JP2023030338A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形装置において樹脂材料に添加する液状添加剤の供給量の正確性と安定性を両立させる技術を提供する。【解決手段】射出成形装置１は、液状添加剤９８を樹脂ペレット９９に供給する液体供給装置５０と、液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給を制御する制御盤８０（液体供給制御部）と、ホッパー１３またはホッパー１３とシリンダ１１との間の経路に液状添加剤８９を吐出する液滴供給口１７と、液体供給装置５０に供給する液状添加剤９８を貯留する受取容器５４と、受取容器５４に貯留されている液状添加剤９８を計量するロードセル５７とを有し、制御盤８０は、樹脂ペレット９９をシリンダ１１に供給するタイミングと液体供給装置５０が液状添加剤９８を供給するタイミングとを同期させる同期制御部と、ロードセル５７による液状添加剤９８の計量結果をもとに液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給量を制御する供給制御部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂材料を押出機で金型に射出して成形する成形装置に関する。

射出成形やブロー成形を行う成形装置では、一例として、１ショット毎の成形時に、樹脂材料（樹脂ペレットあるいは樹脂粉）と、液状添加剤（高濃度の顔染料分散液またはプラスチック添加剤分散液）とを混合する技術が知られている。
例えば、射出成形機の材料供給用ホッパーに、原料樹脂と着色剤としてのマイクロカプセル化されたリキッドカラーとを一定割合で供給し、着色成形品を製造する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平３－１９９０２１号公報

樹脂材料に液状添加剤を添加する際の計量の正確性が求められている。例えば、液状添加剤が着色剤の場合には、僅かな供給量の変動で、製品に色の違いが生じてしまうことがあった。さらに、当初の適切な供給量が設定されていても、徐々に変化してしまうこともあり、液状添加剤の供給量の安定性を向上させることが求められていた。
特許文献１に開示の技術では、液状添加剤の供給量の安定性を向上させる観点の技術の開示がなく新たな技術が求められていた。

本発明はこのような状況に鑑みなされたものであって、樹脂材料を押出機で成形する成形装置において、樹脂材料に添加する液状添加剤の供給量の正確性と安定性を両立させる技術を提供することを目的としている。

本発明によれば、少なくとも、その内部にスクリュが回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているシリンダを有する押出機と、前記シリンダに樹脂材料を供給するホッパーとを備えた成形装置において、
前記樹脂材料に混合させる液状添加剤を前記樹脂材料に供給する液滴供給装置と、
前記液滴供給装置による前記樹脂材料への前記液状添加剤の供給を制御する制御部と、
前記ホッパーまたは前記ホッパーと前記シリンダとの間の経路に前記液状添加剤が吐出する供給口と、
前記液滴供給装置に供給する前記液状添加剤を貯留する容器と、
前記容器に貯留されている前記液状添加剤を計量する計量部を有し、
前記制御部は、
前記樹脂材料を前記シリンダに供給するタイミングと前記液滴供給装置が前記液状添加剤を供給するタイミングとを同期させる同期制御機能と、
前記計量部による前記液状添加材の計量結果をもとに前記液滴供給装置による前記液状添加物の供給量を制御する供給制御機能と、
を有する成形装置が提供される。

本発明によれば、樹脂材料を押出機で成形する成形装置において、樹脂材料に添加する液状添加剤の供給量の正確性と安定性を両立させる技術を提供することができる。

実施形態に係る射出成形装置の概略構成を示す模式図である。 実施形態に係る射出ユニットの概略構成を示す模式図である。 実施形態に係る供給管に設置されるアダプタの概略構成を示す模式図である。 実施形態に係る液体供給装置の概略構成を示す模式図である。 実施形態に係る制御盤の機能ブロック図である。 実施形態に係る射出成形の動作例を示すフローチャートである。 実施形態に係るスクリュの回転時間、樹脂ペレットのシリンダへの供給時間およびポンプ稼働時間のタイミングチャートである。 実施形態の変形例に係るホッパーとアダプタの構成の変形例を示す図である。 実施形態の変形例に係るホッパーとアダプタの構成の変形例を示す図である。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
＜射出成形装置１の概要＞
図１は、射出成形装置１の概略構成を示す模式図であって、内部構造が分かるように断面図として示している。本実施形態では、いわゆるインジェクションブロー成形を行う射出成形装置１を例示しているが、これに限定せず、一般的な射出成形や押出成形、圧縮成形、プレス成形など押出機で射出して成形を行う装置に適用することができる。
まず、射出ユニット１０及び射出成形工程の概要を説明する。

射出成形装置１は、射出ユニット１０と、型締めユニット３０と、液体供給装置５０と、それらを制御する制御盤８０とを有する。射出ユニット１０において、ホッパー１３に供給された樹脂ペレット９９と液状添加剤９８とがシリンダ１１内で混練され、射出ノズル１２から型締めユニット３０に射出される。

樹脂ペレット９９は、熱可塑性プラスチック（樹脂）の成形原料であって、樹脂材料と各種複資材（添加剤）を溶融し練り合わせてなり、一般には小さな球状や円柱状の形状を有している。

液状添加剤９８は、リキッドカラー等の着色剤であるが、その他に、樹脂ペレット９９に添加する各種の液状添加材、または固体添加材を分散させた液状添加剤であってもよい。

液状添加剤９８は、充填容器６０に充填されて、液体供給装置５０に供給される。ここでは、液状添加剤９８は、充填容器６０から受取容器５４に一端貯留される。さらに、液体供給装置５０のチューブポンプ５３が、受取容器５４に貯留された液状添加剤９８を吸引して、ホッパー１３の樹脂ペレット９９に供給する。充填容器６０は、液状添加剤９８を受取容器５４に重力で落とせるように、変形可能なパウチ容器や、注ぎ口や通気孔として機能する開口部を持つ容器を用いることが好ましい。本実施形態では充填容器６０としてパウチ容器を例示する。

型締めユニット３０では、プリフォーム金型３１に射出ユニット１０から射出された樹脂材料（樹脂ペレット９９と液状添加剤９８が混練された材料）が充填され、プリフォーム７１と呼ばれる中間成形品が成形される（射出工程）。

つづいて、プリフォーム７１がポット金型３２に取り付けられ、次のブロー工程に備えて、プリフォーム７１の部分的な加熱を行う（温度コントロール工程）。例えば、完成品がボトルであれば、口部分は延伸しないように低温にコントロールし、その他延伸部分は高温にコントロールし、肉厚を薄くしたい箇所はさらに高温により部分的な加熱を行う。最後に、ブロー金型３３に温度コントロール後のプリフォーム７１を取り付け、エア９５をプリフォーム７１の内部に吹き付けてブロー金型３３の内面に張り付かせることで所望の形状の成形品７３が成形され、成形品７３が完成品としてブロー金型３３から取り出される（ブロー工程）。

＜射出ユニット１０＞
図２は、射出ユニット１０の概略構成を示す図であって、断面図として示している。
射出ユニット１０は、シリンダ１１と、射出ノズル１２と、ホッパー１３と、供給管１４と、ヒーター１５と、駆動部２０とを備える。

シリンダ１１の内部には、回転方向と軸方向とに駆動可能に軸方向へ沿ってスクリュ１９が配置される。スクリュ１９は、駆動部２０によって回転方向と軸方向とに駆動される。駆動部２０は、制御盤８０により動作制御される。

スクリュ１９の周囲にはヒーター１５が設けられている。ヒーター１５は、図示はしていないが、射出ノズル１２や射出ノズル１２からプリフォーム金型３１までの経路にも適宜設けられる。

ホッパー１３は、逆錐体のホッパー本体１３ａとその下側に設けた円筒の筒部１３ｂとを有するいわゆる漏斗型形状を呈しており、上側開口部分から樹脂ペレット９９が投入される。錐体（逆錐体）の形状は特に限定しないが、一般的には円錐や四角錐とすることができる。ホッパー１３の筒部１３ｂは、供給管１４に連通している。

図３は供給管１４に取り付けられているアダプタ１６の模式図であって斜視図として示している。供給管１４は、ホッパー１３とシリンダ１１とを連結して、ホッパー１３に投入された樹脂ペレット９９をシリンダ１１に供給する。供給管１４の形状として、例えば、断面が円形の円筒とすることができる。円筒の内部が樹脂供給経路１４ａとして機能する。一般には、ホッパー１３の筒部１３ｂとの連結部分との親和性を考慮した形状とされる。例えば、ホッパー１３の筒部１３ｂが円筒であれば、供給管１４は円筒とされ、筒部１３ｂが四角筒であれば、供給管１４は四角筒とされるが、それら形状に限定されず、その他の多角形の形状とすることもできる。ここでは円筒の供給管１４について例示する。

ホッパー１３とシリンダ１１との間の樹脂供給経路中には液状添加剤９８を樹脂ペレット９９に供給する液滴供給口１７が設けられている。樹脂供給経路中とは、ホッパー１３（筒部１３ｂ）と供給管１４の境界部分に設けられてもよいし、供給管１４に設けられてもよいことを意味する。ここでは、液滴供給口１７が設けられたアダプタ１６を供給管１４に取り付けている。アダプタ１６は金属板で形成されており、上下に連通する円形の連通孔を有する。この連通孔が樹脂供給経路１４ｂとして機能する。供給管１４の樹脂供給経路１４ａと、アダプタ１６の樹脂供給経路１４ｂは、垂直に延びる一つの樹脂供給経路を構成する。

液滴供給口１７は、アダプタ１６の外側から樹脂供給経路１４ｂの内部に連通して、さらに樹脂供給経路１４ｂ内において水平方向に延出する管状部材である。液滴供給口１７のアダプタ１６の外部に位置する端部１７ｂに、液体供給装置５０から延びるチューブ１８の一端１８ｂが接続される。

液滴供給口１７の先端１７ａは、樹脂供給経路１４ｂ（供給管１４の筒内部）が呈する円形の中心となるように配置されている。すなわち、樹脂供給経路１４ｂの中心で、液状添加剤９８が樹脂ペレット９９に供給される。なお、樹脂供給経路１４ｂが矩形であれば、例えば対角線の交点となる位置が液滴供給口１７の先端１７ａとなるように配置される。これによって樹脂ペレット９９と液状添加剤９８との混合における片寄りを抑制できる。なお、液滴供給口１７が樹脂ペレット９９により覆われて液状添加剤９８の吐出性能が低下しないように、アダプタ１６は液滴供給口１７の上側を覆うカバーを有してもよい。カバーとしては、例えば断面逆Ｖ字状の形状を採用することができる。

液滴供給口１７（管状部材）として、金属部材（アルミニウムや銅、ステンレスなど）や樹脂材料、それらの複合材から構成されるが、これに限らず、樹脂ペレット９９の流れに対して一定の強度を有し且つ加熱された樹脂ペレット９９への耐熱性を有していればよい。樹脂材料の場合、耐熱性の観点から、ガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上である樹脂材料による構成されることが好ましい。液滴供給口１７の内径は、要求される液状添加剤９８の供給速度により適宜設定される。

＜液体供給装置５０＞
図４は液体供給装置５０の概略構成を示す斜視図である。
液体供給装置５０は、重量測定器５１と、チューブポンプ５３と、受取容器５４と、液状添加剤９８の輸送経路として第１液送管５５及び第２液送管５６と、開閉弁５９とを備える。この構成により、液体供給装置５０は、充填容器６０に充填されている液状添加剤９８を一時的に受取容器５４に貯留してチューブポンプ５３を用いて射出ユニット１０に供給する。充填容器６０は、受取容器５４より上側、ここでは、計量室５２より上側の位置に取り付けられ、重力で液状添加剤９８が流れ落ちることができるようになっている。

重量測定器５１は、計量室５２を有しており、その内部にロードセル５７を有する。ロードセル５７の上には受取容器５４が設けられている。ロードセル５７は、液状添加剤９８が貯留された受取容器５４の重量を計測し、計測結果を制御盤８０に通知する。なお、ロードセル５７の下には、制震のための弾性部材（除震ゴム）が配置されてもよい。

計量室５２の上部には、充填容器６０から受取容器５４に液状添加剤９８を輸送する第１液送管５５と、受取容器５４からチューブポンプ５３に液状添加剤９８を輸送する第２液送管５６とを有する。

第１液送管５５の上側の端部５５ａは充填容器６０に取り付けられる。第１液送管５５の下側の端部５５ｂは受取容器５４の底面から所定の高さにある。第１液送管５５には、開閉弁５９が設けられており、制御盤８０の制御により流路をオンオフ制御することで、充填容器６０に充填されている液状添加剤９８の受取容器５４への供給を制御する。ここでは、開閉弁５９（すなわち第１液送管５５の流路）は、バネにより通常閉まっている状態となっており、開信号を送信することで開閉弁５９が開き液状添加剤９８が充填容器６０から受取容器５４に供給される。開信号の送信が停止（オフ）すると、開閉弁５９はバネにより流路を閉まった状態になり、液状添加剤９８の供給が停止される。なお、開閉弁５９の開閉は、開または閉の信号だけのシンプルな制御で行うことができるが、この制御方法に限らず他の制御が用いられてもよい。開閉弁５９として、その他に、ソレノイドとバネ、エアシリンダ、ピンチコック等を組み合わせた構成を用いることができる。

第２液送管５６の一方の端部５６ｂは受取容器５４の底面から所定の高さにある。第２液送管５６の他方の端部５６ａはジョイント５８ａを介してチューブポンプ５３の可撓性チューブ４１に取り付けられている。射出工程において、チューブポンプ５３が受取容器５４から第２液送管５６を介して液状添加剤９８を取り込み、設定された量をホッパー１３に供給する。

第１液送管５５及び第２液送管５６として、それら材料に特に制限は無いが、耐久性や耐薬品性、耐熱性等の観点から、例えばフッ素樹脂チューブを用いることができる。

＜チューブポンプ５３＞
チューブポンプ５３は、回転可能のロータを有し、ロータの外周に可撓性チューブ４１の中間部が掛け回されている。可撓性チューブ４１の一方の端部４１ａはジョイント５８ａを介して第２液送管５６の端部５６ａに接続される。可撓性チューブ４１の他方の端部４１ｂはジョイント５８ｂを介してチューブ１８の一方の端部１８ａに接続される。

ロータの外周には、可撓性チューブ４１をハウジングの内壁等とで部分的に挟圧する複数個のローラが取り付けられ、ロータの回転により受取容器５４内の液状添加剤９８をホッパー１３に送出する。
すなわち、射出ユニット１０の駆動（例えば駆動部２０がスクリュ１９を駆動させる信号）に同期して、チューブポンプ５３が駆動して受取容器５４の液状添加剤９８（例えばリキッドカラー）がホッパー１３に送出される。

なお、可撓性チューブ４１や上述のチューブ１８、第１液送管５５及び第２液送管５６は、液状添加剤９８のコンタミ防止の観点から、使用する液状添加剤９８の種類毎に取り替えられる。また、可撓性チューブ４１は複数が並列にチューブポンプ５３に取り付けられてもよい。その場合は、可撓性チューブ４１に接続されるチューブ１８、第１液送管５５及び第２液送管５６を複数としたり、ジョイント機構により途中で合流させたりすることができる。

このように、チューブポンプ５３を用いることで、液状添加剤９８の供給量の正確性と安定性を両立させることができる。また、チューブポンプ５３より上流側に設けた受取容器５４に液状添加剤９８を一時的に貯留して、受取容器５４の重量をロードセル５７で計測するため、チューブポンプ５３より下流側において計量する場合と比較して、樹脂ペレット９９に供給する液状添加剤９８の量に変動を与えること無く、精度の高い液状添加剤９８の計量が可能となる。換言すると、流量計等をチューブポンプ５３の下流側に配置する構成と異なり、チューブポンプ５３から液滴供給口１７までの経路をシンプルにでき、この観点においても、液状添加剤９８の供給量の安定性と正確性とを両立させることができる。
また、ロードセル５７がチューブポンプ５３の上流側に配置されており、熱源となる射出ユニット１０から離れているため、液状添加剤９８の粘度や密度に対する温度変化を受けることがなく、安定して正確な計量ができる。

＜制御盤８０＞
図５は、制御盤８０の概略構成を示す機能ブロック図である。制御盤８０は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、及び、入出力インターフェース回路を介してプロセッサと接続された音声出力装置やディスプレイ装置等の出力装置等により構成することができる。プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムや各種情報を用いて処理を実行する。制御盤８０の各構成要素は一つの装置として構成されてもよいし、複数の装置に分かれて構成されてもよい。

具体的には、制御盤８０は、主制御部８１と、射出制御部８３と、液体供給制御部８４と、操作パネル（図示せず）を備える。

主制御部８１は、制御盤８０の各構成要素を統括的に制御するとともに、射出成形装置１の構成要素（射出ユニット１０、型締めユニット３０及び液体供給装置５０）やその他の外部機器（図示せず）と通信し各種処理を連携して射出成形処理を行う。

射出制御部８３は、射出ユニット１０及び型締めユニット３０による射出工程及びブロー工程を制御する。
射出制御部８３は、駆動部２０を制御することでスクリュ１９をシリンダ１１内で回転及び前進させ、また、ホッパー１３に投入された樹脂ペレット９９を射出ノズル１２から型締めユニット３０（プリフォーム金型３１）に射出する。このとき、射出制御部８３は、ヒーター１５を制御してシリンダ１１内の樹脂ペレット９９を加熱溶融する。

さらに、射出制御部８３は、型締めユニット３０の温度コントロール工程として、射出工程で得られたプリフォーム７１の部分的な加熱を行うとともに、ブロー成形工程としてブロー金型３３に温度コントロール後のプリフォーム７１を取り付け、エア９５をプリフォーム７１の内部に吹き付けて所望の形状の成形品７３を成形する。

液体供給制御部８４は、同期制御部８５と、供給制御部８６と、液切れ防止部８７とを有する。

同期制御部８５は、射出ユニット１０の射出工程と同期させて、ホッパー１３における樹脂ペレット９９への液状添加剤９８の供給を制御する。

供給制御部８６は、受取容器５４における液状添加剤９８の重量変動を監視し、チューブポンプ５３からの液状添加剤９８の供給量が設定通りの量となるように校正する。
具体的には、制御盤８０を操作して成形時の監視頻度を設定するとともに、成形時にはロードセル５７による受取容器５４の重量変動を監視し、重量変動と設定されている液状添加剤９８の供給量とを比較し、比較により得られた誤差をもとにチューブポンプ５３のポンプ能力（すなわち１ショット毎の液状添加剤９８の吐出量）を調整する。監視頻度（ショット数）として、例えば、「１０、２０、３０、４０、５０、１００ショット」の６段階から選択する。さらに、受取容器５４内に満たせる液状添加剤９８の重量の上限及び下限を設定する。
これによって、チューブポンプ５３に用いられる可撓性チューブ４１が、チューブポンプ５３の吐出動作にともない摩耗するなどでチューブポンプ５３の供給量が設定と異なるようになった場合でも、適切に調整することができ、精度の高い液状添加剤９８の供給が実現される。

液切れ防止部８７は、液切れ防止機能として、液体供給装置５０が受取容器５４から液状添加剤９８を吸い込むときの吸い込み口（すなわち第２液送管５６の一方の端部５６ｂ）が、受取容器５４内に貯留している液状添加剤９８の内部に常にあることを監視する。このため、受取容器５４に充填する液状添加剤９８の液量の監視設定で上限・下限を設定する。設定した下限の量の液状添加剤９８を充填したときに、第２液送管５６の端部５６ｂが必ず液状添加剤９８内にあるようにする。

＜射出成形装置１の動作＞
図６は射出成形装置１の射出成形の動作例を示すフローチャートである。ここでは、射出ユニット１０の動作について、特に液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給動作に着目して説明する。
射出成形装置１の動作は、大きく液体供給装置５０の初期設定Ｓ１０と、その設定に基づいた射出ユニット１０及び型締めユニット３０による射出成形工程Ｓ２０を有する。以下具体的に説明する。

＜液体供給装置５０の初期設定Ｓ１０＞
液体供給装置５０の初期設定Ｓ１０は、チューブ設置工程Ｓ１１、液剤充填工程Ｓ１２、キャリブレーション工程Ｓ１３及び成形準備工程Ｓ１４を有する。

［チューブ設置工程Ｓ１１］
チューブポンプ５３に洗浄済み（又は新品）の可撓性チューブ４１を設置するとともに、チューブ１８、第１液送管５５及び第２液送管５６についても洗浄済み（又は新品）のものを設置する。なお、チューブ１８については、アダプタ１６の液滴供給口１７から取り外した状態とする。

［液剤充填工程Ｓ１２］
つづいて、ロードセル５７の上に受取容器５４を配置する。このとき、第１液送管５５の下側の端部５５ｂと第２液送管５６の下側の端部５６ａは、受取容器５４内に配置される。このとき、第２液送管５６の端部５６ｂが、成形時の液状添加剤９８の液切れ防止の観点から、受取容器５４から所定の高さとなるようにする。このとき、端部５６ｂは、チューブポンプ５３が吸引する液状添加剤９８の流量が安定する位置に設定される。
なお、受取容器５４に充填する液状添加剤９８の液量の監視設定で上限・下限を設定するが、設定した下限の量を充填したときに、第２液送管５６の端部５６ｂが必ず液状添加剤９８内にあるようにする。
つづいて、制御盤８０を操作し、開閉弁５９をオン（開状態）として、液状添加剤９８を受取容器５４に充填する。さらに、チューブ１８をアダプタ１６の液滴供給口１７から取り外した状態で、チューブポンプ５３を回転させて、チューブ１８及び可撓性チューブ４１に液状添加剤９８を満たす。

［キャリブレーション工程Ｓ１３］
キャリブレーションは、チューブポンプ５３のポンプ能力の例えば５０％の回転数で一定時間回転させ、受取容器５４内の重量の減量、回転数、時間からポンプ能力値を決定する。

［成形準備工程Ｓ１４］
キャリブレーションの終了後、チューブ１８をアダプタ１６の液滴供給口１７と連結するとともに、制御盤８０を操作して各種の成形条件を設定する。具体的には、まず、制御盤８０を操作して、成形の１ショットに必要とする樹脂量（樹脂ペレット９９の量）と液状添加剤９８の添加率を入力し、樹脂ペレット９９に添加する液状添加剤９８の添加量を設定する。より具体的には、スクリュ１９が回転する時間に、樹脂ペレット９９がホッパー１３に投入されるタイミングや液状添加剤９８が液滴供給口１７から吐出するタイミングなどを勘案した時間と、チューブポンプ５３のポンプ能力と、液状添加剤９８の添加量とから、チューブポンプ５３のポンプ回転数が算出される。この際に、ポンプ回転数を事前に求めておく必要があるため、１回目の射出成形は、事前にスクリュ１９が回転する時間を計測し、その値を用いてポンプ回転数を定める。この工程は、射出成形装置１を実際に稼働させて計測し計測結果を反映させることが好ましいが、計測履歴等を有する場合、より具体的には例えば計測履歴にバラツキが少ない場合には、計測せずに設定のみであってもよい。

つづいて、成形時の監視頻度を設定する。監視頻度（ショット数）として、例えば、「１０、２０、３０、４０、５０、１００ショット」の６段階から選択する。さらに、受取容器５４内に満たせる液状添加剤９８の重量の上限及び下限を設定する。
また、射出ユニット１０と液体供給装置５０との同期タイミングを設定する。ここでは、射出ユニット１０（押出機）の動作タイミングに対して何秒後（又は何秒前）にチューブポンプ５３を稼働させるかを設定する。射出ユニット１０の信号（すなわち樹脂ペレット９９の供給）と液体供給装置５０の動きを同期させているが、このとき、樹脂ペレット９９の供給と供給の信号（スクリュ１９の回転信号）にギャップがある場合も想定される。そのような場合に対応するために、液体供給装置５０がギャップを例えば０～５．０秒の間で０．１秒単位で設定することができる。

図７にスクリュ１９の回転時間、樹脂ペレット９９（図中「樹脂」と表記する）のシリンダ１１への供給時間およびポンプ稼働時間のタイミングチャートを示す。ここでは、スクリュ１９の回転時間を１０秒で設定して、スクリュ１９の回転時間への樹脂ペレット９９の供給時間（以下、「樹脂供給時間」という）とポンプ稼働時間の同期タイミングを設定する例を示している。ここでは、樹脂供給時間とポンプ稼働時間は一致するように設定されている。同期タイミングとして、スクリュ１９の回転開始からの「遅延時間」と、スクリュ１９の回転時間に対する「短縮時間」を設定する。

図７（ａ）では、「遅延時間」を「１．０秒」、「短縮時間」を「１．０秒」と設定した例である。この設定によると、スクリュ１９の回転信号と樹脂供給時間とに開始タイミングで１．０秒の遅延ギャップがあることから、チューブポンプ５３の稼働開始が１秒遅延するように設定されている。また、チューブポンプ５３の停止タイミングがスクリュ１９の回転時間に対して１秒短く設定されている。

図７（ｂ）では、「遅延時間」を「１．０秒」、「短縮時間」を「０秒」（変更無し）と設定した例である。この設定によると、スクリュ１９の回転信号に対してチューブポンプ５３の稼働開始が１．０秒遅延するように設定されている。また、チューブポンプ５３の停止タイミングがスクリュ１９の回転時間と同じタイミングに設定されている。

図７（ｃ）では、「遅延時間」を「０秒」（変更無し）、「短縮時間」を「１．０秒」と設定した例である。この設定によると、スクリュ１９の回転信号に対してチューブポンプ５３の稼働開始が同時になるように設定されている。また、チューブポンプ５３の停止タイミングがスクリュ１９の回転時間に対して１．０秒短く設定されている。
なお、上記では樹脂供給時間とポンプ稼働時間が一致する例を説明したが、樹脂供給時間とポンプ稼働時間とを個別に設定可能であってもよい。

このように、樹脂ペレット９９をシリンダ１１に供給するタイミングと、液状添加剤９８を供給するタイミングを合わせることで、樹脂ペレット９９に液状添加剤９８が均一に広がり、正確性が向上する。

＜射出成形工程Ｓ２０（成形時操作）＞
［体積計量工程Ｓ２１、射出工程Ｓ２２、温度コントロール工程Ｓ２３、ブロー工程Ｓ２４］
射出ユニット１０（押出機）の成形射出工程が開始されると（Ｓ２０）、射出ユニット１０は、ホッパー１３に供給された樹脂ペレット９９と液状添加剤９８とをシリンダ１１内でスクリュ１９を回転させることで溶融混練し、かつシリンダ１１の先端部分に集め、溶融混練した原料（すなわち樹脂ペレット９９と液状添加剤９８）の体積を計量する（体積計量工程Ｓ２１）。
スクリュ１９を前方に押し込むことで、計量された原料（樹脂ペレット９９と液状添加剤９８）は、射出ノズル１２から型締めユニット３０のプリフォーム金型３１に射出され、プリフォーム７１を得る（射出工程Ｓ２２）。
プリフォーム７１がポット金型３２に取り付けられ、次のブロー工程に備えて、プリフォーム７１の部分的な加熱を行う（温度コントロール工程Ｓ２３）。例えば、完成品がボトルであれば、口部分は延伸しないように低温にコントロールし、その他延伸部分は高温にコントロールし、肉厚を薄くしたい箇所はさらに高温のように部分的な加熱を行う。最後に、ブロー金型３３に温度コントロール後のプリフォーム７１を取り付け、エア９５をプリフォーム７１の内部に吹き付けてブロー金型３３の内面に張り付かせることで所望の形状の成形品７３が成形され、成形品７３が完成品としてブロー金型３３から取り出される（ブロー工程Ｓ２４）。

［液状添加剤供給工程Ｓ２５］
射出成形工程Ｓ２０が開始されると、体積計量工程Ｓ２１と同期して、制御盤８０の液体供給制御部８４は、液状添加剤供給工程Ｓ２５を実行する。すなわち、液体供給制御部８４の同期制御部８５は、射出ユニット１０の断続運転（1ショット毎の信号）を取得し、ポンプ能力と液体の添加量から換算されるポンプ回転数で液体供給装置５０のチューブポンプ５３を稼働させ、液状添加剤９８をアダプタ１６の液滴供給口１７を通じてホッパー１３へ供給する。
より具体的には、射出成形装置１は、１回の射出成形における樹脂ペレット９９の供給の間、液体供給装置５０から液状添加剤９８を供給し続け、射出成形の樹脂ペレット９９の供給が止まると、チューブポンプ５３も止まる構成としている。これによって、液体供給装置５０は、樹脂ペレット９９に対し安定して液状添加剤９８を加えることができる。

［ポンプ値補正工程Ｓ２６］
制御盤８０の液体供給制御部８４は、液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給停止中、すなわちチューブポンプ５３が稼働停止中において、ポンプ値補正工程Ｓ２６を実行する。すなわち、液体供給制御部８４の供給制御部８６は、ロードセル５７による受取容器５４の重量の測定結果を取得し、監視頻度毎に受取容器５４の重量の減量（すなわち変動量）の履歴を算出し、ポンプ能力値を補正する。重量測定はチューブポンプ５３の非稼働時に測定することから測定精度を向上させることができ、液状添加剤９８を極めて正確に供給することができる。換言すると、チューブポンプ５３の運転後の受取容器５４の重量を毎回測定し、設定したショット数で平均した算出値を、ポンプ回転数へフィードバックすることで、正確性と安定性を両立させることができる。また、チューブポンプ５３を構成するロータの数が多いと、ポンプ回転あたりの液状添加剤９８の最大供給量が小さくなり、ポンプ回転制御時の供給の精度が上がる。一方で、ロータが多いとチューブ（可撓性チューブ４１）が摩耗しやすくなる。しかしながら、本実施形態のように重量制御で補正することで、液状添加剤９８の樹脂ペレット９９への供給の安定性・精度が向上する。

［液切れ防止監視工程Ｓ２７］
供給制御部８６は、液切れ防止監視工程Ｓ２７として、ポンプ非回転時において受取容器５４の重量を監視し、受取容器５４内の液状添加剤９８の重量が設定下限を下回ったと判断すると、開閉弁５９を開き、受取容器５４に液状添加剤９８を設定重量になるまで供給する。なお、ポンプ回転時に受取容器５４に液状添加剤９８を供給すると、チューブポンプ５３のポンプ流量を不安定にさせるため、液切れ防止監視による液状添加剤９８の補充は行わない。言い換えると、充填容器６０からの液状添加剤９８の補充をチューブポンプ５３の非稼働時に行うことで、受取容器５４に充填される液状添加剤９８の重量測定の安定性・精度を向上させることができ、チューブポンプ５３による液状添加剤９８の供給の安定性・精度を向上させることができる。

以上の工程により、射出成形装置１は、樹脂ペレット９９に対して設定された液状添加剤９８の量を正確かつ安定的に添加することができる。

＜射出成形装置１の特徴・機能のまとめ＞
本実施形態の射出成形装置１の特徴について簡単にまとめて説明する。
（１）少なくとも、その内部にスクリュ１９が回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているシリンダ１１を有する押出機（射出ユニット１０）と、シリンダ１１に樹脂材料（樹脂ペレット９９）を供給するホッパーとを備えた成形装置（射出成形装置１）において、
樹脂ペレット９９に混合させる液状添加剤９８を樹脂ペレット９９に供給する液体供給装置５０と、
液体供給装置５０による樹脂ペレット９９への液状添加剤９８の供給を制御する制御盤８０（液体供給制御部８４）と、
ホッパー１３またはホッパー１３とシリンダ１１との間の経路（供給管１４）に液状添加剤８９を吐出する液滴供給口１７と、
液体供給装置５０に供給する液状添加剤９８を貯留する受取容器５４と、
受取容器５４に貯留されている液状添加剤９８を計量する計量部（ロードセル５７）を有し、
制御盤８０（液体供給制御部８４）は、
樹脂ペレット９９をシリンダ１１に供給するタイミングと液体供給装置５０が液状添加剤９８を供給するタイミングとを同期させる同期制御部８５（同期制御機能）と、
ロードセル５７による液状添加剤９８の計量結果をもとに液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給量を制御する供給制御部８６（供給制御機能）と、
を有する。
液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給動作が、射出ユニット１０の動作と同期するので、樹脂ペレット９９に対し正確に安定して液状添加剤９８を加えることができる。
また、チューブポンプ５３より上流側に設けた受取容器５４に液状添加剤９８を一時的に貯留して、受取容器５４の重量をロードセル５７で計測するため、チューブポンプ５３より下流側において計量する場合と比較して、樹脂ペレット９９に供給する液状添加剤９８の量を確実に計量でき、液状添加剤９８の供給量の調整が的確になる。
（２）供給制御部８６は、液体供給装置５０に設定された液状添加剤９８の供給量と、ロードセル５７が計量した液状添加剤９８の供給に伴う受取容器５４における液状添加剤９８の変動量との差をもとに、液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給量を校正する。
例えば液体供給装置５０（チューブポンプ５３）自体の動作に変動（誤差）が無い場合であっても、チューブ１８に摩耗等の劣化が進むと、液体供給装置５０（チューブポンプ５３）から供給する液状添加剤９８に変動（増加）することがある。供給制御部８６が校正機能を実行することで、チューブ劣化による重量変動を含めた計量変動による影響を排除することができる。
（３）液体供給装置５０は制御盤８０の供給制御部８６の機能を備える。
制御盤８０は、一つの装置として構成されてもよいし、機能に応じて異なる装置に設けられてもよい。例えば、制御盤８０の供給制御部８６は、液体供給装置５０に備わるようにしてもよい。その場合、液体供給装置５０が、ロードセル５７から取得した受取容器５４の重量変動をもとに、液状添加剤９８の供給量に関する校正機能を実行する。
（４）同期制御部８５は、液体供給装置５０からの液状添加剤９８の供給のタイミングを、射出ユニット１０を動作させる動作信号と連動させる。
すなわち、同期制御部８５は、射出ユニット１０の動作と液体供給装置５０の動作を同期させる。例えば、スクリュ１９の回転動作（回転指示信号）と液体供給装置５０による液状添加剤９８の供給動作（チューブポンプ５３）の動作信号を同期させる。
（５）液滴供給口１７は、ホッパー１３内または供給管１４内において水平方向に延出する管状部材である。
（６）ホッパー１３または供給管１４は、樹脂ペレット９９の移動方向に対して垂直な面による断面形状が円形を呈しており、
液滴供給口１７は、その円形の中心に設けられている。
（７）制御盤８０の液体供給制御部８４は、液体供給装置５０が受取容器５４から液状添加剤９８を吸い込むときの吸い込み口（すなわち第２液送管５６の端部５６ｂ）が、受取容器５４内に貯留している液状添加剤９８の内部にあることを監視する液切れ防止部８７を有する。
（８）液状添加剤９８が充填された充填容器６０（パック）を装着可能であって、
充填容器６０から受取容器５４に供給する経路を開閉する開閉弁５９を有し、
制御盤８０は開閉弁５９のオンオフ（開閉）を制御する。
（９）液体供給装置５０は、液状添加剤９８を液滴供給口１７へ輸送するチューブポンプ５３を有する。
（１０）液滴供給口１７は、ガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上である樹脂材料による構成された管状部材からなる。
（１１）液滴供給口１７は、金属部材により構成された管状部材からなる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

図８及び図９を参照して、ホッパー１３とアダプタ１６の構成の変形例を説明する。以下では、ホッパー本体１３ａは逆円錐であり、筒部１３ｂや供給管１４は円筒として例示する。また、ホッパー１３、供給管１４及びアダプタ１６における樹脂供給経路は破線で示している。

図８（ａ）では、ホッパー１３の筒部１３ｂと供給管１４との間にアダプタ１６を配置した構成を示している。アダプタ１６に取り付けられる液滴供給口１７の先端１７ａは、アダプタ１６における断面円形の樹脂供給経路の中心から経路面側にズレた位置にある。図８（ｂ）では、図８（ａ）の構成において、液滴供給口１７の先端１７ａを樹脂供給経路の中心とした構成である。

図８（ｃ）では、アダプタ１６が円盤状のフランジ部１６ａと、フランジ部１６ａ上側の管部１６ｂと、フランジ部１６ａ下側の１６ｃとを有する。アダプタ１６の中心に上下に連通する樹脂供給経路が設けられている。上側の管部１６ｂがホッパー１３の筒部１３ｂに接続され、下側の管部１６ｃが供給管１４に接続される。液滴供給口１７は、フランジ部１６ａに取り付けられている。

図８（ｄ）では、アダプタ１６が円盤状のフランジ部１６ａと、フランジ部１６ａ下側の１６ｃとを有する。アダプタ１６の中心には上下に連通する樹脂供給経路が設けられている。フランジ部１６ａの上面がホッパー１３の筒部１３ｂに接続され、下側の管部１６ｃが供給管１４に接続される。液滴供給口１７は、フランジ部１６ａに取り付けられている。

図８（ｅ）では、アダプタ１６を省いて、ホッパー１３の筒部１３ｂが供給管１４と直接接続されている。液滴供給口１７はホッパー１３の筒部１３ｂに取り付けられる。

図８（ｆ）では、図８（ｄ）の構成において供給管１４を省いた構成となっており、フランジ部１６ａの下側の管部１６ｃがシリンダ１１に直接接続される。

図９（ａ）～図９（ｄ）は、図８（ａ）～図８（ｄ）で示したホッパー１３の構成において、筒部１３ｂを省いてホッパー本体１３ａがアダプタ１６に接続される構成となっている。

１ 射出成形装置
１０ 射出ユニット
１１ シリンダ
１２ 射出ノズル
１３ ホッパー
１３ａ ホッパー本体
１３ｂ 筒部
１４ 供給管
１５ ヒーター
１６ アダプタ
１６ａ フランジ部
１６ｂ、１６ｃ 筒部
１７ 液滴供給口
１８ チューブ
１９ スクリュ
２０ 駆動部
３０ 型締めユニット
３１ プリフォーム金型
３２ ポット金型
３３ ブロー金型
５０ 液体供給装置
５１ 重量測定器
５２ 計量室
５３ チューブポンプ
５４ 受取容器
５５ 第１液送管
５６ 第２液送管
５７ ロードセル
５８ａ、５８ｂ ジョイント
５９ 開閉弁
６０ 充填容器
７１ プリフォーム
７３ 成形品
９５ エア
９８ 液状添加剤
９９ 樹脂ペレット

Claims (11)

1. 少なくとも、その内部にスクリュが回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているシリンダを有する押出機と、前記シリンダに樹脂材料を供給するホッパーとを備えた成形装置において、
   前記樹脂材料に混合させる液状添加剤を前記樹脂材料に供給する液滴供給装置と、
   前記液滴供給装置による前記樹脂材料への前記液状添加剤の供給を制御する制御部と、
   前記ホッパーまたは前記ホッパーと前記シリンダとの間の経路に前記液状添加剤を吐出する供給口と、
   前記液滴供給装置に供給する前記液状添加剤を貯留する容器と、
   前記容器に貯留されている前記液状添加剤を計量する計量部を有し、
   前記制御部は、
   前記樹脂材料を前記シリンダに供給するタイミングと前記液滴供給装置が前記液状添加剤を供給するタイミングとを同期させる同期制御機能と、
   前記計量部による前記液状添加剤の計量結果をもとに前記液滴供給装置による前記液状添加剤の供給量を制御する供給制御機能と、
   を有する成形装置。
2. 前記供給制御機能は、前記液滴供給装置に設定された前記液状添加剤の供給量と、前記計量部が計量した前記液状添加剤の供給に伴う前記容器における前記液状添加剤の変動量との差をもとに、前記液滴供給装置による前記液状添加剤の供給量を校正する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記液滴供給装置は前記制御部の前記供給制御機能を備える、請求項１または２に記載の成形装置。
4. 前記同期制御機能は、前記液滴供給装置からの前記液状添加剤の供給のタイミングを、前記押出機を動作させる動作信号と連動させる、請求項１から３までのいずれか１項に記載の成形装置。
5. 前記供給口は、前記ホッパー内または前記経路内において水平方向に延出する管状部材である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の成形装置。
6. 前記ホッパーまたは前記経路は、前記樹脂材料の移動方向に対して垂直な面による断面形状が円形を呈しており、
   前記供給口は、前記円形の中心に設けられている、請求項１から５までのいずれか１項に記載の成形装置。
7. 前記制御部は、前記液滴供給装置が前記容器から前記液状添加剤を吸い込むときの吸い込み口が、前記容器内に貯留している前記液状添加剤の内部にあることを監視する液切れ防止機能を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の成形装置。
8. 前記液状添加剤が充填されたパックを装着可能であって、
   前記パックから前記容器に供給する経路の開閉弁を有し、
   前記制御部は前記開閉弁のオンオフを制御する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の成形装置。
9. 前記液滴供給装置は、前記液状添加剤を前記供給口へ輸送するチューブポンプを有する
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の成形装置。
10. 前記供給口は、ガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上である樹脂材料による構成された管状部材である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の成形装置。
11. 前記供給口は、金属部材により構成された管状部材である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の成形装置。

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