JPH09123251A - Film thickness control device - Google Patents

Film thickness control device

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JPH09123251A
JPH09123251A JP7281680A JP28168095A JPH09123251A JP H09123251 A JPH09123251 A JP H09123251A JP 7281680 A JP7281680 A JP 7281680A JP 28168095 A JP28168095 A JP 28168095A JP H09123251 A JPH09123251 A JP H09123251A
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JP
Japan
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equation
film
heater
die
film thickness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7281680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Hosoe
繁幸 細江
Noriyuki Akasaka
則之 赤坂
Ka Tan
戈 単
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7281680A priority Critical patent/JPH09123251A/en
Publication of JPH09123251A publication Critical patent/JPH09123251A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the entire profile of a film thickness uniform in a short time by using a specific state formula for a PI control calculation performed by each of controllers outputting a calorific value command to a specific heater installed in a die gap. SOLUTION: A thickness measurement value of a film at a spot corresponding to each of heaters is supplied to each of N-pieces of PI-type controllers provided on an adjustment heater. These PI-type controllers calculate a deviation of the thickness measurement value of the film at a spot corresponding to each of the heaters and the set thickness value, and enters a command for the heat generation of a heater to the heater. Here, the N pieces of PI-type controllers use control gains expressed by state formulae I, II including their respective PI control calculations.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インフレーション
フィルム製品及び2軸延伸フィルムの製造装置に用いら
れるフィルム厚み制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film thickness control device used for a blown film product and a biaxially stretched film manufacturing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8にインフレーション成形法と呼称さ
れる方法でのフィルム製造装置の構成を示す。同図で、
1は溶融樹脂を吐出する押出し機であり、この押出し機
1からの溶融樹脂を円筒形ダイ2でダイ円周方向に沿っ
て拡げられ、ダイ上端のダイ隙間3よりシート状の樹脂
として吐出される。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a structure of a film manufacturing apparatus by a method called an inflation molding method. In the figure,
Reference numeral 1 is an extruder for discharging molten resin. The molten resin from the extruder 1 is spread by a cylindrical die 2 along the circumferential direction of the die and discharged as a sheet-shaped resin from a die gap 3 at the upper end of the die. It

【0003】この円筒形ダイ2から吐出された樹脂シー
トは、空気供給機4からの空気によって冷却固化される
と共に、空気供給機5から供給される空気圧によって延
伸されて引張強度のあるフィルム6が成形される。この
フィルム6は、ガイドロール7及びニップロール8を介
して巻取り機11で巻取られる。
The resin sheet discharged from the cylindrical die 2 is cooled and solidified by the air from the air supplier 4 and stretched by the air pressure supplied from the air supplier 5 to form a film 6 having a tensile strength. Molded. The film 6 is wound by a winder 11 via a guide roll 7 and a nip roll 8.

【0004】上記のようにして作成された広幅なフィル
ム製品の品質を決める要因の1つに、フィルム幅方向の
厚みプロファイルを均一にすることが挙げられる。そし
て、そのための高精度な厚み制御手段の1つにリップヒ
ータ方式がある。このリップヒータ方式では、多数の厚
み調整用ヒータ9を溶融樹脂をシート状にして吐出する
円筒形ダイ2の円周に沿って等間隔に埋設しておき、各
ヒータ9の発熱量を加減して樹脂粘度を変え、これによ
りダイ隙間3を通る樹脂流速を調整して、ダイ円周方向
の樹脂吐出量分布を一様にしてフィルムの厚みの均一化
を図るものである。フィルム厚みのプロファイルは、フ
ィルム円周に沿って往復動する厚み計10によって計測
される。
One of the factors that determine the quality of the wide film product produced as described above is to make the thickness profile uniform in the film width direction. A lip heater system is one of the highly accurate thickness control means for that purpose. In this lip heater system, a large number of thickness adjusting heaters 9 are embedded at equal intervals along the circumference of a cylindrical die 2 that discharges molten resin in a sheet shape, and the heating value of each heater 9 is adjusted. The resin viscosity is changed by adjusting the resin flow rate through the die gap 3, thereby making the resin discharge amount distribution in the die circumferential direction uniform and making the film thickness uniform. The film thickness profile is measured by a thickness gauge 10 that reciprocates along the circumference of the film.

【0005】このリップヒータ方式で、1つのヒータの
発生熱は、ヒータを埋設したダイ部の熱伝導によりダイ
円周方向に拡散して、隣接するヒータに対応する位置で
のフィルム厚みまで変えてしまうという干渉作用を持
つ。
In this lip heater system, the heat generated by one heater is diffused in the circumferential direction of the die due to the heat conduction of the die portion in which the heater is embedded, and is changed to the film thickness at the position corresponding to the adjacent heater. It has an interfering effect of shutting down.

【0006】一方、ダイ内の溶融樹脂の流速抵抗の不均
一により生じる、円周方向に沿っての樹脂流速の不均一
は、各調整用ヒータ9の発熱量を加減してその分布が一
様なものとなるように調整する。このとき、ある箇所の
フィルム厚みを調整するためには、厚み変更箇所に対応
するヒータ9の発熱量だけでなく、上述したヒータ9と
フィルム厚みの干渉作用を考慮して隣接する複数のヒー
タ9の発熱量をも同時に加減変更しなければならない。
On the other hand, the unevenness of the resin flow velocity along the circumferential direction caused by the non-uniformity of the flow velocity resistance of the molten resin in the die, the heating value of each adjustment heater 9 is adjusted and the distribution thereof is uniform. Adjust it so that it is At this time, in order to adjust the film thickness at a certain position, not only the heat generation amount of the heater 9 corresponding to the thickness changing position but also the plurality of adjacent heaters 9 in consideration of the above-described interference effect between the heater 9 and the film thickness. The calorific value of must be adjusted at the same time.

【0007】一般にフィルム製造装置では、ダイ円周方
向に数10個以上のヒータ9が取付けられており、ダイ
円周方向に沿って一様なフィルム厚みを実現するために
は、該数10個以上のヒータ9を同時に調整する必要が
ある。
Generally, in a film manufacturing apparatus, several tens or more heaters 9 are attached in the circumferential direction of the die, and in order to realize a uniform film thickness along the circumferential direction of the die, the tens of these heaters are required. It is necessary to adjust the above heaters 9 at the same time.

【0008】従来は、ダイ円周方向に沿っての厚みプロ
ファイルの計測値を運転員が見て、試行錯誤的に複数の
ヒータ発熱量を調整する第1の運転方法か、あるヒータ
9に対応する箇所のフィルム厚みを検出し、その厚みの
設定値との偏差をPI形制御器に入力して自動制御する
第2の運転方法のいずれかを採っていた。
Conventionally, the operator sees the measured values of the thickness profile along the circumferential direction of the die and adjusts a plurality of heater heat generation amounts by trial and error, or it corresponds to a certain heater 9. One of the second operation methods is adopted in which the film thickness at the portion to be detected is detected, and the deviation from the set value of the thickness is input to the PI type controller for automatic control.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記第1
の運転方法では、運転員がその熟練の度合いに応じて試
行錯誤的に複数のヒータ発熱量を調整するため、どうし
ても良好なフィルム厚みプロファイルが実現するまでに
多くの時間を要していた。
However, the above-mentioned first problem
In the above operating method, an operator adjusts a plurality of heater heat generation amounts by trial and error in accordance with the degree of skill, so that it takes a long time to realize a good film thickness profile.

【0010】また、上記第2の運転方法でも、上述した
ヒータ発熱量とフィルム厚みとの干渉作用によってPI
形制御器が相互に干渉して、フィルム厚みプロファイル
全体が安定して制御することが困難となり、あるいは安
定してフィルム厚みが収束するのに多くの時間を要して
いた。
Also in the second operation method described above, the PI action is caused by the interference between the heater heat generation amount and the film thickness.
The shape controllers interfere with each other to make it difficult to stably control the entire film thickness profile, or it takes a lot of time for the film thickness to converge stably.

【0011】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、運転員での熟練度
等に関わりなく、複数の各ヒータ発熱量とフィルム厚み
との干渉作用を考慮した上で、より短時間のうちにフィ
ルム厚みプロファイル全体が一様となるように安定して
自動制御することが可能なフィルム厚み制御装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to make an interference action between a plurality of heater heat generation amounts and film thickness irrespective of skill level of an operator. In consideration of the above, it is an object of the present invention to provide a film thickness control device capable of performing stable automatic control so that the entire film thickness profile becomes uniform in a shorter time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、溶融
樹脂を吐出する押出し機と、この押出し機からの溶融樹
脂を拡大してダイ隙間よりシート状樹脂として吐出する
ダイと、このダイから吐出されたシート状樹脂を冷却固
化してフィルムとして成形する冷却機と、この冷却機で
成形されたフィルムを巻取る巻取り機とを有するフィル
ム製造装置に用いられるフィルム厚み制御装置であっ
て、上記ダイから吐出されるシート状樹脂が一様な樹脂
速度分布となるように上記ダイ隙間に一定間隔毎に設置
されたN個(N:2以上の整数)のヒータと、このN個
のヒータにそれぞれ対応するフィルムの厚みプロファイ
ルを計測する厚み計と、上記N個のヒータ中の特定のヒ
ータに対応する上記厚み計の計測値と予め設定されてい
るフィルム厚み設定値との制御偏差を算出し、PI制御
演算により上記特定のヒータに対する発熱量指令を出力
するN個のPI制御器とを具備し、上記N個のPI制御
器がそれぞれ行なうPI制御演算が上記状態方程式
(1),(2)式で表わされる、制御ゲインkP ,kI
を用いたものであることを特徴とする。
Means for Solving the Problems That is, the present invention provides an extruder for discharging a molten resin, a die for expanding the molten resin from the extruder and discharging it as a sheet resin through a die gap, and a die for discharging from this die. A film thickness control device used in a film manufacturing device having a cooler for cooling and solidifying a sheet-shaped resin to be formed into a film, and a winder for winding the film formed by the cooler, N (N: an integer of 2 or more) heaters installed at regular intervals in the die gap so that the sheet-shaped resin discharged from the die has a uniform resin velocity distribution. A thickness meter that measures the thickness profile of the corresponding film, and a measurement value of the thickness meter that corresponds to a specific heater among the N heaters and a preset film thickness setting And N PI controllers that output a heat generation amount command to the specific heater by PI control calculation, and the PI control calculation performed by each of the N PI controllers is in the above state. Control gains k P and k I expressed by equations (1) and (2)
It is characterized by using.

【0013】このような構成とすることで、複数の各ヒ
ータ発熱量とフィルム厚みとの干渉作用を考慮し、より
短時間のうちにフィルム厚みプロファイル全体が一様と
なるように安定して自動制御させることができるように
なる。
With such a structure, in consideration of the interference effect between the heat values of the heaters and the film thickness, the film thickness profile is automatically and stably maintained so that the entire film thickness profile becomes uniform in a shorter time. You will be able to control.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の一形態を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明をインフレーションフィルム
成形法によるフィルム製造装置に適用した場合の構成を
例示するもので、基本的には上記図8に示したものと同
様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明
は省略するものとする。
FIG. 1 exemplifies the structure in the case where the present invention is applied to a film manufacturing apparatus using an inflation film molding method. Since the structure is basically the same as that shown in FIG. The same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

【0016】しかるに、上記厚み計10は厚み調整用ヒ
ータ9の個数に合わせてN(N:2以上の整数)個設
け、これら厚み計10で計測した各ヒータ9に対応する
箇所のフィルムの厚みの計測値を上記厚み調整用ヒータ
9に個々に設けられるN個のPI形制御器12にそれぞ
れ供給する。
However, the thickness gauge 10 is provided in N (N: integer of 2 or more) according to the number of the heaters 9 for adjusting the thickness, and the thickness of the film at the location corresponding to each heater 9 measured by these thickness gauges 10. The measured values of are supplied to N PI type controllers 12 individually provided in the thickness adjusting heater 9.

【0017】これらPI形制御器12は、図2にその制
御系統を示すように、あるヒータ9に対応する箇所のフ
ィルム厚みyiの計測値と厚み設定値riとの偏差ei
=ri−yiを算出して、ヒータ発熱量指令を当該ヒー
タ9へ入力するものである。
As shown in the control system of FIG. 2, the PI type controller 12 has a deviation ei between the measured value of the film thickness yi and the set value ri of the film corresponding to a certain heater 9.
= Ri-yi is calculated and the heater heat value command is input to the heater 9.

【0018】このPI形制御器12の比例ゲインを
P 、積分ゲインをkI とすると、これらゲインkP
I はインフレーションフィルム厚み制御での入出力関
係での循環性から、共通した同じゲイン値kP ,kI
用いるものとし、多数のヒータ発熱量と多数のフィルム
厚みとの干渉プロセスを図中のブロックPで表わす。
When the proportional gain of the PI controller 12 is k P and the integral gain is k I , these gains k P ,
k I is from the circulation of the input and output relationship in the blown film thickness control, common the same gain value k P, and those using k I, figure interference process with multiple heater heating value and a number of the film thickness Block P of

【0019】上記のような構成にあって、各PI形制御
器12での比例ゲインkP 、積分ゲインkI を求める過
程を説明する。
The process of obtaining the proportional gain k P and the integral gain k I in each PI controller 12 having the above-mentioned configuration will be described.

【0020】N組の厚み調整用ヒータ9がダイ円周に沿
って等間隔に配置されている場合、あるヒータ9の発生
熱は、上述した如く隣接するヒータ9に対応する箇所の
フィルム厚みまで変えてしまう干渉作用を有するもの
で、厚み制御を高い精度で行なうためにはヒータ9の間
隔を狭くすることとなるが、これは同時に上記干渉作用
が発生し易くなるものと考えられる。しかしながら、通
常、あるヒータ9の発生熱は、せいぜいその両隣り各2
個のヒータに対応するフィルム上の箇所の厚みまで変化
を及ぼす程度のものと考えることができる。したがっ
て、任意の厚み計測点に影響を与えるヒータは、対応す
る位置のヒータを含む5個だけである。
When the N sets of thickness adjusting heaters 9 are arranged at equal intervals along the circumference of the die, the heat generated by a certain heater 9 reaches the film thickness of the portion corresponding to the adjacent heater 9 as described above. Since it has an interfering effect of changing it, the interval of the heaters 9 is narrowed in order to perform the thickness control with high accuracy, but it is considered that this also causes the above-mentioned interfering effect easily. However, normally, the heat generated by a certain heater 9 is at most 2 each on both sides.
It can be considered that the thickness of a portion corresponding to each heater changes on the film. Therefore, there are only five heaters that affect the arbitrary thickness measurement point, including the heater at the corresponding position.

【0021】以上述べたことから、N組のヒータ発熱量
1 ,u2 ,…,uN を入力とし、N組のフィルム厚み
計測値y1 ,y2 ,…,yN を出力とする制御モデルの
動特性は、次のような伝達関数行列で表わすことができ
る。すなわち、
From the above, N sets of heater heat generation amounts u 1 , u 2 , ..., U N are input, and N sets of film thickness measurement values y 1 , y 2 , ..., Y N are output. The dynamic characteristics of the control model can be represented by the following transfer function matrix. That is,

【数7】 (Equation 7)

【0022】伝達関数g1 (s)は発熱量変化のあった
ヒータに対応するフィルム位置での厚み変化を与え、g
2 (s)は発熱量変化のあったヒータの隣のヒータに対
応するフィルム位置での厚み変化を与える。上記(8)
式の伝達関数行列の1行目の0要素は、厚み計測値y1
がヒータ発熱量u4 ,…,uN-2 の影響を受けないとい
う制御モデルの過程によるものであり、他の行の0要素
も同じ意味である。
The transfer function g 1 (s) gives the change in thickness at the film position corresponding to the heater that has changed the amount of heat generation, and g
2 (s) gives a thickness change at the film position corresponding to the heater next to the heater that has changed the heat generation amount. Above (8)
The 0 element in the first row of the transfer function matrix of the equation is the thickness measurement value y 1
Is due to the process of the control model that is not affected by the heater heat generation amount u 4 , ..., U N−2 , and the 0 element in other rows has the same meaning.

【0023】上記(8)式の伝達関数行列は、伝達関数
1 ,g2 ,g3 の循環になっているので、まず1入力
3出力のシステム[g1 ,g2 ,g3 t (t:転値)
の最小実現状態方程式表現を求め、以下のように表わ
す。すなわち、
Since the transfer function matrix of the above equation (8) is a cycle of transfer functions g 1 , g 2 , and g 3 , first, a system of 1 input and 3 outputs [g 1 , g 2 , g 3 ] t (T: Inversion value)
The minimum realization state equation expression of is calculated and expressed as follows. That is,

【数8】 (Equation 8)

【0024】このとき、上記(8)式で表わされるN入
力N出力システムの状態方程式は、行列A,B,Cを基
本にして次のように表わすことかできる。すなわち、
At this time, the state equation of the N-input N-output system expressed by the above equation (8) can be expressed as follows based on the matrices A, B and C. That is,

【数9】 (Equation 9)

【0025】[0025]

【数10】 (Equation 10)

【0026】図2に示した制御系に対し、制御入力
1 ,u2 ,…,uN は次式で表わすことができる。す
なわち、
For the control system shown in FIG. 2, the control inputs u 1 , u 2 , ..., U N can be expressed by the following equation. That is,

【数11】 [Equation 11]

【0027】さらに、簡単さと実用性を考慮し、PI形
制御器12が入力毎に同じPI制御規律のコントローラ
とすると、積分ゲインkI は次のような対角形構造をと
る。すなわち、
Further, in consideration of simplicity and practicality, if the PI controller 12 is a controller having the same PI control discipline for each input, the integral gain k I has the following diagonal structure. That is,

【数12】 (Equation 12)

【0028】そのため、次の2次形式評価関数を採用す
るものとする。すなわち、
Therefore, the following quadratic form evaluation function is adopted. That is,

【数13】 (Equation 13)

【0029】次に上記(23)式の評価関数Jを最小と
するようなPI形制御器12の最適制御ゲインkP ,k
I を求める。
Next, the optimum control gains k P and k of the PI type controller 12 that minimize the evaluation function J in the above equation (23).
Ask for I.

【0030】制御対象は、上記(11),(12)式で
表わされており、一方制御入力は上記(22)式で決め
られているから、PI形制御器12の積分要素に対して
新しい状態変数xIiを導入すると、上記(11),(1
2)式から次の状態方程式が得られる。すなわち、
The controlled object is represented by the above equations (11) and (12), while the control input is determined by the above equation (22). Therefore, with respect to the integral element of the PI type controller 12, If a new state variable x Ii is introduced, (11), (1
The following equation of state is obtained from equation (2). That is,

【数14】 [Equation 14]

【0031】以上の記号を用いると、N入力N出力制御
系の状態方程式表現は上記(24)〜(28)式により
次のように表わすことができる。すなわち、
Using the above symbols, the state equation expression of the N-input N-output control system can be expressed by the equations (24) to (28) as follows. That is,

【数15】 (Equation 15)

【0032】[0032]

【数16】 (Equation 16)

【0033】上記(32),(33)式を(31)式に
代入すると、閉ループ系の状態方程式は次のようにな
る。すなわち、
When the above equations (32) and (33) are substituted into the equation (31), the state equation of the closed loop system is as follows. That is,

【数17】 [Equation 17]

【0034】このとき、上記(23)式の評価関数Jは
次式で表わされる。すなわち、
At this time, the evaluation function J of the above equation (23) is expressed by the following equation. That is,

【数18】 (Equation 18)

【0035】この(45)式に上記(43),(44)
式を代入すると、
The equations (43) and (44) are added to the equation (45).
Substituting the expression gives

【数19】 [Equation 19]

【0036】[0036]

【数20】 (Equation 20)

【0037】[0037]

【数21】 (Equation 21)

【0038】このとき、行列T-1STは次式で表わされ
るブロック対角行列に変換される。すなわち、
At this time, the matrix T -1 ST is converted into a block diagonal matrix represented by the following equation. That is,

【数22】 (Equation 22)

【0039】上記(54)式の変換行列Tにより、上記
(56)式が得られることを次に示す。ここでは簡略化
のために上記(53)式のAiはスカラー、すなわちn
=1と仮定し、Nは偶数とする。行列Sは次式で表わす
ことができる。すなわち、
It is shown below that the above equation (56) is obtained by the transformation matrix T of the above equation (54). Here, for simplification, Ai in the above equation (53) is a scalar, that is, n.
= 1 and N is an even number. The matrix S can be expressed by the following equation. That is,

【数23】 (Equation 23)

【0040】[0040]

【数24】 (Equation 24)

【0041】しかるに、上記(58),(63),(6
5)式により、次式が成立つ。すなわち、
However, the above (58), (63), (6)
The following equation is established by the equation 5). That is,

【数25】 (Equation 25)

【0042】ところで、次のN個のベクトルが独立であ
ることを示すことは難しくない。すなわち、
By the way, it is not difficult to show that the next N vectors are independent. That is,

【数26】 (Equation 26)

【0043】[0043]

【数27】 [Equation 27]

【0044】Aiがn×n次行列のときは、変換行列T
は上記(54),(55)式で与えられることは既述し
た。さらに、上記(54)式での変換行列Tは制御対象
のブロック行列Aiに依存しないで決めることが判る。
When Ai is an n × n matrix, the transformation matrix T
It is already described that is given by the above equations (54) and (55). Further, it can be seen that the transformation matrix T in the equation (54) is determined without depending on the block matrix Ai to be controlled.

【0045】以上により、制御ゲインkP ,kI を決め
る手順は次の通りとなる。すなわち、 (S1) 変換行列Tを上記(54)式により求める。
From the above, the procedure for determining the control gains k P and k I is as follows. That is, (S1) The transformation matrix T is obtained by the above equation (54).

【0046】(S2) 制御ゲインkP ,kI の初期
値を決める。
(S2) Determine the initial values of the control gains k P and k I.

【0047】(S3) 変換行列Tにより、上記(3
9)式の行列をブロック対角行列に分解し、ブロック対
角行列毎に上記(49)式を解いて、ブロック対角行列
解Pdを得る。
(S3) From the transformation matrix T, the above (3
The matrix of Expression 9) is decomposed into a block diagonal matrix, and the above Expression (49) is solved for each block diagonal matrix to obtain a block diagonal matrix solution Pd.

【0048】(S4) 変換行列Tにより、解Pd=
(P-1t ・Pd・P-1を得る。
(S4) From the transformation matrix T, the solution Pd =
(P −1 ) t · Pd · P −1 is obtained.

【0049】(S5) 上記(S3)で得られたブロッ
ク対角行列毎に逆行列を求め、ブロック対角行列形の逆
行列を得る。
(S5) An inverse matrix is obtained for each block diagonal matrix obtained in (S3) to obtain an inverse matrix of block diagonal matrix type.

【0050】(S6) 変換行列Tにより逆行列解(S6) Inverse matrix solution by the transformation matrix T

【数28】 [Equation 28]

【0051】を得る。Is obtained.

【0052】(S7) 上記(50),(51)式によ
り評価関数Jを求める。
(S7) The evaluation function J is obtained from the above equations (50) and (51).

【0053】(S8) シンプレックス法により評価関
数Jをより小さくするゲインkP ,kI を求める。
(S8) Gains k P and k I for making the evaluation function J smaller are obtained by the simplex method.

【0054】(S9) 上記(S2)に戻り、繰返し計
算により評価関数Jを最小とするゲインkP ,kI を決
める。
(S9) Returning to (S2), the gains k P and k I that minimize the evaluation function J are determined by iterative calculation.

【0055】(S10) 得られた解Pの正定性を確認
することにより、決めたゲインkP,kI を用いた閉ル
ープ系全体の安定性を確認する。
(S10) By confirming the positive definiteness of the obtained solution P, the stability of the entire closed loop system using the determined gains k P and k I is confirmed.

【0056】以上のような手順で制御ゲインkP ,kI
を決定することにより、PI形制御器12の最適制御ゲ
インkP ,kI をより短時間のうちに確実に得ることが
できるものである。
With the above procedure, the control gains k P and k I
By determining, the optimum control gains k P and k I of the PI controller 12 can be reliably obtained in a shorter time.

【0057】次いで、上記S1〜S10で示した手順を
実際のダイに適用した場合について説明する。
Next, a case where the procedure shown in S1 to S10 is applied to an actual die will be described.

【0058】(I)円筒形ダイへの適用例 まず、図1に示したような円筒形ダイ2に適用した場合
について述べる。
(I) Example of Application to Cylindrical Die First, the case of application to the cylindrical die 2 as shown in FIG. 1 will be described.

【0059】リップヒータ式での適用を想定した場合、
ヒータ発熱量を入力とし、フィルム厚みを出力とする上
記(8)式による伝達関数行列の要素となる伝達関数g
1 (s),g2 (s),g3 (s)は次式で与えられ
る。すなわち、
Assuming application by the lip heater type,
Transfer function g, which is an element of the transfer function matrix according to the above equation (8), in which the heater heat value is input and the film thickness is output
1 (s), g 2 (s) and g 3 (s) are given by the following equations. That is,

【数29】 (Equation 29)

【0060】このときの上記(9)式の状態方程式の次
数n=6であり、上記(31)式及び(34)式の行列
「A(ここでは都合上このように示す)」は56×56
次となる。したがって、重み行列
At this time, the degree n of the state equation of the above equation (9) is n = 6, and the matrix “A (here, for convenience sake)” of the above equations (31) and (34) is 56 ×. 56
Will be next. Therefore, the weight matrix

【数30】 [Equation 30]

【0061】に対して上記S1〜S10で示した手順で
求めた最適な制御ゲインkP ,kI は kP =14.13,kI =0.21 …(79) となる。
On the other hand, the optimum control gains k P and k I obtained by the procedure shown in S1 to S10 are k P = 14.13, k I = 0.21 (79).

【0062】これら制御ゲインkP ,kI のパラメータ
値を用いた場合でのシミュレーション結果を図3に示
す。図3はすべての厚み設定値をステップ状に1μm単
位で増加させていったときのフィルム厚み及びヒータ発
熱量の時間応答を示すものである。ヒータ発熱量及びフ
ィルム厚みの入出力関係はすべての厚み点で循環的に同
様となることから、すべての厚み制御系でフィルム厚み
及びヒータ発熱量の時間応答は同じとなる。
FIG. 3 shows a simulation result when the parameter values of these control gains k P and k I are used. FIG. 3 shows the time response of the film thickness and the heat value of the heater when all the thickness setting values are increased stepwise in increments of 1 μm. Since the input / output relationship of the heater calorific value and the film thickness is cyclically similar at all thickness points, the time response of the film thickness and the heater calorific value is the same in all thickness control systems.

【0063】また、厚み制御点数Nを増加しても、得ら
れた制御ゲインkP ,kI の値はほとんど変化しないこ
とが判った。したがって、厚み制御点数Nがどんなに多
くても、本手法でフィルム厚みとヒータ発熱量の入出力
関係の循環性が得られる最低の入出力点数N=6とし
て、厚み制御のための制御ゲインkP ,kI を非常に短
時間で算出できることが確認できた。
It was also found that the values of the obtained control gains k P and k I hardly changed even if the number N of thickness control points was increased. Therefore, even if the number N of thickness control points is large, the control gain k p , K I could be calculated in a very short time.

【0064】(II)T形ダイへの適用例 2軸延伸フィルム製造装置あるいは無延伸フィルム製造
装置では、図4に構成を示すようなT形ダイ20が使用
される。同図(A)はそのダイリップ部の構成を、同図
(B)は調整用ヒータの配置状態を示すもので、21が
ダイ本体、22がダイ用ヒータ、23がマニホールド、
24a,24bが左側及び右側リップ、25a,25b
が左側及び右側調整用ヒータ、26が樹脂シート、27
がキャスティングローラである。
(II) Example of application to T-shaped die In a biaxially stretched film manufacturing apparatus or a non-stretched film manufacturing apparatus, a T-shaped die 20 having a structure shown in FIG. 4 is used. The figure (A) shows the structure of the die lip part, and the figure (B) shows the arrangement state of the adjustment heater. 21 is a die body, 22 is a die heater, 23 is a manifold,
24a, 24b are left and right lips, 25a, 25b
Is a heater for adjusting the left and right sides, 26 is a resin sheet, 27
Is a casting roller.

【0065】このような構成のT形ダイ20では、図4
(B)に示した如く調整用ヒータ25a,25bが直線
状に配置されており、ダイ20からは平面状となって樹
脂シート26が吐出される。
In the T-shaped die 20 having such a structure, as shown in FIG.
As shown in (B), the adjustment heaters 25a and 25b are linearly arranged, and the resin sheet 26 is discharged from the die 20 into a flat surface.

【0066】T形ダイ20でのフィルム厚み制御モデル
は、上記(16)式の行列で右上及び左下の行列要素C
2 ,C3 が零行列になることに相当する。したがって、
上記S1〜S10で述べたゲイン計算の手法の適用条件
が成立せず、最適ゲインの計算法は適用できない。しか
し、T形ダイ20の場合にも敢えて上記(16)式の右
上及び左下の行列要素C2 ,C3 を付加して本手法で最
適な制御ゲインkP ,kI を求めた。この制御ゲインk
P ,kI を使ってT形ダイ20での厚み制御シミュレー
ション計算を行なった。
The film thickness control model for the T-shaped die 20 is the matrix element C at the upper right and lower left of the matrix of the above equation (16).
It is equivalent to that 2 and C 3 become a zero matrix. Therefore,
The application conditions of the gain calculation method described in S1 to S10 are not satisfied, and the optimum gain calculation method cannot be applied. However, even in the case of the T-shaped die 20, the upper right and lower left matrix elements C 2 and C 3 of the equation (16) were intentionally added to obtain the optimum control gains k P and k I by this method. This control gain k
A thickness control simulation calculation in the T-shaped die 20 was performed using P and k I.

【0067】図5及び図6は厚み制御点数N=8とした
T形ダイ20でのシミュレーション結果であり、すべて
の厚み設定値をステップ状に1μm単位で増加させてい
ったときのフィルム厚み(図5)及びヒータ発熱量(図
6)の各時間応答を示すものである。対称性から、時間
応答は厚み制御点数N=1〜4の場合を示す。厚み制御
点数N=5〜8での応答は、N=4〜1での応答に等し
い。
FIGS. 5 and 6 are simulation results of the T-shaped die 20 in which the number of thickness control points N = 8, and the film thickness when all the thickness setting values are increased in steps of 1 μm ( FIG. 5 shows the time response of the heater heat generation amount (FIG. 6). Due to the symmetry, the time response shows the case where the number of thickness control points N = 1 to 4. The response at the thickness control points N = 5 to 8 is equal to the response at N = 4-1.

【0068】制御周期Ts=20秒とした離散時間制御
で、制御ゲインkP ,kI は kP =19.36,kI =0.36 …(80) を用いた。T形ダイ20両端の厚み制御点にPI形制御
器を用いると、対応するダイ両端の2点の厚み制御点
(N=1,2、N=7,8)に対してはP制御器とし
た。ダイ両端2点の厚み制御点ではオフセットが生じて
いるが、中間点(N=3〜6)での厚み制御は良好に行
なわれている。
In the discrete time control with the control period Ts = 20 seconds, the control gains k P and k I used were k P = 19.36, k I = 0.36 (80). If PI type controllers are used for the thickness control points at both ends of the T-shaped die 20, two P thickness control points (N = 1, 2, N = 7, 8) at both ends of the corresponding die are used as P controllers. did. An offset occurs at the two thickness control points on both ends of the die, but the thickness control at the middle point (N = 3 to 6) is well performed.

【0069】図7は上記(80)式で示した上記図5及
び図6と同じ制御ゲインのパラメータ値を用いた場合で
の円筒形ダイでの離散時間制御での時間応答特性を示
す。
FIG. 7 shows the time response characteristic in the discrete time control with the cylindrical die when the same parameter value of the control gain as in FIGS. 5 and 6 shown in the equation (80) is used.

【0070】図6の中間点(N=3〜6)でのフィルム
厚み時間応答は、円筒形ダイでの時間応答にほとんど等
しい。このことから、上記S1〜S10で総括して述べ
た制御ゲインは、モデル化誤差を克服してT形ダイでの
厚み制御にも有効であることが判る。
The film thickness time response at the midpoint of FIG. 6 (N = 3-6) is almost equal to the time response for the cylindrical die. From this, it is understood that the control gains summarized in S1 to S10 described above are effective for the thickness control in the T-shaped die by overcoming the modeling error.

【0071】なお、上記実施の形態ではインフレーショ
ン成形フィルムの製造装置に適用した場合を例示した
が、本発明はこれに限定するものではなく、2軸延伸フ
ィルム製造装置等でも適用可能であることは勿論であ
る。
In the above embodiment, the case where the invention is applied to the apparatus for producing an inflation-molded film is illustrated, but the present invention is not limited to this, and it can be applied to a biaxially stretched film producing apparatus or the like. Of course.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、運転
員での熟練度等に関わりなく、複数の各ヒータ発熱量と
フィルム厚みとの干渉作用を考慮した上で、より短時間
のうちにフィルム厚みプロファイル全体が一様となるよ
うに安定して自動制御することが可能なフィルム厚み制
御装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, regardless of the degree of skill of the operator, the effect of interference between the heat value of each heater and the film thickness is taken into consideration, and It is possible to provide a film thickness control device capable of performing stable automatic control so that the entire film thickness profile becomes uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態に係るフィルム製造装置
の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の各PI形制御器の系統構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of each PI controller of FIG.

【図3】同実施の形態に係る円筒形ダイでのフィルム厚
み制御性能のシミュレーション結果を例示する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a simulation result of film thickness control performance in the cylindrical die according to the same embodiment.

【図4】同実施の形態に係るT形ダイの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a T-shaped die according to the same embodiment.

【図5】同実施の形態に係るT形ダイでのフィルム厚み
制御性能のシミュレーション結果を例示する図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a simulation result of film thickness control performance in the T-die according to the same embodiment.

【図6】同実施の形態に係るT形ダイでのフィルム厚み
制御性能のシミュレーション結果を例示する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of film thickness control performance in the T-shaped die according to the same embodiment.

【図7】同実施の形態に係る図5及び図6と同様の制御
ゲインを用いた円筒形ダイでのフィルム厚み制御性能の
シミュレーション結果を例示する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of film thickness control performance in a cylindrical die using the same control gain as in FIGS. 5 and 6 according to the same embodiment.

【図8】従来のインフレーション成形法によるフィルム
製造装置の構成を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a film manufacturing apparatus using a conventional inflation molding method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…押出し機 2…円筒形ダイ 3…ダイ隙間 4,5…空気供給機 6…フィルム 7…ガイドロール 8…ニップロール 9…厚み調整用ヒータ 10…厚み計 11…巻取り機 12…PI形制御器 20…T形ダイ 21…ダイ本体 22…ダイ用ヒータ 23…マニホールド 24a,24b…リップ、 25a,25b…調整用ヒータ 26…樹脂シート 27…キャスティングローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Extruder 2 ... Cylindrical die 3 ... Die gap 4, 5 ... Air supply machine 6 ... Film 7 ... Guide roll 8 ... Nip roll 9 ... Thickness adjusting heater 10 ... Thickness gauge 11 ... Winding machine 12 ... PI type control Container 20 ... T-shaped die 21 ... Die main body 22 ... Die heater 23 ... Manifold 24a, 24b ... Lip, 25a, 25b ... Adjustment heater 26 ... Resin sheet 27 ... Casting roller

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融樹脂を吐出する押出し機と、この押
出し機からの溶融樹脂を拡大してダイ隙間よりシート状
樹脂として吐出するダイと、このダイから吐出されたシ
ート状樹脂を冷却固化してフィルムとして成形する冷却
機と、この冷却機で成形されたフィルムを巻取る巻取り
機とを有するフィルム製造装置に用いられるフィルム厚
み制御装置であって、 上記ダイから吐出されるシート状樹脂が一様な樹脂速度
分布となるように上記ダイ隙間に一定間隔毎に設置され
たN個(N:2以上の整数)のヒータと、 このN個のヒータにそれぞれ対応するフィルムの厚みプ
ロファイルを計測する厚み計と、 上記N個のヒータ中の特定のヒータに対応する上記厚み
計の計測値と予め設定されているフィルム厚み設定値と
の制御偏差を算出し、PI制御演算により上記特定のヒ
ータに対する発熱量指令を出力するN個のPI制御器と
を具備し、上記N個のPI制御器がそれぞれ行なうPI
制御演算は、次の状態方程式(1),(2)式で表わさ
れることを特徴とするフィルム厚み制御装置。 【数1】 【数2】 【数3】 【数4】 【数5】 【数6】
1. An extruder for discharging a molten resin, a die for expanding the molten resin from the extruder and discharging it as a sheet resin through a die gap, and a sheet resin discharged from the die for cooling and solidification. A film thickness control device used in a film manufacturing apparatus having a cooling machine for molding as a film and a winding machine for winding a film molded by the cooling machine, wherein the sheet-shaped resin discharged from the die is N heaters (N: an integer of 2 or more) installed at regular intervals in the die gap so as to obtain a uniform resin velocity distribution, and a film thickness profile corresponding to each of the N heaters are measured. And a control deviation between the film thickness set value set in advance and the measured value of the thickness meter corresponding to a specific heater among the N heaters, and PI control is performed. And N PI controllers for outputting a heat generation amount command to the specific heater by calculation, and PIs performed by the N PI controllers respectively.
The film thickness control device is characterized in that the control calculation is expressed by the following equations (1) and (2). (Equation 1) (Equation 2) (Equation 3) (Equation 4) (Equation 5) (Equation 6)
JP7281680A 1995-10-30 1995-10-30 Film thickness control device Withdrawn JPH09123251A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460735B1 (en) * 1999-09-13 2004-12-09 에스케이씨 주식회사 The Extrusion Die and the method of extruding Molten Polymers
KR20180125448A (en) * 2016-03-28 2018-11-23 스미도모쥬기가이 모던 가부시키가이샤 Film forming device

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