JP2018199232A - 型締機、それを備えた中空成形機、及び中空成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば中空成形機等に好適であって、良質な型締機を提供すること。
【解決手段】一実施の形態に係る型締機４０では、一対の金型４１ａ，４１ｂがそれぞれ取り付けられた一対の可動盤４２ａ，４２ｂを、ボールネジ４８を介して金型４１ａ，４１ｂの閉じる方向に移動させる電動サーボモータ４７と、一対の可動盤４２ａ，４２ｂの一方に取り付けられ、当該可動盤を金型の閉じる方向に押圧する油圧シリンダ４６と、を備え、金型の初期位置からの移動距離が所定の距離以上になったときに電動サーボモータ４７と油圧シリンダ４６の両方を稼働させる。
【選択図】図１５

Description

本発明は型締機、それを備えた中空成形機、及び中空成形品の製造方法に関する。

中空成形機（ブロー成形機）では、押出機に連結されたヘッドから押し出された筒状のパリソンを一対の金型で挟み込み、金型内のパリソン内部にエアを吹き込むことにより中空成形品を製造する。このような中空成形機において、開いた状態の一対の金型を閉じる方向に移動させてパリソンを挟み込む型締機を設けたものが知られている。

特許文献１では、一対の金型が互いに所定の間隔に近接するまでは、一対の金型を電動サーボモータにより移動させ、所定の間隔に近接したときには、電動サーボモータを停止させて油圧シリンダとタイバーをロック機構で締結し、その後は、タイバーを介して油圧シリンダにより一対の金型の型締めを行う。

特開２０１４−０６９４１７号公報

発明者は、開いた状態の一対の金型を閉じる方向に移動させる型締機の開発に際し、様々な課題を見出した。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態に係る型締機では、一対の金型がそれぞれ取り付けられた一対の可動盤を、ボールネジを介して金型の開閉方向に移動させる電動サーボモータ、及び一対の可動盤の一方に取り付けられ、当該可動盤を金型の閉じる方向に押圧する油圧シリンダを備え、金型の初期位置からの移動距離が所定の距離以上になったときに電動サーボモータと油圧シリンダの両方を稼働させる。

前記一実施の形態によれば、例えば中空成形機等に好適であって、良質な型締機を提供することができる。

実施の形態１に係る中空成形機及び中空成形品の製造方法の概要を示す模式的断面図である。 実施の形態１に係る中空成形機及び中空成形品の製造方法の概要を示す模式的断面図である。 実施の形態１に係る中空成形機及び中空成形品の製造方法の概要を示す模式的断面図である。 実施の形態１に係る中空成形機及び中空成形品の製造方法の概要を示す模式的断面図である。 車両用のプラスチック燃料タンクの外観写真である。 比較例１に係る型締機の概略構成を示す平面図である。 比較例１に係る型締機の型締め動作を模式的に示す平面図である。 比較例１に係る型締機の型締め動作を模式的に示す平面図である。 比較例１に係る型締機の型締め動作を模式的に示す平面図である。 比較例１に係る型締機の型締め動作を模式的に示す平面図である。 比較例１に係る型締機の型締め動作を模式的に示す平面図である。 比較例１に係る型締機により製造された中空成形品を示す模式的断面図である。 実施の形態１に係る型締機の概略構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る型締機の型締め動作中における、金型の移動、電動サーボモータの動作及び油圧シリンダの油圧の動作について示すタイミングチャートである。 実施の形態１に係る型締機の型締め動作における処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る型締機の型締め動作中におけるパリソンの成形状況について模式的に示す平面図である。 実施の形態１に係る型締機の型締め動作中におけるパリソンの成形状況について模式的に示す平面図である。 実施の形態１に係る型締機の型締め動作中におけるパリソンの成形状況について模式的に示す平面図である。 実施の形態１に係る型締機により製造された中空成形品を示す模式的断面図である。 実施の形態１に係る型締機の型開き動作中における、金型の移動、及び、電動サーボモータ及び油圧シリンダの油圧の動作について示すタイミングチャートである。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。

（実施の形態１）
＜中空成形機の全体構成＞
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る中空成形機における全体構成について説明する。

実施の形態１に係る中空成形機は、パリソンを押出成形する押出ブロー成形機である。図１〜４は、実施の形態１に係る中空成形機及び中空成形品の製造方法の概要を示す模式的断面図である。なお、図１に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｘｙ平面が水平面であって、ｚ軸プラス向きが鉛直上向きとなる。図１に示すように、実施の形態１に係る中空成形機１は、押出機１０、ヘッド２０、パリソン肉厚調整装置３０、型締機４０、及び下ピンチ装置６１を備えている。

押出機１０は、スクリュー式押出機であって、ｘ軸方向に延設されたシリンダ１１の内部にｘ軸方向に延設されたスクリュー１２が収容されている。シリンダ１１のｘ軸マイナス側端部の上側に、パリソン５３の原料である樹脂ペレット５１を投入するためのホッパ１３が設けられている。ホッパ１３から供給された樹脂ペレット５１は、回転するスクリュー１２の根元部から先端部に向かって、すなわちｘ軸プラス方向に押し出される。樹脂ペレット５１は、シリンダ１１の内部において回転するスクリュー１２によって圧縮され、溶融樹脂５２に変化する。なお、図示しないが、スクリュー１２には、例えば、減速機を介してモータが駆動源として連結される。

ヘッド２０は、押出機１０のｘ軸プラス側端部に設けられたアダプタ１４を介して、押出機１０に連結されている。ヘッド本体２１は、鉛直方向（ｚ軸方向）に延設された円筒状の筐体であり、上端部（ｚ軸プラス側端部）の側面において押出機１０に連結されている。ヘッド本体２１の上側には、後述するパリソン肉厚調整装置３０のコア３２を上下動させ、溶融樹脂５２の吐出量を調整する吐出量調整装置２２が設けられている。ヘッド本体２１の内部には、吐出量調整装置２２とパリソン肉厚調整装置３０のコア３２とを連結するように鉛直方向（ｚ軸方向）に延設されたスピンドル２３が収容されている。そして、ヘッド本体２１の下端部（ｚ軸マイナス側端部）には、パリソン肉厚調整装置３０が設置されている。

パリソン肉厚調整装置３０は、円錐台状の貫通孔を有する略円柱状のダイ３１、ダイ３１の貫通孔に挿入される略円錐台状のコア３２、及びダイ３１の先端部の内周面に設けられたフレキシブルリング３３を備えている。ダイ３１とコア３２との隙間が樹脂流路である。当該樹脂流路を通過した溶融樹脂５２が筒状に成形されて、吐出口からパリソン５３として押し出される。

ここで、フレキシブルリング３３とコア３２とにより吐出口が規定される。すなわち、パリソン５３の断面形状は、フレキシブルリング３３と、コア３２とによって規定される。吐出量調整装置２２によりコア３２を上下動させると、吐出口におけるコア３２の径が変化する。そのため、フレキシブルリング３３とコア３２との間隔すなわちパリソン５３の断面の肉厚が変化する。この肉厚の変化は、パリソン５３の長手方向における変化である。

型締機４０は、一対の金型４１ａ、４１ｂと、一対の可動盤４２ａ、４２ｂと、備えている。金型４１ａ、４１ｂは、それぞれ可動盤４２ａ、４２ｂに固定されている。可動盤４２ａ、４２ｂがｘ軸方向にスライドすることにより、金型４１ａ、４１ｂが開閉する。図１、図３は、金型４１ａ、４１ｂが開いた状態を示しており、図２は、金型４１ａ、４１ｂが閉まった状態を示している。なお、型締機４０の詳細については後述する。下ピンチ装置６１は、型締機４０における金型４１ａ、４１ｂの下方位置に設けられ、パリソン肉厚調整装置３０から押し出されたパリソン５３の下部を挟持する。

次に、図１〜４を参照して、実施の形態１に係る中空成形機における中空成形品の製造方法について説明する。
図１に示すように、押出機１０からｘ軸プラス方向に押し出された溶融樹脂５２は、ヘッド２０において鉛直方向下向き（ｚ軸マイナス方向）に流動方向を変化させ、パリソン肉厚調整装置３０からパリソン５３として押し出される。

図１に示すように、中空成形機１では、金型４１ａ、４１ｂが開いた状態で、パリソン５３が鉛直方向下向き（ｚ軸マイナス方向）に所定量押し出される。図２に示すように、パリソン５３が規定長さになると、下ピンチ装置６１によってパリソン５３の下部が挟持される。そして、金型４１ａ、４１ｂを閉じる方向に移動させる（金型４１ａをｘ軸プラス方向、金型４１ｂをｘ軸マイナス方向に移動させる）とともに、コア３２の中心に形成された流路からプリブローのガス（空気）を送りパリソン５３を少し膨らませる。

その後、金型４１ａ、４１ｂが閉じると同時にプリブローの空気を停止し、図３に示すように、吹込針４３をパリソン５３に突き刺してパリソン５３の内部に空気を送り、パリソン５３を金型４１ａ、４１ｂの内面形状まで膨らませる。そして、膨らんで金型４１ａ、４１ｂの内側に押し付けられた状態の溶融樹脂であるパリソン５３を冷却する。これにより、中空成形品５４が製造される。

金型４１ａ、４１ｂが閉まった状態で、金型４１ａ、４１ｂをｙ軸マイナス方向に移動させると、パリソン５３の押し出しを継続することができる。なお、金型４１ａ、４１ｂが閉まった状態で、ｙ軸マイナス方向に移動せず、パリソン５３の押し出しを停止してもよい。そして、図４に示すように、金型４１ａ、４１ｂが開き、中空成形品５４が取り出された後、金型４１ａ、４１ｂがｙ軸プラス方向に移動して元の位置に戻る。

図４に示した中空成形品５４は単純化されている。中空成形品５４は、例えば、車両用のプラスチック燃料タンク（ＰＦＴ：Plastic Fuel Tank）など複雑な形状を有するものであってもよい。図５は、車両用のプラスチック燃料タンクの外観写真である。実際のプラスチック燃料タンクは多数の凹凸を有し、駄肉が発生し易い複雑な形状を有している。

実施の形態１に係る中空成形機は、詳細について後述する型締機４０を有しているため、製造する中空成形品の肉厚のばらつきを低減することができる。これにより、中空成形品の駄肉を削減し、軽量化することができる。従って、実施の形態１に係る中空成形機は、軽量化が特に要求される、上述した車両用のプラスチック燃料タンクを中空成形品として製造する用途に好適である。

＜比較例１に係る型締機＞
次に、発明者が事前に検討した比較例１に係る型締機について説明する。
図６は、比較例１に係る型締機４４０の概略構成を示す平面図である。なお、図６に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。また、理解を容易にするため、図６において、金型４１ａ，４１ｂについては断面で示している。

図６に示すように、比較例１に係る型締機４４０は、一対の金型４１ａ，４１ｂ、一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂ、油圧シリンダ４８０ａ，４８０ｂ、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂ、右側ロッド４８２ａ，４８２ｂ、ボールネジ４８、電動サーボモータ４７及び制御部４６３を備えている。

一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂは、基台４４９上において、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に対し垂直に、互いに対向して配置されている。一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂには、一対の金型４１ａ，４１ｂがそれぞれ取り付けられている。

ボールネジ４８は、基台４４９において、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向（ｘ軸方向）に対して平行に配置され、互いに逆方向にネジ切りされた第１ネジ部４８ａと第２ネジ部４８ｂを有する。例えば、第１ネジ部４８ａに右ネジが形成されている場合、第２ネジ部４８ｂには左ネジが形成されている。一対の可動盤の一方である可動盤４４２ａには、第１ネジ部４８ａと螺合する第１ナット部４４ａが設けられている。一対の可動盤の他方である可動盤４４２ｂには、第２ネジ部４８ｂと螺合する第２ナット部４４ｂが設けられている。すなわち、ボールネジ４８を回転させることで、可動盤４４２ａと可動盤４４２ｂを、互いに近づく方向、または互いに離れる方向に、同期して移動させることができる。電動サーボモータ４７は、ボールネジ４８を回転させる駆動源である。電動サーボモータ４７の回転はタイミングベルト等を介してボールネジ４８に伝達される。

左側ロッド４８１ａ，４８１ｂは、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向（ｘ軸方向）に対して平行に延設され、左側に位置する可動盤４４２ａにより摺動自在に支持されている。左側ロッド４８１ａ，４８１ｂにおける一端（左端）は、それぞれ、油圧シリンダ４８０ａ，４８０ｂのピストンに固定されている。すなわち、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂは、それぞれ、油圧シリンダ４８０ａ，４８０ｂにより、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向（ｘ軸方向）に移動される。左側ロッド４８１ａ，４８１ｂにおける他端（右端）には、連結部４８３ａ，４８３ｂがそれぞれ設けられている。

右側ロッド４８２ａ，４８２ｂは、一端（右端）が右側に位置する可動盤４４２ｂに固定されている。右側ロッド４８２ａ，４８２ｂにおける他端（左端）には、連結部４８４ａ，４８４ｂがそれぞれ設けられている。右側ロッド４８２ａ，４８２ｂにおける連結部４８４ａ，４８４ｂは、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂにおける連結部４８３ａ，４８３ｂとそれぞれ連結させることができる。

電動サーボモータ４７は、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離を検出する機能を有している。すなわち、電動サーボモータ４７は、電動サーボモータ４７の回転量を検出するロータリエンコーダ６２を有している。ロータリエンコーダ６２は、電動サーボモータ４７の回転量を検出することで、結果的に、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離を検出する。制御部４６３は、電動サーボモータ４７からの、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離の検出結果に基づいて、電動サーボモータ４７及び油圧シリンダ４８０ａ，４８０ｂの駆動を制御する。

次に、比較例１に係る型締機４４０の型締め動作について説明する。
図７〜図１１は、それぞれ、比較例１に係る型締機４４０の型締め動作を模式的に示す平面図である。なお、図７〜図１１に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。また、理解を容易にするため、図７、図８、図１０、図１１において、金型４１ａ，４１ｂ及びパリソン５３については断面で示し、図９において、連結部４８４ａ，４８４ｂについては断面で示している。

図７に示すように、制御部４６３は、電動サーボモータ４７を駆動させてボールネジ４８を回転させ、一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂを互いに近接する方向に移動させる。これにより、開いた状態の一対の金型４１ａ，４１ｂは閉じる方向に移動する。このとき、パリソン５３は、下部が下ピンチ装置６１によって閉じられ、プリブローの空気により少しずつ膨らむ。

図８に示すように、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離が所定の距離に到達したとき（一対の金型４１ａ，４１ｂが初期位置から予備型閉位置まで移動したとき）に、制御部４６３は、電動サーボモータ４７を一旦停止させて、一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂを静止させる。そして、制御部４６３は、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂと、右側ロッド４８２ａ，４８２ｂと、を連結するロッキング動作を行う。電動サーボモータ４７を一旦停止させた際、プリブローの空気により膨らんだパリソン５３は、破線で示す領域Ａにおいて一対の金型４１ａ，４１ｂの内面と接触している。

図９に示すように、ロッキング動作では、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂを、それぞれ、軸を中心に回転させる。これにより、連結部４８３ａ，４８３ｂが、連結部４８４ａ，４８４ｂに嵌合し、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂと、右側ロッド４８２ａ，４８２ｂと、が連結される。このロッキング動作に要する期間は約０．５秒である。ロッキング動作中は、電動サーボモータ４７を停止させている。

ロッキング動作のために電動サーボモータ４７を一旦停止させている間、パリソン５３における一対の金型４１ａ，４１ｂの内面と接触している箇所は、冷却されて徐々に固まる。このため、図１０に示すように、ロッキング動作が完了したとき、パリソン５３における一対の金型４１ａ，４１ｂと接触している箇所（破線で示す領域Ａ）は、金型４１ａ，４１ｂの内面に固着している。ロッキング動作が完了した後、制御部４６３は、油圧シリンダ４８０ａ、４８０ｂを駆動させて、それぞれ、左側ロッド４８１ａ，４８１ｂをＸ軸方向のマイナス側に引っ張る。これにより、一対の可動盤４４２ａ，４４２ｂを互いに近接する方向に移動し、一対の金型４１ａ，４１ｂは閉じる方向に移動する。

図１１に示すように、金型４１ａ、４１ｂが閉じた状態で、吹込針４３によるパリソン５３の内部へのガス（空気）の吹き込みにより、パリソン５３を金型４１ａ、４１ｂの内面形状まで膨らませる。すなわち、パリソン５３は、吹込針４３による空気の吹き込みによりさらに膨張して肉厚が薄くなり、金型４１ａ、４１ｂの内面にフィットする。しかしながら、パリソン５３における、ロッキング動作の完了時に一対の金型４１ａ，４１ｂの内面に固着した箇所（破線で示す領域Ａ）は、吹込針４３による空気の吹き込みによっても肉厚が薄くならない。

図１２は、型締機４４０により製造された中空成形品４５４を示す模式的断面図である。なお、図１２に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。図１２に示すように、ロッキング動作の完了時に一対の金型４１ａ，４１ｂの内面に固着した箇所４５４ａでは、その他の箇所４５４ｂと比べて肉厚が厚くなる。すなわち、型締機４４０により製造された中空成形品４５４では、肉厚の分布が生じている。中空成形品４５４において十分な強度を保証するために、中空成形品４５４の肉厚の薄いその他の箇所４５４ｂについても所定の厚み以上にする必要がある。このため、中空成形品４５４の肉厚の厚い箇所４５４ａでは、肉厚が無駄に厚くなる。このように、比較例１に係る型締機４４０では、製造した中空成形品において肉厚の分布が生じるので、中空成形品の駄肉を削減し、軽量化する効果が不充分であるという問題があった。

＜実施の形態１に係る型締機＞
次に、実施の形態１に係る型締機の詳細について説明する。なお、比較例１と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。
図１３は、実施の形態１に係る型締機４０の概略構成を示す平面図である。なお、図１３に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。また、理解を容易にするため、図１３において、金型４１ａ，４１ｂについては断面で示している。

図１３に示すように、実施の形態１に係る型締機４０は、一対の金型４１ａ，４１ｂ、一対の可動盤４２ａ，４２ｂ、油圧シリンダ４６、電動サーボモータ４７、ボールネジ４８、及び制御部６３を備えている。一対の可動盤４２ａ，４２ｂは、基台４９上において、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に対し垂直に、互いに対向して配置されている。一対の可動盤４２ａ，４２ｂには、一対の金型４１ａ，４１ｂがそれぞれ取り付けられている。

ボールネジ４８は、基台４９において、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向（ｘ軸方向）に対して平行に配置され、互いに逆方向にネジ切りされた第１ネジ部４８ａと第２ネジ部４８ｂを有する。一対の可動盤の一方である可動盤４２ａには、第１ネジ部４８ａと螺合する第１ナット部４４ａが設けられている。一対の可動盤の他方である可動盤４２ｂには、第２ネジ部４８ｂと螺合する第２ナット部４４ｂが設けられている。すなわち、ボールネジ４８を回転させることで、可動盤４２ａと可動盤４２ｂを、互いに近づく方向（金型４１ａ，４１ｂを閉じる方向）、または互いに離れる方向（金型４１ａ，４１ｂを開く方向）に、同期して移動させることができる。

油圧シリンダ４６は、基台４９上において一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に対し垂直に固定配置された固定盤６４に固定されている。油圧シリンダ４６のピストンロッド４６ａの先端は、一対の可動盤の一方である可動盤４２ａに取り付けられている。油圧シリンダ４６は、可動盤４２ａを一対の金型が閉じる方向（ｘ軸プラス方向）に押圧する。制御部６３は、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離に基づいて、油圧シリンダ４６及び電動サーボモータ４７の駆動を制御する。

一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離は、上述したように、電動サーボモータ４７の有するロータリエンコーダ６２により検出する。すなわち、制御部６３は、電動サーボモータ４７からの、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離の検出結果に基づき、油圧シリンダ４６と電動サーボモータ４７を稼働させる。なお、型締機４０において、磁気式センサ、超音波式センサ、渦電流式センサ、光電式センサ、レーザ式センサなどの変位センサを位置検出部として別途設けて、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離を検出するようにしてもよい。型締機４０において位置検出部を別途設けた場合、制御部６３は、位置検出部からの、一対の金型４１ａ，４１ｂにおける初期位置から開閉方向への移動距離の検出結果に基づき、油圧シリンダ４６と電動サーボモータ４７を稼働させる。制御部６３による、油圧シリンダ４６及び電動サーボモータ４７の駆動の制御方法の詳細については後述する。

型締機４０は、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向（ｘ軸方向）に対して平行に延在し、可動盤４２ａ，４２ｂにより摺動自在に支持されたタイバー４５ａ，４５ｂをさらに備えている。タイバー４５ａは、一対の可動盤４２ａ，４２ｂにおける、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に垂直な方向（Ｚ軸方向）の一端部（上方の端部）にて支持されている。タイバー４５ｂは、一対の可動盤４２ａ，４２ｂにおける、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に垂直な方向（Ｚ軸方向）の他端部（下方の端部）にて支持されている。前述の油圧シリンダ４６は、一対の可動盤４２ａ，４２ｂにおける、一対の金型４１ａ，４１ｂの開閉方向に垂直な方向（Ｚ軸方向）の中央部に取り付けられている。一対の可動盤４２ａ，４２ｂに対して、タイバー４５ａ，４５ｂ及び油圧シリンダ４６を上述のように配置すると、一対の可動盤４２ａ，４２ｂを安定して移動させることができる。これにより、型締め力をバランス良く加えることができ、均等に型締めすることができる。

次に、型締機４０の型締め動作について説明する。なお、以下の説明では、図１３についても適宜参照する。
図１４は、型締め動作中における、金型４１ａの移動、電動サーボモータ４７の動作及び油圧シリンダ４６の油圧の動作について示すタイミングチャートである。図１４中の金型４１ａの移動を示すグラフにおいて、横軸は金型４１ａの開閉方向における初期位置からの移動距離[ｍｍ]（以下、単に「移動距離」という）、縦軸は金型４１ａの移動速度[ｍｍ／ｓｅｃ]である。始めに、金型４１ａは、型開きした状態で型閉開始位置にある。すなわち、型閉開始位置では移動距離０である。なお、型締め動作中、金型４１ｂは、ボールネジ４８の回転により、金型４１ａと同期して、金型４１ａとは反対方向に移動する。

図１４に示すように、金型４１ａの位置が型閉開始位置から予備型閉位置（移動距離２００ｍｍ）までは電動サーボモータ４７は位置制御により駆動される。ここで、位置制御とは、位置指令により電動サーボモータ４７の回転角度(位置)と回転速度(移動速度)を制御する制御方式である。型閉開始位置から予備型閉位置までの期間において、電動サーボモータ４７により、移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下の予め定められた目標速度に達するまで金型４１ａを加速させ、金型４１ａの移動速度が目標速度になった後、金型４１ａを等速で移動させる。

金型４１ａを等速で約３秒間移動させた後、電動サーボモータ４７により、金型４１ａを減速させ、予備型閉位置で停止させる。予備型閉位置において金型４１ａを停止させている間（約２秒間）に、電動サーボモータ４７の駆動制御方式を位置制御から速度制御に切替える。これにより、金型４１ａが予備型閉位置に達した後、電動サーボモータ４７は速度制御により駆動される。ここで、速度制御とは、速度指令電圧に応じて無段階に電動サーボモータ４７の速度を変える制御方式である。

電動サーボモータ４７の制御方式を切替えた後、予備型閉位置から金型４１ａを再び閉じる方向に移動させるとともに、プリブローによるパリソン５３内部への空気の送り込みを開始する。予備型閉位置から低速開始位置（移動距離５５０ｍｍ）までの期間において、電動サーボモータ４７により、金型４１ａを加速させ、移動速度が３００ｍｍ／ｓｅｃに達したところで金型４１ａを等速で移動させる。そして、電動サーボモータ４７により、金型４１ａを等速で約２秒間移動させる。

金型４１ａが低速開始位置に到達した後、電動サーボモータ４７により、金型４１ａの移動速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃに減速させる。そして、金型４１ａの移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃになった後、電動サーボモータ４７により金型４１ａを等速で移動させる。また、金型４１ａが低速開始位置に到達した後、電動サーボモータ４７にトルク制限（トルクリミット）をかける。ここで、トルク制限とは、電動サーボモータ４７において、所定のトルク制限値以上のトルクが発生しないようにする制御である。電動サーボモータ４７にトルク制限をかけると、速度制御において、電動サーボモータ４７の実トルクが、トルク制限値以下であれば設定速度になるまで加速を行い、トルク制限値より大きくなると加速は行わずにトルク制限値とつり合う速度で運転する。

金型４１ａを１５０ｍｍ／ｓｅｃで等速移動させている間に、金型４１ａの位置が油圧駆動開始位置（５５０ｍｍ以上の所定の移動距離）になったところで、油圧シリンダ４６の稼働を開始させる。つまり、金型４１ａの位置が油圧駆動開始位置（５５０ｍｍ以上の所定の移動距離）になったところで、電動サーボモータ４７に加えて、油圧シリンダ４６も稼働させる。油圧シリンダの稼働において、油圧シリンダ４６に供給する油の流量を徐々に増加させる。なお、油圧駆動開始位置は、製造する中空成形品に応じた最適な位置に設定する。

油圧シリンダ４６を稼働させた後、しばらくすると、油圧シリンダ４６により金型４１ａに加えられる力が、電動サーボモータ４７により金型４１ａに加えられる力を上回る。これにより、実際の金型速度が電動サーボモータ４７による金型速度の指令値より大きくなる。このときの金型４１ａの位置を「駆動切り替わり位置」とする。

金型４１ａの位置が駆動切り替わり位置に到達した後、電動サーボモータ４７が金型４１ａから受ける反力が増大する。しかしながら、電動サーボモータ４７にはトルク制限がかけられているので、電動サーボモータ４７は、金型４１ａの位置が駆動切り替り位置に到達した後、負荷の増大に追随して指令値を増大させることはない。すなわち、金型４１ａの位置が駆動切り替わり位置に到達した後、電動サーボモータ４７によって、油圧シリンダ４６の押圧力が強くなるのを妨げられることはなく、金型４１ａは油圧シリンダ４６の押圧力によって移動する。金型４１ａの位置が型閉完了位置から保圧位置（移動距離５９５ｍｍ）までの期間では、パリソン５３の食い切りをするために、金型４１ａは油圧シリンダ４６により強力に押圧される。

図１５は、型締機４０の制御部４６３における、型締め動作での処理の流れを示すフローチャートである。図１５に示すように、まず、電動サーボモータ４７を位置制御により駆動させる（ステップＳ１０１）。次に、金型４１ａの位置が予備型閉位置まで来たか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において金型４１ａの位置が予備型閉位置まで来たと判断された場合、電動サーボモータ４７の駆動を位置制御から速度制御に切替える（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３に続いて、金型４１ａの位置が低速開始位置まで来たか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において金型４１ａの位置が低速開始位置まで来たと判断された場合、金型４１ａの移動速度を減速させるとともに電動サーボモータ４７におけるトルク制限を開始する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５に続いて、金型４１ａの位置が油圧駆動開始位置まで来たか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において金型４１ａの位置が油圧駆動開始位置まで来たと判断された場合、油圧シリンダ４６の稼働を開始する（ステップＳ１０７）。これにより、金型４１ａの位置が油圧駆動開始位置まで来たとき、すなわち、金型４１ａの初期位置からの移動距離が所定の距離以上になったときに、電動サーボモータ４７と油圧シリンダ４６の両方を稼働させることになる。

ステップＳ１０７に続いて、実際の金型速度が電動サーボモータ４７による金型速度の指令値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８において実際の金型速度が電動サーボモータによる金型速度の指令値より大きいと判断された場合、トルク制限値を下げる（ステップＳ１０９）。次に、金型４１ａの位置が保圧位置まで来たか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０８において金型４１ａの位置が保圧位置まで来たと判断された場合、電動サーボモータ４７のトルク制限値を０％に下げ（ステップＳ１１１）、処理を終了する。

図１６〜図１８は、それぞれ、型締機４０の型締め動作中におけるパリソン５３の成形状況について模式的に示す平面図である。なお、図１６〜図１８に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。また、理解を容易にするため、図１６〜図１８において、金型４１ａ，４１ｂ及びパリソン５３については断面で示している。

図１６に示すように、金型４１ａの位置が予備型閉位置にある状態から、電動サーボモータ４７により一対の金型４１ａ，４１ｂを閉じる方向に移動させるとともに、プリブローによってパリソン５３の内部に空気が送り込まれる。パリソン５３の下部は下ピンチ装置６１によって閉じられているので、プリブローの空気によりパリソン５３は少しずつ膨らむ。

図１７に示すように、一対の金型４１ａ，４１ｂを閉じる方向に移動させている途中で、プリブローの空気により膨らんだパリソン５３の一部の箇所（破線で示す領域Ｂ）が金型４１ａ，４１ｂの内面に接触する。パリソン５３の一部の箇所（破線で示す領域Ｂ）が金型４１ａ，４１ｂの内面に接触した後も、金型４１ａ，４１ｂを停止させることなく、金型４１ａの位置が保圧位置に達するまで金型４１ａ，４１ｂの移動は継続される。

図１８に示すように、金型４１ａ、４１ｂが閉じた状態では、金型４１ａ、４１ｂは油圧シリンダ４６により押圧されている。この状態で、吹込針４３によるパリソン５３の内部への空気の吹き込みにより、パリソン５３を金型４１ａ、４１ｂの内面形状まで膨らませる。上述したように、プリブローにおいてパリソン５３の一部の箇所が最初に接触した後、金型４１ａ，４１ｂを停止させず閉じる方向に移動を継続する。このため、パリソン５３における金型４１ａ，４１ｂの内面に接触した箇所の冷却が進む前に、吹込針４３によるパリソン５３の内部への空気の吹き込みを開始することができる。つまり、パリソン５３における金型４１ａ，４１ｂの内面に接触した箇所が冷却されて固着する前に、吹込針４３によるパリソン５３の内部への空気の吹き込みが開始される。これにより、吹込針４３によるパリソン５３の内部への空気の吹き込みによって、パリソン５３の全ての箇所をほぼ均一に膨張させることができる。

図１９は、型締機４０により製造された中空成形品５４を示す模式的断面図である。なお、図１９に示した右手系ｘｙｚ座標は、図１と一致している。図１９に示すように、中空成形品５４において肉厚の分布は実質的に生じていない。すなわち、プリブローにより最初に金型４１ａ，４１ｂの内面に接触した箇所５４ａの肉厚も他の箇所の肉厚とほぼ同じである。

以上の通り、実施の形態１に係る型締機では、比較例１に係る型締機と比べて、より均等にパリソンを膨張させることができる。その結果、比較例１に係る型締機に比べ、中空成形品の駄肉をより多く削減し、より軽量化することができる。

次に、型締機４０の型開き動作について説明する。なお、以下の説明では、図１３についても適宜参照する。
型締機４０において、型締め動作が終了すると、中空成形品を取り出すために型開きをする。すなわち、金型４１ａ、４１ｂが開く方向に可動盤４２ａ、４２ｂを移動させ、金型４１ａ、４１ｂを初期位置に戻す。

図２０は、型開き動作中における、金型４１ａの移動、及び、電動サーボモータ４７及び油圧シリンダ４６の油圧の動作について示すタイミングチャートである。金型４１ａの移動を示すグラフにおいて、横軸は金型４１ａの開閉方向における初期位置からの移動距離[ｍｍ]（以下、単に「移動距離」という）、縦軸は金型４１ａの移動速度[ｍｍ／ｓｅｃ]である。型開き動作の開始時、金型４１ａの位置は保圧位置（移動距離５９５ｍｍ）にある。なお、型開き動作中、金型４１ｂは、金型４１ａと同期して、金型４１ａとは反対方向に移動する。

図２０に示すように、型開き動作中、電動サーボモータ４７は位置制御により駆動され、油圧シリンダ４６は停止させたままとする。まず、電動サーボモータ４７により、保圧位置にある金型４１ａを移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃに達するまで加速させる。そして、金型４１ａの移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃになった後、金型４１ａを等速で約２秒間移動させる。この間に製造された中空成形品を取り出す。

金型４１ａを等速で約２秒間移動させた後、電動サーボモータ４７により、金型４１ａを移動速度が３００ｍｍ／ｓｅｃに達するまで加速させる。そして、金型４１ａを等速で約４秒間移動させた後、金型４１ａを減速させ、金型４１ａの位置が初期位置である型開開始位置に到達したところで金型４１ａを停止させる。

このように、型締機４０では、型開き動作において、電動サーボモータ４７を位置制御により駆動させて可動盤４２ａ、４２ｂを移動させる。これにより、金型４１ａ、４１ｂを素早く開くことができ、成形のサイクルタイムを短くすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた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において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 中空成形機
１０ 押出機
１１ シリンダ
１２ スクリュー
１３ ホッパ
１４ アダプタ
２０ ヘッド
２１ ヘッド本体
２２ 吐出量調整装置
２３ スピンドル
３０ パリソン肉厚調整装置
３１ ダイ
３２ コア
３３ フレキシブルリング
４０ 型締機
４１ａ，４１ｂ 金型
４２ａ，４２ｂ 可動盤
４３ 吹込針
４４ａ 第１ナット部
４４ｂ 第２ナット部
４５ａ，４５ｂ タイバー
４６ 油圧シリンダ
４６ａ ピストンロッド
４７ 電動サーボモータ
４８ ボールネジ
４８ａ 第１ネジ部
４８ｂ 第２ネジ部
４９ 基台
５１ 樹脂ペレット
５２ 溶融樹脂
５３ パリソン
５４ 中空成形品
６１ 下ピンチ装置
６２ 位置検出部
６３ 制御部
６４ 固定盤

Claims (19)

1. 一対の金型と、
   前記一対の金型がそれぞれ取り付けられた一対の可動盤と、
   前記一対の可動盤の一方に取り付けられ、当該可動盤を前記一対の金型が閉じる方向に押圧する油圧シリンダと、
   前記一対の可動盤を前記一対の金型の開閉方向に移動させるための電動サーボモータと、
   前記油圧シリンダ及び前記電動サーボモータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記一対の金型の前記開閉方向における初期位置からの移動距離が所定の距離以上になったときに前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させる、型締機。
2. 前記電動サーボモータは、前記移動距離を検出する機能を有し、
   前記制御部は、前記電動サーボモータからの前記移動距離の検出結果に基づき、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダを稼働させる、請求項１に記載の型締機。
3. 前記移動距離を検出する位置検出部をさらに有し、
   前記制御部は、前記位置検出部からの前記移動距離の検出結果に基づき、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダを稼働させる、請求項１に記載の型締機。
4. 前記開閉方向に対して前記一対の可動盤が垂直に対向して配置され、
   前記開閉方向に平行に配置され、互いに逆方向にネジ切りされた第１ネジ部と第２ネジ部を有するボールネジと、前記第１ネジ部と螺合し、前記一対の可動盤の一方に設けられた第１ナット部と、前記第２ネジ部と螺合し、前記一対の可動盤の他方に設けられた第２ナット部と、をさらに備え、
   電動サーボモータは前記ボールネジを回転させる、請求項１に記載の型締機。
5. 前記制御部は、前記一対の金型を閉じる方向に移動させる際に、前記移動距離が前記所定の距離になるまでは前記電動サーボモータの駆動により前記一対の金型を移動させる、請求項１に記載の型締機。
6. 前記制御部は、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させるときには、前記電動サーボモータの駆動にトルク制限をかける、請求項１に記載の型締機。
7. 前記制御部は、前記一対の金型を開く方向に移動させるときには、前記電動サーボモータの駆動により前記一対の金型を移動させる、請求項１に記載の型締機。
8. 前記油圧シリンダは、前記一対の可動盤の一方における前記開閉方向に垂直な方向の中央部に取り付けられ、
   前記一対の可動盤における前記開閉方向に垂直な方向の一端部及び他端部において、前記開閉方向に摺動自在に取り付けられたタイバーをさらに備える、請求項１に記載の型締機。
9. 溶融樹脂を押し出す押出機と、
   前記押出機に連結され、前記溶融樹脂からパリソンを成形するヘッドと、
   前記ヘッドの先端に設けられ、前記パリソンの肉厚を調整するパリソン肉厚調整装置と、
   一対の金型により前記パリソンを挟み込むと共に、挟み込んだ前記パリソンにガスを吹き込んで前記パリソンを前記一対の金型の内面形状まで膨らませる型締機と、を備え、
   前記型締機が、
   前記一対の金型がそれぞれ取り付けられた一対の可動盤と、
   前記一対の可動盤の一方に取り付けられ、当該可動盤を前記一対の金型が閉じる方向に押圧する油圧シリンダと、
   前記一対の可動盤を前記一対の金型の開閉方向に移動させるための電動サーボモータと、
   前記油圧シリンダ及び前記電動サーボモータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記一対の金型の前記開閉方向における初期位置からの移動距離が所定の距離以上になったときに前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させる、中空成形機。
10. 前記電動サーボモータは、前記移動距離を検出する機能を有し、
    前記制御部は、前記電動サーボモータからの前記移動距離の検出結果に基づき、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダを稼働させる、請求項９に記載の中空成形機。
11. 前記移動距離を検出する位置検出部をさらに有し、
    前記制御部は、前記位置検出部からの前記移動距離の検出結果に基づき、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダを稼働させる、請求項９に記載の中空成形機。
12. 前記開閉方向に対して前記一対の可動盤が垂直に対向して配置され、
    前記開閉方向に平行に配置され、互いに逆方向にネジ切りされた第１ネジ部と第２ネジ部を有するボールネジと、前記第１ネジ部と螺合し、前記一対の可動盤の一方に設けられた第１ナット部と、前記第２ネジ部と螺合し、前記一対の可動盤の他方に設けられた第２ナット部と、をさらに備え、
    電動サーボモータは前記ボールネジを回転させる、請求項９に記載の中空成形機。
13. 前記制御部は、前記一対の金型を閉じる方向に移動させる際に、前記所定の距離になるまでは前記電動サーボモータの駆動により前記一対の金型を移動させる、請求項９に記載の中空成形機。
14. 前記制御部は、前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させるときには、前記電動サーボモータの駆動にトルク制限をかける、請求項９に記載の中空成形機。
15. 前記制御部は、前記一対の金型が開く方向に前記一対の金型を移動させるときには、前記電動サーボモータの駆動により前記一対の金型を移動させる、請求項９に記載の中空成形機。
16. 前記油圧シリンダは、前記一対の可動盤の一方における前記開閉方向に垂直な方向の中央部に取り付けられ、
    前記一対の可動盤における前記開閉方向に垂直な方向の一端部及び他端部において、前記開閉方向に摺動自在に取り付けられたタイバーをさらに備える、請求項９に記載の中空成形機。
17. 肉厚を調整しつつ、溶融樹脂からパリソンを押出成形するステップと、
    電動サーボモータ及び油圧シリンダの少なくとも一方により一対の金型を閉じる方向に移動させて、押出成形された前記パリソンを前記一対の金型により挟み込むステップと、
    前記一対の金型により挟み込まれた前記パリソンにガスを吹き込むステップと、を備え、
    前記パリソンを前記一対の金型により挟み込むステップにおいて、前記一対の金型における初期位置から開閉方向への移動距離が所定の距離以上になったときに前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させる、中空成形品の製造方法。
18. 前記一対の金型を閉じる方向に移動させる際に、前記所定の距離になるまでは前記電動サーボモータの駆動により前記一対の金型を移動させる、請求項１７に記載の中空成形品の製造方法。
19. 前記電動サーボモータと前記油圧シリンダの両方を稼働させるときには、前記電動サーボモータの駆動にトルク制限をかける、請求項１７に記載の中空成形品の製造方法。