JP3675864B2

JP3675864B2 - ブロー成形方法及び装置

Info

Publication number: JP3675864B2
Application number: JP31803794A
Authority: JP
Inventors: サールシャンギーズ; エルナーロジャー
Original assignee: サルフレックスポリマーズリミテッド
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: US5662842A; DE69516591D1; JPH0847964A; DE69516591T2; CA2154121C; CA2154121A1; EP0693358A1; EP0693358B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明はプラスチック品の成形方法及び装置に関するものであり、特に形状が複雑な部材の形成に適したブロー成形方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なブロー成形方法および装置では、熱可塑性ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を押し出してパリソンを形成する。中空構造をしたこのパリソンを型の中に封入する。この型は２つの部分からなり、各部分の内部にはキャビティーが形成されている。これら２つの部分を互いに閉じ合わせると、金型内部のこらの部分に相当する位置に密閉キャビティーが形成される。パリソンの内側に圧力を加えると成形可能な可塑性物品は金型キャビティーと同じ形に成形され、中空密閉品が製造される。
【０００３】
ストレートパイプや蛇腹付きストレートパイプ等の単純な物品をブロー成形技術を用いて製造する場合は、製品の成形時に発生する屑の量は比較的少ない。このように単純な形状であれば、密閉型の内部キャビティーに納まる程度の大きさのパリソンを押し出しするのは比較的簡単である。次に、ブロー圧力を加えると、所望の最終製品が成形されるがこの場合はパリソンのほぼ全量が使用される。もっと多くの螺旋形が必要な場合は、余分に材料を使用しなくてはならない。
【０００４】
金型内部のキャビティーがもっと複雑であれば、金型を閉じ合わせた時にキャビティー全体に熱可塑性材料が充填されるよう金型キャビティー全体を十分に覆う程度の大きさにパリソンを押し出すため余分に樹脂材が要る。樹脂材を使い過ぎると次のような２つの問題が起る。すなわち、樹脂材を余分に使用すること自体が無駄な行為であり、不必要に最終製品のコストを高めてしまう。さらに、樹脂材料を余分に使うと最終製品から余剰材料を取り除かなくてはならない。最終製品のトリミングを行うと製造工程が増えてしまい製造費用が増加する、しかし、工程が増加したからといってなんら有用な機能が得られるわけではない。従って、はみ出しを出さずに製品を製造するのが望ましいという認識は依然からあった。このようなはみ出しを作らずに製造することを「バリ無し成形」と呼ぶことがある。「バリ」というのは、成形工程の時に製品上に取り残される余剰材料のことだが最終製品の必要な部分になることもある。
【０００５】
例えば、米国特許第４，２３９，４７４号（１９８０年１２月１６日）に開示されている装置はバリ除去問題を取り扱ったものである。この特許では、金型の下半分を下側金型と呼び、この下側金型をほぼ水平に配設する。金型キャビティーの一部となる溝が形成された側の金型の面を上に向ける。パリソンを吹き出す押出ノズルを下側金型の上に配置する。ノズルと溝との間隔を一定に保ったまま第１の金型部分の溝に沿ってノズルが移動するよう押出成形時にノズルと下側金型部分との相対的な位置関係を変化させると溝の下半分にパリソンが押出される。溝の中にパリソンが押出されると上側金型部分で密閉して密閉金型を形成する。この後パリソン内に圧力を加えれば一般的なブロー成形加工が完了する。上記特許では、ノズルは固定しておいてＸ，Ｙ，Ｚの全ての方向に金型を移動する手段を設けたり、あるいは、金型を固定しておいてＸ，Ｙ，Ｚの全ての方向にノズルが移動できるよう手段を設ける構成が開示されている。この特許の場合、金型の溝の中にパリソンを位置決めするためノズルあるいは金型部分のいずれかを移動させる比較的複雑な装置が必要である。
【０００６】
上記特許では、金型部分の中にパリソンを配置して、次に残りの第２金型あるいは上側金型部分を下側金型部分の所定位置に合わせる。一般にブロー成形作業では、金型部分はほぼ水平方向に互いにずれることがある。上記のような構成ではイジェクターノズルを金型部分の上の方に垂直に配設することが多く、ノズルから熱可塑性材料を射出してパリソンを押出す。熱可塑性材料は重力の影響によりノズルからぶら下がる。次に、金型部分をいずれかの側に移動させて金型内にパリソンを配置し、プレフォームすなわちパリソンの内部に成形圧力を加える前に金型を閉じる。通常、ノズルのすぐ下に基準面が設けられている。最も簡単なブロー成形の場合、それぞれ同じ深さのキャビティーが形成された金型部分を閉じ合わせると成形金型はほぼこの基準面の位置で閉じるようになっている。製造する製品の性質にもよるが、基準面からいずれか一方の方向へずれても構わない。特に、２個の金型部分に形成されているキャビティーが必ずしも左右対称でないような場合にこのようなずれが起こることがある。しかし、金型部分の閉じ合わせは同時に、しかも、同期させて行うのが一般的である。
【０００７】
Ｋｉｅｆｅｒらによる米国特許第５，２５０，２３８号（１９９３年１０月５日）には型締め装置の変形例が開示されている。同特許では、２個の金型部分を同期連結させて閉じ合わせている。金型全体を移動させる第２のオペレーターを設けて第２の移動の自由が得られるようになっている。最も簡単な例の場合、金型部分を一緒に水平方向に移動させて閉じ合わせる。また、第２のオペレーターを用いて金型自体を水平方向に移動させる。これら２段階の動作を組み合わせることにより、パリソンに対して金型部分は非対称的に閉じたり、および／または、開いたりする。このように非対称的に金型を閉じたり開いたりするには、金型全体を開閉方向に平行に移動させる。上記特許では、第１段階での金型部分の動作は同期させている。このような同期動作は機械的連結で行う。あるいは、個別の油圧シリンダーやラムを用いて金型部分の位置を制御する場合は、一定量の作動油を金型閉鎖機構に供給して金型部分の動作が互いに影響しないよう、つまり、必ず同期するようにする。上記特許の教示するところでは、供給する作動油の全体量をまず決め、次にその作動油を分配すればブロー金型全体のずれにより金型部分同士の開閉動作が影響を受けることはない。また、上記特許によれば、特に閉鎖作業の最後の段階では、このような構成の場合に通常用いられる弁および／または制御回路を各金型部分の独立駆動手段に設けるような構成を用いないほうがよいとしている。これは、基準面のそれぞれの側に１個づつ制御回路を設けても適切な閉鎖力を得られなかったり、あるいは、ブロー成形金型の開閉動作と金型部分のずれを機能的に明確に区別できないため極端にコスト高になるだけで終わる可能性があるためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、形状が複雑な物品をブロー成形で製造する場合には、材料に無駄が発生したり、最終製品に付着している余剰材料すなわちバリを取り除くための工程が必要となったりするため、バリ無し成形のための装置が考案されていたが、上記説明にもあるように構成が複雑でコスト高になるといった問題があった。
【０００９】
また、上記従来技術によれば、金型部分をそれぞれ同期移動させて密閉金型の開閉を行っていたが、開閉位置が基準面のいずれかの方向にずれるといった問題があった。
【００１０】
本願発明は上記従来技術の有する課題に鑑みなされたもので、その目的は金型部分をそれぞれ独立に制御駆動してブロー成形することが可能で複雑な形状の製品の成形でもバリの発生の少ないブロー成形方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明のブロー成形方法は、ほぼ垂直方向に押出ヘッドから垂れ下がるように当該押出ヘッドからパリソンを押出す段階と、第１及び第２相補金型部分を別々に制御する段階と、それぞれの開閉位置間において前記第１及び第２金型部分を別々に移動させる段階と、前記パリソンの少なくとも第１の部分をマニピュレーターで握持し、前記第１及び第２金型部分のいずれか一方と前記パリソンの第２の部分が接触した後に前記パリソンの前記第１の部分を操作する段階と、前記パリソンを取り囲むように前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせて密閉金型を形成させる段階と、前記密閉金型の内部で前記パリソンをブロー成形加工する段階とからなることを特徴とする。
【００１２】
また、本願発明のブロー成形装置は、ほぼ垂直方向に押出ヘッドから垂れ下がるように当該押出ヘッドからパリソンを押し出しする押出手段と、第１及び第２相補金型部分と、前記第１及び第２相補金型部分を別々に制御する制御手段と、それぞれの開閉位置間において前記第１及び第２金型部分を別々に移動させる駆動手段と、前記パリソンの少なくとも第１の部分を握持し、前記第１及び第２金型部分のいずれか一方と前記パリソンの第２の部分が接触した後に前記パリソンの前記第１の部分を操作する操作手段と、前記パリソンを取り囲むように前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせて密閉金型を形成する手段と、前記密閉金型手段の内部にある前記パリソンに加圧ガスを供給してブロー成形する手段とからなることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
上記のように、本願発明のブロー成形方法及び装置によれば、押出ヘッドからほぼ垂直に垂れ下がるようにパリソンを押出ヘッドから押し出している。また、第１および第２相補金型部分をそれぞれ独自に制御している。これらの金型部分はそれぞれ開閉位置間を別々に移動する。押出ヘッドから押し出されたパリソンの少なくとも第１の部分をマニピュレーターで握持し、２個の金型部分のうちいずれか一方の金型部分が前記パリソンの第２の部分に接触した後に前記パリソンの握持部分を操作する。その後、パリソンを介在させながら２個の金型部分を閉じ合わせて閉鎖金型を形成する。閉鎖金型内のパリソンにブロー成形を施すと製品ができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本願発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本願発明のブロー成形方法を用いたブロー成形装置の構成を示した概略図である。図１のブロー成形装置には相補金型部分１０と１２が設けられている。本願明細書で用いている金型部分という用語は相補型金型のそれぞれの部分を指し示すものである。金型部分の少なくとも一方には金型キャビティー１４が形成されている。他方の金型部分にも何等かの形の金型キャビティー１４が形成されている。しかしながら、これら２つの金型キャビティーは必ずしも同じ形とは限らない。これらの金型部分は閉じ合わせの際に相補的であり、前記金型キャビティーの中には成形品の外面形状を形成するための内部閉鎖キャビティーが形成されている。一般的なブロー成形工程では、金型キャビティーを閉じ合わせてパリソンの内部に空気またはその他のガスを加圧注入する。熱可塑性材料はキャビティーの周囲に圧接されて最終成形品の形になる。熱可塑性材料は冷却しても成形品の形のままで金型を開いて完成品を取り出す。
【００１６】
図１に示すように、ブロー成形法ではノズル２０が必要である。このノズル２０には押出装置が接続されており、この押出装置の中で熱可塑性材料を生成し、ノズル２０から押し出しできるようにしている。通常のブロー成形法では、ノズル２０は中空の管状パリソンを生成するように構成されている。この管状パリソンはノズル２０から押し出されるとノズル２０から垂直に下へ垂れ下がる。図１にはパリソン２２が示されている。
【００１７】
図１の点線２４は基準面である。この基準面２４はノズル２０のほぼ中央から下へ延びており、この基準面２４を中心としてパリソン２２はほぼ２等分される。
【００１８】
一般的なブロー成形法の場合、金型部分を閉じ合わせると基準面２４のほぼ近傍にて相補金型部分の表面は互いに接合される。しかしながら、より複雑な形の物品を成形する場合、特に、ほぼ立体的な形の物品を成形する場合に材料に無駄が発生するといった問題がある。
【００１９】
図１に示すようにノズル２０からぶら下がっているパリソンを用いれば、ホース等の標準的な管状材料の作製は比較的簡単に行える。また、成形加工する部分にベローズがあるような場合でも、金型に輪郭を形成し、ぶら下がっているパリソンをこの金型で加工するだけなら難しいことはない。しかしながら、成形部分がもっと入り組んでいたり、図１の紙面にほぼ垂直な方向に管状部が形成されているような場合は、図１の紙面に垂直な方向に熱可塑性材料を伸張させる他の何らかの機構または方法が必要になる。このように熱可塑性材料を伸張させる方法の１つとして、金型キャビティー全体をほぼ覆い尽くすような非常に大きなパリソンをノズル２０から押し出しする方法がある。このパリソンを介在させて金型部分を閉じ合わせると、熱可塑性材料がキャビティー全体を覆う。残念ながらこの方法では熱可塑性材料はキャビティーの外へはみ出してしまい、製品に非常に多くのバリが発生してしまう。すでに説明したように、製品に多量のバリが発生するのは熱可塑性材料の無駄であるばかりかバリ取り処理が必要になるため製品にバリが発生するのは望ましくない。
【００２０】
図１の金型部分１０、１２は比較的簡単な金型であるが、多くの場合、キャビティーの形状は比較的複雑になることが多い。金型キャビティー１４の中に押し出されたパリソン２２を位置決めする場合、金型部分１０または金型部分１２のいずれか一方の金型部分をまずパリソンに接触させ、次に、残りの金型部分をパリソンに接触させるほうが非常に好ましい場合が多い。パリソンの一部を金型部分のいずれか一方に接触させた状態で、パリソンの残りの部分がキャビティーの残りの部分に接するよう金型部分とパリソンを制御する。
【００２１】
金型部分をそれぞれ個別に制御するため、金型部分を別々に配設し、それぞれの開閉位置間を個別に移動させる。金型部分１０、１２をそれぞれ油圧シリンダー４０、６０で位置決めする。油圧シリンダー４０、６０には油圧ピストン４２、６２がそれぞれ設けられている。油圧ピストン４２、６２はそれぞれ油圧ラム４４、６４に接続されている。油圧ラム４４、６４は金型部分１０、１２のそれぞれに直接固定されていたり、必要によっては、成形パターンに接続されている。油圧ピストン４２、６２の動きによって金型部分１０、１２の互いの位置、あるいは、基準面２４を中心とするそれぞれの位置が別々に制御される。
【００２２】
油圧シリンダー４０、６０のそれぞれに成形位置検出手段４６、６６が取り付けられている。図示されている成形位置検出手段４６、６６はシリンダー４０、６０内でのピストン４２、６２のそれぞれの位置を示しており、さらに、基準面２４を中心とする金型部分１０、１２の位置も示している。
【００２３】
プログラマブル制御器９０には４８、６８の接続部を介して位置インジケーター４６、６６からの信号がそれぞれ入力される。プログラマブル制御器９０から油圧弁５２、７２のそれぞれに接続部５０、７０を介して信号が送出される。油圧制御弁５２、７２は油圧シリンダー４０、６０へ供給される作動油の流量を制御する。油圧制御弁５２、７２は油圧ライン５４、７４と油圧ライン５６、７６をそれぞれ介してピストン４２または６２にいずれか一方へ作動油を供給したりあるいはこれらのピストンから作動油を排出したりする。
【００２４】
ポンプ１００は供給ヘッダー１０４を介して貯蔵部１０２から制御弁５２、７２のそれぞれに作動油を供給する。制御弁５２、７２には油圧帰還ヘッダー１０６が取り付けられており、このヘッダー１０６を通って貯蔵部１０２へ作動油が戻る。
【００２５】
図１において、プログラマブル制御器９０を操作することにより金型部分１０、１２のいずれか一方を別々に位置決めすることができる。ポンプ１００が作動中の時は、供給ヘッダー１０４を介して制御弁５２、７２へ作動油が加圧供給される。金型部分１２を移動させたほうがよい場合は、接続部７０を介してプログラマブル制御器９０から制御弁７２へ信号が送られる。制御弁７２は、配管７６を通って油圧シリンダー６０のチャンバー内へ作動油が流入してピストン６２を図１の左方向へ移動させるよう配置されている。同時に、油圧シリンダー６０の作動油は配管７４と制御弁７２を通って帰還ヘッダー１０６へと排出される。以上の動作はもう一方の金型部分１０を動作させずに行うことができる。
【００２６】
同様に、接続部５０を介して制御弁５２へプログラマブル制御器９０から信号を送り、また、必要に応じてピストン４２を移動させることにより金型部分１０を制御することができる。ピストン４２またはピストン６２の正確な位置は、位置検出器４６、６６と入力接続部４８、６８からなるフィードバックループを利用してプログラマブル制御器９０が判断する。このように、プログラマブル制御器９０にはフィードバック手段が設けられているため金型部分１０、１２の位置を常に判別できる。
【００２７】
このように、成形技術者はプログラマブル制御器９０を自由に制御して金型部分をそれぞれ別々に制御しながら必要に応じて移動させることができる。
【００２８】
さらに複雑な形のブロー成形部品を作製する場合は、図１のブロー成形装置にパリソンマニピュレーター１１０を設ける。図１のパリソンマニピュレーター１１０ははさみのように開閉してパリソンの一部を握持することが可能な１対の部材で構成されている。このマニピュレーター１１０はマニピュレーターアームに固定されており、このアームは必要に応じて移動制御できる。マニピュレーター１１０はパリソンを移動できるようになっており、マニピュレーター１１０によって握持された部分は図１の面に垂直な方向や、図１の面の方向、あるいは、図１の面に対して斜めの方向へ移動される。
【００２９】
次に、図３を参照しながら本願発明のブロー成形方法をより詳細に説明する。図３には金型部分１２０が示されている。この金型部分１２０は最初は点線で示す位置にあり、最終的には実線で描かれた部分まで移動する。この金型部分１２０には金型キャビティー１２４が形成されている。この金型キャビティー１２４はブロー成形する部品の外面の一部を形成する。金型部分１２０には前面１２６が設けられており、この部分を以下「合わせ面」と称す。金型部分１２０の合わせ面１２６は相手方金型部分の同様の合わせ面と接触して密閉キャビティーを構成する。この金型部分１２０の合わせ面１２６は最も単純な金型の場合にはほぼ平面となっている。しかし、合わせ面１２６が必ずしも平面にはならない場合も多く、成形する部品によっては非常に複雑になることもある。図３の金型部分１２０の場合は、金型部分１２０の合わせ面１２６に突出部１３０が形成されている。この突出部１３０は比較的平らな合わせ面１２６から隆起している。図３に示すように、金型部分１２０は相手方金型部分１２２と一緒に使用するようになっている。
【００３０】
図３の金型部分は本願発明のブロー成形方法を用いる場合に特に有用である。つまり、金型部分１２０を用いた場合は、図３の点線に示すように垂直にぶら下がった状態でパリソンを押し出すことができる。この図では、パリソン１３２はノズル１３４から垂直にぶら下がっている。パリソン１３２がこのような状態にある時、金型部分１２０をパリソン１３２の方向へほぼ水平に移動させると金型キャビティー１２４のキャビティー１２４Ａの上にパリソン１３２がくる。図１のマニピュレーター１１０を用いてパリソン１３２の下端近傍を握持してこの部分を操作する。この場合、マニピューレーター１１０はパリソン１３２の握持部分を９０°移動させる。マニピュレーター１１０の初期位置は点線で、また、移動後の位置は実線で示されている。金型部分１２０の合わせ面１２６に形成されている突出部１３０があるためパリソン１３２の残りの部分がキャビティー１２４Ａからずれず、押出作業中は前記パリソン１３２の部分はこのキャビティー１２４Ａに沿って整列される。パリソン１３２の下側部分を持ってキャビティー１２４Ｂの部分に整列されると、金型キャビティー１２４全体の上にパリソン１３２がくる。パリソン１３２がこのような状態になると、合わせ面１２６で接触するまで金型部分１２０の方向へ相手方金型部分１２２を移動させる。こうして密閉キャビティー１２４が形成される。通常のブロー成形圧力で加圧してキャビティー１２内のパリソンへ吹き込みを行ってもパリソン１３２全体はキャビティー１２４の内部にあるため、はみ出しによるバリはほとんど発生しない。唯一発生するバリ、すなわち、はみ出し材料は、一般的なブロー成形法で使用されているブローチューブを収容する時に必要なはみ出しや、マニピュレーター１１０のすぐ近くのわずかな部分だけである。
【００３１】
図１の金型部分１０、１２のそれぞれは必ずしも単純な一体型の金型ではない。図１に示されているように、金型部分１０は独立可動部１０Ｂを備えている。同様に、金型部分１２には独立可動部１２Ｂが設けられている。これらの独立可動部１０Ｂ，１２Ｂにはそれぞれ内部制御手段１０Ｃ、１２Ｃが設けられており、これらの制御手段が独立可動部１０Ｂ，１２Ｂの位置をそれぞれ制御する。図１に示されているような独立可動部を備えた金型は、Ｌ字型脚部付き管状部品を製造する場合は特に有用である。図３及び図４に示すような金型で製造する部品は図１に示すような独立可動部を備えた金型で製造するのが最も便利な場合がある。このようなタイプの構造であれば、金型部分１０、１２を必要に応じて閉じ合わせて位置決めすることができ、これによりまず金型キャビティーの一部にパリソン２２が重なる。次に、必要に応じて金型部分１０、１２を移動させれば金型キャビティー１４Ａを閉鎖できる。すると、マニピュレーター１１０は図１の面に垂直な方向に伸張するようパリソン２２を操作する。パリソン２２は図１の面に対してほぼ平行かつ垂直な状態であれば、キャビティー１４Ｂとパリソン２２が重なり合い、独立可動部１０Ｂ，１２Ｂが閉じ合わせれば密閉キャビティーが形成される。金型が密閉されると、金型内にあるパリソンに加圧ガスが注入されてブロー成形が施される。
【００３２】
金型部分１０、１２は、図１に示すように合わせ面１２６がほぼ平面となるように形成したり、あるいは、図３に示すように合わせ面１２６が非平面となるように構成することができる。いずれの場合であっても、金型部分１０、１２を別々に制御することにより、金型キャビティー１４の構成とは無関係に操作作業によってパリソン１３２を金型キャビティー１４の内部に位置決めすることができる。このように、パリソンが金型キャビティーのほぼ上にきていれば、特に、金型キャビティー部分の上にあれば、所望の部品形状の場合であってもバリの発生量はブロー成形加工で要求される最低限度にまで減少させることが可能となる。
【００３３】
図２のブロー成形装置は図１の装置にほぼ同様のものである。いずれの装置の場合も同一部材には同一の番号を付与している。図１のブロー成形装置と図２のブロー成形装置は金型部分１０、１２の合わせ面の方向が異なっている。金型部分１０で示されているように、金型部分１０の合わせ面はほぼ平面である。この合わせ面は垂直方向に対して約４０゜の角度で傾斜している。金型部分１２は金型部分１０の相手方金型であるため、金型部分１２の合わせ面も垂直方向に対して４０゜の角度で傾斜している。
【００３４】
図２のブロー成形装置では、金型部分１０、１２の上下方向にマニピュレーター１１０Ｂ，１１０Ａが配設されている。下側マニピュレーター１１０Ａはパリソン２２の下側部分を操作する。一方、上側マニピュレーター１１０Ｂはパリソン２２の上側を操作する。
【００３５】
図２のブロー成形装置は、本願発明のブロー成形法での使用に特に適している。まず、押し出されたパリソン２２の方向へ金型部分１２を移動させる。金型部分１２の金型キャビティー１４は基準面２４に対してほぼ４０゜傾斜している。この範囲で、パリソン２２の一部が金型部分１２内の金型キャビティー１４の最も下側の部分に接触する。金型部分１２は基準面２４の方向へ移動するにつれ、パリソン２２は順次金型キャビティー１４の中に導かれる。このように、パリソン２２が金型部分１２の金型キャビティー１４の一部に接触すると、必要に応じてパリソン２２の上側または下側あるいは両方を操作してより複雑な形状の部品を製造する。製造する部品の特性にもよるが、図３のような合わせ面に突起部が形成された独立可動セクションおよび／または部分を図２の金型部分１０、１２に設けてもよい。金型部分１２に対するパリソン２２の位置決めが完了すると、他方の金型部分１０が金型部分１２の方向へ移動して金型部分１０、１２は閉じ合わされて密閉金型が形成される。
【００３６】
図４は図３に類似した図であり、図１の参照番号の３桁目に１の代わりに２を付与している。図４には金型部分２２０が示されている。金型部分２２０の初期位置は点線で、また、最終移動位置は実線で示している。この金型部分２２０には金型キャビティー２２４が形成されており、この金型キャビティー２２４は第１部２２４Ａと第２部２２４Ｂから構成されている。金型部分２２０にはほぼ平面の合わせ面２２６が形成されている。合わせ面２２６は図２に示すように約４０゜の角度で傾斜している。ノズル２３４を用いてパリソン２３２を押し出し、押し出されたパリソン２３２はノズル２３４からほぼ垂直に垂れ下がる。パリソン２３２を押し出した後、金型部分２２０を点線の位置から実線の位置へ移動させるとパリソン２３２が金型部分２２０の上にきて金型部分２２０のキャビティー２２４の一部に沿って整列される。マニピュレーター２１０はパリソン２３２の下側部分を握持し、金型キャビティー２２４の第２部分２２４Ｂに沿ってパリソン２３２が整列するよう前記下側部分を９０°移動させる。金型部分２２０をさらに水平方向に移動させるとパリソン２３２は金型キャビティー２２４の第１部分２２４Ａの中へさらに導かれる。このように金型部分２２０を移動させていったんパリソン２３２を整列させて金型キャビティー２２４の中に導き入れると、合わせ面２２６に接触するよう相手方金型部分２２２を移動させて金型キャビティー２２４を閉じ合わせる。金型キャビティー２２４を閉じ合わせると、通常のブロー成形加工が行われて最終部品が作製される。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂは金型部分２２０の側面図で金型キャビティー２２４に沿ってパリソン２３２を導き入れる様子を段階的に示したものである。図４及び図５において、同一部材には同一参照番号を付与している。図５Ａはパリソン２３２を押し出す押出ヘッドの下まで金型部分２２０を移動させた様子を示している。初めからマニピュレーター２１０でパリソン２３２を握持しながら金型キャビティー２２４へ導き入れている点が図５Ａと図５Ｂの工程は図４で説明した工程とはわずかに異なっている。最初に、図３の点線に示すように押出ヘッドの真下に垂れているパリソンをマニピュレーターで握持する。図５Ａ及び図５Ｂの実施例の場合、ぶら下がっているパリソン２３２の方向へ金型部分２２０を個別に移動させながらマニピュレーター２１０は略水平に右側へ移動させる。金型部分２２０とマニピュレーター２１０の動作を組み合わせることにより図５Ａの位置でパリソン２３２はＳ字型になる。図５Ａに示すように、パリソン２３２を金型キャビティー２２４の中へ部分的に導き入れる。次に図５Ｂに示すように、金型部分２２０をさらに右側へ移動させるとパリソン２３２の上側の部分は金型キャビティー２２４の上側の残りの部分へ挿入される。同時に、マニピュレーター２１０をほぼ９０°上方向へ持ち上げると、マニピュレーター２１０に近い側のパリソン２３２の部分は金型部分２２０の金型キャビティー２２４の下側水平部分に沿って導き入れられる。パリソン２３２を完全にキャビティー２２４の中に導き入れたら相手方金型部分と当該金型部分２２０を閉じ合わせて密閉金型を形成すればブロー成形工程の準備が完了する。
【００３８】
金型部分の位置を別々に制御することにより、図３で説明したように金型キャビティー２２４の中へパリソン２３２を導き入れる役割を果たす突出部が形成された金型を利用することができる。さらに、独立可動部分とマニピュレーターアームを備えた金型を用いれば、様々な形をしたキャビティーの上または中へ導かれるよう必要に応じてパリソン２３２を操作できる。このような操作は、基準面２４の方向へ金型部分を同期移動させる従来の方法とは対照的である。このように金型部分を別々に制御することにより比較的単純な部品の製造が可能になり、また同時にはるかに複雑な形の部品の製造も容易になり、さらに、比較的簡単な低圧ブロー成形方法や装置も利用できる。ブロー成形技術に精通したものであれば、パリソンの上側と下側を握持する場合に、パリソン成形用加圧ガス供給のための送入部を金型を介してキャビティー表面に形成する他の経路を設けることは自明である。
【００３９】
図２のように金型部分１０、１２は４０゜傾斜しているが、この角度については金型設計者には何等制約がない。比較的小形の部品であれば、わずか５゜程度の傾斜角であっても最終的な金型の閉じ合わせの前にいずれか一方の金型部分に沿ってパリソンを整列させることができる。最も好ましくは、より複雑な部品の場合は金型を完全に閉鎖する前に第１の金型部分の中にパリソンを整列させて導き入れるには２０゜〜４０゜の角度範囲が望ましいことが分かった。
【００４０】
図１及び図２には、ほぼ垂直にパリソンが垂れ下がった状態で略水平の方向へ金型部分１０、１２を移動させる様子が示されている。必要な場合には、これらの金型部分１０、１２を垂直方向に対して斜めに移動させることが可能である。重力の作用によりノズルから押し出されたパリソンが垂れ下がるように基準面をほぼ垂直にするのが最も簡単であるが、独立可動金型部分を水平方向に移動させて閉鎖しなくてもよい。前述したように合わせ面を４０゜傾斜させるのではなく、金型部分の合わせ面をほぼ垂直に形成し、基準面に対して４０゜の角度で金型部分を閉じ合わせることもできる。このように構成しても金型キャビティー１４へのパリソンの導入は同じように行われる。しかし、このような機械は製造する部品毎に注文生産することになる。水平方向へ移動する成形部を用いる利点とは、金型部分の交換ができ、また、形が単純であるか複雑であるかを問わず同じ機械でいくつでも製品を製造できる点にある。
【００４１】
図６は本願発明のブロー成形方法を用いて製造した比較的複雑な部品を示している。図６の部品は自動車部品２００である。この部品２００には共鳴部２０２とエルボー部２０６が設けられている。また、この部品２００には中央ベローズ２０６、さらに別のベローズ２１０を備えたガス流入端２０８およびガス流出口２１２も設けられている。この部品２００は複雑な形をしており、このため、比較的複雑な成形金型が必要である。上記本願発明のブロー成形法を用いて金型でこの部品２００を製造する。すなわち、金型部分の上までくるようにパリソンを操作し、金型キャビティーに沿ってパリソンを配置した後にブロー成形加工を行って部品を製造する。部品２００は全く異なる２種類の相溶性プラスチックから製造できるという点が特に有用である。この部品２００は２つの部分、つまり、共鳴部２０２と硬質プラスチック製のエルボー部２０４から構成されている。中央ベローズ２０６、ベローズ２１０を有したサイズ剤塗布済みガス流出端２０８、サイズ剤塗布済みガス流出口２１２は全て比較的軟質のプラスチックで作製できる。このように、部品２００は軟質部、硬質部、軟質部が組合わさってできているが単一ブロー成形で製造することができる。軟質、硬質、軟質押し出し成形することにより組立コスト、重量、部品組立数を削減することができる。このような軟質、硬質、軟質部からなる製品は同時押出技術を用いて行う。この結果、軟質または硬質材料の厚みをパリソンの全体壁厚の０〜１００％の範囲で変化させることが可能になる。また、相溶性の材料であればどのような材料でも使用することができる。最終結果として、軟質部と硬質部を有した最終品ができる。
【００４２】
単一ノズルから２種類のプラスチックを押し出して２種類の異なる材料からパリソンを形成する装置の例がＥｘｃｅｌ社の米国特許第４，９０７，９５７号（１９９０年３月１３日発行）や第４，６５９，５３１号（１９８７年４月２１日発行）に開示されている。また、ＤｒｕｐｐＫａｕｔｅｘＭａｓｃｈｉｎｅｎｂｏｕＧｍｂＨの米国特許第５，００４，５７８号（１９９１年４月２日発行）には積層パリソンが開示されている。
【００４３】
本願発明のブロー成形方法を利用して連続製造可能な部品の汎用性の説明のため注入成形加工インサート２２０または軟質成形ノズル２２２のようなインサートを部品２００にさらに取り付けることもできる。注入成形インサート２２０は別の作業で作製し、その後金型に取り付けてブロー成形製品に組み込む。
【００４４】
説明のため具体的な製品を図示しているが、製品の形は様々なものが考えられ、本願発明のブロー成形方法および装置を用いればそのような形の製品を製造できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本願発明のブロー成形方法及び装置によれば、マニピュレーターを用いてパリソンを一方の金型部分に位置決めした後で他方の金型部分を独立に駆動して閉じ合わせて密閉金型を形成し、その後ブロー成形を行うようになっているため、成形品の形が複雑であっても、マニピュレーターが金型部分に形成されている金型キャビティーの中にパリソンを適切に誘導することができ、従来のように金型キャビティーからはみ出すように多めに熱可塑性樹脂を金型へ挿入する必要がなくなり樹脂材の無駄を低減できると共に、樹脂のはみ出しが少ないため成形品のバリをトリミングする作業も簡素化でき、製造コストの削減を図ることができる。
【００４６】
また、従来形が複雑な成形品を製造する場合には高圧のブロー成形方法や装置を用いることがあったが、本願発明のブロー成形方法によれば低圧ブロー成形方法をい用いることができるため製造が簡単になり、製造コストの削減になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のブロー成形方法を用いた第１の実施例のブロー成形装置を示した概略図
【図２】金型部分を変更した本願発明の第２実施例のブロー成形装置を示した図１に類似の概略図
【図３】本願発明のブロー成形装置での使用に適した金型部分の形状を示した概略図
【図４】図２のブロー成形装置での使用に適したその他の金型部分を示した概略図
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは図４の金型部分で他の方法を用いた場合の様子を示した概略図
【図６】本願発明のブロー成形方法及び装置を用いて製造したブロー成形部品を示す一部断面斜視図
【符号の説明】
１０、１２０、２２０第１の相補金型部分
１０Ｂ、１２Ｂ独立可動部
１０Ｃ、１２Ｃ内部制御手段
１２、１２２、２２２第２の相補金型部分
１４、１２４、２２４金型キャビティー
２０、１３４、２３４押出ノズル
２２、１３２、２３２パリソン
２４基準面
４０、６０油圧シリンダー
４２、６２ピストン
４４、６４油圧ラム
４６、６６成形位置検出手段
５２、７２油圧制御弁
５４、７４油圧ライン
９０プログラマブル制御器
１０２貯蔵部
１０４供給ヘッダー
１０６帰還ヘッダー
１１０、２１０マニピュレーター
１３０突出部

Claims

１）ほぼ垂直方向に押出ヘッドから垂れ下がるように当該押出ヘッドからパリソンを押出する段階と、
２）第１及び第２相補金型部分を別々に制御する段階と、
３）それぞれの開閉位置間において前記第１及び第２金型部分を別々に移動させる段階と、
４）前記パリソンの少なくとも第１の部分をマニピュレーターで握持し、前記第１及び第２金型部分のいずれか一方と前記パリソンの第２の部分が接触した後に前記パリソンの前記第１の部分を操作する段階と、
５）前記パリソンを取り囲むように前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせて密閉金型を形成させる段階と、
６）前記密閉金型の内部で前記パリソンをブロー成形加工する段階とからなることを特徴とするブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分のそれぞれに独立可動部を少なくとも１つ設ける段階と、前記第１及び第２金型部分の前記独立可動部を順番に閉鎖する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせてしまう前に前記パリソンの下端を操作することを特徴とする請求項２記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせてしまう前に前記パリソンの上端を操作することを特徴とする請求項２記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせてしまう前に前記パリソンの上端を操作することを特徴とする請求項３記載のブロー成形方法。
前記第１の金型部分の一部に金型キャビティーを形成する段階をさらに備えており、また、当該第１金型部分には合わせ面が形成されており、前記金型キャビティー近傍の当該合わせ面には突出部が少なくとも１つ形成されていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
前記突出部から離れた位置で前記パリソンが前記金型キャビティーに接するよう前記第１金型部分を閉鎖位置の方へ移動させる段階をさらに備えていることを特徴とする請求項６記載のブロー成形方法。
前記第１金型部分が前記金型キャビティーに接した後に前記パリソンを操作して、前記パリソンが前記突起部によって前記金型キャビティーの少なくとも一部へ導き入れられるよう誘導する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項７記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分のそれぞれに独立可動部を少なくとも１つ設ける段階と、前記パリソンの操作を行った後に前記第１及び第２金型部分の前記独立可動部を閉鎖する段階をさらに備えていることを特徴とする請求項８記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分をそれぞれ駆動する別々の油圧シリンダーとピストン、また、当該油圧シリンダーとピストン毎の制御弁を設ける段階と、前記制御弁のそれぞれに加圧作動油を供給する段階と、プログラマブル制御器を用いて前記制御弁をそれぞれ制御する段階とを備えていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
前記油圧ピストンのそれぞれの位置を表す信号を発生させる段階と、当該ピストン位置信号のそれぞれを前記プログラマブル制御器へ供給する段階とをさらに備えていることを特徴とする請求項１０記載のブロー成形方法。
開いた位置から閉じた位置へほぼ水平な方向に前記第１及び第２金型部分のそれぞれを移動させる段階をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
前記第１及び第２金型部分のそれぞれにほぼ平坦な合わせ面を形成する段階をさらに備えており、また、当該平坦合わせ面は傾斜していることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
前記傾斜角は約４０゜であることを特徴とする請求項１３記載のブロー成形方法。
硬化するとほぼ硬質な成形部を形成する熱可塑性樹脂と硬化すると軟質の成形部を形成する熱可塑性樹脂の２種類の熱可塑性樹脂からなるパリソンを押し出しする段階をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形方法。
１）ほぼ垂直方向に押出ヘッドから垂れ下がるように当該押出ヘッドからパリソンを押し出しする押出手段と、
２）第１及び第２相補金型部分と、
３）前記第１及び第２相補金型部分を別々に制御する制御手段と、
４）それぞれの開閉位置間において前記第１及び第２金型部分を別々に移動させる駆動手段と、
５）前記パリソンの少なくとも第１の部分を握持し、前記第１及び第２金型部分のいずれか一方と前記パリソンの第２の部分が接触した後に前記パリソンの前記第１の部分を操作する操作手段と、
６）前記パリソンを取り囲むように前記第１及び第２金型部分を閉じ合わせて密閉金型を形成する手段と、
７）前記密閉金型手段の内部にある前記パリソンに加圧ガスを供給してブロー成形する手段とからなることを特徴とするブロー成形装置。