JP5862375B2 - プリフォーム製造システム - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームを製造するプリフォーム製造システムに係り、とりわけ、非生産時の省エネルギ化を図ることができるプリフォーム製造システムに関する。

従来より、お茶や清涼飲料などの飲料がＰＥＴボトル（プラスチックボトル）に充填されたＰＥＴ飲料製品が、小売店や自動販売機などにて広く販売されている。

このようなＰＥＴボトルは、一般にプリフォームと呼ばれる試験管状のパリソンを、ヒータで加熱することにより軟化させた後、高圧エアで膨らませて、二軸延伸ブロー成型することにより作製されている。

このうちプリフォームは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のペレットを射出成型することにより得られる（例えば、特許文献１および２参照）。具体的には、射出成型機においてペレットを加熱溶融し、溶融したペレットを射出して、金型のキャビティ内に注入し、当該金型を冷却機によって冷却することにより、プリフォームが形成される。形成されたプリフォームは、検査ラインに送られて所定の検査が行われる。

特開２００６−１０３７４４号公報 特開２００７−２１９１６号公報

しかしながら、上述した冷却機および検査ラインは、プリフォームの製造の終了、メンテナンスまたはトラブル対応等により射出成型機が停止している非生産時においても、通常の生産時と同様にして稼働している。このことにより、非生産時であっても、冷却機および検査ラインによって多くの電力が消費されるという問題がある。また、オペレータが冷却機や検査ラインを手動で停止可能な場合もあるが、非生産時に停止操作を忘れた場合には、冷却機および検査ラインによって電力が消費される。ここで、非生産時の冷却機と検査ラインとにおける電力使用量の一例を図６および７に示す。これらの図にも示されているように、非生産時であっても、冷却機および検査ラインによって多くの電力が使用されて、省エネルギ化の妨げとなっていることがわかる。なお、図６および７の横軸は、射出成型機の停止後の経過時刻を示している。

また、非生産時に冷却機および検査ラインを手動操作で停止した際には、非生産時から生産時への移行時に、冷却機および検査ラインを稼働し忘れる場合が考えられる。この場合には、金型の冷却不良による歩留まりの低下と、検査ラインの停止によるプリフォームの生産の阻害という問題が生じる。

上述した特許文献１および２では、製造プロセスの改良などにより省エネルギ化を図っているが、射出成型機を停止した非生産時の省エネルギ化については言及されていない。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、非生産時の省エネルギ化を図ることができるプリフォーム製造システムを提供することを目的とする。

本発明は、プラスチックボトル用のプリフォームを製造するプリフォーム製造システムにおいて、プラスチック材料を加熱溶融して射出する射出成型機と、前記射出成型機から射出された前記プラスチック材料を受容し、前記プリフォームを形成する金型と、前記金型を冷却する冷却機と、冷却された前記金型から前記プリフォームを取り出して、当該プリフォームを検査する検査ラインと、前記射出成型機を制御すると共に、当該射出成型機が停止した場合に停止信号を発信する成型機制御部と、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記冷却機を停止するように当該冷却機を制御する冷却機制御部と、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記検査ラインを停止するように当該検査ラインを制御する検査ライン制御部と、を備えたことを特徴とするプリフォーム製造システムを提供する。

なお、上述したプリフォーム製造システムにおいては、前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記金型の温度が所定温度以下に達した後に前記冷却機を停止するように当該冷却機を制御する、ことが好ましい。

また、上述したプリフォーム製造システムにおいては、前記金型の温度を測定する温度測定器を更に備え、前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記温度測定器により測定された前記金型の温度が所定温度以下に達したか否かを判断し、当該金型の温度が当該所定温度以下に達したと判断した場合に、当該冷却機を停止するように当該冷却機を制御する、ことが好ましい。

また、上述したプリフォーム製造システムにおいては、前記成型機制御部は、停止していた前記射出成型機を稼働した場合に稼働信号を発信するようになっており、前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記冷却機を稼働するように当該冷却機を制御し、前記検査ライン制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記検査ラインを稼働するように当該検査ラインを制御する、ことが好ましい。

本発明によれば、非生産時の省エネルギ化を図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態によるプリフォーム製造システムにより製造されるプリフォームの一例を示す図である。 図２は、図１のプリフォームにより作製されるＰＥＴボトルの一例を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態におけるプリフォーム製造システムの一例を示す概略図である。 図４は、図３に示すプリフォーム製造システムにおいて、乾燥機、射出成型機および金型の一例を示す概略構成図である。 図５は、図３のプリフォーム製造システムにおいて、非生産時の停止信号および稼働信号の流れを説明する図である。 図６は、従来のプリフォーム製造システムにおいて、非生産時の冷却機の電力使用量の一例を示す図である。 図７は、従来のプリフォーム製造システムにおいて、非生産時の検査ラインの電力使用量の一例を示す図である。

図１乃至図５を用いて、本発明の実施の形態におけるプリフォーム製造システムについて説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

まず、図１を用いて、本実施の形態によるプリフォーム製造システムにより製造されるプリフォームについて説明する。

図１に示すプリフォーム１０は、上端に円形の開口が形成された口部１１と、有底円筒状のプリフォーム本体１２と、口部１１とプリフォーム本体１２との間に形成され、外方に突出するフランジ部１３（サポートリング）と、を有している。このうち口部１１の外周には雄ねじ部１４が形成されている。

このようなプリフォーム１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のペレットを射出成型することにより作製され得る。なお、プリフォーム１０は、このような構成に限られることはなく、ＰＥＴ以外のプラスチックを用いて形成されていても良い。また、プリフォーム１０は、複数の層を含む多層構造となっていても良い。

次に、図１に示すプリフォーム１０により作製されるＰＥＴボトル（プラスチックボトル）２０について、図２を用いて説明する。

図２に示すＰＥＴボトル２０は、図１に示すプリフォーム１０を二軸延伸ブロー成形することにより得られる。このＰＥＴボトル２０は、上端に円形の開口が形成された、プリフォーム１０の口部１１に対応する口部２１と、口部２１に連なる、プリフォーム本体１２が延伸されたボトル本体２２と、を有している。このうち口部２１の外周に、図示しないキャップの雌ねじ部と係合する、プリフォーム１０の雄ねじ部１４に対応する雄ねじ部２４が形成されている。また、口部２１とボトル本体２２との間には、外方に突出し、プリフォーム１０のフランジ部１３に対応するフランジ部２３（サポートリング）が設けられている。

また、ボトル本体２２は、口部２１から延びる肩部２５と、肩部２５に連続して設けられ、円周方向に等間隔に形成された複数の凹凸形状を有する胴部２６と、胴部２６に連続して設けられた底部２７と、を有している。なお、ボトル本体２２の形状は、プリフォーム本体１２を二軸延伸ブロー成形することにより形成されるものであればどのような形状であっても良く、図２に示す形状に限定されることはない。

次に、本実施の形態によるプリフォーム製造システム３０について説明する。ここで、プリフォーム製造システム３０は、ＰＥＴボトル２０用の図１に示すプリフォーム１０を製造するためのものである。

図３および図４に示すように、プリフォーム製造システム３０は、プリフォーム１０の原料となるＰＥＴ材料（プラスチック材料）１を乾燥する乾燥機３１と、乾燥機３１により乾燥したＰＥＴ材料１を加熱溶融して射出する射出成型機３２と、射出成型機３２から射出されたＰＥＴ材料１を受容し、プリフォーム１０を形成する金型３３と、を備えている。このうち、乾燥機３１は、ＰＥＴ材料１（ここでは、ＰＥＴ材料１は、ペレット形状を有している）を所定の水分含有量まで乾燥することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、熱風乾燥型、除湿熱風乾燥型、減圧伝熱乾燥型などを用いることができる。射出成型機３２は、ＰＥＴ材料１を加熱溶融してスクリュー等で射出することが可能であれば、特に限定されるものではない。金型３３は、プリフォーム１０に対応する形状を有するキャビティ３３ａを含んでおり、射出成型機３２から射出されたＰＥＴ材料１はキャビティ３３ａに注入されるようになっている。なお金型３３としては、特に限定されるものではないが、プリハードン型、ステンレス系鋼材の焼入高硬度金型などを用いることができる。

図３に示すように、金型３３には、当該金型３３を加熱する加熱機（ヒータ）３４が設けられると共に、当該金型３３を冷却する冷却機３５が設けられている。このようにして、加熱機３４により加熱された金型３３のキャビティ３３ａ内に加熱溶融されたＰＥＴ材料１が注入され、注入後に金型３３が冷却機３５により冷却されて、これにより、金型３３内のＰＥＴ材料１が冷却されて、プリフォーム１０が形成されるようになっている。また、金型３３には、当該金型３３の温度を測定する温度測定器（温度センサ）３６が設けられている。この温度測定器３６は、測定した金型３３の温度を、後述する総合制御盤５０に信号として送信するようになっている。このような温度測定器３６は、測定された温度を外部出力することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば、熱電対により構成することができる。

金型３３には、冷却された金型３３からプリフォーム１０を取り出して検査する検査ライン３７が連結されている。この検査ライン３７は、金型３３からプリフォーム１０を取り出す取出機３８と、プリフォーム１０を検査する検査機４０と、取出機３８から検査機４０にプリフォーム１０を搬送する搬送機３９と、を有している。このうち検査機４０は、例えば、プリフォームの外観形状を検査するようになっている。

射出成型機３２には、当該射出成型機３２を制御する成型機制御盤（成型機制御部）４５が接続されている。この成型機制御盤４５は、射出成型機３２に隣接して設置されており、射出成型機３２の停止および稼働をオペレータによって操作することができるように構成されている。また、成型機制御盤４５は、射出成型機３２を停止した場合に停止信号（ＯＦＦ信号）を発信すると共に、停止していた射出成型機３２を稼働した場合に稼働信号（ＯＮ信号）を発信するようになっている。成型機制御盤４５から発信された停止信号および稼働信号は、成型機制御盤４５に接続された総合制御盤５０に送信されるようになっている。この総合制御盤５０は、プリフォーム製造システム３０を全体的に制御するように構成されており、成型機制御盤４５を制御する成型機上位制御部５１と、加熱機３４を制御する加熱機制御部５２と、冷却機３５を制御する冷却機制御部５３と、を有している。

冷却機制御部５３は、成型機制御盤４５から停止信号が発信された場合、冷却機３５を停止するように当該冷却機３５を制御するようになっている。この冷却機制御部５３は、成型機制御盤４５から停止信号が発信された場合、金型３３の温度が所定温度以下に達した後に冷却機３５を停止するように当該冷却機３５を制御することが好ましい。より具体的に述べると、冷却機制御部５３には上述した温度測定器３６が接続されており、冷却機制御部５３が、成型機制御盤４５から停止信号が発信されて当該停止信号を受信した場合、温度測定器３６により測定された金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断し、当該冷却機制御部５３により、当該金型３３の温度が所定温度以下に達したと判断された場合に冷却機３５が停止することが好ましい。また、冷却機制御部５３は、成型機制御盤４５から稼働信号が発信された場合、停止していた冷却機３５を稼働するように当該冷却機３５を制御する。すなわち、停止していた冷却機３５は、冷却機制御部５３が成型機制御盤４５から発信された稼働信号を受信した場合、稼働するようになっている。

総合制御盤５０には、検査ライン３７を制御する検査ライン制御盤（検査ライン制御部）５５が接続されている。この検査ライン制御盤５５は、成型機制御盤４５から停止信号が発信された場合、検査ライン３７を停止するように当該検査ライン３７を制御する。すなわち、検査ライン制御盤５５が、成型機制御盤４５から発信された停止信号を、総合制御盤５０を介して受信した場合に、検査ライン３７が停止するようになっている。また、検査ライン制御盤５５は、成型機制御盤４５から可動信号が発信された場合、停止していた検査ライン３７を稼働するように当該検査ライン３７を制御する。すなわち、検査ライン制御盤５５が、成型機制御盤４５から発信された稼働信号を、総合制御盤５０を介して受信した場合に、停止していた検査ライン３７が稼働するようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち、本実施の形態によるプリフォーム製造システム３０を用いたプリフォームの製造方法、並びに、当該プリフォーム製造システム３０を停止する方法および稼働する方法について説明する。

まず、プリフォーム１０の原料となるＰＥＴ材料１が、乾燥機３１に投入されて、所定の水分含有量となるまで乾燥処理される。続いて、乾燥したＰＥＴ材料１が射出成型機３２に送られる。射出成型機３２において、ＰＥＴ材料１は加熱溶融され、加圧されて金型３３に射出される。射出されたＰＥＴ材料１は金型３３に受容される。すなわち、溶融したＰＥＴ材料１が金型３３のキャビティ３３ａ内に注入される。この間、金型３３は、加熱機制御部５２によって制御された加熱機３４により加熱されており、溶融されたＰＥＴ材料１が、注入時に冷却されて固化することを防止し、キャビティ３３ａ内に均一に注入され得るようになっている。

キャビティ３３ａ内にＰＥＴ材料１が注入された後、金型３３が、冷却機制御部５３によって制御された冷却機３５により、注入されたＰＥＴ材料１と共に冷却される。金型３３の冷却は、金型３３の温度が所定温度以下に達するまで行われる。この間、温度測定器３６により金型３３の温度が測定され、測定された温度が冷却機制御部５３に送信される。冷却機制御部５３は、温度測定器３６により測定された金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断し、冷却機制御部５３が当該金型３３の温度が当該所定温度以下に達したと判断するまで、金型３３を冷却する。このようにしてキャビティ３３ａ内に注入されたＰＥＴ材料１が冷却されて図１に示すようなプリフォーム１０が形成される。

金型３３の冷却が終了した後、検査ライン３７の取出機３８により金型３３からプリフォーム１０が取り出される。続いて、取り出されたプリフォーム１０が搬送機３９によって検査機４０に搬送され、検査機４０において検査される。検査されたプリフォーム１０のうち所定の基準を満たしたプリフォーム１０は、良品としてＰＥＴボトル２０の製造システムに送られる。

次に、図５を用いて、このようなプリフォーム製造システム３０において、プリフォーム製造の終了、メンテナンスまたはトラブル対応等によりプリフォーム製造システム３０を停止する方法について説明する。

プリフォーム製造システム３０を停止する場合、まず、オペレータが成型機制御盤４５を操作して、射出成型機３２を停止する。続いて、成型機制御盤４５から停止信号（ＯＦＦ信号）が発信されて、総合制御盤５０の成型機上位制御部５１を介して冷却機制御部５３に送信される。冷却機制御部５３が停止信号を受信すると、冷却機制御部５３により冷却機３５を停止する。この際、冷却機制御部５３は、温度測定器３６により測定された金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断する。冷却機制御部５３が、金型３３の温度が所定温度以下に達したと判断した場合、冷却機３５は停止する。一方、冷却機制御部５３が、金型３３の温度が所定温度以下に達していないと判断した場合には、金型３３を冷却し続けるように冷却機３５を制御し、所定時間後に温度測定器３６により測定された金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断する。そして、冷却され続けていた金型３３の温度が所定温度以下に達したと判断された場合に、冷却機３５は停止する。

また、冷却機制御部５３に送信された停止信号は、ほぼ同時に検査ライン制御盤５５にも送信される。検査ライン制御盤５５が停止信号を受信すると、検査ライン３７は停止する。すなわち、検査ライン３７の取出機３８、搬送機３９および検査機４０が停止する。

このようにして、プリフォーム１０の製造の終了、メンテナンスまたはトラブル対応のような非生産時に、冷却機３５および検査ライン３７を迅速に停止することができる。

次に、図５を用いて、非生産時から生産時に移行してプリフォームの製造１０を再開するために、停止していた射出成型機３２を稼働させる場合について説明する。

この場合、まず、オペレータが成型機制御盤４５を操作して、射出成型機３２を稼働する。続いて、射出成型機３２から稼働信号（ＯＮ信号）が発信されて、当該稼働信号が総合制御盤５０の成型機上位制御部５１を介して冷却機制御部５３に送信される。冷却機制御部５３が稼働信号を受信すると、冷却機３５は稼働する。

また、冷却機制御部５３に送信された稼働信号は、ほぼ同時に検査ライン制御盤５５にも送信される。検査ライン制御盤５５が稼働信号を受信すると、検査ライン３７は稼働する。すなわち、検査ライン３７の取出機３８、搬送機３９および検査機４０が稼働する。

このようにして、非生産時から生産時に移行する際、停止していた冷却機３５および検査ライン３７を迅速に稼働することができる。

このように本実施の形態によれば、射出成型機３２が停止した非生産時に、成型機制御盤４５により発信された停止信号を受信した冷却機制御部５３により冷却機３５を停止することができると共に、停止信号を受信した検査ライン制御盤５５により検査ライン３７を停止することができる。このため、射出成型機３２が停止した非生産時に、冷却機３５および検査ライン３７を迅速かつ確実に停止することができ、非生産時に冷却機３５や検査ライン３７が稼働して電力を消費することを防止できる。この結果、非生産時の省エネルギ化を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、射出成型機３２が停止した非生産時に、冷却機制御部５３が、温度測定器３６により測定された金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断し、当該金型３３の温度が当該所定温度以下に達したと判断した場合に、冷却機３５を停止するようになっている。このことにより、金型３３が高温状態で停止することを防止することができ、金型３３が、その温度が高いことに起因して損傷することを防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、停止していた射出成型機３２を稼働して非生産時から生産時に移行した場合、成型機制御盤４５により発信された稼働信号を受信した冷却機制御部５３により、停止していた冷却機３５を稼働することができると共に、稼働信号を受信した検査ライン制御盤５５により、停止していた検査ライン３７を稼働することができる。このため、非生産時から生産時への移行時に、冷却機３５および検査ライン３７を迅速かつ確実に稼働することができ、金型３３の冷却不良による歩留まりの低下を防止できると共に、検査ライン３７の停止によりプリフォーム１０の生産が阻害されることを防止できる。

なお、本実施の形態においては、冷却機制御部５３が、成型機制御盤４５から停止信号が発信された場合に金型３３の温度が所定温度以下に達したと判断した後に冷却機３５を停止するように当該冷却機３５を制御する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、冷却機制御部５３は、成型機制御盤４５から停止信号が発信された場合に、金型３３の温度とは無関係に冷却機３５を停止するように当該冷却機３５を制御してもよい。この場合においても、非生産時に、冷却機３５を迅速かつ確実に停止することができ、非生産時の省エネルギ化を図ることができる。また、冷却機制御部５３は、温度測定器３６により測定された金型３３の温度ではなく、任意の方法で金型３３の温度を求めて、金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断するようにしてもよい。例えば、冷却機３５が冷却媒体を用いて金型３３の温度を冷却するように構成されている場合には、当該冷却媒体の温度を測定し、測定された冷却媒体の温度を用いて、金型３３の温度が所定温度以下に達したか否かを判断するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、停止していた射出成型機３２が稼働した後に、冷却機３５が冷却機制御部５３によって稼働すると共に、検査ライン３７が検査ライン制御盤５５によって稼働する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、停止していた射出成型機３２が稼働した後に、冷却機３５および検査ライン３７が、オペレータによって手動操作で稼働するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるプリフォーム製造システムは、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ ＰＥＴ材料
１０ プリフォーム
２０ ＰＥＴボトル
３０ プリフォーム製造システム
３２ 射出成型機
３３ 金型
３５ 冷却機
３６ 温度測定器
３７ 検査ライン
４５ 成型機制御盤
５０ 総合制御盤
５３ 冷却機制御部
５５ 検査ライン制御盤

Claims (4)

1. プラスチックボトル用のプリフォームを製造するプリフォーム製造システムにおいて、
   プラスチック材料を加熱溶融して射出する射出成型機と、
   前記射出成型機から射出された前記プラスチック材料を受容し、前記プリフォームを形成する金型と、
   前記金型を冷却する冷却機と、
   冷却された前記金型から前記プリフォームを取り出して、当該プリフォームを検査する検査ラインと、
   前記射出成型機を制御すると共に、当該射出成型機が停止した場合に停止信号を発信する成型機制御部と、
   前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記冷却機を停止するように当該冷却機を制御する冷却機制御部と、
   前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記検査ラインを停止するように当該検査ラインを制御する検査ライン制御部と、を備え、
   前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記金型の温度が所定温度以下に達した後に前記冷却機を停止するように当該冷却機を制御することを特徴とするプリフォーム製造システム。
2. 前記金型の温度を測定する温度測定器を更に備え、
   前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記温度測定器により測定された前記金型の温度が所定温度以下に達したか否かを判断し、当該金型の温度が当該所定温度以下に達したと判断した場合に、当該冷却機を停止するように当該冷却機を制御することを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム製造システム。
3. 前記成型機制御部は、停止していた前記射出成型機を稼働した場合に稼働信号を発信するようになっており、
   前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記冷却機を稼働するように当該冷却機を制御し、
   前記検査ライン制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記検査ラインを稼働するように当該検査ラインを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のプリフォーム製造システム。
4. プラスチックボトル用のプリフォームを製造するプリフォーム製造システムにおいて、
   プラスチック材料を加熱溶融して射出する射出成型機と、
   前記射出成型機から射出された前記プラスチック材料を受容し、前記プリフォームを形成する金型と、
   前記金型を冷却する冷却機と、
   冷却された前記金型から前記プリフォームを取り出して、当該プリフォームを検査する検査ラインと、
   前記射出成型機を制御すると共に、当該射出成型機が停止した場合に停止信号を発信する成型機制御部と、
   前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記冷却機を停止するように当該冷却機を制御する冷却機制御部と、
   前記成型機制御部から前記停止信号が発信された場合、前記検査ラインを停止するように当該検査ラインを制御する検査ライン制御部と、を備え、
   前記成型機制御部は、停止していた前記射出成型機を稼働した場合に稼働信号を発信するようになっており、
   前記冷却機制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記冷却機を稼働するように当該冷却機を制御し、
   前記検査ライン制御部は、前記成型機制御部から前記稼働信号が発信された場合、停止していた前記検査ラインを稼働するように当該検査ラインを制御することを特徴とするプリフォーム製造システム。

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