JPH062363B2 - 押出しコーティング装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 この発明は、コーティングダイスのスロットの寸法を調
節するための熱応動要素を用いた押出し成形コーティン
グ装置用の制御システム、それもとりわけ押出し成形品
の厚さを当該熱応動要素のための温度設定点を作り出す
ための基礎として用いている制御システムに関するもの
である。

従来技術の記述 押出し成形コーティング装置は、組成物が、ダイと呼ば
れる向かいあった一対の比較的に大きなかたまりから成
る部材の間で定められる開口部またはスロットを通し
て、圧力の下で押出される。一方のダイは、そのダイか
ら横方向に伸びる他と比べてフレキシブルなフランジ、
またはリップ（唇状部片）を含んでいるのに対して、他
方のダイには、そのダイから同じく横方向に伸びるもの
の固定されたリップが備えられているようになってい
る。スロットの厚さは、向かいあったダイのリップ上の
対応する点の間の垂直距離によって定められ、そして装
置から出される押出し成形品の厚さを決めるのがこのス
ロットの厚さである。

実際には、この押出し成形品は、適当な基質の上へ載置
されるか、またはフィルムに形成して適当なコンベア装
置によって運ばれるようにされている。押出し成形品の
厚さは、それが基質の上に載置されるものであれフィル
ム状に押出し成形されるものであれ、適当なゲージによ
ってダイの下流で監視されている。測定された厚さに応
じてスロットの厚さが適切に修正される。

スロットの厚さを制御するための良く知られている装置
の１つに、片方のダイの横幅を横切るように間隔を置い
て配置された複数個の熱応動膨張ボルトを使ったものが
ある。かかる膨張ボルトの典型的なのもは、サーミック
社(Thermic Corp.)で製造・販売されている。各ボルト
は、そのボルトを取りつけているダイのフレキシブルな
リップの局部的位置(localized portion)に向かって作
用する。ボルトに加えられる励起信号の継続時間に依存
して、熱応動ボルトは、前の状態よりも膨張したりある
いは収縮したりし、このことによりそのボルトの近くの
スロットの幅がそれぞれ狭くなったりあるいは広くなっ
たりする。すなわち、各ボルトは、ダイの幅を横切って
切れ目なく延びる対応した多数のレーンの１つに位置し
ているスロットの幅を修正する働らきをする。

各ボルトに加えられる励起信号の継続時間は、厚さゲー
ジによって監視されるボルトによって影響をうけるフィ
ルムの当該部分におけるダイから送り出される押出し成
形品の厚さに、機能的に関係している。しかしながら、
商業的に利用できる前述のごとき装置では、２分という
オーダーの最小サンプル制御時間間隔が使われている。
この結果、特有の応答時間は約６０分となる。これらの
サンプルの時間間隔の継続および応答時間からみて、よ
り一層臨界的かつより正確な押出し成形操作のために必
要とされる等級の厚さ制御を実行することは、不可能な
ことと思われる。

この厚さ制御の考え方には他にも顕著な欠点がある。そ
の１つは、ダイの側方境界に隣接しているレーンに置か
れる押出し成形品の厚さを制御することはできない、と
いうことである。

これらの境界近くで押出し成形をすると、その結果ネッ
ク・イン(neck-in)として知られている現象が生じる。
つまり、押出し成形品が内側に（すなわち縁から離れ
て）曲がり、そしてこれらの領域に形成される押出し成
形品に他よりもより厚いビートが生じる誘因となる。他
の目立つ欠点は、押出し成形品が流れ出てくるダイの部
分（すなわちレーン）において押出し成形品の厚さを正
確に監視することができないことである。他の欠点は、
コントローラが誤動作をしたときに適当なシステムバッ
クアップを提供することができないということである。
一般に、コントローラに誤動作が起きると、膨張ボルト
への操作が停止してしまい、かくして誤動作のあとの超
過時間により、ダイのスロットは気まぐれな形状を取る
ことがおこりうる。そしてこの気まぐれな形状によって
薄膜の横方向における厚さに不均一が生じてしまい、好
ましくない。当然の帰結として、システムコントロール
が回復すると、厚さの制御が再確立されるに先だってま
ず、コントローラの休止時間中に招来された偏差を調整
すべく、コントローラはダイスを再調節しなければなら
ない。

以上のことを考えると、サンプル周波数の増加と応答時
間の減少とが可能となるようなコントロールシステムを
提供することこそ、有益なことであると思われる。ま
た、ネック・イン効果を減少するためのシステムもまた
有益であると思われる。さらには、押出し成形品が出て
くるダイの位置における押出し成形品の厚さを正確に監
視しかつ適応するシステムも有益であろう。そしてさら
に、誤動作が生じたときバックアップ制御の考え方を提
供するコントロールシステムも、前述のコントロールシ
ステムに改良を提供するものと思われる。

この発明の概要 この発明は、第１と第２のダイを有しそのうちの一方の
ダイはフレキシブルなリップをその上に備え、他方のダ
イは硬いリップを備えたタイプの押出し成形コーティン
グ装置に関するものである。横方向に細長く延びた押出
し成形スロットの境界を定めるために、これらのリップ
は、たがいに離れて間隔を置いて配置される。熱応動要
素の配列はダイを横切って横方向に間隔を置いて配置さ
れており、このダイには横方向に区切れなく並ぶ多数の
レーンのそれぞれ１つの上にあって局部限定されたスロ
ットコントロールを提供するフレキシブルなリップが配
備されている。厚さゲージがダイの下流で各レーンから
出る押出し成形品の厚さを監視したい箇所に設置され
る。またスキャンニングタイプ（走査型）のゲージを使
用するのが好ましい。さらに、各熱応動要素には加熱要
素を備えたボルトを設けておき、このボルトと加熱要素
とを熱伝導関係に置くのが好ましい。

この発明によると、厚さ制御システムは、一定のレーン
に関係する熱応動要素の温度を所定の温度設定点の所定
の範囲内に維持するための入れ予式(nested)温度制御回
路網を構成している。この温度設定点は押出し成形品の
監視された厚さに応じて作られる。好ましい実施例では
この温度制御回路網には、サーモカップル（熱電対）の
ような温度検出要素が熱応動要素とともに温度監視をす
る関係に物理的に配置されている。監視された温度は温
度制御回路網によって使用され、その結果熱応動要素の
温度は、押出し成形品の監視された厚さに一致するよう
に誘導された所定の温度設定点に維持される。温度制御
回路網はそれを収めている厚さ制御ループよりも速く応
答して所定の温度設定点からのずれを修正するので、監
視された押出し成形品の厚さを基礎にしてスロットの厚
さを直接操作する従来のシステムに利用されているのよ
りも、よりいっそう効率のよいスロット幅の制御が可能
となる。押出し成形品の監視された厚さを、押出し成形
品の一部が出てくるダイ（すなわちレーン）の位置と正
確に関連させる装置も含まれている。その結果適切な熱
応動要素がスロットの適切な部分を操作するよう制御さ
れることとなる。

この厚さ制御システムには、また、側方にみてより内側
にある熱応動要素群のうちの選択された１つの要素の温
度設定点における変化を基礎としてダイスの側方境界の
所定の隣接範囲内に置かれている熱応動要素の温度設定
点を調節する装置も、含まれている。かかる装置は押出
し成形品の有害なネツク・イン効果を減じる働らきをす
る。

さらに、この厚さ制御システムには、各熱応動要素のた
めの励起信号（すなわちデューティサイクル）の継続時
間を監視して、所定の時間間隔で更新されるその現行平
均値を維持する装置も含まれている。システムに誤動作
が生じると、リアル・タイム制御が回復するまで、熱応
動要素についてのそれまでの温度制御の傾向を基礎にし
た各熱応動要素用電流デューティサイクル信号が制御出
力として使われる。

好ましくは、この厚さ制御システムは、分配型コンピュ
ータシステムによって実行されるのがよい。ホストコン
ピュータは、監視された厚さ測定量を基礎にした更新さ
れる温度設定点と実際の温度を設定点に維持すべく要求
される対応するヒータのデューティサイクル時間とを、
計算するのに使われる。各ボルトには、そのホストによ
って実行される専用のソフトウェア・コントロール・ル
ープが、配備されており、この専用コントロールシステ
ムには、また主および副マイクロコンピュータが含まれ
ている。主マイクロコンピュータは、熱応動要素すべて
について要求されるヒータのデューティサイクルを制御
するのに役立てられる。副マイクロコンピュータは、各
熱応動要素のデューティサイクルの跡を追い、それまで
の傾向を現行平均値の形で発生し、かつ、ホストに故障
が生じたときにはこの情報を主マイクロコンピュータに
供給して、ホストの操作能力が回復するまで、ヒータ制
御のために使用される。

【図面の簡単な説明】

この発明は、これについてなされている以下の詳しい記
載およびこの出願の一部を形成している付図とからより
完全に理解されるであろう。 図において： 第１図は、この発明に従がった厚さ制御システムが使用
されている押出し成形コーティング装置の様式化された
ようすを示したものである。 第２図は、熱応動膨張ボルトとこの発明に従がったそれ
と関係する温度検出要素との物理的結合の詳細な図であ
る。 第３図は、この発明に従った厚さ制御システムの機能ブ
ロック図である。 第４図は、この発明の厚さ制御システム中で使われてい
る分布された計算装置のブロック図である。 第５Ａおよび第５Ｂ図は、この発明の厚さ制御システム
中で使われているプログラム用のプログラムタイミング
図とデータの流れ図である。 第６Ａ、６Ｂおよび７Ａ、７Ｂ図は、この発明の制御シ
ステム中で使われている厚さ制御アルゴリズムおよび温
度制御アルゴリズム（応用アルゴリズムを含む）を実行
するプログラムの各流れ図である。 第８Ａ、８Ｂ、９および１０図は、それぞれ主マイコン
プログラムのための流れ図、先のヒーターのデュティサ
イクル制御信号のこれまでの傾向を発生するプログラム
のための流れ図、および副マイコンヒータープログラム
のための流れ図である。 この発明の詳細な記載 以下に詳述される記載においては、同じ引用数字は一貫
して図面のすべての図中のおける同じ要素に関係してい
る。 第１図を参照すると、そこには引用数字１２で示される
厚さ制御装置を使用している一般に引用数字１０で示さ
れる押出し成形コーティング装置が一般性を強調して図
形化されて描かれているのがみられる。コーティング装
置１０には、厚さ（または幅）の寸法２２をもつ横方向
に拡がっているスロット（または開口部）２０を限定づ
けるための詰め物(Shim)１８によって分離された上部ダ
イ１４とこれに対置する下部ダイ１６とを備えた本体が
含まれている。厚さの寸法２２はダイ14,16の表面にお
ける対向する対応点間の垂直距離として定義されてい
る。押出し成形されるべき混合物は、押出し成形器２４
から装置１０の中へと案内される。成形品である平らな
フィルムシート２６は、間隔を置いて離れているダイ1
4,16から出てくる。このフィルム２６では、ネック・イ
ン効果を負う側方エッジ２７の周辺においてビードが形
成される。すなわち、スロット２０から溶融した樹脂が
押し出されると、通常、その直後から徐々にその両側端
が内側に巻き込まれるように曲がる。その結果、押し出
されたフィルムの側端近傍は、フィルムのより内側に比
べて、厚みが大幅に厚くなる。すなわち、フィルムの側
端部分にビードが形成される。本発明では、後述のよう
に、このビードの発生を防止する。前記フィルム２６
は、適当な基質もしくはコンベアの上へ載置されるよう
にしているが、いずれも図面では見やすくするために描
かれていない。前記ネック・イン効果が防止できない場
合、次のような欠点が生じる。例えば、押出し成形品で
あるフィルム２６が、プラスチックシートなどの基質の
上に塗布される場合、ダイから出て基質上に塗布される
間に、押出しフィルム２６の左右端部分は、前記したよ
うに、ネツク・イン効果によって、フィルム２６の中央
寄りに引き寄せられる傾向がある。したがつて、基質上
に塗布されたフィルム２６の側端２７は、押出された直
後に比べて内側に位置し、しかもその側端近傍は、ビー
ド状に厚くなる。その結果、基質上のフィルム２６の側
端２７は、基質の側端から離れて内方に形成され、基質
の側端部分は、塗布されず、しかも、塗布されている部
分の最外辺はビード状となっているため、積層品の両側
辺部分は不良となり、これにより損失が出る。かかる問
題は、本願発明によって、制御される。言うまでもない
が、この発明は、また、適当な手段がスロットの環状寸
法を局部的に調節するために提供される限り管状をした
フィルムを製造する作業に使われる環状の押出し成形ダ
イを制御するために使われるようにしてもよい。厚さ制
御装置１２が単一のフィルム押出し成形品の厚さもしく
は積層フィルム押出し成形品の全体の厚さを制御できる
ようにしてよいことも、これまた理解できるであろう。
また、単一のまたは積層フィルム押出し成形品が基質の
上へ押出し成形される場合であれば、両方含めた厚さの
制御にしてもよい。ここに利用できる適当なダイとして
は、たとえばチッペイヴァ・フォールズ(Chippeiva Fal
ls)社（ウィスコンシン州所在）の押出し成形ダイが挙
げられる。 第２図にみられるのは、各ダイ14,16にそれぞれ進行方
向に延びるリップ1 4′,16′が含まれている点である。
そのうちの一方のリップ（たとえば14′）は、他方のリ
ップ16′が硬質であるのに対しフレキシブルでしかもそ
れに対して調節できるようになっている。もちろんこの
フレキシブルで調節可能なリップは、他のリップと入れ
替わってもよいし、また両方ともフレキシブルにしてか
つここで述べるように制御できるようなものであっても
よい。 熱応動要素装置３０は、フレキシブルなリップ14′を上
に備えたダイ１４の上部横方向寸法を横切るように縦方
向に配列されている。各熱応動要素３０は調節可能なリ
ップ14′と作用的に関連していて、かつこの要素の周縁
にあるスロット２０の位置の厚さの幅２２を変化させる
べくここに表わされているごとく配列されている。結果
的には、各熱応動要素３０とも、フィルム２６の横方向
寸法を横切って配列された32Aから32NまでのＮ個という
多数の横方向に切れ目なく並ぶレーンの１個の厚さ２２
を制御しているように見えるであろう。このようなレー
ンを適当数Ｎ個あらかじめ決めて使うようにすればよい
ことは理解できよう。この出願では一貫して、要素や機
能についてのアルファベットのサフィックスは、そのサ
フィックスが関係しているレーンと一致する要素や機能
を示すように使用している。 熱応動要素３０のどれも、熱伝導性材料で形成されたブ
ロック３８の中にマウントされた熱膨張ボルト３６であ
るのが好ましい。ブロック３８がダイ１４の中に形成さ
れた適当な収納所(receptacle)の中に納められる。カー
トリッジ式電気ヒータ４０がそのブロック３８の中に形
成される適当なくぼみ部(recess)内へ熱伝導関係を保っ
て取り付けられている。各ボルト３６の足36′がダイ１
４のフレキシブルなリップ14′に対向して隣接してい
る。ボルト３６が膨張または収縮し、それによってその
周縁にあるスロット部分２０の厚さ幅２２を減少ないし
増大させる。ボルト３６の膨張もしくは収縮はブロック
３８の温度によって制御されるが、そのブロックの温度
は、順々に、ヒータ４０と電源４２を含む閉ループ内の
電流により決まる電力の大きさに依存している。４４で
図形的に示されたリレー（好ましくは半導体リレー）
は、これから述べるごとく回路網１２の制御をしながら
電流をヒータ４０へ流すように制御する。もし望むなら
ば、逆に、ボルト３６に内部ヒータを設けるようにして
もよい。 この発明にしたがってたとえばサーモカップル４６のよ
うな温度監視装置が、ブロック３８の温度を監視するよ
うに、ブロック３８内の適切な箇所に設けられた開口４
７内に取りつけられている。この開口４７はブロック３
８内であればどこに位置していてもよい。あるいはこの
開口の代りに、ボルト３６内を中空に形成してその中に
サーモカップルセンサ４６を配置するようにしてもよ
い。各サーモカップル４６により発せられた信号はそれ
ぞれ別々にライン４８を通して制御回路網１２へ伝達さ
れる。各熱応動要素３０の付近にあるスロット２０の厚
さ幅２２は、明らかなように、ブロック３８の温度に機
能的に関係していて、ボルト３６の温度を表わしてい
る。 ボルト３６は、その上に空気を送るなど適当な手段で、
冷却される。ボルトには冷却表面を与えるネジ山もしく
は外部フィンのどちらかが選択的に設けられればよい。 押出し成形装置１０から所定の距離を置いて、厚さ測定
ゲージ５０が矢印５２の横方向に走査して各横方向レー
ン32Aから32Nまでのフィルム２６の厚さをそれぞれ監視
すべく配置されている。検出されたフィルム厚さを表わ
す電気信号はライン５４を経て制御システム１２に与え
られる。ゲージ５０としての使用に適したものとして
は、LFE社（ウォルサム市、マサチュセッツ州所在）か
らモデルナンバー5001を付して販売されている。対応し
たレーンでの押出し成形品の厚さをそれぞれ表わしてい
る信号54A〜54Nは、いったんフィルム縁のビード(bead)
２７の横方向位置を知ったら、厚さのデータの配分は、
ダイのその範囲についての観察されたネック・イン特性
に一致して各ボルトレーンに走査される、という思想に
よって得られる。この方法の必須部分はエッジビード２
７の同定である。この機能を果たすプログラムは代表９
８ページから１０１ページに完全に開示されている。 この発明による厚さ制御システム１２は、第３図に描か
れているブロック図に見られる。このシステム１２は、
押出し成形品の厚さを、オペレータによって選択される
所定レンジの厚さ基準以内に維持するように操作され、
ライン56上の特有の基準信号としてシステム１２に印加
される。制御システム１２は、関係しているサーモカッ
プル４６から生じかつ適当なライン48を介して印加され
る各熱応動要素３０の温度を表わす信号およびその要素
３０に対応するレーンにあるスロット部分２０の厚さ幅
２２を表わす信号に、応答するようになっている。制御
機能は、熱応動要素３０に対応するリレー４４に接続さ
れたライン５８へ印加される制御信号によって実行され
る。 レーン32A〜32Nのそれぞれにおける押出し成形品の厚さ
を制御する制御システム１２には、それぞれのレーンに
つき、厚み制御外側ループ６０および入れ子式の温度制
御内側ループ６２が含まれている。 機能ブロック６４によって図示されている物理的プロセ
スを経ると、その結果、制御されるべき厚さを有する成
形品が得られる。この物理的プロセスは前述したコーテ
ィング装置１０によって実行される。成形品の厚さはゲ
ージ５０によって測定されそれを表わす情報はライン54
上に印加され、そして結節点６６にてその情報はオペレ
ータによって選択されてライン５６上に印加された厚さ
設定点信号から減じられる。機能ブロック７０によって
表わされる厚さ制御のアルゴリズム（第６Ａ図および第
６Ｂ図における流れ図でみられるのと同じことを実行す
るプログラム）がライン７２上に温度制御内側ループ６
２のための基準作成用に用いられる温度設定点を作り出
す。このようにこの発明によると厚さ測定信号を温度基
準信号に変換するための手段が配備されている。 各々のレーン３２と関係する各熱応動要素36を加熱する
物理的プロセス（たとえば電流の通過によるもの）は機
能ブロック７１で示されている。各要素３６の温度はそ
れの関係するサーモカップル４６によって監視されかつ
適当なライン４８を介してジャンクション７４に印加さ
れ、そこにおいて温度基準値と比較される。ライン７６
上の情報は温度設定点と測定温度との間の差すなわち誤
差を表わしており、機能ブロック７８によって示される
温度制御アルゴリズムに印加される。この温度制御アル
ゴリズムは第７Ａ図および第７Ｂ図中の流れ図にみられ
るプログラムにより実行される。温度制御アルゴリズム
７８の出力は機能ブロック８０によって示されるデュー
ティサイクル制御回路からリレー４４へのスイッチ制御
信号出力として印加される。ライン５８上のスイッチ制
御信号が選択された状態にある所定の時間帯(time wind
ow)（たとえば1.６６６秒）の比が、ヒータのデュティ
サイクル、すなわちヒータが動作している所定の時間帯
のパーセンテージを表わす。つまり、所定の時間帯の間
にヒータに電力が加えられている時間のパーセンテージ
である。適切なヒータの時間帯であれば、継続的に使用
されてよい。電気ヒータは、このようにして、ボルト温
度を基準電圧に達するようにすべきボルト温度を制御す
るための差すなわち誤差に一致するように、駆動され
る。 前述したように温度設定点の基礎として働らく厚さ測定
は、５０秒のオーダー（適当な厚さサンプル比であれば
どのようなものが使用されてもよいのだが）の所定の厚
さサンプル比で作られる。しかしながら、温度制御は温
度サンプル比が増加したとき入れ子式温度制御内側ルー
プ６２によって７秒のオーダー（適当な比であればどの
ようなものが使用されてもよいのだが）で作用され、こ
のことによりシステム１２に、より速くかつ効率的に要
素３６の温度を所望のレベルへ運びかつそれをそのレベ
ルに維持する能力を提供する。このようなやりかたで押
出し成形されたフィルム２６の厚さは所定の均一な幅に
維持されることとなる。 温度制御内側ループ６２には、オンラインプロセス同定
技術において実行される、機能ブロック８２によって示
される制御パラメータ・アダプタ・アルゴラズム（第７
Ｂ図に開示されている流れ図にみられるプログラムによ
って実行される）が含まれている。所定のボルト３６の
実際の温度はライン48′を介してサーモカップル４６か
ら与えられ、かつ、ライン５８上のデュティサイクル信
号とともに、機能ブロツク８６によって示されるモデル
パラメータ算出回路(estimator)に与えられる。機能ブ
ロック86で算出されたモデルパラメータは、ライン８８
を介して、機能ブロック８２で表わされる制御パラメー
タ・アダプタ・アルゴリズムへ印加される。機能ブロツ
ク８２および８６はたがいに結合しあって適応性のある
温度制御装置を提供するよう機能する。その結果、制御
パラメータはライン９０上の機能ブロック７８によって
示される温度制御アルゴリズムまで出力される。機能ブ
ロック７８はライン７６上の温度誤差信号に作用してデ
ュティサイクル制御回路８０に印加されるアナログ信号
を調節し、このことによってそのデューティサイクルを
調節するボルトと関係しているリレーに印加され、その
ボルトと関係している温度誤差を除去するように働ら
く。典型的なものを挙げれば内側ループ６２の操作は結
果的にデューティサイクルの変更において７秒おきに行
なわれるが、もちろん他の所定の比を選択してもさしつ
かえない。このアルゴリズムの適応性のために厚さ制御
器70A〜70Nの出力を緩和する必要がないことがわかる。 第４図によく見られるごとく、厚さ制御システム１２
は、ホストコンピュータ９２を含む分配されたコンピュ
ータ・プロセッシング・ネットワークを使用している好
ましい実施例において物理的に実行されている。また、
このホストコンピュータ９２はリレーコントローラ９４
の基礎をなすマイクロプロセッサと接続されている。コ
ントローラ９４には主マイクロコンピュータ９６と副マ
イクロコンピュータ９８が含まれている。ホストコンピ
ュータ９２としての使用に適しているのは、ヒューレッ
ト・パッカード社のHP-1000Lミニコンピュータである。
主マイクロコンピュータ９６および副マイクロコンピュ
ータ９８は、インテル社の8748シングルチップマイクロ
コンピュータを使用して実行される。もちろんネットワ
ーク１２を実行するものであればどのようなコンポーネ
ントでも使用に適しておりかつこの発明の意図の内に留
まっている。 ホストコンピュータ９２は、主マイクロコンピュータ９
６に直接接続されるデータリンク１００を介して、コン
トローラ９４と連絡しあっている。主マイクロコンピュ
ータ９６は副マイクロコンピュータ９８にデータリンク
１０１およびコントロールリンク１０２を介して接続さ
れている。各マイクロコンピュータ96,98はそれぞれデ
ータライン１０５もしくは１０６を経てデータスイッチ
１０４に接続されている。スイッチ１０４はデータコン
トロールライン１０８の状態に応じて挿入され、その結
果、ヒータデュティサイクルを表わすスイッチコントロ
ール信号を、ライン１０５または１０６のどちらか一方
を介して当該ヒータと関係する固体リレー４４へ供給す
る。ライン１０８の状態は、ホストコンピュータ９２か
ら主マイクロコンピュータ９６へのデータライン１００
を監視することによって決定される。たとえば、もし主
マイクロコンピュータ９６がホストコンピュータ９２か
らのデータを受けとり続けているならば、スイッチ１０
４はライン１０８上の信号によって閉じられ、ライン１
０５と５８とが接続される。そうでなくて主マイクロコ
ンピュータ９６がデータ伝送をホストコンピュータ９２
から受けとらないときには、スイッチ１０４はライン１
０６と５８とを接続するように制御される。 ホストコンピュータ９２とサーモカップル46A〜46Nと
は、インターフェース１１０を通りバス１１２を経て連
絡しあっている。厚さゲージ５０はバッファ１１４とバ
ス１１６を通ってホストコンピュータ９２に接続されて
いる。 この発明による厚さ制御システム１２の操作は、第５Ａ
図と第５Ｂ図にみられるオーバーオールシステムタイミ
ング図とデータの流れ図とから理解されるであろう。こ
こでの討究は２４チャンネル機構（つまりN=24）の期間
で行なわれており、かつ、タイミングはホストコンピュ
ータ９２のマスタークロックによって定められるクロッ
ク・インターバル（以下、BCLOKと呼ぶ）の期間で定ま
っている。 計算ブロック１２０によって示されるような初期化シー
ケンスが終ったあとは、制御プログラムがオペレーティ
ングシステム・タイムリスト１２４の制御のものでスケ
ジュールコントロール計算ブロック１２２からの出力に
よって開始される。１から２７までのホストクロック期
間によって定められる第１計算ブロック１２６の期間中
に、ホスト９２はインターフェースバッファ１１０を通
して供給されるサーモカップル４６の出力を積分する。
ホストコンピュータはこの監視温度情報を用いて各膨張
ボルト３６の実際温度に対応した値を誘導する。 計算ブロック１２８によって示されるつぎのプログラム
シーケンスは、機能ブロック７８中に図形的に示されて
いる温度制御機能を実行し、更新されたヒータ制御信号
を誘導する。この計算は、ラスト優先の厚さ監視の結果
としてあらかじめ記述される温度設定点と、機能ブロツ
ク７８で示される被測定温度制御アルゴリズムの現在値
とを基礎にしており、そのさい機能ブロック８２によっ
て表わされる適応性あるアルゴリズムから誘導される更
新されたコントロールパラメータ９０を使用している。
この（適応性あるアルゴリズム８２を含めた）温度コン
トロールプログラムの流れ図は、第７Ａ図および第７Ｂ
図に開示されている。 BCLOK＝５２に対応するホストタイムインターバルによ
って定められる計算ブロック130の期間に、ホストコン
ピュータ９２は、厚さ測定の更新がなされてしまったか
どうかを確かめるため、インターフェース１１４をチェ
ックする。もし更新がなされていないときは、ホストコ
ンピュータの計算動作は計算ブロック１３２にみられる
BCLOK＝７８に対応するタイムインターバルまで停止さ
れる。この時（BCLOD=78）に計算ブロック１２８の期間
中に計算された更新ずみのヒーターコントロール出力が
リレーコントローラ９４に印加され、このリレーコント
ローラ９４はその更新ずみヒータデューティサイクル信
号をライン５８を介して特定のボルト３６のリレー４４
に印加する。温度制御ループ６２のこの更新化動作は、
（第３図の）機能ブロック78,80,82,86との接続関係の
さいに述べたのと同じように、（第５Ａ図の）計算ブロ
ック１２６および１２８の期間中に実行される厚さ計算
比（これについては後述する）よりもより速いくり返し
で行なわれる。好ましくは、温度制御内側ループがほぼ
７秒ごとに１回実行されるのがよい。 もし厚さの監視が、計算ブロック１３０において照会さ
れるときに行なわれるとすれば、ホストコンピュータが
この情報を回収する。Ｎレーンすべてのためのデータを
含む生情報は、すべてのレーンについてフィルム厚さを
一致させる計算に使用される。 BCLOK=53→77に対応するホストタイムインターバルで定
められる計算ブロック１３４は、機能ブロック７０に描
かれている厚さ制御を実行し、各レーンについての新ら
しい温度設定点（ライン７２上の信号）を計算する。こ
のプログラムの流れ図は第６Ａ図および第６Ｂ図に開示
されている。既述したようにして誘導された新らしい温
度設定点は、後続する各温度制御ループ（計算ブロック
１２６および１２８）において使用され、そこでは中間
の連続した厚さ監視が行なわれる。厚さ制御ループ６０
は、好ましいケースでは、計算ブロック１３０および１
３４に対応して５０秒ごとに１回行なわれる。 機能ブロック７８（第３図）を実行するために、計算ブ
ロック１３０（第５Ａ図）中に行なわれる、第６Ａ図お
よび第６Ｂ図に示された厚さ制御プログラムに関して、
特に注目されることは、フィルム２６の側方エッジから
所定範囲内に連続してある（側端近傍の）ヒータ要素の
更新ヒータ設定点は、より内部のレーンの所定の１つに
おける押出し成形品の厚さを基礎にして決められる、と
いうことである。たとえば、レーン３２Ａ、３２Ｂ、３
２Ｃと関係している熱応動要素のためにそれぞれつくら
れた温度設定点７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃは、レーン３２
Ｄのために監視された押出し成形品の厚さを基礎にする
ことができる。同じようにして、レーン３２Ｎ、３２
（Ｎ−１）、３２（Ｎ−２）と関係しているヒータのた
めの温度設定点は、レーン３２（Ｎ−３）において監視
された押出し成形品の厚さから誘導される。結果的に、
フィルム２６の側方エッジに隣接するレーン（フィルム
２６の側端近傍）における押出し成形品の厚さの制御
は、改善され、それによって、フィルムの端部２７に現
われる損耗が減らされる。着目すべきことは、（一旦、
一つの温度設定点が誘導されると、）温度制御ループ
は、すべてのヒータについて同じである、ということで
ある。しかしながら、横方向外側部分のレーンの温度設
定点は、予め定められた一つの内側レーンの押出し成形
品の厚さから誘導させる。すなわち、前記フィルム２６
の両端部からある範囲内側までにあるそれぞれのヒータ
の温度設定点は、より内方のレーン（すなわち、前記両
側端部分からさらに内側にある一つのレーン）に用いら
れる温度設定点のあるパーセンテージ（１００％未満）
として表わされる。前記ダイの端部の複数レーンの複数
のボルトのそれぞれの温度設定点を、ある一つのより内
方のボルトの温度設定点のあるパーセンテージ（１００
％未満）とすることによって、前記ネックインの問題点
が回避されることが、判明している。すなわち、押出し
スロット２０の厚さ寸法２２を側端から所定分内方の位
置から側端に向かうに従つて大きくなるように、換言す
れば、押出し時の押出し厚さを側端に近付くに従つて厚
くなるように設定すると、押出しフィルムの側端が内側
の巻き込まれてビードが形成されることを低減できるこ
とが、判明した。この制御の具体例は、第６Ｂ図の最も
大きなダイヤグラムブロックに示されている。前記パー
センテージは、１００％未満である。第６Ｂ図に示すよ
うに、レーン３２Ａ上に設けられているボルト用の設定
値７２Ａは、レーン３２Ｄ上に設けられているボルトの
設定値７２Ｄの２５％であり、レーン３２Ｃ上に設けら
れている設定値７２Ｂは、設定値７２Ｄの５０％であ
り、レーン３２Ｃ上に設けられている設定値７２Ｃは、
設定値７２Ｄの７５％である。 各熱応動要素について独自のヒータデューティサイクル
が当該要素用のコントローラ９４に与えられると、ヒー
タの実際の制御はスイッチ１０４を通して接続それるラ
イン１０５を介して主マイクロコンピュータ９６によっ
て実行される。このマイクロコンピュータ９６は、所定
の時間帯の所定継続中に加熱要素を含む回路を閉じるリ
レー４４のデューティサイクルを調整することによっ
て、当該各ヒータ４０を制御する。たとえば、典型的な
時間帯は1.666秒の継続期間を有している。ごく普通の
電力制御回路を用いても、この時間帯で１００回近くも
ヒータ４０へ流れる電流が遮断されるようになる。この
ようにして、ヒータ４０への電力をリレー４４の開動作
により遮断する時点を制御することで、ヒータ４０のデ
ューティサイクルが制御される。主マイクロコンピュー
タ９６も“監視”(watch dog)機能（第８Ａ図参照）を
営なむこととなる。すなわち主マイクロコンピュータは
ホストコンピュータ９２からのデータライン１００を監
視してホストコンピュータでデータを主マイクロコンピ
ュータ９６へ伝送しつづけていることを確かめる機能を
営なむ。主マイクロコンピュータ９６によって実行され
るヒータコントロールプログラムは、第８Ｂ図に開示さ
れている。 なおつけ加えておくと、主マイクロコンピュータ９６は
副マイクロコンピュータ９８と関係しており、副マイク
ロコンピュータ９８の役割は、先行する所定数のデュー
ティサイクル値を基礎にして各ヒータについて絶えず更
新されるデューティサイクル制御信号を作ってメモリす
ることである。ホストコンピュータの制御に（リンク１
００を介してデータを受けとるべき主マイクロコンピュ
ータ９６の故障によって生じるような）損失が生じた場
合、スイッチ１０４が切りかわって、これまでメモリさ
れていたデューティサイクル値の傾向を基礎にしたデュ
ーティサイクル設定点がライン１０６を経て副マイクロ
コンピュータ９８からライン５８へ印加され、そしてこ
の信号は熱応動要素を制御するのに使われる。データが
ホストコンピュータ９２から（７秒ごとに）送られてく
るごとに、そのデータは順にリンク１０１を介して副マ
イクロコンピュータ９８へ入る。これらのデータは所定
の時間にわたって平均される。すなわち、各レーンにつ
き約４５分の期間に及ぶ約２８５のサンプルが平均され
る。この時間はデューティサイクルのこれまでの傾向を
正しく把握できるように任意に選択される。所定数のサ
ンプルすべてが達成される前に、データは加算されて新
しい平均が計算される。所定のサンプル数のあとに最新
のデータが加算されて、最古のデータは総計から取り除
かれ、その結果もっともあとの所定数のサンプルのみか
ら成る平均が得られるようになる。すなわち、ここで重
要なことは、副マイクロコンピュータによって、発生さ
せられるとともに、記憶されたデューティサイクルの履
歴傾向は、上記制御周期後毎に更新されることである。
副マイクロコンピュータ９８の行なうかかる機能のため
のプログラムは第９図に示されている。 第１０図の流れ図で描かれたプログラムを見てわかるよ
うに、主マイクロコンピュータ９６がその“監視”機能
の方法を使って、データがもはやホストコンピュータ９
２から送られてきていないという判断をしたとき、制御
信号がライン１０２を経て副マイクロコンピュータ９８
へ達し、前もって計算されてメモリされていたデューテ
ィサイクルのこれまでの傾向に基づいて作られた制御機
能を引き継ぐ。副マイクロコンピュータはルーチンを実
行して、ヒータのデューティサイクルをできるだけこれ
までのデューティサイクル値に近ずけるようにする。別
個のスィッチング点の存在によって課せられる制限は、
デューティサイクル値にどこかある中間の別個の点を実
行できないようにさせてもよい。かくして、副マイクロ
コンピュータは、所定数の時間帯が経過したあと各時間
帯の期間中に課せられるデューティサイクルの重みづけ
された合計がデューティサイクル中に累積されたデュー
ティサイクル値より近づくようになるようなしかたで、
ヒータを操作することとなる。その結果ホストコンピュ
ータの操作可能性が回復したとき、ホストコンピュータ
の操作不能期間中に補償するのに必要なデューティサイ
クル設定店の修正は最小限に押えられる。副マイクロコ
ンピュータ９８のこの機能は第１０図にみられる。 ダイボルトの平均温度を制御するため、異なった長さの
２つの周期が副マイクロコンピュータ９８によって使用
される。第１の周期は区分１に関係するもので、６０サ
イクルのライン周波数を１００サイクル集めたもので構
成されている。第２のものは区分２に関しており区分１
を１００サイクル集めたものから構成されている。区分
１は1.666秒継続し、また区分２は(100×1.666)秒の間
すなわち2.７８分継続する。この時間は、良好な分析遂
行可能性（すなわち１万の１部）とほぼ１５分かかるダ
イボルトの熱時定数との間の妥協として、選ばれてい
る。各区分の時間をパーセントで表わすとつぎのような
例のように決められる。 例： くり返されるべきデューティサイクルの平均値・DCAVG=
55.35% 区分２ ６５％ ３３％ 区分１（オン／オフ） 55/45 56/44 さらに、もし区分２のパーセント値が偶数（２で割り切
れる）ならば、下位の最小分数に約分されるであろう。
たとえば適用されるべき比55/45の時間パーセント値が
６５ではなくて64であるならば、パーセント値は、比55
/45に対して３２％に変わり、かつ、比56/44に対して１
６％に変わるであろう。これらは等価な平均時間とな
り、しかしてわずかな温度“リップル”という利点を有
する。 副デューティサイクルコントロールコンピュータが制御
をしなければならないむねの信号を送られたとき、維持
されなければならない平均を基礎にして各レーンについ
て表が組み立てられる。ひとたびこの表が確立されてし
まったら、表へのアドレス指示をコンピュータが使用し
て各ヒータ用の固体リレーに用いられるオン・オフ制御
シーケンスを決定する。 この明細書の一部を形成している付表1〜14には第６図
および第７図に記載されたプログラムのリストが含まれ
ている。これらのプログラムはフォートラン語で開示さ
れていて、これらの図中に示されている機能ブロックや
計算ブロックに合わせられている。付表は発明の詳細な
説明の末尾にある。 ここに開示されたこの発明の数えるところの利益を受け
た当該分野の専門家であれば、結果として多数の改造を
もたらすことがありえよう。かかる改造は従属クレーム
によって定義されるこの発明の及ぶ範囲内にあるものと
解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従がった厚さ制御システムが使用
されている押し出し成形コーティング装置の様式化され
たようすを示したものである。 第２図は、熱応動膨張ボルトとこの発明に従がったそれ
と関係する温度検出要素との物理的結合の詳細な図であ
る。 第３図は、この発明に従った厚さ制御システムの機能ブ
ロック図である。 第４図は、この発明の厚さ制御システム中で使われてい
る分布された計算装置のブロック図である。 第５Ａおよび第５Ｂ図は、この発明の厚さ制御システム
中で使われているプログラム用のプログラムタイミング
図とデータの流れ図である。 第６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂ図は、この発明の制御シ
ステム中で使われている厚さ制御アルゴリズムおよび温
度制御アルゴリズム（応用アルゴリズムを含む）を実行
するプログラムの各流れ図である。 第８Ａ，８Ｂ，９および１０図は、それぞれ主マイコン
プログラムのための流れ図、先のヒーターのデュティサ
イクル制御信号のこれまでの傾向を発生するプログラム
のための流れ図、および副マイコンヒータープログラム
のための流れ図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・ウエイン・レフユー アメリカ合衆国ペンシルバニア州（19348) ケネツトスクウエアー・デイアパース96 (72)発明者 ジヨゼフ・デイー・トレンタコスタ アメリカ合衆国デラウエア州（19810）ウ イルミントン・ハーウインロード2021 (56)参考文献 特開 昭59−89121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−105933（ＪＰ，Ａ)

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１および第２のダイであって、そのうち
   の一方はその上にフレキシブルなリップを持っており、
   当該ダイスが、互いに間隔を置いて向かい合って備えつ
   けられる時、共同してスロット厚み寸法をもつ細長い押
   出しスロツトを定める前記ダイと、 前記ダイの一方に当該ダイの上にあるフレキシブルなリ
   ップを動作させる関係をもって取り付けられた第１およ
   び第２の熱応動膨張要素であって、該第１の熱応動要素
   がスロットの側縁に取り付けられるのに対し、第２の熱
   応動要素が前記第１の熱応動要素から内側に間隔を置い
   た点に取り付けられ、当該両要素とも電流の流れに反応
   し該電流の大きさに応じた程度だけ膨張して関連したス
   ロット部分の厚さ寸法を比例的に変更するようになって
   いる前記熱応動要素と、 前記熱応動要素を通して流れることが許容された電流の
   大きさを制御することによって、前記熱応動要素の各々
   の温度を、予め定められたスロットの厚さの寸法に対応
   する所定の温度設定点の所定範囲内に維持するための温
   度制御回路網と、 前記第２の熱応動要素に関係した押出し成形スロット部
   分から出てくる押出し成形品の厚さを監視するととも
   に、その厚さを表わす信号を作り出すためのゲージと、 前記第１および第２の熱応動要素の加熱要素の両者の温
   度設定点を作り出すために押出し成形品の厚さを表わす
   信号に応答する手段と、 からなり、 前記第１の加熱要素の温度設定点が、第２の加熱要素の
   ための温度設定点の１００％未満の所定のパーセント値
   であることを特徴とする押出しコーティング装置。
2. 【請求項２】前記押出し成形品はそれの縁部にそって配
   置されたビードを有しており、前記押出し成形品上の前
   記ビードを前記ダイススロットの横方向の寸法に関して
   横方向に配置するための前記ゲージと関連する手段から
   さらに構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のコーティング装置。
3. 【請求項３】前記厚さ信号に応答する手段が、プログラ
   ムにしたがって動作するディジタルコンピュータからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコーテ
   ィング装置。
4. 【請求項４】前記厚さ信号に応答する手段が、プログラ
   ムにしたがって動作するディジタルコンピュータからな
   り、そして 前記ゲージと関連してなる手段が、プログラムにしたが
   って動作するディジタルコンピュータからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載のコ
   ーティング装置。
5. 【請求項５】第１および第２のダイであって、そのうち
   の一方はその上にフレキシブルなリップを持ち、当該ダ
   イが、互いに間隔を置いて向かい合って備えつけられる
   時、共同してスロット厚み幅をもつ細長い押出し成形ス
   ロツトを定める前記ダイと、 前記ダイの一方の中に当該ダイの上にあるフレキシブル
   なリップを動作させる関係に取り付けられ、電流の流れ
   に反応し該電流の強さに応じた程度だけ膨張して前記ス
   ロットの厚さの寸法を比例的に変更する熱応動膨張要素
   と、 前記熱応動要素に電流が流れることが許容される所定の
   時間周期の比率を制御することによって、前記熱応動要
   素の温度を、予め設定したスロットの厚さ寸法に対応す
   る所定の温度設定点の所定範囲内に維持するための温度
   制御回路網と、 前記押出し成形スロットから出てくる押出し成形品の厚
   さを監視するとともに、その厚さを表わす信号を発生す
   るためのゲージと、 前記温度設定点を作り出すために押出し成形品の厚さを
   表わす信号に応答する手段と、 前記所定の制御時間周期後毎に前記比率の値の履歴傾向
   を新たに作り出すための前記温度制御回路網に関連する
   手段と、 から構成される押出しコーティング装置。
6. 【請求項６】前記厚さ信号に応動する手段および温度制
   御回路網が、ホストコンピュータおよび主マイクロコン
   ピュータから構成され、かつ、 前記温度制御網と関連する手段が、副マイクロコンピュ
   ータから構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載のローティング装置。
7. 【請求項７】前記ホストコンピュータが、前記所定の時
   間周期の比率を決定して、それを主マイクロコンピュー
   タに印加し、 前記主マイクロコンピュータが、前記熱応動要素と操作
   的に関連し、前記ホストコンピュータから受けとった前
   記比率に従つて前記熱応動要素を制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載のコーティング装置。
8. 【請求項８】前記副マイクロコンピュータが、前記主マ
   イクロコンピュータに操作的に関連し、該主マイクロコ
   ンピュータから前記比率を表わす値を受取り、該比率値
   のランニング平均値の形で前記履歴傾向を作り出すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載のコーティング
   装置。
9. 【請求項９】前記主マイクロコンピュータが、前記ホス
   トコンピュータからの前記比率の印加を監視するための
   手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載のコーティング装置。
10. 【請求項１０】前記副マイクロコンピュータによって作
    り出される前記比率の履歴傾向に関連して前記熱膨張要
    素を制御するために、前記ホストコンピュータから主マ
    イクロコンピュータへ前記比率が印加されていないこと
    に応動する手段から、さらに構成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第９項記載のコーティング装置。
11. 【請求項１１】押出しスロットを有し、電流の流れに反
    応し、この電流の強さに応じた程度だけ膨張してスロッ
    トの厚さ寸法を比例的に変更する熱応動要素を有する押
    出しコーティング装置の制御方法であって、 ａ）押出し成形品の厚さを監視する工程と、 ｂ）電流が前記熱応動要素を通って流れることを許容す
    る所定の時間周期の前記比率を表す信号をホストコンピ
    ュータ中に発生させる工程と、 ｃ）前記比率信号をホストコンピュータから前記熱膨張
    要素と操作的に関連づけられている主マイクロコンピュ
    ータへ印加して、該要素を通って流れる電流を当該比率
    信号にしたがって制御する工程と、 ｄ）前記比率を主マイクロコンピュータから副マイクロ
    コンピュータへ印加して、該比率値の履歴傾向を発生す
    る工程と、 ｅ）前記ホストコンピュータからの前記比率信号の印加
    を監視し、該比率信号のないときには、前記副マイクロ
    コンピュータによって発生された前記履歴傾向にしたが
    って、前記熱膨張要素を制御する工程と、 からなる押出しコーティング装置の制御方法。