JPH11277607A - 押出成形装置の段取作業自動化装置及び自動化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出成形装置における段取作業を自動化し作
業の効率化を図る自動化装置及び方法を提供する。 【解決手段】 押出成形装置１の始動、停止、及び樹脂
の交換作業を含むスクリュ構成の押出成形装置１の段取
作業自動運転方法であり、次の操作を含む。（１）押出
成形装置１で使用される樹脂に関する樹脂使用量信号６
を監視設定装置７に与えること、（２）押出成形装置１
におけるヒータに関するヒータ温度実測値信号９を監視
設定装置７に与えること、（３）該監視設定装置７にお
いて、前記樹脂使用量信号６と予め記憶していた樹脂量
のデータとを比較することにより、成形時に押出成形装
置１から排出される成形樹脂の安定状態を判別し、及び
／又は樹脂替え時に押出成形装置１から排出される成形
樹脂の樹脂替え状態を判別し、満足される各状態を確認
すること及び、（４）前記満足される各状態を確認した
後に次工程に移行するためのスクリュ駆動モータ回転数
信号１２及びヒータ温度設定信号１０を該監視設定装置
７にて計算し、得られる各信号を押出成形装置１に与え
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュ構成の押
出成形装置、例えば、押出ラミネート装置、押出フィル
ム製造装置、押出ダイコータ等における段取作業の自動
化装置及び自動化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリュ構成の押出成形装置を運
転する場合には、次のような段階では特別な段取作業が
行われている。

【０００３】（１）押出成形装置の起動時 押出成形装置の起動時には、樹脂の酸化を防止するため
に、最初は低温に設定された温度で押出成形装置を低速
にて運転し（スクリュの回転数を下げ）、次に生産温度
まで装置温度を上昇させ、金型部の温度が生産温度に達
したら、金型部から吐出される樹脂が安定しているかに
ついて、Ｔダイにおいては製膜状態を目視にて製膜中の
焼けた樹脂や、ゴミ等が無いか判断して、正常であるな
らば押出成形装置の運転速度を上げ（スクリュの回転数
を上げ）本生産に入る。

【０００４】（２）押出成形装置の終了時 押出成形装置の終了時には、樹脂の酸化を防止するため
に、生産温度であったものをある一定温度に低下させ、
温度が下がった段階で押出成形装置を停止させる。な
お、成形に使用している樹脂の種類によって、一旦パー
ジ用の樹脂に切り換えてから温度を低下させる場合があ
る。このとき、パージの完了は、通常、目視によって前
記（１）と同様な判断が行われている。

【０００５】（３）樹脂の交換時 押出成形装置で使用している樹脂を交換するには、現在
使用している樹脂の設定温度から、次に使用する樹脂の
設定温度に変更する。樹脂替えを設定温度変更後または
変更前に行うかは、樹脂によって加工できる温度が違う
ため、ケースバイケースで行われる。樹脂替えが行われ
た際の樹脂の入れ替わりの判別は、通常、前記（１）と
同様に、押出成形装置から排出される成形樹脂について
目視で行われている。

【０００６】なお、成形に使用している樹脂の性質によ
っては、例えば、次回使用する樹脂が今回のものよりも
粘度が低いもの（柔らかい樹脂）の場合、そのまま樹脂
を流すと樹脂が押し切れないため、少し固い樹脂に一旦
切換え、前の樹脂を押し出すことがある。このような樹
脂はパージ用樹脂といわれている。そのパージ完了の判
別も、通常、目視にて行われている。また、酸化性樹脂
を押し出す場合にもパージ樹脂を使用する場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】スクリュ構成の押出成
形装置において、押出成形装置の始動、停止および樹脂
の交換等の段取作業を行うためには、前記したように、
押出成形装置の金型部の設定温度及びスクリュ回転数を
段階的に切り換える必要がある。また、押出成形装置の
停止後もしくは樹脂交換作業の前には、一定量のパージ
用樹脂で押出成形装置内を流すことがある。

【０００８】しかしながら、前記の段取作業は次の〜
の作業の自動化が困難性である理由から簡素化および
効率化が図れないのが現状である。

【０００９】生産ロスをなくすために押出成形装置の
金型部が設定温度に達したことを確認した後に生産体制
に移行しなければならない。

【００１０】樹脂交換作業は人手を要し、自動化が困
難である。

【００１１】樹脂交換を行う場合、生産ロスをなくす
ために、樹脂が入れ替わったことを目視で確認してお
り、自動化が困難である。

【００１２】生産ロスをなくすために、押出成形装置
の運転時に吐出される樹脂が安定しているか、即ち、吐
出される樹脂にゴミやヤケがないかを目視で確認してお
り、自動化が困難である。

【００１３】そこで本発明は、押出成形装置における前
記した段取作業を自動化し作業の効率化を図る自動化装
置及びその自動化方法を提供することを目的とする。ま
た本発明は、押出成形装置における樹脂の入れ替わりや
樹脂の安定化の判断を効率的に行う自動化装置及びその
自動化方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明の押出成形装置の段取作業自動化装置
は、（１）押出成形装置で使用される樹脂量を樹脂使用
量信号に変換して監視設定装置に与えるための樹脂計量
器と、（２）押出成形装置におけるヒータ温度の実測値
をヒータ温度実測値信号に変換して監視設定装置に与
え、且つ該監視設定装置で計算して得たヒータ適正温度
設定信号に基づいて押出成形装置のヒータに適切な電力
を印加するための温度設定器と、（３）前記樹脂使用量
信号と予め記憶していた樹脂量のデータとを比較するこ
とにより、成型時に押出成形装置から排出される成形樹
脂の安定状態を判別することができ、及び／又は樹脂替
え時に押出成形装置から排出される成形樹脂の樹脂替え
状態を判別することができ、並びに満足される各状態を
確認した後に次工程に移行するためのスクリュ駆動モー
タ回転数信号及びヒータ温度設定信号を押出成形装置に
対して発することができる監視設定装置と、（４）前記
監視設定装置から発せられるスクリュ駆動モータ回転数
信号を押出成形装置のスクリュ駆動モータに与える電力
に変換するモータドライバを含むことを特徴とする。

【００１５】また、本発明の押出成形装置段取作業の自
動化方法は、押出成形装置の始動、停止、及び樹脂の交
換作業を含むスクリュ構成の押出成形装置の段取作業を
自動運転する方法であって、（１）押出成形装置で使用
される樹脂の使用量信号を監視設定装置に与えること、
（２）押出成形装置におけるヒータ温度の実測値信号を
監視設定装置に与えること、（３）該監視設定装置にお
いて、前記樹脂の使用量信号と予め記憶していた樹脂量
のデータとを比較することにより、成型時に押出成形装
置から排出される成形樹脂の安定状態を判別し、及び／
又は樹脂替え時に押出成形装置から排出される成形樹脂
の樹脂替え状態を判別し、満足される各状態を確認する
こと及び、（４）前記満足される各状態を確認した後に
次工程に移行するためのスクリュ駆動モータ回転数信号
及びヒータ温度設定信号を該監視設定装置にて選択し、
得られる各信号を押出成形装置に与えることを自動的に
行うことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の押出成形装置の
段取作業自動化装置のシステム構成を示す。図１におい
て１は押出成形装置であり、２は樹脂を成形しながら排
出するための金型部である。３は押出成形装置１で使用
される樹脂量を計量するための樹脂計量部である。４は
押出成形装置１に樹脂を供給するための樹脂供給装置で
ある。５は押出成形装置１で使用される樹脂量を樹脂使
用量信号６に変換し、該樹脂使用量信号６を後記する監
視設定装置７に与えるための樹脂計量器である。

【００１７】８は押出成形装置１におけるヒータ温度の
実測値をヒータ温度実測値信号９に変換して監視設定装
置７に与え、且つ監視設定装置７で計算して得たヒータ
温度設定信号１０に基づいて押出成形装置１のヒータに
適切な電力を印加するための温度設定器である。

【００１８】７は樹脂使用量信号６と予め記憶していた
樹脂量のデータとを比較して、押出成形装置１から排出
される樹脂成形品の状態（樹脂の状態ということがあ
る。）を判別し、及び／又は樹脂替え状態を判別し、良
好な各状態を確認した後に次工程に移行するためのスク
リュ駆動モータ回転数信号１２及びヒータ温度設定信号
１０を押出成形装置１に対して発する監視設定装置であ
る。１３は監視設定装置７から発せられるスクリュ駆動
モータ回転数信号１２を押出成形装置１のスクリュ駆動
モータ１４に与える電力に変換するモータドライバであ
る。監視設定装置７において入出力される信号は、全て
信号入力Ｉ／Ｆ１１を経由して行われる。

【００１９】本発明の押出成形装置の段取作業自動化装
置及び自動化方法は、従来目視にて行っていた樹脂の状
態の判別や、樹脂の入れ替わりの判別に関して、目視に
よる確認の代りに、樹脂が安定するのに必要な樹脂量、
及び／又は樹脂替えを行う際に樹脂が完全に入れ替わる
までの樹脂量にて判別するものである。従って、これら
の各樹脂量については、予め、把握しておく必要があ
り、また常に各樹脂の安定状況及び運転状況の変化に対
するこれらの押出成形装置で消費する樹脂量に関するデ
ータを監視設定装置に予め取り込んで記憶させておく。

【００２０】（１）押出成形装置の始動段階の自動化 図２は、押出成形装置の始動段階における開始時点から
の経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフにして
示したものである。図１及び図２に基づいて、押出成形
装置の始動段階の自動化について説明する。

【００２１】第一昇温段階： 押出成形装置の始動段階
では樹脂の酸化防止のためヒータを低温に設定する必要
がある。そのためにヒータを予め低温に設定した予備加
熱温度（例えば、通常、金型部で約２３０℃程度）に達
するまで（例えば、図２のＡ点まで）、監視設定装置７
から発せられるヒータ温度設定信号１０に基づき温度設
定器８でヒータに適切な電力を与え加熱する。次いで、
一定時間（例えば、図２のＢ点まで）、その温度に保持
する。この第一昇温段階では、押出成形装置１のスクリ
ュの回転数はゼロである。

【００２２】この第一昇温段階において、ヒータ実測温
度が温度設定器８でヒータ温度実測値信号９に変換さ
れ、信号入力Ｉ／Ｆ１１を経由して監視設定装置７に入
力され、樹脂の種類により予め設定されている予備加熱
温度になる時点が昇温の完了点（図２のＡ点）として自
動的に判別される。次いで、監視設定装置７に予め設定
されている保持時間の間、温度設定器８によりヒータを
一定温度に保持する。第一昇温段階は上記の如く自動実
行される。

【００２３】第二昇温段階： 前記第一昇温段階の終了
後に第二昇温段階が開始され（図２のＢ点）、監視設定
装置７に記憶されている押出成形が行われる温度（例え
ば、約３４０℃）迄ヒータ温度を前記第一昇温段階と同
様なプロセスで自動的に上昇させる。このとき、監視設
定装置７から金型部２のリップシール開封信号が発せら
れ、同時にスクリュ駆動モータ回転数信号１２が発せら
れ、モータドライバ１３によりスクリュ駆動モータ１４
を回転させることにより、押出成形装置１のスクリュが
低速（例えば、５〜７ｒｐｍ）にて回転する。第二昇温
段階は上記の如く自動実行される。

【００２４】成形段階： 第二昇温段階の終了時点（図
２のＣ点、例えば約３４０℃）に到達すると、監視設定
装置７にて金型部２から排出される樹脂成形品の樹脂の
状態を一定の品質とするために、後記する樹脂安定確認
判別方法が実行される。該判別方法で樹脂の状態が満足
されるものと判別されたならば、監視設定装置７から押
出成形装置１のスクリュの回転数が高速（例えば、１０
０ｒｐｍ〜スクリュの最高回転ｒｐｍ）であるスクリュ
駆動モータ回転数信号１２が発せられ、モータドライバ
１３によりスクリュ駆動モータ１４を回転させて、高速
運転が開始され（図２のＤ点）、最初に成形用樹脂によ
る成形装置内の押出洗浄が行われ、引き続き本成形が行
われる。

【００２５】（２）押出成形装置の停止段階の自動化 図３は、パージ用樹脂によるパージ処理を行わない場合
の押出成形装置７の停止段階における経過時間と金型部
２の温度の関係の一例をグラフにして示したものであ
る。図４はパージ用樹脂によるパージ処理をおなう場合
の押出成形装置１の停止段階について図３と同様に示
す。図３及び時４に基づいて押出成形装置１の停止段階
の自動化について説明する。

【００２６】 パージ処理を行わない場合 押出成形装置１における成形段階が終了し停止段階の開
始点（図３のＥ点）に到達すると監視設定装置７からの
指令により、前記と同様なプロセスでスクリュの回転が
低速（例えば、５〜７ｒｐｍ）に切換えられ、同時にヒ
ータ温度が低下させられ、２３０℃迄達した時点（図３
のＦ点）で、押出停止（０ｒｐｍ）、電源オフ、及びＴ
ダイリップ封止の指令が自動的になされる。

【００２７】 パージ処理を行う場合 押出成形装置１における成形段階の終了前において、パ
ージ用樹脂を用いて押出成形装置内の洗浄を行う場合が
ある（図４のＧ点からＥ点）。パージはまず現在使用中
の成形用樹脂からパージ用樹脂に切り換わる（図４では
成形用樹脂としてエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、パージ用樹脂として低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）の例が示されている。）。

【００２８】押出成形装置１から排出される成形樹脂が
パージ用樹脂に全て切り替わったことを、後記に説明す
る樹脂替え完了の自動判別方法に従って確認する。この
確認で完全な樹脂替えが行われた場合には、監視設定装
置７からトリガが出力され（図４のＥ点）、押出成形装
置１のヒータ温度を降下させ（図４では２９０℃から２
３０℃へ降下）、その間スクリュの回転が低速（例え
ば、５〜７ｒｐｍ）に切換えられる。必要とされる降下
温度（図４では２３０℃）までヒータ温度が到達した時
点（図４のＦ点）で、ヒータ温度実測値信号９を受けて
監視設定装置７からトリガが発せられ、押出停止（０ｒ
ｐｍ）、電源オフ、及びＴダイリップ封止の指令が自動
的になされる。

【００２９】（３）押出成形装置の樹脂替え時の自動化 図５及び図６は、パージ用樹脂が無い場合の樹脂替え時
における経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフ
にして示したものである。ヒータ温度とスクリュ駆動モ
ータ回転数を変更してから成形用樹脂を交換する場合
（図５）と、反対に成形用樹脂を交換してからヒータ温
度とスクリュ駆動モータ回転数を変更する場合（図６）
がある。

【００３０】図５では、低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）からポリプロピレン（ＰＰ）への樹脂替えが行われ
る場合を示す。ＰＰは３００℃を超えると樹脂の変質が
生じるので、ＰＰに適した温度（３００℃）に変更して
から樹脂がえが行われる。即ち、ＰＰ温度設定指令（ト
リガ）が監視設定装置７から発せられ、押出成形装置１
のヒータ温度を３００℃に、押出スクリュの低速回転
（５〜７ｒｐｍ）状態で低下させる。３００℃の温度確
認後、３０分間その状態を維持して温度の安定を待っ
て、スクリュの回転数を高速回転（１００ｒｐｍ〜トッ
プｒｐｍ）とし、同時にＰＰへの樹脂交換を開始する。

【００３１】図６では、図５の場合とは逆にポリプロピ
レン（ＰＰ）から低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）への
ＬＤＰＥ樹脂替えが行われる場合を示す。ＰＰの温度に
よる変質が生じないように、押出スクリュが高速回転
（１００〜トップｒｐｍ）で、３００℃においてＰＰか
らＬＤＰＥへの樹脂がが行われる。次いで押出スクリュ
の低速回転（５〜７ｒｐｍ）にてＬＤＰＥに適した温度
（３４０℃）に上昇させるＰＥ温度設定指令、低速開始
指令（トリガ）が発せられ実行される。温度が３４０℃
に達した時点で一定時間（３０分間）その状態を保持さ
れる。次いで、高速運転開始指令により高速運転（１０
０〜トップｒｐｍ）が開始され、押出成形装置１内が洗
浄される。

【００３２】図７は、パージ用樹脂が有る場合の樹脂替
え時における経過時間と金型部の温度の関係の一例をグ
ラフにして示したものであり、エチレンビニルアルコー
ル（ＥＶＡ）から低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に樹
脂替えする場合に、ＥＶＡを一旦、パージ用樹脂〔ＬＤ
ＰＥ（ＭＩ０．５〜２）〕に変更した後に、ＬＤＰＥに
樹脂替えする場合を示す。

【００３３】ＥＶＡは２９０℃を超えると樹脂の変質が
生じるので、２９０℃の状態で、樹パージ用樹脂の交換
と、次回に成形に用いるＬＤＰＥへの交換の２度の樹脂
交換を行う。この樹脂交換の後、図６の場合と同様な段
取りで、温度上昇（３４０℃へ）とスクリュの高速回転
状態（１００〜トップｒｐｍ）での樹脂による押出洗浄
が行われる。

【００３４】上記（１）〜（３）の各自動化に用いられ
る、「昇温もしくは降温完了判別方法」、「樹脂安定確
認判別方法」、「樹脂替え完了の判別方法」の共通的な
手法は、次の方法により行われる。

【００３５】（４）昇温もしくは降温完了判別方法 昇温もしくは降温完了の判断は、予め定められて監視設
定装置に記憶されているヒータ温度設定値に対して実測
値±α℃（αは監視設定装置にて設定）以内に納まって
いるかについてを判別の基準とし、確認後トリガを出力
する。

【００３６】（５）樹脂安定確認判別方法 成形樹脂の安定確認判別は、まず成形樹脂の安定に必要
な樹脂使用量についての種々の条件の場合のデータを監
視設定装置に記憶させておき、特定の条件の場合の該必
要な樹脂使用量を監視設定装置で設定する。この設定値
に対して監視している樹脂使用量が超えたことを判別の
基準とし、それを確認した後にトリガが出力される。樹
脂使用量の監視開始点は、入電時、第一昇温終了時、第
二昇温開始時等、種々に設定可能である。また、樹脂使
用量設定値に対して監視している樹脂使用量が超えた
際、第二昇温が完了していなければトリガは出力できな
い。

【００３７】（６）樹脂替え完了の判別方法 樹脂替えもしくはパージが完了するまでに必要な樹脂使
用量を監視設定装置に設定する。この設定値に対して監
視している樹脂使用量が超えたことを判別の基準とし、
それを確認した後にトリガが出力される。樹脂使用量の
監視開始点は、手動で設定する方法、プログラム等によ
り自動的に設定する方法等いずれの方法も適用できる。
また、樹脂原料供給装置が複数あり、信号により自動的
に切り換えることができる場合、本トリガ信号を使用す
ることも可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明の押出成形装置の段取作業自動化
装置及び自動化方法は上記のように構成されることによ
り、押出成形装置における樹脂の入れ替わりや樹脂の安
定化の判断、並びに昇温及び降温完了の判断を自動的に
効率的に行い、自動化が困難な各種段取り作業の自動化
を実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の押出成形装置の段取作業自動化装置の
システム構成を示す。

【図２】押出成形装置の始動段階における開始時点から
の経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフにして
示したものである。

【図３】パージ処理を行わない場合の押出成形装置の停
止段階における経過時間と金型部の温度の関係の一例を
グラフにして示したものである。

【図４】パージ処理をおなう場合の押出成形装置の停止
段階について同様に示す。

【図５】パージ用樹脂が無い場合の樹脂替え時における
経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフにして示
したものである。

【図６】パージ用樹脂が無い場合の樹脂替え時における
経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフにして示
したものである。

【図７】パージ用樹脂が有る場合の樹脂替え時における
経過時間と金型部の温度の関係の一例をグラフにして示
したものである。

【符号の説明】

１ 押出成形装置 ２ 金型部 ３ 樹脂計量部 ４ 樹脂供給装置 ５ 樹脂計量器 ６ 樹脂使用量信号 ７ 監視設定装置 ８ 温度設定器 ９ ヒータ温度実測値信号 １０ ヒータ温度設定信号 １１ 信号入力Ｉ／Ｆ １２ スクリュ駆動モータ回転数信号 １３ モータドライバ １４ スクリュ駆動モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）押出成形装置で使用される樹脂量
   を樹脂使用量信号に変換して監視設定装置に与えるため
   の樹脂計量器と、 （２）押出成形装置におけるヒータ温度の実測値をヒー
   タ温度実測値信号に変換して監視設定装置に与え、且つ
   該監視設定装置で計算して得たヒータ適正温度設定信号
   に基づいて押出成形装置のヒータに適切な電力を印加す
   るための温度設定器と、 （３）前記樹脂使用量信号と予め記憶していた樹脂量の
   データとを比較することにより、成型時に押出成形装置
   から排出される成形樹脂の安定状態を判別することがで
   き、及び／又は樹脂替え時に押出成形装置から排出され
   る成形樹脂の樹脂替え状態を判別することができ、並び
   に満足される各状態を確認した後に次工程に移行するた
   めのスクリュ駆動モータ回転数信号及びヒータ温度設定
   信号を押出成形装置に対して発することができる監視設
   定装置と、 （４）前記監視設定装置から発せられるスクリュ駆動モ
   ータ回転数信号を電力に変換して押出成形装置のスクリ
   ュ駆動モータに与えるモータドライバ、を含むことを特
   徴とする押出成形装置の段取作業自動化装置。
2. 【請求項２】 押出成形装置の始動、停止、及び樹脂の
   交換作業を含むスクリュ構成の押出成形装置の段取作業
   を自動運転する方法であって、 （１）押出成形装置で使用される樹脂の使用量信号を監
   視設定装置に与えること、 （２）押出成形装置におけるヒータ温度の実測値信号を
   監視設定装置に与えること、 （３）該監視設定装置において、前記樹脂の使用量信号
   と予め記憶していた樹脂量のデータとを比較することに
   より、押出成形装置から排出される成形樹脂の安定状態
   を判別し、及び／又は樹脂替え状態を判別し、満足され
   る各状態を確認すること及び、 （４）前記満足される各状態を確認した後に次工程に移
   行するためのスクリュ駆動モータ回転数信号及びヒータ
   温度設定信号を該監視設定装置にて選択し、得られる各
   信号を押出成形装置に与えること、を自動的に行うこと
   を特徴とする押出成形装置段取作業の自動化方法。