JP4322279B2 - 熱可塑性材料で容器を製造する成形装置 - Google Patents

熱可塑性材料で容器を製造する成形装置 Download PDF

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Description

本発明は、概して、加熱された熱可塑性プラスチック製半製品から容器をブロー成形(blow−molding)またはストレッチブロー成形(strtch−blow−molding)する成形装置の分野に関する。
特に、本発明は、上記の装置のうちで、半型が互いに分離されている開位置と半型同士が、型割線を形成する協働するそれぞれの支持面を介して互いにしっかりと押し付けられる閉位置との間で互いに対して移動することのできる少なくとも2つの半型を有する少なくとも1つの型と、2つの半型を閉位置にロックするように設けられたロック手段であって、それぞれの支持面の縁部に沿って2つの半型上にそれぞれが取り付けられ、かつ半型の全高さにわたって延びる2つのロック部材を有するロック手段と、第2のロック部材を、第2のロック部材が第1のロック部材と噛み合って2つの半型を閉位置にロックするロック位置と第2のロック部材が第1のロック部材から分離され、次に互いに分離できる2つの半型を解放するロック解除位置との間を横方向に移動させるように第2のロック部材を作動させる作動手段とを有する装置に対する改良に関する。
フランス特許公開明細書FR−A−2646802号が、第1の半型によってに互いに積み重ねて同軸に支持され、第2の半型によって支持されている複数のそれぞれの収容長穴に嵌るように型の軸心に平行に移動させることのできる、複数の連結フィンガを有する、2つの半型を閉位置にロックする手段を開示している。
このようなロック手段は満足の行くものであり、現在、「ヒンジ」式の成形装置で広く用いられている。
しかし、これらのロック手段はいくつかの顕著な欠点を有する。
1つの欠点は、フィンガおよび収容スロットがそれぞれ第1および第2の半型によって片持ち梁式に支持されることにある。吹込み(blowing)圧力(たとえば、通常40x105Pa程度)をかけると、半径方向に突き出るこれらのフィンガおよび収容長穴の支持体は、型の周辺に対してほぼ接線方向の力を受ける。これらの支持体が変形したり引き出されたりするのを防止するには、これらの支持体を中実に形成する必要があり、そうすると、半型の重量が増えると共にそのコストが増大する。
他の欠点は、フィンガのベースが、一方の半型に固定された半径方向に突き出る支持体に嵌め込まれ、ロック位置では、フィンガの自由端が、他方の半型に固定された半径方向に突き出る支持体の対応する収容長穴に保持される、各フィンガの片持ち梁式構造にある。吹込み力のために、各フィンガは曲げ応力/せん断応力を受け、この場合も、各フィンガを中実に形成する必要が生じ、したがって、各フィンガの重量が増え、そのコストが増大する。
すべてのこれらの要件のために、非常に多くの型を有し高速で動作する装置(カルーセル(carousel)型の回転成形装置)では、ロック手段が型の周囲からかなり突き出て、利用可能な空間が非常に制限される。さらに、これらのロック手段は、重量が重く、半型の慣性を高くし、この慣性が、高速で動作する装置に悪影響を与える。
最後に、複数の重ね合わせられた(「インライン」)フィンガの軸方向への移動によるロック/ロック解除方法は、各フィンガの、対応する長穴に嵌め込まれる部分が比較的長く、かつ適切な機械的強度を与えるように比較的長い行程を伴い、したがって、軸方向にかなりの距離をおいて配置された限られた数のフィンガおよび長穴しか設けることができないことを強調しなければならない。このため、最終的に、型の高さにわたって力が非一様に分散される。
したがって、簡略化されており、かさばらず、軽量で、より簡素でコストの安い構造を有する型に対する要求が依然としてあり、この要求は、より速い生産速度が求められるにつれてますます強く感じられており、このような型は、より小さい慣性でより高速に働く機構を伴う。
このため、本発明は、本発明によって構成され、以下の構成の組合せを特徴とする冒頭で述べた成形装置であって、
各ロック部材は、ロック部材の全高さにわたって複数分散して設けられ、一方のロック部材上で対応する半型の支持面から離れる方向を向き、他方のロック部材上で対応する半型の支持面の方を向くフィンガであって、互いに平行であり、個々の高さが前記フィンガの個々の高さより大きい間隔によって互いに分離された多数のフック状の突き出たフィンガを有し、
一方のロック部材は、対応する半型上に固定して取り付けられ、他方のロック部材は、それが型の軸心に平行に滑って移動できるように他方の半型上に取り付けられ、
可動のロック部材を2つの位置、すなわち、可動のロック部材のフィンガがそれぞれ固定ロック部材のフィンガ同士間の間隔と同じ高さに位置し、2つの半型が互いにロックされない第1の位置、すなわちロック解除位置と、2つの半型が前記閉位置で互いに押し付けられた状態で、可動のロック部材のフィンガがそれぞれ固定されたロック部材のフィンガに噛み合い、2つの半型がその閉位置で互いにロックされるように、可動ロック部材が型の軸心に平行に移動させられる第2の位置、すなわちロック位置との間を、移動させるために、可動のロック部材を作動させる作動手段を有する
ことを特徴とする。
捕捉力を型の高さ全体にわたって一様に分散させるには、フィンガの数をフィンガの機械的強度に関して多くし、それによってフィンガ同士間の間隔の高さ、したがって可動のロック部材の、ロック位置とロック解除位置との間の行程を短くすることが望ましく、このことは吹込み装置が回転吹込み装置であるときに従来の機構より高速に型を閉じるのを可能にする。
実用的な一実施態様では、可動のロック部材は、型の軸心に平行であり、ロック部材が滑り可能に取り付けられた案内部材によって、対応する半型上に支持されている。さらに、案内部材が、半型に固定されたロッドであり可動のロック部材が該ロッドの上に滑り可能に取り付けられ、かつその上で回転するのを妨げられていると有利である。
可動ロック部材を作動させる作動手段は、
ロック部材をその前述の第1の位置に戻すことができる戻しばねと、
可動ロック部材に固定され、可動ロック部材をばねの戻し力に抗してその第2の位置の方へ移動させるように可動ロック部材に確実に作用することができる確実作動手段と
を有することが好ましい。
1つの簡単な解決策は、2つの半型が閉位置に位置しているときに、他方の半型によって作動させることのできる確実作動手段を導入することから成る。
実用的には、多数の変形実施態様が考えられる。たとえば、固定されたロック部材は、対応する半型の一体部分を形成しても、対応する半型に固定されたプレートとしてとして製作され、該プレートは、これと一体になった複数のフィンガーを備えていてもよく、同様に、可動ロック部材を案内する案内部材は、対応する半型によって直接支持されても、それ自体が半型に固定された中間板に固定されてもよい。
非常にありふれた実施態様では、本発明による構成は、2つの半型が、型割線の一方の側にほぼ平行な軸上の回転に関して互いに関節連結されたヒンジ式の型に応用され、その場合、ロック手段は、2つの半型が互いに対して回転するときに中心となる軸の反対側に設けられる。
また、各半型が、成形用半空洞を備えたシェルが内側に固定されたシェルホルダを有し、型割線が、型が閉位置に位置したときに押し付けられる2つのシェルによって形成されるのが一般的であり、その場合、本発明によれば、ロック手段が2つのシェルホルダによって支持される。
本発明の構成によって、ロックが、比較的短い行程を有する単一の可動部によって得られる、ブロー成形型またはストレッチ成形型が製作され、この行程は、直線的で型の軸心に平行であり、最後に、ロックフィンガを形成するように多くの場所に大きい切欠きが形成された可動部は、小さい質量を有し、したがって小さい慣性を有する。
この結果、型が閉じられるかまたは開かれるときにロック部の角度移動が半型の回転移動に重なることがなくなり、かつこれらの半型は、回転時に寄生加速度を受けることがなくなる。可動ロック部材の垂直移動成分は、対応する半型の動作に対してそれほど影響を与えない。これによって、結局、半型のより一様な移動が生じ、特に、ロック/ロック解除時間が短くなり、したがって、成形装置の動作速度が実際上速くなり、さらに、回転速度が同じであり、ロック/ロック解除に必要な時間がより短くなった場合、吹込みに利用できる時間を長くすることができる。
本発明は、非制限的な例としてのみ与えられる、ある好ましい実施態様についての以下の詳細な説明を読むことによって明らかになろう。この説明では、添付の図面を参照する。
本発明による構成は、加熱された熱可塑性材料プラスチック製(たとえば、PET)半製品からボトルなどの容器をブロー成形またはストレッチブロー成形する成形装置に対する改良である。このような成形装置は、半型同士が互いに分離される開位置と半型同士が、型割線を形成する協働するそれぞれの支持面によって互いにしっかりと押し付けられる閉位置との間で互いに対して移動することのできる少なくとも2つの半型(および場合によっては、軸方向に移動可能な型底部を形成する第3の部分)を有する少なくとも1つの型と、2つの半型を閉位置にロックするように設けられたロック手段であって、吹込み流体が非常に高い圧力(たとえば、通常40×05Pa)の下で導入されたときに半型同士が分離したり、両者の間に隙間ができたりするのを防止するロック手段とを有する。
通常、このような成形装置は、多数の型を有することができ、したがって、型が周辺に配置された回転装置またはカルーセルの形に構成することができ、型を開いたり/閉じたり、ロックしたり/ロック解除したりすることなどの様々な機能は、型によって支持され、回転部の外側に固定的に取り付けられた案内カムと協働する、カム従動子によって、カルーセルが回転する際に順次制御することができる。
本発明による構成は、どのような種類の型にも適用することができるが、これらの構成は、特に、互いに対して回転する2つの半型を備えた型、または現在広く使用されているヒンジ式型に適用することができ、したがって、本発明の構成を詳しく説明するのはヒンジ式型に関してであり、保護はこの1種類の型に限定されない。
図1は、全体が参照番号1で示され、2つの半型1および1を有する(軸方向に移動可能な底部(不図示)を型のベースに設けることも可能である)ヒンジ式型の概略的な構成を斜視図で概略的に示している。2つの半型はそれぞれ、閉位置で型割線3(図3、4)を形成する2つの協働面、すなわち支持面2、2を有している。協働面は、組み合わされたときに、底部を除いて、得るべき容器の外形、またはこの形状の少なくとも大部分を有する成形体積4を形成する2つの半空洞4、4を有するようにくり貫かれている。
図1により詳しく示されている例では、各半型1、1は、複合構造を有し、外部フレーム枠、すなわちシェルホルダ5、5と、それぞれのシェルホルダに取外し可能に固定され、前述のそれぞれの半空洞4、4を有する内側成形部、すなわちシェル6、6とを有している。
図3、4、および5を見ると最もよく分かるように、半型1、1(この例では、シェルホルダ5、5)は、重なり合うように互い違いに配置され、型割線の延長線上に配置された軸8が通過しているそれぞれの突き出たチーク7、7を一方の側に有している。
さらに、2つの突き出たラグ9、9は、他方の2つのそれぞれの端部が、駆動手段(不図示)によってスピンドル8に向かって、すなわち逆方向に直線的に(矢印13)移動することのできるスピンドル12上で自由に回転できるように連結された2つの作動リンクロッド11、11の端部を、軸8の各側に互いに離れて配置されたスピンドル10、10を介して、それぞれ回転支持している。
型割線3の他方の側および軸8の反対側に、吹込み圧力がかけられたときに2つの半型1、1を閉位置に維持するようになっているロック手段14がある。
ロック手段14は、
第1の半型1(図1の左側の半型)に固定され、第1の半型1の支持面2の縁部にほぼ沿って延びる第1のロック部材15と、
第2の半型1(図1の右側の半型)に固定され、第2の半型1の支持面2の縁部に沿ってほぼ延びる第2のロック部材16とを有し、
2つのロック部材15、16は半型1、1のほぼ全高さにわたって延びている。
各ロック部材15、16は、ロック部材の全高さにわたった分散した多数のそれぞれのフック状の突き出たフィンガ17、18を有している。第1のロック部材15のフィンガ17は、互いに平行であり、対応する半型1の支持面2から離れる方向を向いており、第2のロック部材16のフィンガ18は、互いに平行であり、対応する半型1の支持面2の方を向いている。各ロック部材15、16のフィンガ17、18は、実際上概ね同じ高さを有し、個々の高さがフィンガの個々の高さよりわずかに大きい間隔19、20によってそれぞれ分離されている。
第2のロック部材16は、垂直方向に滑ることができるように半型1上に取り付けられ、すなわち、型の軸心に平行に取り付けられている。このために、1つの簡単な実施形態では、図示されているように、半型1が、型の軸心にほぼ平行であり支持面2の縁部に沿って配置された案内部材を備えており、有利なことに、半型1の外面から突き出たクレビス22に保持され、ロック部材16が、滑ることはできるが回転するのを妨げられるように取り付けられたロッド21でこの案内部材を構成することが可能である。
作動手段23は、2つの位置、すなわち、
可動ロック部材16のフィンガ18が、それぞれ第1のロック部材15の各フィンガ17を分離する間隔19と同じ高さに位置し、各フィンガ18間の間隔20がそれぞれ各フィンガ17と同じ高さに位置する第1の位置、すなわちロック解除位置(図1、2、および3)、言い換えれば、2つのロック部材が、そのそれぞれのフィンガ17、18が互いに干渉しないように互いに垂直方向にずれた位置と、
2つの半型1、1がしっかりと互いに押し付けられ(閉じられ)、可動ロック部材16がロッド21上を垂直方向に型の軸心に平行に移動させられ、したがって、可動ロック部材16のフィンガ18が、固定ロック部材のフィンガ17の後部に嵌り、それぞれフィンガ17と噛み合い、したがって、型を開くことが不可能になる第2の位置、すなわちロック位置(図4)と
の間でロック部材16を移動させるようにロック部材16と機能的に組み合わせている。
図1〜4は、型を閉じる際の4つの連続的な位置を示している。
図1では、特に半製品を装填するために、型1が開かれ、2つの半型1、1が互いに大きく分離される。
図2では、型1が部分的に閉じられ、2つの半型1、1が互いに接近させられ、それぞれのフィンガ17、18がそれぞれの間隔19、20に向けられる。
図3では、型1が閉位置になり、半型1、1が、型割線3を形成するそれぞれの支持面2、2を介してしっかりと互いに押し付けられ、フィンガ17、18が互いに重ね合わせられる。
最後に、図4では、フィンガ17、18が互いに引っ掛かり、次に型が閉じられロックされるように、可動ロック部材16がロッド21に沿って移動させられる(この例では持ち上げられる)。
ロック力を型の全高さにわたって概ね一様に分散させるには、フィンガ17、18をこの全高さにわたって一様に分散させ、フィンガ同士の間にできるだけ短い間隔を形成する必要がある。したがって、フィンガの数を、妥協によって決定し、すなわち、フィンガが、それに個々にかけられる力に破壊も変形もせずに耐えるのを可能にするのに十分な個々の機械強度を有するのと一緒にできるだけ多くすることが望ましい。この構成の1つの有利な結果は、可動ロック部材16の行程が短く、ロック/ロック解除時間が短くなることである。具体的な例を挙げると、一例として図1〜4に示されている型は、1.5リットルのボトルを成形し、高さが約35cmになるように構成されており、約10対のフィンガ17、18を備えている。
可動ロック部材16を作動させる作動手段23は、簡素な構成では、
半型1bとロック部材16との間に挿入され、ロック部材16をその前述の第1の位置、すなわちロック解除位置に戻す戻しばね24と、
ロック部材16に固定され、ロック部材16に確実に作用してロック部材16をばね24の戻し力に抗してロック部材16の第2の位置の方へ移動させることができる確実作動部材と
を有してよい。
この構成のために、フィンガ17、18が互いにずれることによって、場合によっては不要な型閉じ動作が常に行われるようにすることができる。
型がカルーセル型の回転成形装置の一部を形成する際、確実作動部材には、型の閉じ動作に機能的に関連した簡素な技術的解決策が必要になることがある。このために、図1〜4に示されているように、一方の半型、たとえば、右側の半型1は、型が閉じられるときに、支持面2を越えて突き出て、他方の半型1に接触させて押し返すことができる可動ロッド26を有する移動伝達装置25を支持するようになっている。装置25は、ロック部材16を持ち上げることのできるスラストロッド(ばね24の内側に位置し、見えない)に作用する適切な機械的手段(たとえば、ロッド26によって制御される傾斜面)または好ましくは空気圧手段(ロッド26は空気圧ピストンを制御する)を組み込んでいる。
ロック手段14を実現する方法として多数の変形実施形態が可能である。特に、図1から5に示されている例では、2つのロック部材15、16は2つのそれぞれの半型1、1の一体部分を形成し、すなわち、第1のロック部材15の突き出たフィンガ17は第1の半型1の一体部分を形成し(たとえば、図示の例ではこの半型またはシェルホルダ5と一緒に鋳造され)、一方、第2のロック部材16の案内ロッド21を支持するクレビス22は第2の半型1(または図示の例ではシェルホルダ5)の一体部分を形成する。
しかし、図6(型は異なる四角形を有しており、シェルホルダ5、5のみが描かれ、シェルは省略されている)に示されているように、半型に取り付けられた別々の部材の形をしたロック手段を形成することを意図することが可能である。この図6に見られるように、第1のロック部材15はその縁部の1つに沿ってフィンガ17を備えたプレート27の形に製作され、プレート27は、たとえば28のボルトによって、対応するシェルホルダ5に固定されている。同様に、第2のロック部材16用の案内部材として働く軸21を、たとえば30のボルトによって第2のシェルホルダ5に取り付けられたプレート29によって支持することができる。このように第1および/または第2のロック部材15、16を付属の部品の形に構成すると、半型またはシェルホルダの製造を簡略化することができ、および/または半型もしくはシェルホルダとフック状フィンガ17、18を組み込んだ部分とを異なる金属(たとえば、それぞれアルミニウム鋳物とスチール)で作ることができる。
4つの機能的に異なる位置のうちの1つで示されている、本発明によって構成されたヒンジ式の型の概略斜視図である。 4つの機能的に異なる位置のうちの1つで示されている、本発明によって構成されたヒンジ式の型の概略斜視図である。 4つの機能的に異なる位置のうちの1つで示されている、本発明によって構成されたヒンジ式の型の概略斜視図である。 4つの機能的に異なる位置のうちの1つで示されている、本発明によって構成されたヒンジ式の型の概略斜視図である。 閉位置およびロック位置における、図4に示されている型の、上から見た概略図である。 本発明によるロック手段の変形実施形態を示す、上から見た概略図である。

Claims (12)

  1. 加熱された熱可塑性プラスチック製の半製品から容器をブロー成形またはストレッチブロー成形する成形装置であって、半型同士が互いに分離させられている開位置と、前記半型同士が型割線(3)を形成する協働するそれぞれの支持面(2a、2b)を介して互いに押し付けられる閉位置との間を互いに対して移動することができる少なくとも2つの半型(1a、1b)を有する少なくとも1つの型(1)と、前記2つの半型(1a、1b)を前記閉位置にロックするように設けられたロック手段(14)とを有し、前記ロック手段(14)は、それぞれの前記支持面の縁部に沿って前記2つの半型(1a、1b)上にそれぞれが取り付けられ、かつ前記半型の全高さにわたって延びる2つのロック部材(15、16)を有する成形装置において、
    各ロック部材(15、16)は、前記ロック部材の全高さにわたって複数分散して設けられ、一方のロック部材(15)上で対応する半型の前記支持面から離れる方向を向き、他方のロック部材(16)上で前記対応する半型の前記支持面の方を向くフィンガ(17、18)であって、互いに平行であり、個々の高さが前記フィンガの個々の高さより大きい間隔(19、20)によって互いに分離された多数のフック状の突き出たフィンガ(17、18)を有し、
    一方の前記ロック部材(15)は、前記対応する半型(1a)上に固定して取り付けられ、前記他方のロック部材(16)は、それが前記型の軸心に平行に滑って移動できるように前記他方の半型(1b)上に取り付けられ、
    前記可動のロック部材(16)を2つの位置、すなわち、前記可動のロック部材(16)の前記フィンガ(18)がそれぞれ前記固定されたロック部材(15)の前記フィンガ(17)同士間の間隔(19)と同じ高さに位置し、前記2つの半型が互いにロックされていない第1の位置、すなわちロック解除位置と、前記2つの半型(1a、1b)が前記閉位置で互いに押し付けられた状態で、前記可動のロック部材の前記フィンガ(18)がそれぞれ前記固定されたロック部材(15)の前記フィンガ(17)に噛み合い、前記2つの半型がその閉位置で互いにロックされるように、前記可動のロック部材(16)が前記型の前記軸心に平行に移動させられる第2の位置、すなわちロック位置との間を、移動させるために、前記可動のロック部材(16)を作動させる作動手段(23)を有する
    ことを特徴とする成形装置。
  2. 前記フィンガ(17、18)の数は、前記フィンガの機械的強度に関して多く、それによって、前記フィンガ(17、18)同士間の間隔(19、20)の高さ、したがって前記可動のロック部材の、そのロック位置とロック解除位置との間の行程が短いことを特徴とする、請求項1に記載の成形装置。
  3. 前記可動のロック部材(16)は、前記型の軸心に平行であり、上に前記ロック部材(16)が滑り可能に取り付けられた案内部材(21)によって、対応する半型(1b)上に支持されてい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。
  4. 前記案内部材は、前記半型に固定されたロッド(21)であり前記可動のロック部材が該ロッド(21)の上に滑り可能に取り付けられ、かつその上で回転するのを妨げられていることを特徴とする、請求項3に記載の成形装置。
  5. 前記可動のロック部材(16)を作動させる前記作動手段(23)は、
    前記ロック部材(16)をその前記第1の位置に戻すことができる戻しばね(24)と、
    前記可動のロック部材(16)に固定され、前記可動のロック部材(16)を前記ばね(24)の戻し力に抗してその第2の位置の方へ移動させるように前記可動のロック部材(16)に確実に作用することができる確実作動手段(25)と
    を有す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成形装置。
  6. 前記確実作動手段(25)は、前記2つの半型(1a、1b)が前記閉位置に位置しているときに、前記他方の半型(1a)によって作動させることができることを特徴とする、請求項5に記載の成形装置。
  7. 前記固定されたロック部材(15)は、前記半型(1a)の一体部分を形成す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成形装置。
  8. 前記固定されたロック部材(15)は、前記対応する半型(1a)に固定されたプレート(27)として製作され、該プレート(27)は、これと一体になった多数の前記フィンガー(17)を備えてい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成形装置。
  9. 前記可動のロック部材(16)を案内する前記案内部材(21)は、前記対応する半型(1b)によって直接支持されていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の成形装置。
  10. 前記可動のロック部材(16)を案内する前記案内部材(21)は、それ自体が前記半型(1b)に固定された中間板(29)に固定されていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の成形装置。
  11. 前記型(1)は、前記2つの半型(1a、1b)が、前記型割線(3)の一方の側にほぼ平行な軸(8)上の回転に関して互いに関節連結されたヒンジ式の型であり、前記ロック手段(14)は、前記2つの半型(1a、1b)が互いに対して回転するときに中心となる前記軸(8)の反対側に設けられてい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成形装置。
  12. 各半型(1a、1b)が、成形用半空洞(4a、4b)を備えたシェル(6a、6b)が内側に固定されたシェルホルダ(5a、5b)を有し、前記型割線(3)が、前記型が前記閉位置に位置したときに互いに押し付けられる前記2つのシェルによって形成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の成形装置において、前記ロック手段(14)は、前記2つのシェルホルダ(5a、5b)によって支持されていることを特徴とする成形装置。
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