JP3279596B2 - Operation control system for plastic extruder - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はプラスチック押出成形機
の運転制御システムに関するもので、特に2軸および単
軸混練押出機における自動運転制御システムに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control system for a plastic extruder, and more particularly to an automatic operation control system for a twin-screw extruder and a single-screw kneader.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、プラスチック押出成形機、例えば
2軸混練押出機においては、特に運転開始時において多
くの操作が必要である。これらは例えば複数のフィーダ
からの原料の供給制御、脱水、注入、排気などである。
従来、運転開始時の始動プログラムは、熟練工の経験に
基づいた運転パターンを作り、マニュアル運転が行われ
てきた。しかし、最近のプラスチック押出成形機の操作
は非常に複雑になってきており、マニュアル操作では限
界に達しつつある。2. Description of the Related Art Conventionally, a plastic extruder, for example, a twin-screw kneading extruder requires many operations, especially at the start of operation. These include, for example, supply control, dehydration, injection, and exhaust of raw materials from a plurality of feeders.
Conventionally, a start program at the time of starting operation has made an operation pattern based on the experience of a skilled worker and performed manual operation. However, the operation of a recent plastic extruder has become very complicated, and manual operation is reaching its limit.
【0003】このため、熟練工による過去の良品生産時
における運転条件(運転パターン)をマニュアルで入力
するか、すでに入力されて保存されているデータの中か
ら運転条件を選択することにより、このデータに基づい
て運転を行うようにした、エキスパートシステムの応用
の一種であるプログラム付自動始動機が提案されてい
る。[0003] For this reason, by manually inputting operating conditions (operating patterns) at the time of past non-defective product production by a skilled worker, or by selecting operating conditions from data which has been already input and stored, this data is obtained. An automatic starter with a program, which is a kind of application of an expert system, which performs operation based on the automatic starter, has been proposed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなプ
ログラム付自動始動機では、自動運転を行うためのプロ
グラムとして各操作対象における制御条件を時間経過ス
テップとともにマップ化したプログラムを作成する必要
があるが、一般にこの作成に長時間かつ人手を要し、熟
練工が行う運転方法を短時間で正確にプログラムするこ
とは非常に困難である。また、上記始動機では単なるプ
ログラム始動運転を行うのみであるので、製品の品質を
保証するものではない。すなわち、プラスチック成形機
では、同じ条件でも同じ製品ができる保証はなく、微妙
な温度の相違から不良品が発生してしまうこともある。However, in such an automatic starter with a program, it is necessary to create, as a program for performing automatic operation, a program in which control conditions for each operation target are mapped together with time lapse steps. However, in general, this preparation requires a long time and manual work, and it is very difficult to accurately and accurately program an operation method performed by a skilled worker in a short time. Further, the starter merely performs a program start operation, and does not guarantee product quality. That is, in a plastic molding machine, there is no guarantee that the same product can be produced under the same conditions, and a defective product may be generated due to a slight difference in temperature.
【0005】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたもので、プログラムを自動作成すること
ができる運転制御システムを提供することを目的とす
る。The present invention has been made to solve such a conventional problem, and has as its object to provide an operation control system capable of automatically creating a program.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明にかかるプラスチ
ック押出成形機の運転制御システムによれば、手動運転
時のプラスチック押出成形機の運転状態データを経時的
に記憶する第1の記憶手段と、この記憶部に記憶した運
転状態データから運転条件に変換、修正する運転条件生
成手段と、この運転条件を記憶する第2の記憶手段と、
この運転条件に従って運転を行うべく前記プラスチック
押出成形機の駆動手段および加熱手段を制御する制御手
段と、前記運転条件および前記成形機から得られる品質
保証データとを比較して前記成形機の状態監視を行う監
視手段とを備えたことを特徴とする。According to the operation control system of a plastic extruder according to the present invention, first storage means for storing the operating state data of the plastic extruder during manual operation over time; Operating condition generating means for converting the operating state data stored in the storage unit into operating conditions and correcting the operating conditions; second storing means for storing the operating conditions;
The control means for controlling the driving means and the heating means of the plastic extruder to perform the operation in accordance with the operating conditions, and the operation conditions and the quality assurance data obtained from the molding machine are compared to monitor the state of the molding machine. And monitoring means for performing the following.
【0007】[0007]
【作用】熟練工による運転履歴データはサンプリングに
より経時的に第1の記憶手段に記憶される。そして、運
転条件生成手段がこの運転履歴データの変換、修正によ
り自動運転条件を生成し、第2の記憶手段に記憶する。
したがって、運転条件の作成が自動的に行われ、プログ
ラムを作る労力が軽減される。The operation history data by the skilled worker is stored in the first storage means over time by sampling. Then, the operating condition generating means generates automatic operating conditions by converting and correcting the operating history data, and stores the automatic operating conditions in the second storage means.
Therefore, the creation of the operating conditions is performed automatically, and the labor for creating the program is reduced.
【0008】また、この自動運転条件に基づいて駆動手
段、加熱手段が制御手段により制御されるが、この運転
時に品質保証の指針となる運転状態データをチェックし
て良品が生産されているかについての状態監視を行い、
品質が損なわれている可能性があるときには警告を発す
る。これにより、不良品の発生を確実に防止することが
可能となる。The driving means and the heating means are controlled by the control means on the basis of the automatic operation conditions. At the time of the operation, the operation state data serving as a guideline for quality assurance is checked to determine whether a non-defective product is produced. Monitor the status,
Warn when quality may be impaired. This makes it possible to reliably prevent the occurrence of defective products.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明にかかるプラスチック成形機の
運転制御システムの一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an operation control system for a plastic molding machine according to the present invention.
【0010】ここでは、例えば2軸混練機である成形機
1に対する制御システムを示しており、加熱手段2とし
てのヒータおよび駆動手段3としてのモータが制御対象
として制御手段7で制御されることになる。Here, a control system for a molding machine 1 which is, for example, a twin-screw kneader is shown, in which a heater as a heating unit 2 and a motor as a driving unit 3 are controlled by a control unit 7 as control objects. Become.
【0011】成形機1における運転状況を表わす各種デ
ータは逐次取り出され、連続運転データ記憶手段4に与
えられる。この連続運転データ記憶手段4では、成形機
1からのデータをサンプリングして記憶する。このサン
プリングは例えば10秒間隔で行われ、16種類の16
ビットデータを30分間記憶するとすれば、16×16
×6×30=46080ビットであるから、1つの運転
パターンを記憶するのに50Kビットの記憶容量があれ
ば十分である。Various data representing the operating conditions of the molding machine 1 are sequentially taken out and supplied to the continuous operation data storage means 4. In the continuous operation data storage means 4, data from the molding machine 1 is sampled and stored. This sampling is performed at intervals of, for example, 10 seconds.
If bit data is stored for 30 minutes, 16 × 16
Since * 6 * 30 = 46080 bits, it is sufficient to have a storage capacity of 50K bits to store one operation pattern.
【0012】連続運転データ記憶手段4に記憶されたサ
ンプリングデータは運転条件生成手段5に送られ、ここ
で運転条件が作成される。この運転条件の作成は後述す
るように、記憶された連続運転データのうち、無駄な部
分を除き、適当な変換操作を行うものである。The sampling data stored in the continuous operation data storage means 4 is sent to the operation condition generation means 5, where the operation conditions are created. As will be described later, the creation of the operating conditions is for performing an appropriate conversion operation except for useless portions in the stored continuous operating data.
【0013】このようにして作成された運転条件は運転
条件記憶部6に記憶される。そして、この運転条件記憶
部6から取出された運転条件にしたがって制御手段7に
より加熱手段2および駆動手段3が制御される。The operating conditions created in this way are stored in the operating condition storage unit 6. The heating means 2 and the driving means 3 are controlled by the control means 7 in accordance with the operating conditions taken out from the operating condition storage section 6.
【0014】なお、運転条件記憶部6に記憶された運転
条件作成のうち、成形機1における品質を保証するため
の項目は監視手段8に送られる。成形機1の実際の運転
の際には、監視手段に品質保証項目についての運転デー
タが送られ、両者は比較される。比較した結果が品質に
影響のあるような範囲にあるときは、監視手段8は制御
手段7に対し、警報を発する。Items for guaranteeing the quality of the molding machine 1 in the creation of the operating conditions stored in the operating condition storage section 6 are sent to the monitoring means 8. During actual operation of the molding machine 1, operation data on quality assurance items is sent to the monitoring means, and the two are compared. When the comparison result is in a range that affects the quality, the monitoring unit 8 issues an alarm to the control unit 7.
【0015】図2は成形機1の一例として2軸混練機を
示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a twin-screw kneader as an example of the molding machine 1.
【0016】周囲にヒータ19が設けられた筒状本体1
1内には2軸のスクリュー12が設けられており、この
スクリューは主モータ13およびギアボックス14を介
して回転駆動される。本体11の一方側端部には材料投
入口15が設けられており、ここには2つの重量フィー
ダ20および30から混練される2つの材料が供給され
る。これらの重量フィーダは材料投入口21、31、材
料を搬送するベルト22、32、これらを駆動するモー
タ23、33がそれぞれ設けられている。また、本体1
1の途中にはベント16が設けられ、ここからモータ1
7で駆動される真空ポンプ18により本体11内が減圧
される。さらに、本体11の下流側には混練された材料
をペレット化するペレタイザ40が結合されており、こ
のペレタイザ40はモータ41で駆動される。A cylindrical main body 1 having a heater 19 provided therearound.
1 is provided with a biaxial screw 12, which is driven to rotate via a main motor 13 and a gearbox 14. A material inlet 15 is provided at one end of the main body 11, and two materials to be kneaded from two weight feeders 20 and 30 are supplied to the material inlet 15. These weight feeders are provided with material input ports 21 and 31, material conveying belts 22 and 32, and motors 23 and 33 for driving them. Also, the main body 1
1 is provided with a vent 16 from which the motor 1
The inside of the main body 11 is depressurized by a vacuum pump 18 driven by 7. Further, a pelletizer 40 for pelletizing the kneaded material is connected to the downstream side of the main body 11, and the pelletizer 40 is driven by a motor 41.
【0017】このような2軸混練機は制御手段7により
制御されるが、制御手段7は装置全体の制御を行う主制
御部71、駆動制御部72、温度制御部73に大別さ
れ、駆動制御部72は駆動部入出力インタフェース74
を介してモータ13、23、33、41を制御し、温度
制御部73は加熱部入出力インタフェース75を介して
ヒータ17を制御する。主制御部71には表示・操作部
80が接続されており、操作状態を適宜表示するととも
に、オペレータによる操作入力を受け付ける。Such a twin-screw kneader is controlled by a control means 7. The control means 7 is roughly divided into a main control section 71 for controlling the entire apparatus, a drive control section 72, and a temperature control section 73. The control unit 72 includes a drive unit input / output interface 74
, And the temperature controller 73 controls the heater 17 via the heating unit input / output interface 75. A display / operation unit 80 is connected to the main control unit 71 to appropriately display an operation state and receive an operation input by an operator.
【0018】次に、運転プログラムの自動作成を行う手
順を図3のフローチャートおよび図4を参照して説明す
る。Next, a procedure for automatically creating an operation program will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and FIG.
【0019】図3のフローが開始される前に、オペレー
タにより表示・操作部80が操作され、制御手段7がプ
レイバックモードにセットされるものとする。Before the flow of FIG. 3 is started, it is assumed that the display / operation unit 80 is operated by the operator and the control means 7 is set to the playback mode.
【0020】この状態で、熟練工による成形機1の運転
が行われ、その運転立上がり時の各種運転データ、例え
ば樹脂温度、樹脂圧力、主モータ速度、主モータ電流な
どが、良品ができるまで時間の経過とともにサンプリン
グされて安定になるまで(20〜30分)、手動での運
転指令値SVおよび運転状態値PVが時間とともにすべ
て運転データ記憶手段4に記憶する(ステップS10
1)。この記憶は始動時に安定化のために必要な所定時
間、例えば20〜30分に達するまで(ステップS10
2)続けられる。これによるマニュアル運転の様子はオ
ペレータより表示画面で観察される。In this state, the molding machine 1 is operated by a skilled worker, and various operation data such as resin temperature, resin pressure, main motor speed, main motor current and the like at the time of start-up of the molding machine 1 are measured in time until a good product is formed. Until the sampling is performed over time and becomes stable (20 to 30 minutes), the manual operation command value SV and the operation state value PV are all stored in the operation data storage unit 4 with time (step S10).
1). This memory is stored until a predetermined time required for stabilization at the time of starting, for example, 20 to 30 minutes is reached (step S10).
2) Continue. The state of the manual operation by this is observed by the operator on the display screen.
【0021】図4はマニュアル運転の一例を示すグラフ
であり、横軸はサンプリング間隔Δtごとの時刻t1、
t2、…を示し、縦軸は運転指令値SVを示している。
同図において、曲線Aは主モータのSV値の変化、曲線
BはフィーダモータのSV値の変化をそれぞれ示すもの
である。FIG. 4 is a graph showing an example of the manual operation. The horizontal axis represents the time t1 at each sampling interval Δt,
, and the vertical axis indicates the operation command value SV.
In the drawing, a curve A shows a change in the SV value of the main motor, and a curve B shows a change in the SV value of the feeder motor.
【0022】記憶された運転条件データの中には不適当
なデータや無駄なデータ等が含まれているため、これら
の修正が運転条件生成手段で行われる。まず徐動運転を
行い、製品の状態を見て、例えば主モータの速度や2つ
の重量フィーダの速度比などを経験側に基づく自動修正
により微調整する。この微調整は、またはマニュアル修
正で行われる。この微調整が行われる典型的な例として
は、図4のグラフで破線で示された部分のように、一旦
増加した後に低下するオーバーシュートのようなもので
あり、この部分は微調整として除かれる。Since the stored operating condition data includes inappropriate data, useless data, etc., these are corrected by the operating condition generating means. First, a gradual operation is performed, and the state of the product is checked, and for example, the speed of the main motor and the speed ratio of the two weight feeders are finely adjusted by automatic correction based on the experience side. This fine adjustment is made by manual correction. A typical example in which this fine adjustment is performed is an overshoot that once increases and then decreases, as shown by the broken line in the graph of FIG. 4, and this part is removed as fine adjustment. I will
【0023】このような微調整の後、波形の傾きΔSV
/Δtの値を時刻tnごとにチェックする。これが0で
ない場合、波形値は変化しているので、時刻tn時の傾
きを運転データとして登録する(ステップS105)。
一方、ΔSV/Δtが0である場合、この状態の継続が
短い場合には単なる間延びにすぎないため、所定時間t
0(sec)以上連続した場合のみ登録し、無駄な間延
びはカットするようにする(ステップS106)。この
ようにして、すべてのデータの修正を完了する(ステッ
プS107)。After such fine adjustment, the waveform gradient ΔSV
The value of / Δt is checked at each time tn. If this is not 0, the waveform value has changed, and the slope at time tn is registered as operation data (step S105).
On the other hand, when ΔSV / Δt is 0, if the continuation of this state is short, it is merely a lag, so that the predetermined time t
Registration is performed only when the data is consecutive for 0 (sec) or more, and unnecessary extension is cut (step S106). In this way, the correction of all data is completed (step S107).
【0024】次に、この生産条件で押し出し量を所定の
生産量まで上げ、再度製品の状態を見て主モータの速
度、重量フィーダの速度比、ペレタイザの速度比などの
微調整が再度行われる。Next, the extrusion amount is increased to a predetermined production amount under these production conditions, and the fine adjustment of the speed of the main motor, the speed ratio of the weight feeder, the speed ratio of the pelletizer, etc. is performed again while checking the state of the product. .
【0025】このようにして得られた運転指令、および
品質に影響のある運転状態値、例えば樹脂温度、樹脂圧
力、モータ電流などはすべて時間と共に運転条件記憶部
6に記憶される。The operation command thus obtained and operation state values that affect quality, for example, resin temperature, resin pressure, motor current, etc., are all stored in the operation condition storage unit 6 with time.
【0026】そして、このような運転条件を用いて生産
が開始されるが、このときに得られる運転状態値は記憶
された運転状態値と監視手段8において比較され、記憶
された運転状態値に対して所定の範囲内にあるかどうか
がチェックされる。例えば、始動から30分経過後の樹
脂温度は登録された温度210℃に対して±5℃の範囲
にあれば良品が生産されている状態とみなし、この範囲
を外れているときには不良品発生のおそれがあるとして
制御手段7に対して警報を発するようにする。この警報
は表示・操作部80にも表示される。これにより、オペ
レータは必要な対策をとることができる。Then, the production is started using such operating conditions. The operating state value obtained at this time is compared with the stored operating state value by the monitoring means 8, and the stored operating state value is compared with the stored operating state value. It is checked whether it is within a predetermined range. For example, if the temperature of the resin 30 minutes after the start is within ± 5 ° C. of the registered temperature of 210 ° C., it is regarded that a good product is being produced. An alarm is issued to the control means 7 as a possibility. This warning is also displayed on the display / operation unit 80. Thereby, the operator can take necessary measures.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、運転条
件のプログラム作成を熟練工の現実の運転をもとに行う
ようにしているので、誰でも簡単に短時間で始動プログ
ラムを作成することが可能となる。As described above, according to the present invention, since a program for operating conditions is created based on the actual operation of a skilled worker, anyone can easily create a starting program in a short time. It becomes possible.
【0028】また、運転条件作成の際に品質を判断する
ための運転状態データを記憶するようにし、運転条件に
よる運転の際に良品が生産されていることを確認するよ
うにしているので、歩留まりの向上、生産の自動化、省
人化が可能となる。In addition, operating condition data for judging quality at the time of creating operating conditions is stored, and at the time of operation under operating conditions, it is confirmed that non-defective products are produced. It is possible to improve production, automate production and save labor.
【図1】本発明にかかるプラスチック成形機の運転制御
システムの一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an operation control system for a plastic molding machine according to the present invention.
【図2】成形機1の一例としての2軸混練機を示す概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a twin-screw kneader as an example of a molding machine 1.
【図3】運転プログラムの自動生成を行う手順を示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for automatically generating an operation program.
【図4】マニュアル運転の一列を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing one row of a manual operation.
1 成形機 2 加熱手段 3 駆動手段 4 連続運転データ記憶手段 5 運転条件生成手段 6 運転条件記憶部 7 制御手段 8 監視手段 13,17,23,33,41 モータ 19 ヒータ 20,30 重量フィーダ 40 ペレタイザ 71 主制御部 72 駆動制御部 73 温度制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molding machine 2 Heating means 3 Drive means 4 Continuous operation data storage means 5 Operating condition generation means 6 Operating condition storage part 7 Control means 8 Monitoring means 13, 17, 23, 33, 41 Motor 19 Heater 20, 30 Weight feeder 40 Pelletizer 71 Main control unit 72 Drive control unit 73 Temperature control unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−127325(JP,A) 特開 昭64−20120(JP,A) 特開 昭58−175217(JP,A) 特開 昭63−193816(JP,A) 特開 昭59−196232(JP,A) 特開 昭61−79615(JP,A) 特開 昭61−114307(JP,A) 特開 昭63−25017(JP,A) 特開 平3−2023(JP,A) 特開 昭61−130019(JP,A) 特開 平3−2022(JP,A) 実開 昭63−144222(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-127325 (JP, A) JP-A-64-20200 (JP, A) JP-A-58-175217 (JP, A) JP-A-63-193816 (JP) JP-A-59-196232 (JP, A) JP-A-61-79615 (JP, A) JP-A-61-114307 (JP, A) JP-A-63-25017 (JP, A) 3-2023 (JP, A) JP-A-61-130019 (JP, A) JP-A-3-2022 (JP, A) JP-A-63-144222 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B29C 47/00-47/96
Claims (1)
練工の手動運転による前記プラスチック押出成形機の運
転開始時における運転状態データを経時的に記憶する第
1の記憶手段と、 前記運転状態データから運転条件に変換し、該運転条件
のデータのうち連続しないデータを除く修正をし、該運
転条件を含む運転プログラムを自動的に作成する運転条
件生成手段と、 前記運転プログラムを記憶する第2の記憶手段と、 前記運転プログラムに含まれる運転条件に従って前記プ
ラスチック押出成形機の駆動手段および加熱手段を制御
する制御手段と、 前記運転条件および前記成形機から得られる品質保証デ
ータを比較して前記成形機の状態監視を行う監視手段と
を備えたプラスチック押出成形機の運転制御システム。1. A first storage means for temporally storing the operating state data at the operation start of said plastic extruder by manual operation of skilled workers for working with plastic extruder, the operating conditions from the operating state data Into the operating conditions
Operating condition generating means for correcting the non-consecutive data of the data, and automatically creating an operating program including the operating conditions; a second storage means for storing the operating program; Control means for controlling the driving means and the heating means of the plastic extruder in accordance with the operating conditions, and monitoring means for comparing the operating conditions and quality assurance data obtained from the molding machine to monitor the state of the molding machine. An operation control system for a plastic extruder equipped with a.
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