JP2006520706A - 定盤装着成形後冷却装置 - Google Patents

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Abstract

定盤装着成形後冷却装置及び方法は、固定盤と可動盤とコア部分とキャビティ部分とを有している射出成形機内の成形製品を取り扱う構造体及び/又は工程を備えている。固定盤へ連結されている引取装置は、コア部分又はキャビティ部分のいずれか一方から成形製品を取り外すべく構成されている。可動盤へ連結されている冷却装置は、引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されている。好適に、引取装置は、成形されたばかりの製品を金型のコア部分から抜き出し、そして、金型部分の外へ直線的に移動する。次の成形サイクルにおいて金型を閉じるための可動盤の後続の運動は、引取装置の製品キャリヤ内の成形製品と冷却装置のピンが係合することを引き起こす。可動盤が再び開くと、成形製品が、冷却装置のピンによって、製品キャリヤから抜き出される。可動盤が完全に開けられると、冷却された製品を成形機から放出すべく、冷却装置は、回転させられる。

Description

技術分野
本発明は、成形作業が終了した後に成形プラスチック物品を冷却する方法及び装置に関する。特に、本発明は、可動盤上に装着されている成形後冷却(「PMC」)装置を設けられている射出成形機用の方法及び装置に関しており、その成形後冷却装置は、多位置ロボット引取プレートと、製品の内部を冷却すべく且つ多位置引取プレート上の成形製品キャリヤのうちの幾つかの成形製品キャリヤを(好適に)選択的に空にすべく、協働する。方法及び装置は、ポリエチレンテレフタレート(「PET」)プレフォームのような、射出成形された熱可塑性ポリエステル高分子材料を冷却するのに特に良く適している。
発明の背景
現在、種々の成形後冷却方法が、新たに成形されたプラスチック製品の冷却を最適化すべく、射出成形機において使用されている。上記方法は、製品が未だ金型キャビティの内部にある間にそれらを伝導によって冷却することと、成形製品が金型から抜き出された後にそれらの外面に空気を吹き付けることと、成形製品の内部へ空気を吹き込むこととを含んでいる。或る製品(例えばプラスチックプレフォーム)は、通常、PET樹脂を用いて射出成形され、そして、約2.00mmから4.00mm超まで変動する肉厚を有し得ると共に、実質的に欠陥のない製品へと凝固するのに長い冷却期間を必要とする。厚肉の製品(例えば、プラスチック樹脂のような、高い耐熱伝達性を有している材料から作られている厚肉の製品)は、製品が金型から放出された後に欠陥製品を生じさせ得るところの「再加熱」現象を示し得る。
PETプレフォームの場合、幾つかの製造欠陥は、以下の通りである。
・結晶化度:樹脂は、十分に急速には冷えない中心部の樹脂の高い温度のために結晶化する。結晶の白い外観が、最終製品の透明性を損なうと共に、結果として生じる吹込成形製品に潜在的に弱い領域を与える。
・表面欠陥:凝固した表面を初期に有している、放出されたプレフォームは、中心部の材料によって再加熱され、これは、表面が柔らかくなって容易に傷を付けられることを引き起こす。時々、この表面再加熱は、接触している製品を一体になるように溶着させるに十分に酷くなり得る。
・幾何学的誤差:部分的に冷却させられたプレフォームを取り扱うこと、又はそれらの表面が再加熱されている間それらの幾何学形状を維持しない装置内でそれらを更に冷却すべく企図することは、プレフォームの円い直径が楕円形状になることを又は滑らかな表面が皺若しくは非直線になることを引き起こし得る。
上述した問題は、金型内の射出成形されたプレフォームの冷却時間を延ばすことによって幾分軽減させられ得た。しかしながら、これは、射出成形サイクルを典型的には25秒以上長くし、この場合、この時間の大半は、冷却の目的のためにのみ使用されよう。このプロセスの製造効率を向上させるための努力において、成形後冷却機能を果たすための幾つかの技法が、使用されており、この場合、部分的に冷却させられたプレフォームが、変形することなく製品が放出されるのを可能にする初期冷却スキン層が形成された後に、射出成形用金型から放出される。次いで、部分的に冷却させられたプレフォームは、下流の装置へ送られ、この下流の装置は、損傷することなくプレフォームが取り扱われ得るよう、残りの熱を除去しながらプレフォームを保持する。通常、プレフォームの表面温度は、安全な取扱いを保証するために、約70℃まで下げられる必要がある。
部分的に冷却させられたプレフォームの早期放出は、より早く射出成形装置を成形サイクルに解放し、これにより、装置の製造効率が、著しく向上させられる。射出成形サイクル時間は、成形されつつあるプレフォームデザインに依存して、(幾つかの例においては)25秒から約12秒以下へと典型的に半減させられた。
成形後冷却技術の幾つかの例が、米国特許第3,804,568号、同第4,729,732号、同第4,836,767号、米国再発行特許第33,237号、米国特許第5,447,426号、及び同第6,171,541号に示されている。
米国再発行特許第33,237号は、部分的に冷却させられた射出成形製品を射出成形用金型のコア側から取り外すロボット制御多位置引取プレートを開示している。製品は、米国特許第4,729,732号に開示されているように、金型から冷却されたキャリヤ内へ直接放出され、そして、ロボットによってアウトボード位置へ移送され、このアウトボード位置において、製品のうちの幾つかの製品が、コンベヤ上へ放出される。そのプレートは、多数の組のキャリヤを有しており、各組は、数に関し、数個取金型の各コアからの1個の製品を保持するに十分である。多数の組のキャリヤが、プレート上に存在し、もって、多数の組の成形製品が、保持され且つ冷却され得、放出される組は、プレートのチューブ内で最も長く冷却されていた組である。しかしながら、これらの特許文献は、製品の内部を冷却することを開示していない。更に、開示されている製品放出方法は、製品をキャリヤ内に保持している真空の停止に依存しており、これにより、重力は、引取プレートが放出位置まで90度回転させられたときに製品が落下するのを、引き起こし得る。
米国特許第6,171,541号は、冷却を助けるべく、部分的に冷却させられた製品の内部内へ冷却ピン(CoolJet(クールジェット)(登録商標))を挿入して、それの中へ冷却液を吐出することを開示している。また、この米国特許第6,171,541号には、同じ冷却ピンを通して真空を適用する手順が、開示されており、その真空の適用は、製品を保持しているキャリヤからその製品が移動させられる際に、製品がピンへ取着させられたままであることを引き起こし、これにより、製品が、キャリヤから取り外される。次いで、フレームへ装着されているピンが、放出位置まで90度回転させられ、そして、真空が、ピンから製品が落下するのを可能にすべく、停止させられる。しかしながら、製品に対してピンを挿入させ且つ後退させるのに可動盤の動きを利用すべく、フレームとピンとを可動盤上へ装着することの開示は、存在しない。
米国特許第4,836,767号は、可動盤上に装着されている回転可能なテーブルを開示しており、その可動盤には、金型用の2つのコアセットが、装着されている。一のコアセットは、製品を射出成形するための密閉金型位置にある一方、他のコアセットは、製品を冷却されたキャリヤ内へ放出するためのアウトボード位置に位置させられており、それらの冷却されたキャリヤは、成形機の固定盤へ装着されている、割送り可能な、四側面回転ラック上に装着されている。4組の成形製品が、長い冷却時間が実現されるのを可能にしつつ、回転ラック上に搭載され得る。製品は、追加の1サイクル時間のシーケンスの間、コア上に留まり、その追加の1サイクル時間のシーケンスは、製品が回転ラックへ移送される前に、製品の内部の冷却時間の僅かな延長をもたらす。しかしながら、製品の内部の繰り返される冷却即ち他数回の冷却の開示は、存在しない。
米国特許第3,804,568号は、射出成形機の可動盤へ装着されているロボットを開示しており、この場合、ロボットは、開いている金型の領域内へ及びその領域外へ引取プレートを駆動して、放出される製品を取り外す。次いで、第2の移送プレートが、引取プレートがアウトボード位置にあるときに、その引取プレートを空にする。可動盤の運きが、引取プレートの垂直運度を行わせるべく且つそれを機械的に同期させるべく、カムとリンク仕掛とを介して使用され、もって、それの作動中、金型との衝突の危険は、存在しない。しかしながら、製品がいずれかのプレートによって輸送されつつある間に、製品(外面にせよ内面にせよ)を冷却することの開示は、存在しない。
米国特許第5,354,194号は、固定盤の側部に装着されている成形製品取外しユニットを開示している。しかしながら、冷却処理の開示は、全く存在しない。
以前のHuskyプレフォーム成形システムは、PETプレフォームを取り出すのに、単一位置引取プレートであってキャリヤを有しているものを備えているロボットを使用していた。ロボットは、固定盤に装着されていると共に、引取プレートを垂直方向に移動させていた。金型上方の、アウトボード位置において、移送プレートの真空チューブキャリヤが、キャリヤと整合させられて、成形製品の内部への真空の適用によって成形製品をキャリヤから取り外していた。移送プレートは、成形機の、作業者のいない側における第2のアウトボード位置へ移動し、そして、真空が停止されたときに製品がチューブから落下するのを可能にすべく回転していた。しかしながら、製品を取り扱っている間に製品の内部を吹き付け又は冷却することは、ない。
図1〜図4に関し、射出成形機10の平面図が、示されており、その射出成形機10は、射出ユニット11と、型締ユニット12と、ロボットユニット13と、CoolJet(登録商標)ユニット14とを具備している。また、射出成形用金型も、備えられており、この射出成形用金型は、2つの部分、即ち、(i)成形機10の固定盤16へ取着されているキャビティ部分15であって、金型キャビティ19を収容しているものと、(ii)成形機10の可動盤18へ取着されているコア部分17とを具備している。
ロボットユニット13は、固定盤16の頂部に装着されていると共に、水平の「Z」ビーム20を備えており、このZビーム20は、成形機の、作業者のいない側へ突出しており、そして、このZビーム20上には、(通常は)サーボ電気被動ベルト駆動装置(図示せず)によってビームに沿って移動させられるキャリジ21が、乗っている。垂直の「Y」ビーム22が、キャリジ21へ取着されていると共に、これは、多位置引取プレート23を支持しており、この多位置引取プレート23上には、多数の組のキャリヤ24であって、金型から放出される多数回の成形ショットの製品をインボード(装入)位置(図1に示されている)から輸送するためのものが、装着されており、これらのキャリヤ24は、冷却され得る。
移送装置14は、プレート25を備えており、このプレート25上には、多数の移送ピン26が、多位置引取プレート23上の各キャリヤ24に対して1つずつ装着されている。プレート25は、滑り面27上に支持されており、そして、キャリヤ24がアウトボード位置にあるときに、シリンダ28により、キャリヤ24に向かう方向に且つそれらのキャリヤ24から離れる方向に移動させられ得る。
作動時において、金型が開いており、しかも、空のキャリヤ24が金型コア29上の製品と整合させられるように多位置引取プレート23が位置させられているときに、1ショットの成形製品が、キャリヤ24内へ移される。図1に示されている例においては、48キャビティの金型が、48個の製品を3位置引取プレート23内へ移しつつある。次いで、多位置引取プレート23は、図2に示されているように、ロボット13により、それのアウトボード位置へ移動させられる。次いで、金型が、次の成形サイクルのために、閉じられ且つ型締される。その間に、移送装置14は、プレート25と移送ピン26とを移動させて、キャリヤ24内に保持されている製品に入るよう、シリンダ28を作動させる。この係合した位置が、図3に示されている。
成形サイクルが終了する直前に、移送ピン26が、製品から抜き出され、そして、ロボット13が、アーム22の端部におけるサーボモータにより又は二者択一的にクランク・シリンダ装置(図示せず)により、多位置引取プレート23を(図4に示されているように)90度回転させる。製品をキャリヤ24内に保持しているそれぞれの真空が、キャリヤ内に最も長く(この例では3成形サイクルの間)保持されていた製品の順に、選択的に遮断される。これらの製品は、キャリヤから、下方のコンベヤ(図示せず)上へ落下する。残りの製品は、真空により、それらのキャリヤ内に保持され続ける。次いで、多位置引取プレート23は、次のショットの成形製品を最近空になったキャリヤ24内に拾い上げるための開放金型領域内への進入に備えて、垂直の向きへ復帰させられる。
以上のように、上述の射出成形機は、多位置引取プレート23を種々のインボード位置に位置させることにより、成形製品を多位置引取プレート23内へ降ろして、最も最近空になったキャリヤを充填し、次いで、移送装置と整合させられている1つのアウトボード位置へ成形製品を移動させる。このアウトボード位置は、全ての場合において同じであり、そして、全ての製品が、移送装置によって処理される。従って、各製品は、同じ処理を、多位置引取プレート23上のキャリヤ24の組の数と同じ回数(この例においては3回)だけ受ける。
図1〜図4に関して記載された射出成形機の構成においては、多数の不都合が、存在する。第1に、多位置引取プレート23が、重い。432個のキャリヤ(144個のキャビティを有している金型と共に作動する)を備えているもののような、より大きいシステムにおいては、プレートが、数百キログラム(Kg)を超える重量になり得、その重量は、プレート及びキャリヤ自体の構造だけでなく、多数回のショットの製品の重量とプレート及びキャリヤ内の冷却液(通常は水)の重量とを足したものをも含んでいる。片持ち梁状のYビーム22(それ自体、片持ち梁状のZビーム20上に移動可能に装着されている)の端部に装着されている場合における、この重い重量の影響は、引取プレート23がインボード位置からアウトボード位置へ及びアウトボード位置からインボード位置へ急速に移動した後においてもキャリヤ24の金型コア及びキャリヤ26との整合を維持することを、困難にする。プレートの慣性は、それの静止位置のうちの一方の静止位置において静止すべく急速に移動させられつつあるときに、それが振動することを引き起こし得、そして、製品の移送又は冷却チューブの挿入を企図する前に運動振動が十分に減衰するのを待つことにおいて、サイクル時間が、浪費され得る。
上述の射出成形機の構成における第2の不都合は、キャリヤ24を空にするときに、引取プレート23全体が急速に90度回転し且つ再び元の状態に戻らなければならない、ということである。再び、重量と内包されている慣性との故に、高性能、高価格の作動装置が、たとえ回転に時間が掛り過ぎることはなくても、使用されなければならない。何故ならば、その動作に掛かる時間は、CoolJet(登録商標)処理には利用され得ない時間であるからである。
更に、移送装置14は、サイクル毎に、各キャリヤ内の各製品と係合するので、全ての製品が、同じ処理の多数回の適用を受ける。これらの多数回の事象において製品に異なる処理を提供する能力は、有り得ない。
第3の不都合は、多位置引取プレート23が水平位置まで回転し、選択された製品を放出し、元の垂直位置まで回転するのに掛かる時間により、CoolJet(登録商標)装置によって加えられる処理に利用され得る時間が短縮される、ということである。
発明の概要
本発明の第1の側面によると、固定盤と、可動盤と、コア部分と、キャビティ部分とを有している射出成形機用の成形製品取扱装置に関する構造体及び/又は工程が、提供される。引取装置が、固定盤へ連結されていると共に、コア部分及びキャビティ部分のうちの一方から成形製品を取り外すべく構成されている。冷却装置が、可動盤へ連結されていると共に、引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されている。
本発明の第2の側面によると、コア部分と、キャビティ部分と、コア部分及びキャビティ部分のうちの一方へ連結されている固定盤とを備えている射出成形機用の構造体及び/又は工程が、提供される。可動盤が、コア部分及びキャビティ部分のうちの他方へ連結されている。引取装置が、固定盤へ連結されていると共に、新たに成形された製品をコア部分から抜き出すべく構成されている。引取装置アクチュエータが、新たに成形された製品を引取装置がコア部分から抜き出した後に引取装置を固定盤の外の位置へ直線的に移動させるべく構成されている。冷却装置が、可動盤へ連結されていると共に、引取装置によって運ばれている成形製品を抜き出すべく、そして、放出ステーションにおいて成形製品を冷却装置から放出すべく構成されている。放出ステーションにおいて成形製品を放出するために、冷却装置アクチュエータが、冷却装置を水平軸の周りに回転させるべく構成されている。
本発明の第3の側面によると、コア部分と、キャビティ部分とを有している射出成形機用の成形製品移送装置に関する構造体及び/又は工程が、提供される。引取装置が、コア部分及びキャビティ部分のうちの一方から成形製品を取り外すべく構成されている。冷却装置が、引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されている。運動制御構造体が、(i)キャビティ部分へ向かう方向におけるコア部分と引取装置へ向かう方向における冷却装置との同時相対移動と、(ii)キャビティ部分から離れる方向におけるコア部分と引取装置から離れる方向における冷却装置との同時相対移動とを引き起こすべく構成されている。
本発明の第4の側面によると、固定盤と、可動盤と、コア部分と、キャビティ部分と、引取装置と、冷却装置とを有している射出成形機内の成形されたばかりの製品を取り扱う方法は、(1)(i)可動盤と固定盤との間の相対運動及び(ii)引取装置と冷却装置との間の相対運動を同時に引き起こす工程と、(2)(i)コア部分がキャビティ部分と係合すること及び(ii)冷却装置が引取装置と係合することを同時に引き起こす工程と、(3)(i)コア部分が成形製品をキャビティ部分から抜き出すこと及び(ii)冷却装置が成形製品を引取装置から抜き出すことを同時に引き起こす工程と、(4)冷却装置が放出ステーションへ回転することを引き起こす工程と、(5)引取装置から抜き出された成形製品を冷却装置が放出することを引き起こす工程とを備えている。
本発明の第5の側面によると、処理時間窓が、引取プレートがアウトボード位置にある全ての時間を実質的に覆うべく拡大されている。
以上のように、本発明は、成形プラスチック製品を効率的に冷却する成形後冷却方法及び装置を有利に提供する。
本発明の例示としての実施形態が、今や、添付図面に関連して記載されよう。
好適な実施形態の詳細な記載
1.序
ここで、本発明が、幾つかの実施形態に関して記載され、それらの実施形態においては、プラスチック射出成形機が、可動盤に固定されている冷却装置と、固定盤に固定されている引取装置とを有している。冷却装置は、複数の冷却/移送ピンを有しており、そして、引取装置は、複数のプレフォームキャリヤを有している。可動盤が、金型を開くべく、移動させられた後に、引取装置は、新たに成形されたプレフォームを金型コアからプレフォームキャリヤ上へと抜き出すべく、金型部分間を直線的に移動する。次いで、引取装置は、金型部分の外の位置へ直線的に移動させられる。その後、金型を閉じて新しい組のプレフォームを成形すべく、可動盤が固定盤まで移動するときに、冷却装置は、引取装置キャリヤを冷却/移送ピンと係合させるべく、同時に移動する。金型を開くべく、可動盤が再び移動するときに、プレフォームは、真空手段により、キャリヤから冷却/移送ピン上へと抜き出される。可動盤がそれの完全に開いた位置に到達する時点までに、冷却装置は、水平軸の周りで回転し、これにより、成形され且つ冷却された製品が、コンベヤ上へ落下する。
好適に、冷却装置は、所謂処理A装置を具備しており、この処理A装置においては、冷却ピンが、各プレフォーム内へ挿入され、冷却空気が、プレフォームの内側先端部へ噴射され、そして、冷却空気は、プレフォームの内面を下って外側へ流れる。冷却装置は、また、所謂処理B装置をも具備し得、この処理B装置においては、冷却ピンが、各プレフォーム内へ挿入され、各プレフォームは、圧力封止され、そして、冷却空気が、プレフォームの内部へ噴射される。圧力が、プレフォームの外壁を引取キャビティの内壁と接触させ、これにより、プレフォームの内面及び外面の両方の冷却が、遂行される。各プレフォームが各処理タイプに且つ2つ以上の冷却処理にさらされ得るよう、冷却装置は、処理A装置及び処理B装置を組み合わせたもの及び/又は均等の構造物を具備していてもよい。それにもかかわらず、主題発明の教示及び請求項目は、他の比較的厚い肉厚の中空物品を製造するのに使用される他の成形プロセスにも等しく適用可能である。例えば、本発明は、射出成形されたプラスチックプレフォーム以外の多くの成形技術(例えば、容器、バケツ、トレイ、ペンキ缶、運搬箱、及び同様の製品の成形、又は非円形断面形状を備え得る他の成形製品等の成形)にも適用可能性を見出すであろう。
2.第1実施形態の構造
本発明の第1の好適な実施形態が、図5〜図11に示されている。これらの図において、ロボットのZビーム30が、好適に堅固な装着プレート31に取着されており、この装着プレート31は、固定盤32の頂部へ好適に締着されている。Zビーム30をこの方法で装着することにより、より堅固な且つより曲りにくい構造が、もたらされる。装着プレート31は、キャビティ部分35の直ぐ上の領域において、33のところで輪郭を付されており、これにより、製品を金型へ装入し且つ金型から取り出すためのスリング及び取扱装置に対する、成形機内への容易なアクセスが、可能になる。
ロボットキャリジ34が、Zビーム30上に移動可能に装着されていると共に、サーボ電気ベルト駆動(アクチュエータ)システム又は機能に関する均等物(図示せず)により、ビームに沿って移動させられる。Yビーム36(図8参照)が、キャリジ34の下に取着されていると共に、多位置引取プレート37へ供給するためのサービス溝を収容している。冷却液、真空管路、及び電気センサ又は制御回路のようなサービス物が、Yビーム内部の溝を通して直接的に経路選択されており、これにより、サービス・ハーネス・ループの複雑さが、避けられる。多位置引取プレート37は、螺子及び合せピンを用いて、Yビームへ直接的に装着されていると共に、液体サービス物及び真空サービス物が、インターフェース部(図示せず)における面シール接続部(やはり図示せず)を通して移送され、これにより、成形用具切換時間が、節約される。従って、引取プレートは、矢印Aの方向に、直線的にのみ移動する。好適に、Yビーム36の端部には、回転装着部も回転駆動装置も存在せず、この結果、多位置引取プレート37は、常に垂直の向きのままであり、回転運動は、要求されない。この堅固な装着システムは、前述のシステムにおいて経験させられた内部誘発運動振動を著しく低減させると共に、結果として生じる損失サイクル時間を除去する。サービス用接続部、ホース及び配線の接続部等の減少させられた数は、また、成形用具を交換するのに取られる時間を短縮する。
多位置引取プレート37は、好適に、それへ装着されている多数の組のキャリヤ38を有しており、これらのキャリヤ38は、真空によって成形製品を保持する。好適に、3組のキャリヤ(この例においては各組に48個のキャリヤ)が、存在し、もって、48キャビティの金型からの、3成形ショットの製品(合計で144個の製品)が、多位置引取プレート37上で一度に運ばれ得る。
図8及び図9に示されているように、処理A装置39が水平軸(好適に唯一の軸)の周りで90度に亘って回転するのをシリンダ(アクチュエータ)42が引き起こし得るよう、その処理A装置39は、可動盤41の側部における中空のシリンダ40上に装着されている。シリンダ42は、延長アーム50上に回動可能に装着されており、その延長アーム50は、可動盤41へ締着されている。プレナム又はプレート43は、軽量のアルミニウム又は同様の材料で作られていると共に、多位置キャリヤプレート37上のキャリヤ38の数に匹敵するに十分な数の冷却ピン/キャリヤ44(図7参照)を搭載している。
中空の構造体45が、プレナム/プレート43を中空のシリンダ40へ取着していると共に、構造体45を通って成形機からプレナム/プレート43までサービス物が運ばれるのを可能にしている。この軽量の構成と、一度に1成形ショットの製品のみが処理装置によって運ばれるという事実とにより、プレナム/プレート43は、シリンダ42により、それの90度の弧に亘って非常に急速に回転させられ得る。あるいは、プレナム/プレート43の回転は、中空の構造体45へ装着されている電気駆動装置(図示せず)によって行われる。好適に、バルブ(図示せず)が、真空を制御し、もって、所望されているサイクルの間に製品をキャリヤから取り出すべく指定されているキャリヤのみへ、真空が、適用される。
定盤、引取プレート、処理A装置等の種々の運動が、1つ又は2つ以上のプロセッサによって制御される。例えば、1つ又は2つ以上の汎用コンピュータ、特定用途向けIC、ディジタル信号プロセッサ、ゲートアレイ、アナログ回路、専用ディジタル及び/又はアナログプロセッサ、配線回路等が、射出成形機及び本明細書で記載されている製品取扱・冷却構造体の1つ又は2つ以上の部品の運動を制御する。1つ又は2つ以上のプロセッサを制御するための命令は、利便性の良いコンピュータ読取可能媒体及び/又はデータ構造体(例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードドライブ、CD−ROM、RAM、EEPROM、磁気媒体、光媒体、磁気−光媒体等)に記憶され得る。
3.第1実施形態のプロセス
作動時において、金型が開いて、空のキャリヤ38が金型コア51上の製品と整合するように多位置引取プレートが位置させられると、1ショットの成形製品が、キャリヤ38内へ移される。図5〜図11に示されている例においては、48キャビティの金型が、48個の製品を、3位置引取プレート37上の48個のキャリヤ内へ移す(図5)。次いで、多位置引取プレート37は、図6及び図8に示されているように、ロボットキャリジ34により、それのアウトボード位置へ(好適に単一方向において直線的にのみ)移動させられる。次いで、金型が、次の成形サイクルのために、閉じられ且つ型締される。一方、可動盤41上に装着されている処理A装置39は、同時に前方へ移動し、そして、それの冷却ピン/キャリヤ44は、キャリヤ38内の製品と係合する。この係合位置は、やはり、図6及び図8に示されており、この係合位置において、冷却液が、冷却ピン/キャリヤ44から製品の内部内へ吐出されて、それらを冷却するのを助ける。
成形サイクルの最後に、可動盤41が、金型を開き、同時に、処理A装置39を係合状態から解放する(図7)。真空力が、選択された冷却ピン/キャリヤ44へ適用され、同時に、真空力が、対応しているキャリヤ38から解放され、これにより、選択された製品(キャリヤ内に最も長く、この例では3成形サイクルの間、保持されていた製品)が、キャリヤ38から処理A装置39上の冷却ピン/キャリヤ44へ移動させられる。残りの製品は、真空により、それらのキャリヤ38内に保持され続ける。直後に、多位置引取プレート37は、最近空にされたキャリヤ38上に次のショットの成形製品を捕捉すべく、開いている金型領域に再び入る。
一方、可動盤41が金型を開きつつあり、そして、空になりつつあるキャリヤ38から製品が離れると、放出ステーションにおいて、プレナム/プレート43が水平軸の周りに90度回転して下方を向くことを引き起こすべく、シリンダ42は、作動させられ(図9)、そして、真空力によってキャリヤ38から吸引され且つ冷却チューブ44上に保持されている製品は、解放されて、下のコンベヤ上へ落下するのを許容される(図10)。シリンダ42は、直ぐにプレナム/プレート43を垂直の向きに復帰させて、可動盤41が金型を閉じる際の冷却ピン/キャリヤ44のキャリヤ38内への進入の準備を整える。この一連の動作は、調時されており、もって、プレナム/プレート43がそれの最初の90度の回転を終了する前に、製品は、冷却ピン/キャリヤ44から落下し始め、そして、プレナム/プレート43は、それの回転を逆転させる前の水平位置において、最小の待ち時間を有する。製品が成形されて同じ製品が放出されるまでの、1完全サイクルは、40秒掛かり得る。
本発明の一の利点は、多位置プレート37が、それの動き及び停止地点に関し、より正確に制御され、もって、振動運動とそれに伴うキャリヤの整合の問題とが、最小にされる。更に、定盤に装着されている処理A装置39へ製品を移すことにより、ロボットの構造及び機能が、Yビームの端部における回転軸用の高性能駆動手段を有していないことにより、簡単にされ、これにより、キャビティにおける重量及びコストが、節約される。更に、処理A装置39を可動盤41上に装着することにより、この場所が、多位置引取プレート37のアウトボード位置を、よりインボード位置の近くへ移動させ、これにより、Zビームが、短縮され、且つ、成形機全体の幅/占有面積が、減少させられる。また、処理A装置39を可動盤41上に装着することは、装置39用の独立の運動・案内手段であって、キャリヤ38内の製品と係合し且つその係合を解くためのものを用意するコストを節約する。なお、それらの事柄は、可動盤それ自体によって既に用意されている。
4.第2実施形態の構造
図12及び図13は、本発明の第2実施形態を示しており、この第2実施形態においては、2つの異なる処理プロセスが、製品がそれらのキャリヤ内にある間に、それらに対して行われる。2002年5月17日に出願された、同時係属米国出願第10/147,360号は、処理A装置を用いることにより及び/又は処理B装置を用いることにより、新たに成形された製品の内部を温度状態調節するシステムを開示している。後者は、封止手段を備えている冷却チューブを挿入し、もって、チューブを介して製品の内部内へ導入される加圧冷却液が、それの中に一時的に収容されて製品を加圧し、その製品は、密接接触によるキャリヤへの最適熱伝達を維持すべく、キャリヤの内面と接触させられたままであり、これにより、製品が冷却する際のその製品の収縮は、抵抗を受ける。なお、その収縮は、もし抑制されなければ、キャリヤの内面との接触を製品が維持できなくなることを引き起こす。
図12は、拡張された処理Aプレート100を示しており、この処理Aプレート100上には、追加の2列の冷却ピン/キャリヤ101及び102が、装着されている。4列の処理Bチューブ103,104,105及び106が、冷却ピン/キャリヤ112の列の間に示されている。このチューブ・レイアウトの例は、3位置の多位置引取プレート107での作業に適している所謂多処理構成と呼ばれているものである。しかしながら、処理Aチューブ及び処理Bチューブの他の組合せも、可能である。
5.第2実施形態のプロセス
組み合わされている、図13a、図13b、図13c;図14a、図14b、図14c;及び図15a、図15b、図15cは、キャリヤ108内の製品109を処理するための、多処理装置及び多位置引取プレートの動作の完全なシーケンスを示している。図13aは、多位置引取プレート107の3つのアウトボード位置のうちの第1アウトボード位置にある多位置引取プレート107を示しており、この第1アウトボード位置においては、新たに成形された製品110が、多処理プレート100上の処理Bチューブ111と整合させられている。全てのキャリヤが、製品を運んでいる。新たに成形された製品110の各々が、対応している処理Bチューブと同時に整合させられている。図13bは、冷却処理が行われるのを可能にしつつ、製品と係合させられている多処理プレート100を示している。処理Bチューブは、冷却液で製品の内部を加圧する一方、処理Aチューブは、製品の開放端部から冷却液が排出するのを許容しつつ、加圧されない製品へ冷却液を噴出する。図13cは、キャリヤとの係合を解かれている多処理プレート100を示していると共に、真空が適用されているところの冷却ピン/キャリヤ112によって取り外されている、選択された製品を示している。取り外されている製品は、キャリヤ内に最も長くいた成形セットから成っている。以前に説明したように、これらの製品は、次に、チューブから放出される。
図14aは、多位置引取プレート107の第2アウトボード位置を示しており、この第2アウトボード位置においては、次の成形ショットの新たに成形された製品が、同じ処理Bチューブ111と整合させられている。図14b及び図14cは、全ての製品が処理されるところの完全なシーケンスの部分における残りの工程を示しており、前の工程において処理B加圧チューブによって処理された製品は、今は、処理A冷却で処理されており、そして、キャリヤ内に最も長くいた製品は、取り外されている。
図15aは、多位置引取プレート107の第3アウトボード位置を示しており、この第3アウトボード位置においては、次の第3の成形ショットの新たに成形された製品が、また、同じ処理Bチューブ111と整合させられている。図15b及び図15cは、残りの工程を示しており、これらの工程においては、前の2つのシーケンスのセグメントの間にキャリヤ内にいた製品が、図15cに示されているようにチューブから取り外される前に、2回目の処理A処理を受ける。従って、完全なシーケンスにおいて、製品は、それらのキャリヤから取り外される前に、3度処理される。
第2実施形態は、また、プレート100上に装着されている処理Aチューブ又は処理Bチューブの種々の組合せを提供し、もって、製品は、これらの2つのプロセスの、繰返しを含む、異なるシーケンスで処理され得、もって、最適な成形後冷却処理が、あらゆる製品構成に対して提供され得る。明らかに、幾つかの多位置引取プレート構成であって、種々の多数回の成形ショットによって製造される製品の数に対応している、より大きい数又はより小さい数のキャリヤを有しているものが、提供され得、そして、多処理装置は、それに対応して、そのような変動に調和するよう構成され得、これにより、製品に提供される処理プロセスが、最適化される。
図16は、成形機、ロボット及び多処理装置によって実行されつつある作業が、最適なサイクル時間での動作に関して、如何に同期させられているかを示している。多位置プレートにおけるキャリヤは、殆ど3成形サイクルの間、製品を冷却し、そして、製品の放出の前にそれらの製品を多処理装置が処理する機会が、3回ある。成形機からキャリヤへ及び放出のためにキャリヤからピンへ移されつつある製品の時限窓は、垂直の破線によって示されている。10秒の射出成形サイクル時間が、示されている。しかしながら、これは、例示であり、成形されつつある製品の特定の構成に依存して変化し得る。同様に、3組のキャリヤであって、対応している数の多処理ピンを備えているものが、示されているが、これもまた、例示であり、そして、異なる数が、射出成形用金型キャビティの数と、この数の倍数であって特定の用途に対して選択されるものとに依存して、使用され得る。
図17及び図18は、本発明の好適な実施形態を示しており、この実施形態においては、多位置引取装置137が、図5の実施形態におけるような定盤の頂部の代りに、固定盤135の側部に装着されている。頂部装着実施形態と同じ利益が、実現され、更に、Yビーム構造体が、省略され、これは、移動重量及びコストにおける追加の節約をもたらす。Zビーム141は、固定盤135の側部へ直接装着されており、もって、それに沿って走行し且つ引取プレート137を支持するキャリジ143は、よりしっかりと案内される。キャリジ143への引取プレート137の直接装着とYビームの省略とは、引取プレート137の、それの走行の間の撓みが最小になることを保証し、これにより、製品をキャリヤへ又はキャリヤから移す前に運動誘発振動が減衰するのを待つ必要性を最小にする。
図19は、代替実施形態を示しており、この代替実施形態においては、多処理装置200が、それ自身のキャリヤ201へ装着されており、このキャリヤ201は、コンベヤ組立体203へ装着されているレール202に沿って走行する。多処理装置200は、リンク棒205・偏心ピン206集成装置により、成形機の可動盤204へ解放可能に接続されており、そのリンク棒205・偏心ピン206集成装置は、多処理装置200とアウトボード位置にある引取プレート207との間の相対的な位置における、直線的な調節をもたらす。リンク棒205は、可動盤204への機械的な接続をもたらし、もって、多処理装置200は、可動盤204によって移動させられる。しかしながら、可動盤204からのリンク棒205の分離により、多処理装置200は、それのキャリヤ201上で、可動盤及び(アウトボード位置にあるときの)成形用具プレートから離れる方向に容易に移動させられ得る。これは、金型、成形用具プレート又は多処理装置への、保守及び調節のための容易なアクセスをもたらす。
6.結論
以上のように、記載されてきたものは、短縮されたサイクル時間と低減されたコストとを達成する、成形プラスチック物品を効率的に冷却する方法及び装置である。本発明は、また、新たに成形された製品用の成形後処理プロセスの容易に再構成され得る集成装置をも提供し、もって、最適な構成が、種々の成形製品の特性と調和すべく選択され得る。
本発明による有利な特徴は、以下のものを含む。1.定盤の運動がチューブの挿入と製品の取外しとを制御するように、可動盤上に装着されている移動可能なフレームに装着されている、冷却ピン/製品取外し装置。2.製品が多位置成形用具プレートにある間の、成形用具プレートを所定のアウトボード位置に整合させるロボットによって容易にされている、異なる処理技術(処理A;処理B;等)を用いての多数の成形された組の製品の多処理。
本発明は、吹込成形容器プレフォームであって、通常、このプレフォームの軸に垂直な円形断面形状を有しているものの製造時間を短縮させる一方、非円形断面形状を備え得る他の成形製品(バケツ、ペンキ缶、運搬箱、及び他の同様の製品であって、プレフォームの射出成形と同様の全体構成及び金型設計特性を必要とするもの)に本発明が等しく適用可能であるということを、当業者は、理解しよう。
添付図面において輪郭によって示されている又はブロックによって指示されている個々の部品は、射出成形技術において全て良く知られており、そして、それらの特定の構成及び動作は、本発明を実行するための作業又は最良のモードにとって重要ではない。
現時点において好適な実施形態であると見なされているものに関して本発明が記載されてきたが、開示された実施形態に本発明は限定されないということが、理解されるべきである。反対に、添付されている請求項の精神及び範囲内に含まれる、種々の変更及び均等な構成を包含すべく、本発明は、意図されている。請求項の範囲は、全ての上記のような変更並びに均等な構造及び機能を包含するよう、最も広い解釈に一致させられるべきである。
上で議論された全ての米国及び外国の特許文献は、引用により、「好適な実施形態の詳細な記載」に組み入れられている。
インボード(装入)位置における多位置引取プレートを示している、成形システムの平面図である。 アウトボード位置にある多位置引取プレートと、次のショットを成形するために閉じられている金型とを示している、図1のシステムの平面図である。 アウトボード位置にある多位置引取プレートと、全てのキャリヤ内の全ての製品を冷却するために係合させられているCoolJet(登録商標)装置とを示している、図1のシステムの平面図である。 アウトボード位置にあり且つ製品の選択的な放出のために90度回転させられている多位置引取プレートを示している、図1のシステムの平面図である。 インボード(装入)位置における多位置引取プレートを示している、本発明の第1実施形態の平面図である。 アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図5の実施形態の平面図であり、この場合、処理装置は、キャリヤ内の製品を冷却すべく係合させられている。 アウトボード位置にある多位置引取プレートを示している、図5の実施形態の平面図であり、この場合、処理装置は、係合を解かれており且つ選択された製品をキャリヤから後退させている。 アウトボード位置にある多位置引取プレートを示している、図5の実施形態の側面図であり、この場合、処理装置は、全てのキャリヤ内の全ての製品を冷却すべく係合させられている。 インボード位置にある多位置引取プレートを示している、図5の実施形態の側面図であり、この場合、処理装置は、90度回転させられており且つ放出用に選択された製品を搭載している。 インボード位置にある多位置引取プレートを示している、図5の実施形態の側面図であり、この場合、処理装置は、90度回転させられており且つ選択された製品を放出している。 アウトボード位置にある多位置引取プレートを示している、図5の実施形態の側面図であり、この場合、処理装置は、再整合させられており且つ次の組の成形された製品との係合の用意ができている。 3つのアウトボード位置のうちの1つのアウトボード位置にある多位置引取プレート示している、本発明の第2実施形態の平面図であり、この場合、多処理装置は、放出用に選択された製品を搭載している。 3つのアウトボード位置のうちの第1アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合前の位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第1アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合させられた位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第1アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、選択された製品が取り外された状態での、係合を解かれた位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第2アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合前の位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第2アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合させられた位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第2アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、選択された製品が取り外された状態での、係合を解かれた位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第3アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合前の位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第3アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、係合させられた位置において示されている。 3つのアウトボード位置のうちの第3アウトボード位置にある多位置引取プレート示している、図12の実施形態の平面図であり、この場合、多位置処理装置は、選択された製品が取り外された状態での、係合を解かれた位置において示されている。 好適な実施形態の3つの成形射出成形サイクルの概略図であって、対応しているロボット・処理サイクルを含んでいるものである。 好適な実施形態の3つの成形射出成形サイクルの概略図であって、対応しているロボット・処理サイクルを含んでいるものである。 本発明の好適な実施形態の等角図であって、固定盤の側部へ装着されているロボットを示しているものである。 図17に示されている本発明の好適な実施形態の等角図である。 本発明の別の実施形態の等角図である。

Claims (27)

  1. 固定盤と可動盤とを有している射出成形機用の成形製品取扱装置であって、
    固定盤へ連結されている引取装置であって、固定盤と可動版との間から成形製品を取り出すべく構成されているものと、
    可動盤へ連結されている冷却装置であって、前記引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されているものと、
    を具備している装置。
  2. 前記冷却装置は、更に、前記引取装置から成形製品を取り外すべく構成されている請求項1に記載の装置。
  3. 前記引取装置が、二方向直線態様にのみ移動すべく構成されている請求項1に記載の装置。
  4. 前記冷却装置が、可動盤に対して回転運動のみを行うべく構成されている請求項1に記載の装置。
  5. 前記引取装置が、一定の向きを維持している複数のキャリヤを備えている請求項1に記載の装置。
  6. 前記複数のキャリヤが、複数の組の成形製品を支持し、各組は、単一の成形ショットから得られる請求項5に記載の装置。
  7. 前記冷却装置が、複数の処理A冷却ピンと複数の処理B冷却ピンとのうちの一方を備えている請求項1に記載の装置。
  8. 前記冷却装置が、複数の処理A冷却ピンと複数の処理B冷却ピンとのうちの一方を備えており、且つ、前記冷却装置が、処理Aピンによる冷却処理と処理Bピンによる冷却処理とを各成形製品に受けさせるべく構成されている請求項7に記載の装置。
  9. 可動盤が固定盤に向かって移動するときに、冷却装置が、引取装置と係合する請求項1に記載の装置。
  10. 可動盤が固定盤から離れる方向に移動するときに、冷却装置が、引取装置から成形製品を取り外すべく構成されている請求項9に記載の装置。
  11. 射出成形機であって、
    固定盤と、
    可動盤と、
    前記固定盤に連結されている引取装置であって、固定盤と可動盤との間から、新たに成形された製品を抜き出すべく構成されているものと、
    新たに成形された製品を前記引取装置が固定盤と可動盤との間から抜き出した後に前記引取装置を前記固定盤の外の位置へ直線的に移動させるべく構成されている引取装置アクチュエータと、
    前記可動盤へ連結されている冷却装置であって、前記引取装置によって運ばれている成形された製品を抜き出すべく且つ成形された製品を放出ステーションにおいて前記冷却装置から放出すべく構成されているものと、
    成形された製品を放出するために、前記冷却装置を軸の周りに回転させるべく構成されている冷却装置アクチュエータと、
    を具備している射出成形機。
  12. 前記可動盤の移動が、
    引取装置のアウトボード位置において冷却装置が引取装置と係合することと、
    新たに成形された製品をコア部分がキャビティ部分から抜き出し、同時に、アウトボード位置にある引取装置から冷却装置が製品を抜き出すことと、
    を引き起こす、
    請求項11に記載の射出成形機。
  13. 前記冷却装置が、少なくとも2つの異なるタイプの冷却構造体を備えている請求項11に記載の射出成形機。
  14. 前記引取装置が、多数の組のキャリヤを備えており、各組のキャリヤは、1成形作業によって新たに成形された製品を保持すべく構成されている請求項11に記載の射出成形機。
  15. 前記冷却装置が、多数の組の冷却ピンを備えており、各組の冷却ピンは、1成形作業によって新たに成形された製品を保持すべく構成されている請求項14に記載の射出成形機。
  16. 前記冷却装置内に配置されている真空チャンネルであって、成形された製品を前記引取装置から抜き出し且つ成形された製品を放出するためのものを更に具備している請求項15に記載の射出成形機。
  17. 前記引取装置が、前記固定盤の頂部に連結されている請求項11に記載の射出成形機。
  18. 前記引取装置が、前記固定盤の側部に連結されている請求項11に記載の射出成形機。
  19. 前記冷却装置に連結されており且つ前記冷却装置を支持している可動キャリヤを更に具備している請求項11に記載の射出成形機。
  20. 前記冷却装置を前記可動盤へ取外し可能に連結している、取外し可能なリンク仕掛を更に具備している請求項19に記載の射出成形機。
  21. 前記可動キャリヤが、コンベヤへ連結されるべく構成されている請求項20に記載の射出成形機。
  22. 固定盤と可動盤とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、
    固定盤へ連結されている引取装置であって、成形製品を射出成形機から抜き出すべく構成されているものと、
    可動盤へ連結されている冷却装置であって、前記引取装置によって運ばれている製品を冷却すべく構成されているものと、
    を具備している成形製品移送装置。
  23. 固定盤と可動盤とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、
    固定盤に対して直線的にのみ移動すべく構成されている引取装置であって、固定盤に対する複数のアウトボード位置へ移動するものと、
    可動盤に対して回転運動すべく構成されている冷却装置と、
    を具備している成形製品移送装置。
  24. コア部分とキャビティ部分とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、
    コア部分及びキャビティ部分の一方から成形製品を取り外すべく構成されている引取装置と、
    前記引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されている冷却装置と、
    運動制御構造体であって、(i)キャビティ部分へ向かう方向におけるコア部分と引取装置へ向かう方向における冷却装置との同時相対移動と、(ii)キャビティ部分から離れる方向におけるコア部分と引取装置から離れる方向における冷却装置との同時相対移動とを引き起こすべく構成されているものと、
    を具備している成形製品移送装置。
  25. 固定盤と可動盤とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、成形製品取扱装置が、
    固定盤と可動盤との間から成形製品を取り出すべく構成されている引取装置と、
    可動盤へ連結されている冷却装置であって、引取装置によって運ばれている成形製品を冷却すべく構成されているものと、
    を具備しており、
    前記冷却装置は、(i)それぞれの成形製品の内部を冷却すべく構成されている冷却ピンと、(ii)それぞれの成形製品の内部を加圧すべく構成されている加圧冷却装置とを備えている、
    成形製品移送装置。
  26. 固定盤と可動盤とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、
    固定盤へ連結されている引取装置と、
    可動盤上に装着されている回転可能フレームと、
    前記回転可能フレーム上に装着されている冷却ピン/製品取外し装置と、
    制御構造体であって、(i)固定盤に対する可動盤と前記引取装置に対する前記冷却ピン/製品取外し装置との同時移動と、(ii)前記冷却ピン/製品取外し装置から製品を放出するための前記回転可能フレームの回転とを引き起こすものと、
    を具備している成形製品移送装置。
  27. 固定盤と可動盤とコア部分とキャビティ部分とを有している射出成形機用の成形製品移送装置であって、
    固定盤へ連結されており且つ複数の組の成形製品キャリヤを有している引取装置であって、各組の成形製品キャリヤは、1成形作業において成形される成形製品の数と対応している、ものと、
    可動盤へ連結されており且つ複数の組の冷却取付具を有している冷却装置であって、各組の冷却取付具は、1成形作業において成形される成形製品の数と対応しており、前記組のうちの少なくとも1つの組の冷却取付具は、別の組の冷却取付具と異なっている、ものと、
    を具備している成形製品移送装置。
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