JP7113414B2 - ブロー成形方法及びブロー成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブロー成形方法及びブロー成形装置に関する。

従来から、ダイヘッドで押出して形成したパリソンを、ダイヘッドの下方に配置された金型によりブロー成形するブロー成形方法及びブロー成形装置が開示されている。例えば、特許文献１に開示されるブロー成形は、発泡樹脂材料を用いて、ダイ内アキュムレーター式で形成されたダイヘッドから円筒形に押出されたパリソンが形成される。

特開２０１０－２４０８９２号公報

上記のブロー成形においては、例えば、ブロー成形中は、ダイヘッドのダイ下面とパリソンが接続された状態で、ダイ下面と金型上面との間のパリソンが取出し機の取出し機バーでチャックされる。そして、ブロー成形完了後、取出し機の取出し機バーのチャックを解放しつつ、ロボットアームや手動でブロー成形した製品を掴んで型開きして金型から製品を取り出す。

ブロー成形された製品が金型から取り出された後、ダイヘッドのダイ先端には、製品取出し後にダイスリットから樹脂がしみ出すことがある。このようにダイスリットからしみ出した樹脂は硬化してダイ先端に残ることがある。又は、取出し機の取出し機バーによるパリソンのチャックの際に取出し機バーの上方の樹脂が盛り上がり、ダイ先端であるダイ下面における樹脂が吐出される開口部周りに樹脂が付着してしまう場合がある。このように、金型からの製品取出し後にダイ下面に付着してしまった樹脂（以下、「樹脂カス」という）をそのままにして次のパリソンを押出してブロー成形を行うと、プリブロー等によりダイヘッドから押し出される次のパリソンに樹脂カスが付着してしまうことがある。すると、溶融した樹脂の中に堅い硬化した樹脂が混じることで、成形不良を生じさせることがある。

本発明は、ブロー成形の成形不良を低減することができるブロー成形方法及びブロー成形装置を提供することを目的とする。

本発明のブロー成形方法は、ダイヘッドからパリソンを押出し、前記ダイヘッドの下方に位置する金型により前記パリソンを型締め後、前記ダイヘッドは前記金型の上面に前記パリソンの上バリを落下させて、取出し機の取出し機バーで前記上バリをチャックして前記金型から製品を取出す、ことを特徴とする。

本発明のブロー成形装置は、パリソンを下方に押出すダイヘッドと、前記ダイヘッドの下方に位置する金型と、前記金型の上面に落下した前記パリソンの上バリをチャック可能に形成される取出し機バーと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ブロー成形の成形不良を低減することができるブロー成形方法及びブロー成形装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るブロー成形装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形装置のダイヘッドを示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうちダイヘッドからパリソンが押出しされる様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうち上バリが型締めした金型上面に落下した様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうち上バリ及び下バリを、それぞれ第１の取出し機バー及び下ピンチでチャックする様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうちブロー成形後に第２の取出し機バーで製品をチャックする様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうち第１の取出し機バー及び下ピンチによる上下バリのチャックを解放させた様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうちダイ下面掃除処理を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうちダイ下面掃除処理において上バリがダイ下面に当接している様子を示すブロー成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係るブロー成形方法のうち製品を取出して次パリソンが押出しされた様子を示すブロー成形装置の模式図である。

次に、図に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１はブロー成形装置１の構成を示す模式図である。ブロー成形装置１では、発泡ブロー形成体として空調ダクトを成形する。発泡ブロー形成体は、発泡剤を混合させた熱可塑性混合樹脂をブロー成形して、独立気泡構造を備えて得られる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、柔軟性に優れるので、発泡ブロー形成体の耐衝撃性が向上する。これらの中でも、熱可塑性樹脂は、プロピレン単位を有するものであることが好ましく、具体的には、プロピレン単独重合体、エチレン－プロピレンブロック共重合体、エチレン－プロピレンランダム共重合体等が挙げられる。さらに、これらの中でも、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体であることが特に好ましい。この場合、溶融張力が高くなるので、発泡しやすくなり、気泡セルもより均一化される。

上記熱可塑性樹脂は、ブロー成形される前に、発泡剤を用いて発泡される。かかる発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系発泡剤、又は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系発泡剤が挙げられる。これらの中でも、発泡剤は、空気、炭酸ガス又は窒素ガスを用いることが好ましい。この場合、有体物の混入が防げるので、耐久性等の低下が抑制される。

ダイヘッド１０は、発泡剤を分散させた溶融樹脂を用いてパリソンを押出す。このダイヘッド１０の下方には、ブロー成形用の金型５０が配置される。なお、図１においては、金型５０は、左右方向に型開きする（図４～８、図１０，１１も同様）。金型５０の上方には、第１の取出し機３０の２本の第１の取出し機バー３１が配置される。金型５０の下方には挟持装置４０の２本の下ピンチ４１が配置される。第１の取出し機バー３１及び下ピンチ４１は、それぞれ一対の略棒状体により形成される。第１の取出し機バー３１は、図における左右方向に接近・離間及び紙面に対して垂直な方向に移動可能に形成される。下ピンチ４１は、図における左右方向に接近・離間可能に形成される。

金型５０の側方には、第２の取出し機１００が配置される。第２の取出し機１００は、多関節ロボットとされる。金型５０でブロー成形された製品は、取出し機（第１の取出し機３０又は第２の取出し機１００）により金型５０から取り出すことができる。また、ブロー成形装置１における各種機器（ダイヘッド１０、金型５０、第１の取出し機３０、第２の取出し機１００等）は、図示しない制御装置により制御される。

図２にダイヘッド１０の断面模式図を示す。ダイヘッド１０は、ダイ内アキュムレーター式とされる。ダイヘッド１０の上部には、油圧シリンダー１２が配置される。油圧シリンダー１２のピストンロッド１２ａの先端は、円盤状の接続板１２ｂの上面と接続される。接続板１２ｂの下面は、接続板１２ｂの下面から下方に延びる複数である棒状の接続ロッド１２ｃと接続される。複数の接続ロッド１２ｃは、環状に配置される。

油圧シリンダー１２の下方には、ダイヘッド本体１５が配置される。ダイヘッド本体１５は、円筒状のダイ外筒１５ｂを上ダイヘッドプレート１５ａ及び下ダイヘッドプレート１５ｃで上下を挟むようにして形成される。環状に形成される上ダイヘッドプレート１５ａの上方からは、下方に延びるマンドレル１３が設けられる。マンドレル１３の先端部１３ａは先窄まり状に形成される。一方、マンドレル１３の上端部分は、上ダイヘッドプレート１５ａの上面から突出している。上ダイヘッドプレート１５ａの上面におけるマンドレル１３の上端部分には、アクチュエータ１４が設けられる。マンドレル１３はアクチュエータ１４により上下方向に微小に移動可能とされる。本実施形態では、アクチュエータ１４は、サーボモータ１４ａの駆動軸にウォームギヤ（不図示）が設けられ、マンドレル１３の上端部分に設けられるウォームホイール１４ｂと歯合する。ウォームホイール１４ｂは、ウォームホイール１４ｂの内周面とマンドレル１３の上端部外周面が螺子構造とされ、歯合される。従って、サーボモータ１４ａが駆動すると、ウォームホイール１４ｂが回転して、マンドレル１３を上方又は下方に移動させることができる。一方、マンドレル１３の中央には、押出したパリソンに対してプリブローを行うプリブローエア流通路１３ｃが形成される。

ダイヘッド本体１５の下方には、下ダイヘッドプレート１５ｃから突出するダイ１６が設けられる。ダイ１６には、ダイ１６の下面（ダイ下面１６０）の中央に開口部１６ａが形成されて、この開口部１６ａから上方に向かって拡開するすり鉢状に第１傾斜部１６ｂが形成される。第１傾斜部１６ｂと先窄まりのマンドレル１３の先端部１３ａは略同角度でテーパ加工される。マンドレル１３の先端部１３ａとダイ１６の第１傾斜部１６ｂとの隙間はダイスリットＳとされる。ダイスリットＳは、ブロー成形する製品に合わせて所定の隙間に設定される。

ダイ１６の第１傾斜部１６ｂから上方へは、第１傾斜部１６ｂから連続して第１傾斜部１６ｂよりも更に拡開するすり鉢状に第２傾斜部１６ｃが形成される。ダイ１６は、上端に環状のフランジ１６ｄが形成される。ダイ１６のフランジ１６ｄは、ダイ外筒１５ｂと下ダイヘッドプレート１５ｃとにより挟持される。ダイ外筒１５ｂの内周面は、ダイ１６の第２傾斜部１６ｃとの接続部分で環状に突出する環状突起１５ｂ１が形成される。環状突起１５ｂ１の内周面は、ダイ１６の第２傾斜部１６ｃと連続して略同角度で傾斜するすり鉢状の内周面とされる。

ダイ外筒１５ｂの内周面とマンドレル１３の外周面との間には、環状のピストン１７が設けられる。ピストン１７の上面は、油圧シリンダー１２の複数の接続ロッド１２ｃと上ダイヘッドプレート１５ａを介して接続される。ピストン１７は、下方に向けて先窄まり状に傾斜して形成される。ピストン１７は、油圧シリンダー１２により上下動可能に形成される。一方、ダイ外筒１５ｂの外周面は、溶融した樹脂を吐出する押出し機１８と接続される。押出し機１８の吐出口１８ａは、ダイ外筒１５ｂの内周面に開口している。押出し機１８から吐出された溶融樹脂は、ダイ外筒１５ｂとマンドレル１３との間の空間に充填される。ダイ外筒１５ｂとマンドレル１３との間の空間に充填される溶融樹脂は、ピストン１７により圧力を掛けながら充填させて、樹脂に混入される発泡剤がダイヘッド１０内で発泡することを抑制することができる。

ダイヘッド１０のダイ外筒１５ｂ内に充填された樹脂は、ピストン１７を下方に押し下げることによりダイスリットＳを介して開口部１６ａから押し出される。このようにして、アキュムレーターとして機能するダイ外筒１５ｂとマンドレル１３との間の空間から樹脂材料が押し出されて、ダイヘッド１０によりパリソンが形成される。ここで、前述の通り、ダイスリットＳは、マンドレル１３の上下方向の移動により間隔が調整される。ダイスリットＳの間隔が大きいとパリソンの肉厚が厚くなり、ダイスリットＳの間隔が小さくなるとパリソンの肉厚が薄くなる。ダイスリットＳの間隔を０とすると、押し出されてダイ１６のダイ下面１６０に接続されるパリソンを切り離すことができる。

図１に戻り、金型５０の上方に配置される第１の取出し機バー３１は、第１の取出し機３０に片持ち支持されて紙面に垂直な方向に長尺状に形成される。第１の取出し機バー３１は、２本のバーが対向して対称に配置される。第１の取出し機バー３１は、断面視四角形のパイプ材により形成されるバー本体３１ａを備える。バー本体３１ａの下面には、断面Ｌ字状に形成されて、平坦な背面が対向するようにバー本体３１ａの下面に取付けられるＬ字部材３１ｂが設けられる。バー本体３１ａ同士が対向する面と、該バー本体３１ａの下面に取付けられるＬ字部材３１ｂの背面は連続した平坦面である挟持面３１ｃとされる。なお、第１の取出し機３０は、以後の図において省略のため二点鎖線で示す。

また、金型５０の下方に配置される挟持装置４０の下ピンチ４１も同様に、紙面に垂直な方向に長尺状に形成される。下ピンチ４１は、断面四角形のパイプ材により形成される。なお、挟持装置４０は、以後の図において省略のため二点鎖線で示す。

多関節ロボットである第２の取出し機１００は、ロボットアーム１０１の先端に第２の取出し機バー１１０が設けられる。第２の取出し機バー１１０は、製品上部を把持する上第２の取出し機バー１１１と、製品下部を把持する下第２の取出し機バー１１２を備える。上第２の取出し機バー１１１及び下第２の取出し機バー１１２は、例えば、空圧機器にて一対のフィンガーを開閉可能に構成する等して把持対象物を把持可能に形成される。

次に、図３、図９のフローチャート及び図４～図８、図１０、図１１に基づいて、本実施形態に係るブロー成形方法を説明する。
ステップＳ１０１；図４に示すように、ダイヘッド１０によりパリソンＰが押出される。本実施形態では、発泡樹脂材料が使用されるので、ダイヘッド１０により押出しされるパリソンＰは発泡パリソンとされる。押出しされたパリソンＰは、上端部分及び下端部分は金型５０の外側に位置して、中央部分が金型５０内に配置される。このとき、第１の取出し機バー３１及び下ピンチ４１は開限まで開いている。

ステップＳ１０２；パリソンＰが配置された金型５０を閉じ、型締めする。その直後（又はほぼ同時）にダイヘッド１０のダイスリットＳ（図２参照）を０とする。すると、図５に示すように、ダイヘッド１０のダイ１６のダイ下面１６０（図２参照）とパリソンＰが切り離されて、パリソンＰの一部が上バリＢ１として金型５０の上面に溜まる。このようにパリソンＰがダイ１６から切り離されるとき、ダイ１６からダイスリットＳや開口部１６ａ等のダイ１６内の発泡樹脂が下方に引っ張られて落下することにより、ダイスリットＳを０としつつもダイスリットＳに残存する発泡樹脂が抜け落ちる。従って、ダイスリットＳからしみ出して硬化する「樹脂カス」の発生を低減することができる。なお、金型５０の下方には、下バリＢ２が形成されている。

ステップＳ１０３；図６に示すように、第１の取出し機バー３１でパリソンＰの上バリＢ１をチャックする。このとき、第１の取出し機バー３１のＬ字部材３１ｂの下端が金型５０の上面と近接又は接触するようにして第１の取出し機バー３１の対向する挟持面３１ｃにより上バリＢ１がチャックされることにより、金型５０の上面に溜まった上バリＢ１は第１の取出し機バー３１ですくいあげる様にしてチャックされる。またこのとき、上バリＢ１の上端はダイ１６とは離間している。従って、上バリＢ１の樹脂がダイ１６のダイ下面１６０に付着してしまうことがない。一方、下ピンチ４１は、下バリＢ２をチャックする。

ステップＳ１０４；パリソンＰに対して金型５０によりブロー成形を行う。このとき、金型５０内に流れる冷却水やブロー成形に用いられるエアにより上バリＢ１及び下バリＢ２を冷却する。
ステップＳ１０５；ブロー成形完了後、金型５０を開く。

ステップＳ１０５で金型を開いた後、挟持装置４０の下ピンチ４１のチャックを解放し、第１の取出し機３０の第１の取出し機バー３１を例えば紙面に対して垂直手前方向に移動させて、待機する作業員が手動で第１の取出し機バー３１から製品を回収することもできる。本実施形態では、製品取出しの際にダイヘッド１０のダイ１６先端（ダイ下面１６０）の掃除処理を行うため、多関節ロボットとされる第２の取出し機１００により製品を取出す。従って、第１の取出し機３０から第２の取出し機１００へ成形した製品の受け渡しを行う。

ステップＳ１０６；図７に示すように、第２の取出し機１００に取付けられた第２の取出し機バー１１０により、成形した製品Ｐ１をチャックする。具体的には、第２の取出し機１００のロボットアーム１０１を図７の紙面に対して垂直手前方向から金型５０の正面側に回り込ませ、第２の取出し機バー１１０の上第２の取出し機バー１１１で第１の取出し機バー３１の上方の上バリＢ１をチャックする。同様に、下第２の取出し機バー１１２で下ピンチ４１の下方の下バリＢ２をチャックする。ここで、製品Ｐ１は半製品であり、製品Ｐ１は、後処理により完成品となるダクト部Ｐ１１と、その周囲のバリ部Ｐ１２を備える。

ステップＳ１０７；図８に示すように、第１の取出し機バー３１による上バリＢ１のチャックを解放する。同様に、下ピンチ４１による下バリＢ２のチャックを解放する。

ステップＳ１０８；ダイ１６のダイ下面１６０の掃除処理を行う。ステップＳ１０２によりダイ１６からパリソンＰを切り離す処理を行っても、種々の成形条件やダイヘッド１０の経時的な変化によりダイ１６のダイ下面１６０の開口部１６ａに樹脂カスが発生する可能性も考えられる。この場合の樹脂カスは、ダイヘッド１０の組み付け状態や環境温度等のパリソンＰの押出し条件に応じて、ブロー成形毎に、ダイ下面１６０の開口部１６ａにおける特定箇所（後述のターゲット位置）に発生する。このような場合には、ダイ下面掃除処理とされる本ステップの実行が好適である。

ダイ下面掃除処理は、図９に示すフロー図に従って行われる。
ステップＳ２０１；第２の取出し機１００の第２の取出し機バー１１０で製品Ｐ１の上バリＢ１の端部を、ダイ１６のダイ下面１６０における樹脂カスが発生する位置であるターゲット位置（例えば、図２で示す、開口部１６ａの一部であるターゲット位置Ｔ）まで移動させ、図１０に示すように、上バリＢ１の端部をダイ下面１６０のターゲット位置に当接させる。具体的には、例えば、第２の取出し機バー１１０でチャックされる製品Ｐ１の上バリＢ１をダイ下面１６０におけるターゲット位置の直下近傍まで移動（水平方向及び上方向への移動）させた後、製品Ｐ１を垂直に上昇させて、ダイ下面１６０に上バリＢ１の端部を当接（押し当て）させる。樹脂カスに対して上バリＢ１を斜めに押し当てると、樹脂カスを引きちぎってダイ下面１６０に樹脂カスが残存してしまうことがあるので、樹脂カスに対しては垂直に上バリＢ１を当接させると好適である。
ステップＳ２０２；上バリＢ１をダイ下面１６０に当接させた後、製品Ｐ１を水平移動させる。すると、上バリＢ１の端部に樹脂カスが付着して、ダイ下面１６０を拭き取るようにして掃除することができる。
ステップＳ２０３；図１１に示すように製品Ｐ１を金型５０から離間させて、製品Ｐ１を取出す。製品Ｐ１の取出し後、次の成形のためのパリソンＰをダイヘッド１０から押し出して、順次ブロー成形を行うことができる。

ダイ下面１６０の掃除処理では、上バリＢ１の端部が半固化状態であると好適である。すなわち、ステップＳ１０４において、上バリＢ１の冷却は、第１の取出し機バー３１でしっかりと上バリＢ１をチャックできる程度まで固化させておけばよく、上バリＢ１の冷却が足りない場合には上バリＢ１の端部をダイ下面１６０に当接させたときに溶融樹脂がダイ下面１６０に付着してしまい樹脂カスが発生してしまうが、上バリＢ１の端部を半固化状態としておけば、上バリＢ１端部からダイ下面１６０への樹脂の付着を防ぎつつ、ダイ１６先端（ダイ下面１６０）のターゲット位置に発生する樹脂カスを確実に上バリＢ１の端部に付着させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態により限定されることは無く、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、第１の取出し機バー３１は、バー本体３１ａとＬ字部材３１ｂとにより形成したが、一体のバーとして形成しても良い。また、第１の取出し機バー３１の上面にブラシ等を設けて、該ブラシをダイ下面１６０に当接させることによりダイ１６先端（ダイ下面１６０）の掃除処理を行うようにしても良い。

また、本実施形態に係るブロー成形方法は、上記手順に関わらず、例えば、型締めした金型５０の上面にパリソンＰの上バリＢ１を落下させてブロー成形を行った後に上バリＢ１を取出し機バー（第１の取出し機バー３１又は第２の取出し機バー１１０）でチャックする等、手順を入れ替えて実施することもできる。すなわち、ブロー成形が開始・完了のタイミングに関わらず、型締めした金型５０の上面にパリソンＰの上バリＢ１が落下されて、この上バリＢ１をチャックした取出し機バー（第１の取出し機バー３１又は第２の取出し機バー１１０）により製品Ｐ１が取り出されればよい。

１ ブロー成形装置 １０ ダイヘッド
１２ 油圧シリンダー １２ａ ピストンロッド
１２ｂ 接続板 １２ｃ 接続ロッド
１３ マンドレル １３ａ 先端部
１３ｃ プリブローエア流通路 １４ アクチュエータ
１４ａ サーボモータ １４ｂ ウォームホイール
１５ ダイヘッド本体 １５ａ 上ダイヘッドプレート
１５ｂ ダイ外筒 １５ｂ１ 環状突起
１５ｃ 下ダイヘッドプレート １６ ダイ
１６ａ 開口部 １６ｂ 第１傾斜部
１６ｃ 第２傾斜部 １６ｄ フランジ
１７ ピストン １８ 押出し機
１８ａ 吐出口 ３０ 第１の取出し機
３１ 第１の取出し機バー ３１ａ バー本体
３１ｂ Ｌ字部材 ３１ｃ 挟持面
４０ 挟持装置 ４１ 下ピンチ
５０ 金型
１００ 第２の取出し機 １０１ ロボットアーム
１１０ 第２の取出し機バー １１１ 上第２の取出し機バー
１１２ 下第２の取出し機バー １６０ ダイ下面
Ｂ１ 上バリ Ｂ２ 下バリ
Ｐ パリソン Ｐ１ 製品
Ｐ１１ ダクト部 Ｐ１２ バリ部
Ｓ ダイスリット Ｔ ターゲット位置

Claims (4)

1. ダイヘッドからパリソンを押出し、
   前記ダイヘッドの下方に位置する金型により前記パリソンを型締めし、その直後又はほぼ同時に前記ダイヘッドのダイスリットを０にすることで前記金型の上面に前記パリソンの上バリを落下させて、
   取出し機の取出し機バーで前記上バリをチャックして前記金型から製品を取出す、
   ことを特徴とするブロー成形方法。
2. 前記ダイヘッドは、ダイ内アキュムレーター式により形成されて、発泡剤を分散させた溶融樹脂を用いて前記パリソンを押出すことを特徴とする請求項１に記載のブロー成形方法。
3. ダイヘッドから押し出されたパリソンの上バリを取出し機バーでチャックして、金型から製品を取り出す際に前記ダイヘッドのダイ先端に前記上バリを当接させて、該当接後前記パリソンを水平移動させることを特徴とするブロー成形方法。
4. パリソンを下方に押出すダイヘッドと、
   前記ダイヘッドの下方に位置する金型と、
   前記パリソンの上バリをチャック可能に形成される取出し機バーを備える取出し機と、
   前記上バリをチャックした前記取出し機バーにより前記上バリを前記ダイヘッドのダイ先端に当接させて、該当接後水平移動させて前記金型から製品を取出すよう前記取出し機を制御する制御装置と、
   を有することを特徴とするブロー成形装置。

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