JP2005515095A - プラスチック部品の製造方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

成形工具5;107を用いてプラスチック部品を射出成形する段階を含むプラスチック製品の製造方法において、射出成形後、成形工具5;107はプラスチック部品と一体に移動される。プラスチック部品を製造する装置も記載されている。この装置は、射出成形ノズル23と、互いに協働する鋳型又は半鋳型6を備えた、開位置及び閉位置を有する成形工具5;107とを有する。さらに、その装置は、射出成形が実施される射出成形位置に関して各プラスチック部品を移動させる手段2;100と、成形工具5;107を閉じた状態でプラスチック部品と一体に移動させる手段2;108;109とを有する。

Description

本発明は、成形工具を用いてプラスチック部品を射出成形する段階を含む、プラスチック部品を製造する方法に関する。本発明はまた、射出ノズルと、互いに協働する鋳型を備えた、開位置及び閉位置を有する成形工具と、射出成形が実施される射出成形位置に関して各プラスチック部品を移動させる手段とを有する、プラスチック部品を製造する装置に関する。
紹介のために述べた形式の方法及び装置は、たとえば国際公開第98/18608号から既知である。同国際公開では、開口装置が材料ウェブの開口に直接射出成形され、その後この材料から包装容器が形成される。
欧州特許公開第862、980号には、包装容器用の半加工品を形成するために、プラスチックの端壁をスリーブ(胴部)の1つの端部上に射出成形する方法及び装置が記載されている。スリーブが、回転するマンドレル・ホイールのマンドレル上に送られ、それによってスリーブが射出成形ノズル付きの成形工具へと1つずつ移動し、そこでスリーブの端部に端壁が形成される。それによって形成された包装容器の半加工品は回転して、冷却ステーション、次いで排出ステーションまで進み、そこでマンドレルから取り外される。
プラスチック部品の射出成形における1つの問題は、成形工具を取り外したとき、変形しないようにプラスチック部品が冷めていなければならないことである。その結果、成形工具内での冷却のために、製造工程において十分な時間をとらなければならない。しかし、この時間が長くなると、その工程は遅くなり、それによって経済的に不利になる。
したがって、本発明の目的は、製造工程を過度に遅くせずに、十分な冷却時間をもたらす、プラスチック部品の製造方法を実現することである。本発明のさらなる目的は、従来技術に比べて改良された、プラスチック部品を製造する装置を実現することである。
これらの目的は、紹介のために上記で述べた形式の方法に、添付の請求項1で述べた特徴を加えた本発明によって達成されるであろう。本方法の好ましい実施例は、添付の従属請求項2から12までにおいて明らかになるであろう。本発明の目的はまた、添付の請求項13で述べた装置及び添付の従属請求項14から34までに開示した好ましい実施例によって達成されるであろう。
したがって、本発明による方法では、射出成形後、成形工具がプラスチック部品と一体に移動されるという特徴を利用する。そのような手段によって、製造工程を遅くせずに成形工具内でのプラスチック部品の冷却時間を増大させることができる。
本発明による方法の一変形形態によれば、移動動作中に各プラスチック部品が冷め、それによって冷却時間が長くなる。
本発明による方法の別の変形形態によれば、各プラスチック部品は、射出成形後、射出成形が実施された射出成形位置に関して冷却位置まで移動される。これは冷却の向上に寄与する。
好ましくは、冷却位置において各プラスチック部品が冷め、それによって冷却時間がさらに長くなる。
本発明による方法の好ましい一変形形態は、射出成形前に、成形工具が閉じる段階と、成形工具にそれらを一体に保持するための第1の力がかかる段階と、成形工具内に射出成形ノズルが位置決めされる段階と、成形工具に、それらを一体に保持するための、第1の力よりも大きい第2の力がかかる段階と、射出成形後に、成形工具が負荷から開放される段階とをさらに含む。それによって、射出成形を高い精度で実施することができる。
移動動作中、第1の力によって成形工具が負荷を受けることが有利であろう。その結果、成形工具は確実に一体に保持される。
本発明による方法の別の変形形態によれば、移動動作後、成形工具が開く。そのような手段によって、移動中、プラスチック部品は成形工具内にとどまり続ける。
本発明による方法の好ましい一実施例によれば、射出成形位置におけるプラスチック部品の射出成形は、それより前に射出成形された別のプラスチック部品が冷却位置に配置されると同時に実施される。1つのプラスチック部品の射出成形を、それより前に射出成形されたプラスチック部品の冷却が完了する前に開始することができるので、製造工程の効率がさらによくなる。
本方法の一変形形態においては、包装容器形成のために、プラスチック部品は、スリーブの1つの端部上に上部の形で射出成形される。これは、包装容器を製造する合理的な方法である。
好ましくは、射出成形ノズルが位置決めされた後にスリーブが成形工具に関して位置決めされる。それによって、スリーブ端部上に上部が高い精度で位置決めされるようになる。
本発明による方法の別の変形形態によれば、プラスチック部品は、材料ウェブの開口内に、開口装置の形で射出成形される。これは、材料ウェブ内に開口装置を配設する合理的な方法である。その後、その材料ウェブから包装容器を形成することができる。
有利には、射出成形工具が位置決めされた後に材料ウェブが成形工具に関して位置決めされ、それによって、材料ウェブ内で開口装置が高い精度で位置決めされるようになる。
本発明による装置では、工具を閉じた状態でプラスチック部品と一体に移動させる手段を利用する。それによって、生産速度を高く保ちながら冷却時間を長くすることが可能になる。
一実施例においては、装置は、半鋳型を互いが近づき遠ざかるように移動させることによって成形工具をそれぞれ開け、閉じる、カム機構を有する。それによって、成形工具の開閉のための確実な機械的制御を得ることができる。
その装置はさらに、鋳型を支持し移動させる保持手段を備えることができる。それによって、成形工具の開閉が容易になる。
好ましくは、各保持手段は、カム溝をたどるように配置されたホイールを有する。それによって、簡単に成形工具を開閉することが可能になる。
そのホイールはばねで偏倚され、それによって、半鋳型の案内及び制御がカム溝の摩耗を受けにくくなる。
一実施例によれば、装置はさらに、射出成形中に鋳型を一体化させる結合装置を有する。それによって、射出成形中、成形工具は確実に一体に保持されるようになる。
有利には、この結合装置は、鋳型に、それらを一体に保持するための、第1の力及び第2の力をかけるように配設される。第2の力は第1の力よりも大きい。その結果、より大きな力をかける前に、一体化した成形工具のいくつかの調整を実施することができ、それによって射出成形中の成形工具の一体化が確実になる。
本発明による装置はさらに、成形工具内に射出成形ノズルを位置決めする手段を備えることができる。それによって射出成形における精度が高くなる。
一実施例においては、この結合装置は第1の力をかけるばねを備える。これは、成形工具の一体化を実現する簡単で確実な方法である。
結合装置はさらに、第2の力をかけるシリンダを備える。そのような手段によって、大きな第2の力を確実に生成することができる。
本発明の一実施例によれば、成形工具を移動する手段は、回転ハブと、そのハブから径方向に外側に突き出ており、成形工具がその径方向の外端に配設されている少なくとも1つのアームとを含む。そのような手段によって、成形工具をプラスチック部品と一体に簡単に移動させることができるようになる。
本発明による装置の好ましい一実施例によれば、成形工具を移動させる手段は、5つの径方向のアームを有し、ハブまわりに対称に配置された各アームの径方向外端に、成形工具が1つずつ配設されている。この構成によって、ある成形工具内で冷却しながら、別の成形工具内で射出成形を実施することができるので、プラスチック部品の製造の効率がよくなる。
有利には、成形工具は、ハブまわりの回転によって結合装置内に入りそこから出るように配設される。これは、成形工具を結合装置に挿入する簡単な方法である。
本発明による装置の別の好ましい実施例においては、成形工具を移動させる手段は、1対の駆動手段からなる。それによって、成形工具の確実な移動を実現することができる。
本発明による装置はさらに、好ましくは、前進方向に材料ウェブを進ませる手段を含む。その材料ウェブ上に、プラスチック部品が射出成形され、材料ウェブが前進する位置の両側に駆動手段が配設される。その結果、成形工具の鋳型を、材料ウェブに関して簡単に確実に配設することができる。
有利には、駆動手段は、材料ウェブの前進方向に、材料ウェブを前進させる前進速度と実質的に同じ速度移動で、成形工具を移動させるように配設される。それによって、冷却中に材料ウェブを遅くする必要がなくなるので、迅速で確実な製造工程が保証される。
好ましくは、各駆動手段に、成形工具が少なくとも2つずつ配設され、それによって、ある成形工具内で冷却しながら別の成形工具内で射出成形を実施することができるので、迅速な製造工程が可能になる。
駆動手段は、回転ホイールを備えることもでき、これは成形工具を移動させる機械的に簡単な方法である。
一代替実施例によれば、駆動手段はエンドレス・ベルトからなってよい。
別の代替実施例によれば、駆動手段はエンドレス・チェーンからなってよい。
好ましい一実施例においては、本発明による装置は、積層板紙のスリーブの1つの端部上に、包装容器用の上部の形のプラスチック部品を形成するように配設される。それによって、プラスチック上部が付いた板紙の包装容器の製造効率がよくなる。
別の好ましい実施例によれば、本発明による装置は、包装容器を製造するために、積層板紙の材料ウェブ内で開口装置の形のプラスチック部品を形成するように配設される。そのような装置によって、開口装置が効率的に材料ウェブ内に設けられ、その後、包装容器をそれから形成することができるようになる。
本発明を、例示のために本発明の現在好ましい実施例を示す添付の図面を参照して、以下により詳細に説明する。
本発明による方法及び装置を以下に説明する。
図1〜3による第1の実施例において、装置は、マンドレル・ホイール2が取り付けられている架台1を有する。5つのマンドレル3がマンドレル・ホイール2のハブ4から径方向に外側に延びている。各マンドレル3の径方向外端上には、2つの外側鋳型6が付いた成形工具5が配置されている。マンドレル3の外端領域は、成形工具5内で内側鋳型を構成する。各外側鋳型6はL字形保持器7の端部に固定されている。保持器7は、ピボット10によって互いに固定されている実質上垂直なシャンク8及び実質上水平なシャンク9からなる。水平シャンク9は、ピボット10とは反対側の端部に、ホイール11を有する。調整ねじ14が付いたばね13は、保持器7の水平シャンク9に連結されている。水平シャンク9上には、スリーブ12がさらに配置されている。架台1内には、ブレーキ・キャリパ15の形の結合装置が、自由に吊り下げられている。ブレーキ・キャリパ15はシリンダ16を有する。装置は、カム溝19が配設されているカム・ディスク18が付いたカム機構17を有する。装置はさらに、射出成形ノズル23及び調整機構24を有する。
マンドレル・ホイール2は、ハブ4のまわりを回転可能である。マンドレル・ホイール2が回転すると、各マンドレル3は、成形工具5を付けたまま、5つの製造ステーションA〜Eを進む。アプリケータ(付与装置)・ステーションAにおいて、積層板紙スリーブ22がマンドレル3上に与えられる。
マンドレル・ホイール2が時計回りに回転し、それによってマンドレルは、射出成形ステーションBに到着する。回転している間、保持器7のホイール11は、カム従動体として、カム・ディスク18のカム溝19をたどる。アプリケータ・ステーションAから射出成形ステーションBまで動く途中、ホイール11は、カム溝19内の第1の偏向部(deflection)20を通る。その結果、保持器7がマンドレル3に向かって内側に傾き、外側鋳型6が互いに近づき、それにより成形工具5が閉じる。ばね13があることによって、成形工具は、約1kNの第1の力で一体に保持される。マンドレル・ホイール2が回転し、それによって閉じた成形工具5が付いたままのマンドレル3がブレーキ・キャリパ15内に移動する。射出成形ステーションBにおいて、成形工具5に射出成形ノズル23が挿入される。調整機構24によって、射出成形ノズル23が成形工具5内に位置決めされ、板紙スリーブ22が成形工具5に関して位置決めされ、それによって板紙スリーブ22の端部上における上部25の射出成形が高い精度で実施できるようになる。射出成形中、成形工具が確実に一体に保持されるように、ブレーキ・キャリパ15のシリンダ16によって、第1の力より大きい約20kNの第2の力が成形工具5にかけられる。
射出成形完了後、成形工具は第2の力から解放され、マンドレル・ホイール2がさらに時計回りに回転し、それによってマンドレル3が冷却ステーションCに到達する。射出成形ステーションBからの移動中及び冷却ステーションCにおいて、板紙スリーブ22の端部上に射出成形されたプラスチック・トップ25が冷める。
マンドレル・ホイール2は、薄膜アプリケータ・ステーションDに向かって時計回りにさらに回転する。冷却ステーションCから薄膜アプリケータ・ステーションDまで動く途中、保持器7のホイール11はカム溝19内の第2のそらせ部26を通る。その結果、保持器7がマンドレル3から外側に傾き、外側鋳型6が互いに遠ざかるように移動し、それによって成形工具5が開く。薄膜アプリケータ・ステーションDにおいて、プラスチック上部25を包囲するために薄膜がその上に付着される。
次いで、マンドレル・ホイールは、排出ステーションEまで時計回りにさらに回転し、そこでプラスチック上部25が付いたままの板紙スリーブ22がマンドレルから取り外される。
射出成形後、成形工具5がプラスチック上部25を伴って動くので、成形工具5がプラスチック上部25から射出成形直後に取り外される場合よりも冷却時間が長くとられる。プラスチック上部25は、成形工具5が取り外される前に十分に冷めるので、プラスチックの変形は防止される。
各マンドレル上に成形工具が1つずつ取り付けられているので、複数の包装容器用の半加工品を同時に加工することができる。アプリケータ・ステーションAにおいて、1つの板紙スリーブ22がマンドレルに与えられ、それと同時に、射出成形ステーションBにおいて、プラスチック上部25が別の板紙スリーブ22の端部上に射出成形される。同時に、冷却ステーションCにおいて、プラスチック上部25が付いたままの別の板紙スリーブ22が冷め、薄膜アプリケータ・ステーションDにおいて、プラスチック上部25が付いたままの別の板紙スリーブ22に薄膜が付着され、排出ステーションEにおいて、プラスチック上部25及び薄膜が付いたままの板紙スリーブ22がマンドレルから取り外される。このようにして、製造工程そのものを遅くすることなく、十分に長い冷却時間を実現することができる。
図4〜6に概略的に示されている第2の実施例において、装置は、積層板紙の材料ウェブ101を前進させるいくつかのローラ100を有する。板紙はマガジン・リール102から供給され、前進方向Mに前進する。装置は、3つの互いに隣接したパンチング(穿孔)・ステーション103及び前進方向Mでそれより下流側にある3つの射出成形ステーション104を有する。さらに下流側には、形成セクション105がある。パンチング・ステーション103の上流側及び射出成形ステーション104の下流側には、緩衝領域106がある。射出成形ステーションには、エンドレス・チェーン若しくはベルト108、又は回転ホイール109の形の駆動手段に取り付けられた成形工具107がある。
材料ウェブ101の形の板紙は、ローラ100によってマガジン・リール102からパンチング・ステーション103に送られ、そこでウェブ101が減速し、板紙に穴があけられる。材料ウェブ101の減速の補償のため、緩衝領域106がパンチング・ステーション103の上流側に配設され、そこでウェブは垂れ下がる。
ウェブ101はさらに前進し、それによって、あけられた穴が射出成形ステーション104に到達する。ここで、ウェブ101は再度減速する。この減速は、射出成形ステーション104の下流側にある緩衝領域106によって補償される。エンドレス・チェーン108又はホイール109の形の駆動手段によって、成形工具107が材料ウェブ101に接触する。上記の第1の実施例と同様に、各成形工具107はカム機構によって開閉される。このとき、成形工具はまた、ばね力によって一体に保持されている。成形工具に射出成形ノズル(図示せず)が挿入され、そこで位置決めされる。射出成形ステーション104において、ブレーキ・キャリパ(図示せず)が材料ウェブ101まわりに配設される。上記の第1の実施例のように、ブレーキ・キャリパはシリンダを有し、それを用いることにより、力が成形工具107にかけられ、それによって成形工具が径方向に確実に一体に保持される。開口装置が、材料ウェブ101の各穴内で射出成形され、その後、成形工具にかかるブレーキ・キャリパの力が解放される。材料ウェブ101はさらに前進するが、成形工具はばね力によって依然として閉じたままであり、それによって開口装置に冷却時間が与えられる。カム機構によって、その後、成形工具107が開く。
材料ウェブ101は、形成セクション105までさらに前進し、そこで包装容器110が形成される。
本発明による装置のこの実施例は、射出成形を断続的に実施するのではなく連続的に実施し、それによって材料ウェブ101を遅くする必要をなくすように変更してもよい。その場合、緩衝領域106は必要なくなる。そのような場合、射出成形ステーションは、別個の点ではなく、むしろ前進M方向で極端に短い線(dash)となる。
第1の実施例のように、第2の実施例による装置は、成形工具107が閉じたままにされるという点で、射出成形されたプラスチック部品の十分な冷却時間を確保し、前進方向Mにある距離だけプラスチック部品を伴って動く。
各駆動手段108、109上に複数の工具107が配置されているので、ある成形工具107内である開口装置を射出成形すると同時に、別の成形工具107内で別の開口装置が冷めることができる。
両方の実施例において、スリーブ12及びばね13が付いた保持器7の設計は、カム溝19が摩耗しても成形工具5、107の開閉機能が確実に機能するようにする設計である。保持器7のシャンク8とシャンク9の角度を保持した状態で、水平シャンク9がスリーブ12内部に当接するまで、保持器はピボット10まわりに回転することができる。この運動空間が利用されると、ばね13は偏倚される。調整ねじ14によって、所望の程度までばね13に予備張力をかけることが可能になる。
本発明を包装容器用のプラスチック部品の製造に関して説明してきたが、本発明は、プラスチック部品が射出成形される他の状況においても当然実施することができる。
本発明による装置の第1の実施例による装置の正面図である。 図1の装置の線II−IIに沿った部分断面図である。 図2の印IIIの部分の拡大図である。 本発明による装置の第2の実施例の諸部分の斜視図である。 図4による装置のための駆動手段の概略側面図である。 図4の装置のための代替駆動手段の概略側面図である。

Claims (34)

  1. 成形工具(5;107)を用いてプラスチック部品を射出成形する段階を含むプラスチック部品の製造方法であって、射出成形後に前記成形工具(5;107)が前記プラスチック部品と一体に移動される段階をさらに含むことを特徴とする、プラスチック部品の製造方法。
  2. 移動中、前記各プラスチック部品が放冷される、請求項1に記載の方法。
  3. 射出成形後、前記各プラスチック部品が射出成形位置に関して冷却位置まで移動される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記冷却位置において前記各プラスチック部品が放冷される、請求項3に記載の方法。
  5. 射出成形前に、
    前記成形工具(5;107)が閉じる段階と、
    前記成形工具(5;107)に、それらを一体に保持するための第1の力がかかる段階と、
    前記成形工具内に射出成形ノズル(23)が位置決めされる段階と、
    前記成形工具(5;107)に、それらを一体に保持するための、前記第1の力よりも大きな第2の力がかかる段階と、
    射出成形後に、
    前記成形工具(5;107)が負荷から開放される段階と
    をさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
  6. 移動中、前記成形工具に前記第1の力がかかる、請求項5に記載の方法。
  7. 移動後、前記成形工具(5;107)が開く、請求項5又は6に記載の方法。
  8. 前記射出成形位置において、あるプラスチック部品の射出成形が実施されると同時に、前記冷却位置にそれより前に射出成形された別のプラスチック部品が配置される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
  9. 包装容器を形成するために、上部(25)の形のプラスチック部品がスリーブ(22)の1つの端部上に射出成形される、請求項5から8までのいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記射出成形ノズル(23)の位置決めの際、前記スリーブ(22)が前記成形工具(5;107)に関して位置決めされる、請求項6に記載の方法。
  11. 開口装置の形のプラスチック部品が、材料ウェブ(101)の開口内で射出成形される、請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記射出成形ノズル(23)の位置決めの際、前記材料ウェブ(101)が前記成形工具(5;107)に関して位置決めされる、請求項11に記載の方法。
  13. 射出成形ノズル(23)と、互いに協働する鋳型又は半鋳型を備えた、開位置及び閉位置を有する成形工具(5;107)と、射出成形が実施される射出成形位置に関して各プラスチック部品を移動させる手段(2,100)とを有する、プラスチック部品を製造する装置であって、前記成形工具(5;107)を閉じた状態で前記プラスチック部品と一体に移動させる手段(2;108,109)を有することを特徴とする、プラスチック部品を製造する装置。
  14. 前記鋳型(6)を互いに近づけ遠ざけるように移動させることによって前記成形工具をそれぞれ開け、閉じる、カム機構(17)をさらに有する、請求項13に記載の装置。
  15. 前記鋳型(6)を支持し、移動させる保持手段(7)をさらに有する、請求項14に記載の装置。
  16. 前記各保持手段(7)が、カム溝(19)をたどるように配設されたホイール(11)を有する、請求項15に記載の装置。
  17. 前記ホイール(11)がばねで偏倚される、請求項16に記載の装置。
  18. 射出成形中、前記鋳型(6)を一体に保持する結合装置(15)をさらに有する、請求項13から17までのいずれか一項に記載の装置。
  19. 前記結合装置(15)が、前記鋳型(6)に、それらを一体に保持するための、第1の力及び第2の力をかけるように配設され、前記第2の力が前記第1の力よりも大きい、請求項18に記載の装置。
  20. 前記成形工具(5)内に前記射出成形ノズル(23)を位置決めする手段(24)をさらに有する、請求項19に記載の装置。
  21. 前記結合装置(15)が、前記第1の力をかけるばねユニット(13)を有する、請求項18から20までのいずれか一項に記載の装置。
  22. 前記結合装置(15)が、前記第2の力をかけるピストンとシリンダの組立体(16)を有する、請求項18から21までのいずれか一項に記載の装置。
  23. 前記成形工具(5)を移動させる手段(2)が、回転ハブ(4)と、該回転ハブ(4)から径方向に外に突き出し、前記成形工具(5)がその径方向外端に配設されている、少なくとも1つのアーム(3)とを備える、請求項13から22までのいずれか一項に記載の装置。
  24. 前記成形工具(5)を移動させる手段(2)が、5つの前記径方向のアーム(3)を有し、前記ハブ(4)まわりに対称に配置された各アーム(3)の径方向外端に、前記成形工具(5)が1つずつ配設されている、請求項23に記載の装置。
  25. 前記成形工具(5)が、前記ハブ(4)まわりの回転によって、前記結合装置(15)に挿入され、そこから取り外されるように配設されている、請求項23又は24に記載の装置。
  26. 前記成形工具を移動させる手段(108,109)が、対になって配設された駆動手段を備える、請求項13から22までのいずれか一項に記載の装置。
  27. 前進方向(M)に材料ウェブ(101)を前進させる手段(100)をさらに含み、前記材料ウェブ(101)上に、プラスチック部品が射出成形され、前記材料ウェブ(101)が前進する位置の両側に前記駆動手段(108,109)が配設される、請求項26に記載の装置。
  28. 前記駆動手段(108,109)が、前記成形工具(107)を、前記材料ウェブ(101)の前進方向Mに、前記材料ウェブ(101)を前進させる速度と実質的に同じ速度で移動させるように配設されている、請求項26又は27に記載の装置。
  29. 前記各駆動手段上に前記成形工具が少なくとも2つずつ配設されている、請求項27又は28に記載の装置。
  30. 前記駆動手段が回転ホイール(109)を備える、請求項26から29までのいずれか一項に記載の装置。
  31. 前記駆動手段がエンドレス・ベルト(108)を備える、請求項26から29までのいずれか一項に記載の装置。
  32. 前記駆動手段がエンドレス・チェーン(109)を備える、請求項26から29までのいずれか一項に記載の装置。
  33. 積層板紙のスリーブ(22)の1つの端部上にプラスチック部品を射出成形することによって、包装容器用の上部(25)の形のプラスチック部品を形成するように配設されている、請求項13から25までのいずれか一項に記載の装置。
  34. 包装容器(110)製造のため、積層板紙の材料ウェブ(101)内で開口装置の形のプラスチック部品を形成するように配設されている、請求項13から22まで又は請求項26から32までのいずれか一項に記載の装置。
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