはノイズ(誤差)ベクトルである。
シート状物の厚さ分布は、前述の如く、たとえばR−3
00点程度の離散1直からなるベクトルで表わせ、吐出
溶融体厚さ調整手段はたとえばn=100点程度(たと
えば前述の口金調整ボルトの本数に対応ずや〉の離散値
からなるベクトルとして表わせるので゛、上記システム
方程式は、と書き直せる。つまりA t−1はΔPtと
Bt−1との多次元の対応マトリックスであり、この多
次元の対応関係マトリックスAt−1がカルマンフィル
タにより逐次入力されてくる実際のシート状物の厚さ分
布の測定値を用いて逐次修正されながら、逐次推定され
ていくものであり、すなわちAt−tにより、口金の吐
出溶融体厚さの調整手段と、成形後のシート状物の厚さ
分布との対応関係を高精度に把握することを可能にする
ここで時刻tt−1で推定した最適対応関係マトリック
スをA*t−1とすると、(2)式より以下の関係が成
り立つ。
△PI t =A” t−1*F3t−1+εt(4)
ΔP” tはA*i−1を用いて算出された時刻11−
1と現時刻ttでのシート状物の厚さ分45の差の推定
値であり、その結果(1)式より以下の式が導かれる。
P*i=Pz−1+ΔP” t =Pt−1+A” t−1*F3t−1+εt    
(巨)P” tは、現時刻ttでシート状物の厚さ分布
の測定値Ptが1寄られる前の現時刻ttのシート状物
の厚さ分子fiの推定値である。
カルマンフィルタでは現時刻ttで1qられたシート状
物の厚さ分thの測定値PLと、上記時刻tt−1で推
定した最適対応関係マトリックスAネt−1を用いて算
出した現時刻ttのシート状物の厚さ分布の推定値P”
 tとの差に基づき、時刻tz−1で推定した最適対応
関係マトリックスA*i〜1を修正し、現時刻tzの最
適対応関係マトリックスA” tを推定する。
本発明でいう多次元の変動要因とは、現時刻ttでのシ
ート状物の厚さ分!5の測定値Ptと、推定値A*i−
tを用、いて算出した現時刻ttのシート状物の厚さ分
イFの推定値P” tとの差からノイズを除去したもの
である。
ざらに時刻11での口金の吐出溶融体厚さ調整手段の最
適調整mF3” tの締出も可能である。具体的には現
時刻tzで推定した最適対応関係マトリックスA” t
を用いると、(5)式より次の関係が成り立つ。
P” t+t =Pt+A*t*Bt+εz+1(6)
Pt、A*iは既知量であり、P”4+1は時刻ttで
操作する口金の吐出溶融体厚さ調整手段の調整FliB
tに対する時刻1:t+1でのシート状物の戸さ分布の
推定値である。
ここで目標となるシート状物の厚さ分布をρとすれば、
F3tについてpとP*i+1の差を最小にするB” 
tの算出は、次のように行うことができる。
つまり、評価間LJをたとえば B” tが求まる。したがって(7)式の極値を満たす
F3tを求めればよい。
dJ/dBt=0         (8)(8)式を
満だgBtがすなわち時刻ttでの口金の吐出溶融体厚
さ調整手段の最適調整ff1B” tとなる。つまり最
適制御量を推定でることで、従来方法では得られなかっ
た高精度な厚さ制徨Dレベルか達成される。
また、上記逐次推定においては、シート状物の厚さ分イ
トが実際に測定される毎にそのデータがフィードバック
され、そのデータおよびそれまでのデータを用いて対応
関係マトリックスAが逐次修正される。したがって、シ
ート状物成形プロセスに変動が生じてもその変動に自動
的に追従して最適な対応関係マトリックスAが常に求め
られ続けていくことになり、高精度な厚さ制御が確保さ
れる。
すなわち、このカルマンフィルタを用いた統計的な逐次
推定においては、シート状物成形プロセス通過後のシー
ト状物の厚さ分布と口金の吐出溶融体厚さ調整手段の制
御位置および制御量との間に正確な対応がとれるよう、
制御装置自身で自己学習し、しかも実際の観測データを
用いて自動的に修正していくのである。
ただし上記対応関係マトリックスを求める過程は、逐次
推定であるから、ある初期値の設定は必要である。この
初期値としては、適当なものでよい。たとえば、前回生
産終了時の状態(シート状物の厚さ分布と吐出溶融体厚
さ調整手段との対応関係)、あるいは前述の第14図に
示したような強制テストによる粗い対応関係を初期値と
して設定すれば足り、それを出発点として上述の如くカ
ルマンフィルタを用いて、正確な対応関係マトリックス
が求まるよう、迅速に逐次推定されていく。
次に、本発明によるシート状物の厚さ分布と厚さ調整手
段との対応関係監視方法は、 口金からシート状に吐出された溶融体をシート状物成形
プロセスを通過させることにより成形したシート状物の
幅方向厚さ分イIと、前記口金に該1」金からシート状
に吐出される吐出溶融体の幅方向に多数配設され該吐出
溶融体の厚さを調整する調整手段との対応関係監視方法
であって、(1)各調整手段に対し、 (i)(a)吐出溶融体幅方向の調整手段の位置および
ある時刻におけるその調整手段の調整塔と(b)前記シ
ート状物成形プロセスによるシート状物成形後の、シー
ト状物幅方向における、前記調整手段の調整により厚さ
が変化するシート状物の位置、および前記時刻に続く時
刻におけるその厚さ変化量、 との対応関係を推定し、 その推定により全ての調整手段に関して対応関係マトリ
ックス(A*i−1)を求め、(ii)ある時刻(ti
−1)におけるシート状物の幅方向厚さ分布(Pi−1
)を測定し、(2)次の時刻(ti)4こおけるシート
状物の幅方向厚さ分布(Pi)を測定し、 (3)前記推定された対応関係マトリックス(A*i−
1)と測定された厚さ分布(Pi−1)を含む式を用い
て、 (i )前記時刻(ti)における推定厚さ分イ1(P
*i)を演算するとともに該推定厚さ分布(P*i)と
測定厚さ分イfi(Pi)との差を求め、 (ii)該差がある場合には、該差に基づき前記推定対
応関係マトリックス(A*i−1)を修正して修正され
た推定対応関係マトリックス(A*i)を求め、 上記ステップ(i >ステップ(ti)を、各時刻(j
 t+ 1、jt+*°等)毎に、それぞれ推定対応関
係マトリックス(A” t、A” t+1等)と測定厚
さ分布(Pi、P7+1等)とを用いて、カルマンフィ
ルタによりくり返し実行して、それらに続く時刻におけ
る修正された推定対応関係マトリックス(A*i+1、
A*ii等)を求め、 (4)前記修正された推定対応関係マトリックス(A*
i+t、A*t+2等〉に基づき、少なくとも調整手段
の吐出溶融体幅方向における位置と該調整手段の調整に
より厚さが変化するシート状物成形プロセス通過後のシ
ート状物の幅方向における位置との対応関係を表示手段
に表示する、ステップを有することを特徴とするシート
状物の厚さ分布と厚さ調整手段との対応関係監視方法。
この監視方法においては、前述の厚さ制御方法における
、カルマンフィルタを用いた対応マトリックスを求める
ステップが利用され、求められた対応関係マトリックス
から、シート状物の物性を幅方向に均一化するに有効な
シート状物成形プロセスへのフィードバック情報が1q
られる。
この監視方法においては、前述の本発明による厚さ制御
方法の全ステップは必ずしも必要ではない。対応関係マ
トリックスをカルマンフィルタを用いて演算するには、
各吐出溶融体厚さ調整手段の調整量のデータとその調整
の結果前られるシート状物のプロセス通過後のシート状
物の幅方向厚さ分布のデータが繰り返し入力されればよ
い。したがって、シート状物厚さ分布のデータに基づく
吐出溶融体厚さ調整手段の調整は、従来公知の制御装置
を介して制御してもよく、単に手動で調整してもよい。
ただしこれらの場合、シート状物成形プロセス通過後の
シート状物の厚さ分布の制御精度のレベル、つまり目標
値と実際に坦われる厚さ分布との差は従来レベルにとど
まり、シート状物成形プロセスへのフィードバック情報
のみが得られる。本発明による厚さ制御方法と監視方法
とをともに適用した場合には、シート状物の厚さ分布が
極めて高精度に制御されると同時に、シート状物成形プ
ロセスへのフィードバック情報も得られる。
シート状物の物性を幅方向に均一化するに有効なシート
状物成形プロセスへのフィードバック情報は、表示手段
、たとえばデイスプレィ装置やプリンタに表示される。
表示手段には、少なくとも、吐出溶融体厚さ調整手段の
シート状物方向における位置と該吐出溶融体厚さ調整手
段の調整により厚さが変化するシート状物成形プロセス
通過後シート状物の幅方向における位置との対応関係が
表示される。
この対応関係から次のような情報が得られる。
吐出溶融体厚さ調整手段は、通常、口金のシート状物幅
方向に、均一なピッチで配列される。ところが、シート
状物成形プロセス通過後のシート状物においては、シー
ト状物成形プロセスにおける各種条件のばらつきにより
、吐出溶融体厚さ調整手段の位置に対応するシート状物
の幅方向位置間のピッチは、必ずしも均一にはならない
。このピッチの不均一性が判ると、該ピッチを均一にす
るためには、シート状物成形プロセスにおける温度条件
や機械的条件等をどのように修正すればよいかが判断で
きる場合が多い。したがって、上記温度条件や機械的条
件等について適切な修正を行うことにより、上記ピッチ
は均一化方向に近づく。
吐出溶融体厚さ調整手段の位置に対応するシート状物の
幅方向位置間のピッチが均一であるということは、シー
ト状物成形プロセスにおける処理が均一に行われたとい
うことを示している。したがってこのピッチの均一化に
より、得られるシート状物の物性は、幅方向に均一化さ
れる。
[実施例] 以下(、本発明のシート状物の厚さ制御方法の具体的な
実施例を、2軸延伸プラスチツクフイルム製造プロセス
を例にとって説明する。
第1図は、2軸延伸プラスチツクフイルム製造プロセス
に、本発明方法を実り餉するための制御プロセスを適用
したものを示している。
図において、21は溶融体としての溶融樹脂をシート状
22に吐出する口金を示している。シート状に吐出され
た溶融樹脂22は、冷却ドラム23で冷却成形された後
、予熱、長手方向延伸、熱固定(冷却)プロセスを有す
る長手方向延伸プロセス(St!延伸プロセス)24を
通過することにより長手方向に延伸され、次いで予熱、
幅方向延伸、熱固定(冷却)プロセスを有する幅方向延
伸プロセス(横延伸プロセス)25を通過することによ
り幅方向に延伸され、所定厚さのフィルム26に成形さ
れた後適当な巻取i127に連続的に巻取られる。
本発明でいうシート状物成形プロセスとは、上記冷却ド
ラム23、長手方向延伸プロセス24、幅方向延伸プロ
セス25の全てを云う。ただし本実施例は2幅延伸プロ
セスであるから上記の如きプロセスを採ったが、伯のシ
ート状物成形プロセス、たとえば吐出溶融樹脂を冷却成
形するプロセスと長手方向延伸プロセスを有づるシート
状物成形プロセスであってもよい(1軸延伸)。また前
記、2軸延伸プロセス俊更に延伸プロセスを有するもの
等でおってもよい。
本実施例では、冷却ドラム23後、長手方向延伸プロセ
ス24後、幅方向延伸プロセス25後にそれぞれ、フィ
ルムの厚さを幅方向の分布として測定する厚さ計28.
29.30が設置されている。これら厚さ計28.29
.30による測定データは、それぞれ制御装置としての
CP U 31に入力される。CPLJ31には、各厚
さ計28.29.30の位置における、フィルム幅方向
の望ましい目標厚さ分イhが入力設定できるようになっ
ている。
口金21には、第1図の紙面と垂直の方向、つまり吐出
されるシート状の溶融樹脂のシート幅方向に、吐出され
る溶融樹脂22の厚さを調整可能な、吐出溶融体厚さ調
整手段として口金21のスリットを調整可能な手段、た
とえば調整ボルト32が、多数、たとえば100本程度
適当に細かいピッチで配設されている。この部分の構造
は、たとえば第2図に示すようになっており、口金21
のスリット状吐出口33を形成する片側ブロック34部
分に調整ボルト32が、第2図の紙面と垂直の方向に多
数配設されている。調整ボルト32には、ヒータ35が
埋設又は並設されており、このヒータ35の温度制御に
より調整ボルト32のY−Y方向の伸縮量が調整され、
それによってスリット状吐出口33のスリット間隙を調
整して吐出シート厚さを調整できるようになっている。
このヒータ35による温度制御は、本実施例ではヒータ
35のオン率を制御することにより行われ、たとえば第
3図に示すように、10秒ピッチでヒータ35のオン、
オフを制御し、その間に図の如く5秒間ヒータ35をオ
ンさせればオン率が50%であるというように制御され
る。このオン率の制御は、相当小さな調整量であっても
制御可能であり、たとえばヒータオン時間を0.1秒変
更すること等を容易に行うことが可能である。
ヒータ35の制御は印加電圧の制御によって行ってもよ
い。また、吐出溶融体厚さ調整手段として、ヒータをも
たない調整ボルトを用い、該調整ボルトに調整ボルトを
回転駆動できるモータを連結し、該モータにより調整ボ
ルトの回転措を制御するようにしてもよい。
c p U 31にカルマンフィルりが組込まれる。カ
ルマンフィルタにおいて、前述の(5)式に示した対応
関係マトリックスAを求める方法は、第4図に概念的に
示すように行われる。ただし本実施例では、厚さ計28
.29.30がそれぞれの位置に3台設置されているの
で、各プロセス後におけるフィルムの厚さ分イ[と口金
21の各調整ボルト32との間に対応をとることが可能
である。各プロセス毎にフィルム厚さを制御し、よりち
密な制御を行って最終プロセス後のフィルム厚さおよび
厚さ分布をより高精度に目標値に近づけることが可能で
ある。
第4図に示す逐次推定を厚さ計30の位置におけるもの
、つまり、シート状物成形プロセスを通過し所定の製品
形状に成形された段階での厚さ分布側−におけるものと
して説明する。厚さ計30からは、実測定データとして
の厚さ分布が、時刻ttとその次の時刻jt+1という
ように離散値的に刻々c p U 31に入力される。
CPU31のカルマンフィルタでは、時刻11において
、それ以前の測定データも用いて、ある調整ボルト32
の調整を時刻1−1で行なった場合に結果として現われ
るであろう時刻11における厚さ分15の推定値P” 
tを、前記対応関係マトリックスの最適推定値A*i−
1を含む式(5)により推定する。この推定値と、時刻
tzにおける実際の測定データが比較され、偏差分布(
偏差プロファイル)として演算される。
この偏差分布がOに近づくように、該偏差分イ[をカル
マンゲインで修正しつつ最適な対応関係マトリックスA
” tを推定する。この演算プロセスが厚さ計30から
実際のデータが入る毎に逐次くり返し行われ、その結果
上記偏差分イ[か徐々にOに近づぎ、したがって対応関
係マトリックスAが最も適切に調整ボルト32と厚さ分
布との関係を示すように、逐次更新されながら最適マト
リックスとして推定されていく。ただし逐次推定である
から、前述め如く、適当な初期値のみは入力してやる必
要がある。
逐次推定された対応関係マトリックスAを用い、前記式
(7)に示したように、厚さ計30により測定されるデ
ータが、CP U 31に予め入力設定されている目標
値に近づくように調整ボルト32の制御調整量を演算す
ることが可能である。この演算に基づく出力指令によ゛
す、各調整ボルト32の前記ヒータ35のオン率が制御
される。
この制御においては、たとえば第5図に示すように、あ
る調整ボルト32の調整制御により、それに対応する位
置のフィルムの厚さ分布が第5図の40のような形状で
微小に変化され、隣接する調整ボルト32の調整制御に
より、41のような形状で微小に変化され、これら微小
変化がフィルム幅方向について積層された形で現われる
。そして、幅方向全体のプロファイルが、たとえば第6
図に示すような、予め設定された目標プロファイル布4
2になるように、前記逐次推定されていく対応関係マト
リックスAを用いて、各調整ボルト32が制御される。
このように、カルマンフィルタを用いた本発明方法にお
いては、統計的な逐次推定により対応関係マトリックス
Aが高精度で求められていくので、各調整ボルト32の
位置と成形後のフィルムの幅方向位置との対応が正確に
関係づけられるとともに、各調整ボルト32の微小な単
位操作当りのフィルム厚さ分イ[への影響度も正確に把
握される。そして、結果的に現実に現われる厚さプロフ
ァイルが高精度に目標値に近づくように制御される。
また、厚さ計30の実測定データが測定毎にCPU31
に入力され、それに基いて対応関係マトリックスAも逐
次修正されていくので、短時間のうちに最適マトリック
スが求められるとともに、プロセスが変動した場合にも
自動的に追従し、その変動に応じて最適対応関係マトリ
ックスAが逐次更新されていく。したがって、前述の如
き最適な対応関係は生産中常時維持される。
なお、上記説明は厚さ計30の位置について行ったか、
厚さ計28.29の位置についても同様の制御が行われ
、各厚さh128.29.30の位置についてそれぞれ
制御されることにより、−層正確な対応づレノが可能と
なる。
また、溶融体としては、樹脂に限らず、ガラス、紙等シ
ート状物成形プロセスを有するものであれば、何でも本
発明の適用は可能である。
次に、第7図ないし第10図に本発明によるシート状物
の厚さ分−45と厚さ調整手段との対応関係監視方法の
実施例を示す。
第7図に示1システムにおいては、第1図に示したシス
テムに表示手段が追加されている。CPU31に、表示
手段50としてのデイスプレィ装置51およびプリンタ
52が接続されている。本実施例では、デイスプレィ装
置51とプリンタ52の両方を設けたが、いずれか一方
でもよい。
CP LJ 31には、カルマンフィルタを組込んだ演
n装置53が組込まれている。この演算装置53では、
カルマンフィルタを用いて厚さ計28.29.30から
のフィルムの幅方向厚さ分布のデータおよび各調整ボル
ト32の調整量のデータから、@適対応関係マトリック
スへ*およびフィルム厚さ分布を均一にする調整ボルト
32の最適調整量B*が演算される。
この対応関係マトリックス八*が表示手段5oに表示さ
れる。対応関係マトリックス八*は、たとえば第8図に
示すような内容を有する。第8図において、数列M1、
M2、M3・・団・は、各調整ボルト32を単位操作量
調整した場合のシート状物成形プロセス通過後のフィル
ムの厚さ変化量およびフィルム幅方向における厚さ変化
位置を表わしている。この数列は、フィルムの厚さ変化
パターンL1、L2、LJ・・・・・・として表わすこ
とができる。
この対応関係マトリックス八*が、表示手段5oに第9
図のグラフにおいて、各行は調整ボルト32に対応し、
その横軸はシート状物成形プロセス通過後のフィルムの
幅方向厚さ測定位置を示し、縦軸は、各調整ポルト32
を単位操作量操作したときのフィルム厚さ変化量を示し
ている。各位置F1、F2 、F3は、調整ボルトNO
,1,2,3・・・・・・を調整したときに厚さ変化が
最も大きい位置、すなわち調整ボルトNo、  1.2
.3・・・・・・に対応する位置を示している。
この各位iF1、F2 、F3・・・・・・間のピッチ
Dが、シート状物形成プロセスの条件によって、いろい
ろばらつく。したがって、ピッチDのばらつき具合をみ
ることにより、シート状物成形プロセスにおける処理条
件のばらつきを推測することができる。たとえば、第9
図のような場合には、Q部は幅方向への延伸度合が大き
いが、R部では小さい。この情報から、ピッチDを均一
にするための、シート状物成形プロセスにおける温度条
件や機械的条件等の修正方法が推測され得る。これら条
件を適切に修正すると、ピッチDか均一になり、シート
状物成形プロセスにおける処理が均一になり、したがっ
て幅方向に均一な物性を有するフィルムが19られる。
上記のような情報は、厚さ計28.29.30の位置毎
に得られる。第10図は、表示手段5oで表示された各
厚さ計位置での対応関係マトリックスを、合成して同時
に表わしたものを示している。第10図に示す例では、
厚さ計28の位置では比較的均一なピッチD1を有する
対応関係マトリックス1A*が得られている。したがっ
て、冷却成形プロセス23で比較的均一な処理が行われ
たことを示している。厚さ計29の位置では、ピッチD
2にばらつきを有する対応関係マトリックス2A*とな
っており、長手方向延伸プロセス24に若干の処理条件
のばらつきがあることを示している。厚さ計30の位置
では、ピッチD3が相当大きくばらついた対応関係マト
リックス3A*となっている。これはフィルムが幅方向
延伸プロセス25を通過するので、該延伸プロセス25
における処理条件のばらつきがピッチD3のばらつきに
直接大きく影響することによる。このように、各シート
状物成形プロセスについてそれぞれ条件のばらつきを把
握することができ、各プロセスについてそれぞれ適切な
アクションが可能となる。
なお、表示手段50には、上記位置の対応とともに、各
調整ボルト32を単位操作量操作したときのフィルム厚
さ変化ff1H(第9図に図示)も表示されるので、各
調整ボルトの効き具合も把握できる。
表示内容を、上述の如くシート状物成形プロセスへのフ
ィードバック情報としてのみ用いる場合には、単に調整
ボルト32の位置とフィルム幅方向位置との対応関係だ
けを表示させてもよい。
本発明による監視方法は、フィルムの厚さ制御は従来の
システムによって行なう場合にも適用できる。
第11図および第12図にその例を示す。
第11図のシステムにおいては、CP U 60にはカ
ルマンフィルタは組込まれておらず、CP tJ 60
に接続される演11?置としてのCP U 61にのみ
カルマンフィルタが組込まれている。CP U 60を
介して、調整ボルト32の調整量のデータ、および各厚
さ計28.29.30で測定した厚さ分布データがCP
LI61に繰り返し入力される。この繰り返し入力デー
タを用いても、前述と同様の演算により対応関係マトリ
ックスA本が求まる。求められた八*がデイスプレィ装
置に表示される。
第12図のシステムにおいては、調整ボルト71は、各
厚さ計28.29.30からの厚さ分イ[データを兄な
がら手動で調整される。そしてこの調整ボルト71の調
整量が適当な検出手段を介し演算装置としてのCP U
 72に入力され、調整ポルト71調整の結実用われた
フィルム厚さ分布のデータが各厚さ計28.29.3G
からCP tJ 72に入力される。この入力が繰り返
され、CP tJ 72でカルマンフィルタを用いて対
応関係マトリックスA*が演算される。演算された八*
がデイスプレィ装置73に表示される。
第11図、第12図に示したシステムでも、対応関係マ
トリックス八*は求まり、その表示からシート状物成形
プロセスに有効なフィードバック情報がjqられる。た
だしこれらの場合、実際のフィルム厚さ制御は従来法に
よるので、従来レベル以上拳こ厚さ分布の改善は望めな
い。ただし、上記フィ−ドパツク情報によりシート状物
成形プロセスの条件を適切に修正することによって、間
接的に厚さ分布レベルを向上することはできる。
なお、本発明の監視方法もまた、樹脂シート状物の製造
プロセスに限らず、ガラス、紙管シート状物成形プロセ
スを有する′!A造プロセスであれば適用できることは
いうまでもない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のシート状物の厚さ制御方
法によるときは、カルマンフィルタを用いて口金の吐出
溶融体厚さ調整手段と成形後のシート状物の厚さ分布と
の対応関係を従来方法に比べはるかに高精度で把握し、
それに基いてシート状物の厚さを制御するようにしたの
で、シート状物の厚さ分布を目標値に近づけるために、
正確に的を得た吐出溶融体厚さ調整手段の制御を行うこ
とができ、シート状物の厚さ制御精度を格段に向上する
ことができるという効果が得られる。
また、シート状物成形プロセスに変動がある場合にも、
その変動に自動的に追従させて、上記高精度の厚さ制御
精度を生産中常に維持できる。
さらに、本発明の監視方法によるときは、上記対応関係
を表示手段に表示し、その表示に基いてシート状物成形
プロセスの条件の適性を判断することができるようにし
たので、シート状物成形プロセスの処理条件のばらつき
を修正することが可能となり、均一な処理を行って幅方
向に均一な物性のシート状物を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る方法を実施するための
フィルム製造プロセスの戦略構成図、第2図は第1図の
口金の部分縦断面図、第3図は第2図の口金の調整ボル
トに設けられたヒータのオン率の概念図、 第4図はカルマンフィルタを用いた逐次推定の演算プロ
セスを示すブロック図、 第5図は第1図の装置におけるシート状物厚さ調整の様
子を示すシート状物厚さ変化の特性図、第6図はシート
状物の厚さ分布の目4LiU定値の一例を示す厚さ分布
図、 第7図は本発明の一実施例に係る監視方法を実Uするた
めのフィルム製造プロセスの概略構成図、第8図は対応
関係マトリックスの一例を示す説明図、 第9図は第7図の表示手段に表示される内容を示すグラ
フ、 第10図は第7図の各厚さ針位置に関する対応関係マト
リックスを同時に示したグラフ、第11図は従来の厚さ
制御システムに本発明によるカルマンフィルタを組込ん
だ演算装置および表示手段を接続したフィルム製造プロ
セスの概略構成図、 第12図は厚さ制御を手動で行うシステムに本発明によ
る演算装置および表示手段を適用したフィルム製造プロ
セスの概略構成図、 第13図は従来の口金の調整ボルトと成形後シート状物
の幅方向位置との対応関係を示す、シート状物製造プロ
セスの概略構成図、 第14図は第13図の装置において調整ボルトを大きく
変化させた場合のシート状物厚さプロファイルへの影響
を示す概念図、 第15図は第13図の装置においである調整ボルトを微
小な単位操作した場合のシート状物の厚さ変化パターン
を示″g概念図、 である。 21・・・・・・・・・・・・口金 22・・・・・・・・・・・・溶融体 23・・・・・・・・・・・・冷却ドラム24・・・・
・・・・・・・・長手方向延伸プロセス25・・・・・
・・・・・・・幅方向延伸プロセス゛26・・・・・・
・・・・・・シート状物としてのフィルム27・・・・
・・・・・・・・巻取機 28.29.30・・・厚さ計 31・・・・・・・・・・・・制御装置としてのCPt
J32・・・・・・・・・・・・調整手段としての調整
ボルト33・・・・・・・・・・・・スリット状叶出口
35・・・・・・・・・・・・ヒータ 53.61.72・・・演算装置としてのcpu50、
51.52.62.73・・・表示手段π馴弗α 第11図 第12図 第13図 第14図 /−p仏セグ輌ノア10J 手続補正用 昭和63年 7月13日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、口金からシート状に吐出された溶融体をシート状物
    成形プロセスを通過させることにより成形したシート状
    物の厚さを制御する方法であつて、 (1)前記口金の吐出溶融体幅方向に、吐出溶融体の厚
    さを調整する調整手段を多数配設し、 (2)各調整手段に対し、 (i)(a)吐出溶融体幅方向の調整手段の位置および
    ある時刻におけるその調整手段の調整量と(b)前記シ
    ート状物成形プロセスによるシート状物成形後の、シー
    ト状物幅方向における、前記調整手段の調整により厚さ
    が変化するシート状物の位置、および前記時刻に続く時
    刻におけるその厚さ変化量、 との対応関係を推定し、 その推定により全ての調整手段に関して対応関係マトリ
    ックス(A^*_i_−_1)を求め、 (ii)ある時刻(t_i_−_1)におけるシート状
    物の幅方向厚さ分布(P_i_−_1)を測定し、 (3)次の時刻(t_i)におけるシート状物の幅方向
    厚さ分布(P_i)を測定し、 (4)前記推定された対応関係マトリックス(A^*_
    i_−_1)と測定された厚さ分布(P_i_−_1)
    を含む式を用いて、 (i)前記時刻(t_i)における推定厚さ分布(P^
    *_i)を演算するとともに該推定厚さ分布(P^*_
    i)と測定厚さ分布(P_i)との差を求め、 (ii)該差がある場合には、該差に基づき前記推定対
    応関係マトリックス(A^*_i_−_1)を修正して
    修正された推定対応関係マトリックス(A^*_i)を
    求め、 上記ステップ(i)とステップ(ii)を、各時刻(t
    _i_+_1、t_i_+_2等)毎に、それぞれ推定
    対応関係マトリックス(A^*_i、A^*_i_+_
    1等)と測定厚さ分布(P_i、P_i_+_1等)と
    を用いて、カルマンフィルタによりくり返し実行して、
    それらに続く時刻における測定厚さ分布(P_i_+_
    1、P_i_+_2等)を目標厚さ分布(@P@)に近
    づけるべく次の修正をされた推定対応関係マトリックス
    (A^*_i_+_1、A^*_i_+_2等)を求め
    、(5)上記ステップ(4)で求められた推定対応関係
    マトリックスから、前記目標厚さ分布(@P@)に応じ
    て各調整手段の最適調整量を演算し、(6)該最適調整
    量に基づき、シート状物の最適厚さ分布を得るべく前記
    調整手段の調整量を自動的に制御する、 ステップを有することを特徴とするシート状物の厚さ制
    御方法。 2、口金からシート状に吐出された溶融体をシート状物
    成形プロセスを通過させることにより成形したシート状
    物の幅方向厚さ分布と、前記口金に該口金からシート状
    に吐出される吐出溶融体の幅方向に多数配設され該吐出
    溶融体の厚さを調整する調整手段との対応関係監視方法
    であつて、(1)各調整手段に対し、 (i)(a)吐出溶融体幅方向の調整手段の位置および
    ある時刻におけるその調整手段の調整量と(b)前記シ
    ート状物成形プロセスによるシート状物成形後の、シー
    ト状物幅方向における、前記調整手段の調整により厚さ
    が変化するシート状物の位置、および前記時刻に続く時
    刻におけるその厚さ変化量、 との対応関係を推定し、 その推定により全ての調整手段に関して対応関係マトリ
    ックス(A^*_i_−_1)を求め、(ii)ある時
    刻(t_i_−_1)におけるシート状物の幅方向厚さ
    分布(P_i_−_1)を測定し、(2)次の時刻(t
    _i)におけるシート状物の幅方向厚さ分布(P_i)
    を測定し、 (3)前記推定された対応関係マトリックス(A^*_
    i_−_1)と測定された厚さ分布(P_i_−_1)
    を含む式を用いて、 (i)前記時刻(t_i)における推定厚さ分布(P^
    *_i)を演算するとともに該推定厚さ分布(P^*_
    i)と測定厚さ分布(P_i)との差を求め、 (ii)該差がある場合には、該差に基づき前記推定対
    応関係マトリックス(A^*_i_−_1)を修正して
    修正された推定対応関係マトリックス(A^*_i)を
    求め、 上記ステップ(i)ステップ(ii)を、各時刻(t_
    i_+_1、t_i_+_2等)毎に、それぞれ推定対
    応関係マトリックス(A^*_i、A^*_i_+_1
    等)と測定厚さ分布(P_i、P_i_+_1等)とを
    用いて、カルマンフィルタによりくり返し実行して、そ
    れらに続く時刻における修正された推定対応関係マトリ
    ックス(A^*_i_+_1、A^*_i_+_2等)
    を求め、 (4)前記修正された推定対応関係マトリックス(A^
    *_i_+_1、A^*_i_+_2等)に基づき、少
    なくとも調整手段の吐出溶融体幅方向における位置と該
    調整手段の調整により厚さが変化するシート状物成形プ
    ロセス通過後のシート状物の幅方向における位置との対
    応関係を表示手段に表示する、ステップを有することを
    特徴とするシート状物の厚さ分布と厚さ調整手段との対
    応関係監視方法。
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