JP3028910B2 - パリソンの肉厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブロー成形機における
パリソンの肉厚制御方法に係り、特にパリソン肉厚特性
曲線（パリソンパターン）に基づいてダイギャップ量を
制御するパリソンの肉厚制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブロー成形機から押し出されて垂下され
る溶融樹脂からなるパリソンは、目的の製品形状により
パリソンの長手方向に均一でなく、必要に応じて肉厚に
変化をつけて成形される。この場合のパリソンの肉厚制
御方法として従来採用されていた方法のひとつに、射出
ストローク量（あるいは成形時間）とダイギャップ調整
量を直交２軸上の画面にあらかじめ設定したパリソン肉
厚特性曲線を設定し、この成形時間を複数等分した設定
ポイント毎のダイギャップ（換言すると所要肉厚）設定
値を取り出して経時的にコアの位置を制御する、いわゆ
る、パリソンパターンによる制御方法が採用されてい
た。このように、上述したパリソンパターンによる制御
方法では、一旦製品の形状が決まり、その製品の強度に
見合って必要に応じて肉厚を厚くしたり、あるいは薄く
したりしたパリソンパターンを形成し、以下これに倣っ
て同一形状、同一肉厚変化を有する同一の製品を繰り返
し成形する１種大量生産をする場合には、非常に簡便で
効率的である。このようなパリソンパターンは、上述し
た直交２軸画面に主要な複数の点をマスタポイントとし
て設定し、この各点を結ぶ折線として作成され、この折
線に倣って射出ストローク量（換言すれば成形時間）に
対応するダイギャップ量を自動制御していた。しかし、
この折線のパリソンパターンにしたがって成形された製
品は、マスタポイントに対応する位置毎に折線の角度変
更に伴うリング状の筋が生じたり、厚みに不均一な部分
が生じて強度上の弱点が生じるなどの問題があった。そ
こで、これらマスタポイントを結ぶ折線を直ちにパリソ
ンパターンとはせず、各マスタポイントを通過し、か
つ、滑らかな曲線を数学上の処理を経て作成し、得られ
た滑らかな曲線をパリソンパターンとする試みが実施さ
れている。例えば、特開平３−２５６７０６号（特公平
５−３０６０３号）には、マスタポイントの設定後、マ
スタポイント間をスプライン補間法により補間して滑ら
かな曲線とし、曲線の最大値や最小値が生じる個所で
は、この近傍のマスタポイント２点を結ぶ直線に修正し
て得られたものをパリソンパターンとする方法が提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、例えば図６に示すように、補間された曲線Ｂ
（点線で表示）の中で最大値の生じる個所を両隣りのマ
スタポイントＭｊ、Ｍｊ＋１を結ぶ直線に修正して再度
スプライン補間するため、マスタポイントＭｊの左側お
よびマスタポイントＭｊ＋１の右側の曲線部が大きく湾
曲して大きなコブが生じる。このようにして修正された
パリソンパターンＡ（図の実線で表示）は、最初パリソ
ンパターンの作成者が頭の中に描いたイメージ曲線を想
定し、これに基づいてマスタポイントを決定したにも拘
らず、このイメージ曲線と大きく異なったものである。
つまり、修正されて得られたパリソンパターンＡは、イ
メージ曲線を上から押しつぶした形状をしておりイメー
ジ曲線をかなり歪曲したもので、当初作成者が頭の中に
想定したものと違う曲線となってしまうことになり、マ
スタポイントを設定した意図に反することになる。した
がって、イメージ通りのものを得たい場合には、再度マ
スタポイントの設定をやり直してトライアンドエラーで
所望のものに近い曲線が得られるまで作業を繰り返すこ
とになり、大変煩わしいという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決して、
曲線の最大値や最小値があらかじめ設定したマスタポイ
ントを大きく超過しないように、かつ、当初頭の中に想
定していたイメージ曲線に近いようなパリソンパターン
を１度の作業で得られるようにするために、本発明にお
いては、マンドレルとブローヘッドとの間に形成される
間隙に供給した溶融樹脂を射出装置により間隙下端のノ
ズルスリットから押し出して成形されるパリソンの肉厚
制御方法であって、成形中の射出ストロークと前記ノズ
ルスリットのダイギャップ量とを軸とする直交２軸上の
画面にあらかじめ任意に複数個のマスタポイントを設定
し、該マスタポイントを通過する曲線をファジィ推論方
式による補間法により求めた後、隣り合うマスタポイン
トの２点のダイギャップ量がほぼ等しい場合には得られ
た補間曲線が該２点間であらかじめ設定した許容値を超
過しないように該２点における各々の該補間曲線の勾配
を低減して該補間曲線を修正するとともに、マスタポイ
ントのうちダイギャップ量の最大値および最小値を示す
マスタポイントの２点における設定許容値を該補間曲線
が超過しないように該２点のマスタポイントにおける曲
線の勾配を調整して得られた修正曲線をパリソン肉厚特
性曲線とし、該パリソン肉厚特性曲線に基づいて前記ノ
ズルスリットのダイギャップ量を制御する構成とした。

【０００５】

【作用】本発明では、マスタポイント設定後にファジィ
推論方式による補間法で補間した曲線をダイギャップ量
のほぼ等しいマスタポイント間の曲線の最大値または最
小値があらかじめ設定した許容値以内に入るように、両
端の２点のマスタポイントにおける曲線の勾配を低減し
て再度ファジィ推論方式による補間法により修正した
り、マスタポイントの最大値や最小値の点におけるダイ
ギャップ量の設定許容値以内に曲線が入るように、この
マスタポイントにおける曲線の勾配を調整して修正され
た曲線を最終のパリソンパターンと決定し、これに基づ
いてダイギャップ量を制御する。したがって、当初想定
したイメージ曲線に近い肉厚変化を有する成形品が得ら
れる。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係り、図１は
パリソン肉厚制御装置の構成図、図２はパリソンの肉厚
制御方法のフローチャート、図３〜図５はパリソンパタ
ーンの修正曲線の説明図である。図１に示すように、ブ
ロー成形機１は、断面矩形状のブローヘッド２ａとそれ
に接続されるノズル２ｂとからなるダイス２の内部中央
に設けたマンドレル３Ａに嵌装され下方に向かって拡径
するコア３を固設したロッド３ａをパリコンシリンダ８
に連結して上下方向往復動自在に配設するとともに、押
出機６によりダイス２内の樹脂通路２ｃへ供給された溶
融樹脂をコア３とノズル２ｂとの間隙で形成したノズル
スリット７より射出装置４の射出シリンダ５の作動によ
り下方へ押出してパリソンＰを形成するよう構成され
る。ノズルスリット７の最下端の間隙を特にダイギャッ
プ（またはダイギャップ量）と呼び、押出成形されるパ
リソンＰの肉厚を規制する。パリコンシリンダ８へ作動
油を供給するサーボバルブ１０とパリコンシリンダ８の
ロッド３ａの動作量を検出するダイギャップ検出器９と
射出シリンダ５のピストンロッド５ａの動作量を検出す
る位置検出器５ｂはいずれもパリソン肉厚制御装置１６
へ接続される。パリソン肉厚制御装置１６はパリソンカ
ーブを設定する指令信号設定部１１と偏差演算部１２と
ＰＩＤ制御演算設定部１３を内蔵し、ディスプレイ装置
１４と入力装置１５と接続され、吐出中のパリソンＰの
肉厚を任意にコントロールできるように構成される。

【０００７】次に本発明のパリソン肉厚制御方法の処理
手順について説明する。入力装置１５とディスプレイ装
置１４を使用して、縦軸をダイギャップ量Ｇ、横軸を射
出ストロークＳ（あるいは射出時間ｔ）とする直交２軸
上の画面に、滑らかな曲線によって形成されたパリソン
肉厚特性曲線（パリソンカーブまたはパリソンパターン
と称す）を作成する。パリソンパターンの作成手順は後
述する。作成されたパリソンパターンはパリソン肉厚制
御装置１６の指令信号設定部１１に記録格納し、実操業
に際しては、位置検出器５ｂから入力される射出シリン
ダ５の射出ストロークＳ位置におけるダイギャップ量設
定値Ｇ1 とダイギャップ検出器９で検出されたダイギャ
ップ量計測値Ｇ2 との偏差ｅを偏差演算部１２で求め
る。求めた偏差ｅを使ってＰＩＤ制御演算設定部１３で
ＰＩＤ演算を行い、その結果をサーボバルブ１０に出力
しパリコンシリンダ８を作動する。これらの動作を刻々
繰り返すことによりあらかじめ設定されたパリソンパタ
ーンにしたがって射出シリンダ５およびパリコンシリン
ダ８を操作し、ダイギャップ量Ｇを規定の波形に倣って
増減するようになっている。

【０００８】次にパリソンパターンの作成手順について
図２に基づいて説明する。まず、作成者は頭の中に想定
したパリソンパターンのイメージ曲線を考慮しつつ主要
な複数個のマスタポイントＭ1 、Ｍ2 、‥‥、Ｍｉ、‥
‥Ｍｎを、ダイギャップ量Ｇを縦軸、射出ストロークＳ
（あるいは射出時間ｔ）を横軸とするＣＲＴ画面上にポ
インティング・デバイスで指定する。マスタポイント数
ｎは通常５〜１０個程度とする。次に、各マスタポイン
トＭｉを滑らかに連結する補間曲線Ｃをファジィ推論方
式による補間法などの補間により作成する。ファジィ推
論方式による補間法については後述する。次に、マスタ
ポイントの相隣り合う２点でダイギャップ値（ダイギャ
ップ量）が等しいか、ほぼ等しい場合があるかどうか判
定し、もし図３のように存在する場合には、この２点の
マスタポイントＭｊ、Ｍｊ＋１間の曲線があらかじめ設
定された許容値Ｗ以内かどうか判定し、許容値Ｗを越え
る場合にはマスタポイントＭｊ、Ｍｊ＋１における曲線
の勾配ｄｃ／ｄｓに修正係数ｋ（ｋ＝０．８〜０．９の
定数）を乗じて勾配を減少させたうえ固定する。

【０００９】また、図４（ａ）のように、マスタポイン
トＭｊとＭｊ＋１の間の補間曲線Ｃがダイギャップ値が
最大となるマスタポイントＭｍａｘのダイギャップ値＋
許容値Ｗを越えた場合にも同様に、マスタポイントＭｊ
とＭｊ＋１における補間曲線Ｃの勾配を上記と同様に修
正係数ｋ（ｋ＝０．８〜０．９の定数）を乗じて勾配を
減少させたうえ固定する。同様に図４（ｂ）のように、
マスタポイントＭｊとＭｊ＋１の間の補間曲線Ｃが、ダ
イギャップ値が最小となるマスタポイントＭｍｉｎのダ
イギャップ値−許容値Ｗを越えて小さくなる時には、上
記と同様にマスタポイントＭｊとＭｊ＋１における曲線
Ｃの勾配を減少して固定する。以上の操作（各マスタポ
イントＭｊ、Ｍｊ＋１における曲線Ｃの勾配の修正）を
済ませた後、あらためてスプライン補間を実施して所望
の滑らかな曲線Ｆを得る。このように修正された曲線Ｆ
は曲線Ｃに比べて、滑らかに各マスタポイントを通過
し、かつ、マスタポイントのダイギャップ最大個所やダ
イギャップ最小個所に曲線の最大値位置や最小値位置が
近接し、当初描いていたイメージ曲線と近似した曲線と
なる。なお、図５は、図６の従来例を本発明による方法
によって作成した実施例を示すもので、図６に示す大き
なコブが消失しているのがわかる。以上の作成手順を図
解したものが図２のフローチャートであり、このフロー
チャートに記載された操作手順をプログラミングするこ
とにより、マスタポイントの設定や許容値Ｗの設定以後
の作業を自動的に電算化処理することで、迅速かつ容易
に所望のパリソンパターンが得られる。したがって、制
御機器の利便性と汎用性が一層向上する。

【００１０】次に、ファジィ推論方式による補間法につ
いて説明する。本発明では、従来のスプライン補間の欠
点を是正するために、隣り合うマスタポイントＭｊ、マ
スタポイントＭｊ＋１の間の中間点Ｍｊ、ｊ＋１におけ
る肉厚目標値（ダイギャップ値）Ｇの上限値Ｇｍａｘや
下限値Ｇｍｉｎを指定する。すなわち、例えば、図４
（ａ）のマスタポイントＭｊ〜Ｍｊ＋１間ではパリソン
カーブ（修正前の曲線Ｃ）が上側に凸であるから、中間
点Ｍｊ、ｊ＋１では、上限値Ｇｍａｘを指定し、図４
（ｂ）のマスタポイントＭｊ〜Ｍｊ＋１間では、パリソ
ンカーブ（修正前の曲線Ｃ）は下側に凸であるから、中
間点Ｍｊ、ｊ＋１では下限値Ｇｍｉｎを指定する。中間
点Ｍｊ、ｊ＋１の上限値Ｇｍａｘや下限値Ｇｍｉｎを定
める場合、ファジィ推論方法を使用し、マスタポイント
ＭｊとマスタポイントＭｊ＋１の距離が長いほど、凸部
または凹部の曲率を緩やかにする必要があるので、肉厚
目標値Ｇである上限値は小さく、下限値は大きくする。
逆に、マスタポイントＭｊ、Ｍｊ＋１の距離が短い時に
は凸部または凹部の曲率をきつくする。この曲率を緩く
したり、きつくしたりする度合を、本発明ではファジィ
推論により決定しようとするもので、マスタポイントＭ
ｊ、マスタポイントＭｊ＋１との２点間距離Ｌ（ｍｍ）
を算出して図７より入力メンバーシップ関数のファジィ
変数を決定し、この入力メンバーシップ関数のファジィ
変数より図８によりオフセット値ＯＦ（ｍｍ）を決定す
る。図７、図８の入力メンバーシップ関数、出力メンバ
ーシップ関数のファジィ変数（ＮＮ、ＮＺ、ＮＰ、Ｚ
Ｅ、ＰＮ、ＰＺ、ＰＰ）はそれぞれ図９に示す意味を示
している。オフセット値ＯＦ（ｍｍ）が決定されると、
中間点Ｍｊ、ｊ＋１は下式で算出される。

【００１１】

【数１】

【００１２】以上のようにして、今までのｎ個のマスタ
ポイントＭ1 、Ｍ2 、‥‥、Ｍｎで構成されるマスタポ
イント数列ＭＭｎ＝｛Ｍ1 、Ｍ2 、‥‥、Ｍｊ、Ｍｊ＋
１、‥‥、Ｍｎ｝に新しく決定された中間点Ｍｊ、ｊ＋
１を加えたマスタポイント数列ＭＭｎ＋１＝｛Ｍ1 、Ｍ
2 、‥‥、Ｍｊ、Ｍｊ、ｊ＋１、Ｍｊ＋１、‥‥、Ｍ
ｎ｝が構成される。以下同様な手順を経て、ＭＭｎ＋
２、ＭＭｎ＋３、‥‥、Ｍｎ＋ｍのマスタポイント数列
を必要な程度まで作成する。ＭＭｎよりＭＭｎ＋ｍへ中
間点を順次作成していく細分化作業の程度は、あらかじ
め細分化回数ｍの値を指定することによって設定され
る。

【００１３】ファジィ推論で用いるファジィルールは、
以下のように設定できる。 （ルール１）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が非常に小
さければ（図７のＮＮに該当）、オフセット量を大きく
する（図８のＰＰに該当）。 （ルール２）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が普通に小
さければ（図７のＮＺに該当）、オフセット量を普通に
大きくする（図８のＰＺに該当）。 （ルール３）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が少し小さ
ければ（図７のＮＰに該当）、オフセット量を少し大き
くする（図８のＰＮに該当）。 （ルール４）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が普通であ
れば（図７のＺＥに該当）、オフセット量を普通にする
（図８のＺＥに該当）。 （ルール５）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が少し大き
ければ（図７のＰＮに該当）、オフセット量を少し小さ
くする（図８のＮＰに該当）。 （ルール６）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が普通に大
きければ（図７のＰＺに該当）、オフセット量を普通に
小さくする（図８のＮＺに該当）。 （ルール７）ＭｊとＭｊ＋１の２点間の距離が非常に大
きければ（図７のＰＰに該当）、オフセット量を非常に
小さくする（図８のＰＰに該当）。 次に、実際の適用例について説明する。例えば、Ｍｊと
Ｍｊ＋１の２点間の距離を３３ｍｍとすれば、距離が少
し小さい（ＮＰ）のグレード値Ｘ＝０．７と距離が普通
（ＺＥ）のグレード値Ｘ＝０．３が得られる。次に、上
記制御ルールにおいて、（ルール５）と（ルール４）を
用いて 「オフセット量を少し小さくする」 グレード値Ｘ＝０．７‥‥ 「オフセット量を普通にする」 グレード値Ｘ＝０．３‥‥ が得られる。、に示されるグレード値Ｘより、制御
量を決定するためのメンバーシップ関数（図８）の「オ
フセット量を少し小さくする」および「オフセット量を
普通にする」をそれぞれ０．７倍、０．３倍し、それら
を重ねた図１０が得られる。得られた図形について、左
右の面積が同じになるような点（重心）を制御量とし、
調整弁へ信号を出力する。今回の場合は「オフセット量
を３．５ｍｍにする」（この計算式は後述する）が得ら
れる。なお、この推論方法には、他にも色々な方法が提
案されているが、本明細書では上記例の説明によるＭａ
ｍｄａｎｉ方式（ｍｉｎ−ｍａｘ合成法）を採用する。

【００１４】上述したファジィ推論の適用例の実際の手
順をまとめると以下のとおりとなる。 （１）ＩＦ部のメンバーシップ関数に実際のＭｊとＭｊ
＋１の２点間距離の計測値を入れる。 （例）３３ｍｍを図７のメンバーシップ関数群に入れる
とＮＰ、ＺＥのメンバーシップ関数が該当する。それぞ
れのグレード値Ｘは０．７、０．３である。 （２）上記ＩＦ部のメンバーシップ関数ＮＰ、ＺＥに該
当するルールは（ルール５）と（ルール４）である。 （３）上記ルールのＴＨＥＮ部のメンバーシップ関数を
ＩＦ部のグレード値Ｘ＝０．７、グレード値Ｘ＝０．３
にて頭切り法（αカット法ともいう）を行う。 （４）頭切りを行った面積Ｓ1 、Ｓ2 の合成を行う。 （５）各面積をＳ1 、Ｓ2 とし、また面積Ｓ1 の重心を
ω1 、面積Ｓ2 の重心をω2 とすれば、求める推論値
（合成三角形の重心）ω0 とすれば、計算式は以下のよ
うになる。

【００１５】 ω0 ＝（ω1 ×Ｓ1 ＋ω2 ×Ｓ2 ）／（ω1 ＋ω2 ）

【００１６】上記例で当てはめると、ω1 ＝−５、ω2
＝０となり、ω0 ＝Ｓ1 となる。一方、面積Ｓ1 は三角
形であるので、Ｓ1 ＝１／２×０．７×１０＝３．５で
あり、推論値ω0 ＝３．５ｍｍとなる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、所望のパリソンパターンが簡便容易に得られ、新規
の成形条件設定や成形条件変更に伴う時間短縮が可能と
なり、パリソン厚さの微量調整が容易に遂行されるか
ら、成形品品質が向上するとともに、生産性と運転操作
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るパリソン肉厚制御装置の
構成図である。

【図２】本発明の実施例に係るパリソン肉厚制御方法の
フローチャートである。

【図３】本発明の実施例に係るパリソンパターンの説明
図である。

【図４】本発明の実施例に係るパリソンパターンの説明
図である。

【図５】本発明の実施例に係るパリソンパターンの説明
図である。

【図６】従来のパリソンパターンの１実施例である概略
図である。

【図７】本発明の実施例に係るファジィ推論方式の入力
メンバーシップ関数の説明図である。

【図８】本発明の実施例に係るファジィ推論方式の出力
メンバーシップ関数の説明図である。

【図９】本発明の実施例に係るファジィ推論方式のファ
ジィ変数の説明図である。

【図１０】本発明の実施例に係るファジィ推論方式の適
用例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ブロー成形機 ２ ダイス ２ａ ブローヘッド ２ｂ ノズル ２ｃ 樹脂通路 ３ コア ３Ａ マンドレル ３ａ ロッド ４ 射出装置 ５ 射出シリンダ ５ａ ピストンロッド ５ｂ 位置検出器 ６ 押出機 ７ ノズルスリット ８ パリコンシリンダ ９ ダイギャップ検出器 １０ サーボバルブ １１ 指令信号設定部 １２ 偏差演算部 １３ ＰＩＤ制御演算設定部 １４ ディスプレイ装置 １５ 入力装置 １６ パリソン肉厚制御装置 Ｇ ダイギャップ量（ダイギャップ値） Ｇ1 ダイギャップ量設定値 Ｇ2 ダイギャップ量計測値 Ｇｍａｘ 上限値 Ｇｍｉｎ 下限値 Ｓ 射出ストローク ｅ 偏差 Ｍｉ、Ｍｊ マスタポイント Ｍｊ、ｊ＋１ ＭｊとＭｊ＋１の中間点 Ｗ 許容値（許容幅） ｇ（Ｍｉ） Ｍｉにおける設定ダイギャップ値 Ｍｍａｘ ｇ（Ｍｉ）が最大となるマスタポイント Ｍｍｉｎ ｇ（Ｍｉ）が最小となるマスタポイント Ａ 修正前曲線（従来） Ｂ 修正後曲線（従来） Ｃ 補間曲線（修正前曲線） Ｆ 最終補間曲線（修正後曲線） Ｌ Ｍｊ、Ｍｊ＋１の２点間距離 ＯＦ オフセット値 ＭＭｎ マスタポイント個数ｎのマスタポイント数列 ＭＭｎ＋ｍ マスタポイント個数ｎ＋ｍのマスタポイン
ト数列 Ｓ1 面積（三角形） Ｓ2 面積（三角形） ω0 推論値（合成三角形の重心） ω1 重心 ω2 重心 Ｘ グレード値

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレルとブローヘッドとの間に形成
   される間隙に供給した溶融樹脂を射出装置により間隙下
   端のノズルスリットから押し出して成形されるパリソン
   の肉厚制御方法であって、成形中の射出ストロークと前
   記ノズルスリットのダイギャップ量とを軸とする直交２
   軸上の画面にあらかじめ任意に複数個のマスタポイント
   を設定し、該マスタポイントを通過する曲線をファジィ
   推論方式による補間法により求めた後、隣り合うマスタ
   ポイントの２点のダイギャップ量がほぼ等しい場合には
   得られた補間曲線が該２点間であらかじめ設定した許容
   値を超過しないように該２点における各々の該補間曲線
   の勾配を低減して該補間曲線を修正するとともに、マス
   タポイントのうちダイギャップ量の最大値および最小値
   を示すマスタポイントの２点における設定許容値を該補
   間曲線が超過しないように該２点のマスタポイントにお
   ける曲線の勾配を調整して得られた修正曲線をパリソン
   肉厚特性曲線とし、該パリソン肉厚特性曲線に基づいて
   前記ノズルスリットのダイギャップ量を制御するパリソ
   ンの肉厚制御方法。