JP2013086319A - 中空成形機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロー成形でのエア放出時間は、最適化になるまでトライ・アンド・エラーにて詰めているため、排気時間が必要以上になって生産性を落としている恐れがある。
【解決手段】成形金型５の型開指令から成形金型５内のパリソンへのブローピン７ａ，７ｂの打込下降開始までの動作時間を計測し、設定成形サイクル時間から動作時間を減算して冷却時間とし、冷却時間をエアの吹込時間と排気時間とに配分し、排気時間の増減によって動作時間を調整する中空成形機の制御方法にて、吹込回路に圧力検出センサ５１を設け、成形開始時は操作画面１０にて設定した吹込と排気との比率値から求めたエアの吹込時間および排気時間にて成形開始し、排気開始から圧力検出センサ５１によって検出した圧力値が大気圧近傍になるまでの時間を１回以上計測し、計測値の平均値を排気時間の設定値とし、該排気時間と前記動作時間と前記吹込時間とを加算した時間を成形サイクル時間とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、中空成形における容器内圧縮エアの排気（放出）時間を最適化して生産性を高めた中空成形機の制御方法に関する。

中空成形は、押出機から押し出した溶融樹脂を押出機先端に配設したヘッドに送り、該ヘッドからパリソンを下方に垂下させ、該パリソンを一対の割型からなる金型にて挟み、ついでヘッドに並べて設けたブローピン下方に金型を横移動させ、下動したブローピンから圧縮エアを吹き込んでパリソンを金型に形成したキャビティに膨らませて成形品を成形し、エアを排気（放出）して金型を開き、再び金型をヘッド下方に横に逆移動させて一成形サイクルを終了させる。

従来、成形機側の成形サイクル時間を一定にすることについては見込みで行っていて補正は行っていないが、油圧機構のように油温変化で動作速度が変動するなど実際の中空成形機には動作時間のばらつきがあり、製品品質の不安定要因になっていた。

そこで、本出願人は、特許文献１のような、成形金型の型開指令からパリソンへのブローピンの打込下降開始までの動作時間を計測し、次に設定した成形サイクル時間から前記動作時間を減算した値を冷却時間とし、この冷却時間を圧縮エア吹込時間とエア放出（排気）時間とに配分し前記動作時間の変動を該放出時間の増減で調節した。

特開平７−２２７８９９号公報

特許文献１のような方法においても、中空成形におけるエア放出（排気）時間の決め方は、一般的な中空成形機の場合、操作者が成形の状態を見て最適値を決めているが、電動成形機の場合、成形サイクル一定化で吹込時間および放出（排気）時間を任意の設定値にて割り振りしており、放出（排気）時間はこの計算値で行っている。いずれの場合も、放出時間が最適化になるまで、トライ・アンド・エラーにて詰めていかなければならず、ともすれば、放出時間が必要以上になっていることを知らず、生産性を落としている恐れがある。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、排気 (放出)時間を最適化し、さらにそれに基づき成形サイクル時間を最適化して、中空成形の生産性を高めた中空成形機の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、ヘッドから成形金型に垂下したパリソンを型閉めし型締めを行い、前記成形金型をブローピン下方に移送し、ついでブローピンが下動してパリソンに挿入して該パリソン内に圧縮エアを吹き込む中空成形方法において、エア吹込回路に圧力検出センサを設け、排気開始から前記圧力検出センサによって検出した圧力値が大気圧近傍になるまでの時間をＮ回（ここに、Ｎは１以上の整数を示す）計測し、これら計測値の平均値を排気時間の設定値としたことを特徴とする中空成形機の制御方法である。Ｎは１以上の整数であるが、大気圧近傍になるまでの時間計測のばらつきを抑え、２回以上の計測を行った平均値を用いるため、少なくとも２以上の整数とすることが好ましい。

また、第２の課題解決手段は、成形金型の型開指令から該成形金型内のパリソンへのブローピンの打込下降開始までの動作時間を計測し、設定された成形サイクル時間から前記動作時間を減算した値を冷却時間とし、該冷却時間をエアの吹込時間と排気時間とに配分し、ついで該排気時間の増減によって前記動作時間を調整する中空成形機の制御方法において、エア吹込回路に圧力検出センサを設け、成形開始時は操作画面にて設定した吹込と排気との比率値から求めたエアの吹込時間および排気時間にて成形を開始し、排気開始から前記圧力検出センサによって検出した圧力値が大気圧近傍になるまでの時間をＮ回（ここに、Ｎは１以上の整数を示す）計測し、これら計測値の平均値を排気時間の設定値とし、該排気時間と前記動作時間と前記吹込時間とを加算した時間を成形サイクル時間とした中空成形機の制御方法である。Ｎは１以上の整数であるが、大気圧近傍になるまでの時間計測のばらつきを抑え、２回以上の計測を行った平均値を用いるため、少なくとも２以上の整数とすることが好ましい。

上記第１の課題解決手段による作用は、最短最適な排気時間を得ることができることである。

上記第２の課題解決手段による作用は、最短最適な排気時間を得ることによって、成形サイクル時間自体を短くすることができることである。

上述したように本発明の中空成形機の制御方法は、排気 (放出)時間を最短最適化し、さらにそれに基づき成形サイクル時間を最適化して、成形サイクル時間を短くすることができ、よって中空成形の生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に使用する中空成形機の正面図。 図１に示した中空成形機の制御系回路の概略図。 図１に示した中空成形機のエア吹込およびエア排気配管系統の概略図。 中空成形機の最適エア排気時間を求める処理フロー図。

以下、図面とともに本発明による中空成形機の制御方法の一実施形態について詳述する。

中空成形機は、図１に示すように、フレーム基台１を具備し、成形するための作動部として、双頭クロスヘッド２、クロスヘッド２に後方直後から接続する第１副押出機（図示略），後方斜めから接続する主押出機３および前方から接続する第２副押出機４、図示を省略したパリソン切断装置、一対の割型からなる成形金型５、成形金型５の後方に配置した型締装置６、クロスヘッド２に横並びに配設したエア打込装置７、図示を省略した成形金型移動装置および成形品取出装置を具備している。

主押出機３，第１副押出機および第２副押出機４は、当押出機内部に樹脂組成物の移送・混練・溶融・吐出を行うためのスクリュを備えている。

図示を省略したパリソン切断装置は、クロスヘッド２から垂下する筒状のパリソンの上部を切断するものであり、電熱カッタを有するカッタホルダを備えている。

成形金型５は、前方プラテン８および図示を省略した後方プラテンにそれぞれ固定された一対の割型からなり、これら割型が筒状パリソンを挿入させて中空成形品に成形するためのキャビティを形成している。成形金型５は、型締装置６と一緒に成形金型移動装置によって、双頭クロスヘッド２の直下の位置およびエア打込装置７の左右一対のブローピン７ａ、７ｂの直下の位置の間にて、横方向に交互に往復動するようになっている。

型締装置６は、成形金型５の一対の割型を型閉、型開および型締するものであり、前記後方プラテンと前方プラテン８がパーティングラインに対し近接離反させるようになっている。

エア打込装置７のブローピン７ａ，７ｂは、成形金型５の一対のキャビティのそれぞれの上方にて、筒状パリソンＰａ，Ｐｂ内に挿入してパリソン内に圧縮エアを吹き込むものである。図１において、符号９はエア打込装置７の支持フレームを示す。

これら作動部の制御系統は、図２に示すように、操作画面１０、操作画面１０に接続したプログラマブルコントローラ２０、プログラマブルコントローラ２０にサーボ位置決めユニット３０，Ｄ／Ａ変換ユニット４０，圧力検出センサなどを接続する入力ユニット５０，電磁弁などへ出力する出力ユニット６０がそれぞれ接続している。

位置決めユニット３０にさらに、エア打込装置７の打込サーボアンプ７ｃが接続し、打込サーボアンプ７ｃに一対のサーボモータ７ｄが接続して制御されるようになっている。

Ｄ／Ａ変換ユニット４０に、前記主押出機３，第１副押出機および第２副押出機４の押出機インバータ４０ｂがそれぞれ接続し、そして押出機インバータ４０ｂにそれぞれの対応するサーボモータ４０ｃが接続して、本実施の形態に則したスクリュ回転数に変更するようになっている。

電磁弁などへ出力する出力ユニット６０は、図３に示す回路図のように、エア吹込回路のエア吹込配管系統６１に吹込電磁弁６２を、エア放出配管系統６３に排気 (放出)電磁弁６５を、吹込循環配管系統６４に循環電磁弁６６を設けて、それぞれの電磁弁を駆動するようになっている。エア吹込配管系統６１の先端は２系統の配管６１ａ，６１ｂに分かれて一対のブローピン７ａ、７ｂに接続している。

一対のブローピン７ａ、７ｂから延びている２系統の排気系配管６８は、エア排気(放出)用の配管系統６３と循環エア用の配管系統６４とに分岐しており、循環エアが、低温の吹込エアを容器内に圧力をかけながら排気させることで容器内に常に低温エアを吹き込み、製品内部から容器を冷却するようになっている。

図２の入力ユニット５０は、エア吹込配管系統６１に設けた系統内の吹込圧力を検出するセンサ５１を接続している。

かかる成形機を用いて最短かつ適切な排気（放出）時間を設定する方法を次に述べる。

図４に示すように、成形機の操作者は、ステップＳ１に示すように、まず成形開始時に一成形サイクルＴ０を設定する。

次にステップＳ２に示すように、図２の操作画面１０にて設定した吹込／排気の比率１０Ａにて求めた吹込時間および排気時間にて成形運転をｎ回行い、動作時間Ｔ１をｎ回計測する。

そして、ステップＳ３に示すように、これら計測した動作時間Ｔ１の平均値ＡｖｅＴ１を算出する。ここに、ｎは１以上の整数である。しかし、動作時間Ｔ１のばらつきを抑えるため、２回以上の計測を行った平均値を用いることが好ましいことから、ｎは少なくとも２の整数とすることが好ましい。

次に、ステップＳ４に示すように、冷却時間Ｔ２を下記の式１によって算出する。

Ｔ２＝Ｔ０―ＡｖｅＴ１‥‥（１）
ステップＳ５に示すように、算出した冷却時間Ｔ２を、吹込時間と排気時間とに前記吹込／排気の比率１０Ａにて配分して、吹込時間Ｔ３および排気時間Ｔ４を算出する。

ステップＳ６に示すように、パリソン容器内の圧力が大気圧近傍になるまでにかかる時間である排気時間をＮ回計測し、計測した排気時間の平均値を算出する。ここに、Ｎは１以上の整数であるが、大気圧近傍になるまでの時間計測のばらつきを抑え、２回以上の計測を行った平均値を用いることが好ましいことから、少なくとも２の整数とすることが好ましい。

ステップＳ７に示すように、排気時間の平均値を上記排気時間Ｔ４の値に置き換えて排気時間Ｔ４’とし、この排気時間Ｔ４’の値を用いて、下記の式２によって成形サイクル時間Ｔ０’を求める。

Ｔ０’＝ＡｖｅＴ１＋Ｔ３＋Ｔ４’‥‥（２）
この後は、通常動作時間を管理する。すなわち、ステップＳ８に示すように成形運転しながら、ステップＳ９に示すように成形運転時の現動作時間Ｔ１’を計測する。

次にステップＳ１０に示すように、下記の式３によって、成形サイクル時間Ｔ０’から現動作時間Ｔ１’を減算して現冷却時間Ｔ２’を算出する。

Ｔ２’＝Ｔ０’−Ｔ１’‥‥（３）
ステップＳ１１に示すように、現冷却時間Ｔ２’のうち、吹込時間Ｔ３はそのままとして下記の式４にて算出する排気時間Ｔ４”の調整で通常動作時間のばらつきを毎回補正し、成形サイクルを一定化させる。

Ｔ４”＝Ｔ２’−Ｔ３‥‥（４）
ついで、元の成形サイクル時間と短縮化した成形サイクル時間の比を求め、主押出機３，第１副押出機および第２副押出機４のそれぞれのスクリュの回転数を前記比の分、増速する。

上述の如く成形サイクル時間を設定した後、正規の成形運転を次の通り、実施する。主押出機３，第１副押出機および第２副押出機４からそれぞれの溶融樹脂組成物をクロスヘッド２に送り、クロスヘッド２の下端からこれら樹脂組成物を三層化した一対の筒状パリソンを垂下させて、型開きした状態の成形金型５の一対のキャビティ内に収納する。

収納後、成形金型５を型締装置６の駆動によって型閉めし、ついで型締して、筒状パリソンの下方端を閉塞するとともに、パリソン上方端を、図示を省略したパリソン切断装置によって切断する。この時に、成形金型５に取り付けている製品ホルダ(図示略)でブローピン７ａ、７ｂに吊り下がっている製品を狭持し、その後、ブローピン７ａ、７ｂが上昇する。続けて図示を省略した成形金型移動装置によって成形金型５をエア打込装置７の直下に移動させ、一対のブローピン７ａ，７ｂを、図３に示すように、２本の筒状パリソンＰａ，Ｐｂそれぞれに挿入する。

この際、ブローピン７ａ，７ｂ先端のカッティングスリーブと成形金型５上部のカウンタープレートとが接触して、筒状パリソンの上部にある余剰樹脂部（上バリ）を切断して中空成形品の口部を形成するとともに、ブローピン７ａ，７ｂからエアを筒状パリソン内に吹き込んで中空成形品に成形し、製品ホルダ(図示略)で狭持している製品を型開き後に、当成形品を図示を省略した成形品取出装置によって成形機外に搬送する。並行して、成形金型５および型締装置６のユニットが図示を省略した成形金型移動装置によってクロスヘッド２の下方に戻る。

かかるような動作をもって一の成形サイクルが終了し、続けてこの成形サイクルが実施されることとなる。

２…クロスヘッド
５…成形金型
６…型締装置
７…エア打込装置
５１…圧力検出センサ
６１…エア吹込配管系統（エア吹込回路）
６２…吹込電磁弁
６３…エア排気用の配管系統
６４…循環エアの配管系統
６５…排気電磁弁
６６…循環電磁弁

Claims (2)

1. ヘッドから成形金型に垂下したパリソンを型閉めし型締めを行い、前記成形金型をブローピン下方に移送し、ついでブローピンが下動してパリソンに挿入して該パリソン内に圧縮エアを吹き込む中空成形方法において、
   エア吹込回路に圧力検出センサを設け、
   排気開始から前記圧力検出センサによって検出した圧力値が大気圧近傍になるまでの時間をＮ回（ここに、Ｎは１以上の整数を示す）計測し、
   これら計測値の平均値を排気時間の設定値としたことを特徴とする中空成形機の制御方法。
2. 成形金型の型開指令から該成形金型内のパリソンへのブローピンの打込下降開始までの動作時間を計測し、設定された成形サイクル時間から前記動作時間を減算した値を冷却時間とし、該冷却時間をエアの吹込時間と排気時間とに配分し、ついで該排気時間の増減によって前記動作時間の変動を調整する中空成形機の制御方法において、
   エア吹込回路に圧力検出センサを設け、
   成形開始時は操作画面にて設定した吹込と排気との比率値から求めたエアの吹込時間および排気時間にて成形を開始し、
   排気開始から前記圧力検出センサによって検出した圧力値が大気圧近傍になるまでの時間をＮ回（ここに、Ｎは１以上の整数を示す）計測し、
   これら計測値の平均値を排気時間の設定値とし、
   該設定排気時間と前記動作時間と前記吹込時間とを加算してなる時間を成形サイクル時間とした中空成形機の制御方法。

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