WO2016063989A1 - 射出ブロー成形装置 - Google Patents

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Abstract

 回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、射出成形型ユニット70が備える射出型駆動部72にオイルタンク90からオイルを供給する第1のオイル供給部100Aを備えると共に、回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、ブロー成形型ユニット41が備えるブロー型駆動部42にオイルタンク90からオイルを供給する第2のオイル供給部100Bを、第1のオイル供給部100Aとは独立して備えた構成とする。

Description

射出ブロー成形装置
 本発明は、樹脂製の中空容器を製造する射出ブロー成形装置に関する。具体的には、省エネ性や低騒音性を向上させた1ステージ式の射出ブロー成形装置に関する。
 従来、樹脂材料からなる中空容器の成形方法は様々提案されているが、その代表的な方法としては、射出成形によりプリフォーム(パリソン)を形成し、このプリフォームをブロー成形することにより中空容器を成形する射出ブロー成形方法がある。 
 この射出ブロー成形方法を採用する射出ブロー成形装置は、射出装置(射出ユニット)及び射出成形型を備える射出成形部と、ブロー成形機及びブロー成形型を備えるブロー成形部とを有する。射出成形部では、射出装置により射出成形型内に樹脂材料を射出することでプリフォームを形成する。ブロー成形部では、ブロー成形型内に収容したプリフォームをブロー成形機によってブロー成形することで中空容器を形成する。なお、このような射出ブロー成形装置は、例えば、1ステージ方式、或いはホットパリソン式の射出ブロー成形装置と呼ばれている。 
 また射出ブロー成形装置は、射出成形型及びブロー成形型を油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータによって移動させて型締めするものが一般的である。そして各アクチュエータには、複数、例えば2~3つの固定ポンプと1つの誘導モーターとを備える1基の油圧駆動源によってオイルタンクからオイルを供給している。近年は、例えば、これら2~3つの固定ポンプの一部を可変ポンプに変更して誘導モーターと組み合わせた油圧駆動源を採用することで、成形時のエネルギー消費を抑制したものも登場している。しかしながら、射出ブロー成形装置のさらなる省エネ性の向上が望まれている。 
 このような要望に対し、射出成形装置を構成する射出装置(射出ユニット)として、例えば、固定吐出型油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する駆動モーター(例えば、サーボモーター)と、を有し、この駆動モーターの回転速度を制御して油圧ポンプの吐出流量と吐出圧力を制御する油圧駆動源を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3455479号公報
 このような射出ユニット(射出装置)を採用することで、射出ブロー成形装置の省エネ性をさらに向上することができる。 
 また上記のような圧力駆動源は、可変ポンプ等と誘導モーターとを備えるものに比べてエネルギーの消費が少ないことが知られている。そこで射出ブロー成形装置の射出装置以外を構成する各アクチュエータにオイルを供給するためのオイル供給部としても上記のような油圧ポンプと駆動モーターとを有する圧力駆動源を採用することが考えられる。 
 しかしながら、射出ブロー成形装置は、稼働するアクチュエータの数も多く、油圧回路も複雑であることが多い。このため、射出ブロー成形装置の省エネ性を向上させるためには、射出ユニット(射出装置)単体の場合のように1つのオイル供給部(圧力駆動源)を備えていればよいという訳ではなく、複数のオイル供給部(圧力駆動源)を設ける必要がある。 
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数のオイル供給部を適切に設けることで省エネ性の向上を図った射出ブロー成形装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決する本発明の第1の態様は、油圧により稼働する射出ユニット及び射出成形型ユニットを備え、射出成形によりプリフォームを形成する射出成形部と、油圧により稼働するブロー成形型ユニットを備え、前記プリフォームをブロー成形するブロー成形部と、を有する射出ブロー成形装置であって、回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記射出成形型ユニットが備える射出型駆動部にオイルタンクからオイルを供給する第1のオイル供給部を備えると共に、回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記ブロー成形型ユニットが備えるブロー型駆動部に前記オイルタンクからオイルを供給する第2のオイル供給部を、前記第1のオイル供給部とは独立して備えていることを特徴とする射出ブロー成形装置にある。 
 本発明の第2の態様は、第1の態様の射出ブロー成形装置において、回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記射出ユニットが備える射出駆動部に前記オイルタンクからオイルを供給する第3のオイル供給部を備え、且つ前記第1のオイル供給部及び前記第2のオイル供給部を、前記第3のオイル供給部とは独立して備えていることを特徴とする射出ブロー成形装置にある。 
 本発明の第3の態様は、第1又は2の態様の射出ブロー成形装置において、前記駆動モーターが、サーボモーターであることを特徴とする射出ブロー成形装置にある。 
 本発明の第4の態様は、第1~3の何れか一つの態様の射出ブロー成形装置において、前記射出成形型ユニットが、前記プリフォームのネック部を形成するためのネック型と、前記プリフォームの内形状を形成するための射出コア型と、前記プリフォームの胴部外形状を形成するための射出キャビティ型とを含む射出金型を備えると共に、前記射出型駆動部が、前記射出金型を開閉させるための開閉駆動部と、前記ネック型を前記射出キャビティ型に対して昇降させる昇降駆動部と、型閉じした前記射出金型を型締する型締駆動部と、を含み、前記第1のオイル供給部が、前記開閉駆動部、前記昇降駆動部及び前記型締駆動部に対して前記オイルタンクからオイルを供給することを特徴とする射出ブロー成形装置にある。
 かかる本発明によれば、油圧ポンプと駆動モーターとからなる圧力駆動源を有する複数のオイル供給部を、複数の駆動部に対して適切に設けるようにしたので、省エネ性を向上したブロー成形装置を実現することができる。さらには、射出ブロー成形装置の作動時の騒音を低減することができる。すなわち射出ブロー成形装置の低騒音性も向上することができる。
本発明の一実施形態に係る射出ブロー成形装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形型ユニットの概略構成を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形型ユニットの概略構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るブロー金型の概略構成を示す図である。 射出成形工程における指令圧力と実圧力の経時的な変化を示す油圧波形図である。
 以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 
 図1に示す本実施形態に係る射出ブロー成形装置10は、いわゆる1ステージ式の装置であり、プリフォーム(図示は省略)を射出成形する射出成形部20と、プリフォームの温度調整を行う温調部30と、プリフォームをブロー成形して最終成形品である中空容器を形成するブロー成形部40と、中空容器を装置外に取り出す取出し部50と、を備えている。 
 射出成形部20は、樹脂材料を射出する射出装置60と、射出装置60に隣り合うように設置された射出金型71を含む射出成形型ユニット70と、で構成されている。 
 射出装置60は、射出シリンダ61内に射出スクリュー62を内蔵すると共に、射出スクリュー62を回転および前進させるための射出駆動部63を備えている。射出駆動部63は、アクチュエータとしての射出用油圧モーター64及び射出用油圧シリンダ65で構成されている。射出装置60は、射出スクリュー62を射出用油圧モーター64で回転させながら後退させて、射出スクリュー62の前方に所定量の樹脂材料をチャージし、チャージ終了後に射出用油圧シリンダ65により射出スクリュー62を前進させることで射出を行うようになっている。 
 射出成形型ユニット70は、射出金型71と、射出型駆動部72と、を備えている。射出金型71は、図2及び図3に示すように、プリフォーム1のネック部を形成するためのネック型73と、プリフォーム1の内形状を形成するための射出コア型74と、プリフォーム1の胴部外形状を形成するための射出キャビティ型75と、射出装置60から供給された溶融樹脂を型締された射出キャビティ型75内へ分配し導くホットランナ型76と、を備えている。
 射出型駆動部72は、射出金型71を構成する射出コア型74を高速で開閉する開閉駆動部(高速型開閉機構)77と、ネック型73を射出キャビティ型75に対して昇降させる昇降駆動部(昇降機構)78と、型閉じした射出金型71を高圧で型締する型締駆動部(高圧型締機構)79と、を有する。 
 開閉駆動部77は、油圧により駆動される油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータ77aを備え、このアクチュエータ77aを動力源として射出金型71を開閉させる。例えば、開閉駆動部77は、機台80の内部に固定されたアクチュエータ77aを動力源として射出コア型74を下降・上昇させることで、射出金型71の型閉じ及び型開きを行う。詳しくは、アクチュエータ77aは、機台80の上に設置された射出キャビティ型75及びホットランナ型76に対し、射出コア型74が固定された上部可動盤81を下部可動板83およびタイバー84を介して下降および上昇させる。 
 昇降駆動部78は、機台80の内部に固定されて油圧により駆動される油圧シリンダ等のアクチュエータ78aを備え、このアクチュエータ78aを動力源としてネック型73を射出キャビティ型75に対して昇降させる。詳しくは、アクチュエータ78aは、ネック型73が固定されたネック型移送板85をネック型昇降板86とタイバー87を介して昇降動作させる。型締駆動部79は、機台80の内部に固定されて油圧により駆動される油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータ79aを備え、このアクチュエータ79aを動力源として型閉じされた射出金型71を高圧型締する。 
 なお、これら開閉駆動部77、昇降駆動部78及び型締駆動部79の機構自体は、既存の構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する(必要であれば、本件出願人による先願公報(例えば、特許第4319863号公報)を参照)。
 ブロー成形部40は、プリフォームをブロー成形するためのブロー金型42とブロー型駆動部43とを含むブロー成形型ユニット41を備えている。ブロー金型42は、図3に示すように、中空容器2のネック部を保持するネック型44と、中空容器2の胴部外形状を形成する開閉可能な一対のブロー成形割型45と、中空容器の底部形状を形成するブロー底型46と、で構成されている。 
 そしてブロー成形部40では、このようなブロー金型42をブロー型駆動部43によって型開き・型閉じおよび型締めし、内部に配置されたプリフォームに延伸ロッド47及び高圧エアを導入し、プリフォームを二軸延伸ブロー成形することで、中空容器2を形成する。 
 ブロー型駆動部43は、一対のブロー成形割型45を型開き・型閉じおよび型締めさせる開閉駆動部48と、ブロー底型46を昇降させる昇降駆動部49と、を備えている。具体的には、開閉駆動部48は、油圧により駆動される油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータ48a,48bを備え、これらアクチュエータ48a,48bが一対のブロー成形割型45にそれぞれ接続されている。また昇降駆動部49は、油圧により駆動される油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータ49aを備え、このアクチュエータ49aがブロー底型46に接続されている。 
 ここで、ブロー型駆動部43(各アクチュエータ48a,48b,49a)、射出型駆動部72(各アクチュエータ77a,78a,79a)及び射出駆動部63(射出用油圧モーター64及び射出用油圧シリンダ65)は、オイルタンク90からオイルが供給されることによって作動する。 
 本発明に係る射出ブロー成形装置10は、ブロー型駆動部43、射出型駆動部72及び射出駆動部63にオイルタンク90内のオイル(作動油)を供給するための複数のオイル供給部100を備えている。本実施形態では、射出ブロー成形装置10は、3つのオイル供給部100(第1~第3のオイル供給部100A,100B,100C)を備えている(図1参照)。
 これら第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cのそれぞれは、回転数の制御が可能な駆動モーター101(101A,101B,101C)と油圧ポンプ102(102A,102B,102C)とからなる油圧駆動源を備え、コントローラ(制御装置)110により駆動モーター101の回転数やトルクを制御することで油圧ポンプ102から吐出されるオイルの流量(吐出流量)及びオイルの圧力(吐出圧力)を調整する。駆動モーター101は、回転数の制御が可能なモーターであればよく、例えば、サーボモーターやインバーターモーター等が好適に用いられる。本実施形態では、駆動モーター101として、他のモーターに比べて応答性の高いサーボモーターを採用している。また油圧ポンプ102として、固定吐出型式の油圧ポンプを採用している。すなわち本実施形態では、第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cのそれぞれが、油圧駆動源として、いわゆるサーボポンプを備えている。さらに装置のイニシャルコストの低減にも配慮して、オイル供給部100A,100B,100Cを構成する3基の油圧駆動源(サーボポンプ)は同一性能のものを採用している。 
 本実施形態では、第1のオイル供給部100Aは、射出成形型ユニット70が備える射出型駆動部72(アクチュエータ77a,78a,79a)に油圧回路120Aを介して接続されている。なお油圧回路120Aには、図示は省略するが、圧力制御弁や流量制御弁、方向制御弁等が適宜配置されており、これらの制御弁を適宜制御することで、第1のオイル供給部100Aから各アクチュエータ77a,78a,79aにオイルが供給される。 
 第2のオイル供給部100Bは、第1のオイル供給部100Aとは独立して設けられ、ブロー成形型ユニット41が備えるブロー型駆動部43(アクチュエータ48a,48b,49a)に油圧回路120Bを介して接続されている。さらに第3のオイル供給部100Cは、第1のオイル供給部100A及び第2のオイル供給部100Bとは独立して設けられ、射出装置60の射出駆動部63(射出用油圧モーター64及び射出用油圧シリンダ65)に油圧回路120Cを介して接続されている。 
 このように本発明に係る射出ブロー成形装置10は、サーボモーターやインバーターモーター等の駆動モーター101及び油圧ポンプ102からなる油圧駆動源を有する複数のオイル供給部100A,100B,100Cをそれぞれ独立して備えている。つまり第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cは、それぞれ独立制御が可能となっている。そして第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cが、それぞれ異なる駆動部43,72,63にオイルを供給し、各アクチュエータを作動させている。これにより、第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cを構成する駆動モーター101A,101B,101Cの各々の回転数を各駆動部43,72,63の必要負荷に応じて個別に減少させることができるため、射出ブロー成形装置10の省エネ性を向上することができる。 
 これに対し、従来の射出ブロー成形装置では、ブロー型駆動部、射出型駆動部および射出装置用の各油圧ポンプが1基の誘電モーターで駆動される構成になっている。そのため、例えば、射出型駆動部での作動圧油量を単純に減少させたい場合も誘電モーターの回転数は一定なので吐出量は変わらず(固定ポンプの場合)、油圧回路内に配した各種制御弁を適宜駆動させて流量を調節する必要がある。また、ブロー型駆動部や射出装置の油圧回路にも影響を及ぼしてしまう。結果として、各アクチュエータで用いられずに捨てられる圧油量も多くなってしまい、エネルギー効率は総じて低いものであった。 
 また本発明に係る射出ブロー成形装置10では、上述のように各オイル供給部100A,100B,100Cが、サーボモーターやインバーターモーター等の駆動モーター101及び油圧ポンプ102からなる油圧駆動源を有している。これにより、駆動モーター101A,101B,101Cの各々の回転数を各駆動部43,72,63の必要負荷が小さい時に適宜かつ個別に減少させることができる。したがって、装置を作動した際の騒音を低減することができる。すなわち射出ブロー成形装置10の低騒音性を向上することもできる。 
 また各オイル供給部100A,100B,100Cは独立しており相互依存しない構成である。このため、ブロー型駆動部43、射出型駆動部72及び射出装置60といった各々の油圧駆動部に対し、個別に油圧制御する(油圧波形を調整する)ことが可能になる。よって、ある油圧駆動部の動作挙動や動作時間に問題や改善点がある場合、その油圧駆動部のみの油圧波形等を調整するだけでよいため、課題解決に向けた対策が容易になる。その結果、射出ブロー成形装置10全体としての動作不具合の解消も、従来の射出ブロー成形装置に比べて容易となる。さらに従来の射出ブロー成形装置に比べて、射出ブロー成形装置10全体としての動作時間の短縮を図ることができ、省エネ性の向上を図ることもできる。 
 また例えば、成形調整等の作業性も向上する。第1~第3のオイル供給部100A,100B,100Cがそれぞれ独立しているため、各オイル供給部の制御、例えば、ゲイン・応答速度、指令圧力等の油圧関連パラメータを個別かつ最適に調整することができる。したがって、各アクチュエータに供給されるオイルの圧力(油圧)をより適切に調整することができる。 
 図5は、射出成形工程における第1のオイル供給部100Aに対して要求する指令圧力P1の変化、及び指令圧力P1に基づいて第1のオイル供給部100Aから供給される実際の圧力(実圧力)P2の変化を示す経時的な油圧波形図であり、図5(a)は、調整前の状態を示し、図4(b)は調整後の状態を示す。なお実圧力P2は、油圧回路110Aのアクチュエータ77a,78a,79aの近傍にそれぞれ設けた油圧計(図示なし)によって検出した値を合算したものである。 
 図5の油圧波形図は、射出金型71が型締めされた状態から射出成形工程1サイクルの指令圧力P1及び実圧力P2を示している。まず時刻T1から時刻T2の期間では、アクチュエータ79aを作動(後退)させて射出金型71の型締めを終了する。時刻T2から時刻T3の期間では、アクチュエータ77a,78aを作動(後退)させて射出金型71の型開きを行う。そして時刻T3から時刻T4の期間では、射出成形されたプリフォームの搬送を行う。時刻T4から時刻T5の期間では、アクチュエータ77a,78aを作動(前進)させて射出金型71を再び型閉じする。時刻T5から時刻T6の期間で、アクチュエータ79aを作動(前進)させて射出金型71の型締めを行う。 
 そして、このような射出型駆動部72(アクチュエータ77a,78a,79a)の一連の動作は、上述のように第1のオイル供給部100A(駆動モーター101A)によって制御されている。そして第1のオイル供給部100Aは、射出型駆動部72の動作のみを制御している。このため、第1のオイル供給部100Aによる吐出圧力や吐出量等を、射出型駆動部72の動作に合わせて、より適切に調整することができる。
 具体的には、第1のオイル供給部100Aは、複数(例えば、4つ)のチャンネルでそれぞれ指令圧力等の調整が可能となっている。そして第1のオイル供給部100Aは、上述のように射出型駆動部72の動作のみを制御しているため、4チャンネルの全てを射出型駆動部72のために割り振ることができる。したがって、第1のオイル供給部100Aによる吐出圧力等の制御を、射出型駆動部72の動作に合わせて、より適切に調整することができる。 
 例えば、第1のオイル供給部100A(駆動モーター101A)は、指令圧力P1となるように制御されているものの、サージ圧が発生して実圧力P2が指令圧力P1から乖離してしまうことがある。図5(a)に示す例では、例えば、時刻Taや時刻Tb、Tc等においてサージ圧が発生し、実圧力P2が指令圧力P1から乖離してしまっている。このような場合でも、これらのサージ圧が発生している時刻Taと時刻Tbと時刻Tcとを別チャンネルとなるように設定することで、複数のタイミングで発生しているサージ圧を適切に低減することができる。 
 図5の例では、射出成形工程1サイクルをNo.0~No.3の4つのチャンネルに割り振っている。そして時刻Taを含む期間をチャンネルNo.3に割り振り、時刻Tbを含む期間をチャンネルNo.0に割り振り、時刻Tcを含む期間をチャンネルNo.1に割り振るようにしている。 
 したがって、チャンネルNo.3では、時刻Taのサージ圧の大きさに応じて第1のオイル供給部100Aの制御を調整でき、チャンネルNo.0では、時刻Tbのサージ圧の大きさに応じて第1のオイル供給部100Aの制御を調整することができ、チャンネルNo.1では、時刻Tcのサージ圧の大きさに応じて第1のオイル供給部100Aの制御を調整することができる。これにより、図5(b)に示すように、時刻Ta、時刻Tb及び時刻Tcにおけるサージ圧を効果的に抑制することができる。また、このような好ましくない油圧波形を調整して低減することで、駆動モーター101Aの稼働率を減少させることができ、結果として、成形1サイクルあたりの消費電力が低減でき、更には、射出型駆動部72の動作時間も短縮できる。 
 なお、チャンネルの割り振り方は、特に限定されるものではなく、実圧力P2等に応じて適宜決定されればよい。 
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
 1 プリフォーム
 2 中空容器
 10 射出ブロー成形装置
 20 射出成形部
 30 温調部
 40 ブロー成形部
 41 ブロー成形型ユニット
 42 ブロー金型
 43 ブロー型駆動部
 43a アクチュエータ
 44 ネック型
 45 ブロー成形割型
 46 ブロー底型
 47 延伸ロッド
 48 開閉駆動部
 48a,48b アクチュエータ
 49 昇降駆動部
 49a アクチュエータ
 50 取出し部
 60 射出装置
 61 射出シリンダ
 62 射出スクリュー
 63 射出駆動部
 64 射出用油圧モーター
 65 射出用油圧シリンダ
 70 射出成形型ユニット
 71 射出金型
 72 射出型駆動部
 73 ネック型
 74 射出コア型
 75 射出キャビティ型
 76 ホットランナ型
 77 開閉駆動部
 77a アクチュエータ
 78 昇降駆動部
 78a アクチュエータ
 79 型締駆動部
 79a アクチュエータ
 90 オイルタンク
 100 オイル供給部
 101 駆動モーター(サーボモーター)
 102 油圧ポンプ
 110 コントローラ
 120 油圧回路

Claims (4)

  1.  油圧により稼働する射出ユニット及び射出成形型ユニットを備え、射出成形によりプリフォームを形成する射出成形部と、
     油圧により稼働するブロー成形型ユニットを備え、前記プリフォームをブロー成形するブロー成形部と、を有する射出ブロー成形装置であって、
     回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記射出成形型ユニットが備える射出型駆動部にオイルタンクからオイルを供給する第1のオイル供給部を備えると共に、
     回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記ブロー成形型ユニットが備えるブロー型駆動部に前記オイルタンクからオイルを供給する第2のオイル供給部を、前記第1のオイル供給部とは独立して備えている
    ことを特徴とする射出ブロー成形装置。
  2.  請求項1に記載の射出ブロー成形装置において、
     回転数の制御が可能な駆動モーターと油圧ポンプとからなる油圧駆動源を有し、前記射出ユニットが備える射出駆動部に前記オイルタンクからオイルを供給する第3のオイル供給部を備え、
     且つ前記第1のオイル供給部及び前記第2のオイル供給部を、前記第3のオイル供給部とは独立して備えている
    ことを特徴とする射出ブロー成形装置。
  3.  請求項1又は2に記載の射出ブロー成形装置において、
     前記駆動モーターが、サーボモーターである
    ことを特徴とする射出ブロー成形装置。
  4.  請求項1~3の何れか一項に記載の射出ブロー成形装置において、
     前記射出成形型ユニットが、前記プリフォームのネック部を形成するためのネック型と、前記プリフォームの内形状を形成するための射出コア型と、前記プリフォームの胴部外形状を形成するための射出キャビティ型とを含む射出金型を備えると共に、
     前記射出型駆動部が、前記射出金型を開閉させるための開閉駆動部と、前記ネック型を前記射出キャビティ型に対して昇降させる昇降駆動部と、型閉じした前記射出金型を型締する型締駆動部と、を含み、
     前記第1のオイル供給部が、前記開閉駆動部、前記昇降駆動部及び前記型締駆動部に対して前記オイルタンクからオイルを供給する
    ことを特徴とする射出ブロー成形装置。
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