WO2017170387A1 - フィルム成形装置 - Google Patents

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WO2017170387A1
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film thickness
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勝之 中野
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住友重機械モダン株式会社
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    • B29L2023/00—Tubular articles
    • B29L2023/001—Tubular films, sleeves

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus.
  • Patent Document 1 a film forming apparatus for forming a film by solidifying a molten resin extruded in a tube shape from an annular discharge port of a die apparatus.
  • Patent Document 1 a film forming apparatus that reduces variations in film thickness by changing the radial width of an annular discharge port.
  • the variation in film thickness can be reduced to some extent, and the accuracy as a film can be satisfied.
  • variations in film thickness remain somewhat, if the variations are accumulated when the film is wound to form a film roll body, a large hump or dent can be formed.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of forming a film roll having relatively few or small bumps and dents.
  • a film forming apparatus includes a die apparatus for forming a film by extruding a molten resin in a tube shape, a measuring unit for measuring a film thickness profile in a predetermined direction, and a film Adjusting means for changing the thickness profile, and a control device for controlling the adjusting means so that the thickness profile approaches the target thickness profile.
  • the control device changes the target thickness profile based on the measured thickness profile.
  • the apparatus includes a die apparatus for forming a film by extruding a molten resin in a tube shape, a measuring unit for measuring a film thickness at each position in a predetermined direction, an adjusting means for changing the film thickness at each position, And a controller for controlling the adjusting means so that the film thickness at the position approaches the reference film thickness.
  • the control device controls the adjusting means so that the film thickness becomes temporarily thinner than the reference film thickness at an arbitrary timing with respect to a film portion thicker than the reference film thickness.
  • the adjusting means is controlled so that the film thickness temporarily becomes larger than the reference film thickness at an arbitrary timing with respect to the portion.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing an example of a profile held in the profile holding unit
  • FIG. 5B is a diagram schematically showing a target thickness profile held in the target profile holding unit. It is. It is a flowchart which shows the process of a film forming apparatus.
  • FIG. 7A is a diagram schematically illustrating an example of a profile held in the profile holding unit of the film forming apparatus according to the second embodiment
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the target profile holding unit. It is a figure which shows typically the target thickness profile hold
  • a film formed by a film forming apparatus usually has some variation in film thickness. Even if this variation satisfies the accuracy as a film, when the film is wound up by a winder to form a film roll body, the variation is accumulated. Alternatively, when the thin portions are stacked, the film roll body has a hump or dent. A hump or dent in the film roll body causes distortion of the film.
  • the film roll body is obtained by relatively gradually shifting the circumferential position of the molten resin extruded from the die apparatus and the position of the film stacked when the film is wound, in other words, by twisting the film. They prevented the formation of bumps and dents.
  • the film was twisted by the following methods 1 to 4 to prevent the film roll body from being knotted or dented. 1. 1. Rotate the pinch part of the winder and twist the film. 2. The film is twisted by rotating the pinch part of the winder and the winder itself on a rotary table. 3. Rotate the die unit and twist the film. The film is twisted by rotating the die unit and the extruder on the rotary table.
  • the above methods 1 and 2 may cause troubles such as scratches on the film, fluctuations in the folding width of the film, and wrinkling or sagging of the film.
  • the above method 3 since it is necessary to slide the connecting portion of the molten resin supplied from the extruder to the die apparatus, there is a problem that the molten resin leaks or the durability is lowered.
  • the connecting portion since the die apparatus is rotated with respect to the central axis, the connecting portion must be installed along the central axis, and can be applied only to single layer extrusion.
  • rotating equipment is required and the cost is increased.
  • the installation space of an apparatus becomes large.
  • the rotation equipment becomes a large scale.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a film forming apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the film forming apparatus 1 forms a tubular film.
  • the film forming apparatus 1 includes a die device 2, a cooling device 3, a pair of stabilizing plates 4, a pair of pinch rolls 5, a thickness sensor 6, a control device 7, and a winder 20.
  • Die device 2 forms molten resin supplied from an extruder (not shown) into a tube shape.
  • the die apparatus 2 forms the molten resin into a tube shape by extruding the molten resin from a ring-shaped slit 18 (described later in FIG. 2).
  • the cooling device 3 is disposed above the die device 2. The cooling device 3 blows cooling air from the outside to the molten resin extruded from the die device 2. The molten resin is cooled and a film is formed.
  • the pair of stabilizing plates 4 is disposed above the cooling device 3 and guides the formed film between the pair of pinch rolls 5.
  • the pinch roll 5 is disposed above the stabilizer 4 and is folded flat while pulling up the guided film.
  • the winder 20 winds the folded film and forms the film roll body 11.
  • the thickness sensor 6 is disposed between the cooling device 3 and the stabilizing plate 4.
  • the thickness sensor 6 continuously measures the film thickness at each position in the circumferential direction while surrounding the tube-shaped film. That is, the thickness sensor 6 continuously measures the thickness profile of the film in the circumferential direction.
  • the thickness sensor 6 sends the measured thickness profile to the control device 7.
  • the thickness sensor 6 may send a thickness profile obtained by averaging two or more measurement results to the control device 7.
  • the control device 7 sends a control command corresponding to the thickness profile received from the thickness sensor 6 to the die device 2. In response to this control command, the die device 2 adjusts the width of the slit 18 (particularly, its discharge port) so that the variation in thickness is reduced.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the die device 2 and the cooling device 3 and their surroundings.
  • FIG. 3 is a top view of the die device 2. In FIG. 3, the display of the cooling device 3 is omitted.
  • the cooling device 3 includes an air ring 8 and an annular rectifying member 9.
  • the air ring 8 is a ring-shaped housing whose inner peripheral portion is recessed downward.
  • a ring-shaped air outlet 8 a that opens upward is formed on the inner peripheral portion of the air ring 8.
  • the air outlet 8a is formed to be concentric with the ring-shaped slit 18 centering on the central axis A.
  • a direction parallel to the central axis A is defined as an axial direction
  • an arbitrary direction passing through the central axis A on a plane perpendicular to the central axis A is defined as a radial direction
  • a side close to the central axis A in the radial direction is defined as an internal direction.
  • the circumferential side, the far side from the central axis A is defined as the outer circumferential side
  • the direction along the circumference of the circle centered on the central axis A on the plane perpendicular to the central axis A is defined as the circumferential direction.
  • a plurality of hose ports 8b are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the air ring 8.
  • a hose (not shown) is connected to each of the plurality of hose ports 8b, and cooling air is sent into the air ring 8 from the blower (not shown) via this hose. The cooling air sent into the air ring 8 is blown out from the outlet 8a and blown to the molten resin.
  • the rectifying member 9 is disposed in the air ring 8 so as to surround the air outlet 8a.
  • the rectifying member 9 rectifies the cooling air sent into the air ring 8. Thereby, cooling air blows off from the blower outlet 8a with the uniform flow volume and wind speed in the circumferential direction.
  • the die apparatus 2 includes a die main body 10, an inner peripheral member 12, an outer peripheral member 14, and a plurality (32 in this case) of adjusting units 16.
  • the inner peripheral member 12 is a substantially columnar member placed on the upper surface of the die body 10.
  • the outer peripheral member 14 is an annular member and surrounds the inner peripheral member 12. Between the inner peripheral member 12 and the outer peripheral member 14, a slit 18 extending in a vertical direction in a ring shape is formed.
  • the molten resin flows upward through the slit 18, the molten resin is extruded from the discharge port (that is, the upper end opening) 18 a of the slit 18, cooled by the cooling device 3, and a film having a thickness corresponding to the width of the discharge port 18 a. Is formed.
  • the plurality of adjusting portions 16 are arranged with almost no gap in the circumferential direction so as to surround the upper end side of the outer peripheral member 14.
  • the adjusting portion 16 is attached to the outer peripheral member 14 in a cantilever manner.
  • the cooling device 3 is fixed above the plurality of adjusting units 16.
  • Each of the plurality of adjusting units 16 is configured to be able to apply a radially inward pressing load or a radially outward tensile load to the outer peripheral member 14.
  • the outer peripheral member 14 is elastically deformed by applying a pressing load or a tensile load.
  • the width of the discharge port 18a can be partially adjusted in the circumferential direction, and the thickness of the film can be partially controlled in the circumferential direction.
  • a tensile load is applied to the outer peripheral member 14 from the adjustment unit 16 corresponding to a thin part (for example, located below the thin part), and the thickness is increased.
  • the gap of the discharge port 18a below the thin portion is increased. Thereby, the dispersion
  • the adjustment unit 16 is supported by a rotating shaft 32 as a fulcrum, is supported by a lever 34 that receives the rotational force of the actuator 24, and is displaceable in the axial direction by the die device 2.
  • 34 and an actuating rod 36 supported at 34 operating points. Then, the rotational force of the lever 34 is converted into the axial force of the operating rod 36, and the axial force becomes a load on the inner peripheral member 12 or the outer peripheral member 14, and the lever 34 operates at the operating point of the lever 34. Giving power directly to
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing the function and configuration of the control device 7.
  • Each block shown here can be realized in hardware by an element such as a CPU of a computer or a mechanical device, and in software it is realized by a computer program or the like.
  • Draw functional blocks Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.
  • the control device 7 includes an acquisition unit 80, a profile holding unit 81, a target profile generation unit 82, a target profile holding unit 83, and an adjustment unit control unit 84.
  • the acquisition part 80 acquires the measurement result by the thickness sensor 6, ie, the thickness profile of the film in the circumferential direction.
  • the profile holding unit 81 holds the thickness profile acquired by the acquisition unit 80.
  • the target profile holding unit 83 holds the target thickness profile generated by the target profile generation unit 82 as will be described later.
  • FIG. 5A schematically shows an example of a profile held in the profile holding unit 81
  • FIG. 5B schematically shows a target thickness profile held in the target profile holding unit 83.
  • the horizontal axis indicates the angular position in the circumferential direction
  • the vertical axis indicates the film thickness.
  • An alternate long and short dash line 90 indicates a reference film thickness that is an ideal film thickness set by the user.
  • a two-dot chain line 92 indicates an allowable thickness range determined based on the reference film thickness.
  • the target profile generation unit 82 generates a target thickness profile.
  • the reference film thickness is the target thickness profile that is the target of the film thickness, and the die apparatus 2 is controlled so as to approach the reference film thickness as the target thickness profile.
  • the die device 2 is controlled to approach the target thickness profile generated by the target profile generation unit 82.
  • the film thickness can be maintained within the allowable thickness range by controlling the die device 2 so as to approach the reference film thickness.
  • the film includes some variation in film thickness. Therefore, even if the film thickness is maintained within the allowable thickness range, the film roll body 11 can be bumped or recessed.
  • the target profile generation unit 82 prevents the film roll body 11 from being bumped or dented after the thickness profile is within the allowable thickness range, that is, the thickness of the film roll body 11 is wide.
  • the target thickness profile is changed to be uniform in the direction.
  • the target profile generation unit 82 makes the film thickness thinner than the reference film thickness at a position where the film thickness is thicker than the reference film thickness, and makes the film thickness smaller than the reference film thickness at a position where the film thickness is thinner than the reference film thickness.
  • a profile in which the film thickness is increased is set as a target thickness profile (see FIGS. 5A and 5B).
  • the target profile generation unit 82 generates a profile obtained by inverting the measured thickness profile (thickness profile held in the profile holding unit 81) with respect to the reference film thickness as the target thickness profile.
  • the adjustment unit control unit 84 controls the plurality of adjustment units 16 based on the reference film thickness and the target thickness profile held in the target profile holding unit 83.
  • the adjustment unit control unit 84 controls the plurality of adjustment units 16 based on the reference film thickness as the target thickness profile, and when the film thickness falls within the allowable thickness range, the adjustment unit control unit 84 generates based on the measured thickness profile.
  • the plurality of adjusting units 16 are controlled based on the target thickness profile thus obtained, that is, the target thickness profile held in the target profile holding unit 83.
  • the adjustment unit control unit 84 refers to the target thickness profile (that is, the reference film thickness or the target thickness profile held in the target profile holding unit 83), and the measured film thickness exceeds the target thickness profile.
  • a control command is transmitted to the adjustment unit 16 corresponding to the circumferential portion (that is, the wall thickness is thick) so as to apply a pressing load corresponding to the difference from the target thickness profile to the outer circumferential member 14.
  • the gap in the radial direction of the portion of the corresponding discharge port 18a becomes narrow, the film thickness of the corresponding portion becomes thin, and approaches the target thickness profile.
  • the adjustment unit control unit 84 applies a tensile load corresponding to the difference from the target thickness profile to the adjustment unit 16 corresponding to the circumferential portion where the film thickness is less than the target thickness profile (that is, the thickness is thin). Is transmitted to the outer peripheral member 14. As a result, the radial gap of the corresponding discharge port 18a is widened, the film thickness of the corresponding portion is increased, and the target thickness profile is approached.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the film forming apparatus 1.
  • the process shown in FIG. 6 is a loop process that is repeatedly executed at regular intervals. For example, when the thickness sensor 6 measures a thickness profile obtained by averaging five rounds of measurement results, the thickness sensor 6 may be repeatedly executed every time it takes for the circumference of the film to make five rounds.
  • the thickness sensor 6 measures the thickness profile of the film in the circumferential direction (S10).
  • the control device 7 uses the die device based on the reference film thickness so that the film thickness approaches the reference film thickness as the target thickness profile. 2 is controlled (S14).
  • the control device 7 inverts the target thickness profile generated based on the measured thickness profile, that is, the measured thickness profile with respect to the reference film thickness.
  • the generated target thickness profile is generated (S16), and the die apparatus 2 is controlled based on the generated target thickness profile so that the film thickness approaches the generated target thickness profile (S18).
  • the film thickness profile is reversed with respect to the reference film thickness at every predetermined timing.
  • the main difference between the film forming apparatus according to the second embodiment and the film forming apparatus 1 according to the first embodiment is a method for generating a target thickness profile.
  • the target profile generation unit 82 divides the measured thickness profile (thickness profile held in the profile holding unit 81) into a plurality of section profiles, and each of the plurality of divided section profiles is the other. Is set as the target thickness profile of the section.
  • FIG. 7A is a diagram schematically showing an example of a profile held in the profile holding unit 81
  • FIG. 7B schematically shows a target thickness profile held in the target profile holding unit 83.
  • the thickness profile is divided into four section profiles of 0 ° to 90 °, 90 ° to 180 °, 180 ° to 270 °, 270 ° to 360 °, and the section profile of 0 ° to 90 ° is 90 °.
  • a section profile of ° to 360 ° is set as a target thickness profile of 0 ° to 90 °. That is, the target thickness profile is obtained by shifting the phase of the measured thickness profile by 90 °. In this case, each time the process shown in FIG. 6 is repeatedly executed, the target profile generation unit 82 generates a target thickness profile by shifting the phase of the thickness profile by 90 °.
  • the film forming apparatus according to the present embodiment provides the same operational effects as the operational effects exhibited by the film forming apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the main difference between the film forming apparatus according to the third embodiment and the film forming apparatus according to the first embodiment is that the adjusting unit control unit also has the film thickness within the allowable thickness range. Basically, the plurality of adjusting units 16 are controlled based on the reference film.
  • the target profile generation unit 82 makes the film thickness thinner than the reference film thickness at a position where the measured film thickness is thicker than the reference film thickness, and performs measurement. For a position where the film thickness is thinner than the reference film thickness, a profile in which the film thickness is thicker than the reference film thickness is set as a target profile (see FIGS. 5A and 5B).
  • the adjustment unit control unit 84 basically controls the plurality of adjustment units 16 based on the reference film thickness. That is, the adjustment unit control unit 84 first controls the plurality of adjustment units 16 based on the reference film thickness as the target thickness profile, and based on the reference film thickness even after the film thickness falls within the allowable thickness range. The plurality of adjusting units 16 are controlled. However, when the film thickness falls within the allowable thickness range, the adjustment unit control unit 84 temporarily controls the adjustment unit 16 based on the target thickness profile generated by the target profile generation unit 82 at an arbitrary timing. To do.
  • the plurality of adjusting units 16 are basically controlled so that the film thickness approaches the reference film thickness. However, the plurality of adjusting units 16 are controlled so that the film thickness is temporarily thinner than the reference film thickness at an arbitrary timing with respect to a film portion thicker than the reference film thickness. In addition, the plurality of adjusting units 16 are controlled so that the film thickness is temporarily larger than the reference film thickness at an arbitrary timing with respect to a film portion thinner than the reference film thickness.
  • the film forming apparatus according to the present embodiment provides the same operational effects as the operational effects exhibited by the film forming apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the target film thickness at each position in the circumferential direction is temporarily set at any timing while performing the plurality of adjustment units 16 based on the reference film thickness. May be changed to any thickness within a predetermined range. In this case, the generation of the target profile by the target profile generation unit 82 is not necessary.
  • the target profile generation unit 82 generates the target thickness profile by shifting the thickness profile by 90 ° is described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the target profile generation unit 82 may generate the target thickness profile by shifting the phase by 30 °, 45 °, 60 °, 120 °, or other predetermined angles.
  • the target profile generation unit 82 shifts the thickness profile by 90 °, that is, slides each of the four divided section profiles to obtain the target thickness profile of the adjacent section.
  • the divided section profile can be set as a target thickness profile for an arbitrary section. Also, the thickness profile may be divided into two, three, five or more section profiles.
  • the adjustment portion 16 widens or narrows the radial gap of the discharge port 18a of the slit 18 to partially change the film thickness in the circumferential direction.
  • the film thickness profile may be changed by partially changing the film thickness in the circumferential direction by partially changing at least one of the air volume and the air temperature of the cooling air blown from the cooling device 3 in the circumferential direction.
  • the cooling device 3 may include a plurality of valves and a plurality of heaters in the air ring 8 for adjusting the air volume.
  • 1 film forming device 1 film forming device, 2 die device, 3 cooling device, 6 thickness sensor, 7 control device, 16 adjustment unit, 82 target profile generation unit, 84 adjustment unit control unit.
  • the present invention can be used for a film forming apparatus.

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Abstract

フィルム成形装置は、チューブ状に溶融樹脂を押し出してフィルムを成形するダイ装置と、周方向におけるフィルムの厚みプロファイルを測定する測定部と、フィルムの厚みプロファイルを変化させるための複数の調節部と、厚みプロファイルが目標厚みプロファイルに近づくよう複数の調節部を制御する制御装置７と、を備える。制御装置７は、測定された厚みプロファイルに基づいて、目標厚みプロファイルを変化させる。

Description

フィルム成形装置
　本発明は、フィルム成形装置に関する。
　ダイ装置の環状の吐出口からチューブ状に押し出された溶融樹脂を固化させてフィルムを成形するフィルム成形装置が知られている。従来では、環状の吐出口の径方向の幅を変化させることによりフィルム厚のばらつきを小さくするフィルム成形装置が提案されている（特許文献１）。
特開平６－９９４７２号公報
　特許文献１に記載される従来のフィルム成形装置によれば、フィルム厚のばらつきをある程度小さくでき、フィルムとしての精度を満たすことができる。しかしながら、フィルム厚のばらつきは多少なりとも残るため、フィルムを巻き取ってフィルムロール体を形成するときにそのばらつきが積み上がると、大きなこぶや凹みとなりうる。
　本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、こぶや凹みが比較的少ないあるいは小さいフィルムロール体を形成できるフィルム成形装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様のフィルム成形装置は、チューブ状に溶融樹脂を押し出してフィルムを成形するダイ装置と、所定方向におけるフィルムの厚みプロファイルを測定する測定部と、フィルムの厚みプロファイルを変化させるための調節手段と、厚みプロファイルが目標厚みプロファイルに近づくよう調節手段を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、測定された厚みプロファイルに基づいて、目標厚みプロファイルを変化させる。
　本発明の別の態様もまた、フィルム成形装置である。この装置は、チューブ状に溶融樹脂を押し出してフィルムを成形するダイ装置と、所定方向の各位置におけるフィルム厚を測定する測定部と、各位置におけるフィルム厚を変化させるための調節手段と、各位置におけるフィルム厚が、基準フィルム厚に近づくよう調節手段を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、基準フィルム厚よりも厚いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで、一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも薄くなるよう調節手段を制御し、基準フィルム厚よりも薄いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで、一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも厚くなるよう調節手段を制御する。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、厚みのばらつきが小さく、かつ、物性が均一なフィルムを成形できる。
第１の実施の形態に係るフィルム成形装置の概略構成を示す図である。 図１のダイ装置および冷却装置とその周辺を示す断面図である。 図１のダイ装置を示す上面図である。 図１の制御装置の機能および構成を模式的に示すブロック図である。 図５（ａ）は、プロファイル保持部に保持されるプロファイルの一例を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、目標プロファイル保持部に保持される目標厚みプロファイルを模式的に示す図である。 フィルム成形装置の処理を示すフローチャートである。 図７（ａ）は、第２の実施の形態に係るフィルム成形装置のプロファイル保持部に保持されるプロファイルの一例を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、目標プロファイル保持部に保持される目標厚みプロファイルを模式的に示す図である。
　以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　実施の形態に係るフィルム成形装置を得るに至った経緯を説明する。
　フィルム成形装置により成形されるフィルムには、通常、多少なりともフィルム厚のばらつきが生じる。このばらつきがフィルムとしての精度を満たすものであっても、巻取機でフィルムを巻き取ってフィルムロール体を形成するときに、そのばらつきが積み重なると、より詳しくは、フィルム厚の厚い部分同士がまたは薄い部分同士が積み重なると、フィルムロール体にこぶや凹みができる。フィルムロール体のこぶや凹みは、フィルムのひずみの原因となる。
　従来では、ダイ装置から押し出される溶融樹脂の周方向の位置と、フィルムを巻き取るときに積み重なるフィルムの位置とを相対的に徐々にずらすことで、言い換えると、フィルムを捩ることで、フィルムロール体にこぶや凹みができるのを抑止していた。具体には、以下の１～４の方法によりフィルムを捩り、フィルムロール体にこぶや凹みができるのを抑止していた。
　１．巻取機のピンチ部を回転させてフィルムを捩る
　２．巻取機のピンチ部と巻取機自体とを回転テーブルに載せて回転させることでフィルムを捩る
　３．ダイ装置を回転させてフィルムを捩る
　４．ダイ装置と押出機とを回転テーブルに載せて回転させることでフィルムを捩る
　しかしながら、上記１、２の方法では、フィルムに傷がついたり、フィルムの折幅が変動したり、フィルムにしわやたるみが生じたりするトラブルが発生しうる。上記３の方法では、押出機からダイ装置へ供給される溶融樹脂の連結部を摺動させる必要があるため、溶融樹脂が漏れたり、耐久性が低下する問題がある。また、上記３の方法では、ダイ装置を中心軸に対して回転させるため、連結部も中心軸に沿って設置しなければならず、単層押出にしか適用できない。上記１～４の方法では、回転設備が必要となり、コストが高くなる。また、装置の設置スペースが大きくなる。特に上記４の方法では、押出機およびダイ装置を回転させるため、回転設備が大がかりとなる。
　以上の知見から、本発明者は本実施の形態に係るフィルム成形装置を得るに至った。以下、具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は、第１の実施の形態に係るフィルム成形装置１の概略構成を示す。フィルム成形装置１は、チューブ状のフィルムを成形する。フィルム成形装置１は、ダイ装置２と、冷却装置３と、一対の安定板４と、一対のピンチロール５と、厚みセンサ６と、制御装置７と、巻取機２０と、を備える。
　ダイ装置２は、押出機（不図示）より供給された溶融樹脂をチューブ状に成形する。ダイ装置２は特に、リング状のスリット１８（図２で後述）から溶融樹脂を押し出すことにより、溶融樹脂をチューブ状に成形する。冷却装置３は、ダイ装置２の上方に配置される。冷却装置３は、ダイ装置２から押し出された溶融樹脂に対して外側から冷却風を吹き付ける。溶融樹脂は冷却され、フィルムが成形される。
　一対の安定板４は、冷却装置３の上方に配置され、成形されたフィルムを一対のピンチロール５の間に案内する。ピンチロール５は、安定板４の上方に配置され、案内されたフィルムを引っ張り上げながら扁平に折りたたむ。巻取機２０は、折りたたまれたフィルムを巻き取り、フィルムロール体１１を形成する。
　厚みセンサ６は、冷却装置３と安定板４との間に配置される。厚みセンサ６は、チューブ状のフィルムの周りを周りながら、周方向の各位置におけるフィルム厚を継続的に測定する。すなわち、厚みセンサ６は、周方向におけるフィルムの厚みプロファイルを継続的に測定する。厚みセンサ６は、測定した厚みプロファイルを制御装置７に送る。なお、厚みセンサ６は、２周以上の測定結果を平均した厚みプロファイルを制御装置７に送ってもよい。制御装置７は、厚みセンサ６から受け付けた厚みプロファイルに応じた制御指令をダイ装置２に送る。ダイ装置２は、この制御指令を受けて、厚みのばらつきが小さくなるようスリット１８（特にその吐出口）の幅を調節する。
　図２は、ダイ装置２および冷却装置３とその周辺を示す断面図である。図３は、ダイ装置２の上面図である。図３では、冷却装置３の表示を省略している
　冷却装置３は、エアーリング８と、環状の整流部材９と、を備える。エアーリング８は、内周部が下方に凹んだリング状の筐体である。エアーリング８の内周部には、上側に開口したリング状の吹出口８ａが形成されている。吹出口８ａは特に、中心軸Ａを中心とするリング状のスリット１８と同心となるよう形成される。
　なお、以降では、中心軸Ａと平行な方向を軸方向とし、中心軸Ａに垂直な平面上で中心軸Ａを通る任意の方向を径方向とし、径方向において中心軸Ａに近い側を内周側、中心軸Ａから遠い方を外周側とし、中心軸Ａに垂直な平面上において中心軸Ａを中心とする円の円周に沿った方向を周方向として説明する。
　エアーリング８の外周部には、複数のホース口８ｂが周方向に等間隔で形成されている。複数のホース口８ｂのそれぞれにはホース（不図示）が接続され、このホースを介してブロワー（不図示）からエアーリング８内に冷却風が送り込まれる。エアーリング８内送り込まれた冷却風は、吹出口８ａから吹き出て溶融樹脂に吹き付けられる。
　整流部材９は、吹出口８ａを取り囲むようエアーリング８内に配置される。整流部材９は、エアーリング８内に送り込まれた冷却風を整流する。これにより、冷却風は、周方向において均一な流量、風速で、吹出口８ａから吹き出る。
　ダイ装置２は、ダイ本体１０と、内周部材１２と、外周部材１４と、複数（ここでは３２個）の調節部１６と、を備える。内周部材１２は、ダイ本体１０の上面に載置される略円柱状の部材である。外周部材１４は、環状の部材であり、内周部材１２を環囲する。内周部材１２と外周部材１４との間には、リング状に上下方向に延びるスリット１８が形成される。このスリット１８を溶融樹脂が上側に向かって流れ、スリット１８の吐出口（すなわち上端開口）１８ａから溶融樹脂が押し出され、冷却装置３に冷却され、吐出口１８ａの幅に応じた厚さのフィルムが形成される。
　複数の調節部１６は、外周部材１４の上端側を囲むように周方向にほぼ隙間なく配置される。調節部１６は特に、片持ち状に外周部材１４に取り付けられる。複数の調節部１６の上方には冷却装置３が固定される。複数の調節部１６はそれぞれ、外周部材１４に径方向内向きの押圧荷重または径方向外向きの引張荷重を付与できるよう構成される。外周部材１４は、押圧荷重または引張荷重が付与されることによって弾性変形する。したがって、複数の調節部１６を調節することによって、吐出口１８ａの幅を周方向で部分的に調整でき、フィルムの厚さを周方向で部分的に制御できる。フィルムに厚みのばらつきが生じている場合、例えば、肉厚が薄い部分に対応する（例えば肉厚が薄い部分の下方に位置する）調節部１６から外周部材１４に引張荷重を付与させ、肉厚が薄い部分の下方の吐出口１８ａの間隙を大きくする。これにより、フィルム厚みのばらつきが小さくなる。
　調節部１６は、一例としては図２に示すように、回動軸３２を支点として支持され、アクチュエータ２４の回転力を受けるレバー３４と、ダイ装置２により軸線方向に変位可能に支持され、レバー３４の作用点に支持された作動ロッド３６と、含む。そして、レバー３４の回転力が作動ロッド３６の軸線方向の力に変換され、その軸線方向の力が内周部材１２または外周部材１４に対する荷重となり、レバー３４がレバー３４の作用点において作動ロッド３６に直接力を付与する。
　図４は、制御装置７の機能および構成を模式的に示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
　制御装置７は、取得部８０と、プロファイル保持部８１と、目標プロファイル生成部８２と、目標プロファイル保持部８３と、調節部制御部８４と、を含む。取得部８０は、厚みセンサ６による測定結果、すなわち周方向におけるフィルムの厚みプロファイルを取得する。
　プロファイル保持部８１は、取得部８０により取得された厚みプロファイルを保持する。目標プロファイル保持部８３は、後述するように目標プロファイル生成部８２により生成される目標厚みプロファイルを保持する。
　図５（ａ）は、プロファイル保持部８１に保持されるプロファイルの一例を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、目標プロファイル保持部８３に保持される目標厚みプロファイルを模式的に示す図である。図５（ａ）、（ｂ）において、横軸は周方向の角度位置を示し、縦軸はフィルム厚を示す。一点鎖線のライン９０は、ユーザによって設定された理想的なフィルム厚である基準フィルム厚を示す。二点鎖線のライン９２は、基準フィルム厚に基づいて定まる許容厚さ範囲を示す。
　目標プロファイル生成部８２は、目標厚みプロファイルを生成する。後述するように、厚みプロファイルが許容厚さ範囲内に収まるまでは、基準フィルム厚がフィルム厚の目標である目標厚みプロファイルとされ、目標厚みプロファイルとして基準フィルム厚に近づくようダイ装置２が制御される。厚みプロファイルが許容厚さ範囲内に収まってからは、目標プロファイル生成部８２によって生成された目標厚みプロファイルに近づくようダイ装置２が制御される。ここで、厚みプロファイルが許容厚さ範囲内に収まってからも基準フィルム厚に近づくようダイ装置２を制御すれば、フィルム厚を許容厚さ範囲内に維持できる。しかしながら、フィルムには、多少なりともフィルム厚のばらつきが含まれる。そのため、フィルム厚が許容厚さ範囲内に維持されても、フィルムロール体１１にこぶや凹みができうる。そこで本実施の形態では、目標プロファイル生成部８２は、厚みプロファイルが許容厚さ範囲内に収まってからは、フィルムロール体１１にこぶや凹みができないように、すなわちフィルムロール体１１の厚みが幅方向で均一になるように、目標厚みプロファイルを変化させる。
　詳しくは、目標プロファイル生成部８２は、フィルム厚が基準フィルム厚よりも厚い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を薄くし、フィルム厚が基準フィルム厚よりも薄い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を厚くしたプロファイルを目標厚みプロファイルとして設定する（図５（ａ）、（ｂ）参照）。目標プロファイル生成部８２は、本実施の形態では、測定された厚みプロファイル（プロファイル保持部８１に保持される厚みプロファイル）を基準フィルム厚に対して反転させたプロファイルを目標厚みプロファイルとして生成する。
　図４に戻り、調節部制御部８４は、基準フィルム厚と、目標プロファイル保持部８３に保持される目標厚みプロファイルとに基づいて複数の調節部１６を制御する。調節部制御部８４は、まず、目標厚みプロファイルとしての基準フィルム厚に基づいて複数の調節部１６を制御し、フィルム厚が許容厚さ範囲内に収まると、測定された厚みプロファイルに基づいて生成された目標厚みプロファイル、すなわち目標プロファイル保持部８３に保持される目標厚みプロファイルに基づいて複数の調節部１６を制御する。
　詳しくは、調節部制御部８４は、目標厚みプロファイル（すなわち基準フィルム厚または目標プロファイル保持部８３に保持される目標厚みプロファイル）を参照して、測定されたフィルム厚が目標厚みプロファイルを上回っている（すなわち肉厚が厚い）周方向の部分に対応する調節部１６には、目標厚みプロファイルとの差異に応じた押圧荷重を外周部材１４に付与するよう制御指令を送信する。これにより、対応する吐出口１８ａの部分の径方向の隙間が狭くなり、対応する部分のフィルム厚が薄くなり、目標厚みプロファイルに近づく。また、調節部制御部８４は、フィルム厚が目標厚みプロファイルを下回っている（すなわち肉厚が薄い）周方向の部分に対応する調節部１６には、目標厚みプロファイルとの差異に応じた引張荷重を外周部材１４に付与するよう制御指令を送信する。これにより、対応する吐出口１８ａの部分の径方向の隙間が広くなり、対応する部分のフィルム厚が厚くなり、目標厚みプロファイルに近づく。
　以上のように構成されたフィルム成形装置１の動作を説明する。
　図６は、フィルム成形装置１の処理を示すフローチャートである。図６に示す処理は、一定間隔ごとに繰り返し実行されるループ処理である。例えば、厚みセンサ６が５周分の測定結果を平均した厚みプロファイルを測定する場合、厚みセンサ６がフィルムの周りを５周するのに要する時間ごとに繰り返し実行すればよい。
　厚みセンサ６は、周方向におけるフィルムの厚みプロファイルを測定する（Ｓ１０）。フィルム厚が基準フィルム厚に基づく許容厚さ範囲に収まっていない場合（Ｓ１２のＮ）、制御装置７は、フィルム厚が目標厚みプロファイルとしての基準フィルム厚に近づくよう基準フィルム厚に基づいてダイ装置２を制御する（Ｓ１４）。フィルム厚が許容厚さ範囲に収まると（Ｓ１２のＹ）、制御装置７は、測定された厚みプロファイルに基づいて生成された目標厚みプロファイル、すなわち測定された厚みプロファイルを基準フィルム厚に対して反転させた目標厚みプロファイルを生成し（Ｓ１６）、フィルム厚が生成された目標厚みプロファイルに近づくよう生成された目標厚みプロファイルに基づいてダイ装置２を制御する（Ｓ１８）。
　以上、説明した本実施の形態に係るフィルム成形装置１によると、所定のタイミングごとに、フィルムの厚みプロファイルが基準フィルム厚に対して反転する。これにより、フィルムロール体１１を形成するときに、基準フィルム厚よりも厚い部分と基準フィルム厚よりも薄い部分とが積み重なって平均化されるため、フィルムロール体１１の厚みは幅方向で均一となる。したがって、従来のようにフィルムを捩らずとも、フィルムロール体１１のこぶや凹みが少なくあるいは小さくできる。
（第２の実施の形態）
　第２の実施の形態に係るフィルム成形装置と第１の実施の形態に係るフィルム成形装置１との主な違いは、目標厚みプロファイルの生成方法である。
　本実施の形態では、目標プロファイル生成部８２は、測定された厚みプロファイル（プロファイル保持部８１に保持される厚みプロファイル）を複数の区間プロファイルに分割し、分割された複数の区間プロファイルのそれぞれを他の区間の目標厚みプロファイルとして設定する。
　図７（ａ）は、プロファイル保持部８１に保持されるプロファイルの一例を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、目標プロファイル保持部８３に保持される目標厚みプロファイルを模式的に示す図である。
　この例では、厚みプロファイルを０°～９０°、９０°～１８０°、１８０°～２７０°、２７０°～３６０°の４つの区間プロファイルに分割し、０°～９０°の区間プロファイルを９０°～１８０°の目標厚みプロファイルとし、９０°～１８０°の区間プロファイルを１８０°～２７０°の目標厚みプロファイルとし、１８０°～２７０°の区間プロファイルを２７０°～３６０°の目標厚みプロファイルとし、２７０°～３６０°の区間プロファイルを０°～９０°の目標厚みプロファイルとする。つまり、測定された厚みプロファイルの位相を９０°ずらしたものが目標厚みプロファイルとなる。この場合、目標プロファイル生成部８２は、図６に示す処理が繰り返し実行されるたびに、厚みプロファイルの位相を９０°ずつずらして目標厚みプロファイルを生成する。
　本実施の形態に係るフィルム成形装置によると、第１の実施の形態に係るフィルム成形装置１によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
（第３の実施の形態）
　第３の実施の形態に係るフィルム成形装置と第１の実施の形態に係るフィルム成形装置との主な違いは、調節部制御部は、フィルム厚が許容厚さ範囲内に収まっているときも、基本的には基準フィルムに基づいて複数の調節部１６を制御することである。
　本実施の形態では、目標プロファイル生成部８２は、第１の実施の形態と同様に、測定されたフィルム厚が基準フィルム厚よりも厚い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を薄くし、測定されたフィルム厚が基準フィルム厚よりも薄い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を厚くしたプロファイルを目標プロファイルとして設定する（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
　調節部制御部８４は、第１の実施の形態とは異なり、基本的には基準フィルム厚に基づいて複数の調節部１６を制御する。すなわち、調節部制御部８４は、まず、目標厚みプロファイルとしての基準フィルム厚に基づいて複数の調節部１６を制御し、フィルム厚が許容厚さ範囲内に収まってからも、基準フィルム厚に基づいて複数の調節部１６を制御する。ただし、調節部制御部８４は、フィルム厚が許容厚さ範囲内に収まると、任意のタイミングで、一時的に、目標プロファイル生成部８２により生成された目標厚みプロファイルに基づいて調節部１６を制御する。
　つまり、本実施の形態では、基本的にはフィルム厚が基準フィルム厚に近づくよう複数の調節部１６を制御する。ただし、基準フィルム厚よりも厚いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも薄くなるよう複数の調節部１６を制御する。また、基準フィルム厚よりも薄いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも厚くなるよう複数の調節部１６を制御する。
　本実施の形態に係るフィルム成形装置によると、第１の実施の形態に係るフィルム成形装置１によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
　なお、フィルム厚が許容厚さ範囲内に収まってからも基準フィルム厚に基づいて複数の調節部１６をしつつも、任意のタイミングで、一時的に、周方向の各位置における目標のフィルム厚をそれぞれ所定の範囲内の任意の厚みに変更してもよい。この場合、目標プロファイル生成部８２による目標プロファイルの生成は不要となる。
　以上、実施の形態に係るフィルム成形装置の構成と動作ついて説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
（変形例１）
　第２の実施の形態では、目標プロファイル生成部８２が厚みプロファイルを９０°位相をずらして目標厚みプロファイルを生成する場合について説明したが、これに限られない。目標プロファイル生成部８２は、たとえば、３０°ずつ、４５°ずつ、６０°ずつ、１２０°ずつ、またはその他の所定の角度ずつ位相をずらして目標厚みプロファイルを生成してもよい。
　また、第２の実施の形態では、目標プロファイル生成部８２が厚みプロファイルを９０°位相をずらす、すなわち４つに分割した区間プロファイルのそれぞれをスライドさせて隣接する区間の目標厚みプロファイルとする場合について説明したが、これに限られない。分割した区間プロファイルは、任意の区間の目標厚みプロファイルに設定できる。また、厚みプロファイルを、２つ、３つ、または５つ以上の区間プロファイルに分割してもよい。
（変形例２）
　第１～３の実施の形態では、調節部１６によりスリット１８の吐出口１８ａの径方向の隙間を広くしたり狭くしたりすることにより、フィルム厚を周方向で部分的に変更させてフィルムの厚みプロファイルを変化させる場合について説明したが、これに限られない。冷却装置３から吹き出る冷却風の風量および風温の少なくとも一方を周方向で部分的に変化させることにより、フィルム厚を周方向で部分的に変化させてフィルムの厚みプロファイルを変化させてもよい。この場合、冷却装置３は、エアーリング８内に、風量を調節するための複数のバルブや、複数のヒータを備えてもよい。
（変形例３）
　第１～３の実施の形態では、ダイ装置２が吐出口１８ａが環状であるいわゆる丸ダイである場合について説明したが、これに限られない。実施の形態の技術思想は、吐出口が直線状であるいわゆるＴダイにも適用できる。
　上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
　１　フィルム成形装置、　２　ダイ装置、　３　冷却装置、　６　厚みセンサ、　７　制御装置、　１６　調節部、　８２　目標プロファイル生成部、　８４　調節部制御部。
　本発明は、フィルム成形装置に利用できる。

Claims (5)

  1. 　チューブ状に溶融樹脂を押し出してフィルムを成形するダイ装置と、
    　所定方向におけるフィルムの厚みプロファイルを測定する測定部と、
    　フィルムの厚みプロファイルを変化させるための調節手段と、
    　厚みプロファイルが目標厚みプロファイルに近づくよう前記調節手段を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、測定された厚みプロファイルに基づいて、目標厚みプロファイルを変化させることを特徴とするフィルム成形装置。
  2. 　前記制御装置は、測定されたフィルム厚が所定の基準フィルム厚よりも厚い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を薄くし、測定されたフィルム厚が基準フィルム厚よりも薄い位置については基準フィルム厚よりもフィルム厚を厚くしたプロファイルを目標プロファイルとして設定することを特徴とする請求項１に記載のフィルム成形装置。
  3. 　前記制御装置は、測定された厚みプロファイルを基準フィルム厚に対して反転させたプロファイルを目標厚みプロファイルとして設定することを特徴とする請求項２に記載のフィルム成形装置。
  4. 　前記制御装置は、測定された厚みプロファイルを複数の区間プロファイルに分割し、分割された複数の区間プロファイルのうちの一の区間プロファイルに基づいて、他の区間の目標厚みプロファイルを変化させることを特徴とする請求項１に記載のフィルム成形装置。
  5. 　チューブ状に溶融樹脂を押し出してフィルムを成形するダイ装置と、
    　所定方向の各位置におけるフィルム厚を測定する測定部と、
    　各位置におけるフィルム厚を変化させるための調節手段と、
    　各位置におけるフィルム厚が、基準フィルム厚に近づくよう前記調節手段を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、基準フィルム厚よりも厚いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで、一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも薄くなるよう前記調節手段を制御し、基準フィルム厚よりも薄いフィルムの部分に対して、任意のタイミングで、一時的にフィルム厚が基準フィルム厚よりも厚くなるよう前記調節手段を制御することを特徴とするフィルム成形装置。
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