樹脂押出用口金装置及び樹脂シートの製造方法
【課題】吐出口から吐出される樹脂材料のシート厚を正確に制御すること。
【解決手段】互いにリップ面１１を対向させた状態で接続した一対のリップ１０と、リップ面１１の相互間距離を調整する調整手段２０とを具備し、リップ面１１の相互間に構成されるスリット状の吐出口１２から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、吐出口１２の外部においてリップ面１１に平行となる態様でリップ１０に設けた測定面１３と、測定面１３に対向する態様でリップ１０に保持され、予め設定した計測基準から測定面１３までの距離を計測する変位センサ３０とを備えている。
【解決手段】互いにリップ面１１を対向させた状態で接続した一対のリップ１０と、リップ面１１の相互間距離を調整する調整手段２０とを具備し、リップ面１１の相互間に構成されるスリット状の吐出口１２から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、吐出口１２の外部においてリップ面１１に平行となる態様でリップ１０に設けた測定面１３と、測定面１３に対向する態様でリップ１０に保持され、予め設定した計測基準から測定面１３までの距離を計測する変位センサ３０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リップ面を互いに対向させた状態で配置される一対のリップを備え、これらリップのリップ面相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置及びこれを適用した樹脂シートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出することによって樹脂シートを成形する装置においては、リップ面の相互間距離を正確に制御することがシート厚の寸法精度を向上する上できわめて重要となる。特に、比較的粘性の大きい樹脂材料の場合には、シート厚のばらつきを改善するためにリップ面の相互間距離が小さく設定されるため、リップ面の相互間距離を制御する場合に要求される寸法精度もきわめて大きなものとなる。
【０００３】
このため、この種の樹脂押出用口金装置には、リップ面の相互間距離を正確に計測するようにしたものが種々提供されている。例えば、特許文献１においては、吐出口を構成するリップの先端面にそれぞれ吐出口の端縁部に平行となるように段部を形成し、これらの段部及び吐出口の端縁部を２次元変位センサによって同時に計測することにより、リップ面の相互間距離を算出するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８３１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、樹脂押出用口金装置のリップ面は、樹脂材料を吐出している際にその圧力や温度の影響を受ける。つまり、樹脂材料を吐出する以前にリップ面の相互間距離を計測してこれを正確な値に設定したとしても、実際に樹脂材料を吐出している際には、圧力や温度の影響によって変化している場合がある。従って、リップ面の相互間距離に関しては、実際に樹脂材料を吐出している際にこれを所望の値に設定することが好ましい。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、樹脂材料を吐出している際にリップ面の相互間距離を計測することは困難であり、上述の要求に応えることもできない。
【０００７】
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、吐出口から吐出される樹脂材料のシート厚を正確に制御することのできる樹脂押出用口金装置及び樹脂シートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る樹脂押出用口金装置は、互いにリップ面を対向させた状態で接続した一対のリップと、前記各リップ面の相互間距離を調整する調整手段とを具備し、前記各リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、前記吐出口の外部において前記リップ面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面と、前記測定面に対向する態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面に対向するよう保持され、予め設定した計測基準から前記測定面までの距離を計測する前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項１において、前記測定面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれにレール部材を配設し、該レール部材を介して前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段をそれぞれのリップに保持させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項２において、前記レール部材の延在方向に沿って前記計測手段を移動可能に配設したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項２または請求項３において、少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測基準に対する前記計測手段の位置のずれを検出し、検出した前記ずれ量に基づいて前記計測手段の計測した距離を補正する補正処理手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項４において、少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測手段は、前記レール部材との間に姿勢を変更するための姿勢変更手段を具備したものであり、前記補正処理手段は、前記計測手段の姿勢を検出し、かつ前記計測手段の姿勢が予め設定した計測姿勢に対してずれていることを検出した場合に前記姿勢変更手段を通じて前記計測手段の姿勢を修正するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係る樹脂シートの製造方法は、上述した請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の樹脂押出用口金装置を適用して樹脂製のシートを製造する方法であって、吐出口から樹脂材料を吐出しながら計測手段による計測を実施し、該計測手段の計測結果に基づいて算出されるリップ面の相互間距離が予め設定した値となるように前記調整手段を駆動することを特徴とする。
本発明において、「予め設定した計測基準」とは、測定面の位置を規定するための座標系をいう。レール部材や測定面の変形によらない基準であれば、任意の基準を設定することができる。例えば、樹脂材料吐出前でレール部材が直線である場合のレール部材の中心軸またはそれに平行な直線を計測基準としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、計測基準から吐出口の外部に設けた測定面までの距離を、測定面に対向して配置した計測手段によって計測するようにしているため、吐出口から樹脂材料を吐出している間においてもリップ面の相互間距離を算出することができる。従って、実際に樹脂材料を吐出している際のリップ面の相互間距離を直接調整することが可能となり、シート厚を正確に制御して寸法精度の高い樹脂シートを押し出し成形することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る樹脂押出用口金装置及び樹脂シートの製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態である樹脂押出用口金装置を示したものである。ここで例示する樹脂押出用口金装置は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＰ（polypropylene）、オレフィン系ポリマー、アクリル系ポリマー等の樹脂材料を吐出することによって所望のシート厚を有した樹脂シートＳを押し出し成形するためのものである。本発明は特に、ＰＥＴよりも粘性の大きなＰＰ、オレフィン系ポリマーやアクリル系ポリマーを用いた場合により効果が高いがＰＥＴであってももちろん良い。この樹脂押出用口金装置は、接続ボルト１によって互いに接続した一対のリップ１０を備えている。
【００１７】
リップ１０は、それぞれがブロック状を成すもので、個々の先端部に形成したリップ面１１の相互間に吐出口１２を構成している。吐出口１２は、図示せぬ押出機からリップ１０に供給された樹脂材料が吐出される部分であり、リップ１０の幅方向（図２において上下方向）に対してリップ面１１の相互間距離が十分に小さいスリット状を成している。図１からも明らかなように、リップ面１１は、少なくとも吐出口１２を構成する先端部分においては平面状に構成してある。
【００１８】
また、それぞれのリップ１０には、測定面１３が設けてある。測定面１３は、リップ１０において吐出口１２の外部となる部位に形成した平面であり、個々のリップ面１１に対して平行となるように設けてある。本実施の形態では特に、リップ面１１と表裏の関係となるようにそれぞれのリップ１０の先端部に測定面１３を設けるようにしている。
【００１９】
これら一対のリップ１０には、調整手段２０が設けてある。調整手段２０は、リップ面１１の相互間距離を設定・変更するためのものである。本実施の形態では、一方のリップ１０に設けた調整ボルト２１と、調整ボルト２１を駆動するための調整用アクチュエータ２２とを備え、調整用アクチュエータ２２によって調整ボルト２１を螺合させた場合にリップ面１１の相互間距離を変更することのできる調整手段２０を適用している。また、図には明示していないが、本実施の形態では、吐出口１２の延在方向に沿って調整ボルト２１を複数配設してあり、これらの調整ボルト２１を個別に駆動することによってリップ面１１の相互間距離を部分的に変更することができるように構成してある。
【００２０】
一方、上記樹脂押出用口金装置は、変位センサ（計測手段）３０及び補正情報検出センサ４０を備えている。変位センサ３０は、接触状態、もしくは非接触状態で測定対象までの距離を計測するものであるが、接触状態で距離を測定する変位センサはセンサ自身の温度による熱膨張等の影響を受けるため、非接触状態で距離を測定するセンサが望ましい。この種の変位センサ３０としては、例えば測定対象に対してレーザー光を照射する投光部と、測定対象からの反射光を受光する受光部とを具備し、受光部での受光位置に基づいて測定対象までの距離（変位）を計測する光学式のものを適用することができる。その他、光学式のセンサ以外でも、超音波の伝搬時間を計測することによる変位センサや、渦電流による変位センサを利用することも可能である。ここで、本来変位センサとは、ある基準からの変位しか測定できないものであるが、樹脂材料吐出前に変位センサで測定面１３を測定しておき、その測定した位置までの距離をレーザー式など任意の絶対的な距離を測定できる距離センサで測定することで、変位センサを絶対的な距離を測定するセンサとして用いることができる。もちろん変位センサの替わりに絶対的な距離を測定できる距離センサを使っても良い。図２からも明らかなように、本実施の形態では、リップ１０の測定面１３を測定対象とする変位センサ３０が測定面１３に対向する態様でレール部材３１を介してリップ１０に保持させてある。
【００２１】
レール部材３１は、それぞれのリップ１０に保持させた一対のブラケット５０の間に架設したもので、リップ１０の測定面１３に平行となるように配設してある。一対のブラケット５０は、互いに対向する内表面がリップ１０の測定面１３に対して直交するように設けたものである。それぞれのリップ１０の測定面１３から各レール部材３１までの距離は互いに同一で、レール部材３１の延在方向に沿って一定である。
【００２２】
レール部材３１と変位センサ３０との間には、図１に示すように、スライド機構部３２及び姿勢変更機構部（姿勢変更手段）３３が介在させてある。スライド機構部３２は、変位センサ３０をレール部材３１の延在方向に沿って移動可能に支持させるとともに、レール部材３１に対して変位センサ３０を任意の位置に移動するためのスライド用アクチュエータを含むものである。姿勢変更機構部３３は、レール部材３１に対して変位センサ３０を所定の回転軸心Ｃ回りに回転可能に支持するとともに、レール部材３１に対して変位センサ３０を回転軸心Ｃ回りに回転させるための姿勢変更用アクチュエータを含むものである。本実施の形態では、回転軸心Ｃがレール部材３１の延在方向に対して直交し、かつリップ１０の測定面１３に対して平行となるように姿勢変更機構部３３が設けてある。
【００２３】
補正情報検出センサ４０は、変位センサ３０の補正情報を検出するためのものである。補正情報とは、現在の変位センサ３０の姿勢が予め設定した計測姿勢にあるか否か、並びに予め設定した計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を示す情報である。計測姿勢とは、本実施の形態の場合、変位センサ３０の投光部から照射されるレーザー光がブラケット５０の内表面に平行となる状態である。補正情報検出センサ４０としては、リップ１０に保持させた一対のブラケット５０において互いに対向する部位にライン状の投光部４１及び受光部４２を配設したものを適用している。投光部４１及び受光部４２を配設する位置は、互いの間に変位センサ３０が介在する位置である。
【００２４】
この補正情報検出センサ４０では、投光部４１から照射したライン状のレーザー光が変位センサ３０によって遮られることになり、受光部４２に到達するレーザー光の位置に基づいて変位センサ３０の全長及びブラケット５０に対する変位センサ３０の位置を検出することができる。補正情報検出センサ４０によって変位センサ３０の全長及び位置を検出することができれば、これらの値に基づいて変位センサ３０が計測姿勢にあるか否か、並びに計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を演算することができるようになる。
【００２５】
すなわち、図３に示すように、計測した変位センサ３０の全長ａ′が実際の変位センサ３０の全長ａと一致すれば、変位センサ３０が計測姿勢に一致していると判断することができ、計測した変位センサ３０の全長ａ′が実際の変位センサ３０の全長ａに一致しない場合、変位センサ３０が傾斜した状態にあると判断することができる。また、ブラケット５０に対する変位センサ３０の位置が検出できれば、そのまま計測基準からの位置ずれ量を算出することができる。
【００２６】
図４は、上述した樹脂押出用口金装置の制御系を示すブロック図である。図４に示す主制御部１００は、変位センサ３０及び補正情報検出センサ４０から検出信号が与えられた場合に、予めメモリ１０１に格納したプログラムやデータに従ってスライド機構部３２、姿勢変更機構部３３及び調整手段２０の調整用アクチュエータ２２の駆動を制御するもので、補正処理部（補正処理手段）１１０、演算部１２０、シート厚管理部１３０を有している。
【００２７】
補正処理部１１０は、補正情報検出センサ４０から補正情報が与えられた場合に変位センサ３０が計測姿勢にあるか否かを判断し、計測姿勢にないと判断した場合、変位センサ３０を計測姿勢に修正すべく姿勢変更機構部３３に対して修正駆動信号を出力するものである。また、補正処理部１１０は、変位センサ３０が計測姿勢であると判断した場合、補正情報検出センサ４０からの補正情報に基づいて計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を算出し、さらに算出した位置ずれ量に従って変位センサ３０の計測結果を補正し、補正結果を計測情報として演算部１２０に出力するものである。
【００２８】
演算部１２０は、リップ１０を挟んで配置された一対の変位センサ３０からの計測情報が与えられた場合にリップ面１１の相互間距離を演算するものである。すなわち、一方の測定面１３に対する計測基準と他方の測定面１３に対する計測基準との相互間距離が既知であり、さらにそれぞれのリップ１０においてリップ面１１と測定面１３との距離が既知であるため、補正処理部１１０から計測情報が与えられれば、（計測基準の相互間距離）−（それぞれのリップ面１１と測定面１３との距離）−（対向する２つの変位センサ３０からの計測情報）を演算することにより、リップ面１１の相互間距離を算出することができる。但し、リップ１０を挟んで配置された一対の変位センサ３０は、照射するレーザー光の光軸が合致する位置で測定面１３までの距離を計測するものとする。
【００２９】
シート厚管理部１３０は、演算部１２０によってリップ面１１の相互間距離が演算された場合、この演算結果が予め設定した規定値に一致するか否かを判断するものである。演算結果が規定値に一致していない場合、シート厚管理部１３０は、リップ面１１の相互間距離を規定値に一致させるべく該当する変位センサ３０の計測位置に対応した調整用アクチュエータ２２に調整用駆動信号を出力するものである。
【００３０】
図５は、主制御部１００が所定のサイクルタイム毎に繰り返し実行する吐出口調整処理の内容を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに従って主制御部１００の動作を説明し、併せて樹脂押出用口金装置の特徴部分について詳述する。
【００３１】
図示せぬ押出機から供給された樹脂材料を吐出している間において主制御部１００は、補正情報検出センサ４０から補正情報を取得し（ステップＳ１０１）、補正情報に含まれる変位センサ３０の全長と、予めメモリ１０１に格納した変位センサ３０の実際の全長とを比較することにより、補正処理部１１０を通じて変位センサ３０が計測姿勢にあるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
変位センサ３０が計測姿勢でないと判断した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、主制御部１００は、補正処理部１１０を通じて姿勢変更機構部３３に修正駆動信号を出力し（ステップＳ１０３）、手順をステップＳ１０１にリターンさせる。これにより、例えば図６に示すように、変位センサ３０が計測姿勢にない場合であってもこれが修正されることになり、最終的には図７に示すように、変位センサ３０が計測姿勢に修正された状態となる。
【００３３】
従って、高温状態の樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、熱の影響によって仮にレール部材３１が変形した場合であっても、上述のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理を実施することにより、レール部材３１の変形状態に関わらず変位センサ３０を計測姿勢とすることが可能になる。
【００３４】
次に、主制御部１００は、図５のステップＳ１０４に示すように、補正情報に含まれる変位センサ３０の位置に基づいて計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を算出する処理を行う。さらに、算出した位置ずれ量に応じて変位センサ３０の計測結果を補正し（ステップＳ１０５）、補正した計測結果に基づいてリップ面１１の相互間距離ｘを算出する（ステップＳ１０６）。具体的に計測結果の補正は、位置ズレ量の正負を測定面１３に近づく方向を正とした場合、変位センサ３０で計測した測定面１３までの距離から、変位センサ３０の位置ズレ量を差し引くことで実現できる。
【００３５】
リップ面１１の相互間距離ｘを算出した主制御部１００は、これが予め設定した規定値に一致するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。算出したリップ面１１の相互間距離ｘが既定値に一致する場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、主制御部１００は、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。
【００３６】
これに対して算出したリップ面１１の相互間距離ｘが既定値に一致しない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、主制御部１００は、シート厚管理部１３０を通じて調整用アクチュエータ２２に調整用駆動信号を出力する（ステップＳ１０８）。これにより、調整手段２０が適宜駆動し、リップ面１１の相互間距離が予め設定した規定値に一致するようになる。
【００３７】
ここで、ステップＳ１０６において算出されるリップ面１１の相互間距離ｘは、実際に高温高圧の樹脂材料を吐出している際に変位センサ３０から出力された計測結果に基づくものである。従って、吐出する樹脂材料の圧力や温度によってリップ面１１の相互間距離が変化した場合にも、直接これが計測されることになり、圧力や温度の影響によって計測結果に誤差が生じる虞れがない。さらに、変位センサ３０の計測結果に関しては、レール部材３１が変形した場合の姿勢の変化、並びに計測基準からの位置ずれ量をそれぞれ補正し、これらの影響を除去したものである。これらの結果、吐出口１２を構成するリップ面１１の相互間距離を正確に制御することができ、吐出口１２から吐出される樹脂シートＳの寸法精度を著しく向上させることが可能になる。
【００３８】
以下、変位センサ３０をレール部材３１の延在方向に沿って移動させ、都度、上述した処理を実行することにより、吐出口１２の複数箇所においてリップ面１１の相互間距離ｘを正確に算出することが可能になる。
【００３９】
尚、上述した実施の形態では、リップ１０に直接測定面１３を形成するようにしているが、リップ１０に直接測定面１３を形成する必要はなく、例えば測定面を有した平板をリップに保持させるようにしても良い。この場合、リップ面に対して測定面が平行となるようにリップに平板を保持させる必要があるのはいうまでもない。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、変位センサ３０を挟む態様で配設した一対のブラケット５０に投光部４１及び受光部４２を設け、投光部４１から照射したレーザー光の受光部４２での受光結果に従って、変位センサ３０が計測姿勢であるか否か、並びに計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を演算するようにしているが、必ずしもこれに限らない。例えば図８に示す変形例のように、変位センサ１３０に補正用投光部１３１及び補正用受光部１３２を配設する一方、ブラケット５０の内表面にミラー１５０を配設し、変位センサ３０が計測姿勢にある場合にのみ補正用投光部１３１から照射したレーザー光がミラー１５０に反射して補正用受光部１３２に入射するように構成しても良い。
【００４１】
さらに、上述した実施の形態では、変位センサ３０として測定対象にレーザー光を照射するものを例示しているが、必ずしも光学的に距離を計測するものに限らず、非接触状態で距離を計測できるものであれば、その他のものを適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態である樹脂押出用口金装置の要部を概念的に示す断面側面図である。
【図２】図１に示した樹脂押出用口金装置を吐出口から見た底面図である。
【図３】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサを計測姿勢に修正する過程を示す底面図である。
【図４】図１に示した樹脂押出用口金装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】図４に示した主制御部が実行する吐出口調整処理の内容を示したフローチャートである。
【図６】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサの姿勢及び位置がずれている状態を示す底面図である。
【図７】図６に示した状態から変位センサの姿勢を修正した状態を示す樹脂押出用口金装置の底面図である。
【図８】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサを計測姿勢に修正する過程を示す底面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ リップ
１１ リップ面
１２ 吐出口
１３ 測定面
２０ 調整手段
２１ 調整ボルト
２２ 調整用アクチュエータ
３０ 変位センサ
３１ レール部材
３２ スライド機構部
３３ 姿勢変更機構部
４０ 補正情報検出センサ
５０ ブラケット
１００ 主制御部
１１０ 補正処理部
１２０ 演算部
１３０ シート厚管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リップ面を互いに対向させた状態で配置される一対のリップを備え、これらリップのリップ面相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置及びこれを適用した樹脂シートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出することによって樹脂シートを成形する装置においては、リップ面の相互間距離を正確に制御することがシート厚の寸法精度を向上する上できわめて重要となる。特に、比較的粘性の大きい樹脂材料の場合には、シート厚のばらつきを改善するためにリップ面の相互間距離が小さく設定されるため、リップ面の相互間距離を制御する場合に要求される寸法精度もきわめて大きなものとなる。
【０００３】
このため、この種の樹脂押出用口金装置には、リップ面の相互間距離を正確に計測するようにしたものが種々提供されている。例えば、特許文献１においては、吐出口を構成するリップの先端面にそれぞれ吐出口の端縁部に平行となるように段部を形成し、これらの段部及び吐出口の端縁部を２次元変位センサによって同時に計測することにより、リップ面の相互間距離を算出するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８３１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、樹脂押出用口金装置のリップ面は、樹脂材料を吐出している際にその圧力や温度の影響を受ける。つまり、樹脂材料を吐出する以前にリップ面の相互間距離を計測してこれを正確な値に設定したとしても、実際に樹脂材料を吐出している際には、圧力や温度の影響によって変化している場合がある。従って、リップ面の相互間距離に関しては、実際に樹脂材料を吐出している際にこれを所望の値に設定することが好ましい。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、樹脂材料を吐出している際にリップ面の相互間距離を計測することは困難であり、上述の要求に応えることもできない。
【０００７】
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、吐出口から吐出される樹脂材料のシート厚を正確に制御することのできる樹脂押出用口金装置及び樹脂シートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る樹脂押出用口金装置は、互いにリップ面を対向させた状態で接続した一対のリップと、前記各リップ面の相互間距離を調整する調整手段とを具備し、前記各リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、前記吐出口の外部において前記リップ面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面と、前記測定面に対向する態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面に対向するよう保持され、予め設定した計測基準から前記測定面までの距離を計測する前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項１において、前記測定面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれにレール部材を配設し、該レール部材を介して前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段をそれぞれのリップに保持させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項２において、前記レール部材の延在方向に沿って前記計測手段を移動可能に配設したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項２または請求項３において、少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測基準に対する前記計測手段の位置のずれを検出し、検出した前記ずれ量に基づいて前記計測手段の計測した距離を補正する補正処理手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る樹脂押出用口金装置は、上述した請求項４において、少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測手段は、前記レール部材との間に姿勢を変更するための姿勢変更手段を具備したものであり、前記補正処理手段は、前記計測手段の姿勢を検出し、かつ前記計測手段の姿勢が予め設定した計測姿勢に対してずれていることを検出した場合に前記姿勢変更手段を通じて前記計測手段の姿勢を修正するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係る樹脂シートの製造方法は、上述した請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の樹脂押出用口金装置を適用して樹脂製のシートを製造する方法であって、吐出口から樹脂材料を吐出しながら計測手段による計測を実施し、該計測手段の計測結果に基づいて算出されるリップ面の相互間距離が予め設定した値となるように前記調整手段を駆動することを特徴とする。
本発明において、「予め設定した計測基準」とは、測定面の位置を規定するための座標系をいう。レール部材や測定面の変形によらない基準であれば、任意の基準を設定することができる。例えば、樹脂材料吐出前でレール部材が直線である場合のレール部材の中心軸またはそれに平行な直線を計測基準としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、計測基準から吐出口の外部に設けた測定面までの距離を、測定面に対向して配置した計測手段によって計測するようにしているため、吐出口から樹脂材料を吐出している間においてもリップ面の相互間距離を算出することができる。従って、実際に樹脂材料を吐出している際のリップ面の相互間距離を直接調整することが可能となり、シート厚を正確に制御して寸法精度の高い樹脂シートを押し出し成形することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る樹脂押出用口金装置及び樹脂シートの製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態である樹脂押出用口金装置を示したものである。ここで例示する樹脂押出用口金装置は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＰ（polypropylene）、オレフィン系ポリマー、アクリル系ポリマー等の樹脂材料を吐出することによって所望のシート厚を有した樹脂シートＳを押し出し成形するためのものである。本発明は特に、ＰＥＴよりも粘性の大きなＰＰ、オレフィン系ポリマーやアクリル系ポリマーを用いた場合により効果が高いがＰＥＴであってももちろん良い。この樹脂押出用口金装置は、接続ボルト１によって互いに接続した一対のリップ１０を備えている。
【００１７】
リップ１０は、それぞれがブロック状を成すもので、個々の先端部に形成したリップ面１１の相互間に吐出口１２を構成している。吐出口１２は、図示せぬ押出機からリップ１０に供給された樹脂材料が吐出される部分であり、リップ１０の幅方向（図２において上下方向）に対してリップ面１１の相互間距離が十分に小さいスリット状を成している。図１からも明らかなように、リップ面１１は、少なくとも吐出口１２を構成する先端部分においては平面状に構成してある。
【００１８】
また、それぞれのリップ１０には、測定面１３が設けてある。測定面１３は、リップ１０において吐出口１２の外部となる部位に形成した平面であり、個々のリップ面１１に対して平行となるように設けてある。本実施の形態では特に、リップ面１１と表裏の関係となるようにそれぞれのリップ１０の先端部に測定面１３を設けるようにしている。
【００１９】
これら一対のリップ１０には、調整手段２０が設けてある。調整手段２０は、リップ面１１の相互間距離を設定・変更するためのものである。本実施の形態では、一方のリップ１０に設けた調整ボルト２１と、調整ボルト２１を駆動するための調整用アクチュエータ２２とを備え、調整用アクチュエータ２２によって調整ボルト２１を螺合させた場合にリップ面１１の相互間距離を変更することのできる調整手段２０を適用している。また、図には明示していないが、本実施の形態では、吐出口１２の延在方向に沿って調整ボルト２１を複数配設してあり、これらの調整ボルト２１を個別に駆動することによってリップ面１１の相互間距離を部分的に変更することができるように構成してある。
【００２０】
一方、上記樹脂押出用口金装置は、変位センサ（計測手段）３０及び補正情報検出センサ４０を備えている。変位センサ３０は、接触状態、もしくは非接触状態で測定対象までの距離を計測するものであるが、接触状態で距離を測定する変位センサはセンサ自身の温度による熱膨張等の影響を受けるため、非接触状態で距離を測定するセンサが望ましい。この種の変位センサ３０としては、例えば測定対象に対してレーザー光を照射する投光部と、測定対象からの反射光を受光する受光部とを具備し、受光部での受光位置に基づいて測定対象までの距離（変位）を計測する光学式のものを適用することができる。その他、光学式のセンサ以外でも、超音波の伝搬時間を計測することによる変位センサや、渦電流による変位センサを利用することも可能である。ここで、本来変位センサとは、ある基準からの変位しか測定できないものであるが、樹脂材料吐出前に変位センサで測定面１３を測定しておき、その測定した位置までの距離をレーザー式など任意の絶対的な距離を測定できる距離センサで測定することで、変位センサを絶対的な距離を測定するセンサとして用いることができる。もちろん変位センサの替わりに絶対的な距離を測定できる距離センサを使っても良い。図２からも明らかなように、本実施の形態では、リップ１０の測定面１３を測定対象とする変位センサ３０が測定面１３に対向する態様でレール部材３１を介してリップ１０に保持させてある。
【００２１】
レール部材３１は、それぞれのリップ１０に保持させた一対のブラケット５０の間に架設したもので、リップ１０の測定面１３に平行となるように配設してある。一対のブラケット５０は、互いに対向する内表面がリップ１０の測定面１３に対して直交するように設けたものである。それぞれのリップ１０の測定面１３から各レール部材３１までの距離は互いに同一で、レール部材３１の延在方向に沿って一定である。
【００２２】
レール部材３１と変位センサ３０との間には、図１に示すように、スライド機構部３２及び姿勢変更機構部（姿勢変更手段）３３が介在させてある。スライド機構部３２は、変位センサ３０をレール部材３１の延在方向に沿って移動可能に支持させるとともに、レール部材３１に対して変位センサ３０を任意の位置に移動するためのスライド用アクチュエータを含むものである。姿勢変更機構部３３は、レール部材３１に対して変位センサ３０を所定の回転軸心Ｃ回りに回転可能に支持するとともに、レール部材３１に対して変位センサ３０を回転軸心Ｃ回りに回転させるための姿勢変更用アクチュエータを含むものである。本実施の形態では、回転軸心Ｃがレール部材３１の延在方向に対して直交し、かつリップ１０の測定面１３に対して平行となるように姿勢変更機構部３３が設けてある。
【００２３】
補正情報検出センサ４０は、変位センサ３０の補正情報を検出するためのものである。補正情報とは、現在の変位センサ３０の姿勢が予め設定した計測姿勢にあるか否か、並びに予め設定した計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を示す情報である。計測姿勢とは、本実施の形態の場合、変位センサ３０の投光部から照射されるレーザー光がブラケット５０の内表面に平行となる状態である。補正情報検出センサ４０としては、リップ１０に保持させた一対のブラケット５０において互いに対向する部位にライン状の投光部４１及び受光部４２を配設したものを適用している。投光部４１及び受光部４２を配設する位置は、互いの間に変位センサ３０が介在する位置である。
【００２４】
この補正情報検出センサ４０では、投光部４１から照射したライン状のレーザー光が変位センサ３０によって遮られることになり、受光部４２に到達するレーザー光の位置に基づいて変位センサ３０の全長及びブラケット５０に対する変位センサ３０の位置を検出することができる。補正情報検出センサ４０によって変位センサ３０の全長及び位置を検出することができれば、これらの値に基づいて変位センサ３０が計測姿勢にあるか否か、並びに計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を演算することができるようになる。
【００２５】
すなわち、図３に示すように、計測した変位センサ３０の全長ａ′が実際の変位センサ３０の全長ａと一致すれば、変位センサ３０が計測姿勢に一致していると判断することができ、計測した変位センサ３０の全長ａ′が実際の変位センサ３０の全長ａに一致しない場合、変位センサ３０が傾斜した状態にあると判断することができる。また、ブラケット５０に対する変位センサ３０の位置が検出できれば、そのまま計測基準からの位置ずれ量を算出することができる。
【００２６】
図４は、上述した樹脂押出用口金装置の制御系を示すブロック図である。図４に示す主制御部１００は、変位センサ３０及び補正情報検出センサ４０から検出信号が与えられた場合に、予めメモリ１０１に格納したプログラムやデータに従ってスライド機構部３２、姿勢変更機構部３３及び調整手段２０の調整用アクチュエータ２２の駆動を制御するもので、補正処理部（補正処理手段）１１０、演算部１２０、シート厚管理部１３０を有している。
【００２７】
補正処理部１１０は、補正情報検出センサ４０から補正情報が与えられた場合に変位センサ３０が計測姿勢にあるか否かを判断し、計測姿勢にないと判断した場合、変位センサ３０を計測姿勢に修正すべく姿勢変更機構部３３に対して修正駆動信号を出力するものである。また、補正処理部１１０は、変位センサ３０が計測姿勢であると判断した場合、補正情報検出センサ４０からの補正情報に基づいて計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を算出し、さらに算出した位置ずれ量に従って変位センサ３０の計測結果を補正し、補正結果を計測情報として演算部１２０に出力するものである。
【００２８】
演算部１２０は、リップ１０を挟んで配置された一対の変位センサ３０からの計測情報が与えられた場合にリップ面１１の相互間距離を演算するものである。すなわち、一方の測定面１３に対する計測基準と他方の測定面１３に対する計測基準との相互間距離が既知であり、さらにそれぞれのリップ１０においてリップ面１１と測定面１３との距離が既知であるため、補正処理部１１０から計測情報が与えられれば、（計測基準の相互間距離）−（それぞれのリップ面１１と測定面１３との距離）−（対向する２つの変位センサ３０からの計測情報）を演算することにより、リップ面１１の相互間距離を算出することができる。但し、リップ１０を挟んで配置された一対の変位センサ３０は、照射するレーザー光の光軸が合致する位置で測定面１３までの距離を計測するものとする。
【００２９】
シート厚管理部１３０は、演算部１２０によってリップ面１１の相互間距離が演算された場合、この演算結果が予め設定した規定値に一致するか否かを判断するものである。演算結果が規定値に一致していない場合、シート厚管理部１３０は、リップ面１１の相互間距離を規定値に一致させるべく該当する変位センサ３０の計測位置に対応した調整用アクチュエータ２２に調整用駆動信号を出力するものである。
【００３０】
図５は、主制御部１００が所定のサイクルタイム毎に繰り返し実行する吐出口調整処理の内容を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに従って主制御部１００の動作を説明し、併せて樹脂押出用口金装置の特徴部分について詳述する。
【００３１】
図示せぬ押出機から供給された樹脂材料を吐出している間において主制御部１００は、補正情報検出センサ４０から補正情報を取得し（ステップＳ１０１）、補正情報に含まれる変位センサ３０の全長と、予めメモリ１０１に格納した変位センサ３０の実際の全長とを比較することにより、補正処理部１１０を通じて変位センサ３０が計測姿勢にあるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
変位センサ３０が計測姿勢でないと判断した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、主制御部１００は、補正処理部１１０を通じて姿勢変更機構部３３に修正駆動信号を出力し（ステップＳ１０３）、手順をステップＳ１０１にリターンさせる。これにより、例えば図６に示すように、変位センサ３０が計測姿勢にない場合であってもこれが修正されることになり、最終的には図７に示すように、変位センサ３０が計測姿勢に修正された状態となる。
【００３３】
従って、高温状態の樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、熱の影響によって仮にレール部材３１が変形した場合であっても、上述のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理を実施することにより、レール部材３１の変形状態に関わらず変位センサ３０を計測姿勢とすることが可能になる。
【００３４】
次に、主制御部１００は、図５のステップＳ１０４に示すように、補正情報に含まれる変位センサ３０の位置に基づいて計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を算出する処理を行う。さらに、算出した位置ずれ量に応じて変位センサ３０の計測結果を補正し（ステップＳ１０５）、補正した計測結果に基づいてリップ面１１の相互間距離ｘを算出する（ステップＳ１０６）。具体的に計測結果の補正は、位置ズレ量の正負を測定面１３に近づく方向を正とした場合、変位センサ３０で計測した測定面１３までの距離から、変位センサ３０の位置ズレ量を差し引くことで実現できる。
【００３５】
リップ面１１の相互間距離ｘを算出した主制御部１００は、これが予め設定した規定値に一致するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。算出したリップ面１１の相互間距離ｘが既定値に一致する場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、主制御部１００は、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。
【００３６】
これに対して算出したリップ面１１の相互間距離ｘが既定値に一致しない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、主制御部１００は、シート厚管理部１３０を通じて調整用アクチュエータ２２に調整用駆動信号を出力する（ステップＳ１０８）。これにより、調整手段２０が適宜駆動し、リップ面１１の相互間距離が予め設定した規定値に一致するようになる。
【００３７】
ここで、ステップＳ１０６において算出されるリップ面１１の相互間距離ｘは、実際に高温高圧の樹脂材料を吐出している際に変位センサ３０から出力された計測結果に基づくものである。従って、吐出する樹脂材料の圧力や温度によってリップ面１１の相互間距離が変化した場合にも、直接これが計測されることになり、圧力や温度の影響によって計測結果に誤差が生じる虞れがない。さらに、変位センサ３０の計測結果に関しては、レール部材３１が変形した場合の姿勢の変化、並びに計測基準からの位置ずれ量をそれぞれ補正し、これらの影響を除去したものである。これらの結果、吐出口１２を構成するリップ面１１の相互間距離を正確に制御することができ、吐出口１２から吐出される樹脂シートＳの寸法精度を著しく向上させることが可能になる。
【００３８】
以下、変位センサ３０をレール部材３１の延在方向に沿って移動させ、都度、上述した処理を実行することにより、吐出口１２の複数箇所においてリップ面１１の相互間距離ｘを正確に算出することが可能になる。
【００３９】
尚、上述した実施の形態では、リップ１０に直接測定面１３を形成するようにしているが、リップ１０に直接測定面１３を形成する必要はなく、例えば測定面を有した平板をリップに保持させるようにしても良い。この場合、リップ面に対して測定面が平行となるようにリップに平板を保持させる必要があるのはいうまでもない。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、変位センサ３０を挟む態様で配設した一対のブラケット５０に投光部４１及び受光部４２を設け、投光部４１から照射したレーザー光の受光部４２での受光結果に従って、変位センサ３０が計測姿勢であるか否か、並びに計測基準に対する変位センサ３０の位置ずれ量を演算するようにしているが、必ずしもこれに限らない。例えば図８に示す変形例のように、変位センサ１３０に補正用投光部１３１及び補正用受光部１３２を配設する一方、ブラケット５０の内表面にミラー１５０を配設し、変位センサ３０が計測姿勢にある場合にのみ補正用投光部１３１から照射したレーザー光がミラー１５０に反射して補正用受光部１３２に入射するように構成しても良い。
【００４１】
さらに、上述した実施の形態では、変位センサ３０として測定対象にレーザー光を照射するものを例示しているが、必ずしも光学的に距離を計測するものに限らず、非接触状態で距離を計測できるものであれば、その他のものを適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態である樹脂押出用口金装置の要部を概念的に示す断面側面図である。
【図２】図１に示した樹脂押出用口金装置を吐出口から見た底面図である。
【図３】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサを計測姿勢に修正する過程を示す底面図である。
【図４】図１に示した樹脂押出用口金装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】図４に示した主制御部が実行する吐出口調整処理の内容を示したフローチャートである。
【図６】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサの姿勢及び位置がずれている状態を示す底面図である。
【図７】図６に示した状態から変位センサの姿勢を修正した状態を示す樹脂押出用口金装置の底面図である。
【図８】図１に示した樹脂押出用口金装置において変位センサを計測姿勢に修正する過程を示す底面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ リップ
１１ リップ面
１２ 吐出口
１３ 測定面
２０ 調整手段
２１ 調整ボルト
２２ 調整用アクチュエータ
３０ 変位センサ
３１ レール部材
３２ スライド機構部
３３ 姿勢変更機構部
４０ 補正情報検出センサ
５０ ブラケット
１００ 主制御部
１１０ 補正処理部
１２０ 演算部
１３０ シート厚管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにリップ面を対向させた状態で接続した一対のリップと、前記各リップ面の相互間距離を調整する調整手段とを具備し、前記各リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、
前記吐出口の外部において前記リップ面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面と、
前記測定面に対向する態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面に対向するよう保持され、予め設定した計測基準から前記測定面までの距離を計測する前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段と
を備えたことを特徴とする樹脂押出用口金装置。
【請求項２】
前記測定面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれにレール部材を配設し、該レール部材を介して前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段をそれぞれのリップに保持させたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項３】
前記レール部材の延在方向に沿って前記計測手段を移動可能に配設したことを特徴とする請求項２に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項４】
少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測基準に対する前記計測手段の位置のずれを検出し、検出した前記ずれ量に基づいて前記計測手段の計測した距離を補正する補正処理手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項５】
少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測手段は、前記レール部材との間に姿勢を変更するための姿勢変更手段を具備したものであり、
前記補正処理手段は、前記計測手段の姿勢を検出し、かつ前記計測手段の姿勢が予め設定した計測姿勢に対してずれていることを検出した場合に前記姿勢変更手段を通じて前記計測手段の姿勢を修正するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の樹脂押出用口金装置を適用して樹脂製のシートを製造する方法であって、吐出口から樹脂材料を吐出しながら計測手段による計測を実施し、該計測手段の計測結果に基づいて算出されるリップ面の相互間距離が予め設定した値となるように前記調整手段を駆動することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項１】
互いにリップ面を対向させた状態で接続した一対のリップと、前記各リップ面の相互間距離を調整する調整手段とを具備し、前記各リップ面の相互間に構成されるスリット状の吐出口から樹脂材料を吐出する樹脂押出用口金装置において、
前記吐出口の外部において前記リップ面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面と、
前記測定面に対向する態様で前記一対のリップそれぞれに設けた測定面に対向するよう保持され、予め設定した計測基準から前記測定面までの距離を計測する前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段と
を備えたことを特徴とする樹脂押出用口金装置。
【請求項２】
前記測定面に平行となる態様で前記一対のリップそれぞれにレール部材を配設し、該レール部材を介して前記一対のリップそれぞれに対応する計測手段をそれぞれのリップに保持させたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項３】
前記レール部材の延在方向に沿って前記計測手段を移動可能に配設したことを特徴とする請求項２に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項４】
少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測基準に対する前記計測手段の位置のずれを検出し、検出した前記ずれ量に基づいて前記計測手段の計測した距離を補正する補正処理手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項５】
少なくとも一方のリップに対応する前記計測手段に関して、前記計測手段は、前記レール部材との間に姿勢を変更するための姿勢変更手段を具備したものであり、
前記補正処理手段は、前記計測手段の姿勢を検出し、かつ前記計測手段の姿勢が予め設定した計測姿勢に対してずれていることを検出した場合に前記姿勢変更手段を通じて前記計測手段の姿勢を修正するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の樹脂押出用口金装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の樹脂押出用口金装置を適用して樹脂製のシートを製造する方法であって、吐出口から樹脂材料を吐出しながら計測手段による計測を実施し、該計測手段の計測結果に基づいて算出されるリップ面の相互間距離が予め設定した値となるように前記調整手段を駆動することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３３９６３（Ｐ２００９−２３３９６３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１６５７（Ｐ２００８−８１６５７）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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