JPH07102613B2 - インフレーションフイルム製造機の押出量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、筒状のインフレーションフィルムを製造する
ためのフィルム製造機において使用され、スクリュー押
出機の材料押出量を制御する押出量制御装置に関する。

＜従来の技術＞ インフレーションフィルム製造機は、熱可塑性樹脂をイ
ンフレーションダイからスクリュー押出機により筒状フ
ィルムを連続して押出しながら、筒状フィルム内にガス
を供給してバブルをつくり、そのフィルムを連続して引
き取りながら、重ねたチューブ状のフィルムを製造する
装置であるが、インフレーションフィルムの厚さを一定
にするために、そのフィルムの引取速度を制御すること
が従来行われている。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、この種の引取速度を制御する従来の制御装置
は、一般に、スクリュー押出機が押出す材料ホッパー内
の材料の単位重量当りの消費時間を測定し、その消費時
間に応じて、フィルムを引き取るピンチロールの回転数
つまり引取速度を制御する構造である。このため、この
制御装置では、樹脂材料の消費量を正確に測定すること
ができないため、押出機が押出す材料の消費量、つまり
材料の押出量を制御することができず、フィルムの厚さ
にばらつきが生じ、安定した品質のフィルムを製造でき
にくい課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
で、樹脂材料の消費量に応じて材料の押出量を正確に制
御し、一定の厚さで品質の優れたフィルムを製造するこ
とができるインフレーションフィルム製造機の押出量制
御装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するために、本発明のインフレーショ
ンフィルム製造機の押出量制御装置は、第１図に示すよ
うに、インフレーションフィルム製造機の押出機に材料
を送る計量ホッパーの重量を計測し重量を示す信号を出
力する計量センサ７と、計量センサ７からの信号を一定
時間毎に取り込み、その信号から得られた重量の前回値
から今回値を減算することにより、一定時間毎の材料消
費量を演算する材料消費量演算手段１と、その一定時間
毎の材料消費量データから単位時間当りの平均消費量を
演算する平均消費量演算手段２と、押出機のスクリュー
を回転駆動するスクリューモータ32と、押出機から押出
されたフィルムを引き取るように回転するピンチロール
の回転速度に応じた周波数の信号を出力するピンチロー
ル回転センサ15と、ピンチロール回転センサ15の検出信
号から算出したフィルムの引取速度と製造しようとする
フィルムの厚さ、幅等のデータから材料の目標消費量を
演算する目標消費量演算手段と、平均消費量を目標消費
量に合せるようにスクリューモータ32の回転数を制御す
るスクリューモータ制御手段５と、を備えて構成され
る。

＜作用＞ インフレーションフィルム製造機が自動運転される間、
計量センサ７は計量ホッパーの重量を示す信号を出力
し、材料消費量演算手段１は、その信号を一定時間毎に
取り込み、その信号から得られた重量の前回値から今回
値を減算することにより、一定時間毎の材料消費量を演
算する。次に、平均消費量演算手段２が、一定時間毎の
材料消費量データから単位時間当りの平均消費量を演算
し、目標消費量演算手段４が、ピンチロール回転センサ
15の検出信号から算出されたフィルムの引取速度と製造
しようとするフィルムの厚さ、幅等のデータから材料の
目標消費量を演算する。そして、スクリューモータ制御
手段５が、スクリューの回転速度を監視しながら、上記
平均消費量を目標消費量に合せるようにスクリューモー
タ32の回転数を制御し、これにより、材料の押出量が一
定となるように制御され、設定した厚さのフィルムを安
定して製造できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はインフレーションフィルム製造機の概略構成図
を示している。先ず、この図によりインフレーションフ
ィルム製造機の概略を説明すると、31はインフレーショ
ンフィルムの押出機で、スクリューモータ32によって回
転駆動され合成樹脂材料を押出すためのスクリューを内
蔵し、また、そのスクリューの回転速度に応じたパルス
信号を出力するスクリュー回転センサ33が取付けられて
いる。

押出機31の材料供給口の上部には、計量ホッパー６がロ
ードセル等の計量センサ７によりその重量を測定可能に
配設され、さらに、その上に材料を供給するためのフィ
ーダー４が設けられ、そのフィーダー34の下部には材料
供給ソレノイド35によって開閉するゲートが設けられ
る。

押出機31の押出側には、管８を介してダイスを内蔵した
ブローヘッド９が縦に取付けられ、ブローヘッド９に
は、押出したフィルム内に空気を吹き込んでチューブ状
のバブルをつくるためのポンプ10、エアーリング用つま
りバブルの周囲を空気冷却するためのブロワ11が接続さ
れる。

ブローヘッド９の上方には、チューブ状のフィルムを両
側から挟みシート状に折り曲げて引取るための安定板12
とピンチロール13が配設される。このピンチロール13は
ピンチロールモータ14により駆動され、ピンチロール13
には、その回転速度に応じた周波数のパルス信号を発生
するピンチロール回転センサ15が設けられる。

ピンチロール13によって引き取られたフィルムは、ガイ
ドロール16を経て第２ピンチロール17に送られ、巻取機
19に巻取られる。第２ピンチロール17は第２ピンチロー
ルモータ18により上記のピンチロール13の回転速度に補
正を加えた速度で回転駆動される。

第３図はインフレーションフィルム製造機における押出
量制御装置のブロック図を示している。この制御装置は
マイクロコンピュータを主要部として構成され、21はCP
Uで、予めROM22に記憶された制御プログラムデータの基
づき、後述のようなフィルムの引き取り制御を実行す
る。23は随時書き込み読み出し可能なRAMで、各種セン
サから入力した測定データを記憶し、或は予め設定され
る各種の設定値や定数、演算に必要な数値や演算結果等
を記憶する。このRAM23はバッテリによりバックアップ
される。

24は各種センサ類やアクチュエータ等が接続される入出
力回路で、センサ用アンプ、Ｄ・Ａコンバータ、Ａ・Ｄ
コンバータ、モータ駆動用のドライバー、サーボアンプ
等が含まれる。CPU21、ROM22、RAM23、入出力回路24は
共通バスを介して相互に接続され、データ、アドレス信
号、制御信号が相互に伝送される。

上記の計量センサ７、スクリュー回転センサ33、ピンチ
ロール回転センサ15、材料供給ソレノイド35、スクリュ
ーモータ32、ピンチロールモータ14、第２ピンチロール
モータ18は、各々、入出力回路24に接続される。

さらに、図示しない操作盤に配設される操作スイッチ群
25及びプラズマデイスプレー等の表示器26が入出力回路
24に接続される。操作スイッチ群25には、ピンチロール
を手動と自動に切換る切換スイッチ、スクリューを手動
と自動に切換る切換スイッチ、準備段階に計量動作のみ
を行う計量スイッチ、自動運転に入るための自動運転ス
イッチ、生産を開始するための生産開始スイッチ、運転
を停止するための停止スイッチ、制御中にスクリューの
回転を徐々に変化させるスクリュー可変スイッチ、ピン
チロールの回転を徐々に変化させるピンチロール可変ス
イッチ、各種設定値を入力するためのテンキー等のスイ
ッチが設けられる。

なお、このインフレーションフィルム製造機の制御装置
には、上記の制御系の他、フロストライン制御装置やフ
ィルム幅制御装置等も設けることができる。

次に、上記構成の押出量制御装置の動作を第４図のフロ
ーチャートに基づいて説明する。

インフレーションフィルム製造機の運転に先だち、制御
装置には、製造するフィルムの厚さ、幅、長さ等のデー
タ、設定値をテンキーなどから入力し、RAM23に記憶さ
せる。そして、押出機31を起動し、製造の前準備（段取
り）にはいり、スクリューモータ32、ピンチロールモー
タ14、第２ピンチロールモータ18を手動で調整可能な状
態としながら、押出機31から押出されたチューブ状のフ
ィルム30を、安定板12からピンチロール13の間に通し、
ガイドロール16を経て第２ピンチロール17の間に通し、
巻取機19に導く。この間、ポンプ10、ブロワ11から空気
をチューブの内外に送り、ブローヘッド９の上方にバブ
ルをつくる。

このように製造機が準備運転される間、制御装置の計量
スイッチを投入すると、CPU21は、ステップ100からステ
ップ120を実行し、計量センサ７から送られるホッパー
重量データに基づき、現在の材料の消費量を演算する。
即ち、CPU21は、一定時間毎（例えば１秒毎）にホッパ
ー重量のデータを計量センサ７から取り込み、その前回
値から今回値を減算して毎秒当りの材料消費量を算出し
（ステップ110）、それらをバファーメモリに順に記憶
し、さらに、例えば１分当りの平均消費量を毎秒毎に算
出する（ステップ120）。なお、フィーダー34からの材
料は、計量ホッパー６の重量が一定値より軽くなったと
き、材料供給ソレノイド35の動作により計量ホッパー６
内に投入されるが、このホッパー６への材料の投入時例
えば10秒間は計量動作を行わない。

このような準備運転の段階では、オペレータの手動スイ
ッチ操作により、押出機31のスクリュー、ピンチロール
14、第２ピンチロール18の回転速度を徐々に上げていく
が、そのためのスクリュー可変スイッチ及びピンチロー
ル可変スイッチが操作された場合、調整動作ありとして
ステップ130から140に進み、これらのスイッチ操作に応
じて、押出機31のスクリュー、ピンチロール13、第２ピ
ンチロールの回転速度を実際のフィルム生産運転に近い
状態まで調整（増速）していく。

そして、押出機31のスクリュー回転速度とフィルムの引
取速度が適当な速度に達した状態で、自動スイッチをオ
ンすると、ステップ150からステップ160、170に進み、
上記と同様に、計量センサ７から送られるホッパー重量
データに基づいて現在の材料の消費量が演算され（ステ
ップ160）、さらに例えば１分当りの平均消費量が毎秒
毎に算出される（ステップ170）。そして、ステップ180
で、フィルムの引取速度に応じた材料の目標消費量（g/
分）が算出され、この目標消費量は、フィルムの引取速
度（m/分）×２×フィルム幅×フィルム厚×フィルム比
重×補正値、の演算式から算出される。

ここで、フィルムの引取速度（m/分）は、ピンチロール
回転センサ15から出力される検出信号（パルス信号）を
計数し、そのパルス数とピンチロールの径からフィルム
引取速度が算出される。また、スクリューの回転速度
は、スクリュー回転センサ33からの検出信号（パルス信
号）によって割り込む割り込み処理により算出され、パ
ルス信号から次のパルス信号までの時間を測定し、一定
時間毎のスクリューの平均回転速度が算出される。

そして、ステップ190にて、ステップ170で算出された材
料の平均消費量をステップ180で算出された目標消費量
に合せるように、増速用又は減速用の制御データをつく
る。即ち、目標消費量×平均スクリュー回転速度÷平均
消費量、の演算式から指令回転速度を算出し、この指令
回転速度の制御データを出力してスクリューモータ32を
制御駆動する。

通常この段階では、目標消費量に対し実際の平均消費量
が低い状態にあり、スクリューモータ32は増速制御され
るが、短時間にスクリューの速度を大きく増加させた場
合、フィルムにしわが発生する等の不具合が生じるた
め、スムージング処理によって円滑に速度を変化させ
る。即ち、スクリューモータ32の制御値（例えば０〜10
vの電圧値）を設定された時間幅内で複数に分割し、そ
の制御値を段階的に目標値まで増速或は減速していくよ
うに、制御信号がつくられる。そして、この制御信号が
スクリューモータ32に出力され、徐々に目標消費量が得
られるようにスクリューの回転制御が行われる。

この自動制御モードでは、ピンチロール13の回転数は一
定で、そのピンチロール回転数は表示器26に表示されて
いるが、ピンチロール可変スイッチの操作によってピン
チロール回転数を調整することができる。このピンチロ
ール可変スイッチが操作された場合、ステップ200から2
10に進み、ピンチロールモータ32に増速又は減速制御信
号を出力してピンチロール回転数を調整する。

ピンチロールモータ14の回転数を変えた場合、フィルム
の引取速度が変わる。このため、その引取速度に応じた
目標消費量を実現すべく押出機31のスクリューを制御す
るように、制御装置が動作するが、上述のように、一定
時間毎（例えば１秒毎）にホッパー重量のデータを計量
センサ７から取り込み、その前回値から今回値を減算し
て毎秒当りの材料消費量を算出し、それらをバファーメ
モリに順に記憶し、さらに１分当りの平均消費量を毎秒
毎に算出するため、平均消費量が本来の目標消費量とな
るまでに、ある程度の時間がかかる。

このため、自動運転時のこのようなピンチロール回転調
整時には、特定のスイッチ操作（例えばラピッドスター
トスイッチ）により、バファーメモリ内の全ての材料消
費量データを最新の消費量データにおきかえるようにす
る。このようにすることにより材料の平均消費量が迅速
に演算され、準備運転時の立ち上げ時間を短縮すること
ができる。

その後、生産開始スイッチがオンされない場合、ステッ
プ160に戻り、上記のように、ステップ160〜190が実行
され、材料の現在消費量、その平均消費量、及びフィル
ムの取引速度に応じた目標消費量が繰り返し演算される
が、ピンチロール回転数を変えることにより、材料の目
標消費量が変化した場合、平均消費量を目標消費量に合
せるようにスクリューの回転制御が行われる。

一方、第４図のフローチャートには示されてないが、ピ
ンチロール13より下流側に位置する第２ピンチロール17
の回転数もこの制御装置により制御される。即ち、第２
ピンチロール17の指令回転数は、ピンチロール13の回転
数にある補正係数に加えて算出され、その回転数になる
ように第２ピンチロールモータ18が制御される。その補
正係数は、例えば、製造するフィルムの厚さと幅に応じ
て予めメモリに記憶された補正係数のテーブルデータよ
り決定される。通常、フィルムの厚さと幅が大きくなる
程、ピンチロール13から第２ピンチロール17の間でフィ
ルムの収縮が発生する。このため、そのような場合に
は、第２ピンチロール17の回転数はピンチロール13の回
転速度より１〜２％低く制御され、補正係数は負の値と
なる。

このようにして、インフレーションフィルム製造機の運
転が安定し、材料の平均消費量が目標消費量に達した場
合、準備運転を終了し、生産開始スイッチを投入して、
実際の生産運転に入る。ここで、ステップ220から230を
実行し、フィルム30の生産長さの測定を開始する。フィ
ルム30の長さは、ピンチロール回転センサ15から送られ
るピンチロールの回転数、つまりフィルムの引取長さに
応じたパルス信号の数に基づいて算出され、積算されて
いく。

生産運転中は、ステップ160〜ステップ240が繰り返し実
行され、押出機31の材料消費量が、ピンチロール13の引
取速度に応じた目標消費量となるように、押出機のスク
リューの回転制御が行われる。そして、ピンチロール13
の回転を一定とした場合に材料の押出量が一定となるよ
うに制御され、一定の厚さと幅のフィルムが安定して生
産される。

フィルムの生産長さが、予め設定された単位生産長さに
達した場合、巻取機に巻取芯交換用のターン信号を出力
して巻取芯を交換させ、或は全生産長さに達した場合に
は生産を終了する（ステップ240）。

このように、一定時間毎の材料消費量を計測し、単位時
間当りの平均消費量を演算すると共に、ピンチロール13
による引取速度から材料の目標消費量を算出し、平均消
費量を目標消費量に一致させるように、スクリューモー
タ32を駆動制御するため、一定の厚さと幅のフィルムを
安定して製造することができる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明のインフレーションフィル
ム製造機の押出量制御装置によれば、材料消費量演算手
段１が、材料をいれるホッパーの重量を計測する計量セ
ンサからの信号を一定時間毎に取り込み、その信号から
得られた重量の前回値から今回値を減算することによ
り、一定時間毎の材料消費量を演算し、平均消費量演算
手段２が、一定時間毎の材料消費量データから単位時間
当りの平均消費量を演算し、目標消費量演算手段４が、
ピンチロール回転センサ15の検出信号から算出されたフ
ィルムの引取速度と製造しようとするフィルムの厚さ、
幅等のデータから材料の目標消費量を演算し、さらに、
スクリューモータ制御手段５が、スクリューの回転速度
を監視しながら、上記平均消費量を目標消費量に合せる
ようにスクリューモータ32の回転数を制御するように構
成したから、フィルムの引取速度に応じて材料の押出量
が正確に一定となるように制御され、予めセットした厚
さ、幅のフィルムを安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図〜第４図は本発明の実施例を示し、 第２図はインフレーションフィルム製造機の概略構成
図、 第３図は押出量制御装置のブロック図、 第４図は押出量制御装置の動作を示すフローチャートで
ある。 １……材料消費量演算手段、 ２……平均消費量演算手段、 ４……目標消費量演算手段、 ５……スクリューモータ制御手段、 ７……計量センサ、 15……ピンチロール回転センサ、 32……スクリューモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インフレーションフィルム製造機の押出機
   に材料を送る計量ホッパーの重量を計測し重量を示す信
   号を出力する計量センサと、 該計量センサからの信号を一定時間毎に取り込み、該信
   号から得られた重量の前回値から今回値を減算すること
   により、一定時間毎の材料消費量を演算する材料消費量
   演算手段と、 該一定時間毎の材料消費量データから単位時間当りの平
   均消費量を演算する平均消費量演算手段と、 前記押出機のスクリューを回転駆動するスクリューモー
   タと、 該押出機から押出されたフィルムを引き取るように回転
   するピンチロールの回転速度に応じた周波数の信号を出
   力するピンチロール回転センサと、 該ピンチロール回転センサの検出信号から算出したフィ
   ルムの引取速度と製造しようとするフィルムの厚さ、幅
   等のデータから材料の目標消費量を演算する目標消費量
   演算手段と、 前記平均消費量を前記目標消費量に合せるように前記ス
   クリューモータの回転数を制御するスクリューモータ制
   御手段と、 を備えたインフレーションフィルム製造機の押出量制御
   装置。