JP3785055B2 - Molding simulation apparatus, program and information recording medium used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2ステージ方式(コールドパリソン方式)のブロー成形装置または1ステージ方式(ホットパリソン方式)の射出延伸ブロー成形装置にてブロー成形される容器の肉厚分布をシミュレーションする成形シミュレーション装置、それに用いるプログラム及び情報記録媒体に関する。
【0002】
【背景技術】
ブロー成形装置または射出延伸ブロー成形装置にてブロー成形される容器は、商品価値を有するためには、容器の肉厚分布が適正に得られなければならない。
【0003】
従来、ボトルメーカまたは飲料メーカ等が希望する容器の外形形状を満足させるために、ブロー成形装置または射出延伸ブロー成形装置の各部の成形条件データを経験に基づいて調整したり、あるいは容器の成形に用いられるプリフォーム(パリソン)の形状を経験に基づいて設計していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの作業は熟練者の経験と勘に大きく依存し、過去のデータに基づいて試行錯誤により各所の成形条件を調整したり、プリフォーム形状を設計せざるを得なかった。
【0005】
本発明の目的は、コンピュータを用いてブロー成形される容器の肉厚分布をシミュレーションすることで、適正なプリフォーム設計、あるいは装置にて設定すべき成形条件の設定を支援し、短時間にて容易にプリフォーム形状または成形条件等を決定することができる成形シミュレーション装置、それに用いるプログラム及び情報記録媒体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る成形シミュレーション装置は、
成形すべき最終容器の形状データを設定する手段と、
ブロー成形の対象とされるプリフォームの形状データを設定する手段と、
ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度に影響する温度条件データを設定する手段と、
設定された前記プリフォームの形状データ及び前記温度条件データに基づいて、ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
前記最終容器及び前記プリフォームの形状データと、ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度分布とに基づいて、前記最終容器の肉厚分布を生成する手段と、
前記プリフォームの温度分布及び前記最終容器の肉厚分布を表示する出力手段と、
を有することを特徴とする。
【0007】
最終容器に要求される特性のうち重要な要素は、最終容器の肉厚分布である。この肉厚分布をシミュレーションするには、ブロー成形対象のプリフォーム及び最終容器の形状データと共に、ブロー直前のプリフォームの温度分布が必要である。本発明の一形態では、ブロー直前のプリフォームの温度条件データを、ブロー成形対象のプリフォームの形状データと、そのプリフォームの温度に影響を与える温度条件とから求めることで、容器の肉厚分布のシミュレーションを可能とした。
【0008】
ここで、ブロー成形の対象となる成形品とは、通常のブロー成形プロセスではプリフォーム(パリソン)である。
【0009】
ブロー直前の成形品の温度に影響を与える温度条件データとは、プリフォームの場合は射出成形工程時の温度、金型より取り出された後の温度変動などであり、射出成形後のプリフォームを温調する場合にはその温調条件も加味される。
【0010】
本発明の他の態様は、ブロー成形装置にて成形樹脂材料製のプリフォームを温調装置にて延伸適温に温調した後にブロー成形して得られる容器の肉厚分布をシミュレーションする成形シミュレーション装置であって、
成形すべき前記容器の形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データを設定する手段と、
前記温調装置での温調条件データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データ及び前記温調装置での温調条件データに基づいて、ブロー直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
ブロー直前の前記プリフォームの温度分布と、前記容器の形状データと、前記プリフォームの形状データとに基づいて、前記容器の肉厚分布を生成する手段と、
を有することを特徴とする。
【0011】
本発明の一態様では、2ステージ方式(コールドパリソン方式)にて成形される容器の肉厚分布をシミュレーションしている。
【0012】
この場合、最終容器にブロー成形する対象はプリフォーム(パリソン)であり、2ステージ方式では常温のプリフォームがブロー成形装置に投入されるので、ブロー直前のプリフォームの温度分布は、プリフォームの形状データと、ブロー前にプリフォームを温調(加熱)するための温調装置(加熱装置)に設定される温度条件とに基づいて特定できる。
【0013】
本発明のさらに他の態様は、成形樹脂材料よりプリフォームを射出成形し、前記プリフォームを温調装置にて延伸適温に加熱した後に容器にブロー成形する射出延伸ブロー成形装置にて成形される前記容器の肉厚分布をシミュレーションする成形シミュレーション装置であって、
成形すべき前記容器の形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの射出成形条件データを設定する手段と、
前記温調装置での温調条件データを設定する手段と、
前記プリフォームの初期形状データ、前記射出成形条件データ及び前記温調装置での温調条件データに基づいて、ブロー直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
前記プリフォームの温度分布と、前記容器の形状データと、前記プリフォームの形状データとに基づいて、前記容器の肉厚分布を生成する手段と、
を有することを特徴とする。
【0014】
本発明のさらに他の態様では、1ステージ方式(ホットパリソン方式)にて成形される容器の肉厚分布をシミュレーションしている。この場合、2ステージ方式には加味されなかった射出成形条件データも考慮して、ブロー直前のプリフォームの温度分布が求められる。
【0015】
これらの成形シミュレーション装置では、プリフォームの形状データを変更することで、容器の肉厚分布を変更して、プリフォームの形状を設計支援する設計支援装置として用いることができる。
【0016】
あるいは、温調装置の温調条件データを変更することで、容器の肉厚分布を変更して、温調装置の温度条件データを設定支援する成形条件設定支援装置として用いることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
<第1の実施の形態>
まず、本発明を1ステージ方式(ホットパリソン方式)の射出延伸ブロー成形装置にてブロー成形される容器の肉厚分布をシュミレーションする装置に適用した第1の実施の形態について説明する。
【0019】
(射出延伸ブロー成形装置の説明)
図1は、回転盤型の射出延伸ブロー成形装置の概略説明図であり、例えば日精エー・エス・ビー機械(株)製のASB機シリーズとして周知の機械の概略図である。
【0020】
この機械は、図示しない回転盤の4箇所に設けられたネック型を90度毎に間欠回転させて、射出成形ステーション10、温調ステーション12、ブロー成形ステーション14及び取り出しステーション16に循環搬送するものである。
【0021】
射出成形ステーション10では、射出装置18より射出される樹脂材料をホットランナー型及びゲートを介して、ネック型、射出コア型及び射出キャビティー型にて規定されるキャビティー内に充填して、プリフォームを射出成形する。
【0022】
温調ステーション14では、ネック型に保持されたプリフォームの内部に加熱コアを、プリフォームの周囲に加熱ポットを配置して、縦方向温度分布を付与してプリフォームを延伸適温に温調する。本実施の形態の温調装置とは、温調コア及び温調ポットである。
【0023】
ブロー成形ステーション16では、ネック型に保持されたプリフォームをブローキャビティー型とブローコア型とで型締めして、ブローエアーと延伸ロッドとによりプリフォームを容器に二軸延伸ブロー成形する。
【0024】
取り出しステーション16では、ネック型より容器を取り出して装置外部に搬出する。
【0025】
(成形シミュレーション装置の説明)
本実施の形態の成形シミュレーション装置は、図2に示すように、コンピュータ本体20とその付属機器30〜32にて構成されるが、図1に示す射出延伸ブロー成形装置に内蔵されても良い。
【0026】
図2に示すコンピュータ本体20は、一般のパーソナルコンピュータ本体と同じであり、CPU21のバスラインに、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)22、ROM(リード・オンリー・メモリ)23、ハードディスク24、フレキシブルディスク、CDなどの外部ディスク30をドライブする外部ディスクドライバ25、キーボード、マウス等の入力装置31に接続される入出力装置26、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置32に接続される入出力装置27等が接続される。
【0027】
そして、この成形シミュレーション装置では、コンピュータにて成形シミュレーションを実施させるための手順を示すプログラムが、図2に示すROM23、ハードディスク24または外部ディスク30に格納されている。外部ディスク30にプログラムが格納されている場合は、その外部ディスク30が本発明の情報記録媒体となる。
【0028】
(成形シミュレーション装置の動作)
この成形シミュレーション装置の動作を、図3に示すフローチャート等を参照して説明する。
【0029】
図3のステップ1では、成形すべきボトルの形状データが、図2に示す入力装置31を介して設定入力される。図4は、ボトルの形状データ設定後に、図2の出力装置32に表示される確認画面の一例を示している。図4では、ボトルの外形の形状変化点となる14箇所が滑らかに結ばれるように、直線と曲線とでボトルの外形が表現されている。なお、このときに、ボトルの口径、容量、高さ及び重量が併せて設定される。これらのデータは、ボトルデザインNO.L5285として、図2に示す例えばRAM22等の記憶装置に記憶される。
【0030】
図3のステップ2では、図4に示すボトルを成形するためのプリフォームの形状データが設定入力される。図5は、この工程の設定入力後に図2の出力装置32に表示される画面の一例を示している。図5に示すプリフォームの形状データは、X,Y座標を用いて表現される。図5では、中心線から外壁までの横軸長さを示す横軸座標X0、底部から外壁までの高さを示す縦軸座標Y0、肉厚W、中心線から内壁までの横軸長さを示す横軸座標XI(X0−W)が、例えば計7箇所の各位置毎に単位mmで示されている。これらのデータも、プリフォームデザインNO.L5286Rとして、図2に示す例えばRAM22等の記憶装置に記憶される。
【0031】
これらの数値データの設定を簡易化するために、ステップ1にて設定された今回のボトルの形状データと、過去に入力されて例えばハードディスク24等の記憶装置に記憶されたボトル形状に対応するプリフォーム形状データとに基づいて、候補となる値を表示させることも可能である。
【0032】
なお、ステップ1,2の終了後に、図6に示すように、設定したボトル及びプリフォームの形状データを確認する画面を、図2に示す出力装置32にて表示出力しても良い。
【0033】
図3のステップ3では、プリフォームの成形樹脂材料が選択される。ここでは、ポリエチレンテレフタレート(PET)が成形樹脂材料として選択されたものとして以下のステップを説明する。
【0034】
図3のステップ4では、樹脂がゲートからキャビティーに充填する過程でのプロファイルを決定する射出成形条件データを設定する。一例として、この工程にて図2の出力装置32にて表示される条件設定画面の一例を図7に示す。
【0035】
図3のステップ5では、図1の温調ステーション12に設けられた温調装置(温調コア及び温調ポット)での温度条件が設定される。図8は、ステップ5での温度条件設定画面を示している。
【0036】
ステップ1〜5が成形条件設定ステップであり、以降のステップでは、設定された条件データに基づいたシミュレーション結果が出力装置31に表示出力される。
【0037】
図3のステップ6では、射出成形ステーション10にてプリフォームを成形し、温調ステーション12での温調装置にて温調された後のブロー成形直前のプリフォームの温度分布が出力される。図9は、図2の出力装置32に表示出力されるプリフォームの温度分布を示す図である。同図において、外壁温度はTo、内壁温度はTi、壁中間位置の温度はTeとして、プリフォームの縦軸位置での温度分布が表示される。
【0038】
この温度分布は、ステップ2にて設定されたプリフォームの形状データと、ステップ3にて設定された成形樹脂材料と、ステップ4にて設定された射出成形工程でのプロファイルと、ステップ5で設定された温調条件とに基づいて計算される。なお、予め設定されている射出延伸ブロー成形装置に特有の成形データとして、ステップ2〜4での設定条件以外でプリフォームのブロー直前での温度に影響を与えるデータを考慮することも可能である。例えば射出成形ステーション10での離型後から温調ステーション12での温調開始までの時間などが温度分布の計算に考慮されても良い。
【0039】
図3のステップ7では、プリフォームとボトルの肉厚分布が出力される。図10は、ステップ7にて図2の出力装置32に表示出力される画面の一例を示している。
【0040】
本実施の形態では、ボトルの肉厚分布を数値的に評価するために、成形樹脂材料の配向度が指標として用いられている。本実施の形態では、その指標としてMDE(Material Distribution Efficiency)を百分率にて示している。このMDEは、ボトル表面積をA、ボトル平均肉厚をW、ボトルの各分割部位での表面積、肉厚の値をそれぞれai,wiとすると、以下の式(1)にて表わされる。
【0041】
【数1】
【0042】
評価数値MDEが85%以上であれば、ボトルの肉厚分布は良好と判断しており、図10の例ではMDE=93.33%であるので基準をクリアーしている。
【0043】
この後、図3のステップ8では、付帯情報としてプリフォームの内側、外側の延伸倍率が表示され、ステップ9では酸素透過率とCO2透過率とが表示される。
【0044】
ここで、図10の例では、矢印Aで示す領域に窪みがあり、ボトル形状として好ましくないことが視覚的に認識できる。
【0045】
そこで、ステップ2、4,5のうち、いずれかの条件データを変更してボトル形状の修正を試みる。ここでは、ステップ2に戻り、プリフォームの形状データの一部を変更するものとする。
【0046】
ステップ2にてプリフォームの形状データの一部を変更し、ステップ3〜7を再度経た後に図2の出力装置32に表示出力される画面の一例を図11に示す。
【0047】
図11に示すように、矢印Bで示すプリフォームの肉厚が4.22mmに変更された結果(図10では4.10mmであった)、矢印Cで示すようにボトルの窪みは幾らか改善され、MDEの数値も93.76%に向上した。
【0048】
図12では、矢印Dに示すプリフォームの肉厚が4.00mmに変更された結果(図10及び図11では4.10mmであった)、矢印Eで示すようにボトルの窪みはさらに改善され、MDEの数値も94.09%まで向上した。
【0049】
このように、成形条件データを設定してボトルの肉厚分布をシミュレーションする操作を繰り返すことで、最適な成形条件データを設定することができる。
【0050】
特に、プリフォームの設計段階でこの成形シミュレーション装置を用いれば、プリフォームの設計支援装置として利用することができる。
【0051】
あるいは、成形者がプリフォームの形状データ以外の成形条件例えば温度条件設定する際にこの成形シミュレーション装置を用いれば、成形条件設定支援装置として利用できる。
【0052】
<第2の実施の形態>
次に、本発明を2ステージ方式(コールドパリソン方式)に用いられるブロー成形装置にてブロー成形される容器の肉厚分布をシミュレーションする装置に適用した実施の形態について説明する。
【0053】
(ブロー成形装置及び成形シミュレーション装置の説明)
図13は、プリフォームまたはボトルを倒立保持する搬送ブロックをチェーン搬送するブロー成形装置の概略説明図であり、日精エー・エス・ビー機械(株)製のNBシリーズ機として周知の機械の概略図である。
【0054】
図13において、矩形状のチェーン搬送路途中には、供給装置100、第1の温調装置110、第2の温調装置120、ブロー成形装置130及び取り出し装置140が設けられている。
【0055】
供給装置100では、本ブロー成形装置とは別個の射出成形装置にて射出成形された常温のプリフォームが供給される。第1,第2の温調装置(加熱装置)110,120には、プリフォームの搬送路を挟んで一方のサイドには複数の棒状のクウォーツヒータが、他方のサイドには反射板が設けられる。ブロー成形装置130には、ブローキャビティー型及びその型締め装置等が配置され、プリフォームをボトルに延伸ブロー成形する。取り出し装置140は、成形されたボトルを装置外部に取り出すものである。
【0056】
また、このブロー成形装置に用いられる成形シミュレーション装置は、ブロー成形装置に内蔵されるか、あるいは図2に示すコンピュータ本体20及びその付属機器30〜32で構成される。
【0057】
(成形シミュレーション装置の動作)
図14に、図13に示したブロー成形装置での成形シミュレーションを実施するフローチャートが示されている。図14のステップ1,2,4は図3のステップ1,2,3と同じであり、図14のステップ3(ボトルとプリフォームの適合性の確認)は図6に示す表示画面によって実施される。なお、本実施形態はコールドパリソン方式であるため、図3のステップ4で示す射出成形過程の条件設定は不要である。
【0058】
図14のステップ5は、図3のステップ5に相当している。ここでは、ステップ7でのヒータ出力条件とヒータの位置の決定について、図15を参照して説明する。
【0059】
図15は、ステップ6での設定画面を示している。図13に示す第1,第2の温調装置110,120には共に、図15に示すように、プリフォーム200の搬送路を挟んだ一方のサイドに複数本例えば8本のヒータ例えばクウォーツヒータ210が配置され、他方のサイドに反射板(REFLECTOR)220が配置されている。クウォーツヒータ210の背面にはバックプレート(BACKPLATE)230が配置されている。
【0060】
「ヒータの位置」として、図15中にて8本のヒータの各位置として、バックプレート230とヒータ210との間の距離、ヒータ210間の距離が単位(mm)にて入力される。「ヒータ出力条件」として、図15に8本のヒータのID:1〜8について、かつ、第1,第2の温調装置110,120にそれぞれ対応するグループ1,2毎に、ヒータ入力パワーがパーセント入力される。
【0061】
ステップ6ではこの他に、第1,第2の加熱装置110,120にプリフォームが停止されている時間、第1,第2の加熱装置110,120間にプリフォームが停止している時間(放冷時間)、第2の加熱装置120とブロー成形装置130との間の待機部でプリフォームが停止している時間、第1,第2の加熱装置110,120内の冷却エアの温度、風速、冷却の有無等の諸条件データを設定することもできる。
【0062】
図14のステップ6は、図3のステップ7と同じであるが、ここではボトル表面のパール、ヘイズが予測されている。
【0063】
図14のステップ7,8は、図3のステップ7〜8に相当している。なお、図14のステップ8にて求められるボトルの肉厚分布には、射出成形条件データは考慮されない。本ブロー成形装置に投入されるプリフォームは常温であるからである。なお、本ブロー成形装置に投入されるプリフォームの温度を設定することも可能である。本成形装置への投入前のプリフォームを予備加熱したり、あるいは射出成形装置と本ブロー成形装置をインライン接続してボトルを生産することもあるからである。
【0064】
この第2の実施の形態においても、成形条件データを設定してボトルの肉厚分布をシミュレーションする操作を繰り返すことで、最適な成形条件データを設定することができる。また、ヒータ出力のみを一つずつ変化させて最適肉厚を設定することを繰り返して、全てのヒータ出力を決定する自動最適化プログラムを用いて、最適な成形条件データを設定することもできる。
【0065】
特に、図13のブロー成形装置と組合わせて用いられる射出成形装置にて射出成形されるプリフォームの設計段階でこの成形シミュレーション装置を用いれば、プリフォームの設計支援装置として利用することができる。
【0066】
あるいは、図13に示すブロー成形装置の成形者が成形条件例えば温度条件設定する際にこの成形シミュレーション装置を用いれば、成形条件設定支援装置として利用できる。
【0067】
<第3の実施の形態>
次に本発明を、第1の実施の形態とは異なるタイプの射出延伸ブロー成形装置にてブロー成形される容器の肉厚分布をシミュレーションする装置に適用した第3の実施の形態について説明する。
【0068】
(射出延伸ブロー成形装置及び成形シミュレーション装置の説明)
図16は、射出成形ステーション300、移送ステーション400及びブロー成形ステーション500を共通機台上に配列した射出延伸ブロー成形装置の概略説明図であり、例えば日精エー・エス・ビー機械(株)製のPF機シリーズとして周知の機械の概略図である。
【0069】
射出成形ステーション300は、射出装置310、射出成形部320及び冷却・取出部330を有する。射出成形部320にて正立状態で射出成形されたプリフォームはネック型及びコア型にて搬送され、冷却・取出部330にて冷却された後に取り出される。
【0070】
移送ステーション400は、その機能として、射出成形ステーション300よりプリフォームを受け取る受取部410、プリフォーム配列ピッチを射出成形ピッチからブロー成形ピッチに変換するピッチ変換部420、プリフォームを正立状態から倒立状態に反転させる反転部430、プリフォームをブロー成形ステーション500に受け渡す受渡部440を有する。上記機能を有する限り、作業順序を変更したり、2つの作業を同時に実施することも可能である。
【0071】
ブロー成形ステーション500は、移送ステーション400からプリフォームを受け取る受取部510、プリフォームを温調する温調部520、プリフォームをボトルにブロー成形するブロー成形部530、ボトルを装置外部に取り出す取出部540を有する。
【0072】
また、この射出延伸ブロー成形装置に用いられる成形シミュレーション装置は、射出延伸ブロー成形装置に内蔵されるか、あるいは図2に示すコンピュータ本体20及びその付属機器30〜32で構成される。
【0073】
(成形シミュレーション装置の動作)
図17に、図16に示した射出延伸ブロー成形装置での成形シミュレーションを実施するフローチャートが示されている。図17のステップ1〜4は図3のステップ1〜4と同じである。
【0074】
図17のステップ5が、図14のステップ5(図15)に相当している。ここで、図16の温調部520でも図13の第1,第2の温調装置110,120と同様な構造を採用しており、図17のステップ5では図14のステップ5と同様な設定が行われる。なお、図17のフローチャートは、日精エー・エス・ビー機械(株)製のPB機シリーズに共用されるフローチャートであり、PFシリーズ機に不要な条件設定はスキップされる。なお、図16のステップ6では、周囲の環境温度や加熱装置に冷却ブロアを設けた場合のエアー風速、温度、時間などが設定される。時間とは、加熱装置内にプリフォームが停止している時間や、加熱装置間で放冷されている時間などを意味する。図17のステップ8〜11は、図3のステップ6〜9と同じである。
【0075】
この第3実施の形態においても、成形条件データを設定してボトルの肉厚分布をシミュレーションする操作を繰り返すことで、最適な成形条件データを設定することができる。
【0076】
特に、射出成形されるプリフォームの設計段階でこの成形シミュレーション装置を用いれば、プリフォームの設計支援装置として利用することができる。
【0077】
あるいは、図16に示すブロー成形装置の成形者が成形条件例えば温度条件設定する際にこの成形シミュレーション装置を用いれば、成形条件設定支援装置として利用できる。
【0078】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。ブロー成形される容器の肉厚分布は、ボトル及びプリフォームの形状と、ブロー成形直前のプリフォーム温度分布とに基づいて決定できる。従って、本発明の成形シミュレーション装置は、いかなるブロー成形機あるいは射出延伸ブロー成形機にてブロー成形される容器の肉厚分布のシミュレーションに適用できる。
【0079】
また、耐熱容器の一次ブロー成形品の肉厚分布のシミュレーションにも本発明を適用できる。この場合のプロセスでは、プリフォームを一次ブローして一次ブロー成形品とし、その一次ブロー成形品を二次ブロー(最終ブロー)して二次ブロー(最終)成形品を得ることになる。プリフォーム及び一次ブロー成形品の形状データと、一次ブロー直前のプリフォームの温度分布を利用すれば、一次ブロー成形品の肉厚分布を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にて用いられる回転盤型の射出延伸ブロー成形装置の概略説明図である。
【図2】本発明の成形シミュレーションの装置のある一例であるコンピュータ本体及びその付属機器を示すブロック図である。
【図3】図1に示す装置にて成形される容器の肉厚分布を、図2の装置にてシミュレーションする動作を示すフローチャートである。
【図4】図3に示すステップ1の動作後の確認画面の概略説明図である。
【図5】図3に示すステップ2の形状データ設定画面の一例を示す概略説明図である。
【図6】図3に示すステップ2の操作後に表示される確認画面の一例を示す概略説明図である。
【図7】図3に示すステップ4の射出条件設定画面の一例を示す概略説明図である。
【図8】図3に示すステップ5の温調条件設定画面の他の一例を示す概略説明図である。
【図9】図3に示すステップ6にて表示されるブロー直前のプリフォームの温度分布の一例を示す概略説明図である。
【図10】図3に示すステップ7にて表示される容器の肉厚分布の一例を示す概略説明図である。
【図11】プリフォームの形状データの一部を変更した後に、図3に示すステップ7にて表示される容器の改善された肉厚分布の一例を示す概略説明図である。
【図12】プリフォームの形状データの一部をさらに変更した後に、図3に示すステップ7にて表示される容器のさらに改善された肉厚分布の一例を示す概略説明図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態にて用いられるブロー成形装置の概略説明図である。
【図14】図13に示す装置にて成形される容器の肉厚分布を、図2の装置にてシミュレーションする動作を示すフローチャートである。
【図15】図14に示すステップ5の動作時に表示される画面の一例を示す概略説明図である。
【図16】本発明の第3の実施の形態にて用いられるブロー成形装置の概略説明図である。
【図17】図16に示す装置にて成形される容器の肉厚分布を、図2の装置にてシミュレーションする動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 射出成形ステーション
12 温調ステーション
14 ブロー成形ステーション
16 取り出しステーション
18 射出装置
20 コンピュータ本体
21 CPU
22 RAM
23 ROM
24 ハードディスク
25 外部ドライバディスク
26,27 入出力装置
30 外部ディスク
31 入力装置
32 出力装置
100 供給装置
110 第1の温調装置
120 第2の温調装置
130 ブロー成形装置
140 取り出し装置
200 プリフォーム
210 クウォーツヒータ
220 反射板
230 バックプレート
300 射出成形ステーション
310 射出装置
320 射出成形部
330 射出成形部
340 冷却・取出部
400 移送ステーション
410 受取部
420 反転部
430 ピッチ変換部
440 受渡部
500 ブロー成形ステーション
510 受取部
520 温調部
530 ブロー成形部
540 取出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding simulation apparatus for simulating the thickness distribution of a container blow-molded by a two-stage type (cold parison type) blow molding apparatus or a one-stage type (hot parison type) injection stretch blow molding apparatus, and The present invention relates to a program to be used and an information recording medium.
[0002]
[Background]
In order for a container blow-molded by a blow molding apparatus or an injection stretch blow molding apparatus to have commercial value, the thickness distribution of the container must be appropriately obtained.
[0003]
Conventionally, in order to satisfy the outer shape of a container desired by a bottle maker or beverage manufacturer, the molding condition data of each part of the blow molding device or the injection stretch blow molding device is adjusted based on experience, or the container is molded. The shape of the preform (parison) used was designed based on experience.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, these operations largely depend on the experience and intuition of skilled workers, and it has been necessary to adjust the molding conditions at various locations by trial and error based on past data and to design the preform shape.
[0005]
The object of the present invention is to simulate the thickness distribution of a container that is blow-molded using a computer, thereby supporting the proper preform design or setting of molding conditions to be set by the apparatus, and in a short time. An object of the present invention is to provide a molding simulation apparatus capable of easily determining a preform shape or molding conditions, a program used therefor, and an information recording medium.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The molding simulation apparatus according to one aspect of the present invention is
Means for setting the shape data of the final container to be molded;
Be subject to blow moldingpreformMeans for setting the shape data of
Just before blow moldingpreformMeans for setting temperature condition data affecting the temperature of
Set abovepreformBased on the shape data and the temperature condition data, the just before blow moldingpreformA means for generating a temperature distribution of
The final container and thepreformShape data and the just before blow moldingpreformMeans for generating a wall thickness distribution of the final container based on the temperature distribution of
Output means for displaying the temperature distribution of the preform and the wall thickness distribution of the final container;
It is characterized by having.
[0007]
An important element of the properties required for the final container is the wall thickness distribution of the final container. To simulate this wall thickness distribution,preformAlong with the shape data of the final container,preformTemperature distribution is required. In one form of the present invention,preformTemperature condition data for blow molding targetpreformShape data and itspreformBy calculating from the temperature conditions that affect the temperature of the container, the thickness distribution of the container can be simulated.
[0008]
Here, the molded product to be blow-molded is a preform (parison) in a normal blow molding process.
[0009]
The temperature condition data that affects the temperature of the molded product immediately before blowing is, in the case of a preform, the temperature during the injection molding process, the temperature fluctuation after being taken out of the mold, etc. In the case of temperature control, the temperature control conditions are also taken into account.
[0010]
Another aspect of the present invention is a molding simulation apparatus for simulating the thickness distribution of a container obtained by blow molding after pre-molding a preform made of a molded resin material with a temperature control apparatus with a temperature control apparatus. Because
Means for setting shape data of the container to be molded;
Means for setting the shape data of the preform;
Means for setting temperature control condition data in the temperature control device;
Based on the shape data of the preform and the temperature control condition data in the temperature control device, means for generating a temperature distribution of the preform immediately before blowing,
Means for generating a thickness distribution of the container based on the temperature distribution of the preform immediately before blowing, the shape data of the container, and the shape data of the preform;
It is characterized by having.
[0011]
In one embodiment of the present invention, the thickness distribution of a container molded by a two-stage method (cold parison method) is simulated.
[0012]
In this case, the object to be blow-molded into the final container is a preform (parison), and in the two-stage system, a preform at room temperature is put into the blow-molding apparatus, so the temperature distribution of the preform just before blowing is It can be specified based on the shape data and the temperature condition set in the temperature control device (heating device) for temperature control (heating) of the preform before blowing.
[0013]
Still another aspect of the present invention is that a preform is injection-molded from a molding resin material, and the preform is adjusted to an appropriate temperature by a temperature control device.AdditionA molding simulation apparatus for simulating the thickness distribution of the container formed by an injection stretch blow molding apparatus that blows into a container after heating,
Means for setting shape data of the container to be molded;
Means for setting the shape data of the preform;
Means for setting injection molding condition data of the preform;
Means for setting temperature control condition data in the temperature control device;
Based on the initial shape data of the preform, the injection molding condition data and the temperature control condition data in the temperature control device, means for generating a temperature distribution of the preform immediately before blowing,
Means for generating a thickness distribution of the container based on the temperature distribution of the preform, the shape data of the container, and the shape data of the preform;
It is characterized by having.
[0014]
In still another aspect of the present invention, the thickness distribution of a container formed by a one-stage method (hot parison method) is simulated. In this case, the temperature distribution of the preform immediately before the blow is obtained in consideration of the injection molding condition data not taken into account in the two-stage method.
[0015]
These molding simulation apparatuses can be used as a design support apparatus that changes the thickness distribution of the container by changing the shape data of the preform and supports the design of the shape of the preform.
[0016]
Alternatively, it can be used as a molding condition setting support device that changes the thickness distribution of the container by changing the temperature control condition data of the temperature control device and supports the setting of the temperature condition data of the temperature control device.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
<First Embodiment>
First, a first embodiment in which the present invention is applied to an apparatus for simulating the thickness distribution of a container blow-molded by a one-stage type (hot parison type) injection stretch blow molding apparatus will be described.
[0019]
(Description of injection stretch blow molding equipment)
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a rotary disk type injection stretch blow molding apparatus, for example, a schematic diagram of a machine known as an ASB machine series manufactured by Nissei ASB Machine Co., Ltd.
[0020]
In this machine, neck molds provided at four locations on a rotating disk (not shown) are intermittently rotated every 90 degrees and circulated and conveyed to an
[0021]
In the
[0022]
In the
[0023]
In the
[0024]
The take-
[0025]
(Description of molding simulation device)
As shown in FIG. 2, the molding simulation apparatus of the present embodiment is configured by the computer
[0026]
A computer
[0027]
In this molding simulation apparatus, a program indicating a procedure for performing a molding simulation by a computer is stored in the
[0028]
(Operation of molding simulation equipment)
The operation of this molding simulation apparatus will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0029]
In
[0030]
In
[0031]
In order to simplify the setting of these numerical data, the current bottle shape data set in
[0032]
In addition, after completion | finish of
[0033]
In
[0034]
In
[0035]
In
[0036]
[0037]
In
[0038]
This temperature distribution is set in
[0039]
In
[0040]
In the present embodiment, the degree of orientation of the molded resin material is used as an index in order to numerically evaluate the thickness distribution of the bottle. In this embodiment, MDE (Material Distribution Efficiency) is shown as a percentage as the index. This MDE is represented by the following formula (1), where A is the bottle surface area, W is the average bottle thickness, and ai and wi are the surface area and thickness values at each divided part of the bottle.
[0041]
[Expression 1]
[0042]
If the evaluation numerical value MDE is 85% or more, it is judged that the thickness distribution of the bottle is good, and in the example of FIG. 10, MDE = 93.33%, so the standard is cleared.
[0043]
Thereafter, in
[0044]
Here, in the example of FIG. 10, there is a depression in the area indicated by the arrow A, and it can be visually recognized that the bottle shape is not preferable.
[0045]
Therefore, any one of the condition data in
[0046]
FIG. 11 shows an example of a screen displayed and output on the
[0047]
As shown in FIG. 11, the thickness of the preform indicated by arrow B was changed to 4.22 mm (4.10 mm in FIG. 10). As a result, the depression of the bottle was slightly improved as indicated by arrow C. The MDE value also improved to 93.76%.
[0048]
In FIG. 12, as a result of changing the thickness of the preform indicated by the arrow D to 4.00 mm (4.10 mm in FIGS. 10 and 11), the depression of the bottle is further improved as indicated by the arrow E. The MDE value also improved to 94.09%.
[0049]
As described above, the optimum molding condition data can be set by repeating the operation of setting the molding condition data and simulating the thickness distribution of the bottle.
[0050]
In particular, if this molding simulation apparatus is used in the preform design stage, it can be used as a preform design support apparatus.
[0051]
Alternatively, if this molding simulation apparatus is used when the molding person sets molding conditions other than the shape data of the preform, for example, temperature conditions, it can be used as a molding condition setting support apparatus.
[0052]
<Second Embodiment>
Next, an embodiment in which the present invention is applied to an apparatus for simulating the thickness distribution of a container blow-molded by a blow molding apparatus used in a two-stage system (cold parison system) will be described.
[0053]
(Explanation of blow molding device and molding simulation device)
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of a blow molding apparatus for chain-conveying a conveyance block for holding a preform or a bottle upside down, and is a schematic diagram of a machine known as an NB series machine manufactured by Nissei ASB Machine Co. It is.
[0054]
In FIG. 13, a
[0055]
The
[0056]
Moreover, the molding simulation apparatus used for this blow molding apparatus is built in the blow molding apparatus, or comprises the computer
[0057]
(Operation of molding simulation equipment)
FIG. 14 shows a flowchart for carrying out a molding simulation in the blow molding apparatus shown in FIG.
[0058]
[0059]
FIG. 15 shows the setting screen in
[0060]
As the “heater position”, the distance between the
[0061]
In
[0062]
[0063]
[0064]
Also in the second embodiment, the optimum molding condition data can be set by repeating the operation of setting the molding condition data and simulating the bottle thickness distribution. It is also possible to set optimum molding condition data using an automatic optimization program that determines all heater outputs by repeatedly setting only the heater outputs one by one and setting the optimum thickness.
[0065]
In particular, if this molding simulation apparatus is used at the design stage of a preform that is injection molded by an injection molding apparatus used in combination with the blow molding apparatus of FIG. 13, it can be used as a preform design support apparatus.
[0066]
Alternatively, if this molding simulation apparatus is used when a molding person of the blow molding apparatus shown in FIG. 13 sets molding conditions such as temperature conditions, it can be used as a molding condition setting support apparatus.
[0067]
<Third Embodiment>
Next, the thickness distribution of the container blow-molded by the injection stretch blow molding apparatus of a type different from that of the first embodiment will be described.SimuA third embodiment applied to the apparatus to be installed will be described.
[0068]
(Description of injection stretch blow molding device and molding simulation device)
FIG. 16 is a schematic explanatory view of an injection stretch blow molding apparatus in which an injection molding station 300, a transfer station 400, and a blow molding station 500 are arranged on a common machine stand, for example, manufactured by Nissei ASB Machine Co., Ltd. It is a schematic diagram of a machine known as a PF machine series.
[0069]
The injection molding station 300 includes an
[0070]
The transfer station 400 functions as a receiving
[0071]
The blow molding station 500 includes a receiving
[0072]
Moreover, the molding simulation apparatus used for this injection stretch blow molding apparatus is built in the injection stretch blow molding apparatus, or is constituted by the computer
[0073]
(Operation of molding simulation equipment)
FIG. 17 shows a flowchart for carrying out a molding simulation in the injection stretch blow molding apparatus shown in FIG.
[0074]
[0075]
Also in the third embodiment, the optimum molding condition data can be set by repeating the operation of setting the molding condition data and simulating the bottle thickness distribution.
[0076]
In particular, if this molding simulation apparatus is used at the design stage of a preform to be injection molded, it can be used as a preform design support apparatus.
[0077]
Alternatively, if this molding simulation apparatus is used when a molding person of the blow molding apparatus shown in FIG. 16 sets molding conditions, for example, temperature conditions, it can be used as a molding condition setting support apparatus.
[0078]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. The thickness distribution of the blow molded container can be determined based on the shape of the bottle and preform and the preform temperature distribution immediately before blow molding. Therefore, the molding simulation apparatus of the present invention can be applied to the simulation of the wall thickness distribution of a container blow-molded by any blow molding machine or injection stretch blow molding machine.
[0079]
The present invention can also be applied to simulation of the wall thickness distribution of a primary blow molded product of a heat-resistant container. In the process in this case, the preform is subjected to primary blow to form a primary blow molded product, and the primary blow molded product is subjected to secondary blow (final blow) to obtain a secondary blow (final) molded product. By using the shape data of the preform and the primary blow-molded product and the temperature distribution of the preform immediately before the primary blow, the thickness distribution of the primary blow-molded product can be specified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a rotary disk type injection stretch blow molding apparatus used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a computer main body and its accessory devices as an example of a molding simulation apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart showing an operation of simulating the thickness distribution of a container molded by the apparatus shown in FIG. 1 using the apparatus shown in FIG.
4 is a schematic explanatory diagram of a confirmation screen after the operation of
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing an example of a shape data setting screen in
6 is a schematic explanatory diagram showing an example of a confirmation screen displayed after the operation in
7 is a schematic explanatory diagram showing an example of an injection condition setting screen in
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing another example of the temperature adjustment condition setting screen in
FIG. 9 is a schematic explanatory view showing an example of a temperature distribution of a preform immediately before blowing displayed in
10 is a schematic explanatory view showing an example of a container wall thickness distribution displayed in
FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing an example of an improved thickness distribution of the container displayed in
12 is a schematic explanatory diagram showing an example of a further improved thickness distribution of the container displayed in
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of a blow molding apparatus used in the second embodiment of the present invention.
14 is a flowchart showing an operation of simulating the thickness distribution of a container molded by the apparatus shown in FIG. 13 using the apparatus shown in FIG.
15 is a schematic explanatory diagram showing an example of a screen displayed during the operation of
FIG. 16 is a schematic explanatory diagram of a blow molding apparatus used in the third embodiment of the present invention.
17 is a flowchart showing an operation of simulating the thickness distribution of a container molded by the apparatus shown in FIG. 16 using the apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Injection molding station
12 Temperature control station
14 Blow molding station
16 Picking station
18 Injection equipment
20 Computer body
21 CPU
22 RAM
23 ROM
24 hard disk
25 External driver disk
26, 27 I / O device
30 External disk
31 Input device
32 output device
100 feeder
110 1st temperature control apparatus
120 Second temperature control device
130 Blow molding equipment
140 Extraction device
200 preform
210 quartz heater
220 reflector
230 Back plate
300 Injection molding station
310 Injection device
320 Injection molding part
330 Injection molding part
340 Cooling / removal part
400 transfer station
410 Receiving part
420 Inversion part
430 Pitch converter
440 Delivery Department
500 Blow molding station
510 Receiver
520 Temperature control section
530 Blow molding part
540 Extraction department
Claims (8)
ブロー成形の対象とされるプリフォームの形状データを設定する手段と、
ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度に影響する温度条件データを設定する手段と、
設定された前記プリフォームの形状データ及び前記温度条件データに基づいて、ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
前記最終容器及び前記プリフォームの形状データと、ブロー成形される直前の前記プリフォームの温度分布とに基づいて、前記最終容器の肉厚分布を生成する手段と、
前記プリフォームの温度分布及び前記最終容器の肉厚分布を表示する出力手段と、
を有することを特徴とする成形シミュレーション装置。Means for setting the shape data of the final container to be molded;
Means for setting the shape data of a preform to be blow molded,
Means for setting temperature condition data affecting the temperature of the preform immediately before blow molding;
Based on the set shape data of the preform and the temperature condition data, means for generating a temperature distribution of the preform immediately before blow molding;
Shape data of the final container and the preform, and means based on the temperature distribution of the preform just before being blown to produce a thickness distribution of the final container,
Output means for displaying the temperature distribution of the preform and the wall thickness distribution of the final container;
A molding simulation apparatus comprising:
成形すべき前記容器の形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データを設定する手段と、
前記温調装置での温調条件データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データ及び前記温調装置での温調条件データに基づいて、ブロー直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
ブロー直前の前記プリフォームの温度分布と、前記容器の形状データと、前記プリフォームの形状データとに基づいて、前記容器の肉厚分布を生成する手段と、
を有することを特徴とする成形シミュレーション装置。A molding simulation device for simulating a wall thickness distribution of a container obtained by blow molding after a preform made of a molded resin material is temperature-controlled at an appropriate temperature by a temperature control device with a blow molding device,
Means for setting shape data of the container to be molded;
Means for setting the shape data of the preform;
Means for setting temperature control condition data in the temperature control device;
Based on the shape data of the preform and the temperature control condition data in the temperature control device, means for generating a temperature distribution of the preform immediately before blowing,
Means for generating a thickness distribution of the container based on the temperature distribution of the preform immediately before blowing, the shape data of the container, and the shape data of the preform;
A molding simulation apparatus comprising:
成形すべき前記容器の形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データを設定する手段と、
前記プリフォームの射出成形条件データを設定する手段と、
前記温調装置での温調条件データを設定する手段と、
前記プリフォームの形状データ、前記射出成形条件データ及び前記温調装置での温調条件データに基づいて、ブロー直前の前記プリフォームの温度分布を生成する手段と、
前記プリフォームの温度分布と、前記容器の形状データと、前記プリフォームの形状データとに基づいて、前記容器の肉厚分布を生成する手段と、
を有することを特徴とする成形シミュレーション装置。The preform from the molding resin material by injection molding, simulate the thickness distribution of the container to be molded by injection stretch blow molding apparatus for blow molding into a container after heating pressurized to stretch suitable temperature of the preform at the temperature controller A molding simulation device for
Means for setting shape data of the container to be molded;
Means for setting the shape data of the preform;
Means for setting injection molding condition data of the preform;
Means for setting temperature control condition data in the temperature control device;
Based on the shape data of the preform, the injection molding condition data, and the temperature control condition data in the temperature control device, means for generating a temperature distribution of the preform immediately before blowing,
Means for generating a thickness distribution of the container based on the temperature distribution of the preform, the shape data of the container, and the shape data of the preform;
A molding simulation apparatus comprising:
前記温調装置は、温調コア及び温調ポットを有し、 The temperature control device has a temperature control core and a temperature control pot,
前記温調条件データを設定する手段は、前記温調コア及び前記温調ポットにおける温度条件が設定されることを特徴とする成形シミュレーション装置。 The means for setting the temperature control condition data sets temperature conditions in the temperature control core and the temperature control pot.
前記温調装置は、プリフォームを挟んで対向配置された複数本のヒータと反射板を有し、 The temperature control device has a plurality of heaters and a reflector that are arranged to face each other with a preform interposed therebetween,
前記温調条件データを設定する手段は、前記複数本のヒータの位置条件と、前記複数のヒータの出力条件が入力されることを特徴とする成形シミュレーション装置。 The molding simulation apparatus characterized in that the means for setting the temperature control condition data is inputted with positional conditions of the plurality of heaters and output conditions of the plurality of heaters.
前記温調条件データを設定する手段は、前記温調装置に前記プリフォームが停止されている時間条件が入力されることを特徴とする成形シミュレーション装置。 The molding simulation apparatus characterized in that the means for setting the temperature control condition data is inputted with a time condition during which the preform is stopped to the temperature control apparatus.
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