JP6765767B2

JP6765767B2 - 射出吹込成形機の運転方法

Info

Publication number: JP6765767B2
Application number: JP2017244884A
Authority: JP
Inventors: 倫範河口
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: JP2019111671A

Description

本発明は、射出成形によりパリソンを成形する射出成形機と、ブロー成形によりパリソンから中空成形品を成形するブロー成形機とが一体化された射出吹込成形機の運転方法に関するものである。

樹脂製の中空容器の多くはブロー成形法により成形される。ブロー成形法は、例えば二つ割の金型を使用する。金型には成形品の外側を形成するためのキャビティが形成されており、二つ割の金型によって加熱した中空の樹脂すなわちパリソンを挟み込み、パリソンの内側に空気を吹き込む。そうするとパリソンは膨張してキャビティに押し付けられる。すなわち中空成形品が得られる。樹脂が冷却固化したら金型を開いて中空成形品を取り出す。ところでパリソンには、いわゆるダイレクトブロー成形法において押し出されて出てくるパイプ状のパリソンもあるし、有底のパリソンもある。有底のパリソンは射出成形によって成形することができる。射出成形によりパリソンを成形し、このパリソンからブロー成形する方法は、インジェクションブロー成形法と呼ばれている。さらに射出成形したパリソンを冷却せずに速やかにブロー成形する場合は、ホットパリソン・インジェクションブロー成形法と呼ばれることもある。

ホットパリソン・インジェクションブロー成形法は、パリソンを冷却せずに使用するので、換言するとパリソンを再加熱せずに使用するのでエネルギーの無駄が少なく優れている。ホットパリソン・インジェクションブロー成形法を効率よく実施できる装置として、射出吹込成形機が知られている。射出吹込成形機は、例えば特許文献１に記載されているように周知であり、射出成形機とブロー成形機が一体化されたような構造からなる。

特開２００６−３５６６７号公報

一般的に射出吹込成形機は、固定盤と可動盤とこれらの間に設けられている中間盤とを備えている。可動盤は型開閉機構によって駆動されるようになっており、中間盤は、所定の中間盤開閉機構によって駆動されるようになっている。固定盤には射出成形用金型が設けられ、固定盤の背面に設けられている射出装置のノズルが射出成形用金型のスプルにタッチしている。固定盤と中間盤とが型閉じされると、射出成形用金型と中間盤の所定の部分とによってパリソンを成形するためのキャビティが形成されるようになっている。一方、可動盤には可動盤上でスライドする二つ割のブロー成形用金型が設けられている。中間盤と可動盤とが型閉じされ、そして二つ割のブロー成形用金型がスライドして一体化するとブロー成形用のキャビティが形成されるようになっている。射出吹込成形機においては射出成形により得られたパリソンを中間盤に残すようにし、これをブロー成形するために中間盤の反対側に移動させる必要がある。特許文献１に記載の射出吹込成形機においては、中間盤には中間盤に対して回転する回転枠と、この回転枠によって移動される成形品把持装置が設けられており、これによって射出成形用金型と中間盤との間で射出成形されたパリソンが成形品把持装置によって把持されて回転枠によって回転し、中間盤の反対側の面、すなわち可動盤側に移動するようになっている。しかしながら、多くの射出吹込成形機においては、中間盤が反転的に回転するようになっている。このような射出吹込成形機においては、射出成形によって得られたパリソンを中間盤に残すようにし、中間盤を反転させるだけでパリソンを中間盤の反対側に移動させることができる。射出吹込成形機において、中空成形品を成形するには次のようにする。中間盤開閉機構によって中間盤と固定盤とを型閉じすると共に型開閉機構により可動盤を駆動して可動盤と中間盤とを型閉じする。射出装置から樹脂を射出すると、固定盤と中間盤の間で型閉じされている射出成形用金型内のキャビティにパリソンが成形される。型開閉機構を駆動して可動盤を開くと共に中間盤開閉機構を駆動して中間盤を固定盤に対して開く。そうするとパリソンが中間盤に残る。中間盤を反転的に回転させパリソンを移動する。再び、前記したようして中間盤と固定盤とを型閉じすると共に可動盤と中間盤とを型閉じする。可動盤に設けられている二つ割のブロー成形用金型をスライドして一体化させると、パリソンがブロー成形用金型で挟み込まれた状態になる。ブロー成形を実施して中空成形品を成形する。このとき射出装置から樹脂を射出して、射出成形用金型において次のパリソンを成形する。可動盤を開き、そして中間盤を固定盤に対して開き、中空成形品を得る。中間盤を回転して射出成形されたパリソンを反対側に移動する。以下、同様にして成形する。

従来の射出吹込成形機は、ホットパリソン・インジェクションブロー成形法により樹脂製中空容器を成形することができる。射出成形からブロー成形まで１台の機械で実施できるので、汚れの付着の心配もないし、製造効率が高い。そしてパリソンは冷却することなくブロー成形できるので、エネルギー効率が高く優れている。しかしながら、射出吹込成形機には解決すべき問題も見受けられる。多くの射出吹込成形機においては中間盤は反転的に回転するようになっている。中間盤の回転を油圧モータによって駆動する場合には、回転盤の回転位置を検出するセンサが複数個必要になるし制御が困難になる。回転盤を回転させ正確な反転位置で停止させるには、反転位置の手前から減速を開始しなければならないからであって、複数個のセンサが必要になり、かつ難しい制御をしなければならないからである。そうすると制御装置等の費用が嵩むし、調整のためのコストもかかる。一方、中間盤の回転をサーボモータで実施するようにすれば精度良く反転位置に回転させることはできる。サーボモータは１個のエンコーダによって正確に回転角度を制御できるからである。そうするとサーボモータを採用する方が、コストの面で有利であるし、制御も容易である。しかしながらサーボモータによる制御は精度が高い反面、遊びがないという問題がある。遊びがないために、型締時においてボールネジ等の機械部品に負担がかかり、機械部品が早期に劣化してしまう。

本発明は、上記したような問題点を解決した、射出吹込成形機の運転方法を提供することを目的としており、具体的には、中間盤を精度良く回転して成形サイクルを効率よく実施することができ、中間盤の駆動に必要なボールネジ等の機械部品の劣化の問題がない、射出吹込成形機の運転方法を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、型盤装置が固定盤と、型締機構により型開閉される可動盤と、前記固定盤と前記可動盤の間に設けられて反転的に回転する中間盤とからなる射出吹込成形機の運転方法として構成される。固定盤には射出成形用金型が可動盤にはブロー成形用金型が設けられており、射出成形によりパリソンを形成し、これをブロー成形するようになっている。中間盤は回転角度を検出するエンコーダを備えた中間盤回転用サーボモータが設けられ、これによって回転するようになっている。本発明において型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に中間盤回転用サーボモータをサーボフリー状態にして実施するように構成する。また中間盤は、所定のボールネジ機構と中間盤開閉用サーボモータとからなる中間盤開閉機構によって可動盤あるいは固定盤に対して型開閉するようになっている。型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に中間盤開閉用サーボモータによる制御を停止して実施する。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、型盤装置が固定盤と、型締機構により型開閉される可動盤と、前記固定盤と前記可動盤の間に設けられている中間盤とからなり、前記固定盤には射出成形用金型が前記可動盤にはブロー成形用金型がそれぞれ設けられ、前記型盤装置を型締めし、射出装置から樹脂を射出すると前記射出成形用金型においてパリソンが成形され、型開きするとパリソンは前記中間盤に残され、そして前記中間盤を反転的に回転させて前記中間盤のパリソンを前記可動盤に対向させ、前記型盤装置を型締めし、前記ブロー成形用金型によりブロー成形するとパリソンから中空成形品が成形されるようになっている射出吹込成形機の運転方法であって、前記中間盤は回転角度を検出するエンコーダを備えた中間盤回転用サーボモータが設けられ、これによって回転するようになっており、前記型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に前記中間盤回転用サーボモータをサーボフリー状態にして実施することを特徴とする射出吹込成形機の運転方法。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出吹込成形機の運転方法において、前記中間盤は、前記可動盤あるいは前記固定盤に所定のボールネジ機構と中間盤開閉用サーボモータとからなる中間盤開閉機構が設けられ、これによって前記可動盤あるいは前記固定盤に対して型開閉するようになっており、前記型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に前記中間盤開閉用サーボモータをサーボフリー状態にして実施することを特徴とする射出吹込成形機の運転方法として構成される。

以上のように、本発明は、射出吹込成形機の運転方法として構成される。対象としている射出吹込成形機は、型盤装置が固定盤と、型締機構により型開閉される可動盤と、固定盤と可動盤の間に設けられている中間盤とからなり、固定盤には射出成形用金型が前記可動盤にはブロー成形用金型がそれぞれ設けられ、型盤装置を型締めし、射出装置から樹脂を射出すると射出成形用金型においてパリソンが成形され、型開きするとパリソンは中間盤に残され、そして中間盤を反転的に回転させて中間盤のパリソンを可動盤に対向させ、型盤装置を型締めし、前記ブロー成形用金型によりブロー成形するとパリソンから中空成形品が成形されるようになっている。そして中間盤は回転角度を検出するエンコーダを備えた中間盤回転用サーボモータが設けられ、これによって回転するようになっている。本発明において、型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に中間盤回転用サーボモータをサーボフリー状態にして実施するように構成されている。つまり中間盤回転用サーボモータはサーボフリー状態にして型締めすることになる。型締時には中間盤に力が作用することになり、中間盤回転用サーボモータにおいて回転角度の制御を実施していると、中間盤回転用サーボモータに強い負荷がかかる場合があるが、サーボフリー状態になっているので中間盤回転用サーボモータには負荷がかからない。中間盤回転用サーボモータや、回転を伝達する機械構造に負担がかからず劣化の虞がない。他の発明によると、中間盤は、可動盤あるいは固定盤に所定のボールネジ機構と中間盤開閉用サーボモータとからなる中間盤開閉機構が設けられ、これによって可動盤あるいは固定盤に対して型開閉するようになっている。そして型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に中間盤開閉用サーボモータをサーボフリー状態にして実施するように構成されている。つまり中間盤開閉用サーボモータはサーボフリー状態にして型締めすることになる。これによって中間盤開閉用サーボモータだけでなくボールネジ機構に対して負荷がかかることを防止でき、これらの劣化を防止できる。

本発明の実施の形態に係る射出吹込成形機を模式的に示す図であり、その（ア）は型盤装置を型開きした状態における、その（イ）は型閉じした状態における、射出吹込成形機の正面図である。本発明の実施の形態に係る射出吹込成形機において中空成形品を成形する方法を模式的に説明する図で、その（ア）〜（ク）は射出吹込成形機の一部をそれぞれの工程において示す正面図である。本発明の実施の形態に係る射出吹込成形機における運転方法を示すフローチャートであり、その（ア）は型締時の、その（イ）は型開きして中間盤を反転するときの、それぞれの運転方法を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出吹込成形機１は、図１の（ア）、（イ）に示されているように、型盤装置２と、射出装置３と、図に示されていない高圧空気供給装置とから概略構成されている。型盤装置２は、ベッドに固定されている固定盤５と、ベッドに対してスライドして型開閉されるようになっている可動盤６と、固定盤５と可動盤６の間に設けられベッドに対してスライドするようになっている中間盤８と、型締ハウジング１０と、４本のタイバー１１、１１、…と、型締機構１３等から構成されている。タイバー１１、１１、…は固定盤５と型締ハウジング１０を連結しており、可動盤６と中間盤８は、タイバー１１、１１、…に挿通されている。型締機構１３は型締ハウジング１０と可動盤６の間に設けられており、本実施の形態においてはクロスヘッド１５を備えたトグル機構１６からなる。クロスヘッド１５は、型開閉モータ１８とボールネジ機構１９とによって駆動され、クロスヘッド１５を駆動するとトグル機構１６が伸張して可動盤６が前後にスライドされる。すなわち型開閉されるようになっている。

固定盤５には、射出成形用金型２１が設けられている。射出成形用金型２１にはパーティングラインに複数個の凹部２１ａ、２１ｂ、…が明けられている。これらはブロー成形に使用される樹脂の有底の中空体、すなわちパリソンを射出成形により成形するための凹部２１ａ、２１ｂ、…になっている。図１においては凹部２１ａ、２１ｂ、…は３個だけが示されているが、実際には多数の凹部が設けられている。例えば縦方向に８個、横方向に８個の全部で６４個の凹部が形成されている。この場合、同時に６４個のパリソンが成形されることになる。固定盤５には背面に射出装置３が設けられ、射出装置３の射出ノズル３ａが射出成形用金型２１の図示されていないスプルに当接している。

可動盤６には、複数対のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａ、２３Ｂ、２３ｂ、…が設けられている。それぞれ一対のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａは、２つ割状の金型２３Ａ、２３ａからなり、可動盤６上をスライドして互いに離間したり一体化するようになっている。一対の金型２３Ａ、２３ａには、内部に凹部が形成されており、一対の金型２３Ａ、２３ａをスライドして一体化すると、これらの凹部から、中空成形品の外周面を形成するためのキャビティが構成されるようになっている。ブロー成形用金型２３Ａ、２３ａ、２３Ｂ、２３ｂ、…の対の個数は、射出成形用金型２１の凹部２１ａ、２１ｂ、…の個数と同数になっている。従って、射出成形用金型２１において一度に射出成形されるパリソンの個数と同数の中空成形品を一度にブロー成形できるようになっている。

本実施の形態において中間盤８は反転的に回転する。正確に説明すると中間盤８はタイバー１１、１１、…に沿ってスライドする外側の枠体部２５と、この枠体部２５の内側に設けられ枠体部２５に対して回転自在に支持されている本体部２６とからなる。この本体部２６が図１の（ア）において、矢印で示されているように反転的に回転する。このような中間盤８の本体部２６にはその両面にコア３０、３０、…が設けられている。これらのコア３０、３０、…は、型盤装置２が型締めされるとき固定盤５に対向している面のコア３０、３０、…が射出成形用金型２１の凹部２１ａ、２１ｂ、…のそれぞれに挿入され、パリソン成形用のキャビティが構成されるようになっている。また、可動盤６に対向している面のコア３０、３０、…は、パリソンが設けられた状態でそれぞれの組のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａ、２３Ｂ、２３ｂ、…の間に挿入されるようになっている。コア３０、３０、…は先端に空気の噴出部が形成されており、高圧空気供給装置からの高圧空気が先端から噴出されるようになっている。

本実施の形態に係る射出吹込成形機１は、中間盤８を駆動する２個の駆動機構が設けられている。第１の駆動機構は、中間盤８を可動盤６に対して型開閉させる中間盤開閉機構１４であり、第２の駆動機構は、中間盤８を反転的に回転させる、つまり本体部２６を反転的に回転させる回転機構である。

中間盤開閉機構１４は可動盤６と中間盤８とに設けられており、ボールネジ機構３２とこれを回転する中間盤開閉用サーボモータ３３とから構成されている。詳しく説明すると、ボールネジ機構３２のボールナット３５は中間盤８の枠体部２５に固定され、これがボールネジ３６に螺合している。中間盤開閉用サーボモータ３３は可動盤６に設けられており、ボールネジ３６を回転するようになっている。中間盤開閉用サーボモータ３３はエンコーダを備えており、フィードバック制御により精度良くボールネジ３６を回転させて中間盤８を可動盤６に対して正確な位置に開閉できるようになっている。

中間盤８を反転的に回転させる回転機構は、中間盤回転用サーボモータ３８からなる。中間盤回転用サーボモータ３８は中間盤８の枠体部２５に設けられ、直接本体部２６を回転するようになっている。中間盤回転用サーボモータ３８もエンコーダを備えており、フィードバック制御により回転位置を制御して中間盤８を、すなわち本体部２６を反転させることができる。

これらの回転盤８の２個の駆動機構はサーボモータ３３、３８からなるのでフィードバック制御により正確に型開閉位置や回転位置を制御することができるが、遊びがないため、所定の外力が作用すると劣化し易い。本実施の形態に係る射出吹込成形機１においては、これらの駆動機構の劣化を防止するため、所定の運転方法を実施する。以下、射出吹込成形機１によって中空成形品を成形する方法を説明しながら、その運転方法について説明する。

図２の（ア）に示されているように、型盤装置２が型開きされた状態から説明する。この状態のとき、中間盤回転用サーボモータ３３は中間盤８すなわち本体部２６が正確に垂直状態になるように回転位置を制御している。この状態から型盤装置２を型締めする。図３の（ア）のフローチャートに示されているように、最初に中間盤開閉用サーボモータ３３を駆動して中間盤８を可動盤６に対して型閉じさせる。次いで、型開閉モータ１８によりトグル機構１６を駆動して可動盤６を型閉じ方向に駆動する。そうすると可動盤６と中間盤８とが固定盤５方向に駆動される。中間盤８と固定盤５とが型閉じされる直前、つまり金型２１がタッチする直前に、中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８の制御を停止する。すなわちサーボフリー状態にする。引き続き、型開閉モータ１８によりトグル機構１６を駆動して型締めする。中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８はサーボフリーになっているので、型締時に力が作用しない。これによって中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８、およびボールネジ機構３２に負荷がかからず、これらの劣化が防止される。型締めされた状態が図２の（イ）に示されている。射出成形用金型２１の凹部２１ａと中間盤８のコア３０とによってキャビティが形成される。射出装置３から樹脂を射出すると、図２の（ウ）に示されているように、パリソン４０が成形される。

図２の（エ）に示されているように型盤装置２を型開きしてパリソン４０をコア３０に残し、次いで図２の（オ）に示されているように回転盤８、すなわち本体部２６を反転的に回転させる。これらの手順を図３の（イ）のフローチャートによって説明する。最初にトグル機構１６を駆動して、固定盤５に対して可動盤６と中間盤８とを型開きする。中間盤開閉用サーボモータ３３を駆動して可動盤６に対して中間盤８を型開きする。中間盤開閉用サーボモータ３３の駆動は固定盤５と可動盤６とが離間したら直ちに開始しても良い。型盤装置２が完全に型開きしたら、中間盤回転用サーボモータ３８を駆動して、中間盤８すなわち本体部２６を反転的に回転する。中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８は制御を維持した状態で完了する。

このとき図２の（オ）に示されているように、パリソン４０はブロー成形用金型２３Ａ、２３ａに対向している。既に説明した順序で型盤装置２を型締めする。なお、型締め直前に、図２の（カ）に示されているように、一対のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａをスライドして一体化する。そうするとパリソン４０は一対のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａによって挟まれた状態になる。高圧空気供給装置を駆動してコア３０から高圧空気を吹き込むと、図２の（キ）に示されているように、中空成形品４１が成形される。このとき、同時に射出成形用金型２１に樹脂を射出してパリソン４０を成形する。既に説明した順序で型盤装置２を型開きし、一対のブロー成形用金型２３Ａ、２３ａを開く。そうすると図２の（ク）に示されているように中空成形品４１が得られ、パリソン４０が中間盤８に残された状態で型開きされる。以下同様に成形する。

本実施の形態に係る射出吹込成形機１や、その運転方法は色々な変形が可能である。例えば射出吹込成形機１については、中間盤８の本体部２６は中間盤回転用サーボモータ３８によって直接回転するように説明したが、所定の減速機を介して回転させるようにしてもよい。また、中間盤開閉機構１４は、可動盤６と中間盤８とに設けるように説明したが、固定盤５と中間盤８とに設けてもよい。この場合ボールネジ機構３２を駆動する中間盤開閉用サーボモータ３３は固定盤５に設けることになる。さらに中間盤８についてはその反転、つまり回転の方向を変形することができる。本実施の形態においては中間盤８の本体部２６は水平な回転軸周りに回転するようになっているが、垂直な回転軸周りに回転するようになっていてもよい。本実施の形態に係る運転方法において、型締時に中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８とをサーボフリーにするのは中間盤８と固定盤５とが型閉じされる直前に実施するように説明した。しかしながら、直前でなくてもよい。一般的に金型には型閉時に金型がずれないようにガイドピンとガイド穴とが設けられている。詳しく説明しなかったが、射出成形機用金型２１にもガイドピンとガイド穴とが設けられている。型閉じによりガイドピンがガイド穴に挿入されたら、中間盤開閉用サーボモータ３３と中間盤回転用サーボモータ３８とをサーボフリーにすればよい。

１射出吹込成形機２型盤装置
３射出装置５固定盤
６可動盤８中間盤
１０型締ハウジング１１タイバー
１３型締機構１４中間盤開閉機構
２１射出成形用金型２１ａ凹部
２３Ａ、２３ａブロー成形用金型
２５枠体部２６本体部
３０コア３２ボールネジ機構
３３中間盤開閉用サーボモータ
３５ボールナット３６ボールネジ
３８中間盤回転用サーボモータ
４０パリソン
４１中空成形品

Claims

型盤装置が固定盤と、型締機構により型開閉される可動盤と、前記固定盤と前記可動盤の間に設けられている中間盤とからなり、前記固定盤には射出成形用金型が前記可動盤にはブロー成形用金型がそれぞれ設けられ、前記型盤装置を型締めし、射出装置から樹脂を射出すると前記射出成形用金型においてパリソンが成形され、型開きするとパリソンは前記中間盤に残され、そして前記中間盤を反転的に回転させて前記中間盤のパリソンを前記可動盤に対向させ、前記型盤装置を型締めし、前記ブロー成形用金型によりブロー成形するとパリソンから中空成形品が成形されるようになっている射出吹込成形機の運転方法であって、
前記中間盤は回転角度を検出するエンコーダを備えた中間盤回転用サーボモータが設けられ、これによって回転するようになっており、
前記型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に前記中間盤回転用サーボモータをサーボフリー状態にして実施することを特徴とする射出吹込成形機の運転方法。
請求項１に記載の射出吹込成形機の運転方法において、前記中間盤は、前記可動盤あるいは前記固定盤に所定のボールネジ機構と中間盤開閉用サーボモータとからなる中間盤開閉機構が設けられ、これによって前記可動盤あるいは前記固定盤に対して型開閉するようになっており、
前記型盤装置の型締めは、金型がタッチする前に前記中間盤開閉用サーボモータをサーボフリー状態にして実施することを特徴とする射出吹込成形機の運転方法。