JP2019089235A - ブロー成形品の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プリブローにおけるパリソンの膨らみを所定の範囲内にしてブロー成形品の肉厚を安定させることができる、ブロー成形品の成形方法を提供する。【解決手段】ブロー成形品の成形方法において、ブロー成形金型１０は、ブロー成形割型１１を有する。パーティングラインで開かれた両側のブロー成形割型１１のキャビティー面の間にパリソン１４を位置させて、パリソン１４の上下端を閉じ、プリブローを行い、プリブロー後にブロー成形を行う。プリブロー後のパリソン１４を撮影し、撮影した画像データを画像計測装置３０に送付し、パリソン１５の膨らみ形状を計測記録し、あらかじめ設定されたパリソン１４の膨らみ形状の中央値と計測記録されたパリソン１４の膨らみ形状の差を計算する。パリソン１４の計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み流量を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ブロー成形金型を使用して合成樹脂のパリソンにより形成されたブロー成形品の成形方法に関するものである。

従来、中空状のブロー成形品、例えば、自動車用等の燃料タンクの構造としては、金属製のものが用いられていたが、近年、車両の軽量化や、錆が発生しないこと、所望の形状に成形しやすいことなどによって中空状の熱可塑性合成樹脂製のものが用いられるようになってきた。

熱可塑性合成樹脂製の中空状の製品の製造は、中空体を成形することの容易性からブロー成形方法が多く用いられてきた。ブロー成形方法では、溶融した熱可塑性合成樹脂部材のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、中空体を製造していた。

このブロー成形は、ブロー成形品の肉厚のばらつきを少なくするために、筒状に押し出したパリソンや２枚の板状のパリソンを、まずブロー成形前に所定の大きさに膨らませるために、プリブローを行っている。そのプリブローをして膨らませた後に、ブロー成形金型を使用して、ブロー成形を行っている。

このプリブローにおいては、プリブロー開始時点のパリソンの内圧を測定して、プリブローの開始の時点を調整するようにフィードバックして成形するものがある（例えば、特許文献１参照。）。この場合には、パリソンの溶融樹脂の温度、圧力やパリソンの肉厚によってプリブローの内圧は一定とならず、プリブローの開始の時点を早くしたり遅くしたりすることだけでは、安定したプリブローによるパリソンの膨らんだ形状を得ることができない。

また、パリソンをプリブローにより空気で膨らませた後、パリソンの中の空気をプリブローラインに接続した真空引き回路を介して強制的に吸引して、排気して、パリソンの破裂を防止して、ブロー成形品の品質のばらつきを防止しようとするものがある（例えば、特許文献２参照。）。この場合は、パリソンの破裂を防止してブロー成形品のばらつきを防止するものであり、プリブローによるパリソンの膨らみ幅を一定にして、ブロー成形品の肉厚を安定させることはできない。

特表２０１０‐５１１５４０号公報 特平８‐２３００２３号公報

そのため、本発明は、プリブローにおけるパリソンの膨らみを所定の範囲内にしてブロー成形品の肉厚を安定させることができる、ブロー成形品の成形方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１の本発明は、ブロー成形金型を使用して合成樹脂のパリソンにより形成されたブロー成形品の成形方法において、
ブロー成形金型は、パーティングラインで２つに分割して形成されたパリソンが吸着又は押圧されるブロー成形割型を有し、
ブロー成形金型をパーティングラインで開き、開かれた両側のブロー成形割型のキャビティー面の間にパリソンを位置させて、パリソンの上下端を閉じ、プリブローを行い、プリブロー後にブロー成形を行うブロー成形品の成形方法であって、
プリブロー後のパリソンを撮影し、撮影した画像データを画像計測装置に送付し、パリソンの膨らみ形状を計測記録し、あらかじめ設定されたパリソンの膨らみ形状の中央値と計測記録されたパリソンの膨らみ形状の差を計算し、
パリソンの計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み流量を制御することを特徴とするブロー成形品の成形方法である。

請求項１の本発明では、ブロー成形金型を使用して合成樹脂のパリソンにより形成されたブロー成形品の成形方法において、ブロー成形金型は、パーティングラインで２つに分割して形成されたパリソンが吸着又は押圧されるブロー成形割型を有している。このため、ブロー成形割型を開閉して、パリソンを挟持することにより、プリブローとブロー成形を行うことができる。

ブロー成形金型をパーティングラインで開き、開かれた両側のブロー成形割型のキャビティー面の間にパリソンを位置させて、パリソンの上下端を閉じ、プリブローを行い、プリブロー後にブロー成形を行うブロー成形品の成形方法である。このため、パリソンの上下端を閉じてパリソン内に空気を吹き込みプリブローを行い、パリソンを膨らませたのちに、ブロー成形割型でブロー成形を行いブロー成形品を成形することができる。

プリブロー後のパリソンを撮影し、撮影した画像データを画像計測装置に送付し、パリソンの膨らみ形状を計測記録する。このため、プリブロー後のパリソンの膨らみ形状を撮影して、画像データを画像計測装置に送付することにより、膨らみ形状の寸法を非接触で自動的に測定することができる。

あらかじめ設定されたパリソンの膨らみ形状の中央値と計測記録されたパリソンの膨らみ形状の差を計算する。このため、プリブロー後のパリソンの膨らみ形状が、膨らみ形状の中央値とどの程度ずれているかを判断することができ、次のプリブローの成形に反映させることができる。

プリブロー後のパリソンの膨らみ形状の計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み流量を制御する。このため、プリブロー後のパリソンの膨らみ形状の計算された膨らみ形状の差に基づき、次のプリブローの空気吹込み流量を制御することにより、パリソン温度が変化した場合でも、その変化に追従して、プリブローの膨らみの幅を一定にして、ブロー成形品の肉厚を安定させ、特にバリ近傍の部分の肉厚を安定させることができる。

請求項２の本発明は、パリソンの脹らみ形状の中央値は、直近の連続した３回のプリブロー後のパリソンの撮影により、パリソンの膨らみ形状の計測値の平均により設定するブロー成形品の成形方法である。

請求項２の本発明では、パリソンの脹らみ形状の中央値は、直近の連続した３回のプリブロー後のパリソンの撮影により、パリソンの膨らみ形状の計測値の平均により設定する。このため、プリブローのパリソンの膨らみのばらつきを抑えて、ブロー成形後のブロー成形品の肉厚を安定させることができる。

請求項３の本発明は、プリブロー後のパリソンを撮影は、デジタルカメラ又はレーザー光で行うブロー成形品の成形方法である。

請求項３の本発明では、プリブロー後のパリソンを撮影は、デジタルカメラ又はレーザー光で行うため、非接触で撮影が容易であるとともに、撮影した画像を画像データとして画像計測装置に送付することができ、パリソンの膨らみ形状を数値データとして計測記録することができる。

請求項４の本発明は、プリブローの空気吹込み流量の制御は、吹込み空気の圧力と時間を変化させて行うブロー成形品の成形方法である。

請求項４の本発明では、プリブローの空気吹込み流量の制御は、吹込み空気の圧力と時間を変化させて行うため、プリブローによるパリソンの膨らみ形状を確実に制御することができる。

請求項５の本発明は、パリソンの膨らみ形状の計測は、パリソンの上部から下部まで複数個所を測定するブロー成形品の成形方法である。

請求項５の本発明では、パリソンの膨らみ形状の計測は、パリソンの上部から下部まで複数個所を測定するため、プリブロー語のパリソンの膨らみの形状を確実に把握して、パリソンの膨らみの全体形状を確実に制御することができる。

あらかじめ設定されたパリソンの膨らみ形状の中央値と計測記録されたパリソンの膨らみ形状の差を計算するため、プリブロー後のパリソンの膨らみ形状が、膨らみ形状の中央値とどの程度ずれているかを判断することができ、次のプリブローの成形に反映させることができる。
プリブロー後のパリソンの膨らみ形状の計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み流量を制御するため、次のプリブローの空気吹込み流量を制御することにより、プリブローの膨らみの幅を一定にして、ブロー成形品のバリ近傍の部分の肉厚を安定させることができる。

本発明の実施の形態で使用するブロー成形金型とスキャナカメラを有する装置の模式図である。 本発明の実施の形態で使用するブロー成形品を製造するプリブロー工程のフローチャートである。 本発明の実施の形態のプリブロー工程におけるパリソンの外形の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態のプリブロー工程におけるパリソンの外形の測定結果を示すグラフで、パリソンの下部の部分の拡大グラフである。 本発明の実施の形態のプリブロー工程におけるパリソンの外形の測定結果とプリブロー装置の制御の関係を示す模式図である。 本発明の実施の形態のブロー工程後におけるパリソンと製品の状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態のブロー成形工程で成形された燃料タンクの斜視図である。

本発明の実施の形態のブロー成形品の成形方法について、ブロー成形品である自動車用の燃料タンク１のブロー成形方法を例にとり、図１〜図７に基づき説明する。本発明は、燃料タンク１の成形方法を例にとり説明するが、他のブロー成形品のブロー成形方法や真空成形方法についても使用することができる。

図７は、本発明の実施の形態のブロー成形方法により製造された燃料タンク１の斜視図である。
本発明の実施の形態において、ブロー成形装置で製造される燃料タンク１は、図７に示すように、その燃料タンク１に燃料ポンプ（図示せず）等を出し入れするためにポンプユニット取付孔４が上面に形成されている。また、燃料タンク１の側面又は上面には、インレットパイプ（図示せず）から燃料を注入する燃料注入孔５が形成されている。

また、燃料タンク１の周囲には外周リブ２が全周に亘りパリソン１４の挟持、又は２枚のパリソン１４の溶着により形成されており、外周リブ２のコーナー部等の所定箇所には、数箇所に亘り取付用孔３が形成され、取付用孔３と車体をボルト締めすることにより、燃料タンク１を車体に取付けている。外周リブ２は、後述するプリブローとブロー成形によりブロー成形金型１０の割型１１が閉じられるときに、割型１１により挟持されて溶着されて形成される。

さらに、燃料タンク１の上面には、内部の燃料蒸気を回収するホース等を接続する各所の取付孔６が形成されている。
なお、燃料タンク１の外形は、ブロー成形により、ブロー成形金型１０の割型１１のキャビティー面にパリソン１４が押圧されて形成される。

本実施の形態において成形される燃料タンク１は、後述するブロー成形金型１０で製造される。燃料タンク１の外壁は、ブロー成形で形成され、その外壁は、１層又は多層で形成され、多層の場合は、例えば、外側から順に表皮層、外部本体層、外部接着剤層、バリヤ層、内部接着剤層及び内部本体層から形成されている。

本実施の形態において成形される燃料タンク１は、ブロー成形により成形されるが、ブロー成形においては、比較的に低圧な空気をパリソン１４内に吹き込んで、パリソン１４を膨らませてプリブローを行った後に、ブロー成形金型１０の割型１１を閉じてブロー成形を行い、燃料タンク１の局所的偏肉を防止して、肉厚を安定させるためにプリブローが行われている。

本実施の形態において、図１に示すように、ブロー成形金型１０の割型１１を左右に開き、その間にダイコア１５からパリソン１４を垂下させる。
本実施の形態では、パリソン１４は、円筒状のパリソン１４を使用するが、２枚の切断されたシート状のものを使用することもできる。
その後、パリソン１４の下端をピンチ板１６で挟持する。その時，パリソン１４の上端はダイコア１５と連続しており、パリソン１４は、上下で内部の空気が逃げないように封じられる。この時、パリソン１４の上端も下端と同様にピンチ板１６で挟持することもできる。

パリソン１４の下端をピンチ板１６で挟持したときに、ピンチ板１６とピンチ板１６の間のパリソン１４の内部に下方からエア吹込口１３が挿入されている。エア吹込口１３は、プリブローエア供給装置３１と接続されて、プリブローエア供給装置３１からエアが供給されて、パリソン１４内にエアが供給されてプリブローが行われる。

プリブローを行ったのちは、ブロー成形金型１０の割型１１を閉じて、プリブローにより膨らんだパリソン１４を閉じて、ブロー成型を行う。その後、割型１１を開き、パリソン１４を取り出す。その時、パリソン１４は、図６に示すように、燃料タンク１を形成する製品部１４ａと、製品部１４ａの周囲に形成され、製品部１４ａから切除されるバリ１４ｂの部分がある。

燃料タンク１においては、外周リブ２とその付近の燃料タンク１の外壁の肉厚を確保するために、バリ１４ｂの近傍の製品部１４ａに相当する部分のプリブローによるパリソン１４の膨らみの形状のばらつきを抑える必要がある。プリブローによるパリソン１４の膨らみにばらつきがあると、ブロー成形後の製品である燃料タンク１の膨らみにばらつきが生じて、燃料タンク１の外壁、特にパリソン１４が大きく膨張する外周リブ２付近の肉厚にもばらつきが生じることになる。そのため、プリブローによるパリソン１４の膨らみの制御をする必要がある。

プリブローが行われると、図２に示すように、プリブローがなされたパリソン１４の外形が測定される。パリソン１４の外形の測定は、図１に示すように、ブロー成形金型１０の割型１１の横方向から３Ｄスキャナカメラ２０で撮影して、その撮像データを３Ｄ画像計測装置３０に送り、３Ｄ画像計測装置３０により計算して、パリソン１４の外形寸法を計測する。このとき、パリソン１４の後方に撮影板２１を使用してもよい。

本実施の形態では、３Ｄスキャナカメラ２０を使用したが、レーザー光線をプリブローがなされたパリソン１４の外形の所定個所に照射して、パリソン１４の膨らみ程度や、広がりを速成することもできる。
３Ｄスキャナカメラ２０とレーザー光線による測定は、いずれもパリソン１４に対して非接触で測定可能であり、パリソン１４を変形させることがない。

パリソン１４の膨らみの測定は、あらかじめ設定されたパリソン１４の膨らみ形状の中央値と計測記録されたパリソン１４の膨らみ形状の公差を計算する。公差内に入っている場合には、図２に示すように、次のプリブローのショットを同じ条件で行い、ブロー成形を行う。中央値の計算は後述する。

パリソン１４の膨らみ形状の計測は、パリソン１４の上部から下部まで複数個所を測定することが好ましい。本実施の形態では、図３に示すように、パリソン１４のブロー成形品に相当する部分の下端から全体の２０％、３０％、５０％、７０％及び８０％の位置で、パリソン１４の外形を測定する。測定位置は、ブロー成形品の形状や大きさに応じて適宜追加、変更することができる。

パリソン１４の膨らみ形状が、膨らみ形状の中央値とどの程度ずれているかを判断するが、中央値の計算は、直近の連続した３ショットのプリブローにより膨らませたパリソン１４の外形を測定して、その平均値を計算して、中央値とする。そして、計算した中央値と次のショットのプリブローにより膨らませたパリソン１４の外形寸法と比較する。

本実施の形態において、パリソン１４の下端から２０％、３０％、５０％、７０％及び８０％の位置の膨らみ幅を測定した結果を図３に示す。
なお、図４は、寸法のばらつきを明確にするために、図３における２０％〜５０％の部分の片側を拡大したものである。

１ショット目は、パリソン１４の下端から３０％の部分のパリソン１４の膨らみ幅は、中心から２２１ｍｍ膨らんでおり、２ショット目は、パリソン１４の下端から３０％の部分のパリソン１４の膨らみ幅は、中心から２２３ｍｍ膨らんでおり、３ショット目は、パリソン１４の下端から３０％の部分のパリソン１４の膨らみ幅は、中心から２２７ｍｍ膨らんでいる。
上記の３回のショットにより中央値を計算すると、中央値は２２３．７ｍｍとなる。

中央値から所定の公差の範囲外であれば、３Ｄ画像計測装置３０によりその中央値との偏差を算出する。偏差の算出は、図２に示すように、中央値として設定されたプリブローの膨らみ幅である設定幅から測定されたプリブローの膨らみ幅である現在幅を引いた値に係数をかけて計算する。係数はあらかじめ設定された係数メモリから求める。

その偏差に基づき、あらかじめ設定された対照表により、プリブローエア供給装置３１に適切な圧力と流量の指示値を出力する。このため、プリブローのパリソン１４の膨らみのばらつきを抑えることができる。

すなわち、図５に示すように、３Ｄスキャナカメラ２０により測定されたプリブローの膨らみの画像から３Ｄ画像計測装置３０によりプリブローの膨らみの計測値を算出して、３Ｄ画像計測出力指示装置３０ａからプリブローの空気の圧力と流量を計算してプリブローエア供給装置３１に指示をして、プリブローを行う。このため、プリブローの空気吹込み流量を制御することにより、プリブローの膨らみの幅を一定にして、ブロー成形品のバリ近傍の部分の肉厚を安定させることができる。

この場合に、測定したパリソン１４のそれぞれの位置における膨らみの状態に応じての空気吹込み圧力と流量をそれぞれ制御することにより、パリソン１４の膨らみの状態を制御することができる。
このようにして、パリソン１４の圧力、溶融温度が変化した場合でも、その変化に追従してプリブローの膨らみの幅を一定にすることができる。プリブローの膨らみの幅を一定にすることにより、ブロー成形後の燃料タンク１の外壁の肉厚を一定にすることができ、特に、外周リブ２付近の外壁の肉厚を一定にすることができる。

次に、さらにプリブロー後のパリソン１４の膨らみ形状を撮影して、パリソン１４の膨らみ形状を計算し、計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み圧力と流量を制御する。このようにして、連続して、プリブローの制御を行うことができる。

１ 燃料タンク
８ パリソン
１０ ブロー成形金型
１１ 割型
１４ パリソン
２０ ３Ｄスキャナカメラ
３０ ３Ｄ画像計測装置
３１ ブローエア供給装置

Claims (5)

1. ブロー成形金型を使用して合成樹脂のパリソンにより形成されたブロー成形品の成形方法において、
   上記ブロー成形金型は、パーティングラインで２つに分割して形成された上記パリソンが吸着又は押圧されるブロー成形割型を有し、
   上記ブロー成形金型を上記パーティングラインで開き、開かれた両側の上記ブロー成形割型の上記キャビティー面の間に上記パリソンを位置させて、上記パリソンの上下端を閉じ、プリブローを行い、プリブロー後にブロー成形を行うブロー成形品の成形方法であって、
   プリブロー後の上記パリソンを撮影し、撮影した画像データを画像計測装置に送付し、上記パリソンの膨らみ形状を計測記録し、あらかじめ設定された上記パリソンの膨らみ形状の中央値と計測記録された上記パリソンの膨らみ形状の差を計算し、
   上記パリソンの計算された膨らみ形状の差に基づき、プリブローの空気吹込み流量を制御することを特徴とするブロー成形品の成形方法。
2. 上記パリソンの脹らみ形状の中央値は、直近の連続した３回のプリブロー後の上記パリソンの撮影により、上記パリソンの膨らみ形状の計測値の平均により設定する請求項１に記載のブロー成形品の成形方法。
3. プリブロー後の上記パリソンを撮影は、デジタルカメラ又はレーザー光で行う請求項１又は請求項２に記載のブロー成形品の成形方法。
4. プリブローの空気吹込み流量の制御は、吹込み空気の圧力と時間を変化させて行う請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のブロー成形品の成形方法。
5. 上記パリソンの膨らみ形状の計測は、上記パリソンの上部から下部まで複数個所を測定する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のブロー成形品の成形方法。

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