JP7661832B2 - Shrinkage ratio estimation device, shrinkage ratio estimation method, program, recording medium, shrinkage ratio estimation system, and method for manufacturing extrusion molded product - Google Patents
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Description
本発明は、押出成形品の収縮率を推定する収縮率推定技術に関する。 The present invention relates to a shrinkage rate estimation technology for estimating the shrinkage rate of an extrusion molded product.
特開2020-44695号公報(特許文献1)には、ゴム押出機の回転しているスクリュに生じるトルクを検出して、この検出したトルクデータに基づいて、ゴム材料の粘度を推定する技術が記載されている。 JP 2020-44695 A (Patent Document 1) describes a technology that detects the torque generated in the rotating screw of a rubber extruder and estimates the viscosity of the rubber material based on this detected torque data.
例えば、代表的な押出成形品であるケーブルは、絶縁性を確保するために導線を樹脂で被覆した構造を有しており、導線を被覆する樹脂は、例えば、押出成形技術によって形成される。その後、押出成形技術によって形成された樹脂に対して、アニール処理が行われるが、アニール処理後にケーブルが収縮することが知られている。例えば、ケーブルの長手方向に樹脂が収縮すると、ケーブルの外径が太くなる外径変動が生じたり、ケーブルの端部から導線(心線)が露出する不具合が生じるおそれがある。このことから、ケーブルの収縮率を小さくすることが望まれている。 For example, a cable, which is a typical extrusion molded product, has a structure in which the conductor wire is coated with resin to ensure insulation, and the resin that coats the conductor wire is formed, for example, by extrusion molding technology. The resin formed by extrusion molding technology is then annealed, but it is known that the cable shrinks after annealing. For example, if the resin shrinks in the longitudinal direction of the cable, this can cause fluctuations in the outer diameter, making the outer diameter of the cable thicker, or can cause problems such as the conductor wire (core wire) being exposed from the end of the cable. For this reason, it is desirable to reduce the shrinkage rate of cables.
この点に関し、現状では、押出機から押し出される樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率(アニール処理後の寸法)を押出時に把握できていない。このことから、アニール処理後に不良が発生して、製造歩留まりの低下やリードタイムの増加を招いている。したがって、押出成形品の生産性を向上する観点から、押出時に収縮率を推定することができる技術が望まれている。 Regarding this point, currently, it is not possible to grasp the shrinkage rate (dimensions after annealing) of an extrusion molded product that contains the resin extruded from the extruder as a constituent material at the time of extrusion. This causes defects after annealing, resulting in a decrease in manufacturing yield and an increase in lead time. Therefore, from the perspective of improving the productivity of extrusion molded products, a technology that can estimate the shrinkage rate at the time of extrusion is desired.
そして、例えば、押出時での収縮率の推定が可能となった場合においては、さらに、推定された収縮率に基づいて、収縮率が所定値以下となるように押出成形品の製造工程を修正することができる技術が望まれる。なぜなら、収縮率が所定値以下となるように押出成形品の製造工程を修正することができれば、収縮率が所定値よりも大きな押出成形品の作り込みが抑制される結果、品質に優れた押出成形品の生産性を向上できるからである。 For example, if it becomes possible to estimate the shrinkage rate during extrusion, a technology is desired that can modify the manufacturing process of the extrusion molded product based on the estimated shrinkage rate so that the shrinkage rate is equal to or less than a predetermined value. This is because if the manufacturing process of the extrusion molded product can be modified so that the shrinkage rate is equal to or less than a predetermined value, the production of extrusion molded products with a shrinkage rate greater than the predetermined value can be suppressed, thereby improving the productivity of high-quality extrusion molded products.
一実施の形態における収縮率推定装置は、押出機に備わるモータのトルク電流と押出機から押し出される樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、定数パラメータを含む関係式に基づいて、収縮率を推定する収縮率推定部と、収縮率推定部で推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更する数値変更部、または収縮率推定部で推定された収縮率が所定値以上となる場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更部と、を備える。 The shrinkage rate estimation device in one embodiment includes a shrinkage rate estimation unit that estimates a shrinkage rate based on a relational equation that relates the torque current of a motor provided in an extruder to the shrinkage rate of an extrusion molded product that contains a resin extruded from the extruder as a constituent material, the relational equation including a constant parameter, and a numerical value change unit that changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is greater than a predetermined value, or changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate smaller than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value.
一実施の形態における収縮率推定方法は、押出機に備わるモータのトルク電流と押出機から押し出される樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、定数パラメータを含む関係式に基づいて、収縮率を推定する収縮率推定工程と、収縮率推定工程で推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更する数値変更工程、または収縮率推定部で推定された収縮率が所定値以上となる場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更工程と、を備える。 The shrinkage rate estimation method in one embodiment includes a shrinkage rate estimation process that estimates a shrinkage rate based on a relational equation that relates the torque current of a motor provided in an extruder to the shrinkage rate of an extrusion molded product that contains a resin extruded from the extruder as a constituent material, the relational equation including a constant parameter, and a numerical value change process that changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated in the shrinkage rate estimation process is greater than a predetermined value, or changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate smaller than the predetermined value when the shrinkage rate estimated in the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value.
この収縮率推定方法は、プログラムを用いて、押出成形品の収縮率を推定する処理をコンピュータに実行させることにより実現できる。例えば、このプログラムは、押出機に備わるモータのトルク電流と収縮率とを関係付けた関係式であって、定数パラメータを含む関係式に基づいて、収縮率を推定する収縮率推定処理と、収縮率推定処理で推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更する数値変更処理、または収縮率推定部で推定された収縮率が所定値以上となる場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更処理と、を備える。一実施の形態におけるプログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することができる。 This shrinkage rate estimation method can be realized by having a computer execute a process for estimating the shrinkage rate of an extrusion molded product using a program. For example, this program includes a shrinkage rate estimation process that estimates the shrinkage rate based on a relational equation that relates the torque current of a motor provided in an extruder to the shrinkage rate and includes a constant parameter, and a numerical value change process that changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation process is greater than a predetermined value, or a numerical value change process that changes the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate smaller than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value. The program in one embodiment can be recorded, for example, on a computer-readable recording medium.
一実施の形態における収縮率推定システムは、樹脂を押し出す押出機と、押出機から押し出された樹脂を冷却する水槽と、押出機と水槽との間の引落距離を調整可能な距離調整部と、押出成形品の収縮率を推定する収縮率推定装置と、を備える。 In one embodiment, the shrinkage rate estimation system includes an extruder that extrudes resin, a water tank that cools the resin extruded from the extruder, a distance adjustment unit that can adjust the drop distance between the extruder and the water tank, and a shrinkage rate estimation device that estimates the shrinkage rate of the extrusion molded product.
ここで、収縮率推定装置は、押出機に備わるモータのトルク電流と押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、距離を定数パラメータとして含む関係式に基づいて、収縮率を推定する収縮率推定部と、収縮率推定部で推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、引落距離の値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更する距離値変更部、または収縮率推定部で推定された収縮率が所定値以上となる場合、引落距離の値を収縮率の値が所定値よりも小さくなる第1値に変更する距離値変更部と、を有する。そして、距離調整部は、引落距離が距離値変更部で変更された第1値となるように水槽の位置を調整する。 The shrinkage rate estimation device includes a shrinkage rate estimation unit that estimates the shrinkage rate based on a relational equation that relates the torque current of the motor in the extruder to the shrinkage rate of the extrusion molded product and includes distance as a constant parameter, and a distance value change unit that changes the value of the withdrawal distance to a first value at which the value of the shrinkage rate is equal to or less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is greater than a predetermined value, or changes the value of the withdrawal distance to a first value at which the value of the shrinkage rate is less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value. The distance adjustment unit adjusts the position of the water tank so that the withdrawal distance becomes the first value changed by the distance value change unit.
一実施の形態における押出成形品の製造方法は、押出機に備わるモータのトルク電流と押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータまたは押出機での押出条件を規定する条件パラメータの一部を定数パラメータとして含む関係式に基づいて、収縮率を推定する収縮率推定工程と、収縮率推定工程で推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更する数値変更工程、または収縮率推定部で推定された収縮率が所定値以上となる場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更工程と、定数パラメータが第1値に変更されたことを押出成形システムに反映させるために、構成パラメータまたは条件パラメータを変更する工程と、構成パラメータまたは条件パラメータが変更された後の押出成形システムで樹脂を押出成形する成形工程と、を備える。 The manufacturing method of the extrusion molding product in one embodiment includes a shrinkage rate estimation step of estimating the shrinkage rate based on a relational equation that relates the torque current of the motor provided in the extruder to the shrinkage rate of the extrusion molding product, the relational equation including, as constant parameters, a configuration parameter that defines the configuration of the extrusion molding system that manufactures the extrusion molding product or a part of a condition parameter that defines the extrusion conditions in the extruder; a numerical value change step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than a predetermined value when the shrinkage rate estimated in the shrinkage rate estimation step is greater than a predetermined value, or a numerical value change step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage rate smaller than the predetermined value when the shrinkage rate estimated in the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value; a step of changing the configuration parameter or the condition parameter to reflect in the extrusion molding system that the constant parameter has been changed to the first value; and a molding step of extruding resin in the extrusion molding system after the configuration parameter or the condition parameter has been changed.
一実施の形態によれば、品質に優れた押出成形品を製造することができる。 According to one embodiment, it is possible to produce extrusion molded products of excellent quality.
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all drawings used to explain the embodiments, the same components are generally given the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted. In addition, hatching may be used even in plan views to make the drawings easier to understand.
<ケーブルの製造方法>
本実施の形態では、導線を樹脂で被覆するケーブルの製造方法の中で、押出成形技術を使用して導線の外周を樹脂で被覆する工程について説明する。
<Cable manufacturing method>
In this embodiment, a process for covering the outer periphery of a conductor with resin using an extrusion molding technique will be described as part of a method for manufacturing a cable in which the conductor is covered with resin.
図1は、導線の外周を樹脂で被覆する押出成形工程を説明する模式図である。 Figure 1 is a schematic diagram illustrating the extrusion molding process for covering the outer circumference of a conductor with resin.
図1において、被覆材料の原料となる原料ペレット10を押出機11に投入して混練すると、クロスヘッド12を介してダイ13から溶融した樹脂が押し出される。押し出された樹脂は、走行ラインに沿って移動する導線14の表面に被覆される。そして、導線14の表面に被覆された樹脂は、ダイ13から押し出された直後から空冷された後、水槽15で水冷される。このようにして、ダイ13から押し出された樹脂は、空冷および水冷による冷却過程で固化する。ここで、導線14は、銅の撚線などから構成される。また、原料ペレット(プラスチック材料)10は、熱可塑性ポリウレタン樹脂などから構成される。
In FIG. 1,
その後、押出成形技術によって形成された樹脂を構成材料として含む押出成形品に対して、アニール処理が行われるが、アニール処理後に押出成形品が収縮することが知られている。押出成形品の収縮は、押出成形品の品質に悪影響を及ぼすことから、押出成形品の収縮率を小さくすることが望ましい。 Then, an annealing process is performed on the extrusion molded product, which contains the resin formed by the extrusion molding technology as a constituent material, but it is known that the extrusion molded product shrinks after the annealing process. Since the shrinkage of the extrusion molded product has a negative effect on the quality of the extrusion molded product, it is desirable to reduce the shrinkage rate of the extrusion molded product.
この点に関し、例えば、押出成形品の押出成形時にリアルタイムで押出成形品の収縮率(アニール処理後の寸法)を把握することができれば、製造歩留まりの向上やリードタイムの低減を実現できると考えられる。すなわち、押出成形品の生産性を向上する観点から、リアルタイムに収縮率を推定できる技術が望まれている。 In this regard, for example, if it were possible to grasp the shrinkage rate (dimensions after annealing) of an extrusion molded product in real time during extrusion molding, it would be possible to improve manufacturing yields and reduce lead times. In other words, from the perspective of improving the productivity of extrusion molded products, there is a demand for technology that can estimate the shrinkage rate in real time.
<実施の形態における基本思想>
本実施の形態における基本思想は、押出成形品の収縮率をリアルタイムに推定するために、収縮率自体を直接推定するのではなく、収縮率と相関関係のある物理量に着目して、この物理量を推定することによって収縮率を間接的に推定する思想である。特に、収縮率と相関関係のある物理量としてリアルタイムに把握することができる物理量を見出すことができれば、この物理量に基づいて、リアルタイムに収縮率を推定できると考えられる。
<Basic Concept of the Embodiment>
The basic idea of the present embodiment is to estimate the shrinkage rate of an extrusion molded product in real time, not by directly estimating the shrinkage rate itself, but by focusing on a physical quantity that is correlated with the shrinkage rate and estimating this physical quantity to indirectly estimate the shrinkage rate. In particular, if a physical quantity that can be grasped in real time as a physical quantity that is correlated with the shrinkage rate can be found, it is considered that the shrinkage rate can be estimated in real time based on this physical quantity.
この基本思想は、例えば、以下に示す利点を有する。 This basic concept has the following advantages:
例えば、収縮率自体を高精度に推定するには、押出条件と樹脂の材料特性の両方を考慮する必要がある。しかしながら、収縮率自体を定式化する収縮率推定技術では、押出条件と樹脂の材料特性の両方を考慮して収縮率自体を定式化することが難しいだけでなく、「結晶化度」という測定が必要なパラメータも含まれる。この結果、収縮率自体を定式化する技術では、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに導入することが困難である。 For example, to estimate the shrinkage rate itself with high accuracy, it is necessary to take into account both the extrusion conditions and the material properties of the resin. However, with shrinkage rate estimation technology that formulates the shrinkage rate itself, not only is it difficult to formulate the shrinkage rate itself by taking into account both the extrusion conditions and the material properties of the resin, but it also includes a parameter called "crystallinity" that needs to be measured. As a result, it is difficult to introduce technology that formulates the shrinkage rate itself in real time into the manufacturing process of extrusion molded products.
これに対し、基本思想によれば、収縮率自体を定式化する必要はなく、収縮率と相関関係のある物理量を定式化できれば、定式化された物理量から収縮率を間接的に推定することができる。このとき、物理量の定式化において、押出条件と樹脂の材料特性の両方を考慮することが容易であるとともに、「結晶化度」という測定が必要なパラメータを含まずに定式化できれば、収縮率を高精度に推定できるとともに、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに導入することも可能となる。つまり、収縮率と相関関係のある物理量として、リアルタイムに把握することができるとともに、押出条件と材料特性を考慮した定式化が実現できる物理量が見出されれば、収縮率を高精度に推定できるとともに、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに導入することも可能となる。 In contrast, according to the basic concept, there is no need to formulate the shrinkage rate itself, and if a physical quantity that is correlated with the shrinkage rate can be formulated, the shrinkage rate can be indirectly estimated from the formulated physical quantity. In this case, if it is easy to consider both the extrusion conditions and the material properties of the resin in formulating the physical quantity, and if the formulation can be done without including the parameter "crystallinity" that requires measurement, the shrinkage rate can be estimated with high accuracy and can be introduced in real time in the manufacturing process of extrusion molded products. In other words, if a physical quantity that is correlated with the shrinkage rate can be grasped in real time and can be formulated taking into account the extrusion conditions and material properties, the shrinkage rate can be estimated with high accuracy and can be introduced in real time in the manufacturing process of extrusion molded products.
そこで、本発明者は、このような物理量を見出すために鋭意検討した結果、「トルク電流」という物理量に着目したので、以下では、「トルク電流」について説明する。 The inventors conducted extensive research to find such a physical quantity, and as a result, they focused on a physical quantity called "torque current." In the following, we will explain "torque current."
<「トルク電流」>
押出成形工程では、押出機が使用される。押出機では、被覆材料の原料となる原料ペレットを回転するスクリュで混練する。そして、混練された溶融樹脂をダイの出口から押し出すことによって、導線の外周を樹脂で被覆する。ここで、スクリュは、押出機に備わるモータによって回転される。このとき、スクリュを回転させるモータに流れる負荷電流が「トルク電流」である。本発明者は、この「トルク電流」が押出成形品の収縮率と相関関係のある物理量であることを新規に見出している。特に、「トルク電流」は、樹脂を混練するスクリュを回転させるモータに流れる電流であり、押出機においては、この「トルク電流」を常時監視することにより、スクリュの回転異常を検出できるように構成されている。このことから、「トルク電流」は、押出成形工程においてリアルタイムに把握できる物理量である。したがって、「トルク電流」が押出成形品の収縮率と相関関係があれば、「トルク電流」からリアルタイムに押出成形品の収縮率を推定することが可能となる。
<"Torque current">
In the extrusion molding process, an extruder is used. In the extruder, raw material pellets, which are the raw material of the coating material, are kneaded with a rotating screw. Then, the kneaded molten resin is extruded from the outlet of the die to cover the outer periphery of the conductor with the resin. Here, the screw is rotated by a motor provided in the extruder. At this time, the load current flowing through the motor that rotates the screw is the "torque current". The inventor has newly discovered that this "torque current" is a physical quantity that is correlated with the shrinkage rate of the extrusion molded product. In particular, the "torque current" is a current that flows through the motor that rotates the screw that kneads the resin, and the extruder is configured to be able to detect abnormal rotation of the screw by constantly monitoring this "torque current". For this reason, the "torque current" is a physical quantity that can be grasped in real time in the extrusion molding process. Therefore, if the "torque current" is correlated with the shrinkage rate of the extrusion molded product, it is possible to estimate the shrinkage rate of the extrusion molded product in real time from the "torque current".
ここで、「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間に相関関係があることは明らかではない。そこで、以下では、まず、「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間に相関関係が存在することを定性的に説明する。 Here, it is not clear that there is a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product. Therefore, below, we will first qualitatively explain that there is a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product.
<相関関係の定性的理解>
<<「引落応力」の説明>>
「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間に相関関係が存在することを説明するためには、「引落応力」が重要な役割を有する。このため、「引落応力」について説明する。
<Qualitative understanding of correlation>
<<Explanation of "Drawdown Stress">>
In order to explain the existence of a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of an extrusion molded product, the "drawing stress" plays an important role. Therefore, the "drawing stress" will be explained.
図2は、ダイから押し出された樹脂で導線を被覆する様子を示す模式図である。 Figure 2 is a schematic diagram showing how the conductor wire is coated with resin extruded from the die.
図2において、ダイ13の出口から押し出された溶融樹脂20Rは、一定の線速で移動する導線14の表面に被覆される。そして、導線14の表面に被覆された溶融樹脂20Rは、水槽15で冷却されて結晶化する。このとき、図2に示すように、ダイ13の出口から押し出された溶融樹脂20Rは、走行ラインに沿って移動する導線14に引っ張られる。この結果、ダイ13の出口から押し出されてから導線14に被覆されるまでに溶融樹脂20Rに斜め方向に加わる応力が「引落応力σ」である。
In FIG. 2,
本発明者は、この「引落応力」が押出成形品の収縮率と相関関係を有していると推測している。この点に関し、本発明者が「引落応力」と収縮率との間に相関関係があると推測するに至った理由について説明する。本発明者が「引落応力」と収縮率との間に相関関係があると推測したのは、以下に示す収縮メカニズムを把握した結果である。 The inventors speculate that this "drawdown stress" correlates with the shrinkage rate of the extrusion molded product. In this regard, the reasons why the inventors speculated that there is a correlation between "drawdown stress" and shrinkage rate will be explained. The inventors speculated that there is a correlation between "drawdown stress" and shrinkage rate as a result of understanding the shrinkage mechanism shown below.
そこで、本発明者が把握した収縮メカニズムについて説明する。 Here, we explain the shrinkage mechanism that the inventors have discovered.
押出成形技術では、ダイから押し出された溶融樹脂を延伸させて所望の寸法の製品(押出成形品)を製造することが行われる。このとき、押し出された溶融樹脂に加わる「引落応力」により、溶融樹脂の構成材料である高分子の高分子鎖が伸長し、高分子鎖が伸長した状態で溶融樹脂が水冷される。その後、アニール処理によって再び高温状態に曝されたとき、樹脂に加わっている「引落応力」が解消される結果、樹脂に収縮が発生する。以上のようなメカニズムによって樹脂に収縮が発生する。したがって、このメカニズムによると、「引落応力」が樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮の一因となっていることがわかる。このことを考慮して、本発明者は、「引落応力」と収縮率との間に相関関係があると推測するに至ったのである。 In extrusion molding technology, molten resin extruded from a die is stretched to produce a product (extrusion molded product) of the desired dimensions. At this time, the "drawdown stress" applied to the extruded molten resin stretches the polymer chains of the polymer that constitutes the molten resin, and the molten resin is water-cooled in the stretched state. When the resin is then exposed to a high temperature again by annealing, the "drawdown stress" applied to the resin is eliminated, causing the resin to shrink. The resin shrinks due to the above mechanism. Therefore, according to this mechanism, it can be seen that the "drawdown stress" is one of the factors that causes the shrinkage of extrusion molded products that contain resin as a constituent material. Taking this into consideration, the inventor has come to surmise that there is a correlation between the "drawdown stress" and the shrinkage rate.
<<「引落応力」と粘度との関係>>
次に、「引落応力」は、粘度と相関関係があることを説明する。上述したメカニズムによると、押し出された溶融樹脂に加わる「引落応力」により、溶融樹脂の構成材料である高分子の高分子鎖が伸長する。したがって、「引落応力」は、樹脂の材料特性に影響を受けると考えることができる。特に、「引落応力」は、樹脂の流動性に大きく影響を受けると考えられることから、「引落応力」は、樹脂の流動性を表す粘度と相関関係があると推測される。例えば、定性的に粘度が大きくなると「引落応力」も大きくなると理解されることから、「引落応力」と粘度との間に相関関係が存在すると推測することは妥当である。
<<Relationship between "Drawdown Stress" and Viscosity>>
Next, it will be explained that the "draw stress" is correlated with viscosity. According to the above-mentioned mechanism, the "draw stress" applied to the extruded molten resin causes the polymer chains of the polymers that are the constituent materials of the molten resin to elongate. Therefore, it can be considered that the "draw stress" is influenced by the material properties of the resin. In particular, since it is considered that the "draw stress" is greatly influenced by the fluidity of the resin, it is presumed that the "draw stress" is correlated with the viscosity that represents the fluidity of the resin. For example, since it is understood that the "draw stress" also increases qualitatively as the viscosity increases, it is reasonable to presume that there is a correlation between the "draw stress" and the viscosity.
<<粘度と「トルク電流」との関係>>
続いて、粘度は、「トルク電流」と相関関係があることを説明する。例えば、樹脂の混練は、スクリュをモータで回転させることにより行われる。このとき、樹脂の粘度が大きいと、この樹脂を混練するためにスクリュを回転させるエネルギーは大きくなる。このことは、スクリュを回転させるモータに大きな負荷がかかることを意味し、これによって、モータを回転させるための「トルク電流」は大きくなる。一方、樹脂の粘度が小さいと、この樹脂を混練するためにモータにかかる負荷は小さくなる。このことは、「トルク電流」が小さくなることを意味する。したがって、粘度と「トルク電流」との間に相関関係が存在することは妥当であると考えることができる。
<<Relationship between viscosity and "torque current">>
Next, it will be explained that viscosity has a correlation with "torque current". For example, kneading of resin is performed by rotating a screw with a motor. At this time, if the viscosity of the resin is high, the energy required to rotate the screw to knead the resin is large. This means that a large load is applied to the motor that rotates the screw, and as a result, the "torque current" for rotating the motor is large. On the other hand, if the viscosity of the resin is low, the load applied to the motor to knead the resin is small. This means that the "torque current" is small. Therefore, it can be considered reasonable that a correlation exists between viscosity and "torque current".
以下では、粘度と「トルク電流」との間に相関関係があることを示す実験結果について説明する。まず、粘度を算出する。具体的には、粘度は、後述する(数式I)で表すことができることから、この(数式I)に基づいて粘度を算出することができる。例えば、実験に使用した樹脂および押出機の押出条件に基づき、(数式I)に含まれる「粘度定数η0」は、9.11×1011(Pa・sn)であり、「温度係数α」は、8.42×102(1/℃)であり、「粘度指数n」は、0.225である。 Below, experimental results showing that there is a correlation between viscosity and "torque current" will be described. First, the viscosity is calculated. Specifically, the viscosity can be expressed by (Formula I) described later, and the viscosity can be calculated based on this (Formula I). For example, based on the resin and extrusion conditions of the extruder used in the experiment, the "viscosity constant η 0 " included in (Formula I) is 9.11×10 11 (Pa·s n ), the "temperature coefficient α" is 8.42×10 2 (1/° C.), and the "viscosity index n" is 0.225.
ここで、押出機から外部に押し出されて引き延ばされる樹脂の粘度の場合は、(数式I)に含まれる(dγ/dt)は、「歪み速度」が使用される。これに対し、押出機の内部で混練されている樹脂の粘度の場合は、(数式I)に含まれる(dγ/dt)は、「せん断速度」が使用される。 In the case of the viscosity of the resin being extruded from the extruder and stretched, the (dγ/dt) in (Formula I) is the "strain rate." In contrast, in the case of the viscosity of the resin being kneaded inside the extruder, the (dγ/dt) in (Formula I) is the "shear rate."
そして、「せん断速度」は、押出機の内部では一定であると仮定して定数とみなすと、(数式I)に基づいて、樹脂の温度Tから粘度ηを算出することができる。 If we assume that the "shear rate" is constant inside the extruder, and consider it to be a constant, the viscosity η can be calculated from the resin temperature T based on (Formula I).
そこで、押出機から押し出される樹脂の温度を測定する。具体的には、押出機の先端部に開けた穴に熱電対を挿入して樹脂の温度を測定した。図3は、樹脂の温度を測定した測定結果(実験データ)を示すグラフである。 Therefore, the temperature of the resin extruded from the extruder is measured. Specifically, a thermocouple was inserted into a hole drilled at the tip of the extruder to measure the temperature of the resin. Figure 3 is a graph showing the measurement results (experimental data) of the resin temperature.
続いて、(数式I)に図3に示す実験データを代入することにより粘度を算出する。図4は、実験データに基づき算出された粘度の時間依存性(黒で表示)と、押出機から出力されるトルク電流の時間依存性(グレーで表示)とを合わせて示すグラフである。 Then, the viscosity is calculated by substituting the experimental data shown in Figure 3 into (Formula I). Figure 4 is a graph showing the time dependence of the viscosity calculated based on the experimental data (shown in black) and the time dependence of the torque current output from the extruder (shown in gray).
図4に示すように、丸印で囲んだピーク位置に着目すると、粘度計算値とトルク電流値との間に相関関係があることが読み取れる。以上の実験結果からも、粘度と「トルク電流」との間に相関関係が存在することは妥当であると考えられる。 As shown in Figure 4, if you focus on the peak positions circled, you can see that there is a correlation between the calculated viscosity value and the torque current value. From the above experimental results, it is considered reasonable that a correlation exists between viscosity and "torque current."
以上のことをまとめると、図5に示すようになる。図5は、「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間に相関関係が存在することの妥当性を説明する図である。図5において、上述した定性的な説明より、まず、「引落応力」と収縮率との間には、相関関係(第1相関関係)があることが推測される。そして、「引落応力」と粘度との間にも相関関係(第2相関関係)が存在することが推測されるとともに、粘度と「トルク電流」との間にも相関関係(第3相関関係)が存在することが推測される。したがって、これらの第1相関関係と第2相関関係と第3相関関係とを総合的に考慮すると、「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間には、相関関係が存在することが推測される。すなわち、第1相関関係、第2相関関係および第3相関関係を考慮すると、「トルク電流」と収縮率とは、粘度および「引落応力」を通じて、互いに相関関係を有していると推測することができる。このようにして、「トルク電流」と押出成形品の収縮率との間には相関関係が存在することが定性的に理解される。 The above is summarized as shown in FIG. 5. FIG. 5 is a diagram explaining the validity of the existence of a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product. In FIG. 5, from the above-mentioned qualitative explanation, first, it is presumed that there is a correlation (first correlation) between the "drawdown stress" and the shrinkage rate. Then, it is presumed that there is a correlation (second correlation) between the "drawdown stress" and the viscosity, and also that there is a correlation (third correlation) between the viscosity and the "torque current". Therefore, when these first correlation, second correlation, and third correlation are taken into consideration comprehensively, it is presumed that there is a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product. In other words, when the first correlation, second correlation, and third correlation are taken into consideration, it can be presumed that the "torque current" and the shrinkage rate are mutually correlated through the viscosity and the "drawdown stress". In this way, it is qualitatively understood that there is a correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product.
<相関関係の定式化>
さらに、本発明者は、「トルク電流」と押出成形品の収縮率と相関関係についての定性的理解から一歩進んで相関関係の定式化を試みているので、この点について説明する。
<Formulation of correlation>
Furthermore, the present inventors have attempted to go one step beyond the qualitative understanding of the correlation between the "torque current" and the shrinkage rate of the extrusion molded product and to formulate the correlation, and this point will be explained.
図6は、「トルク電流」と収縮率との相関関係の定式化を行う手順を示す図である。 Figure 6 shows the procedure for formulating the correlation between "torque current" and contraction rate.
図6に示すように、まず、第1段階として、粘度と「トルク電流」との相関関係の定式化を行う。そして、第2段階として、「引落応力」と「トルク電流」との相関関係の定式化を行った後、第3段階として、収縮率と「トルク電流」との相関関係の定式化を行う。 As shown in Figure 6, the first step is to formulate the correlation between viscosity and "torque current". Then, the second step is to formulate the correlation between "pull-down stress" and "torque current", and the third step is to formulate the correlation between contraction rate and "torque current".
以下では、図6に示す手順にしたがって、最終的に、収縮率と「トルク電流」との相関関係を定式化できることについて説明する。 Below, we explain how the correlation between contraction rate and "torque current" can ultimately be formulated by following the procedure shown in Figure 6.
<<第1段階:粘度と「トルク電流」との相関関係の定式化>>
一般的に、粘度は、以下に示す(数式I)で表される。
<<Step 1: Formulation of the correlation between viscosity and "torque current">>
Generally, viscosity is expressed by the following formula (I):
ここで、
t:時間
η:粘度
η0:粘度定数
α:温度係数
T:樹脂の温度
dγ/dt:歪み速度
n:粘度指数
Where:
t: Time η: Viscosity η 0 : Viscosity constant α: Temperature coefficient T: Resin temperature dγ/dt: Strain rate n: Viscosity index
<<<歪み速度の説明>>>
ここで、(数式I)に含まれる「歪み速度」について説明する。
<<<<Explanation of strain rate>>>>
Here, the "strain rate" included in (Equation I) will be explained.
図7は、「歪み速度」を説明する模式図である。 Figure 7 is a schematic diagram explaining "strain rate."
図7において、ダイ13の出口の断面積が「Sd」で示されている。このダイ13の出口から溶融樹脂20Rが押し出される。このとき、ダイ13の出口から押し出される溶融樹脂20Rの平均流速が「vd」である。ダイ13の出口から平均流速「vd」で押し出された溶融樹脂20Rは、線速「vf」が加わることによって引き延ばされる。ここで、図7に示される「Sf」は、溶融樹脂20Rで被覆された導線からなる成形物の断面積である。また、図7に示す「L」は、ダイ13の出口から水槽15までの距離(引落距離)である。
In Fig. 7, the cross-sectional area of the outlet of the die 13 is indicated by " Sd ".
このような構成において、「歪み速度」は、以下に示す(数式II)で表される。 In such a configuration, the "strain rate" is expressed as follows (Equation II):
ここで、
dγ/dt:歪み速度
vd:ダイの出口での溶融樹脂の平均流速
vf:線速
L:ダイの出口から水槽までの距離(引落距離)
Where:
dγ/dt: strain rate v d : average flow velocity of molten resin at the die outlet v f : linear velocity L: distance from the die outlet to the water tank (draw-down distance)
すなわち、「歪み速度」は、平均流速「vd」と線速「vf」との差分をダイ13の出口から水槽15までの距離「L」で割った物理量として定義される。このように定義される「歪み速度」は、例えば、平均流速「vd」と線速「vf」とが等しければゼロとなる。つまり、平均流速「vd」と線速「vf」とが等しいということは、定性的に溶融樹脂20Rに歪みが加わらないと考えることができることから、溶融樹脂20Rの歪みに関する物理量である「歪み速度」がゼロとなることは理解できる。また、平均流速「vd」と線速「vf」との差分が大きくなればなるほど溶融樹脂に加わる歪みは大きくなると考えることができることから、「歪み速度」が(数式II)で表されることは妥当である。
That is, the "strain rate" is defined as a physical quantity obtained by dividing the difference between the average flow velocity " vd " and the linear velocity " vf " by the distance "L" from the outlet of the die 13 to the
<<<線形性の仮定>>>
次に、上述した(数式I)で表される粘度と「トルク電流」との相関関係の定式化を行うにあたって、粘度と「トルク電流」との線形性を仮定する。この仮定は、例えば、粘度が大きくなれば、「トルク電流」も増加するという定性的理解に合致することから妥当といえる。この仮定に基づくと、粘度は、以下に示す(数式III)で表される。
<<<<Linearity Assumption>>>
Next, in formulating the correlation between the viscosity and the "torque current" expressed by the above (Equation I), the linearity of the viscosity and the "torque current" is assumed. This assumption is appropriate because it is consistent with the qualitative understanding that, for example, as the viscosity increases, the "torque current" also increases. Based on this assumption, the viscosity is expressed by the following (Equation III).
ここで、
t:時間
η:粘度
a:定数
τ:トルク電流
b:定数
Where:
t: time η: viscosity a: constant τ: torque current b: constant
本発明者の検討によると、「トルク電流」を変化させたとき、ダイの出口での溶融樹脂の平均流速(vd)、線速(vf)、ダイの出口から水槽までの引落距離(L)、樹脂の温度(T)、温度係数(α)、粘度指数(n)は、ほぼ一定である一方、樹脂の粘度定数(η0)が主に変化することを新規な知見として見出している。 According to the inventors' investigations, it has been found, as a new finding, that when the "torque current" is changed, the average flow velocity (v d ), linear velocity (v f ), draw distance (L) from the die exit to the water tank, temperature (T) of the resin, temperature coefficient (α), and viscosity index (n) are almost constant, whereas the viscosity constant (η 0 ) of the resin mainly changes.
この知見に基づくと、粘度と「トルク電流」との(数式III)で表される線形性は、粘度定数(η0)を以下に示す(数式IV)で表すこととほぼ等価となる。 Based on this knowledge, the linearity between the viscosity and the "torque current" expressed by (Equation III) is approximately equivalent to expressing the viscosity constant (η 0 ) by (Equation IV) shown below.
ここで、
t:時間
η0:粘度定数
a0:定数
τ:トルク電流
b0:定数
Where:
t: time η 0 : viscosity constant a 0 : constant τ: torque current b 0 : constant
以上のようにして、粘度と「トルク電流」との相関関係を定式化できる。 In this way, the correlation between viscosity and "torque current" can be formulated.
<<第2段階:「引落応力」と「トルク電流」との相関関係の定式化>>
続いて、「引落応力」と「トルク電流」との相関関係の定式化について説明する。
<<Second stage: Formulation of the correlation between "pull-down stress" and "torque current">>
Next, the formulation of the correlation between the "pull-down stress" and the "torque current" will be described.
「引落応力」と粘度との相関関係は、以下の(数式V)で表される。 The correlation between "pull-down stress" and viscosity is expressed by the following formula (Equation V):
ここで、
t:時間
σ:引落応力
η:粘度
dγ/dt:歪み速度
η0:粘度定数
α:温度係数
T:樹脂の温度
n:粘度指数
Where:
t: time σ: pull-down stress η: viscosity dγ/dt: strain rate η 0 : viscosity constant α: temperature coefficient T: resin temperature n: viscosity index
例えば、「引落応力σ」を定式化した(数式V)には、「粘度η」が含まれており、「引落応力σ」∝「粘度η」の関係を表している。このように、「引落応力」を定式化した(数式V)は、樹脂の粘度という材料特性と温度と歪み速度を含む押出条件とが考慮されており、定性的に粘度が大きくなると「引落応力」も大きくなると考えられることから、(数式V)による定式化は定性的理解に合致しているといえる。 For example, the formulation of "pulling stress σ" (Formula V) includes "viscosity η" and expresses the relationship "pulling stress σ" ∝ "viscosity η". In this way, the formulation of "pulling stress" (Formula V) takes into account the material property of the resin's viscosity and the extrusion conditions including temperature and strain rate, and since it can be considered that qualitatively as the viscosity increases, the "pulling stress" also increases, the formulation using (Formula V) can be said to be consistent with a qualitative understanding.
「引落応力」を定式化した(数式V)は、以下に示す有用性を有する。 The formula for "pull-down stress" (Equation V) has the following usefulness:
(1)(数式V)は、樹脂の粘度という材料特性と、樹脂の温度および歪み速度という押出条件の両方を考慮した関係式となっている。これにより、材料特性だけを考慮した定式化や押出条件だけを考慮した定式化と比較して、高精度に「引落応力」を推定することができる。そして、このことは、「引落応力」と押出成形品の「収縮率」とが高い相関関係にあれば、材料特性と押出条件の両方を考慮して高精度に「収縮率」を推定できることを意味する。このことから、(数式V)による定式化の意義は大きい。 (1) (Formula V) is a relational equation that takes into account both the material property of the resin, namely its viscosity, and the extrusion conditions, namely the resin temperature and strain rate. This makes it possible to estimate the "drawdown stress" with a high degree of accuracy, compared to formulations that only consider the material properties or formulations that only consider the extrusion conditions. This means that if there is a high correlation between the "drawdown stress" and the "shrinkage rate" of the extrusion molded product, then it is possible to estimate the "shrinkage rate" with a high degree of accuracy, taking into account both the material properties and the extrusion conditions. For this reason, the formulation using (Formula V) is very significant.
(2)次に、「引落応力」を定式化した(数式V)には、「結晶化度」が含まれていない。なぜなら、図2に示すように、ダイ13から押し出される樹脂(例えば、樹脂の温度は、180℃~200℃)は、溶融樹脂20Rであり、この溶融樹脂20Rは、水槽15で冷却されて結晶化する。したがって、水槽15に到達する前段階では、樹脂は溶融状態にあり「結晶化度」を考慮する必要はない。すなわち、「引落応力」は、パラメータとして「結晶化度」が含まれない点で大きな意義を有する。すなわち、「引落応力」に着目して、この「引落応力」を定式化した(数式V)には、「結晶化度」という測定が必要なパラメータが含まれないことから、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに容易に導入することが可能となる点で大きな意義を有しているといえる。
(2) Next, the formula (Formula V) for formulating the "drawing stress" does not include the degree of crystallinity. This is because, as shown in FIG. 2, the resin extruded from the die 13 (for example, the temperature of the resin is 180°C to 200°C) is
次に、「引落応力」を表す(数式V)に含まれる粘度定数(η0)に対して、(数式IV)の関係を代入すると、以下に示す(数式VI)が得られる。 Next, by substituting the relationship of (Formula IV) for the viscosity constant (η 0 ) included in (Formula V) representing the “drawdown stress”, the following (Formula VI) is obtained.
ここで、
t:時間
σ:引落応力
a0:定数
τ:トルク電流
b0:定数
α:温度係数
T:樹脂の温度
dγ/dt:歪み速度
n:粘度指数
Where:
t: time σ: pull-down stress a 0 : constant τ: torque current b 0 : constant α: temperature coefficient T: resin temperature dγ/dt: strain rate n: viscosity index
以上のようにして、「引落応力」と「トルク電流」との相関関係を定式化できる。 In this way, the correlation between "pull-down stress" and "torque current" can be formulated.
<<第3段階:収縮率と「トルク電流」との相関関係の定式化>>
次に、収縮率と「トルク電流」との相関関係の定式化について説明する。
<<Third step: Formulation of correlation between contraction rate and "torque current">>
Next, the formulation of the correlation between the contraction rate and the "torque current" will be described.
上述したように、収縮率は、「引落応力」と相関関係があると推定される。そこで、本発明者は、収縮率と「引落応力」との相関関係に線形性を仮定することを提案する。例えば、収縮メカニズムによると、「引落応力」によって、溶融樹脂の構成材料である高分子の高分子鎖が伸長する。この伸長の度合いは、「引落応力」が大きくなると大きくなると考えられる。そして、アニール処理によって樹脂が高温状態に曝されたとき、樹脂に加わっている「引落応力」が解消される結果、樹脂に収縮が発生することを考慮すると、伸長の度合いが大きくなるほど収縮率が大きくなると理解される。つまり、「引落応力」が大きいほど樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率が大きくなると考えられることから、「引落応力」と押出成形品の収縮率の間に線形性を仮定することは理にかなっているといえる。 As mentioned above, it is presumed that the shrinkage rate is correlated with the "drawdown stress". Therefore, the present inventor proposes to assume linearity in the correlation between the shrinkage rate and the "drawdown stress". For example, according to the shrinkage mechanism, the "drawdown stress" causes the polymer chains of the polymers that are the constituent materials of the molten resin to elongate. It is considered that the degree of this elongation increases as the "drawdown stress" increases. When the resin is exposed to a high temperature condition by annealing, the "drawdown stress" applied to the resin is eliminated, and as a result, the resin shrinks. Considering this, it is understood that the greater the degree of elongation, the greater the shrinkage rate. In other words, it is considered that the greater the "drawdown stress", the greater the shrinkage rate of the extrusion molded product that contains the resin as a constituent material. Therefore, it is reasonable to assume linearity between the "drawdown stress" and the shrinkage rate of the extrusion molded product.
そこで、この線形性を仮定すると、「引落応力」と収縮率との相関関係は、以下に示す(数式VII)で表されることになる。 Assuming this linearity, the correlation between "pull down stress" and shrinkage rate is expressed as shown below (Equation VII).
ここで、
t:時間
ε:収縮率
A:定数
σ:引落応力
C:定数
Where:
t: time ε: shrinkage rate A: constant σ: pull-down stress C: constant
そして、(数式VI)で表される「引落応力」を(数式VII)に代入すると、以下に示す(数式VIII)が得られる。 Then, by substituting the "pull-down stress" expressed by (Formula VI) into (Formula VII), we obtain (Formula VIII) shown below.
ここで、
t:時間
ε:収縮率
A0=Aa0:定数
τ:トルク電流
B0=Ab0:定数
α:温度係数
T:樹脂の温度
dγ/dt:歪み速度
n:粘度指数
C:定数
Where:
t: time ε: shrinkage rate A 0 = Aa 0 : constant τ: torque current B 0 = Ab 0 : constant α: temperature coefficient T: resin temperature dγ/dt: strain rate n: viscosity index C: constant
以上のようにして、収縮率と「トルク電流」との相関関係を定式化できる。このように定式化された(数式VIII)によれば、定数A0、定数B0、定数C、温度係数αおよび粘度指数nがわかっていれば、樹脂の温度(T)と歪み速度(dγ/dt)からなる押出条件と「トルク電流」に基づいて、押出成形品の収縮率(ε)を推定することができる。 In this manner, the correlation between the shrinkage rate and the "torque current" can be formulated. According to the thus formulated (Formula VIII), if the constants A0 , B0 , C, temperature coefficient α, and viscosity index n are known, the shrinkage rate (ε) of the extrusion molded product can be estimated based on the extrusion conditions consisting of the resin temperature (T) and strain rate (dγ/dt) and the "torque current."
<相関関係の検証結果>
以下では、押出成形品の収縮率と「トルク電流」とが相関関係を有するという本発明者の洞察が正しいことを裏付ける検証結果について説明する。つまり、収縮率と「トルク電流」との間には、高い相関関係が存在することを裏付ける検証結果について説明する。
<Results of correlation verification>
Below, we will explain the verification results that support the present inventor's insight that there is a correlation between the shrinkage rate of the extrusion molded product and the "torque current". In other words, we will explain the verification results that support the existence of a high correlation between the shrinkage rate and the "torque current".
収縮率と「トルク電流」との相関関係を検証するため、例えば、図1に示す構成を有する押出成形システムを使用して押出実験を実施する。具体的に、押出実験では、熱可塑性ポリウレタン樹脂を使用し、押出条件として樹脂の温度と歪み速度を採用する。 To verify the correlation between the shrinkage rate and the "torque current," an extrusion experiment is carried out using, for example, an extrusion molding system having the configuration shown in Figure 1. Specifically, in the extrusion experiment, a thermoplastic polyurethane resin is used, and the resin temperature and strain rate are adopted as the extrusion conditions.
具体的に、スクリュ外径が40mmのフルフライトスクリュを備える押出機にクロスヘッドを取り付けるとともに、穴径が2.25mmのダイを使用して、外径が1.5mmの押出成形物(ケーブル)からなるひも状サンプルを線速20m/minで製作した。このとき、クロスヘッドとダイの温度(樹脂の温度に相当)を185℃、190℃、195℃に変化させて、押出時の「トルク電流」をデータロガーで1秒ごとに記録した。これにより、樹脂の温度を変化させることにより粘度を変化させたひも状サンプルのデータを得ることができる。このようにして得られたひも状サンプルを使用して収縮率を実測した。 Specifically, a crosshead was attached to an extruder equipped with a full-flight screw with an outer diameter of 40 mm, and a die with a hole diameter of 2.25 mm was used to produce a string-like sample consisting of an extrusion molded product (cable) with an outer diameter of 1.5 mm at a linear speed of 20 m/min. At this time, the temperature of the crosshead and die (corresponding to the temperature of the resin) was changed to 185°C, 190°C, and 195°C, and the "torque current" during extrusion was recorded every second with a data logger. This allows data to be obtained for a string-like sample whose viscosity has been changed by changing the temperature of the resin. The shrinkage rate was measured using the string-like sample obtained in this way.
具体的には、押出時にひも状サンプルを600秒ごとに採取し、それを約500mmにカットした。そして、カットされたひも状サンプルに対して、130℃で3時間のアニール処理を施した前後の長さを測定し、「{(アニール処理前の長さ)-(アニール処理後の長さ)}/(アニール処理前の長さ)×100」という計算式に基づいて収縮率を測定した。これにより、収縮率と「トルク電流」との関係を示す実測データを得ることができる。 Specifically, string-like samples were taken every 600 seconds during extrusion and cut to approximately 500 mm. The lengths of the cut string-like samples were then measured before and after annealing at 130°C for three hours, and the shrinkage rate was calculated based on the formula "(length before annealing) - (length after annealing)}/(length before annealing) x 100." This allows for the acquisition of actual measurement data showing the relationship between shrinkage rate and "torque current."
図8は、実測データをプロットしたグラフである。 Figure 8 is a graph plotting the actual measured data.
図8において、横軸は「トルク電流」(A)を示している一方、縦軸は収縮率(%)を示している。図8に示される〇印は樹脂の温度が185℃のデータであり、菱形印は樹脂の温度が190℃のデータであり、×印は樹脂の温度が195℃のデータである。 In Figure 8, the horizontal axis indicates "torque current" (A), while the vertical axis indicates the shrinkage rate (%). The circles in Figure 8 indicate data for a resin temperature of 185°C, the diamonds indicate data for a resin temperature of 190°C, and the crosses indicate data for a resin temperature of 195°C.
図8に示すように、「トルク電流」と収縮率の相関係数(R)は、「0.89」であり、相関係数が1に近いほど相関関係が高くなることを考慮すると、「トルク電流」と収縮率の間には、高い相関関係が存在することがわかる。特に、実測データは、概ね破線で示される線形関係を有していることがわかることから、(数式VIII)による収縮率と「トルク電流」との相関関係の定式化は妥当であることがわかる。 As shown in FIG. 8, the correlation coefficient (R) between the "torque current" and the contraction rate is "0.89". Considering that the closer the correlation coefficient is to 1, the higher the correlation, it can be seen that there is a high correlation between the "torque current" and the contraction rate. In particular, it can be seen that the actual measurement data has a roughly linear relationship as shown by the dashed line, and therefore it can be seen that the formulation of the correlation between the contraction rate and the "torque current" using (Equation VIII) is valid.
上述した実験結果から、「トルク電流」と収縮率との間には、高い相関関係が存在することが裏付けられており、「トルク電流」と収縮率との間に高い相関関係が存在するであろうという本発明者の推測が正しいことが確認されたことになる。したがって、(数式VIII)で定式化された「トルク電流」に基づいて、押出成形品の収縮率を推定する技術的思想は、材料特性と押出条件の両方を考慮している点と、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに導入することが可能となる点で非常に有用であることがわかる。 The above experimental results support the existence of a high correlation between the "torque current" and the shrinkage rate, and confirm the inventor's assumption that a high correlation exists between the "torque current" and the shrinkage rate. Therefore, it can be seen that the technical idea of estimating the shrinkage rate of an extrusion molded product based on the "torque current" formulated in (Equation VIII) is extremely useful in that it takes into account both the material properties and the extrusion conditions, and that it can be introduced in real time into the manufacturing process of the extrusion molded product.
なお、例えば、押出成形品として導線を被覆する絶縁樹脂を例に挙げると、絶縁樹脂の収縮率をリアルタイムに推定できるということは、押出機から押し出される絶縁樹脂の長手方向における収縮率を逐次把握できることを意味する。 For example, if we take the example of an insulating resin that covers a conductor as an extrusion molded product, being able to estimate the shrinkage rate of the insulating resin in real time means being able to continuously grasp the shrinkage rate in the longitudinal direction of the insulating resin as it is extruded from the extruder.
<さらなる検討>
上述した本実施の形態における基本思想によれば、例えば、数式(VIII)に基づいて、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに押出成形品の収縮率を推定することができる。ただし、上述した基本思想では、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合、押出成形品の製造工程で製造される押出成形品の品質が良くないことを把握できる一方、品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制することまでは考慮されていない。
<Further consideration>
According to the basic concept of the present embodiment described above, for example, the shrinkage rate of the extrusion molded product can be estimated in real time in the manufacturing process of the extrusion molded product based on the formula (VIII). However, in the basic concept described above, if the estimated shrinkage rate is larger than a predetermined value, it can be known that the quality of the extrusion molded product manufactured in the manufacturing process of the extrusion molded product is poor, but it does not take into consideration the prevention of the production of poor quality extrusion molded products.
そこで、本発明者は、基本思想から一歩進んで、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合であっても、品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制して、押出成形品の製造工程で製造される押出成形品の品質を確保できる工夫を施している。 Therefore, the inventors have gone one step further from the basic concept and devised a method to prevent the production of poor quality extrusion molded products even when the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value, thereby ensuring the quality of the extrusion molded products produced in the extrusion molded product manufacturing process.
以下では、この工夫を施した本実施の形態における発展思想について説明する。 The following explains the development ideas behind this embodiment.
<実施の形態における発展思想>
本実施の形態における発展思想は、押出機に備わるモータのトルク電流と押出機から押し出される樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、定数パラメータを含む関係式に基づいて、収縮率を推定することを前提とする。そして、発展思想は、推定された収縮率が所定値(例えば、5%)よりも大きい場合、定数パラメータの値を収縮率の値が所定値以下となる第1値に変更した後、定数パラメータが第1値に変更されたことを反映した押出成形システムによって、押出成形品の製造を継続する思想である。
<Development Concept in the Embodiment>
The developed idea in this embodiment is a relational equation that relates the torque current of a motor provided in the extruder to the shrinkage rate of an extrusion molded product that contains a resin extruded from the extruder as a constituent material, and is premised on estimating the shrinkage rate based on the relational equation that includes a constant parameter. The developed idea is that when the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value (e.g., 5%), the value of the constant parameter is changed to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value, and then the extrusion molding system that reflects the change of the constant parameter to the first value continues to manufacture the extrusion molded product.
これにより、発展思想によれば、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合であっても、収縮率が所定値以下となるように押出成形システムを変更することによって、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制できる。つまり、発展思想によれば、推定された収縮率に基づいて、押出成形システムをフィードバック制御することによって、製造される押出成形品の品質を確保することができる。 As a result, according to the developed concept, even if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value, the extrusion molding system can be modified so that the shrinkage rate is equal to or less than the predetermined value, thereby preventing the production of poor quality extrusion molded products with shrinkage rates greater than the predetermined value. In other words, according to the developed concept, the quality of the extrusion molded products manufactured can be ensured by feedback controlling the extrusion molding system based on the estimated shrinkage rate.
例えば、上述した関係式として、(数式VIII)を用いることができる。(数式VIII)は、変数である「トルク電流τ(t)」と「収縮率ε(t)」とを関係付けた式であるが、(数式VIII)には、「定数」と「定数パラメータ」とが含まれている。 For example, the above-mentioned relational expression can be expressed by (Formula VIII). (Formula VIII) is an expression that relates the variables "torque current τ(t)" and "contraction rate ε(t)", and (Formula VIII) includes a "constant" and a "constant parameter".
本明細書では、「定数」と「定数パラメータ」とを区別しているので、この点について説明する。(数式VIII)に含まれている「定数」とは、「定数A0」、「定数B0」、「定数C」、「温度係数α」および「粘度指数n」を意味する。一方、(数式VIII)に含まれている「定数パラメータ」とは、「樹脂の温度T」および「歪み速度dγ/dt」を意味する。さらに、「歪み速度dγ/dt」が(数式II)で表されることを考慮すると、「定数パラメータ」とは、「樹脂の温度T」、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」、「線速vf」および「引落距離L」を意味している。したがって、「定数パラメータ」とは、押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータ(例えば、「引落距離L」)または押出機での押出条件を規定する条件パラメータ(例えば、「樹脂の温度T」、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」、「線速vf」)に含まれるものと考えることができる。 In this specification, a distinction is made between "constants" and "constant parameters", so this point will be explained. The "constants" included in (Formula VIII) mean "constant A 0 ", "constant B 0 ", "constant C", "temperature coefficient α", and "viscosity index n". On the other hand, the "constant parameters" included in (Formula VIII) mean "resin temperature T" and "strain rate dγ/dt". Furthermore, considering that "strain rate dγ/dt" is expressed by (Formula II), the "constant parameters" mean "resin temperature T", "average flow rate v d of molten resin at the outlet of the die", "linear speed v f ", and "draw-down distance L". Therefore, the "constant parameters" can be considered to be included in the configuration parameters (e.g., "draw-down distance L") that define the configuration of the extrusion molding system that produces the extrusion molded product, or the condition parameters (e.g., "resin temperature T", "average flow rate v d of molten resin at the outlet of the die", "linear speed v f ") that define the extrusion conditions in the extruder.
以下では、本実施の形態における発展思想をフローチャートで説明する。 The following is a flowchart explaining the development concept of this embodiment.
図9は、発展思想を説明するためのフローチャートである。 Figure 9 is a flowchart to explain the development concept.
図9において、まず、例えば、関係式として(数式VIII)を使用することにより収縮率を推定する(S101)。具体的には、押出機に備わるモータから出力されるトルク電流をリアルタイムに入力して(数式VIII)に代入することにより、リアルタイムの収縮率を推定することができる。そして、推定された収縮率が所定値よりも大きいか否かを判断する(S102)。このとき、推定された収縮率が所定値(しきい値)よりも大きい場合、このまま押出成形品の製造を継続すると、収縮率がしきい値よりも大きい品質の良くない押出成形品が作り込まれてしまう可能性が高い。このことから、発展思想では、(数式VIII)に含まれる「定数パラメータ」の値を変更する。すなわち、発展思想では、収縮率の値が所定値以下となる「定数パラメータ」の値(第1値)を見出した後、推定に使用した(数式VIII)における「定数パラメータ」の値を推定に使用した元の値から「第1値」に変更する(S103)。 In FIG. 9, first, for example, the shrinkage rate is estimated by using (Formula VIII) as a relational expression (S101). Specifically, the torque current output from the motor of the extruder is input in real time and substituted into (Formula VIII), so that the real-time shrinkage rate can be estimated. Then, it is determined whether the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value (S102). At this time, if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value (threshold value), if the production of the extrusion molding is continued as it is, there is a high possibility that a poor-quality extrusion molding with a shrinkage rate greater than the threshold value will be produced. For this reason, in the developed idea, the value of the "constant parameter" included in (Formula VIII) is changed. That is, in the developed idea, after finding the value (first value) of the "constant parameter" that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value, the value of the "constant parameter" in (Formula VIII) used for the estimation is changed from the original value used for the estimation to the "first value" (S103).
その後、「定数パラメータ」を「第1値」に変更したことを押出成形システムに反映する(S104)。ここで、「定数パラメータ」を「第1値」に変更したことを押出成形システムに反映することは、「定数パラメータ」が押出成形システムの構成を規定する構成パラメータまたは押出機での押出条件を規定する条件パラメータに属するパラメータであることから可能である。続いて、反映後の押出成形システムで樹脂の押出成形が行われる(S105)。このことは、収縮率が所定値以下となるように変更された押出成形システムで樹脂の押出成形が行われることを意味することから、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品の作り込みが抑制される。 Then, the change of the "constant parameter" to the "first value" is reflected in the extrusion molding system (S104). Here, it is possible to reflect the change of the "constant parameter" to the "first value" in the extrusion molding system because the "constant parameter" is a parameter belonging to the configuration parameters that define the configuration of the extrusion molding system or the condition parameters that define the extrusion conditions in the extruder. Next, resin extrusion molding is performed in the extrusion molding system after the reflection (S105). This means that resin extrusion molding is performed in the extrusion molding system that has been changed so that the shrinkage rate is equal to or less than a predetermined value, and therefore the production of poor quality extrusion molded products with a shrinkage rate greater than the predetermined value is suppressed.
そして、押出成形を継続する場合は、ステップS101に戻る一方(S106)、押出成形を終了する場合は、押出成形を終了する。ここで、戻ったステップS101においては、(数式VIII)の「定数パラメータ」として、変更後の「第1値」を使用することにより、収縮率の推定が行われる。 If extrusion molding is to be continued, the process returns to step S101 (S106), whereas if extrusion molding is to be terminated, the process terminates the extrusion molding. Here, in step S101 to which the process returns, the shrinkage rate is estimated by using the changed "first value" as the "constant parameter" of (Equation VIII).
なお、ステップS102で、推定された収縮率が所定値(しきい値)以下である場合、このままの押出成形システムで樹脂の押出成形を行っても、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品が作り込まれる可能性は低いので、現状の押出成形システムで樹脂の押出成形が行われる(S105)。そして、押出成形を継続する場合は、ステップS101に戻る一方(S106)、押出成形を終了する場合は、押出成形を終了する。 If the estimated shrinkage rate is equal to or less than a predetermined value (threshold value) in step S102, extrusion molding of the resin is performed using the current extrusion molding system, since there is a low possibility that an extrusion molding product with a shrinkage rate greater than the predetermined value and poor quality will be produced even if the extrusion molding is performed using the current extrusion molding system (S105). Then, if extrusion molding is to be continued, the process returns to step S101 (S106), whereas if extrusion molding is to be terminated, extrusion molding is terminated.
以上のようにして、本実施の形態における発展思想によれば、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合であっても、収縮率が所定値以下となるように押出成形システムを変更することによって、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制できる。すなわち、発展思想によれば、推定された収縮率に基づいて、押出成形システムを変更することによって、製造される押出成形品の品質を確保できる。 As described above, according to the developed concept of this embodiment, even if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value, the extrusion molding system can be changed so that the shrinkage rate is equal to or less than the predetermined value, thereby preventing the production of poor quality extrusion molded products with shrinkage rates greater than the predetermined value. In other words, according to the developed concept, the quality of the extrusion molded products produced can be ensured by changing the extrusion molding system based on the estimated shrinkage rate.
<「定数パラメータ」の選択>
上述した発展思想を実現するための「定数パラメータ」としては、押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータ(例えば、「引落距離L」)または押出機での押出条件を規定する条件パラメータ(例えば、「樹脂の温度T」、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」、「線速vf」)を使用することができる。
<Selecting "Constant parameters">
As the "constant parameters" for realizing the above-mentioned developmental idea, configuration parameters (e.g., "draw-down distance L") that define the configuration of the extrusion molding system that produces the extrusion molded product, or condition parameters (e.g., "resin temperature T", "average flow velocity v d of the molten resin at the die outlet", "linear velocity v f ") that define the extrusion conditions in the extruder can be used.
ただし、本発明者の検討によると、発展思想の実現を容易とする「定数パラメータ」としては、「引落距離L」が望ましい。以下では、この理由について説明する。 However, according to the inventor's investigation, the "pull-down distance L" is preferable as a "constant parameter" that makes it easier to realize the developed idea. The reason for this will be explained below.
例えば、「定数パラメータ」として、「樹脂の温度T」を採用した場合、推定された収縮率が所定値(しきい値)よりも大きい場合、例えば、予め取得した「樹脂の温度T」の値と「収縮率」の値との関係を示すデータ群に基づいて、収縮率の値が所定値以下となる「樹脂の温度T」の値(T1とする)を見出した後、推定に使用した(数式VIII)における「樹脂の温度T」の値を推定に使用した元の値から「T1」に変更する。そして、「樹脂の温度T」を「T1」に変更したことを押出成形システムに反映することになる。このことは、具体的には、押出機に注入されている樹脂の温度を制御することを意味する。 For example, when "resin temperature T" is used as the "constant parameter," if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value (threshold value), for example, based on a group of data showing the relationship between the previously acquired "resin temperature T" value and the "shrinkage rate" value, a value of "resin temperature T" (say T1) at which the shrinkage rate value is equal to or less than a predetermined value is found, and then the value of "resin temperature T" in (Formula VIII) used for the estimation is changed from the original value used for the estimation to "T1." The change in "resin temperature T" to "T1" is then reflected in the extrusion molding system. Specifically, this means controlling the temperature of the resin being injected into the extruder.
しかしながら、「樹脂の温度T」の値を「T1」に変更するために、押出機に注入されている樹脂の温度を制御することは困難である。例えば、押出機に注入されている樹脂の温度の値を「T1」に設定しようとしても、設定してから実際に「樹脂の温度T」の値が「T1」に安定するまで時間を要する。この結果、樹脂の温度の値を「T1」に設定してから、実際に樹脂の温度の値が「T1」になるまでタイムラグが生じる。したがって、リアルタイムに「樹脂の温度T」を「T1」に変更したことを押出成形システムに反映することが困難となるのである。このことから、「定数パラメータ」として、「樹脂の温度T」を選択した場合、上述した発展思想を容易に具現化することが難しいのである。 However, it is difficult to control the temperature of the resin being injected into the extruder in order to change the value of "resin temperature T" to "T1". For example, even if you try to set the temperature of the resin being injected into the extruder to "T1", it takes time for the value of "resin temperature T" to actually stabilize at "T1" after the setting. As a result, there is a time lag between setting the value of the resin temperature to "T1" and the actual value of the resin temperature becoming "T1". Therefore, it is difficult to reflect the change of "resin temperature T" to "T1" in real time in the extrusion molding system. For this reason, if "resin temperature T" is selected as a "constant parameter", it is difficult to easily embody the above-mentioned developmental idea.
また、「定数パラメータ」として、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」を採用する場合、例えば、図7に示すダイの出口での断面積「Sd」は固定されていることから、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」の変更を押出成形システムに反映することは難しい。さらに、「定数パラメータ」として、「線速vf」を採用する場合も、「線速vf」をリアルタイムに時間変化させることは困難であると考えられる。 Furthermore, when "average flow velocity v d of molten resin at the die outlet" is used as the "constant parameter", for example, the cross-sectional area "S d " at the die outlet shown in Fig. 7 is fixed, so it is difficult to reflect changes in "average flow velocity v d of molten resin at the die outlet" in the extrusion molding system. Furthermore, when "linear speed v f " is used as the "constant parameter", it is considered difficult to change "linear speed v f " over time in real time.
一方、「定数パラメータ」として、「引落距離L」を採用する場合、「引落距離L」を変化させるためには、水槽の位置を変化させれば容易に実現することができる。 On the other hand, if the "withdrawal distance L" is used as the "constant parameter," changing the "withdrawal distance L" can be easily achieved by changing the position of the water tank.
したがって、本実施の形態における発展思想は、「定数パラメータ」として、押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータ(例えば、「引落距離L」)または押出機での押出条件を規定する条件パラメータ(例えば、「樹脂の温度T」、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」、「線速vf」)を使用することができるが、実際に発展思想を容易に具現化する観点からは、「定数パラメータ」として、「引落距離L」を採用することが望ましいことがわかる。そこで、以下では、「定数パラメータ」として「引落距離L」を採用して発展思想を具現化する収縮率推定システムについて説明する。 Therefore, the developed idea in this embodiment can use as a "constant parameter" a configuration parameter (e.g., "draw-down distance L") that defines the configuration of an extrusion molding system that produces an extrusion molded product, or a condition parameter (e.g., "resin temperature T,""average flow velocity v d of molten resin at the die outlet,""linear velocity v f ") that defines the extrusion conditions in the extruder, but from the viewpoint of easily embodying the developed idea in practice, it is found that it is desirable to adopt the "draw-down distance L" as the "constant parameter." Therefore, hereinafter, a shrinkage rate estimation system that embodies the developed idea by adopting the "draw-down distance L" as the "constant parameter" will be described.
<収縮率推定システムの構成>
図10は、収縮率推定システム500の構成を示す模式図である。
<Configuration of shrinkage rate estimation system>
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a shrinkage
図10において、収縮率推定システム500は、樹脂を押し出す押出機11と、押出機11に取り付けられたクロスヘッド12と、クロスヘッド12に取り付けられたダイ13と、走行ラインに沿って移動する導線14と、樹脂を水冷するための水槽15を有している。さらに、収縮率推定システム500は、押出機11から出力されるトルク電流を入力して収縮率を推定する収縮率推定装置100と、収縮率推定装置100からの出力に基づいて、水槽15の位置を調整する距離調整部20と、水槽15に取り付けられた駆動部30を有している。このようにして、収縮率推定システム500が構成されている。
In FIG. 10, the shrinkage
<収縮率推定システムの動作>
続いて、収縮率推定システム500の動作について簡単に説明する。
<Operation of the shrinkage ratio estimation system>
Next, the operation of the shrinkage
図10において、被覆材料の原料となる原料ペレットを押出機11に投入して混練すると、クロスヘッド12を介してダイ13から溶融した樹脂が押し出される。押し出された樹脂は、走行ラインに沿って移動する導線14の表面に被覆される。そして、導線14の表面に被覆された樹脂は、ダイ13から押し出された直後から空冷された後、水槽15で水冷される。このとき、ダイ13の出口から水槽15までの距離が「引落距離L」である。
In FIG. 10, raw pellets, which are the raw material for the coating material, are fed into an
ここで、押出機11からは、トルク電流の値が収縮率推定装置100に出力される。収縮率推定装置100では、押出機11から入力したトルク電流の値と(数式VIII)に示される関係式に基づいて、収縮率を推定する。そして、推定された収縮率が所定値(しきい値)よりも大きいと判断した場合、「引落距離L」を変更して、距離調整部20に出力する。距離調整部20は、変更された「引落距離L」を収縮率推定装置100から入力すると、水槽15に取り付けられた駆動部30を制御することにより、「引落距離L」が収縮率推定装置100で変更された値となるように水槽15の位置を調整する。その後、調整された水槽15の位置で押出成形品の製造が行われる。
Here, the
このようにして、本実施の形態における収縮率推定システム500が動作することによって、収縮率が所定値以下の品質に優れた押出成形品を製造することができる。
In this way, the shrinkage
<収縮率推定装置の構成>
次に、上述した収縮率推定システム500の構成要素である収縮率推定装置100の構成について、図面を参照しながら説明する。
<Configuration of the shrinkage ratio estimation device>
Next, the configuration of the shrinkage
<<ハードウェア構成>>
まず、本実施の形態おける収縮率推定装置のハードウェア構成について説明する。
<<Hardware configuration>>
First, the hardware configuration of the shrinkage ratio estimation device according to this embodiment will be described.
図11は、本実施の形態における収縮率推定装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、図11に示す構成は、あくまでも収縮率推定装置100のハードウェア構成の一例を示すものであり、収縮率推定装置100のハードウェア構成は、図11に記載されている構成に限らず、他の構成であってもよい。
Figure 11 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the contraction
図11において、収縮率推定装置100は、プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)101を備えている。このCPU101は、バス113を介して、例えば、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、および、ハードディスク装置112と電気的に接続されており、これらのハードウェアデバイスを制御するように構成されている。
In FIG. 11, the shrinkage
また、CPU101は、バス113を介して入力装置や出力装置とも接続されている。入力装置の一例としては、キーボード105、マウス106、通信ボード107、および、スキャナ111などを挙げることができる。一方、出力装置の一例としては、ディスプレイ104、通信ボード107、および、プリンタ110などを挙げることができる。さらに、CPU101は、例えば、リムーバルディスク装置108やCD/DVD-ROM装置109と接続されていてもよい。
The
収縮率推定装置100は、例えば、ネットワークと接続されていてもよい。例えば、収縮率推定装置100がネットワークを介して他の外部機器と接続されている場合、収縮率推定装置100の一部を構成する通信ボード107は、LAN(ローカルエリアネットワーク)、WAN(ワイドエリアネットワーク)やインターネットに接続されている。
The contraction
RAM103は、揮発性メモリの一例であり、ROM102、リムーバルディスク装置108、CD/DVD-ROM装置109、ハードディスク装置112の記録媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらの揮発性メモリや不揮発性メモリによって、収縮率推定装置100の記憶装置が構成される。
ハードディスク装置112には、例えば、オペレーティングシステム(OS)201、プログラム群202、および、ファイル群203が記憶されている。プログラム群202に含まれるプログラムは、CPU101がオペレーティングシステム201を利用しながら実行する。また、RAM103には、CPU101に実行させるオペレーティングシステム201のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一次的に格納されるとともに、CPU101による処理に必要な各種データが格納される。
The
ROM102には、BIOS(Basic Input Output System)プログラムが記憶され、ハードディスク装置112には、ブートプログラムが記憶されている。収縮率推定装置100の起動時には、ROM102に記憶されているBIOSプログラムおよびハードディスク装置112に記憶されているブートプログラムが実行され、BIOSプログラムおよびブートプログラムにより、オペレーティングシステム201が起動される。
The
プログラム群202には、収縮率推定装置100の機能を実現するプログラムが記憶されており、このプログラムは、CPU101により読み出されて実行される。また、ファイル群203には、CPU101による処理の結果を示す情報、データ、信号値、変数値やパラメータがファイルの各項目として記憶されている。
The program group 202 stores programs that realize the functions of the shrinkage
ファイルは、ハードディスク装置112やメモリなどの記録媒体に記録される。ハードディスク装置112やメモリなどの記録媒体に記録された情報、データ、信号値、変数値やパラメータは、CPU101によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・処理・編集・出力・印刷・表示に代表されるCPU101の動作に使用される。例えば、上述したCPU101の動作の間、情報、データ、信号値、変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリなどに一次的に記憶される。
The files are recorded on a recording medium such as the
収縮率推定装置100の機能は、ROM102に記憶されたファームウェアで実現されていてもよいし、あるいは、ソフトウェアのみ、素子・デバイス・基板・配線に代表されるハードウェアのみ、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実現されていてもよい。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ハードディスク装置112、リムーバルディスク、CD-ROM、DVD-ROMなどに代表される記録媒体に記録される。プログラムは、CPU101により読み出されて実行される。すなわち、プログラムは、コンピュータを収縮率推定装置100として機能させるものである。
The functions of the shrinkage
このように、収縮率推定装置100は、処理装置であるCPU101、記憶装置であるハードディスク装置112やメモリ、入力装置であるキーボード105、マウス106、通信ボード107、出力装置であるディスプレイ104、プリンタ110、通信ボード107を備えるコンピュータである。そして、収縮率推定装置100の機能は、処理装置、記憶装置、入力装置、および、出力装置を利用して実現される。
In this way, the contraction
<<前提事項>>
次に、収縮率推定装置100の機能ブロック構成について説明するが、その前に前提事項について説明する。収縮率推定装置100では、押出機から入力したトルク電流の値を(数式VIII)に代入することにより収縮率を推定する。
<<Prerequisites>>
Next, a functional block configuration of the shrinkage
ここで、(数式VIII)には、「定数A0」、「定数B0」、「定数C」、「温度係数α」および「粘度指数n」という「定数」が含まれている。これらの5つの「定数」は、例えば、本発明者の先願(特願2020-216933号)に記載される方法によって決定されているものとする。また、(数式VIII)には、「樹脂の温度T」および「歪み速度dγ/dt」が含まれており、「歪み速度dγ/dt」が(数式II)で表されることを考慮すると、「定数パラメータ」には、「樹脂の温度T」、「ダイの出口での溶融樹脂の平均流速vd」、「線速vf」および「引落距離L」が含まれている。 Here, (Formula VIII) includes "constants" such as "constant A 0 ", "constant B 0 ", "constant C ", "temperature coefficient α ", and "viscosity index n". These five "constants" are determined, for example, by the method described in the inventor's prior application (Patent Application No. 2020-216933). In addition, (Formula VIII) includes "resin temperature T" and "strain rate dγ/dt", and considering that "strain rate dγ/dt" is expressed by (Formula II), the "constant parameters" include "resin temperature T", "average flow velocity v d of the molten resin at the outlet of the die", "linear velocity v f ", and "drawdown distance L".
本実施の形態において、これらの「定数パラメータ」は、一定値が採用されている。すなわち、(数式VIII)は、トルク電流を変数として収縮率を推定する式であり、(数式VIII)に含まれる「定数パラメータ」は、一定値としている。 In this embodiment, these "constant parameters" are set to constant values. In other words, (Formula VIII) is a formula for estimating the contraction rate using the torque current as a variable, and the "constant parameters" included in (Formula VIII) are set to constant values.
ただし、「定数パラメータ」とは、押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータまたは押出機での押出条件を規定する条件パラメータに属するパラメータである。このことを考慮すると、(数式VIII)において、「定数パラメータ」の値を変化させると、収縮率の値が変化すると考えられる。 However, the "constant parameter" is a parameter that belongs to the configuration parameters that define the configuration of the extrusion molding system that produces the extrusion molded product, or the condition parameters that define the extrusion conditions in the extruder. Taking this into consideration, it is considered that changing the value of the "constant parameter" in (Equation VIII) will change the value of the shrinkage rate.
そこで、本実施の形態における発展思想では、「定数パラメータ」の値と収縮率の値との関係性を予め取得しておく。例えば、予め「定数パラメータ」の値と収縮率の値との関係を示すデータ群を取得して、これらのデータ群をデータベースとして保存しておく。 Therefore, in the developed concept of this embodiment, the relationship between the value of the "constant parameter" and the value of the shrinkage rate is acquired in advance. For example, a group of data showing the relationship between the value of the "constant parameter" and the value of the shrinkage rate is acquired in advance, and this group of data is stored as a database.
具体的に、本実施の形態では、「引落距離L」の値と収縮率の値との関係性を示すデータ群が予め取得されている。例えば、図12は、「引落距離L」と収縮率との関係性を示すグラフである。本実施の形態では、この図12に示すグラフに相当するデータ群が取得されており、例えば、これらのデータ群はデータベースとして保存されているものとする。 Specifically, in this embodiment, a group of data showing the relationship between the value of "pull-down distance L" and the value of the shrinkage rate is acquired in advance. For example, FIG. 12 is a graph showing the relationship between "pull-down distance L" and the shrinkage rate. In this embodiment, a group of data corresponding to the graph shown in FIG. 12 is acquired, and, for example, this group of data is stored as a database.
<<機能ブロック構成>>
図13は、収縮率推定装置100の機能構成を示す機能ブロック図である。
<<Function block configuration>>
FIG. 13 is a functional block diagram showing the functional configuration of the shrinkage
収縮率推定装置100は、入力部301と、収縮率推定部302と、判定部303と、距離値変更部304と、出力部305と、データ記憶部306とを有している。
The shrinkage
まず、データ記憶部306には、上述した前提事項で説明したように、「定数」および「定数パラメータ」が決定された(数式VIII)が記憶されている。
First, the
また、データ記憶部306には、例えば、図12に示すグラフに対応する「収縮率-引落距離関連データ群」も記憶されている。
The
入力部301は、各種データを入力する機能を有しており、例えば、押出機から出力されるトルク電流の値を入力するように構成されている。
The
収縮率推定部302は、データ記憶部306に記憶されている(数式VIII)を取得した後、入力部301に入力されたトルク電流の値を(数式VIII)に代入することにより、収縮率を推定するように構成されている。
The contraction
判定部303は、収縮率推定部302で推定された収縮率が所定値(しきい値)よりも大きいか否かを判定するように構成されている。
The
距離値変更部304は、判定部303の判定結果に基づいて、(数式VIII)に含まれる「引落距離L」の値を変更するように構成されている。
The distance
具体的に、距離値変更部304は、判定部303において、収縮率推定部302で推定された収縮率が所定値(しきい値)よりも大きいと判定された場合、データ記憶部306に記憶されている「収縮率-引落距離関連データ群」に基づいて、(数式VIII)の「引落距離L」の値を推定に使用した元の値から収縮率の値が所定値以下となる値に変更するように構成されている。
Specifically, when the
ただし、距離値変更部304は、「収縮率-引落距離関連データ群」に基づいて、「引落距離L」を変更するように構成されるものに限定されず、例えば、(数式VIII)を使用して、「引落距離L」を変更するように構成されていてもよい。
However, the distance
具体的に、距離値変更部304は、推定に使用した元の「引落距離L」の値から、(数式VIII)に対して入力部301に入力されたトルク電流の値と所定値以下の収縮率の値とを代入した結果として算出される「引落距離L」の値に変更するように構成することもできる。
Specifically, the distance
出力部305は、距離値変更部304で変更した「引落距離L」の値(「第1値」)を出力するように構成されている。
The
<収縮率推定装置の動作>
本実施の形態における収縮率推定装置100は、上記のように構成されており、以下に、収縮率推定装置100の動作について、図14を参照しながら説明する。
<Operation of the shrinkage ratio estimation device>
The shrinkage
図14は、収縮率推定装置100の動作を説明するフローチャートである。
Figure 14 is a flowchart explaining the operation of the shrinkage
図14において、入力部301は、例えば、押出機から出力されるトルク電流の値を入力する(S201)。すると、収縮率推定部302は、入力部301に入力されたトルク電流の値を(数式VIII)に代入することにより、収縮率を推定する(S202)。
In FIG. 14, the
次に、判定部303は、収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値よりも大きいか否かを判定する(S203)。
Next, the
判定部303において、収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値よりも大きいと判定されると、距離値変更部304は、「引落距離L」の値を変更する(S204)。
When the
具体的な一例として、距離値変更部304は、データ記憶部306に記憶されている「収縮率-引落距離関連データ群」に基づいて、(数式VIII)の「引落距離L」の値を推定に使用した元の値から収縮率の値が所定値以下となる値(所定値よりも小さい値または所定値と等しい値)に変更する。
As a specific example, the distance
具体的な他の一例として、距離値変更部304は、推定に使用した元の「引落距離L」の値から、(数式VIII)に対して入力部301に入力されたトルク電流の値と所定値以下の任意の収縮率の値とを代入した結果として算出される「引落距離L」の値に変更する。
As another specific example, the distance
その後、出力部305は、変更された「引落距離L」の値を出力する(S205)。
Then, the
一方、判定部303において、収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値以下であると判定されると、ステップS204およびステップS205の処理は行わない。
On the other hand, if the
続いて、収縮率推定装置100の動作を継続する場合(S206)、ステップS201の処理に戻る。一方、収縮率推定装置100の動作を終了する場合(S206)、収縮率推定装置100での処理を終了する。
Next, if the operation of the contraction
なお、図14中のS203を、「収縮率≧所定値?」に変更してもよい。すなわち、判定部303において、収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値以上(所定値よりも大きい値または所定値と等しい値)か否かを判定するように変更してもよい。判定部303において、収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値以上と判定されると、距離値変更部304は、収縮率の値が所定値よりも小さくなるように「引落距離L」の値を変更する。収縮率推定部302で推定された収縮率の値が所定値よりも小さいと判定されると、ステップS204およびステップS205の処理は行わない。
Note that S203 in FIG. 14 may be changed to "Shrinkage ratio ≧predetermined value?" In other words, the
以上のようにして、収縮率推定装置100を動作させることにより、本実施の形態における収縮率推定方法が実現される。
By operating the shrinkage
<収縮率推定プログラム>
上述した収縮率推定装置100で実施される収縮率推定方法は、収縮率推定処理をコンピュータに実行させる収縮率推定プログラムにより実現することができる。
<Shrinkage rate estimation program>
The shrinkage ratio estimation method performed by the above-described shrinkage
例えば、図11に示すコンピュータからなる収縮率推定装置100において、ハードディスク装置112に記憶されているプログラム群202の1つとして、本実施の形態における収縮率推定プログラムを導入することができる。そして、この収縮率推定プログラムを収縮率推定装置100であるコンピュータに実行させることにより、本実施の形態における収縮率推定方法を実現することができる。
For example, in the contraction
収縮率推定処理に関するデータを作成するための各処理をコンピュータに実行させる収縮率推定プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して頒布することができる。記録媒体には、例えば、ハードディスクやフレキシブルディスクに代表される磁気記憶媒体、CD-ROMやDVD-ROMに代表される光学記憶媒体、ROMやEEPROMなどの不揮発性メモリに代表されるハードウェアデバイスなどが含まれる。 The shrinkage rate estimation program that causes a computer to execute each process for creating data related to the shrinkage rate estimation process can be recorded on a computer-readable recording medium and distributed. Recording media include, for example, magnetic storage media such as hard disks and flexible disks, optical storage media such as CD-ROMs and DVD-ROMs, and hardware devices such as non-volatile memories such as ROMs and EEPROMs.
<押出成形品の製造方法>
例えば、これまでは、押出成形品の製造工程においてリアルタイムに導入可能な収縮率推定技術が存在しなかったことから、作業員の経験に基づいて押出条件を調整することにより収縮率を低減することが行われていた。この点に関し、本実施の形態における技術的思想によれば、作業員の経験に頼ることなく、客観的に正確な収縮率推定技術を押出成形品の製造工程(製造ライン)に導入することができる。
<Method of manufacturing extrusion molded product>
For example, in the past, there was no shrinkage rate estimation technique that could be introduced in real time into the manufacturing process of extrusion molded products, so the shrinkage rate was reduced by adjusting the extrusion conditions based on the experience of the workers. In this regard, according to the technical idea of the present embodiment, it is possible to introduce an objectively accurate shrinkage rate estimation technique into the manufacturing process (manufacturing line) of extrusion molded products without relying on the experience of the workers.
さらに、本実施の形態における技術的思想によれば、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合であっても、収縮率が所定値以下となるように押出成形システムを変更することによって、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制できる。この結果、本実施の形態によれば、樹脂材料や押出成形品(例えば、ケーブル)の廃棄量の削減および生産効率の向上を図ることができる。つまり、本実施の形態における技術的思想は、収縮率推定技術を押出成形品の製造ラインにリアルタイムに導入するとともに、推定された収縮率に基づいて押出成形システムを変更可能とする結果、押出成形品の製造歩留まりの向上できるという顕著な効果を得ることができる。 Furthermore, according to the technical idea of this embodiment, even if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value, the extrusion molding system can be modified so that the shrinkage rate is equal to or less than the predetermined value, thereby preventing the production of poor quality extrusion molded products with a shrinkage rate greater than the predetermined value. As a result, according to this embodiment, it is possible to reduce the amount of waste of resin material and extrusion molded products (e.g., cables) and improve production efficiency. In other words, the technical idea of this embodiment is to introduce shrinkage rate estimation technology to the extrusion molding production line in real time and to make it possible to modify the extrusion molding system based on the estimated shrinkage rate, thereby achieving the remarkable effect of improving the manufacturing yield of extrusion molded products.
そこで、以下では、図10に示す収縮率推定システム500(押出成形システム)を利用した押出成形品の製造工程について説明することにする。 Therefore, below, we will explain the manufacturing process of an extrusion molded product using the shrinkage rate estimation system 500 (extrusion molding system) shown in Figure 10.
図15は、押出成形品の製造工程を示すフローチャートである。 Figure 15 is a flowchart showing the manufacturing process for extrusion molded products.
図15に示すように、まず、押出機11を動作させると、押出機11からは、押出機11に備わるモータのトルク電流の値が収縮率推定装置100に出力される(S301)。
As shown in FIG. 15, first, when the
次に、収縮率推定装置100は、押出機11から出力されたトルク電流の値を入力すると(S401)、トルク電流の値を(数式VIII)に代入することにより、収縮率を推定する(S402)。その後、収縮率推定装置100は、推定した収縮率の値が所定値よりも大きい場合、所定値以下の収縮率が実現されるように、「引落距離L」の値が変更される(S403)。そして、収縮率推定装置100から距離調整部20に対して、変更された「引落距離L」の値が出力される(S404)。
Next, when the shrinkage
続いて、距離調整部20は、収縮率推定装置100から出力された「引落距離L」の値を入力すると(S501)、入力した「引落距離L」の値が実現されるように、水槽15に取り付けられた駆動部30を制御して、水槽15の位置を調整する。その後、距離調整部20で調整された水槽15の位置で押出成形品の製造が行われる。
Next, when the
このようにして、本実施の形態における押出成形品の製造方法によれば、収縮率が所定値以下の品質に優れた押出成形品を製造することができる。 In this way, the manufacturing method for extrusion molded products in this embodiment makes it possible to manufacture extrusion molded products of excellent quality with a shrinkage rate below a specified value.
なお、図15中のS403において、収縮率推定装置100は、推定した収縮率の値が所定値以上(所定値よりも大きい値または所定値と等しい値)となる場合、所定値よりも小さい収縮率が実現されるように、「引落距離L」の値を変更するようにしてもよい。この場合も同様に、収縮率推定装置100から距離調整部20に対して、変更された「引落距離L」の値が出力される。
In addition, in S403 in FIG. 15, when the estimated shrinkage ratio value is equal to or greater than a predetermined value (a value greater than or equal to the predetermined value), the shrinkage
<実施の形態における効果>
本実施の形態における技術的思想によれば、推定された収縮率が所定値よりも大きい場合であっても、収縮率が所定値以下となるように押出成形システムを変更することによって、収縮率が所定値よりも大きな品質の良くない押出成形品の作り込みを抑制できる。すなわち、発展思想によれば、推定された収縮率に基づいて、押出成形システムを変更することによって、製造される押出成形品の品質を確保できる点で大きな技術的意義を有する。
<Effects of the embodiment>
According to the technical idea of this embodiment, even if the estimated shrinkage rate is greater than a predetermined value, the extrusion molding system can be changed so that the shrinkage rate is equal to or less than the predetermined value, thereby preventing the production of poor quality extrusion molded products having a shrinkage rate greater than the predetermined value. In other words, according to the developed idea, the extrusion molding system can be changed based on the estimated shrinkage rate, which has great technical significance in that the quality of the extrusion molded products produced can be ensured.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment thereof, but it goes without saying that the invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways without departing from the gist of the invention.
例えば、押出機に備わるモータの「トルク電流」は、モータの種類やスクリュの形状によって異なるが、基準となる押出条件(成形条件)における値を決めておけば、その相対値から押出成形品の収縮率の増減を把握することが可能である。このことから、押出機の基準条件さえ把握していれば、どのような種類の押出機にも前記実施の形態における技術的思想を適用することが可能である。ただし、フルフライトスクリュでは、スクリュの構造が単純であることから、前記実施の形態における技術的思想の適用が容易である。 For example, the "torque current" of the motor in an extruder varies depending on the type of motor and the shape of the screw, but if a value under standard extrusion conditions (molding conditions) is determined, it is possible to determine the increase or decrease in the shrinkage rate of the extrusion molded product from the relative value. For this reason, as long as the standard conditions of the extruder are known, it is possible to apply the technical ideas in the above-mentioned embodiments to any type of extruder. However, in the case of a full-flight screw, the screw structure is simple, so the technical ideas in the above-mentioned embodiments can be easily applied.
前記実施の形態における技術的思想は、プラスチックやゴムを含む幅広い種類の樹脂に適用可能であり、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂に限定されるものではない。また、前記実施の形態における技術的思想は、チューブ押出や電線押出あるいはダイ形状に関わらず幅広い押出形態に適用可能である。さらには、前記実施の形態における技術的思想を適用した押出成形品の製造方法で製造される押出成形品(製品)は、シート状、異形、ケーブル(電線)などの形状や種類を問わない。 The technical ideas in the above-described embodiments are applicable to a wide variety of resins, including plastics and rubber, and are not limited to, for example, thermoplastic polyurethane resin. In addition, the technical ideas in the above-described embodiments are applicable to a wide variety of extrusion forms, regardless of tube extrusion, wire extrusion, or die shape. Furthermore, the extrusion molded products (products) manufactured by the manufacturing method for extrusion molded products to which the technical ideas in the above-described embodiments are applied can be of any shape or type, such as a sheet, irregular shape, or cable (electric wire).
10 原料ペレット
11 押出機
12 クロスヘッド
13 ダイ
14 導線
15 水槽
20 距離調整部
20R 溶融樹脂
30 駆動部
100 収縮率推定装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 ディスプレイ
105 キーボード
106 マウス
107 通信ボード
108 リムーバルディスク装置
109 CD/DVD-ROM装置
110 プリンタ
111 スキャナ
112 ハードディスク装置
201 オペレーティングシステム
202 プログラム群
203 ファイル群
301 入力部
302 収縮率推定部
303 判定部
304 距離値変更部
305 出力部
306 データ記憶部
REFERENCE SIGNS
102 ROM
103 RAM
REFERENCE SIGNS
Claims (12)
前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値よりも大きい場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値以下となる第1値に変更する数値変更部、または前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値以上となる場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更部と、
を備える、収縮率推定装置。 a shrinkage rate estimation unit that estimates the shrinkage rate based on a relational expression that relates a torque current of a motor provided in the extruder to a shrinkage rate of an extrusion molded product that contains a resin extruded from the extruder as a constituent material, the relational expression including a constant parameter;
a numerical value changing unit that changes a value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio equal to or smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated by the shrinkage ratio estimating unit is greater than a predetermined value, or changes a value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated by the shrinkage ratio estimating unit is equal to or larger than the predetermined value;
A shrinkage rate estimation device comprising:
前記数値変更部は、前記定数パラメータの値と前記収縮率の値との関係を示すデータ群に基づいて、前記定数パラメータの値が前記第1値となるように変更する、収縮率推定装置。 2. The shrinkage ratio estimation device according to claim 1,
The numerical value change unit changes the value of the constant parameter to the first value based on a data group indicating a relationship between the value of the constant parameter and the value of the shrinkage ratio.
前記数値変更部は、前記関係式に基づいて、前記定数パラメータの値が前記第1値となるように変更する、収縮率推定装置。 2. The shrinkage ratio estimation device according to claim 1,
The numerical value change unit changes the value of the constant parameter to the first value based on the relational expression.
前記収縮率推定部は、以下に示す数式1からなる前記関係式に基づいて、前記押出成形品の前記収縮率を推定する、収縮率推定装置。
t:時間
ε(t):収縮率
A0:定数
τ(t):トルク電流
B0:定数
α:温度係数
T:樹脂の温度
dγ/dt:歪み速度
n:粘度指数
C:定数 2. The shrinkage ratio estimation device according to claim 1,
The shrinkage ratio estimation unit estimates the shrinkage ratio of the extrusion molded product based on the relational expression formed by Equation 1 shown below.
t: Time ε(t): Shrinkage rate A 0 : Constant τ(t): Torque current B 0 : Constant α: Temperature coefficient T: Resin temperature dγ/dt: Strain rate n: Viscosity index C: Constant
前記歪み速度は、以下に示す数式2で表される、収縮率推定装置。
dγ/dt:歪み速度
vd:ダイの出口での溶融樹脂の平均流速
vf:線速
L:ダイの出口から水槽までの距離(引落距離) 5. The shrinkage ratio estimation device according to claim 4,
The strain rate is expressed by the following equation 2.
dγ/dt: strain rate v d : average flow velocity of molten resin at the die outlet v f : linear velocity L: distance from the die outlet to the water tank (draw-down distance)
前記定数パラメータは、前記数式2に含まれるLである、収縮率推定装置。 6. The shrinkage ratio estimation device according to claim 5,
The constant parameter is L included in the formula 2.
前記収縮率推定工程で推定された前記収縮率が所定値よりも大きい場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値以下となる第1値に変更する数値変更工程、または前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値以上となる場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更工程と、
を備える、収縮率推定方法。 a shrinkage rate estimation step of estimating the shrinkage rate based on a relational expression that relates a torque current of a motor provided in an extruder to a shrinkage rate of an extrusion molded product that contains a resin extruded from the extruder as a constituent material, the relational expression including a constant parameter;
a numerical value changing step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio equal to or smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated in the shrinkage ratio estimating step is greater than a predetermined value, or a numerical value changing step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated in the shrinkage ratio estimating unit is equal to or greater than the predetermined value;
A method for estimating shrinkage ratio comprising:
前記押出機に備わるモータのトルク電流と前記収縮率とを関係付けた関係式であって、定数パラメータを含む前記関係式に基づいて、前記収縮率を推定する収縮率推定処理と、
前記収縮率推定処理で推定された前記収縮率が所定値よりも大きい場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値以下となる第1値に変更する数値変更処理、または前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値以上となる場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更処理と、
を備える、プログラム。 A program for causing a computer to execute a process for estimating a shrinkage rate of an extrusion molded product containing a resin extruded from an extruder as a constituent material, the program comprising:
a shrinkage ratio estimation process for estimating the shrinkage ratio based on a relational expression that relates a torque current of a motor provided in the extruder to the shrinkage ratio and that includes a constant parameter;
a numerical value changing process for changing a value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio equal to or smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated by the shrinkage ratio estimation process is greater than a predetermined value, or a numerical value changing process for changing a value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated by the shrinkage ratio estimation unit is equal to or larger than the predetermined value;
A program that includes:
前記押出機から押し出された前記樹脂を冷却する水槽と、
前記押出機と前記水槽との間の引落距離を調整可能な距離調整部と、
前記樹脂を構成材料として含む押出成形品の収縮率を推定する収縮率推定装置と、
を備える、収縮率推定システムであって、
前記収縮率推定装置は、
前記押出機に備わるモータのトルク電流と前記押出成形品の前記収縮率とを関係付けた関係式であって、前記距離を定数パラメータとして含む前記関係式に基づいて、前記収縮率を推定する収縮率推定部と、
前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値よりも大きい場合、前記引落距離の値を前記収縮率の値が前記所定値以下となる第1値に変更する距離値変更部、または前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値以上となる場合、前記引落距離の値を前記収縮率の値が前記所定値よりも小さくなる第1値に変更する距離値変更部と、
を有し、
前記距離調整部は、前記引落距離が前記距離値変更部で変更された前記第1値となるように前記水槽の位置を調整する、収縮率推定システム。 An extruder for extruding resin;
A water tank for cooling the resin extruded from the extruder;
a distance adjustment unit capable of adjusting a drop distance between the extruder and the water tank;
a shrinkage rate estimation device for estimating a shrinkage rate of an extrusion molded product containing the resin as a constituent material;
A shrinkage estimation system comprising:
The shrinkage rate estimation device comprises:
a shrinkage rate estimation unit that estimates the shrinkage rate based on a relational expression that relates a torque current of a motor provided in the extruder to the shrinkage rate of the extrusion molded product, the relational expression including the distance as a constant parameter;
a distance value change unit that changes the value of the withdrawal distance to a first value that makes the value of the shrinkage rate equal to or less than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is greater than a predetermined value, or a distance value change unit that changes the value of the withdrawal distance to a first value that makes the value of the shrinkage rate smaller than the predetermined value when the shrinkage rate estimated by the shrinkage rate estimation unit is equal to or greater than the predetermined value;
having
The distance adjustment unit adjusts a position of the water tank so that the drop distance becomes the first value changed by the distance value change unit.
前記押出機に備わるモータのトルク電流と前記押出成形品の収縮率とを関係付けた関係式であって、前記押出成形品を製造する押出成形システムの構成を規定する構成パラメータまたは前記押出機での押出条件を規定する条件パラメータの一部を定数パラメータとして含む前記関係式に基づいて、前記収縮率を推定する収縮率推定工程と、
前記収縮率推定工程で推定された前記収縮率が所定値よりも大きい場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値以下となる第1値に変更する数値変更工程、または前記収縮率推定部で推定された前記収縮率が所定値以上となる場合、前記定数パラメータの値を前記収縮率の値が前記所定値よりも小さくなる第1値に変更する数値変更工程と、
前記定数パラメータが前記第1値に変更されたことを前記押出成形システムに反映させるために、前記構成パラメータまたは前記条件パラメータを変更する工程と、
前記構成パラメータまたは前記条件パラメータが変更された後の押出成形システムで前記樹脂を押出成形する成形工程と、
を備える、押出成形品の製造方法。 A method for producing an extrusion molded product containing a resin extruded from an extruder as a constituent material, comprising the steps of:
a shrinkage rate estimation step of estimating the shrinkage rate based on a relational expression relating a torque current of a motor provided in the extruder and a shrinkage rate of the extrusion molded product, the relational expression including, as constant parameters, a part of a configuration parameter that defines a configuration of an extrusion molding system for manufacturing the extrusion molded product or a condition parameter that defines an extrusion condition in the extruder;
a numerical value changing step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio equal to or smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated in the shrinkage ratio estimating step is greater than a predetermined value, or a numerical value changing step of changing the value of the constant parameter to a first value that makes the value of the shrinkage ratio smaller than the predetermined value when the shrinkage ratio estimated in the shrinkage ratio estimating unit is equal to or greater than the predetermined value;
modifying the configuration parameter or the condition parameter to reflect in the extrusion molding system that the constant parameter has been changed to the first value;
a molding step of extruding the resin in the extrusion molding system after the configuration parameters or the condition parameters are changed;
A method for producing an extrusion molded product comprising the steps of:
前記押出成形システムは、
前記押出機と、
前記押出機から押し出された前記樹脂を冷却する水槽と、
前記押出機と前記水槽との間の引落距離を調整可能な距離調整部と、
前記押出成形品の収縮率を推定する収縮率推定装置と、
を含み、
前記定数パラメータは、前記構成パラメータの1つである前記引落距離を含み、
前記収縮率推定工程は、前記収縮率推定装置で実施され、
前記定数値変更工程は、前記収縮率推定装置で実施され、
前記構成パラメータまたは前記条件パラメータを変更する工程は、前記距離調整部で実施される、押出成形品の製造方法。 The method for producing an extrusion molded product according to claim 11,
The extrusion molding system comprises:
The extruder;
A water tank for cooling the resin extruded from the extruder;
a distance adjustment unit capable of adjusting a drop distance between the extruder and the water tank;
A shrinkage rate estimation device for estimating a shrinkage rate of the extrusion molded product;
Including,
The constant parameters include the drop distance, which is one of the configuration parameters;
the shrinkage rate estimation step is performed by the shrinkage rate estimation device,
The constant value changing step is performed by the shrinkage ratio estimating device,
A method for manufacturing an extrusion molded product, wherein the step of changing the configuration parameters or the condition parameters is carried out in the distance adjustment unit.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020044695A (en) | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 横浜ゴム株式会社 | Method and system for extruding rubber material |
| JP2021024123A (en) | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 横浜ゴム株式会社 | Apparatus for manufacturing rubber extrudate and method for predicting shape of rubber extrudate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8505199D0 (en) * | 1985-02-28 | 1985-04-03 | Bicc Plc | Extrusion control |
| JPH09262887A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Toray Ind Inc | Method and apparatus for simulating molding shrinkage process in crystalline resin molded product |
-
2021
- 2021-08-26 JP JP2021138265A patent/JP7661832B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020044695A (en) | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 横浜ゴム株式会社 | Method and system for extruding rubber material |
| JP2021024123A (en) | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 横浜ゴム株式会社 | Apparatus for manufacturing rubber extrudate and method for predicting shape of rubber extrudate |
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