JP2012024936A - 中空成形機の制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、射出用油圧シリンダの圧力を計測し、クロスヘッド内の樹脂圧力の制御を行い、パリソンの品質を安定させることを目的とする。
【解決手段】本発明による中空成形機の制御方法及び装置は、樹脂(81)の計量充填時における前記射出用油圧シリンダ(16)の圧力を圧力フィードバック値(F_B)として圧力計(72)で計測し、前記クロスヘッド(60)内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値(F_B)を用いて前記油圧回路(70)により制御する方法と構成である。
【選択図】図３

Description

本発明は、中空成形機の制御方法及び装置に関し、特に、射出用油圧シリンダの圧力を計測し、クロスヘッド内の樹脂圧力の制御を行い、パリソンの品質を安定させるための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の中空成形機の制御方法及び装置としては、例えば、後述の特許文献１に開示された構成を、図４として挙げることができる。
すなわち、図４において、ダイスハウジング１は上部ダイスハウジング１ａと下部ダイスハウジング１ｂとで構成され、着脱自在に締付ボルトにより結合されている。このダイスハウジング１の中心には芯金７が配置され、その下に上マンドレル２が配設されパリコン用ロッド４を介してパリコンシリンダ６に接続されている。上マンドレル２の下端には下マンドレル５が固着されており、下部ハウジング１ｂと下マンドレル５との間に長円形状の下部スリット２８を形成している。前記パリコン用ロッド４の外周部には同心的に真円状の芯金７が配設され真円状の樹脂通路である上部スリット２６を形成している。上部スリット２６と下部スリット２８とを総称してスリット８と呼ぶ。

このブロー成形機において、ダイス５０内は同心的に内側から外側に向けてパリコン用ロッド４、芯金７、スリーブ３１、プランジャ２２及び上部ダイスハウジング１ａが配置されている。前記スリーブ３１の内周面には樹脂分配路５１が刻設してあり、このダイスハウジング１の周壁に設けた押出機２３と連結された樹脂通路２４からこの樹脂分配路５１に供給される溶融樹脂をまず２叉状に分散させ、平面でみてスリーブ３１の内周面に沿い時計方向、反時計方向へ回流させ、前記樹脂通路２４の位置と平面視においてほぼ１８０度位置のずれている位置で２叉に分散された溶融樹脂流れを再び合流後、プランジャ２２と芯金７間の樹脂通路の上部スリット２６に流下滞留する溶融樹脂をプランジャ２２の下動に伴い、上部ダイスハウジング１ａに保持した下部ダイスハウジング１ｂとマンドレル２の下端に保持した下マンドレル５間で形成した樹脂の出口スリット８ａから吐出させパリソンＰを形成する構造としてある。

前記上部ダイスハウジング１ａの上部にはフレーム１０が配設され、所定の間隔を保持可能に第１プレート１２と第２プレート１４が設けられている。第２プレート１４上にはパリコンシリンダ６が中心部に固着され、このパリコンシリンダ６に取付けられたパリソン用ロッド４の両側の第１プレート１２上には射出シリンダ１６が配設されている。射出シリンダ１６には射出シリンダ用ロッド１８を介してパリソンＰを射出するためのプランジャ２２が固着されている。

押出機２３内には遊嵌状態にて回転ならびに前後進自在にスクリュ２３ａが設けられる。樹脂通路２４の押出機２３に近接した１点には、外部に通じる透孔２４ａが設けられ、圧力センサ３０と連結される。圧力センサ３０からの圧力信号は電気信号に変換され、射出シリンダ１６に圧油を供給する図示しない油圧ユニットの制御装置へ送信される。

以上のように構成されたブロー成形機における本発明のブロー成形方法の作動について説明する。
前ショットのパリソン射出の完了後、プランジャ２２は前進限マグネットで下降しており、プランジャ２２の前進限（下降限）と後退限（上昇限）とで形成される円環状のアキュムレータＱは、プランジャ２２により占有されている。この状態で、押出機２３に高温溶融樹脂Ｒを供給して押出機２３のスクリュ２３ａを駆動すると、樹脂Ｒは樹脂通路２４、樹脂分配路５１、上部スリット２６及び下部スリット２８へ順次充填されたあと、プランジャ２２を押し上げてアキュムレータＱの空間にも充填される。この時、射出シリンダ１６の後退側背圧（以下射出シリンダ背圧という）をフリーとしたときには、プランジャ２２の内周面と芯金７外周面とで形成される狭く細い通路がプランジャ２２の上昇に伴い広い通路へと拡大されるので樹脂の管路抵抗は急激に減少し、スクリュ背圧は変化する。

そこで、射出シリンダ背圧をフリーにしないで、スクリュ背圧の圧力低下に対抗してこれを補償するために射出シリンダ背圧を増加せしめ、スクリュ背圧を計量開始から計量終了までの計量中常に一定の圧力に保持する。この操作は、センサ３０で得られる圧力変化を監視してこの変化に対応して射出シリンダ背圧を増加する操作をマニュアルでやっても良いが、通常は射出シリンダ１６の操作用油圧ユニットをコントロールする制御装置へ圧力センサ３０からの圧力信号を入力し、スクリュ背圧を一定となるよう自動制御する。

以上の操作を行なうことにより、スクリュ背圧は常に一定圧力に保たれる結果、押出機２３より吐出される高温溶融樹脂の圧力、温度は一定値となりその結果一定の粘度の樹脂がアキュムレータＱ内に貯溜される。従って、パリソンの吐出時には安定した吐出が行われ、所望肉厚分布を持つパリソンが安定して形成される。

特開平６−２０６２５１号公報

従来の中空成形機の制御方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、押出機より吐出される樹脂圧力を圧力計で監視して射出背圧を制御する方式であるが、樹脂圧力で監視制御する方式では、押出機の変動、樹脂粘性などの影響によりクロスヘッド内の樹脂圧力を安定制御ができなかった。
従って、従来の油圧回路制御方法では樹脂にかけられる負荷はピストンを樹脂の蓄積力により制御しているため、ピストン及びロッドの重量、油圧シリンダピストンの抵抗と油の流れる圧力損失のみである。そのため、より多くの負荷を充填する樹脂に与えることはできなかった。発泡樹脂のような充填中に発泡状態を維持するには後退側で圧力を負荷する必要があるため現状の油圧制御では適切な圧力を負荷することは困難である。
また、ピストンは樹脂充填により後退するので樹脂にかかる圧力も不安定であり均一に充填できない欠点がある。

本発明による中空成形機の制御方法は、アキュムレータ式のクロスヘッド内に押出機によって押出された樹脂を油圧回路を介して射出用油圧シリンダで駆動される射出用ピストンにより射出するようにした中空成形機の制御方法において、前記樹脂の計量充填時における前記射出用油圧シリンダの圧力を圧力フィードバック値として圧力計で計測し、前記クロスヘッド内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値を用いて前記油圧回路により制御する方法であり、また、本発明による中空成形機の制御装置は、アキュムレータ式のクロスヘッド内に押出機によって押出された樹脂を油圧回路を介して射出用油圧シリンダで駆動される射出用ピストンにより射出するようにした中空成形機の制御装置において、前記樹脂の計量充填時における前記射出用油圧シリンダの圧力を圧力フィードバック値として圧力計で計測し、前記クロスヘッド内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値を用いて前記油圧回路により制御する構成である。

本発明による中空成形機の制御方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、アキュムレータ式のクロスヘッド内に押出機によって押出された樹脂を油圧回路を介して射出用油圧シリンダで駆動される射出用ピストンにより射出するようにした中空成形機の制御装置において、前記樹脂の計量充填時における前記射出用油圧シリンダの圧力を圧力フィードバック値として圧力計で計測し、前記クロスヘッド内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値を用いて前記油圧回路により制御することにより、例えば、発泡樹脂のように充填中に気泡が出て行く樹脂においては、クロスヘッド内において樹脂に圧力を負荷することにより発泡状態を維持することが可能となる。また高粘度などの樹脂の場合、クロスヘッド内で適切な圧力を負荷することにより均一に充填され安定した計量を行うことができ、パリソンの品質を安定させることができる。

本発明による中空成形機の制御方法及び装置を示すためのアキュムレータ式のクロスヘッドの断面図である。 図１の射出時を示す断面図である。 図１の射出用油圧シリンダに接続される油圧回路を示す構成図である。 従来の中空成形機を示す断面付き構成図である。

本発明は、射出用油圧シリンダの圧力を計測し、クロスヘッド内の樹脂圧力の制御を行い、パリソンの品質を安定させるようにした中空成形機の制御方法及び装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による中空成形機の制御方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１において符号６０で示されるものは、押出機２３に接続されたアキュムレータ式のクロスヘッドであり、このクロスヘッド６０には押出機２３が接続されて樹脂８１を供給するように構成されているが、この押出機２３は、図示の１台に限ることなく複数台用いて多層のパリソンを得る場合もある。

前記クロスヘッド６０は、樹脂を充填するための樹脂射出シリンダ２１と、この樹脂射出シリンダ２１に充填するための樹脂を押し出すための射出用ピストン２２と、この射出用ピストン２２に連結された射出用ロッド２２ａと、この射出用ロッド２２ａに接続された油圧シリンダピストン２２ｂを有する射出用油圧シリンダ１６と、最上部に設けられコアロッド６１を昇降させるための肉調用油圧シリンダ６と、このコアロッド６１の最下部に設けられたコア５と対応してダイギャップ８ａを形成するためのダイス１ｂと、から構成されている。

前記射出用油圧シリンダ１６の射出用ピストン２２を駆動させる油圧回路７０の構成は、図３のように、上部のみに油圧が流入し射出用ピストン２２を押し出す射出用油圧シリンダ１６と、この射出用油圧シリンダ１６の圧力を保持するためのノンリーク弁７１と、射出用油圧シリンダ１６内の圧力を測定する圧力計７２と、圧力計７２からの値をフィードバックし油圧制御回路７３により圧力制御を行う圧力制御リリーフ弁７４と、射出速度や計量時の流量の制御を行う流量制御弁７５と、ポンプ７６からの流れを切り替えるために前記流量制御弁７５と前記ノンリーク弁７１との間に接続され油のタンク７７に接続された切り替え弁７８とから構成されている。

次に、前述の構成による中空成形機のクロスヘッド６０を用いて実機の射出サイクルと各油圧機器の動作を表１に示すチャート表に基づいて述べる。

まず、図１で示されるように、クロスヘッド６０内に樹脂充填計量中は、押出機２３−ＯＮ、流量制御弁７５ＦＶ１−ＯＮ（小流量）、切り替え弁７８ＳＶ１−ＯＮ、圧力制御リリーフ弁７４ＰＶ１−ＯＮ（低圧）、ノンリーク弁７１ＳＶ２−ＯＦＦとし、溶融樹脂を押し出す射出用ピストン２２は最下限に位置しており、クロスヘッド６０内の射出用ピストン２２が樹脂充填により後退する。このとき流量制御弁７５ＦＶ１及び圧力制御リリーフ弁７４ＰＶ１の開度は射出用油圧シリンダ１６の圧力を監視しながら射出用油圧シリンダ１６の圧力が一定となるように自動制御を行う。その場合の圧力値は樹脂８１の粘度が高い場合はより大きい負荷を行い、粘度が低い樹脂８１に関しては低い負荷を与え、出口において樹脂８１の流出量が少ない圧力負荷設定を上限としクロスヘッド６０内樹脂が均一となる圧力を負荷する。

樹脂充填完了後は成形するまで待機することにより、押出機２３−ＯＦＦ、切り替え弁７８ＳＶ１−ＯＦＦ、流量制御弁７５ＦＶ１−ＯＦＦ、圧力制御リリーフ弁７４ＰＶ１−ＯＦＦ、ノンリーク弁７１ＳＶ２−ＯＮにすることにより圧力負荷状態を維持し、さらにクロスヘッド６０内樹脂が均等に計量充填できる。また、発泡樹脂の場合には発泡状態を維持できるよう圧力の負荷を行う。

次に、図２に示されるように、射出中は押出機２３−ＯＦＦ、流量制御弁７５ＦＶ１−ＯＮ（大流量）、切り替え弁７８ＳＶ１−ＯＮ、圧力制御リリーフ弁７４ＰＶ１−ＯＮ、ノンリーク弁７１ＳＶ２−ＯＦＦとし圧力値は高圧とし、流量を成形条件により適切に設定し樹脂射出シリンダ２１の射出用ピストン２２を下限まで下降させパリソンＰを形成させる。
最後にクロスヘッド６０内樹脂を射出しピストン２２が最下限の位置では押出機２３−ＯＮ、流量制御弁７５ＦＶ１−ＯＮ（小流量）、切り替え弁７８ＳＶ１−ＯＮ、圧力制御リリーフ弁７４ＰＶ１−ＯＮ（低圧）、ノンリーク弁７１ＳＶ２−ＯＦＦとしピストン２２に一定の圧力を負荷し、ピストン２２と樹脂の間に空隙ができ酸化劣化を起さないようにする。

前述の動作は、油圧側で射出装置の動作及び制御を行うことにより、押出機２３の変動や押出機２３による粘度の変動による不安定な制御もなくなる。また、発泡樹脂の場合には樹脂充填から射出完了までクロスヘッド６０内の樹脂に圧力を負荷することができる。それにより発泡状態をコントロールすることが可能となり成形品の品質を保持できる。また、粘度の高い樹脂の場合にはより大きい圧力を負荷でき、均一で精度の高い計量が行なえ、均一な肉厚で重量が安定したパリソンＰにより成形品の品質を向上することができる。

本発明による中空成形機の制御方法及び装置は、発泡樹脂のように充填中に気泡が出ていく樹脂、及び、高粘度の樹脂に対して安定した計量を行い、幅広く適用できる。

１ｂ ダイス
５ コア
６ 肉調用油圧シリンダ
８ａ ダイギャップ
１６ 射出用油圧シリンダ
２１ 樹脂射出シリンダ
２２ 射出用ピストン
２２ａ 射出用ロッド
２２ｂ 油圧シリンダピストン
２３ 押出機
６０ アキュムレータ式のクロスヘッド
６１ コアロッド
７０ 油圧回路
７１ ノンリーク弁ＳＶ２
７２ 圧力計
７３ 油圧制御回路
７４ 圧力制御リリーフ弁ＰＶ１
７５ 流量制御弁ＦＶ１
７６ ポンプ
７８ 切換弁ＳＶ１
８１ 樹脂
Ｐ パリソン

Claims (2)

1. アキュムレータ式のクロスヘッド(60)内に押出機(23)によって押出された樹脂(81)を油圧回路(70)を介して射出用油圧シリンダ(16)で駆動される射出用ピストン(22)により射出するようにした中空成形機の制御方法において、
   前記樹脂(81)の計量充填時における前記射出用油圧シリンダ(16)の圧力を圧力フィードバック値(F_B）として圧力計(72)で計測し、前記クロスヘッド(60)内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値(F_B)を用いて前記油圧回路(70)により制御することを特徴とする中空成形機の制御方法。
2. アキュムレータ式のクロスヘッド(60)内に押出機(23)によって押出された樹脂(81)を油圧回路(70)を介して射出用油圧シリンダ(16)で駆動される射出用ピストン(22)により射出するようにした中空成形機の制御装置において、
   前記樹脂(81)の計量充填時における前記射出用油圧シリンダ(16)の圧力を圧力フィードバック値(F_B）として圧力計(72)で計測し、前記クロスヘッド(60)内の樹脂圧力を前記圧力フィードバック値(F_B)を用いて前記油圧回路(70)により制御することを特徴とする中空成形機の制御装置。

Images