JP2018511501A - オフセットラジエータおよび一体型温度プローブを備える容器を成形する装置 - Google Patents
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Abstract
容器を製造するための成形装置は、各々が内壁(4)を有する1対のシェル(3)を含む、容器のフットプリントを有する金型と、その各々に、シェル(3)が着脱可能に取り付けられる、1対のシェルホルダ(10)と、金型の温度を制御するための装置(2)であって、シェルホルダ(10)と一体化された少なくとも1つのラジエータ(25)と、内壁(4)の近傍の温度を測定するための、シェル(3)と一体化された少なくとも1つの温度プローブ(28)と、温度プローブ(28)およびラジエータ(25)に接続されたバリエータ(29)であって、前記バリエータ(29)は、プローブ(28)によって測定された温度に応じてラジエータ(25)の温度を調整するように配置されている、バリエータ(29)と、を備える装置(2)と、を備える。
Description
本発明は、PET(ポリエチレンテレフタレート)などのプラスチック材料のブランクからの、ブロー成形または延伸ブロー成形による、容器の製造に関する。
容器のブロー成形の技術は、第一に、ブランクを形成する材料のガラス転移温度よりも高い所定温度で(それがプリフォームであっても、プリフォームからの第一ブロー成形作業を受けた中間容器であっても)ブランクを加熱するための操作を含む。
第二に、こうして加熱されたブランクは、形成される容器の本体のインプレッションを有する壁を有する金型の中に導入され、ブランクを壁に対して平坦化し、こうして容器の本体の形状を付与するために、(通常は20から40バールの)圧力下の流体(一般的には空気)がブランク内に注入される。
ブロー成形の間、金型の軸内の容器の保持を保証する摺動ロッドによってブランクを延伸することからなる、延伸操作が提供されてもよい。
金型を周囲温度付近の温度(20℃程度)、または対照的に比較的高い温度(約100℃程度またはそれ以上)に維持するために、金型を温度調節することが常である。
第一の場合、これは、材料を迅速に硬化させてインプレッション取りを持続するように、金型の壁と接触するときに材料を冷却する問題である。この技術は現在、淡水など普通の液体を受容するように設計された容器の製造に利用されている。
第二の場合、これは、熱的にその結晶性(したがってその機械的強度も)を増加させるように、金型の壁と接触する瞬間から材料をむしろ加熱する問題である。この技術は現在、高温で、すなわち約90℃以上の温度で満たされる液体(具体的にはお茶、もしくは低温殺菌されただけのジュース−すなわち果汁)を受容するように設計された容器の製造に利用されている。
金型の厚さの中に形成されたチャネル内を循環する熱伝導流体(水または油など)によって、金型の温度調節を保証することが知られている。しかしながらこの技術は、流体密封性の問題を引き起こし、流体の著しい流れおよび留保を必要とする。また、金型にチャネルを穿設することにより、これは肉厚である(したがって重い)と想定する。
また、欧州特許出願公開第2794234号明細書(Sidel Participations)または米国でこれに相当する米国特許出願公開第2014/0377394号明細書に示されるように、金型内に形成された穿孔内に収容された電気抵抗器によって、金型の温度調節を保証することも知られている。この技術は、上述の流体密封性および流体留保の問題を解決するが、金型の厚さ(したがって重さも)の問題は解決しない。
欧州特許第1753597号明細書に記載される技術は、金型とその支持体との間に曲がりくねった抵抗器を実装することからなるが、これは熱放散によって著しい熱損失を生じる。金型との熱接触を増加させるためにコイルを圧縮しても、これにより損傷およびひいては故障につながるので、解決にはならない。
第一の目的は、その重さを軽減することが可能な構造を有する金型の熱を調節する装置を備える成形装置を提案することである。
第二の目的は、温度調節の適切な有効性を保証することが可能な成形装置を提案することである。
この目的のため、プラスチック材料のブランクから容器を製造するための成形装置が提案され、この成形装置は、
容器のインプレッションを有する金型であって、この金型は1対のシェルを含み、その各々は形成される容器の本体のインプレッションの一部を画定する内壁を有し、これらのシェルは、シェルが互いに分離している開放位置と、シェルが互いに対して装着されて容器の本体のインプレッションを相互に形成する閉鎖位置と、の間で互いに対して移動可能に実装されている、金型と、
各々に対してシェルが着脱可能に取り付けられている、1対のシェルキャリアと、
金型の温度調節のための装置であって、
金型と熱交換することが可能な少なくとも1つのラジエータであって、該または各ラジエータはシェルキャリアと一体である、ラジエータと、
内壁の近くの温度を測定するためのシェルと一体化した少なくとも1つの温度プローブと、
一方では温度プローブに、他方ではラジエータに接続されたバリエータであって、このバリエータは、プローブによって測定された温度に応じてラジエータの温度を調整するように配置されている、バリエータと、
を備える装置と、を備える。
容器のインプレッションを有する金型であって、この金型は1対のシェルを含み、その各々は形成される容器の本体のインプレッションの一部を画定する内壁を有し、これらのシェルは、シェルが互いに分離している開放位置と、シェルが互いに対して装着されて容器の本体のインプレッションを相互に形成する閉鎖位置と、の間で互いに対して移動可能に実装されている、金型と、
各々に対してシェルが着脱可能に取り付けられている、1対のシェルキャリアと、
金型の温度調節のための装置であって、
金型と熱交換することが可能な少なくとも1つのラジエータであって、該または各ラジエータはシェルキャリアと一体である、ラジエータと、
内壁の近くの温度を測定するためのシェルと一体化した少なくとも1つの温度プローブと、
一方では温度プローブに、他方ではラジエータに接続されたバリエータであって、このバリエータは、プローブによって測定された温度に応じてラジエータの温度を調整するように配置されている、バリエータと、
を備える装置と、を備える。
シェルキャリアに向かうラジエータのずれによってシェルの厚さを低減することができ、これにより、重さを軽減し、成形装置の完成を低減しながら材料を節約できるようにして、全体的な生産性に貢献する。
様々な付加的特徴が、単独でまたは組み合わせて提供されることが可能である: 温度調節装置は、各シェルキャリアと一体になったラジエータを備え、
温度調節装置は、
プローブに接続され、プローブを担持するシェル内に実装された、一次コネクタと、
バリエータに接続され、プローブを担持するシェルが取り付けられるシェルキャリア内に実装された、二次コネクタであって、この二次コネクタは、シェルがそのシェルキャリア上に取り付けられたときに連携するように、一次コネクタを補完する、二次コネクタと、を備え、
ラジエータは、シェルキャリア内に設けられた補完的な孔の中に収容された少なくとも1つの電気抵抗器を備え、
ラジエータは、シェルキャリア内に設けられた一連の補完的な孔の中に収容された一連の電気抵抗器を備え、
プローブは、シェルの中に設けられためくら穴の中に実装され、プローブは、シェルの内壁の近くに位置する穴の内部端まで延在し、
金型は、形成される容器の底部のインプレッションを有する上面を有する金型底部を含む。
温度調節装置は、
プローブに接続され、プローブを担持するシェル内に実装された、一次コネクタと、
バリエータに接続され、プローブを担持するシェルが取り付けられるシェルキャリア内に実装された、二次コネクタであって、この二次コネクタは、シェルがそのシェルキャリア上に取り付けられたときに連携するように、一次コネクタを補完する、二次コネクタと、を備え、
ラジエータは、シェルキャリア内に設けられた補完的な孔の中に収容された少なくとも1つの電気抵抗器を備え、
ラジエータは、シェルキャリア内に設けられた一連の補完的な孔の中に収容された一連の電気抵抗器を備え、
プローブは、シェルの中に設けられためくら穴の中に実装され、プローブは、シェルの内壁の近くに位置する穴の内部端まで延在し、
金型は、形成される容器の底部のインプレッションを有する上面を有する金型底部を含む。
本発明のその他の目的および利点は、以下の添付図面を参照してなされる、実施形態の説明で明らかにされる。
図1に示されるのは、プラスチック材料で作られ、通常はPETで作られた、ブランクから容器−ボトルなど−を製造するための成形装置1である。ブランクは、未加工の注入プリフォームであってもよく、あるいは事前に1つ以上の予備成形操作作業を受けた、プリフォームからの容器ブランクであってもよい。
容器は、標準的に、略円筒形の本体と、その下端で本体を閉鎖する底部と、本体の上端に形成され、それを通じて容器が充填される頸部と、を備える。
この成形装置1は、生産ライン機械と、高速の(毎時数万程度)、全て全く同一の容器の大量生産用の機械とを備える、共通回転カルーセル上に実装された一連の類似装置の一部であってもよい。
成形装置1は、第一に、形成される容器のインプレッションを有する金型2を備える。この金型2は、半シェル(または単にシェル)とも称される、1対の半型3を含み、その各々は、形成される容器の本体のインプレッションの一部を画定する内壁4を有する。図示される例において、シェル3は対称的であり、その内壁4は各々、容器の本体の半インプレッションを画定する。各シェル3は、略円筒形の外面5と、半インプレッションがくり抜かれる平坦な内面6と、を有する。
シェル3は好ましくは金属材料で作られており(たとえば、アルミニウムまたはアルミニウムの合金、もしくは鋼、好ましくはステンレスから作られる)、シェル3が互いに分離している開放位置(図1)とシェル3が容器の本体のインプレッションを形成するように互いに対して装着された閉鎖位置との間で互いに対して移動可能に実装されており、これらの内面6が揃って接合面を形成する。
図1に示される実施形態によれば、シェル3は共通軸Aの周りで互いに対して回転的にヒンジ留めされている。変形例として、シェル3は、その内面6に対して直角に、互いに対して並進的に実装されることも可能である。
シェル3は、閉鎖位置において、互いに下部開口7を画定し、金型2は形成される容器の底部のインプレッションを有する上面9を有する金型底部8を含み、この金型底部8は、下部開口7内に(場合により摺動的に)受容される。
図1に見られるように、成形装置1は1対のシェルキャリア10をさらに備え、その各々に、シェル3が着脱可能に取り付けられる。
各シェルキャリア10は、対応するシェル3の外面5を補完する円筒形の内面11を有する(たとえばアルミニウムまたはアルミニウムの合金など、金属で作られてもよい)半円筒の形状に見える。
各シェルキャリア10は、シェル3の垂直固定を保証するために対応するシェル3内に作られた外溝13の中に嵌着するハーフリング止めカラー12に実装される。
シェルキャリア10に対するシェル3の回転の固定は、その内面6からシェル3内の中空に形成された補完的な陥凹16の中に係合する突起15が設けられた横ブレース14によって、実現される。横ブレース14は、横ブレース14内に作られたノッチ18を通って、それぞれのシェルキャリア10の垂直な縁に作られたネジ穴19内に締結されるネジ17によって、それぞれのシェルキャリア10に固定される。
ハーフリング止めカラー12および横ブレース14は、そのシェルキャリア10内へのシェル3の着脱可能な取り付けを保証できるようにする。このように、シェルキャリア10を変更することなく、別のモデルの容器の製造を可能にするためにシェル3を交換することが可能である。
図1に示される実施形態によれば、成形装置1はまた、たとえばネジ止めによってシェルキャリア10がその各々に取り付けられる、1対の金型キャリアブラケット20も備える。図示される例において、金型キャリアブラケット20は、シャフト21によって画定された軸Aの周りで互いに対して回転的にヒンジ留めされている。
図示されない変形例において、シェルキャリア10および金型キャリアブラケット20は単一ユニットアセンブリを形成する。言い換えると、各金型キャリアブラケット20は、シェルキャリアの機能を保証する。
金型キャリアブラケット20は、制御機構(図示せず)によって軸Aの周りで回転的に駆動されるが、これはカムまたはリンクロッドを有するタイプであってもよく、金型キャリアブラケット20は、金型キャリアブラケット20のうちの1つの上に画定されたU字型金具22と、他方の金型キャリアブラケット20の上に画定された補完的なボルト23と、を備える係止システムによって金型2の閉鎖位置にさらに係止されることが可能であり、ロッド(図示せず)がU字型金具22およびボルト23を着脱可能に一体化させるためにこれらを一緒に通過する。
成形装置1は、金型2の温度調節用の装置24をさらに備え、これは金型2と熱交換することが可能な少なくとも1つのラジエータ25を備え、このラジエータ25はシェルキャリア10と一体である(すなわち、シェルキャリア10の全体の中に収容されている)。用語「ラジエータ」は、冷却、または反対に加熱を保証するために、周囲と熱交換するように設計された要素を指定する。
ラジエータ25は、熱交換流体が通るチャネル(またはいくつかのチャネル)の形態に見えるだろう。しかしながら、図1に示される実施形態によれば、ラジエータ25は、(金型2の加熱を実行するために)電気式であり、シェルキャリア10内に作られた補完的な孔27の中に収容された少なくとも1つの電気抵抗器26を備える。図示される例において、各ラジエータ25は一連のペン型円筒形抵抗器26を備え、その各々はシェルキャリア10の中に作られた補完的な円筒形の孔27の中に軸方向に収容されている。図1に示される実施形態によれば、抵抗器26は、4つあるが、互いにほぼ等距離で、シェルキャリア10内に均等に円形に分布している。金型2の周囲の温度調節を保証するために、温度調節装置24は2つのラジエータ25を有利に備え、その各々はそれぞれのシェルキャリア10内に(同じように)実装されている。
各ラジエータ25の抵抗器26は、直列または並列に実装されてもよく、選択的に成形装置1の外部の、電気端子(図示せず)に接続されることが可能である。
温度調節装置24は、内壁4の付近でその温度を測定するためにシェル3のうちの少なくとも1つと一体化された少なくとも1つの温度プローブ28、ならびに一方では温度プローブ28に、他方ではラジエータ25に接続されたバリエータ29をさらに備え、このバリエータ29は、温度プローブ28によって測定された温度に応じてラジエータ25の温度を調整するように配置されている。単一の温度プローブ28が設けられてもよいが、しかし同じシェル3内でいくつかの場所(たとえば、異なる高さ)に、あるいは各壁4の付近の温度を測定するために両方のシェル3内に実装された、いくつかの温度プローブ28を提供することもまた可能である。
バリエータ29は、温度プローブ28によって測定された温度に応じてラジエータ25によって放散される電力の調整および調節を保証する。
温度プローブ28は、たとえば熱電対である。図に示される実施形態によれば、温度プローブ28は、シェル3内に作られためくら穴30の中に実装され、シェル3の内壁4の近くに位置するめくら穴30の内端31まで延在する。
シェル3上の温度プローブ28の着脱可能な取り付けを保証するために、温度プローブ28は、めくら穴30と同軸になるように作られたネジ穴33の中にねじ込まれるネジ溝ベース32に取り付けられることが可能である。
温度プローブ28は、温度プローブ28がその温度測定値を送信する物理的(すなわち、電気的)または電磁的(無線)接続34によって、バリエータ29に接続されている。
図示される例において、温度プローブ28の接続は物理的であり、接続34は電気ケーブルの形態に見える。バリエータ29への温度プローブ28の接続34は、シェルキャリア10(および選択的に金型キャリアブラケット20)を通り、この場合、クイックコネクタを用いてバリエータ29への温度プローブ28の接続を行うことは有利である。
より具体的には、図面に示される、より具体的には図2、図3、および図4に示される実施形態によれば、温度調節装置24は、温度プローブ28に接続されてこれを担持するシェル3内に実装された一次コネクタ35と、バリエータ29に接続されて対応するシェルキャリア10(すなわち、温度プローブ28を担持するシェル3が取り付けられるシェルキャリア10)内に実装された二次コネクタ36と、を備える。
二次コネクタ36は、シェル3がそのシェルキャリア10上に取り付けられたときに連携するように、一次コネクタ35を補完する。
図2、図3、および図4に示される例において、一次コネクタ35は雌型であって、二次コネクタ36は雄型である。
より具体的には、一次コネクタ35はたとえば、プラスチック材料で有利に作られたケース37を備え、これは、温度プローブ28への接続用の電線40が(たとえばネジ39によって)着脱可能に接続されることが可能な、導電ダクト38を担持する。
一次コネクタ35は、たとえば、シェル3の外面5内に作られた補完的な中空陥凹41内に収容されることによって、シェル3上に着脱可能に取り付けられることが可能である。シェル3への一次コネクタ35の取り付けは、はめ込みによって実行可能である。この目的のため、ケース37はたとえば1対の弾性タブ42を備え、その各々には中空陥凹41の側壁内に作られたショルダ44と係合するクランプ43が設けられている。
温度プローブ28および一次コネクタ35のシェル3内への実装は、図2の詳細な挿入図で矢印によって示されている。温度プローブ28はめくら穴30の中に導入され、ベース32はネジ穴33の中にねじ込まれている。一次コネクタ35は中空陥凹41の中に装入され、ケース37のタブ42はショルダ44の中にはめ込まれている。二次コネクタ36への温度プローブ28の電気的接続は、(図2に示される例など)それぞれの実装に先立って、またはその後に、実行されることが可能である。
同様に、二次コネクタ36はたとえば、プラスチック材料で有利に作られたケース45を備え、これは、一次コネクタ35のケース37に取り付けられることが可能である。
図示される例において、二次コネクタ36のケース45は、ダクト38を補完してその中に取り付けられることが可能な導電ピン46を担持し、接続34を電気的に導通させる。
二次コネクタ36は、たとえば、シェルキャリア10の内面11の中に作られた補完的な中空陥凹47内に収容されることによって、シェルキャリア10上に着脱可能に取り付けられることが可能である。
シェルキャリア10への二次コネクタ36の取り付けは、はめ込みによって実行可能である。この目的のため、ケース45はたとえば1対の弾性タブ48を備え、その各々には中空陥凹47の側壁内に作られたショルダ50と係合するクランプ49が設けられている。
図4に見られるように、ピン46は、底に作られた開口52を通じて、シェルキャリア10のみならず対応する金型キャリアブラケット20も貫通できる導体51によって、バリエータ29に接続されている。
シェルキャリア10へのシェル3の取り付けの間、二次コネクタ36は一次コネクタ35と協働し、ケース37、45は少なくとも部分的に互いの中に取り付けられてピン46はダクト38の中に導入され、こうしてプローブ28とバリエータ29との間を電気的に導通させる。同時に、シェル3の外面5とシェルキャリア10の内面11との間で熱接触が行われ、これによりその間の熱交換を可能にし、こうしてラジエータ25によって発生したカロリーがシェルキャリア10によってシェル3に送られることを保証する。
上記で記載された成形装置1は、以下の利点を有する。
第一に、ラジエータ25がシェルキャリア10と一体化されていながらシェル3からずれているという事実により、対応するシェル3を解放することができ、したがってこれを製造するために必要とされる材料の量を削減することによってこれを改良することができる。シェル3は、成形装置1の総重量に有利なように、こうして重さを削減される。この結果、保守担当の作業者によって扱われる重さが軽減され、したがって製造時間の中断が減少するとともに、機械の人間工学的な改善がもたらされる。重さの削減はさらに、このような成形装置の慣性の削減に貢献し、これにより、装置がカルーセルによって担持されるときに特定の利点を提供することができる。
第二に、シェル3の領域内(より具体的には内壁4の近く)の温度プローブ28によって実行される温度測定により、金型2内に広がる温度を正確に評価すること、したがってその正確な温度調節の実現を、可能にする。
第三に、コネクタ35、36は、シェルキャリア10内へのシェル3の実装の間にバリエータ29との温度プローブ28の迅速で自動的な接続を進められるようにし、これによりシェル3を交換するのに必要な時間を短縮する。
Claims (7)
- プラスチック材料のブランクから容器を製造するための成形装置(1)であって、この成形装置(1)は、
形成される容器のインプレッションを有する金型(2)であって、この金型(2)は、形成される容器の本体のインプレッションの一部を画定する内壁(4)を各々有する1対のシェル(3)を含み、これらのシェル(3)は、シェル(3)が互いに分離している開放位置と、シェル(3)が互いに対して装着されて容器の本体のインプレッションを相互に形成する閉鎖位置と、の間で互いに対して移動可能に実装されている、金型(2)と、
各々に対してシェル(3)が着脱可能に取り付けられている、1対のシェルキャリア(10)と、
金型(2)と熱交換することが可能な少なくとも1つのラジエータ(25)を備える、金型(2)の温度調節のための装置(24)と、を備え、
この成形装置(1)は、
該または各ラジエータ(25)はシェルキャリア(10)と一体であることと、
温度調節装置(24)は、
内壁(4)の近くの温度を測定するためのシェル(3)と一体化した少なくとも1つの温度プローブ(28)と、
一方では温度プローブ(28)に、他方ではラジエータ(25)に接続されたバリエータ(29)であって、このバリエータ(29)は、温度プローブ(28)によって測定された温度に応じてラジエータ(25)の温度を調整するように配置されている、バリエータ(29)と、
を備えることと、を特徴とする、成形装置(1)。 - 温度調節装置(24)が、各シェルキャリア(10)と一体化されたラジエータ(25)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の成形装置(1)。
- 温度調節装置(24)が、
温度プローブ(28)に接続され、温度プローブ(28)を担持するシェル(3)内に実装された、一次コネクタ(35)と、
バリエータ(29)に接続され、温度プローブ(28)を担持するシェル(3)が取り付けられるシェルキャリア(10)内に実装された、二次コネクタ(36)であって、この二次コネクタ(36)は、シェル(3)がそのシェルキャリア(10)上に取り付けられたときに連携するように、一次コネクタ(35)を補完する、二次コネクタ(36)と、
を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の成形装置(1)。 - ラジエータ(25)が、シェルキャリア(10)内に設けられた補完的な孔(27)の中に収容された少なくとも1つの電気抵抗器(26)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の成形装置(1)。
- ラジエータ(25)が、シェルキャリア(10)内に設けられた一連の補完的な孔(27)の中に収容された一連の電気抵抗器(26)を備えることを特徴とする、請求項4に記載の成形装置(1)。
- 温度プローブ(28)が、シェル(3)の中に設けられためくら穴(30)の中に実装され、温度プローブ(28)は、シェル(3)の内壁(4)の近くに位置するめくら穴(30)の内部端(31)まで延在す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成形装置(1)。
- 金型(2)が、形成される容器の底部のインプレッションを有する上面(9)を有する金型底部(8)を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の成形装置(1)。
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