KR20230162920A - 인플레이션성형장치 - Google Patents

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KR20230162920A
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가즈야 히오키
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

인플레이션성형장치는, 다이로부터 원통상으로 토출된 성형재료의 점도를 추정하는 점도추정부(144)와, 성형재료의 온도를 특정하는 온도특정부(145)와, 점도추정부(144)에 의하여 추정된 점도와 온도특정부(145)에 의하여 특정된 온도에 근거하여, 성형재료의 점도파라미터를 추정하는 파라미터추정부(146)를 구비한다.

Description

인플레이션성형장치
본 발명은, 인플레이션성형장치에 관한 것이다.
다이의 토출구로부터 용융된 성형재료를 막상(膜狀)으로 압출하고, 그것을 냉각부로부터의 냉각풍에 의하여 고화시켜 필름을 성형하는 인플레이션성형장치가 알려져 있다. 종래에는, 토출구의 폭이나 냉각부로부터의 냉각풍의 풍속이나 풍온을 조절함으로써 필름두께를 목표범위에 들게 하는 필름성형장치가 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2017-177348호
본 발명은 이러한 상황에 있어서 이루어진 것이며, 그 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 상품가치를 높인 인플레이션성형장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 인플레이션성형장치는, 다이로부터 원통상으로 토출된 성형재료의 점도를 추정하는 점도추정부와, 성형재료의 온도를 특정하는 온도특정부와, 점도추정에 의하여 추정된 점도와 온도검출부에 의하여 검출된 온도에 근거하여, 성형재료의 점도파라미터를 추정하는 파라미터추정부를 구비한다.
본 발명의 다른 양태도 또한, 인플레이션성형장치이다. 이 장치는, 다이로부터 원통상으로 토출된 성형재료의 응력분포를 추정하는 응력추정부와, 응력추정부에 의하여 추정된 응력분포에 근거하여, 성형재료의 점도분포를 추정하는 점도추정부를 구비한다.
또한, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성요소나 표현을 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 역시, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 상품가치를 높인 인플레이션성형장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 필름성형장치의 개략구성을 나타내는 도이다.
도 2는 도1의 제어장치의 기능 및 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 버블에 관한 각종 변수를 설명하는 도이다.
도 4는 시뮬레이션화면을 나타내는 도이다.
본 실시형태는, 인플레이션성형장치이다. 본 실시형태를 구체적으로 설명하기 전에, 본 실시형태가 해결해야 할 과제를 설명한다.
인플레이션성형장치에 있어서 어떠한 이유로 성형조건을 변경하는 경우, 성형조건을 변경함으로써 예를 들면 필름이 파단되는 경우가 있다. 필름이 파단된 경우, 인플레이션성형장치를 재차 기동해야 하여, 작업효율이 저하한다. 또, 성형재료도 낭비되어 버린다. 따라서, 성형조건을 변경한 경우를 시뮬레이션하고자 한다.
또, 종래의 인플레이션성형장치는, 버블에 발생하고 있는 평균의 응력만 추정할 수 있다. 버블에 발생하고 있는 평균의 응력이 파단임계값 이하이더라도, 예를 들면 버블에 발생하고 있는 가장 큰 응력(이하, 최대응력이라고도 한다)이 파단임계값을 초과하고 있으면, 당연히 버블은 파단된다. 즉, 평균의 응력만 추정할 수 있어서는, 정밀도가 높은 파단예측은 할 수 없다. 따라서, 버블에 발생하고 있는 응력의 분포를 추정하고자 한다.
이하, 이들 과제를 해결하는 본 실시형태에 관한 인플레이션성형장치를 설명한다.
도 1은, 실시형태에 관한 인플레이션성형장치(100)의 개략구성을 나타내는 도이다. 인플레이션성형장치(100)는, 다이(102)와, 냉각부(104)와, 한 쌍의 가이드부(106)와, 인취기(108)와, 권취기(110)와, 압력검출부(112)와, 온도검출부(114)와, 공기공급수단(116)과, 제어장치(120)를 구비한다.
또한, 이후에서는, 중심축(C)에 수직인 평면 상에 있어서 중심축(C)을 중심으로 하는 원의 원주를 따른 방향을 둘레방향으로 하여 설명한다.
다이(102)에 형성된 링상의 토출구(102a)로부터, 용융된 성형재료가 원통상으로 토출된다. 토출된 원통상의 성형재료의 내측에는, 다이(102)의 중심부에 형성된 공기분출구(102b)로부터, 적절한 타이밍에 공기가 분출되어, 원통상으로 부풀어 오른 박육(薄肉)의 필름(이하, "버블"이라고도 부른다)이 성형된다.
냉각부(104)는, 다이(102)의 상방에 배치된다. 냉각부(104)는, 버블에 냉각풍을 분사하여 버블을 냉각한다.
한 쌍의 가이드부(106)는, 냉각부(104)의 상방에 배치된다. 한 쌍의 가이드부(106)는, 버블을 인취기(108)로 안내한다. 인취기(108)는, 가이드부(106)의 상방에 배치된다. 인취기(108)는, 한 쌍의 핀치롤(118)을 포함한다. 한 쌍의 핀치롤(118)은, 도시하지 않은 모터로 구동되어 회전하고, 안내된 버블을 끌어올리면서 편평하게 절첩한다. 권취기(110)는, 절첩된 필름을 권취하여, 필름롤체(111)를 형성한다.
온도검출부(114)는, 버블표면의 온도분포를 검출한다. 온도검출부(114)는, 서모그래피 등의, 온도분포를 검출하는 적외선카메라이다. 또한, 온도검출부(114)는, 적외선카메라에 한정되지 않고, 예를 들면 스폿(점)의 온도를 검출하는 비접촉식의 온도센서여도 된다. 이 경우, 온도검출부(114)를 예를 들면 로봇암에 탑재하여, 버블의 주위를 이동시키면서 버블표면의 온도를 검출함으로써, 버블표면의 온도분포를 검출해도 된다. 온도검출부(114)는, 검출결과를 제어장치(120)에 송신한다.
공기공급수단(116)은, 주위의 공기를 보내 공기공급로(102c)로 송출하고, 공기분출구(102b)로부터 취출(吹出)한다. 즉, 공기공급수단(116)은, 버블 내에 공기를 공급한다.
압력검출부(112)는, 공기공급로(102c) 내의 압력을 검출한다. 또한, 압력검출부(112)는, 버블 내에 마련되어도 된다. 압력검출부(112)는, 검출결과를 제어장치(120)로 송신한다.
제어장치(120)는, 인플레이션성형장치(100)를 통합적으로 제어하는 장치이다. 제어장치(120)는, 예를 들면, 필름의 성형 중에 취득되는 데이터에 근거하여, 성형재료의 점도분포를 추정하거나, 성형재료의 점도모델식에 있어서의 점도파라미터를 추정하거나 한다.
도 2는, 제어장치(120)의 기능 및 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 여기에 나타내는 각 블록은, 하드웨어적으로는, 컴퓨터의 CPU를 비롯한 소자나 기계장치로 실현할 수 있고, 소프트웨어적으로는 컴퓨터프로그램 등에 의하여 실현되지만, 여기에서는, 그들의 연계에 의하여 실현되는 기능블록을 그리고 있다. 따라서, 이들 기능블록은 하드웨어, 소프트웨어의 조합에 의하여 다양한 형태로 실현할 수 있는 것은, 당업자에게는 이해되는 바이다.
도 3은, 버블에 관한 각종 변수를 설명하는 도이다. 도 3에 있어서의 하측의 도는 중심축(C)을 포함하는 평면으로 절단한 버블의 단면도이며, 상측의 도는 수평면으로 절단한 버블의 단면도이다. 도 3에 있어서, x는 버블높이이다. 버블높이는, 다이(102)의 상면을 기준면으로 하는 높이이며, 다이(102)의 상면으로부터의 연직방향에 있어서의 거리라고도 할 수 있다. 도 2에 더하여 도 3을 참조한다.
제어장치(120)는, 다양한 통신프로토콜에 따라 온도검출부(114)나 압력검출부(112)와의 통신처리를 실행하는 통신부(130)와, 유저에 의한 조작입력을 받아들이고, 또 각종 화면을 표시부에 표시시키는 U/I부(132)와, 통신부(130) 및 U/I부(132)로부터 취득된 데이터를 기초로 하여 각종 데이터처리를 실행하는 데이터처리부(134)와, 데이터처리부(134)에 의하여 참조, 갱신되는 데이터를 기억하는 기억부(136)를 포함한다.
데이터처리부(134)는, 수신부(140)와, 변형속도산출부(141)와, 버블형상취득부(142)와, 내외압력차특정부(143)와, 점도추정부(144)와, 온도특정부(145)와, 파라미터추정부(146)와, 시뮬레이션부(147)와, 출력처리부(148)와, 응력추정부(149)를 포함한다.
수신부(140)는, 온도검출부(114)로부터 버블의 표면온도데이터를 수신한다. 또, 수신부(140)는, 압력검출부(112)로부터 버블 내의 압력데이터를 수신한다.
버블형상취득부(142)는, 버블의 형상데이터를 취득한다. 버블형상취득부(142)는, 온도검출부(114)가 검출한 버블표면의 온도분포의 화상을 해석함으로써, 버블의 형상데이터를 취득한다. 변형예로서, 버블형상취득부(142)는, 가시광카메라가 촬영한 버블의 가시광화상을 해석함으로써, 버블의 형상데이터를 취득해도 된다.
버블형상취득부(142)가 취득하는 버블의 형상데이터에는, 각 버블높이(x)에 있어서의 버블의 반경(R), 버블표면의 높이방향의 곡률반경(r1), 곡률반경(r1)에 직교하는 곡률반경(r2)이 포함된다. 또한, 곡률반경(r1, r2)은 각각, 이하의 식 (1), (2)에 의하여 나타나는 곡률반경에 상당한다.
[수학식 1]
[수학식 2]
변형속도산출부(141)는, 각 버블높이(x)에 있어서의 버블의 변형속도를 산출한다. 자세하게는, 변형속도산출부(141)는, 각 버블높이(x)에 있어서의, 흐름방향변형속도(ε1 도트), 반경방향변형속도(ε2 도트), 막두께방향변형속도(ε3 도트)를 산출한다. 변형속도(ε1 도트, ε2 도트, ε3 도트)는 각각, 이하의 식 (3) 내지 (5)에 의하여 산출된다.
[수학식 3]
[수학식 4]
[수학식 5]
필름이동속도 v는, 버블높이를 가로축으로 하는 삼각함수로 나타나고, 토출구(102a)를 나온 직후에 최젓값을 취하며, 인취기(108)에 도달할 때에 최곳값을 취하는 것이 알려져 있다. 따라서, 토출구(102a) 및 인취기(108)의 각각에 있어서의 필름이동속도를 알면, 각 버블높이(x)에 있어서의 필름이동속도 v를 추정할 수 있다. 토출구(102a)에 있어서의 필름이동속도는, 성형재료의 압출량(질량유량), 성형재료의 용융밀도, 토출구(102a)의 반경(R0), 립폭(토출구(102a)의 폭)(H0)에 근거하여 산출할 수 있다. 인취기(108)에 있어서의 필름이동속도는, 인취기(108)가 필름을 인취하는(인장하는) 속도인 인취속도와 동등하고, 한 쌍의 핀치롤(118)을 구동하는 모터의 회전수를 검출함으로써 특정할 수 있다.
또한, 각 버블높이(x)에 있어서의 필름이동속도 v를 추정(특정)하는 방법은 이에 한정되지 않고, 다른 공지의 방법으로 추정(특정)되어도 된다.
내외압력차특정부(143)는, 이하의 식 (6)으로 나타나는, 각 버블높이(x)에 있어서의 내외압력차 ΔP(x), 즉 내외압력차의 분포를 특정한다.
ΔP(x)=Pin(x)-Pout(x)···(6)
여기에서,
Pin(x): 버블높이(x)에 있어서의 버블의 내압
Pout(x): 버블높이(x)에 있어서의 냉각풍압
이다.
또한, 공기에는 무게가 있기 때문에, 높이에 따라 공기의 밀도가 바뀌고, 따라서 높이에 따라 압력이 바뀐다. 일반적으로, 높이가 1m 높아지면, 압력은 10Pa 내려간다. 따라서 내외압력차특정부(143)는, 압력검출부(112)가 검출한 압력에, 압력검출부(112)의 검출위치와, 버블높이(x)의 고저차를 고려하여, 버블높이(x)에 있어서의 내압 Pin(x)를 특정한다.
냉각풍압 Pout(x)는, 냉각풍의 시뮬레이션에 근거하여 특정해도 되고, 압력계를 사용하여 검출해도 된다.
내압 Pin(x) 및 냉각풍압 Pout(x)는, 본래적으로는 버블높이(x)에 의존하지만, 버블높이(x)에 관계없이 일정하게 해도 된다. 예를 들면, 내압 Pin은, 압력검출부(112)가 검출한 압력 혹은 그것에 근거하는 압력으로 해도 된다.
또, 냉각풍압 Pout(x)를 무시해도 되고, 즉 냉각풍압 Pout(x)=0으로 해도 된다.
응력추정부(149)는, 버블에 발생하고 있는 응력과 버블의 내외압력차 ΔP에 관한 공지의 관계식에 근거하여, 각 버블높이에 있어서의 응력, 즉 응력분포를 추정한다. 여기서, 응력은, 둘레방향으로는 균일한 것으로 한다.
점도추정부(144)는, 각 버블높이(x)에 있어서의 점도η(x), 즉 높이방향에 있어서의 점도분포를 추정한다. 점도추정부(144)는, 공지의 각종 관계식과, 버블형상취득부(142)로 취득된 각 버블높이(x)에 있어서의 곡률반경(r1), 곡률반경(r2)과, 응력추정부(149)가 추정한 응력에 근거하여 추정한다. 여기서, 버블의 점도는, 둘레방향으로는 균일한 것으로 한다.
온도특정부(145)는, 버블의 각 버블높이(x)의 온도를 특정한다. 예를 들면 온도특정부(145)는, 온도검출부에 의하여 검출된 온도분포로부터 버블의 각 버블높이(x)의 온도를 특정해도 된다. 예를 들면, 버블의 온도는 둘레방향으로는 균일한 것으로 하여, 어떤 둘레방향위치에 있어서의 각 버블높이(x)의 온도를, 각 버블높이의 온도로 해도 된다.
또 예를 들면 온도특정부(145)는, 다이(102)의 온도로부터 버블의 각 버블높이(x)의 온도를 특정해도 된다. 토출되고 나서 보다 시간이 경과한 성형재료일수록, 즉 보다 높은 위치의 버블이 냉각되어 있다. 온도특정부(145)는, 이것을 고려하여, 다이(102)의 온도로부터 각 버블높이(x)의 버블의 온도를 특정해도 된다.
파라미터추정부(146)는, 성형재료의 점도파라미터를 추정한다. 점도파라미터는, 이하의 식 (7)로 나타나는 점도모델의 식에 있어서의 파라미터 k0, A, B, C, m(질량유량), C1, C2, Tref(기준온도)이다.
[수학식 6]
여기에서,
T: 버블의 온도
이다.
또, 변형속도 ε 도트, 변형 ε는, 이하의 식 (8), (9)로 산출된다.
[수학식 7]
[수학식 8]
파라미터추정부(146)는, 식 (7)로 나타나는 점도모델의 식을, 점도추정부(144)에 의하여 추정된 점도분포에 피팅함으로써, 점도파라미터를 추정한다.
시뮬레이션부(147)는, 추정된 점도파라미터를 사용한 시뮬레이션을 실행한다. 시뮬레이션부(147)는, 성형조건을 입력으로 하여, 버블의 형상과 응력을 계산한다. 성형조건에는, 예를 들면, 성형재료의 압출량, 인취속도, 블로비, 다이온도, 냉각풍량이 포함된다.
예를 들면 시뮬레이션부(147)는, 성형 중의 현재의 성형조건을 입력으로 하여, 시뮬레이션을 실행해도 된다. 성형 중의 현재의 성형조건을 입력하면, 성형 중의 버블이 파단될 가능성이 있는지 없는지를 알 수 있다. 버블이 파단될 가능성이 있는 경우는, 그 취지를 화면표시, 음성, 또는 그 외의 방법에 의하여 유저에게 통지해도 된다. 이때, 시뮬레이션부(147)는, 파단될 가능성이 없고, 또한, 품질이 높은 필름을 성형할 수 있는 성형조건을 계산하여 제시해도 된다. 또, 그 성형조건으로 자동으로 변경해도 된다.
또 예를 들면 시뮬레이션부(147)는, 변경예정의 성형조건을 입력으로 하여, 성형조건을 변경한 경우의 버블의 형상과 응력을 계산해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 성형조건을 변경함으로써 파단될 가능성이 있는지 없는지를 알 수 있다.
출력처리부(148)는, 각종 화면을 소정의 디스플레이에 표시한다. 각종 화면은, 예를 들면 응력추정부(149)가 추정한 성형 중의 버블의 응력분포를 나타내는 화면이어도 되고, 또 예를 들면 파라미터추정부(146)가 추정한 성형 중의 버블의 점도파라미터를 나타내는 화면이어도 되며, 또 예를 들면 시뮬레이션에 관한 화면을 나타내는 도여도 된다. 변형예로서, 출력처리부(148)는, 디스플레이에 표시하는 대신에, 출력처리로서, 소정의 인쇄기에 의하여 인쇄해도 되고, 소정의 메일주소로 메일송신해도 된다.
도 4는, 시뮬레이션화면을 나타내는 도이다. 시뮬레이션화면은, 성형조건란(150)과, 계산결과란(160)과, 점도파라미터란(170)을 포함한다.
성형조건란(150)은, 압출량란(151)과, 인취속도란(152)과, 블로비란(153)과, 다이온도란(154)과, 냉각풍량란(155)을 포함한다. 압출량란(151)에는, 성형재료의 압출량(Kg/h)이 입력된다. 인취속도란(152)에는, 인취기(108)에 의한 인취속도(m/min)가 입력된다. 블로비란(153)에는, 블로비가 입력된다. 다이온도란(154)에는, 다이의 설정온도가 입력된다. 냉각풍량란(155)에는, 냉각부(104)에 의한 냉각풍량(m3/min)이 입력된다.
점도파라미터란(170)에는, 파라미터추정부(146)가 추정한 점도파라미터 k0, A, B, C, m, C1, C2, Tref가 표시된다. 제어장치(120)의 시뮬레이션부(147)는, 성형조건란(150)에 입력된 성형조건을 입력으로 하여, 점도파라미터란(170)에 표시된 점도파라미터를 사용하여, 버블의 형상과 응력을 계산한다.
계산결과란(160)은, 최대응력란(161)과, 용융장력란(162)과, 성형가부란(163)과, 형상표시란(164)을 포함한다. 최대응력란(161)에는, 계산된 최대응력이 표시된다. 용융장력란(162)에는, 계산된 용융장력이 표시된다. 용융장력란(162)은, 용융되어 있는 성형재료에 작용하고 있는 필름이동방향의 힘이다. 성형가부란(163)에는, 성형의 가부가 표시된다. 형상표시란(164)에는 버블형상이 나타난다. 형상표시란(164)에 표시하는 버블은, 버블의 반경이나, 버블에 발생하고 있는 응력 등, 버블에 관한 정보에 따라 색을 변화시켜도 된다. 예를 들면, 도시된 예와 같이, 반경이 작은 곳은 옅은 색, 버블의 반경이 큰 곳은 진한 색으로 버블을 표시해도 된다. 또 예를 들면, 발생하고 있는 응력이 작은 곳은 옅은 색, 발생하고 있는 응력이 큰 곳은 진한 색으로 버블을 표시해도 된다.
최대응력이 소정의 임계값 이상이 되면 버블은 파단된다. 따라서, 최대응력란(161)을 참조함으로써, 버블이 파단되는지 아닌지, 또, 버블이 파단된다고 추정되는 경우에 어느 정도 당해 임계값을 상회하고 있는지를 확인할 수 있다.
용융장력이 소정의 임계값 이상이 아니면 버블이 팽팽하지 않기 때문에 성형할 수 없다. 따라서, 용융장력란(162)을 참조함으로써, 버블이 팽팽한지 아닌지, 즉 성형할 수 있는지 아닌지, 또, 버블을 성형할 수 없다고 추정되는 경우에 어느 정도 당해 임계값을 하회하고 있는지를 확인할 수 있다.
계속해서, 이상과 같이 구성된 인플레이션성형장치(100)의 동작을 설명한다.
(1) 버블형상취득부(142)는, 버블표면의 온도분포의 화상에 근거하여, 각 버블높이(x)에 있어서의 버블의 형상데이터를 취득한다.
(2) 변형속도산출부(141)는, 각 버블높이(x)에 있어서의 변형속도(ε1 도트, ε2 도트, ε3 도트)를 산출한다.
(3) 내외압력차특정부(143)는, 각 버블높이(x)에 있어서의 버블의 내외압력차를 특정한다.
(4) 응력추정부(149)는, 버블의 내외압력차에 근거하여, 각 버블높이(x)에 있어서 버블에 발생하고 있는 응력을 추정한다.
(5) 점도추정부(144)는, 버블형상취득부(142)가 취득한 버블의 형상데이터와, 응력추정부(149)가 추정한 응력에 근거하여, 각 버블높이(x)에 있어서의 버블의 점도, 즉 버블의 점도분포를 추정한다.
(6) 온도특정부(145)는, 버블표면의 온도분포의 화상에 근거하여, 버블의 각 버블높이(x)의 온도를 특정한다.
(7) 파라미터추정부(146)는, 버블의 점도분포와, 버블의 온도에 근거하여, 버블의 점도파라미터를 추정한다.
(8) 시뮬레이션부(147)는, 추정된 점도파라미터를 이용하여, 시뮬레이션을 실행한다.
또한, 이 처리순서는 어디까지나 일례이며, 모순되지 않는 한에 있어서, 처리의 순서를 바꾸거나, 일부의 처리를 다른 처리와 병렬로 실행하거나 해도 된다.
계속해서, 본 실시형태가 나타내는 효과를 설명한다. 본 실시형태에 의하면, 버블의 내외압력차 ΔP에 근거하여 버블에 발생하고 있는 응력이 추정된다. 이 경우, 핀치롤(118)을 구동하는 모터의 토크에 근거하여 응력을 추정하는 경우에 비하여, 추정오차가 작아진다. 즉, 보다 정확한 응력분포가 추정된다. 여기에서, 버블에 발생하고 있는 평균의 응력이 파단임계값 이하이더라도, 최대응력이 파단임계값을 초과하고 있으면, 당연히 버블은 파단된다. 즉, 최대응력을 보다 정확하게 추정할 수 있음으로써, 보다 정확한 파단예측이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 의하면, 버블의 응력분포가 추정되고, 그에 근거하여 버블의 점도분포가 추정된다. 추정된 점도분포는, 성형조건의 조정에 도움이 될 수 있다. 예를 들면, 성형하고 있는 필름의 품질이 나쁜 경우에 있어서, 현재의 점도분포와, 필름의 품질이 좋았을 때의 점도분포를 비교하여, 양자가 상이한 것을 알면, 예를 들면 수지의 온도를 올리거나 내리는 등의 조정을 하면 되는 것을 알 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 성형재료의 점도파라미터를 추정할 수 있어, 성형조건을 입력으로 하여, 버블의 형상과 응력을 계산할 수 있다. 이로써, 예를 들면 적절한 성형조건을 모르는 상황에 있어서 적당하게 성형조건을 설정하여 성형을 개시한 경우에 있어서, 이대로의 성형조건이어도 되는지, 아니면 파단되거나 할 가능성이 있기 때문에 성형조건을 변경해야 할지 판단할 수 있다. 또, 파단될 가능성이 없고, 또한, 품질이 높은 필름을 성형할 수 있는 성형조건을 제시할 수 있다. 그 성형조건으로 자동으로 변경하는 것도 가능해진다.
또 예를 들면, 어떠한 이유로 성형조건을 변경하는 경우에 있어서, 변경예정의 성형조건으로 문제 없는지, 아니면 파단되거나 할 가능성이 있기 때문에 변경예정의 성형조건으로 변경해야 하는 것은 아닌지 판단할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 버블의 내외압력차 ΔP에 근거하여 버블에 발생하고 있는 응력이 추정된다. 이 경우, 핀치롤(118)을 구동하는 모터의 토크에 근거하여 응력을 추정하는 경우에 비하여, 추정오차가 작아진다.
이상, 본 발명에 대하여, 실시형태를 기초로 설명했다. 이 실시형태는 예시이며, 그들의 각 구성요소나 각 처리프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다. 이하, 이러한 변형예에 대하여 설명한다.
(변형예 1)
실시형태에서는, 버블에 발생하는 응력, 버블의 점도, 버블온도 등이 둘레방향으로는 균일한 것으로 했지만, 이들은 둘레방향으로 균일하지 않은 것으로 하여, 둘레방향의 각 위치에 있어서의 이들 값을 추정해도 된다.
(변형예 2)
실시형태와는 상이하게, 응력추정부(149)가 내외압력차 ΔP 대신에, 핀치롤(118)을 구동하는 모터의 토크에 근거하여 응력을 추정해도 된다. 그리고, 그 응력이 높이방향으로 균일하게 밸브에 발생하고 있는 것으로 하여, 점도추정부(144)가 점도를 추정하고, 파라미터추정부(146)가 점도파라미터를 추정해도 된다. 이 경우, 버블의 점도분포는 추정할 수 없지만, 버블의 점도파라미터에 대해서는, 인취속도에 근거하여 추정된 응력이 높이방향으로 균일하게 버블에 발생하고 있다고 본 경우의 값이기는 하지만, 추정할 수 있다.
(변형예 3)
실시형태와는 상이하게, 버블의 온도는 높이방향으로 균일한 것으로 하여, 파라미터추정부(146)가 점도파라미터를 추정해도 된다. 이 경우, 온도검출부(114)는, 스폿(점)의 온도를 검출하는 비접촉식의 온도센서로 충분하다. 혹은, 다이(102)의 온도에 근거하여 균일한 버블의 온도를 추정해도 된다. 이 경우, 온도검출부(114)는 불필요해진다. 버블형상취득부(142)는, 예를 들면 가시광카메라가 촬영한 버블의 가시광화상을 해석함으로써 버블의 형상데이터를 취득하면 된다. 또, 예를 들면 버블형상취득부(142)가 가시광화상으로부터 버블의 형상데이터를 취득하는 등, 버블표면의 온도분포의 화상을 이용하지 않는 방법으로 버블의 형상을 취득하면, 밸브의 점도분포를 추정하는 데 버블의 온도는 불필요하기 때문에, 버블의 점도분포를 추정함에 있어서 온도검출부(114)는 불필요하다.
실시형태에 근거하여, 구체적인 어구를 이용하여 본 발명을 설명했지만, 실시형태는, 본 발명의 원리, 응용의 일 측면을 나타내고 있는 것에 지나지 않고, 실시형태에는, 청구범위에 규정된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에 있어서, 많은 변형예나 배치의 변경이 인정된다.
본 발명은, 인플레이션성형장치에 관한 것이다.
100 인플레이션성형장치
102 다이
120 제어장치
144 점도추정부
145 온도특정부
146 파라미터추정부

Claims (4)

  1. 다이로부터 원통상으로 토출된 버블의 점도를 추정하는 점도추정부와,
    버블의 온도를 특정하는 온도특정부와,
    상기 점도추정부에 의하여 추정된 버블의 점도와 상기 온도특정부에 의하여 검출된 버블의 온도에 근거하여, 버블의 점도파라미터를 추정하는 파라미터추정부를 구비하는, 인플레이션성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    버블의 온도분포화상을 취득하는 적외선카메라를 구비하고,
    상기 점도추정부는, 상기 적외선카메라가 취득한 버블의 온도분포화상에 근거하여 특정한 버블의 형상을 이용하여 버블의 점도를 추정하며,
    상기 온도특정부는, 상기 적외선카메라가 취득한 버블의 온도분포화상에 근거하여 버블의 온도를 특정하는, 인플레이션성형장치.
  3. 다이로부터 원통상으로 토출된 버블의 응력분포를 추정하는 응력추정부와,
    상기 응력추정부에 의하여 추정된 버블의 응력분포에 근거하여, 버블의 점도분포를 추정하는 점도추정부를 구비하는, 인플레이션성형장치.
  4. 제3항에 있어서,
    응력추정부는, 압력분포에 근거하여, 응력분포를 추정하는, 인플레이션성형장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117818012B (zh) * 2024-03-06 2024-05-17 江苏沃能电气科技有限公司 一种护套热缩管挤出扩张成型控制系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3945019B2 (ja) * 1997-10-28 2007-07-18 宇部興産株式会社 成形シミュレーション計算装置およびプログラム記録媒体
JP6965194B2 (ja) * 2018-03-26 2021-11-10 住友重機械工業株式会社 フィルム成形装置
JP7336229B2 (ja) * 2019-03-27 2023-08-31 住友重機械工業株式会社 インフレーション成形装置
JP7389561B2 (ja) 2019-03-28 2023-11-30 住友重機械工業株式会社 インフレーション成形装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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