JPS61172718A - プラスチツク押出成形ラインにおける制御システム - Google Patents

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、連続して長尺物あるいは薄板物の押出をなす
プラスチック押出成形ラインにおける自動変速システム
に関する。

（従来の技術） プラスチック押出機において、、長尺物や薄板物を取扱
う場合にはギヤポンプと引張機とを備えた押出成形ライ
ンが用いられている。

そして、この種の成形ラインでは、押出スクリュー、ギ
ヤポンプ、引張機は速度制御可能なモータによって駆動
され、成形品の種類及びサイズに応じた速度変更がなさ
れている。

従来、これら３種のモータに対してそれぞれ単独に目標
スピードを設定するシステムの他に、まず最初にギヤポ
ンプのスピードを変更し、押出スクリュー及び引張機は
その結果生じる偏差樹脂圧。

偏差寸法を無くするように制御されるシステムが用いら
れている。また、特開昭４８−１７８５３号公報にはギ
ヤポンプの定速確保と引張機とのマツチングのために、
ギヤポンプと引張機との同期化を図ったシステムが提案
されている。

（発明が解決しようする問題点） しかるに、押出スクリューの押出量、ギヤポンプの吐出
量、引張機により引張られる成形品の引張スピードは、
それら押出しスクリュー、ギヤポンプ、引張機を駆動す
るモータのスピードが同一に変化しても、樹脂洩れや、
引張時のスリップが発生するため、目標スピードをそれ
ぞれ単独に変更するだけでは、各々のスピードがマツチ
ングせず、不安定となりやすく、変速をスムーズに短時
間に行うことができない。

また、最初にギヤポンプのスピードを変更するシステム
では、押出スクリューおよび引張機はフィードバック制
御（一般にはＰＩＤ）で追従するので、一度に大きな変
速は無理である上に、変速に要する時間が多くかかり、
また、変速時に不安定となることがある。

さらに、ギヤポンプモータと引張機モータとの同期化を
図ったシステムでは、ギヤポンプと引張機とのスピード
整合はなされるが、変速時における押出スクリューの押
出量、ギヤポンプの吐出量。

引張機により引張られる成形品のスピードの整合を図る
ものではない。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るプラスチック押出成形ラインでは。

押出用モータとギヤポンプ用モータと引張機用モータの
すべて若しくは少なくとも２つのモータに対して１例え
ば時間の経過に対して一定勾配での速度上昇や、２次曲
線に沿った速度上昇等の使用者が任意に設定できる変速
曲線による速度制御を可能となし、さらに、実施態様と
してそれらモータの変速開始タイミングが基準となるモ
ータの変速開始タイミングに対して、進み位相若しくは
遅れ位相の任意の設定を可能となしている。

なお、前記変速曲線及び変速開始タイミングは。

例えばＣＲＴ等の表示装置の画面を見ながら操作キーに
よって設定がなされる。

（作用） 押出用モータ、ギヤポンプ用モータ、引張機用モータの
すべて若しくは少なくとも２つのモータに対する変速曲
線、さらにはそれらモータの変速開始タイミングを１例
えばＣＲＴ等の表示装置の画面を見ながら設定して、モ
ータ相互の変速特性や、樹脂洩れ、引張時のスリップ等
に起因するスクリュー押出量、ギヤポンプ吐出量、引張
成形品の引張スピードの変速時における違いを吸収した
短時間での一括速度変更が行われる。

（実施例） 以下２本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は０本発明に係るプラスチック押出成形ラインに
おける制御システムを示している。

このプラスチック押出成形ラインは５パイプ等の長尺物
や薄板物を連続して押し出すラインであり、押出機１の
押出方向側にギヤポンプ２及び引張機３とを備えている
。

押出ｍｌには、押出用モータ４によって回転駆動される
メインスクリュー５が設けられ、原料ホッパ６に投入さ
れた樹脂はこのメインスクリュー５によって順次押し出
される。

ギヤポンプ２は、前記押出機１によって押出された樹脂
を該ギヤポンプ２を駆動させるギヤポンプ用モータ７の
回転によって成形用金型８へ吐出させるポンプであって
、前記ギヤポンプ用モータ７の回転数と樹脂吐出量は完
全な比例関係に保たれる。

前記成形用金型８から取出された成形品は１寸法成形装
置９にて所定の寸法に成形された後引張機３で引き取ら
れる。この引張機３は引張機用モータ１１によって駆動
されている。

前記押出４１１ｉ１とギヤポンプ２間のアダプタ部１２
に樹脂圧センサ１３が設けられ、押出機１はこの樹脂圧
センサ１３からの信号をもとに所定の樹脂圧での押出し
が可能な定価制御がなされている。

また９寸法成形装置９の入口側には９寸法センサ１４が
設けられ、引張機３はこの寸法センサ１４からの信号を
もとに所定の寸法での成形が可能な定価制御がなされて
いる。

前記押出用モータ４は、第一のモータ制御装置１５によ
って駆動制御され、ギヤポンプ用モータ７は第二のモー
タ制御装置１６によって駆動制御され、引張機用モータ
１１は第三のモータ制御装置１７によって駆動制御され
ている。これらモータ制御装置１５，１６．１７は、対
応するモータをそれぞれ任意の変速曲線に沿った速度制
御を行う。

システム制御装置１８は、プラスチック押出成形ライン
全体にわたる始動、変速等の動作を自動制御する装置で
あって、前記押出用モータ４の回転数を検出する第一の
回転センサ１９．前記ギヤポンプ用モータ７の回転数を
検出する第二の回転センサ２０．前記引張機用モータ１
１の回転数を検出する第三の回転センサ２１．及び前記
樹脂圧センサ１３１寸法センサ１４等の各種制御センサ
からの信号を評価２判別して、予め決められた手順に従
って、前記３つのモータ制御装置１５，１６゜１７の作
動を指令制御する。

一方１作業者は前記システム制御装置１８の前面に取付
けたＣＲＴディスプレイ２２ａの画面を見ながらテンキ
ー２３および指令キー２４の打鍵操作によって、始動条
件の設定の他に変速時における２つのパラメータ（変速
曲線、タイミング時間）の設定ができるようになされて
いる。

この指令キー２４は、予め組み込んだ基本手順を実行さ
せるキーであって、後述する変速条件の画面を呼出す呼
出キー２４ａ、変速条件設定キー２４ｂ、確認キー２４
Ｃ等を備えている。なお。

図中２５は表示ランプ群で自動運転中２手動運転中、正
常運転中、異常運転中、変速進行中等のシステム全体の
各種状態を表示する。

第３図に、前記ＣＲＴディスプレイ２２ａに表示される
変速時におけるパラメータを設定するためのパラメータ
設定表２５を例示している。

このパラメータ設定表２５は、縦欄が番号欄２６で横欄
が度数欄２７になされ、データはこの変数４Ｍ２７で設
定された制御変数の各々に対して設定される。この制御
変数は１本例ではギヤポンプ用モータ７の変速曲線、押
出用モータ４のタイミング時間と変速曲線、引張機用モ
ータ１１のタイミング時間と変速曲線、との計５つの変
数が与えられている。なお、これらの制御変数は押出用
モータ４とギヤポンプ用モータ７とに限って設定しても
よく、さらにギヤポンプ用モータ７と引張機用モータ１
１とに限って設定してもよい。

前記パラメータ設定表２５に設定可能な変速曲線は、各
モータの回転数の時間変化を示す曲線であって、第４図
に例示している。

第４図（Ａ）はストレートに立上る特性、同図（Ｂ）は
直線傾斜を有する立上り特性、同図（Ｃ）は２次曲線傾
斜を有する立上り特性、同図（Ｄ）は２次曲線傾斜を有
する立上り特性であり、それらの特性は１例えば予め決
めておいた符号を前記パラメータ設定表２５に書き込む
ことによってなされる。さらに、第４図で例示した変速
曲線の他に作業者は任意な変速曲線を設定することがで
きる。

なお、前記パラメータ設定表２５で設定される変速曲線
は、モータ相互間の変速特性を補償するだけでなく、樹
脂洩れや引張時のスリップ等に起因する誤差スピード分
をも補償するものである。

タイミング時間は、変速時における３種のモータ４，７
．１１の特性の違いを吸収して、所定の変速を安定にス
ムーズに行い、変速時間を最小にするための制御変数で
あり、ギヤポンプ用モータ７の変速開始時間を基準とし
て押出機用モータ４及び引張機用モータ１１の変速開始
を進み５遅れ任意に設定される。

第５図は、前記システム制御装置１８のハードウェアを
各種基本ボードによって構成した場合を示す。

ＣＰＵボード２８は、メモリボード２９および各種入出
力インターフェース回路の制御の中心となるボードで、
ＣＰＵの他にパルスカウント、ＣＲＴコントローラ、キ
ーコントローラなどのＬＳＩを収納している。このＣＰ
Ｕボード２８は、各種キーを装備したキーボード２２ｂ
および前記ＣＲＴディスプレイ２２ａの制御をするとと
もに。

マザーボード３０を介して前記メモリボード２９゜入力
ボード３１．出力ボード３２の各種ボードを制御してい
る。

メモリボード２９は、増設可能なボードで、４キロバイ
ト又は８キロバイト毎にＲＯＭとＲＡＭとの切換えが可
能で、パラメータテーブル２９ａ。

運転条件テーブル２９ｂ、出カバソファテーブル２９Ｃ
等のデータテーブルを含んでいる（第７図参照）。

パラメータテーブル２９ａは、前記テンキー２３の打鍵
操作によって書き込んだパラメータ設定表２５の内容が
記憶されているテーブルである。

運転条件テーブル２９ｂは、押出成形ラインの適正制御
を行うために設けた各種制御対象の目標値が記憶されて
いるテーブルで、これら制御対象はこのテーブル上の内
容を目標値とする定価制御及び自動シーケンス制御がな
される。

出力バッファテーブル２９Ｃは、前記３つのモータ制御
装置１５，１６．１７の作動を指令するデータが一時記
憶されているテーブルである。

入力ボード３１は、各種センサ類で検出されたアナログ
検出信号及びデジタル検出信号が入力されるボードであ
る。

出力ボード３２は、前記モータ制御装置１５゜１６．１
７や１図示はしていないが樹脂を溶融させるブロックヒ
ータ等を駆動制御する指令信号を出力するボードである
。

次に、上記構成からなるプラスチック押出成形ラインの
自動制御システムの中で、モータの速度変更に係るシス
テムのソフトウェアに関し、第６図乃至第１１図を参照
して説明する。

第６図は、前記メモリボード２９のＲＯＭ内に収納され
ているマルチタスク型オペレーティングシステムの概略
を示し、このシステムは、予め設定した単位時間毎に多
数のプログラムが並列的に動作するように管理するシス
テムである。

同図では、リアルタイムオペレーティングシステム３３
の管理のもとに以下に示す４つのプログラムが例示され
ている。

１）制御プログラム３４ ２）出力プログラム３５ ３）パラメータ設定プログラム３６ ４）速度変更指令プログラム３７ 制御プログラム３４は、０．１秒毎に走るプログラムで
、前記運転条件テーブル２９ｂに書き込まれているデー
タを目標値として、複数の制御対象を定価制御するプロ
グラムで、特に本例では速度変更等において必要な各種
制御対象の出力率を前記運転条件テーブル２９ｂから前
記出カバソファテーブル２９ｃへ書き込みを行う（第７
図参照）。

このプログラムの流れ図を第８図に示す。

第８図において、ステップ■で例えばモータ速度等の目
標値をチェックし、ステップ■でこの目標値と比較され
る実際の測定値をセンサ類から読み込んでチェックする
。そして、ステップ■で目標値と測定値との偏差を求め
、この偏差を用いてステップ■にてＰＩＤ演算が行われ
、各種制御対象の適正作動に必要なフィードバック制御
をなす準備をする。ついでステップ■で速度変更が指令
されたかどうかを判断し、速度変更が指令されていると
ステップ■で出力率を決定するとともにステップ■でこ
の出力率を前記出力パフフッテーブル２９ｃヘセツトす
る。一方ステップ■で速度変更の指令が確認されないと
ステップ■■をジャンプしてリターンする。

出力プログラム３５は、０．１秒毎に走るプログラムで
、前記出カバソファテーブル２９ｅの内容のうち、モー
タ制御に関するデータを前記モータ制御装置１５．１６
．１７へ出力する。このプログラムの流れ図を第９図に
示す。

第９図において、ステップ■でテーブル値が異常な値に
なっていないかどうかの妥当性チェックを行い、このテ
ーブル値が予め決めた安全範囲内にあればステップ■に
てテーブル値を該当モータ制御装置へ出力する。一方、
ステップ■で異常値であると判断されるとステップ［相
］にて異常表示を行ってリターンする。

パラメータ設定プログラム３６は、０．２秒毎に走るプ
ログラムで、前記パラメータテーブル２９ａの内容をキ
ー人力によって書き換える。このプログラムの流れ図を
第１θ図に示す。

第１Ｏ図において、ステップ０で前記呼出キー２４ａが
押されて前記パラメータ設定表２５の画面がコールされ
ているかどうかを判断し、呼出キー２４ａが押されてい
ると、ステップＯでパラ！−タ設定表２５を表示する。

ついで、ステップ０で前記変速条件設定キー２４ｂが押
されたかどうかを判断し、押されているとステップ［相
］でカーソルを表示する。さらにステップ［相］でデー
タの入力が確認され、ステップ［相］で前記確認キー２
４Ｃが押されたのが確認されるとステップＯで前記パラ
メータテーブル２９ａに新たに入力したデータをセント
するとともに画面上に表示させる。一方。

ステップ■＠［相］■で所定のキー操作が行われないと
リターンする。

速度変更指令プログラム３７は、０．１秒毎に走るプロ
グラムで、速度変更指令により前記パラメータテーブル
２９ａの内容から必要なデータを選定して、運転条件テ
ーブル２９ｂへ書き込みを行う。このプログラムの流れ
図を第１１図に示す。

第１１図において、ステップ［相］で速度変更指令が出
力されたかどうかをチェックし、速度変更指令が出力さ
れていると、ステップ［相］で計時カウントを行って速
度変更におけるタイミングを計り。

ステップ［相］でこのタイミングでの速度変更値の確認
を行ってステップ■にて所定の速度変更が終了したかど
うかを判断する。そして所定の速度変更が終了するまで
の間ステップ［相］で速度変更中を示すフラグをセント
しておく。ステップ０は、前記パラメータ設定表２５の
中から該当パラメータを選出するステップであり、この
ステップで選出されたパラメータの前記タイミングにお
けるモータ目標速度及び出力率はステップ［相］で選出
されると。

ステップ［相］でこれらのデータを運転条件テーブル２
９ｂにセ−／　トする。一方、ステップ［相］で速度変
更指令が出力されていないと判断された場合と。

ステップ■で所定の速度変更が終了したと判断された場
合には、ステップ［相］で速度変更中を示すフラグをク
リアしてリターンする。

（従来例と本例との比較結果） 第１２図及び第１３図は、変速時における押出機ｌとギ
ヤポンプ２の押出量の時間変化を例示している。

第１２図において、ギヤポンプ２からの押出量は、ギヤ
ポンプ用モータ７の回転数と完全に比例しているので、
変速時においてもステップ状の曲線３８で立上る。

しかるに、押出用モータ４を樹脂圧を一定にするような
フィードバック制御で追従させるだけの従来の制御方法
では、この押出用モータ４はフィードバック制御の安定
化のためにゆっくりした追従曲線３９に沿って立上る。

一方１本例においてギヤポンプ用モータ７と押出用モー
タ４との双方に対して同一の変速率を有する変速曲線を
指令すると、押出機１からの押出量曲線４０はギヤポン
プ２の押出量（Ｑ、）に対して誤差分（Ｑｔ）を残した
押出量（Ｑｔ）までは急速に増加し、以後は通常のフィ
ードバック制御と同じ追従曲線で追従していく。

さらに１本例において、押出用モータ４のタイミング時
間をマイナス側（即ち進み側）に設定して、押出用モー
タ４の作動タイミングをギヤポンプ用モータ７の作動タ
イミングより早めることによって１曲線４１．４２のよ
うな急速追従を行うことが可能となる。

第１３図は、ギヤポンプ用モータ７の変速曲線に２次曲
線〔第４図（Ｄ）参照〕を設定し、押出用モータの変速
曲線をストレート〔第４図（Ａ）参照〕に設定するとと
もにタイミング時間をマイナス２．５秒に設定した場合
を例示し、この場合には押出量の完全な整合を行うこと
ができる。

なお８本項で示した押出機１とギヤポンプ２との関係は
、引張機３を用いた場合にも同様の結果が得られ、押出
量の整合を図ることができる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、モータ相互の変速特
性や、樹脂洩れ、引張時のスリップ等に起因する速度特
性の相異を吸収して、速度変更が短時間で極めてスムー
ズに行うことができ、速度変更に伴うロスを最小限に抑
えることができ、装置自体の保護をも図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラスチック押出成形ラインにお
ける制御システムの構成を示す概略図。 第２図はシステム制御装置の操作部を示す正面図。 第３図はパラメータ設定表を例示する図、第４図（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は変速曲線を例示するグラフ、第５
図はシステム制御装置のハードウェア構成を示すブロッ
ク図、第６図はオペレーティングシステムが制御するプ
ログラムを示す図、第７図は各種テーブルとプログラム
との関係を示す図、第８図は制御プログラムの内容を説
明する流れ図、第９図は出力プログラムの内容を説明す
る流れ図、第１Ｏ図はパラメータ設定プログラムの内容
を説明する流れ図、第１１図は速度変更指令プログラム
の内容を説明する流れ図、第１２図及び第１３図は従来
例と本例との比較結果を示すグラフである。 ■・・・押出機 ２・・・ギヤポンプ ３・・・引張機 ４・・・押出用モータ ７・・・ギヤポンプ用モータ １１・・・引張機用モータ 第３図 第４図 第５図 第６図 箇７図 第１０図　　　　　　　　　　　　第７７図第１２図 ＩＩ　１３　ｒｌＪ ｆｒ問

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）連続して長尺物あるいは薄板物の押出をなすプラス
   チック押出成形ラインにおいて、 押出用モータとギヤポンプ用モータと引張 機用モータのすべて若しくは少なくとも２つのモータが
   同一変化率指令に対し、任意の変速率を有する変速曲線
   による速度制御が可能となされることを特徴とするプラ
   スチック押出成形ラインにおける制御システム。 ２）前記変速曲線の変速開始タイミングが任意に設定可
   能となされた特許請求の範囲第１項記載のプラスチック
   押出成形ラインにおける制御システム。