JP2971733B2 - 熱可塑性樹脂用押出機の押出量算出方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂用押出機の押出量算出方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱可塑性樹脂用押出
機の押出量算出方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂(以下、材料という)の成
形加工方法の一つに、押出成形がある。これは、材料を
押出機中で加熱加圧して流動状態とし、流動状態とされ
たその材料を押出ダイから連続的に押出して成形するも
ので、この加工方法によってパイプ、棒、異形押出品、
被覆電線、シート、フィルム、繊維などの製品を得るこ
とができる。
【0003】ところで、この押出成形においては、単位
時間に押出機から押出される材料の量(以下、この量を
押出量という)の変動によって製品の形状や寸法が周期
的に変化する、いわゆるサージングという現象が現れる
ことが多い。
【0004】押出量が変動する原因としては、押出機の
スクリューや押出ダイの設計不良、ベントアップなどの
ように主として押出機に起因するもののほか、成形条件
の不適切、押出機に材料を供給するホッパー部における
材料の食い込みの不均一などが知られている。
【0005】これらの原因は、互いに影響を及ぼしあっ
ているものではあるが、ホッパー部における材料の食い
込みの不均一は、押出機の作動中に比較的容易に検出で
きるものである。
【0006】この点に着目して、たとえば特開昭64−
24721号公報に示されるような押出機は、計量機能
をもたせたホッパーに、投入される材料の重量の上限値
と下限値とをあらかじめ設定しておき、上限値から下限
値にいたるまでの所要時間を計測することによって、単
位時間当りの押出量を算出し、この算出結果から押出量
の変化をとらえ、この変化にもとづいて、押出機からの
製品の引き取り速度を制御してサージングを緩和するよ
うにしている。これによれば、たしかに押出量の変化を
とらえることはできるものの、前記上限値から下限値ま
でにいたる所要時間が長い場合、その間の微小時間ごと
に発生する押出量の変化をとらえることができないた
め、正確な押出量を算出することは困難である。
【0007】この点を改善したものとして、たとえば特
開平2−137911号公報に示されるような寸法制御
装置がある。これは、計量ホッパーにおける材料の重量
を連続して計測し、微小単位時間当りの押出量を刻々と
算出し、この押出量の値を移動平均等によって数値処理
し、前記上限値から下限値までにいたる押出量の変化を
とらえ、この変化にもとづいて、押出機からの製品の寸
法の誤差を少なくするようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような押
出量算出方法では、前記上限値から下限値までにわたっ
て押出量を連続的に算出してはいるが、計量ホッパーに
よって算出した算出値に含まれている押出機のスクリュ
ー圧等によるノイズにもとづく単位時間当りの押出量の
値のバラツキの幅を少なくするため、多くのデータを必
要とし、その結果、押出機の制御が遅れてしまったり、
実際に起こった押出量の変動が算出押出量に反映されな
くなってしまうおそれがある。
【0009】この発明は、このような不具合を解決する
ためになされたもので、各種のノイズからの影響が少な
く、より正確な算出押出量を得ることのできる熱可塑性
樹脂用押出機の押出量算出方法を提供することを目的と
している。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の熱可塑性樹脂
用押出機の押出量算出方法は、上記の目的を達成するた
め、熱可塑性樹脂用押出機に材料を供給するホッパーに
おける前記材料の単位時間当りの消費量を連続して計測
し、この計測結果からサンプリングデータを一定時間ご
とに抽出し、前記サンプリングデータ群の回帰直線を最
小自乗法によって求め、前記回帰直線にもとづいて前記
熱可塑性樹脂用押出機からの押出量を算出し、これによ
って得られた押出量群を移動平均法によって平均化して
算出押出量とすることを特徴としている。
【0011】
【作用】 この発明の熱可塑性樹脂用押出機の押出量算
出方法によれば、熱可塑性樹脂用押出機に材料を供給す
るホッパーにおける前記材料の単位時間当りの消費量は
連続して計測される。そして、この計測結果から一定時
間ごとに抽出されたサンプリングデータ群の回帰直線が
最小自乗法によって求められ、この回帰直線にもとづい
て前記熱可塑性樹脂用押出機からの押出量が算出され
る。さらに、これによって得られた押出量群から移動平
均法によって算出押出量が平均化されて算出される。
【0012】
【実施例】以下、この発明を、図面に示す実施例にもと
づいて説明する。まず、この実施例で採用する熱可塑性
樹脂用押出機(以下、押出機という)の概要を、図5に
よって説明する。
【0013】押出機1は単軸押出機であり、材料供給部
11と押出部12と成形部13とから大略構成されてい
る。
【0014】材料供給部11は、ペレット状の熱可塑性
樹脂材料を貯える貯蔵用ホッパー110と、この貯蔵用
ホッパー110から排出される材料を計量する計量ホッ
パー111とから構成されている。貯蔵用ホッパー11
0の材料排出部には、材料の排出量を調節するための電
磁開閉弁112が設けられている。
【0015】押出部12は、計量ホッパー111から供
給される材料を加熱する加熱シリンダ120と、この加
熱シリンダ120内に配設された押出スクリューシャフ
ト121を駆動させる駆動装置122とから構成されて
いる。
【0016】成形部13は、加熱シリンダ120から押
し出された溶融状態の材料を成形するダイ(型)を備え
た成形装置130と、この成形装置によって成形された
成形品を冷却する冷却装置131と、製品回収機構13
2とから構成されている。なお、この押出機1は、イン
フレーション成形によって円筒フィルム状の成形品を得
るためのもので、製品回収機構132には、筒状に成形
されたフィルムを案内するための円筒133およびピン
チローラ134とフィルムを引き出すための巻取装置1
35とが設けられている。
【0017】21は、計量ホッパー111における材料
の単位時間当りの消費量(加熱シリンダー120への供
給量)を連続して計測することによって、電磁開閉弁1
12、駆動装置122および巻取装置135の駆動を制
御する制御装置である。この制御装置21のハードウェ
ア自体は、マイクロコンピューターを主体としたもので
詳細な説明は省略する。
【0018】つぎに、このような構成の押出機の運転制
御について説明する。
【0019】貯蔵用ホッパー110に貯蔵されている材
料は、電磁開閉弁112の開動作によって計量ホッパー
111に連続的に送り込まれる。計量ホッパー111に
送り込まれた材料は、計量ホッパー111に設けられて
いるロードセル(図示省略)によってその重量を連続的
に計測されながら加熱シリンダー120へ送り込まれ
る。このロードセルからの出力信号にもとづいて、制御
装置21が後述する押出量算出方法にしたがって、電磁
開閉弁112、駆動装置122および巻取装置135の
駆動を制御するものである。
【0020】加熱シリンダー120に供給されて加熱さ
れる材料は、軸まわりに回転される押出スクリューシャ
フト121によって成形装置130へ送り込まれる。押
出スクリューシャフト121の回転は、制御装置21に
よって制御されている。
【0021】成形装置130によって成形された製品
は、冷却装置131で冷却され、さらに、円筒133、
ピンチローラ134を介して、巻取装置135に巻き取
られる。この巻取装置135の巻取駆動も、制御装置2
1によって制御されている。
【0022】制御装置21による上記一連の制御は、計
量ホッパー111から送り出される材料の重量を連続的
に検出して押出量を算出する(以下、この押出量を算出
押出量という)ことにもとづいておこなわれるもので、
図1に示すような処理手順にしたがっている。なお、こ
の実施例においては、押出量が変動する原因としての、
押出機1の押出スクリューシャフト121やダイの設計
不良、ベントアップ、成形条件の不適切などの要因は除
外している。
【0023】制御装置21では、まず、計量ホッパー1
11における材料の単位時間当りの消費量が計測される
(ステップS1)。ここで、制御装置21には、計量ホ
ッパー111における材料の残り量の上限値と下限値と
が、あらかじめ設定されており、この設定範囲をはずれ
た場合に、電磁開閉弁112が開閉駆動されるようにな
っている。なお、前記下限値としては、材料の残り量に
よって押出成形が数分間続行できる程度の値としてい
る。
【0024】計量ホッパー111のロードセルからの出
力信号は、サンプリングデータとして一定時間(T0)
ごとに抽出される(ステップS2)。ここで、その出力
信号は、連続的に出力されるが、データ変換に要する時
間(t0)を考え合わせて、データとしての取りこぼし
および重複を防止するために、t0/2<T0<t0に設
定するのが好ましい。
【0025】ステップS2でサンプリングされたデータ
群を、式1〜式3によってy=a+bxに回帰直線化す
る(ステップS3)。このとき、制御装置21は、計量
ホッパー111の測定結果が上限値から下限値になるま
での時間(KT)を測定する。
【0026】なお、yはサンプリングデータ、xは測定
時間、mは測定データ数である。
【0027】
【数1】
【数2】
【数3】 以上の計算によって、図2に示すような回帰直線200
が得られる。さらに、各経過時間KTごとに微細なシフ
ト時間STを設定し、同様の計算をおこなうことによっ
て、回帰直線を得ることができる。
【0028】ここで、ST=KTとすると、押出量の算
出は、KTごとにおこなわれるということになるが、K
Tを短く設定すると、式3より測定データ数mが小さく
なりすぎて、正確な回帰直線が得られなくなる。他方、
KTを長く設定すると、上限値から下限値までに要する
時間内に押出量の算出を数回しかおこなわないことにな
るので、実際に起こっている可能性のある実押出量の変
動を十分にとらえることができなくなる。
【0029】たとえば、押出量を60Kg/h、上限値
から下限値までの設定重量を1Kgとすると、所要時間
は1分ということになる。そして、ST=KT=15
(SEC)、サンプリング周期を200(mSEC)と
すると、m=75(個)となり、回帰直線化するのに十
分なデータ数が得られ、1分間に4回の押出量の算出が
できることとなり、好ましいものといえる(図2参
照)。
【0030】また、ST≠KTの例としては、図3に示
すような結果が得られる。この場合には、1分間に(6
0−KT)/ST(回)だけ回帰直線近似をおこなうこ
ととなり、それと同時に押出量の算出もおこなわれる。
【0031】この場合に、上限値から下限値までに要す
る時間が1分に満たないこともあるので、KTは、15
〜30(SEC)程度とするのが好ましい。
【0032】このようにして得られた結果にもとづい
て、式4によって1時間当りの押出量を求める。なお、
Qは、1時間当りの算出押出量である。
【0033】
【数4】 さらに、式4で得られた各Qの群を、式5に示すように
移動平均によって平均化して算出押出量を求める(ステ
ップS5)。
【0034】
【数5】 このとき、nの値を大きくしすぎると、実際の押し出し
との時間差をも大きくすることとなり、しかも実際の変
動をとらえにくいものとしてしまうこととなる。 そこ
で、ステップ4で回帰直線近似をすでにおこなっている
ことを考え合わせ、この実施例ではn=3とし、算出押
出量をQと比べる程度のものと位置づけることとしてい
る。
【0035】なお、以上の実施例による回帰直線化の結
果を従来のものと比較して図4に示す。このように、各
種のノイズからの影響が緩和されて、より正確な算出押
出量が得られたものとなっている。
【0036】このようにして得られた算出押出量は、制
御装置21によって判断処理されて、電磁開閉弁11
2、駆動装置122および巻取装置135の制御、すな
わち弁開閉時期、弁開度、回転速度、巻取速度などの制
御がおこなわれる。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明に係る
熱可塑性樹脂用押出機の押出量算出方法によれば、各種
のノイズからの影響が少なく、より正確な算出押出量が
得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る熱可塑性樹脂用押出機
の押出量算出方法の処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図2】同処理手順によって行われた回帰直線化を示す
グラフである。
【図3】同他のグラフである。
【図4】同従来のものとの比較を示すグラフである。
【図5】この発明の実施例に係る熱可塑性樹脂用押出機
の押出量算出方法を適用できる押出機の構成を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 熱可塑性樹脂用押出機 111 計量ホッパー

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂用押出機に材料を供給する
    ホッパーにおける前記材料の単位時間当りの消費量を連
    続して計測し、 この計測結果からサンプリングデータを一定時間ごとに
    抽出し、 前記サンプリングデータ群の回帰直線を最小自乗法によ
    って求め、 前記回帰直線にもとづいて前記熱可塑性樹脂用押出機か
    らの押出量を算出し、 これによって得られた押出量群を移動平均法によって平
    均化して算出押出量とすることを特徴とする熱可塑性樹
    脂用押出機の押出量算出方法。
JP6078538A 1994-04-18 1994-04-18 熱可塑性樹脂用押出機の押出量算出方法 Expired - Fee Related JP2971733B2 (ja)

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CN102285093B (zh) * 2011-06-03 2015-07-08 王根乐 匀料装置在自动控制挤出机均匀出料的装置上的新应用
CN102407599B (zh) * 2011-12-05 2013-08-07 王根乐 提高挤出机出料均匀性的高精度控制方法

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