JP6238864B2 - 中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法に関し、特に、パリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部からなる金型によって中空成形する場合に、内蔵物を同一位置に保持するための新規な改良に関する。

従来、中空成形機による成形方法の１つとして、図示していないが、パリソンに内蔵物を入れたまま型締装置によってパリソンを挟み込み成形する成形方法があるが、内蔵物はパリソンが来る前に金型が開いた状態でその間の空間で保持されている。
更に、各金型部で型閉めされる間、その位置を保持し、内蔵物とパリソンとを互いに接合させる構成であった。

また、前記各金型部には、後述のように、各金型部内に同じ接合シリンダが設けられ、前記接合シリンダが取付けられる部位は、各金型部内であるため、型閉中には接合シリンダの接合ロッドの先端位置が各金型部の閉動作に合わせて変化(閉方向に移動)することになっていた。
従って、各金型部の型閉動作に同期して接合シリンダの動作を制御する必要があるが、先行技術文献を調査した結果、通常の位置決め制御方式で、二軸の位置決め同期制御を行う構成は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されているが、パリソン内に内蔵物を設けて中空成形する構成においては、先行技術文献は調査の結果、見当たらなかった。

特開２００３−１３１７１２号公報 特開２００２−３２６１４０号公報

従来の中空成形方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、パリソン内に内蔵物を入れた状態で型閉して中空成形を行う場合、(いわゆる、シップイン成形方法)、従来構成においては、内蔵物の保持位置が安定せず、型閉する時に内蔵物を損傷することもあり、歩留まりの向上が困難であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、パリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部によって中空成形する場合に、第１、第２金型部と各接合シリンダを同期制御することにより、内蔵物を所定位置に保持し、損傷もなく安定して成形できる中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置は、クロスヘッドからのパリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部からなる金型によって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置において、前記金型の開閉を行うための金型開閉用サーボモータと、前記第１金型部内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータを有する接合シリンダと、前記接合シリンダに設けられ前記内蔵物に当接して保持すると共に前記第１金型部内と前記第１金型部外において出入り自在に配設された接合ロッドと、前記金型開閉用サーボモータ及び前記接合シリンダ出入り用サーボモータを同期制御するための制御部と、を備え、前記金型の型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッドの位置を前記制御部によって同期制御させ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドの先端位置を絶対位置として同一位置を保持するようにした構成であり、また、
前記接合シリンダ出入り用サーボモータのトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御するようにした構成であり、また、前記接合ロッドの先端部には圧力センサが設けられ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドのロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御するようにした構成であり、また、本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法は、クロスヘッドからのパリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部からなる金型によって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法において、前記金型の開閉を行うための金型開閉用サーボモータと、前記第１金型部内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータを有する接合シリンダと、前記接合シリンダに設けられ前記内蔵物に当接して保持すると共に前記第１金型部内と前記第１金型部外において出入り自在に配設された接合ロッドと、前記金型開閉用サーボモータ及び前記接合シリンダ出入り用サーボモータを同期制御するための制御部と、を用い、前記金型の型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッドの位置を前記制御部によって同期制御させ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドの先端位置を絶対位置として同一位置を保持する方法であり、また、前記接合シリンダ出入り用サーボモータのトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御する方法であり、また、前記接合ロッドの先端部には圧力センサが設けられ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドのロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御する方法である。

本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、クロスヘッドからのパリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部からなる金型によって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法において、前記第１、第２金型部の開閉を行うための金型開閉用サーボモータと、前記第１、第２金型部内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータを有する接合シリンダと、前記接合シリンダに設けられ前記内蔵物に当接して保持すると共に前記第１金型部内と前記第１金型部外において出入り自在に配設された接合ロッドと、前記金型開閉用サーボモータ及び前記接合シリンダ出入り用サーボモータを同期制御するための制御部と、を備え、前記第１、第２金型部の型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッドの位置を前記制御部によって同期制御させ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドの先端位置を絶対位置として同一位置を保持するように構成されていることにより、パリソン内に内設される内蔵物の位置は初期通りであり、何らの損傷を受けることなく、安定して成形を行うことができる。
また、前記接合シリンダ出入り用サーボモータのトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御するように構成したことにより、接合シリンダの接合ロッドの同期制御をより高精度とすることができ、シップインの成形をより安定したものとすることができる。
また、前記接合ロッドの先端部には圧力センサが設けられ、前記内蔵物に当接する前記接合ロッドのロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータをフィードバック制御するように構成されていることにより、接合ロッドの先端位置をより高精度に位置決め制御することができる。

本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法を示すブロック図である。 図１の要部の他の形態を示すブロック図である。 図１の金型を用いてシップインの中空成形を行う場合の工程図である。 図３の他の形態を示す構成図である。 図４の圧力センサを用いた場合の電気系を示すブロック図である。

本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法は、パリソンに内蔵物を入れたまま第１、第２金型部によって中空成形する場合に、接合シリンダの接合ロッドを第１、第２金型部の閉動作に合わせて後退させることにより、内蔵物の保持位置を安定させ、シップイン型の中空成形の歩留まりを安定させることである。

以下、図面と共に本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは、ＣＰＵ２及び位置決めユニット３とを備えた上位の制御部であり、前記ＣＰＵ２からの速度、位置、加減速度等からなるデータ指令４は前記位置決めユニット３に入力されるように構成されている。

前記位置決めユニット３からの金型開閉用位置指令３Ａは、第１サーボドライバ５に入力され、前記第１サーボドライバ５からの金型開閉信号５Ａが金型開閉用サーボモータ６に入力されている。
前記金型開閉用サーボモータ６に設けられたエンコーダ等からなる回転検出器７からの回転検出信号７Ａは前記第１サーボドライバ５に帰還入力され、前記金型開閉用位置指令３Ａに沿って前記金型開閉用サーボモータ６の動作がフィードバック制御され、図３で示される第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂからなる金型１０（図３では第１金型部１０Ａのみ示しているが、図示している第１金型部１０Ａと対称形状及び構造の第２金型部１０Ｂが左側に設けられている）のうちの一方の開閉動作を行うことができるように構成されている。

尚、図３においては、第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂのうち、右側のみしか示していないが、例えば、ブラケット等からなるシップイン用の内蔵物１１の左側に位置する第２金型部１０Ｂは右側の前記第１金型部１０Ａと同一構造で構成され、図示しない型締装置によって前記内蔵物１１を挟持して型締することができるように構成されているが、ここでは省略している。

前記制御部１の前記位置決めユニット３からの接合シリンダ用位置指令３Ｂは、第２サーボドライバ１２に入力され、前記第２サーボドライバ１２からの接合シリンダ出入り信号１２Ａが接合シリンダ出入り用サーボモータ１３に入力されている。
前記接合シリンダ出入り用サーボモータ１３に設けられたエンコーダ等からなる回転検出器14からの回転検出信号１４Ａは前記第２サーボドライバ１２は帰還入力され、前記接合シリンダ用位置指令３Ｂに沿って前記接合シリンダ出入り用サーボモータ１３の動作がフィードバック制御され、図３で示される金型１０内の接合ロッド１５Ａを有する接合シリンダ１５の往復直動からなる出入り動作をすることができるように構成されている。

尚、図３においては、前述のように、第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂのうち、右側のみしか示していないが、前記内蔵物１１の左側に位置する第２金型部１０Ｂには右側の前記第１金型部１０Ａ内と同一の接合シリンダ１５が設けられている。

前記位置決めユニット３から出力される前記接合シリンダ用速度指令３Ｂは、図１の構成が正常に作動していれば、理論上は、前記接合ロッド１５Ａの先端部の予め設定された絶対位置は保持されるが、接合ロッド１５Ａの「たわみ」や「内蔵物１１の伸縮・揺れ」により、単なる位置決め制御では前記絶対位置に保持できない場合がある。

そこで、前述の事態を避けて前記接合ロッド１５Ａを前記絶対位置に保持するために、図２で示されるサーボ動作中におけるトルク制御、及び、図４と図５で示される圧力センサ２０による接合ロッド先端部圧力２０Ａによる圧力制御、の二方式を採用することができる。

前記制御部１から前記第２サーボドライバ１２に入力される前記接合ロッド１５Ａの位置決め時の前記接合シリンダ用速度指令３Ｂは、予め設定された設定速度＋−α・＋−βであるため、まず、図２のように、サーボ動作中の前記接合シリンダ出入り用サーボモータ６のトルクをモニタリングし、検出された現在のトルク現在値Ｐ_Ｔ２と予め設定されたトルク設定値Ｐ_Ｔ１を、数１の１式のように比較し、偏差ｅ_（ｔ）を周知のＰＩ（比例積分）制御として前記αを得る。

また、図４と図５で示されるように、前記内蔵物１１の一面１１ａに形成された凹部１１ｂ内には、ロードセル等からなる圧力センサ２０が設けられており、前記凹部１１ｂ内には前記圧力センサ２０をその先端部１５Ａａで押圧することができるように前記金型１０内で出入り自在な前記接合ロッド１５Ａが矢印Ａ方向に沿って配設されている。

前記圧力センサ２０からの接合ロッド先端部圧力２０Ａは、増幅器２１を介して前記制御部１に入力されるように構成されている。
従って、前述のサーボ動作中の前記接合ロッド先端部圧力２０Ａをモニタリングし、予め任意に設定された圧力値Ｐ_Ｐ1と現在の圧力現在値Ｐ_Ｐ２を前記制御部１に入力して、数２の２式のように比較し、偏差を周知のＰＩ（比例積分）制御として前記βを得る。

次に、本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法における動作について述べる。
尚、図４に示されるように、前述の金型１０は右側のみ示し、前記内蔵物１１の左側に位置する他方の第２金型部１０Ｂの金型は示していないが、左右両側の第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂは、共に前記接合ロッド１５Ａを有する接合シリンダ１５が内設されている全く同一構造で、左右両側の第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂの接合ロッド１５Ａによって前記内蔵物１１を宙に浮いた状態で保持している。
また、前記接合ロッド１５Ａは、図では１本のみしか示していないが、実際には８本の接合ロッド１５Ａによって保持され、図示しない周知のクロスヘッドから垂下してくる溶融状のパリソン(図示せず)内に前記内蔵物１１が内設されるように構成されている。

前述の状態で、図３の（Ａ）の工程では、図１のように、前記制御部１からの金型開閉用速度指令３Ａによって、左右の第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂが型開の状態であり、この状態では、前記接合シリンダ１５の接合ロッド１５Ａが最後退していると共に前記第１金型部１０Ａ内に完全に内設された状態となっている。
尚、前述の状態では、前記内蔵物１１は、第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂ間の所定の絶対位置に図示しない保持手段を介して保持されている。

前述の図３の（Ａ）の状態で、前記内蔵物１１の外周にクロスヘッドからのパリソン(図示せず)が垂下した状態で、図３の（Ｂ）のように、第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂの型閉動作が開始され、前記接合シリンダ１５が第１金型部１０Ａの型閉方向Ｂに沿って前進移動し、前記接合ロッド１５Ａの先端部１５Ａａは前記内蔵物１１の凹部１１ｂに係合することにより、前記内蔵物１１は前記第１金型部１０Ａからの接合ロッド１５Ａによって所定の絶対位置に位置決めされる。

次に、前記内蔵物１１とパリソンを接合させるために、前記第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂを互いに前進させるが、この時、前述の（Ｂ）の状態のままで第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂを前進させると前記接合ロッド１５Ａの先端部１５Ａａが内蔵物１１を押すことになり、前記内蔵物１１の絶対位置が動くことになる。
そのため、第２金型部１０Ｂの型閉動作中に、前述の型閉方向Ｂとは逆方向に接合シリンダ１５を作動させ、前記接合ロッド１５Ａの位置を前記制御部１によって同期制御させ、前記内蔵物１１に当接する接合ロッド１５Ａの先端部１５Ａａの先端位置を絶対位置として図３の（Ａ）の位置である同一位置を保持するように第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂと接合ロッド１５Ａの移動動作が制御されている。

また、前述の第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂと接合シリンダ１５の位置決め制御時に、前述した様に、図２のトルク制御及び図５の圧力制御を併用することにより、前記内蔵物１１を絶対位置に保持するための位置決め制御の精度を大幅に向上させることができる。

尚、前述の本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法の要旨は、次の通りである。
すなわち、クロスヘッドからのパリソンに内蔵物１１を入れたまま第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂによって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法において、
前記第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂによる開閉を行うための金型開閉用サーボモータ６と、前記第１金型部１０Ａ内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータ１３を有する接合シリンダ１５と、前記接合シリンダ１５に設けられ前記内蔵物１１に当接して保持すると共に前記第１金型部１０Ａ内と前記第１金型部１０Ａ外において出入り自在に配設された接合ロッド１５Ａと、前記金型開閉用サーボモータ６及び前記接合シリンダ出入用サーボモータ１３を同期制御するための制御部１と、を備え、前記第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂの型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッド１５Ａの位置を前記制御部１によって同期制御させ、前記内蔵物１１に当接する前記接合ロッド１５Ａの先端位置を絶対位置として同一位置を保持するように構成されている構成と方法であり、また、前記接合シリンダ出入り用サーボモータ１３のトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ１３をフィードバック制御するようにした構成と方法であり、また、図４のように前記接合ロッド１５Ａの先端部１５Ａａには圧力センサ２０が設けられ、前記内蔵物１１に当接する前記接合ロッド１５Ａのロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ１３をフィードバック制御する構成と方法である。

本発明による中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置及び方法は、金型内に設けられた接合シリンダの接合ロッドで内蔵物を保持してパリソンを成形する場合、第１、第２金型部１０Ａ，１０Ｂの型閉と接合ロッドの後退を同期制御することにより、内蔵物の絶対位置決めを維持し、シップインの中空成形品の歩留まりを向上できる。

１ 制御部
２ ＣＰＵ
３ 位置決めユニット
３Ａ 金型開閉用速度指令
３Ｂ 接合シリンダ用速度指令
４ データ指令
５ 第１サーボドライ
６ 金型開閉用サーボモータ
７ 回転検出器
７Ａ 回転検出信号
１０ 金型
１０Ａ 第１金型部
１０Ｂ 第２金型部
１１ 内蔵物
１１ａ 一面
１１ｂ 凹部
１５ 接合シリンダ
１５Ａ 接合ロッド
２０ 圧力センサ
２０Ａ 接合ロッド先端部圧力

Claims (6)

1. クロスヘッドからのパリソンに内蔵物(11)を入れたまま第１、第２金型部(10A,10B)からなる金型(10)によって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置において、
   前記金型(10)の開閉を行うための金型開閉用サーボモータ(6)と、前記第１金型部(10A)内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)を有する接合シリンダ(15)と、前記接合シリンダ(15)に設けられ前記内蔵物(11)に当接して保持すると共に前記第１金型部(10A)内と前記第１金型部(10A)外において出入り自在に配設された接合ロッド(15A)と、前記金型開閉用サーボモータ(6)及び前記接合シリンダ出入用サーボモータ(13)を同期制御するための制御部(1)と、を備え、
   前記金型(10)の型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッド(15A)の位置を前記制御部(1)によって同期制御させ、前記内蔵物(11)に当接する前記接合ロッド(15A)の先端位置を絶対位置として同一位置を保持するように構成されていることを特徴とする中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置。
2. 前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)のトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)をフィードバック制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置。
3. 前記接合ロッド(15A)の先端部(15Aa)には圧力センサ(20)が設けられ、前記内蔵物(11)に当接する前記接合ロッド(15A)のロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)をフィードバック制御するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御装置。
4. クロスヘッドからのパリソンに内蔵物(11)を入れたまま第１、第２金型部(10A,10B)からなる金型(10)によって前記パリソンを挟み込み成形するようにした中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法において、
   前記金型(10)の開閉を行うための金型開閉用サーボモータ(6)と、前記第１金型部(10A)内に設けられ接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)を有する接合シリンダ(15)と、前記接合シリンダ(15)に設けられ前記内蔵物(11)に当接して保持すると共に前記第１金型部(10A)内と前記第１金型部(10A)外において出入り自在に配設された接合ロッド(15A)と、前記金型開閉用サーボモータ(6)及び前記接合シリンダ出入用サーボモータ(13)を同期制御するための制御部(1)と、を用い、
   前記金型(10)の型閉動作中に、前記型閉動作と逆方向に前記接合ロッド(15A)の位置を前記制御部(1)によって同期制御させ、前記内蔵物(11)に当接する前記接合ロッド(15A)の先端位置を絶対位置として同一位置を保持することを特徴とする中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法。
5. 前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)のトルクを検出したトルク検出値を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)をフィードバック制御することを特徴とする請求項４記載の中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法。
6. 前記接合ロッド(15A)の先端部(15Aa)には圧力センサ(20)が設けられ、前記内蔵物(11)に当接する前記接合ロッド(15A)のロッド先端部圧力を検出し、前記ロッド先端部圧力を用いて前記接合シリンダ出入り用サーボモータ(13)をフィードバック制御することを特徴とする請求項５記載の中空成形機の金型と接合シリンダの同期制御方法。

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