JPS597572B2 - 吹込成形におけるパリソン肉厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラスチック吹込成形機によるパリ、リン成
形において、パリリンの長手方向、即ち押出し方向の肉
厚分布を制御する方法、特に所望の肉厚を有するパリソ
ンを容易にプログラム制御により成形し得る吹込成形に
おけるパリソン肉厚制御方法に関する。

吹込成形において、予め設定した制御プログラムにより
、パリソンを射出中、または押出し中、サーボシリンダ
により、マンドレルを上下させ、樹脂を噴射するノズル
スリツトを変更し、押出し方向に変化するパリソンの肉
厚を制御する方法は公知である。

従来の方法は、第１図Ａ，Ｂ，Ｃ及び第２図に示すごと
く、押出機Ｄより供給される樹脂をノズルＥより射出す
るプランジヤＦの全ストロークＸＴをＮ等分（第１図Ａ
参照）、等分した各区間の長さΔＸに対応するパリソン
Ｇの肉厚ｔ及び肉厚に比例するノズルスリツトｓをピン
ボード等を用いて第１図Ｂに示すごとく設定し、この設
定プロフアイルにもとづきプログラム制御する。

ここに記号Ｘｉは射出の起点からｉ−１個の区間の長さ
、≠ｉ！′１ｔＸｉに対応する設定のプロフアイルの各
区間の位置、ｇは設定プロフアイルの全区間、ｈは一部
分の区間を示す。この設定方法においては、プランジヤ
ＦのストロークＸの一定区間長さΔｘ（Δｘ＝ＸＴ／Ｎ
）ごとにノズルスリツトｓを変化させるようにしている
ため、第１図Ｃに示すごとく成形されるパリソンのプロ
フアイルは厚肉の区間は短く、薄肉の区間は長く成形さ
れる。

従つて、設定プロフアイルの或る区間の長さと全区間と
の比ｈ／ｇに対し、第１図Ｃにおける成形された、相当
するパリソンの区間長さＩＢとパリソンの全長ＩＡの比
については、となり、設定プロフアイル（第１図、Ｂ）
とパリソンのプロフアイル（第１図、Ｃ）は正比例せず
、歪んだものになる。従つて所望のパリソンのプロフア
イルに適合する設定プロフアイルの設定が困難で試行錯
誤を繰り返して設定プロフイルを求める必要がある。ま
た、パリソンの一部の肉厚の変更を行う場合、設定プロ
フアイル上に第１図Ｂに点線で示す変更１を行うと、形
成されたパリソンの形状は第１図、Ｃに点線ｐで示すよ
うに変更部分の区間長さが短かくなり、変更を加えない
区間までの長さＩＢは１ｄに変り、更にパリソンの全ン
の全長が変化しないよう射出量を増減させると、今度は
変更しなくてもよい区間の肉厚が増減することになり、
何れにしても設定プロフイルを全面的に手直しなければ
ならず、設定プロフアイルの修正作業に多大の労力と時
間を費やし、試成形のための樹脂も無駄に消費する結果
となる。以下前述の問題を解決する、本発明の考え方に
つき、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ及び第５図を用いて説明する。
本発明は、従来の方法が射出ストローク（以下ストロー
クと称す）を基準にとり、これを独立変数として、パリ
ソンの厚みに対応するノズルスリツト、更にノズルスリ
ツトをマンドレルの位置に変換し、これを従属変数とす
る関数形を設定し、これによりプログラム制御を行うの
に対し、パリソンの長さｌを基準にとり、パリソンの長
さの関数としてパリソンの長手方向の肉厚分布、ノズル
スリツト、及びストローク位置を把握し、次いで、スト
ローク位置を独立変数とし、ノズルスリツト、更にノズ
ルスリツトをマンドレルの位置に変換してこれを従属変
数とする関数形を設定して、プログラムとし、これ以降
は従来の方法に従いサーボ制御を行う。以下上記プログ
ラムを作成する手順につき詳細に説明する。〔１〕先づ
パリソンの全長ＩＡをＮ等分し、各区間の長さΔｌごと
に肉厚ｔを定めて、パリソンプロフアイル設定器１３に
入力し、記憶させる。

（２）次に肉厚スウエル比ｋ１が、与えられた樹脂とノ
ズルでは略々一定であることを利用し、肉厚ｔを下記の
（１）式を用いてノズルスリツトｓに変換する。ここに Ｓｉ，ｔｉはそれぞれパリソンのｉ番目の区間に対応す
るノズルのスリツト及びパリソンの厚みを示す。

なお、スウエルとは樹脂分子の粘弾性効果に基づく変形
時の性質、例えばノズル内を流れる際、壁面とのズリ応
力により一旦縮小した方向の寸法はノズルを通過したの
ちスプリングバツクして膨脹し、一方、伸長した方向の
寸法は縮小する性質をいう。

通常、肉厚および径は膨脹し、その分だけ押出した長手
方向に縮少する。また、体積圧縮性については、溶融状
態にある通常の樹脂（例えばポリエチレンなど）の場合
、圧力１０００ｋｇ／ＣＴｌごとに約１０％である。し
かし、吹込成形時、樹脂に加わる圧力は１００〜２００
Ｋ９／イであるので、通常の場合、体積圧縮および膨脹
を無視し非圧縮性としてノズル内外の挙動を考えてよい
。（１）式に示す通リノズルスリツトＳｉは肉厚Ｔｉに
比例する。

次に第３図に示すノズルの形状を示す定数、α，β，ａ
を用い、ノズルスリツトｓをマンドレル８の上下位置ｙ
に変換する。〔３〕既知のパリソンの肉厚スウエル比Ｋ
，及び径スウエル比Ｋ２Ｊズルの直径ｄ及び分割数Ｎを
用い、等分に分割した分割単位Δ２（Δｌ−．Ａ）゛ご
とに、必要なストローク量Δｘを次式を用いて求める。

ここに ＡＰＬＧ：プランジヤの断面積 ｋ１ ：肉厚スウエル比（ノズルを出たパリソンの肉厚
は樹脂の種類により、射出前に比べ２〜３倍に膨脹する
が、この膨脹比をいう） Ｋ２：パリソンの径スウエル比（上記の膨脹の径方向の
比でノズルの形状と樹脂の種類によりきまる定数） Ｓｉ：ノズルのスリツト（開度） Ｔｉ：パリソンの肉厚 （４）式より、パリソンの１区間の長さΔ２ごとにパリ
ソンを押し出すのに必要なストローク長さΔＸｉは、そ
の区間のパリソンの肉厚Ｔｉに正比例し、またその区間
の樹脂の必要噴射量に正比例することがわかる。

（４）前述の〔２〕及び３の手順により、ストロークＸ
の各区間長さΔＸｉを全区間（＋１〜◆Ｎ）について求
めると、パリソンの各区間Δ１ｉを媒介として、パリソ
ンの全長に亘り、ストロークＸｉを独立変数とし、マン
ドレルの上下位置Ｙｉを従属変数とする関数形を設定で
きるので、ばよい。

前述のように思考の過程において、まづパリソンの長さ
ｌを基準にとり独立変数に選んだのに拘わらず、最終的
にストロークの位置を独立変数としマンドレルの位置を
関数のかたちに変換した理由は、パリソンの長さをオン
ラインで検出するためには、多数の光電管を並べる必要
がありコスト高になるが、一方ストロークの位置は、安
価なポテンシヨメータで容易に検出できること、またノ
ズルスリツトｓ及びパリソンの肉厚ｔは、パリソンの射
出中、樹脂を高温で噴射するノズルスリツトを直接検出
すること及びパリソンの厚みを連続的に高速で検出する
ことが何れも測定上困難なためである。

なおパリソンの射出に伴い、プランジヤの各区間の位置
Ｘｉを検出し、この信号によりマンドレルを操作するの
は、従来のパリソン制御と同一であるが、本発明におけ
るマンドレルの位置Ｙｉをきめるストロークの位置Ｘｉ
は、等間隔な位置ではなく、式（４）及び（５）に示す
ごとく不等間隔であることに注意すべきである。

実際の制御においては、ストローク位置Ｘｉはパリソン
の長さの区間ごとに、マンドレルの位置Ｙｉｌパリソン
の肉厚ＴｉｌノズルスリツトＳｉと共にプロフアイル設
定器１３及び１４のコンピユータに記憶される。更に前
述の設定により実際にパリソンを射出した結果、パリソ
ンの長さや肉厚がスウエルデータの不正確さのため計画
したものと異なる場合は、当然スウエル比Ｋｌ，ｋ２を
実際のものに合せ修正する。なおＫｌ，ｋ２を修正した
後にパリソンの全長ＩＡを変更したい場合は、全長ｈの
変更をパリソンプロフアイル設定器１３ベーンフットす
ればよい。前述のごとく本発明の特徴を要約すると、射
出ストロータの各区間ごとにその区間において製品が必
要とする樹脂量を噴射しつつ射出が進行するので、成形
されるパリソンの形状は、従来の方法におけるごとき第
１図Ｂ（肉厚の設定プロフアイル）と第１図Ｃ（成形さ
れた肉厚のプロフアイル）に示すずれを生ずることがな
く、第４図Ｂ，Ｃに示すように同一である。

即ち、ｎ 杉Ｂ 従来の方式では一＼−（第１図、Ｂ，Ｃ）に本発明の方
式ではハ＝り（第４図、Ｂ，Ｃ）である。

また前記の特性により、，ｊパリソンの肉厚プロフアイ
ルを試成形中、一部の肉厚を第４図Ｃに点線ｑで示すご
とく変更する場合は、設定プロフイルを第４図Ｂに点線
ｒで示すごとく変更し、且つストロークを第４図Ａの点
線ｕで示すごとく変更し、従つて全ストロークをＸＴ′
に変更すればよく製品の他の部分の肉厚に悪影響を及ぼ
すことがない。

なお、第４図には、プロフアイルが階段状に粗く設定さ
れているが、これは発明の考え方を分り易く説明するた
めのものであり、実際にはパリソンの長手方向の分割点
は、大よそ５００乃至１０００点に達するため、プロフ
アイルが滑らかな曲線として設定されること言う迄もな
い。しかし、上記のように多数の点をすべて設定するこ
とは厄介であるので、凹凸を表はすのに必要な最小の点
のみを与え、点の間を直線で結んだ曲線（折れ線）で代
用し、簡易化することも可能である。これらの操作は、
コンピユータに付属したＣＲＴ画面上に設定点を表示す
るやり方、例えばプラス出の方向にキーを押し続けると
、パリソンの厚みが増える方向に設定点が移動する等の
方法を用いてもよく、何れにせよ容易に実行することが
できる。本発明は、前述の考察に立脚し、従来の吹込成
形におけるパリソン肉厚制御方法の欠点を改良し、ノズ
ルスリツトの設定プロフアイルと同一形状のパリソンプ
ロフアイルを得ると共に、プログラムの設定を極めて容
易になし得るパリソン肉厚制御方法を提供する目的でな
したもので、その要旨とするところは、パリソンの全長
を等分に分割し、分割した各区間ごとに、所望の肉厚分
布を有するパリソンの成形のため所要の樹脂量を射出し
得るプランジヤの各射出ストローク、及び前記パリソン
の肉厚に比例するノズルスリツトを、それぞれパリソン
の全長に亘つて求め、次いでノズルスリツトとマンドレ
ルの位置の対応関係を用いて、前記ノズルスリツトをマ
ンドレルの位置に変換し、パリソンの前記各区間ごとに
各射出ストロークとマンドレルの位置の対応関係を設定
することにより、ストローク位置に従つてマンドレルの
位置を制御することを特徴とし、また前記特徴における
ストロークの区間の長さに代えて、ストローク時間を用
い、ストロークの経過時間に応じてマンドレルの位置を
制御することを特徴とするものである。

以下本発明の方法の実施例につき、添付の制御要領を説
明するブロツク図にもとづき詳細に説明する。

第５図において、６はプラスチツク吹込成形機ヘツド、
７はプランジヤ、８はマンドレルを示し、樹脂が図示し
ない押出機から樹脂入口９を経てヘッドボディ１０の内
側に導入されると、プランジヤ７の下降動作により、樹
脂はノズルスリツトｓから噴出し、パリソン１１を成形
する。

パリソンに所望の肉厚分布ｔを与えるには、パリソンの
全長ＩＡを所要の粗さに等分に分割し，、分割した各区
間１１１ごとに肉厚Ｔｉを設定し、必要に応じＣＲＴｌ
２等を用いて、パリソンプロフアイル設定器１３に肉厚
の分布状況を記憶させる。次に使用する樹脂及びノズル
に応じて定まる肉厚スウエル比ｋ１を甲いて前述の式（
１）により、各肉厚Ｔｉに対応するノズルスリツトＳｉ
をストロークノズルスリツトプロフアイル設定器１４（
以下ストローク設定器と称す）により演算し、記憶させ
る。次にパリソン１１の各区間１ｉに含まれる樹脂の量
に相当するプランジヤの各ストローク区間長さΔＸｉを
式（４）を用いてストロークプロフアイル設定器１４に
より演算し、記憶させる。この際、式（１），（４）の
演算に必要な諸数値即ち肉厚スウエル比（ｋ１）、パリ
ソン経スウエル比（Ｋ２′）．ノズルの直径（ｄ）は予
め記憶されており、それ以外の数値はパリソンプロフア
イル設定器１３より提供されるデータをそのまま用い、
或いは加工して使用する。かくして、ストロークプロフ
アイル設定器１４には、パリソンの全長に亘り、パリソ
ンの各区間Δ１１を媒介として、各ストローク区間長さ
ΔＸ，、ノズルスリツトＳｉのすべての組合せが得られ
る。

従つてストローク区間長さΔＸｉを積分することにより
、ストロータ長さＸ１を独立変数とし、ノズルスリツト
ｓを従属変数とする関数形が設定される。ここでストロ
ークプロフアイル設定器１４は更に演算を進め、第３図
に示すノズルの形状に関係する諸数値α，β，ａを用い
て肉厚ｔを成形機のマンドレル８の位置ｙに変換し、最
終的に射出ストロークの位置Ｘｉとマンドレルの位置Ｙ
ｉとの関数形をつくり出しこれをプログラム設定器２０
にインプツトし１て成形機の制御プログラムを設定する
。これ以降の制御動作は従来と同様である。

即ちプランジヤ７による樹脂の射出にともない、プラン
ジヤ７の各ストローク位置Ｘｉをストローク位置検出器
１５で検出し、プログラムに従つた各マンドレル位置Ｙ
ｉに一致するように、マンドレル８をサーボコントロー
ラ１６でサーボバルク１７を作動させサーボシリンダ１
８によりマンドレル８を上下させ、その位置をマンドレ
ル位置検出器１９で検出し、設定値Ｙｉとの差がなくな
るよう信号〈ｙ〉を送つてフイードバツク制御を行い、
プログラムに従つてマンドレル８を操作する。次に第２
の実施例として、連続押出式吹込成形機におけるプログ
ラムの設定法について述べる。パリソンの肉厚分布の設
定、及び肉厚分布に対応するノズルスリツトのプロフア
イル及びストロークのプロフアイルの設定は第１の実施
例と同様である。本方法においては、前述のストローク
ｘの代りにパリソンの押出時間を用い押出時間と独立変
数とし、ノズルスリツトを従属変数とする関数形をスト
ローク設定器１４を用いて設定し、次いでノズルスリツ
トをマンドレルの位置に変換し、そののち押出時間を積
分して、押出行程の経過時間に対するマンドレルの位置
を設定して成形轡の制御プログラムとし、経過時間に対
するマンドレルの位置をフイードバツクしつつサーボ制
御を行つｏ前述のプログラムの設定方法について述べた
ごとく、ノズルスリツトのプロフアイルの設定に当つて
は、パリソンの長手方向に分布する所望の肉厚分布に従
い、そのまま設定することにより、所望の肉厚分布のパ
リソンが成形され、またパリソンの一部の肉厚変更は、
ノズルスリツトプロフアイルの一部の変更を行うだけで
よい。

なお本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々変更し
得ることは勿論である。

本発明の吹込成形におけるパリソン肉厚制御方法は前述
の構成を有するので、次の効果を発揮する。

（１）パリソンの一定区間長さごとに求めた肉厚分布を
直接ノズルスリツト・プロフアイルとして設定すること
により、設定したプロフアイルと同一または相似の肉厚
プロフアイルが得られるので、プロフアィルの設定が容
易となり、従来のように試行錯誤を繰り返す必要がなく
、労力及び樹脂資源の節約ができる。

（Ｉｉ）パリソンの肉厚を一部変更する場合は、変更す
る部分のノズルスリツト・プロフアイルを一部変更する
だけで、所望の肉厚分布が得られ、従来のように肉厚の
設定プロフアイルを全面的に変更する必要がないので、
肉厚の一部の計画変更が容易に行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃは従来のパリソンの肉厚分布設定時の
プランジヤストローク、設定プロフアイル及び成形され
た肉厚分布の関係を示す説明図、第２図はプラスチツク
吹込成形機のプランジヤ付近の切断側面図、第３図は第
２図におけるノズルスリツト付近の部分拡大図、第４図
Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の方法におけるパリソンの肉厚分布
設定時のプランジヤストローク、設定プロフアイル及び
成形された肉厚分布の関係を示す説明図、第５図は本発
明の実施例を示すパリソン肉厚制御方法のプロツク図で
ある。 図中、７はプランジヤ、８はマンドレル、１１はパリソ
ン、１３はパリソンプロフアイル設定器、１４はストロ
ーク・ノズルスリツトプロフアイル設定器、ＩＡはパリ
ソンの全長、Δｌはパリソンの区間長さ、ｓはノズルス
リツト、ｔはパリソンの肉厚、ｘは射出ストローク位置
、Δｘは射出ストロークの各区間長さ、ｙはマンドレル
の位置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パリソンの全長を等分に分割し、分割した各区間ご
   とに、所望の肉厚分布を有するパリソンの成形のため所
   要の樹脂量を射出し得るプランジャの各射出ストローク
   、及び前記パリソンの肉厚に比例するノズルスリットを
   、それぞれパリソンの全長に亘つて求め、次いでノズル
   スリットとマンドレルの位置の対応関係を用いて、前記
   ノズルスリットをマンドレルの位置に変換し、パリソン
   の前記各区間ごとに各射出ストロークとマンドレルの位
   置の対応関係を設定することにより、ストローク位置に
   従つてマンドレルの位置を制御することを特徴とする吹
   込成形におけるパリソン肉厚制御方法。 ２ パリソンの全長を等分に分割し、分割した各区間ご
   とに、所望の肉厚分布を有するパリソンの肉厚をパリソ
   ンプロファイル設定器に記憶せしめ、また前記各区間ご
   とにパリソン成形のため所要の樹脂量を射出し得る各射
   出ストローク、及び前記パリソンの肉厚に比例するノズ
   ルスリットを、それぞれ前記パリソンプロファイル設定
   器に記憶させた肉厚分布の設定値を用いて、ストローク
   ・ノズルスリット設定器により、演算、記憶させ、且つ
   前記の各射出ストローク長さを積分してストローク位置
   を自変数とするノズルスリットの対応関係をステップ状
   の関数形に設定し、さらにノズルスリットとマンドレル
   の位置の対応関係を用いて、射出ストロークの位置とマ
   ンドレルの位置との対応関係を設定したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の吹込成形におけるパリソ
   ン肉厚制御方法。 ３ パリソンの全長を等分に分割し、分割した各区間ご
   とに、所望の肉厚分布を有するパリソンの成形のため所
   要の樹脂量を射出し得る各射出ストローク時間、及び前
   記パリソンの肉厚に比例するノズルスリットを、それぞ
   れパリソンの全長に亘つて求め、次いでノズルスリット
   とマンドレルの位置の対応関係を用いて、前記ノズルス
   リットをマンドレルの位置に変換し、パリソンの前記各
   区間ごとに各射出時間とマンドレルの位置の対応関係を
   設定することにより、射出の経過時間に従つてマンドレ
   ルの位置を制御することを特徴とする吹込成形における
   パリソン肉厚制御方法。