(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性物質からプリフォームを押し出すことを含む、ブロー成形用治具を使用してブロー成形によってプラスチック製中空体を製造するための方法であって、前記方法は、前記プリフォームの壁厚さを制御することを含み、前記プリフォームが、開放ブロー成形用治具においてシート状の可塑化プリフォームとして置かれ、最初に、押出しからの可塑化の熱を使用して前記ブロー成形用治具内でシェル状の中間生成物へと形成され、前記中間生成物の壁厚さの測定が、プリフォームの少なくとも1つの基準点における鋳型空洞側における開放または閉鎖ブロー成形用治具内で実施され、得られた測定値が、実際値として所定の目標値と比較され、前記壁厚さを制御することが、押出しサイクルと押出しサイクルとの間に調節するという意味で、前記実際値と前記目標値との間のずれに応じて、押出し中、または押出しサイクルと押出しサイクルとの間に前記プリフォームの前記壁厚さを変更するようにトリガされる、方法。
【請求項２】
前記中間生成物が、さらなる方法ステップで閉鎖中空体に一緒に接合され、前記測定が、前記中間生成物の成形に続いて実施されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも1つの組込み部分が少なくとも1つのシェル状の中間生成物に接合されてから、前記シェル状の中間生成物が中空体を形成するように接合され、前記壁厚さの前記測定が、前記組込み部分の取り付け前に行われ、前記組込み部分を接合するステップは、前記実際値と前記目標値との間のずれが所定の変数を超えていない場合のみ実施されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記壁厚さの前記測定が、前記組込み部分に設けられる接合表面の領域内で行われることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記シェル状の中間生成物が、測定中、前記ブロー成形用治具内で固定されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定が、触覚センサ、超音波センサ、容量センサ、または光学センサ、特にレーザセンサを含む測定用デバイスの群から選択される少なくとも1つの測定用デバイスを用いて実施されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定が、この目的で設けられる少なくとも1つの測定点において、前記ブロー成形用治具の治具仕切り、接合用フレーム、または中間フレームにおいて据え付けられている少なくとも1つの測定用デバイスを用いて実施されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記測定が、光学測定として実施されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記光学測定が、レーザ測定であることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記壁厚さを制御することが、押出しヘッドにおけるノズルギャップ調整をもたらすことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
測定用デバイスの初期の、可能性として繰り返されるゼロ位置の設定または較正が行われることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記シェル状の中間生成物が、前記実際値と前記目標値との間に相違が生じた場合に、所与の量だけ前記方法から脱装填されることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性物質からプリフォームを押し出すこと(extrusion of preform)を含む、深絞り用治具またはブロー成形用治具を使用してブロー成形または深絞りによってプラスチック製中空体を製造するための方法に関し、この方法は、プリフォームの壁厚さを制御すること(wall thickness control)を含む。
【背景技術】
【０００２】
押出し中にプリフォームの壁厚さを制御するための方法は、従来技術において一般に知られている。壁厚さを制御する際には、プリフォームの全周囲もしくは全幅(WDS)にわたって壁厚さを制御することと、プリフォームの長さもしくは周囲もしくは幅の一部分(PWDS)にわたって壁厚さを制御することとの間で基本的に区別される。壁厚さを制御することは、異なる量のプラスチック溶解物がプリフォームの長手方向に沿って準備ができている状態に容量領域を維持することに役立ち、それにより、壁厚さが均一な中空体が、その後のブロー成形方法または深絞り方法で製造可能になる。具体的には、押出しブロー成形の場合には、プリフォームは、開放治具の上に重力の方向に押し出される。結果として、プリフォームは、重量に起因して細長い。治具内で成形または再成形する場合、異なる範囲まで伸張されるプリフォームの領域が存在し、このことは、治具におけるプリフォームが、異なる点において異なる壁厚さを有することを意味する。いわゆる軸方向に壁厚さを制御する場合には、制御値曲線は、通常、プリフォーム形成中の要件により従い、そのことにより、ノズルギャップを拡張または縮小することによって、プラスチック溶解物の通過が制御される。加えて、または代替として、それにより、プラスチック溶解物を供給する押出し機の押出し機スクリューの速度を変更して、流れを増加または減少させることも可能になる。プリフォームの材料厚さは、普通、長手方向に制御され、また複雑な成形体の場合には、プリフォーム形成中に行われる壁厚さプログラムによって周囲方向にも制御されることが多い。壁厚さを制御するための既知の方法においては、重量測定は、しばしば、制御変数として使用される。
【０００３】
プリフォーム形成を調節して、プリフォームの長手方向に変化する壁輪郭を製造する、ブロー成形によってプラスチック製中空体を製造するための方法が、たとえば特許文献１により知られている。この文献による既知の方法では、中空体の正味重量、下部スラグの重量および上部スラグの重量が、壁厚さを制御するための制御変数として使用される。
【０００４】
壁厚さを制御するための既知の方法は、生成物の品質管理からのフィードバックを何ら含んでいない。
【０００５】
一般に、無作為に、時々、完成した中空体の壁厚さを検査し、それに応じて押出し方法のパラメータを調整することが知られている。
【０００６】
この手順は、必然的に、製造に無駄をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許発明第１０２００８０５２６０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、本発明は、定義された壁厚さを有する中空体が、ほとんど無駄のない状態で製造され得るようなやり方で、冒頭に述べたタイプのプラスチック製中空体を製造するための方法を改良するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項1の特徴によって達成される。本発明の有利な設計は、従属請求項からもたらされる。
【００１０】
本発明の1つの態様は、熱可塑性物質で作られているプリフォームを押し出すことを含む、深絞り用治具またはブロー成形用治具を使用してブロー成形または深絞りによってプラスチック製中空体を製造するための方法に関し、この方法は、プリフォームの壁厚さを制御することを含み、プリフォームの壁厚さの測定は、プリフォームの少なくとも1つの基準点における鋳型空洞側における治具内で行われ、得られた測定値は、実際値として所定の目標値と比較され、壁厚さを制御することは、実際値と目標値との間のずれに応じて、押出し中、または押出しサイクルと押出しサイクルとの間にプリフォームの壁厚さを変更するようにトリガされる。
【００１１】
本発明による方法は、1つまたは複数の押出し機が連結され得る少なくとも1つの押出しヘッドを使用して、熱可塑性物質を連続的または非連続的に押し出すことを含む。本発明の意味における非連続的に押し出すことは、組成物をプリフォームの形態で断続的に射出する、いわゆる格納ヘッドの格納容量部内に熱可塑性物質の塊を押し出すことと理解すべきである。本発明の意味における連続的に押し出すことは、概して、押し出され可塑化された熱可塑性物質の成形組成物が押出しヘッドから連続的に出てくることを意味するように理解される。1つのプリフォームまたは複数のプリフォームが、所定の長さに達するとすぐに、これは、押出しヘッドから取り除かれ、たとえば、治具の開放部分間に置かれ、次いで、治具は閉鎖する。
【００１２】
方法は、単層または複層のプリフォームを押し出すことを含むことができる。方法は、管状のプリフォームまたはシート状のプリフォームを押し出すことを含むことができる。方法は、管状のプリフォームを押し出すことを含むことができ、この管状のプリフォームは、押出しヘッドから出てくると同時にまたは出てきた直後に、シート状のプリフォームへと切断され広げられる。
【００１３】
プリフォームの壁厚さの変更は、動的に、すなわち、押出し中に制御され得るが、変更が、周期的に行われてもよい。変更は、電子制御部および調節デバイスの中に記憶された壁厚さプログラムをパラメータ化することによって行うことができる。
【００１４】
複数のプリフォームについて本特許出願で述べる場合、これは、いくつかのプリフォームの並行押出しといくつかのプリフォームの逐次押出しとの両方を意味する。
【００１５】
本発明による方法の好ましい変形形態においては、プリフォームは、開放ブロー成形用治具においてシート状の可塑化プリフォームとして置かれ、最初に、押出しからの可塑化の熱を使用してブロー成形用治具内でシェル状の中間生成物へと成形されることが提供され、中間生成物は、閉鎖中空体を形成するように、さらなる方法ステップでともに接合され、測定は、ブロー成形用治具が開放または閉鎖されたとき、中間生成物を成形した後に行われる。
【００１６】
シェル状の中間生成物のうちの少なくとも1つは、好ましくは、測定中、開放ブロー成形用治具において固定されている。そのような固定は、たとえば、ブロー成形用治具の関連する部分空洞に陰圧を印加することによって行うことができる。あるいは、機械的固定(アンダーカット、押し下げデバイス)を行うこともできる。
【００１７】
使用されるブロー成形用治具は、たとえば、3つ以上の治具部分を有することができ、そのうちの少なくとも2つの部分はそれぞれ、シェル状の中間生成物が内部に形成されている部分空洞を形成する。本発明の方法によれば、たとえば、可塑化された熱可塑性物質で作られている2つの平坦なシート状のプリフォームが、最初に、部分空洞をそれぞれが有する治具の部分間に置かれ、治具のこれらの部分は、プリフォーム間に配置された治具仕切りまたは中間フレームに逆らって閉鎖され、プリフォームが、異なる圧力を使用して部分空洞内に挿入され成形されることが提供され得る。
【００１８】
別個の方法ステップにおいては、治具は、シェル状の中間生成物が形作られた後、開放され得、組込み部分または追加部分が少なくとも1つのシェル状の中間生成物に接合され得、組込み部分を接合するステップは、実際値と目標値との間のずれが所定の変数を超えていない場合のみ実施される。
【００１９】
シェル状の中間生成物は、治具を再度、閉鎖することによって、完成した中空体の中に組み付けられ得る。
【００２０】
方法は、2つまたは3つの段階で行うことができる。第1のステップにおいては、治具の部分は、治具仕切りに逆らって移動させることができ、この治具仕切りは、治具を封止して、最初に、異なる圧力の印加によりシェル状の中間生成物を形成するのに排他的に使用される。次いで、ブロー成形用治具は、再度、開放され得、さらなる方法ステップにおいては、たとえば、操作用ロボット(handling robot)を用いて、または接合用フレームもしくは任意のタイプの中心治具を用いて、組込み部分が、依然として高温のプラスチックのシェル状の中間生成物に接合され得る。1つの点または別の点におけるプリフォームの壁厚さが所定の目標値に対応していないという意味で、あらかじめ記録された測定値が良好でない場合、本発明による方法は、本発明の方法によるシェル状の中間生成物を脱装填するのに使用され得、それにより、組込み部分を接合する方法ステップが省略されるという利点がもたらされる。
【００２１】
上記の説明の意味における2段階は、方法が、代替として、中心治具を含む治具により行われ、シェル状の中間生成物の成形、測定、および適宜、組込み部分の嵌合が、ブロー鋳型の各半分が中心治具に逆らって初期に閉鎖された後に行われることを意味する。第2の閉鎖移動の際には、シェル状の中間生成物は、ブロー鋳型の各半分間の中心フレームまたは治具コアが取り除かれた後、互いに溶着される。
【００２２】
この文脈においては、3段階は、ブロー鋳型の各半分が、最初に、封止用フレームに逆らって移動し、次いで、中間生成物が形作られ、次いで、ブロー成形用治具が、開放され、接合用フレームに逆らって閉鎖されて、少なくとも1つの組込み部分を少なくとも1つのシェル状の中間生成物に留め付けることを意味する。測定は、中間生成物が成形された直後に、すなわち、第2のブロー鋳型の各半分が接合用フレームに逆らって閉鎖される直前に行われる。ブロー鋳型の各半分が、再度、開放された後、接合用フレームは、取り除かれ、ブロー鋳型の各半分は、シェル状の中間生成物を接合する目的で、再度、互いに逆らって閉鎖される。
【００２３】
組込み部分または追加部分の据付けは、溶着および/またはリベット打ちによって行うことができる。組込み部分または追加部分の据付けは、操作用ロボット、または治具の開放部分間に置かれている接合用フレームの助けを得て行うことができる。
【００２４】
本発明によれば、壁厚さの測定は、組込み部分を取り付ける前、好ましくは、組込み部分について設けられた接合表面の領域内で行われることが提供され得る。組込み部分の溶着またはリベット打ちの場合、これによりまた、問題の領域内の壁厚さが、溶着またはリベット打ちに対して十分に寸法付けされることが保証される。
【００２５】
測定は、便宜上、鋳型空洞側において、すなわち、問題のプリフォームが、部分空洞から離れた方に向くその側から、治具のそれぞれの部分空洞内のシェル状の中間生成物へと成形されるとき、実施される。
【００２６】
本発明による方法は、触覚センサ、超音波センサ、容量センサ、または光学センサを含む測定用デバイスの群から選択される少なくとも1つの測定用デバイスを使用して行うことができる。
【００２７】
触覚センサ、たとえば、ばね付きボタン(spring-loaded button)が考慮に入れられるが、このばね付きボタンは、接合用フレーム、中間フレーム、治具仕切り、またはいわゆるコアに中心治具として装着され得る。
【００２８】
測定は、好ましくは、光学センサにより、たとえば、レーザセンサにより行われる。この目的として、たとえば、距離測定のための1つまたは複数のレーザセンサを中間フレーム、接合用フレーム、または治具仕切りに装着することが提供され得る。レーザセンサは、たとえば中間フレーム上の固定位置に取り付けられ、製作されることになる中空体の内側に位置合わせされ得る。シェル状の中間生成物の内側までの距離は、レーザセンサを用いて測定され得る。
【００２９】
光学センサから問題の部分空洞の内側までの距離は、たとえば製造の開始におけるセンサ系の初期ゼロ位置設定によって割り出すことができる。部分空洞までの距離とシェル状の中間生成物までの距離との差は、シェル状の中間生成物、適宜、完成した中空体の対応する場所における壁厚さを与える。そのようなゼロ位置設定は、温度補償に向けて、たとえば、日中に変動する温度において、製造中に時々、行うことができる。治具の温度も、一定の製造期間中に変化することができ、設定を繰り返すことが必要になる。センサを設定または較正するとき、たとえば、設定中のいわゆるオフセットの形態で、プラスチック製中空体を冷却するのに予想される収縮遅延時間を考慮に入れることは理解することができる。
【００３０】
方法は、好ましくは、複数のレーザセンサを使用して、異なる点におけるシェル状の中間生成物の壁厚さの測定を行うことを含む。
【００３１】
適切なレーザセンサは、たとえば、測定すべき物体をある角度で照らすレーザ光源を使用するセンサである。レーザセンサ、たとえば、CCDもしくはCMOSセンサ、またはPSDの一部分である電子画像変換装置は、散乱光に合わせる。センサと光源との間のビーム方向および距離がわかると、物体からセンサまでの距離を割り出すことができる。本出願の意味におけるレーザセンサという用語は、少なくとも1つのレーザ光源と、簡略化する目的で、上記でセンサと称された電子画像変換装置とを備える。
【００３２】
壁厚さの制御または壁厚さの調節では、好ましくは、機械制御部の中の制御/調節デバイスが、押出しヘッドにおけるノズルギャップ調整に機能することが行われる。壁厚さを制御するためのプログラムが、制御/調節デバイス内に記憶され得、たとえば、各サイクル中に実行される。壁厚さを制御することは、プリフォームの全周囲もしくは全幅にわたって、またはプリフォームの周囲もしくは幅の一部分にわたっても、軸方向および半径方向ともに行うことができる。壁厚さを制御することは、押出し中に動的に実施することも、または個々の押出しサイクルと押出しサイクルとの間に静的に実施することもできる。
【００３３】
本発明については、図面に示されている実施形態を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】方法に使用される測定用デバイスの較正を示している、いわゆる半シェル方法による中空体を製造するためのブロー成形用治具の空洞の概略図である。
【図２】測定方法を示している、図1の概略図に対応する概略図である。
【図３】レーザセンサの動作を示す、測定方法中のレーザセンサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明による方法については、いわゆる半シェル方法を使用して以下に説明する。これは、押出しブロー成形方法であり、ここでは、2つのプリフォームが、開放ブロー成形用治具において熱可塑性物質から作られているシート状の可塑化プリフォームとして置かれ、最初に、押出しからの可塑化の熱を使用してブロー成形用治具内でシェル状の中間生成物へと成形され、中間生成物は、閉鎖中空体を形成するように、さらなる方法ステップでともに接合される。または管状のプリフォームが押し出され、このプリフォームは、両側で長手方向に切断され、または2つのシート状のプリフォームが押し出される。プリフォームは、好ましくは、重力の方向に押し出され、それにより、1つまたは複数の押出しヘッドをブロー成形用治具の真上に配置することが可能になる。冒頭ですでに述べたように、本発明による方法はまた、従来の押出しブロー成形方法または深絞り方法として実施してもよい。
【００３６】
図面においては、ブロー成形用治具の空洞1が概略的に示されている。ブロー成形用治具の部分が、簡略化する目的で省略されている。ブロー成形用治具は、2つの部分空洞を含み、それらはそれぞれ、いわゆるブロー鋳型の各半分3で形成されている。ブロー鋳型の各半分3は、ブロー成形用機械の鋳型締付け盤において配置されている。鋳型締付け盤は、ひいては、ロッキングフレームにおいて配置され、ロッキングフレームを介して、互いに向かって、および互いから離れて移動し得る。ブロー成形用治具は、中間フレーム2として中心治具と、オプションで、共通機械フレームにおいて配置され得る接合用フレームとをさらに備える。
【００３７】
図1においては、ブロー成形用治具の空の空洞のみが示されており、3によって示されるブロー鋳型の各半分が、中間フレーム2に逆らって閉鎖されている。2つのレーザセンサ4が、中間フレーム2に、特にこの目的として設けられる中間フレーム2の所定の位置に装着されている。図1は、レーザセンサ4を較正する方法を示している。中間フレーム2の関連する点から部分空洞の内側までの距離は、レーザセンサ4により測定される。図1に示されているセンサ系の較正またはゼロ位置設定の方法は、製造の開始において初期に実施され、次いで、不規則な間隔で時々、行われる。たとえば、日中にわたる温度変化を補償するために、この較正は、時折、必要であり得る。たとえば、較正中、たとえば、製作されることになる中空体の収縮遅延時間を考慮に入れるオフセットもまた設定され得る。
【００３８】
図2は、中空体の製造方法中の測定方法を示している。測定方法もまた、レーザセンサ4を用いて行われ、それによって、図2に概略的に示されているように、シェル状の中間生成物5が、ブロー成形用治具の空洞1内にすでに形成されている。シェル状の中間生成物5は、図2に示されている方法ステップにおいて高温プラスチック状態のままであり、オプションで、陰圧を使用して部分空洞において固定される。シェル状の中間生成物5が、図2に示されている状態であり、ブロー鋳型の各半分が、中間フレームに逆らって閉鎖されている間、測定方法が実施される。距離は、各場合において、中間フレームの関連するレーザセンサ4から、シェル状の中間生成物5の内側、すなわち、空洞へと指し示す側における基準点まで測定される。空の治具による測定と、シェル状の中間生成物5が形成された直後の測定との差により、結果的に、シェル状の中間生成物5の壁厚さがもたらされる。
【００３９】
測定値は、所与の目標値からのずれに応じて、調節/制御デバイスに供給され、それに応じて、壁厚さを制御することが、制御におけるアクション、または壁厚さプログラムにおけるアクションを実現するようにトリガされる。
【００４０】
基準点は、本発明の意味においては、完成した中空体の壁厚さ、または組込み部分もしくは追加部分の据付けにとって不可欠である基準点として選択される。
【００４１】
図3は、レーザセンサ4を使用するレーザ測定方法を示している。方法は、三角測量方法として実施される。レーザ光源6から放射されるレーザビームは、ある角度で、物体に衝突し、この場合、部分空洞内に形成されたシェル状の中間生成物5に、これが反射し、電子画像変換装置7によって検出される。物体からの光線と物体への光線との間の接続部は、三角形を形成し、それにより、物体までの距離の幾何学的割出しが可能になる。
【符号の説明】
【００４２】
1  空洞
2  中間フレーム
3  ブロー鋳型の各半分
4  レーザセンサ
5  中間生成物
6  レーザ光源
7  電子画像変換装置
【図１】
0006821861.tif 000002
【図２】
0006821861.tif 000003
【図３】
0006821861.tif 000004