JP2007144631A - プリフォームの取り出し治具 - Google Patents

Abstract

【課題】金型から十分には冷却されていない状態のプリフォームを取り出し、冷却して且つ変形を生じさせることなく、次の装置に受け渡すことの可能な取り出し治具を提供する。
【解決手段】 金型から成形後のプリフォーム１を受け取って次に送り出す取り出し治具１２であって、プリフォーム１の胴部１ｃを、その胴部の周囲に空気の流れる通路１８が形成される形態で挿入させて吸着保持する吸着保持穴１４と、プリフォーム外周面のフランジ１ｂを当接させて支持するフランジ支持面１５と、吸着保持穴の先端領域に設けられ、吸着保持穴を外気に連通させる外気導入通路１６を備え、吸着保持穴１４を真空吸引してプリフォーム１を吸着保持した際、外気導入通路１８から外気を吸引し、胴部１ｃの周囲を高速で流すことでプリフォームを冷却する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペットボトル等のプラスチックボトルの製造工程において、射出成形装置等の金型からプラスチックボトル用のプリフォームを取り出し、次の装置に送り出すための取り出し治具に関する。

従来より、清涼飲料を始めとする各種飲料や、洗剤等の容器として、ペットボトル等のプラスチックボトルが広く使用されている。このプラスチックボトルは射出成形によってプリフォームを形成し、このプリフォームをブロー成形することよって製造されており、その一連の工程が特開２００４−１２２６３６号公報に記載されている。このプラスチックボトルの製造工程において、射出成形装置によって形成されたプリフォームを、該装置の金型から取り出し、次の装置（例えば、受け取り治具等）に送り出すための取り出し治具が用いられている。

図４は従来の取り出し治具及び受け取り治具を示すものであり、１はプリフォーム、２はプリフォーム１を金型から取り出すための取り出し治具、３は複数個の取り出し治具２（１個のみ図示）を保持し、該取り出し治具２を、金型からプリフォームを取り出す位置と、受け取り治具に受け渡すための受け渡し位置に移動させる取り出しハンドである。取り出し治具２はプリフォーム１を、その口部１ａを外側にして吸着保持する空間４を備えており、その空間４には、真空吸引装置（図示せず）に接続された真空吸引通路５が接続されている。７は取り出し治具２に保持されているプリフォーム１を受け取るための受け取り治具、８は複数個の受け取り治具７（１個のみ図示）を保持し、該受け取り治具７を、取り出し治具２からプリフォームを受け取る位置と、受け取ったプリフォームを次の装置に受け渡すための位置に移動させるトランスファーハンドである。この受け取り治具７は、プリフォーム１の口部の端部からプリフォーム１内に嵌合し、プリフォーム１内を真空吸引することで該プリフォーム１を吸着保持する吸着保持部７ａと、トランスファーハンド８に取り付けるねじ部７ｂを有しており、その受け取り治具７には真空吸引通路９が接続されている。この構成の装置では、取り出し治具２が、プリフォームを成形する射出成形装置などの金型（図示せず）の前に移動し、その金型からプリフォーム１を、その胴部を空間４に吸着保持することで取り出し、プリフォーム１を吸着保持した状態で図４に示す受け渡し位置に移動してくる。次いで、受け取り治具７が取り出し治具２に対して相対的に前進して、吸着保持部７ａをプリフォーム１の口部内に嵌合させ、プリフォーム１内を真空吸引することで吸着保持し、次いで、取り出し治具２の真空を切り、受け取り治具７がプリフォーム１を吸着保持した状態で、取り出し治具２に対して相対的に後退することで、プリフォーム１を取り出し治具２から引き出す。その後、プリフォーム１を吸着保持した受け取り治具７が次の装置（例えば、搬送装置のパレット）にプリフォームを受け渡すための位置に移動して、プリフォーム１を次の装置に受け渡すという動作を行っている。

ところで、近年生産性の向上が図られており、それに伴い射出成形装置におけるサイクルタイムの短縮が図られている。このため、成形されたプリフォーム１が金型内で十分には冷却されない状態で取り出されることが必要となる。ところで、取り出し治具２が図示したように、単に吸着保持する機能のみを持った筒状のものでは、十分には冷却されていない状態のプリフォーム１を吸着保持した際、空間４内の高真空によってプリフォーム１を変形させる恐れがあり、また、次の受け取り治具７に受け渡した時点でも、プリフォーム１の温度があまり下がっておらず、このため受け取り治具７で吸着保持した際にもプリフォーム１を変形させる恐れがある。プリフォーム１に変形が生じると、ブロー成形後の容器の品質が低下する。そこで、このような問題を回避するため、従来は、取り出し治具２を水冷構造とすると共にその内周面形状をプリフォームの外周面形状に適合した形状とし、プリフォーム１を吸着保持した際に、その外周面に取り出し治具２の内周面を接触させて冷却する方法が採られている。しかしながら、このように、取り出し治具２の内周面をプリフォーム１に密着させて冷却するためには、取り出し治具２の内周面を、プリフォームの外周面に正確に倣った形状となるように、金型と同様な高精度で加工することが必要であり、しかも水冷構造とする必要もあるため、取り出し治具がきわめて高価となるという問題があった。また、このようにプリフォーム１に密着する内周面を持った取り出し治具で金型からプリフォームを取り出す際には、取り出し治具を金型のプリフォーム保持部分（コア）に対して正確に（例えば、±０．０２〜０．０５ｍｍで）芯合わせしておく必要があり、しかも、金型では一度に数十個のプリフォームを成形するので、取り出しハンド３には数十個の取り出し治具２を取り付けており、装置の組み立て調整時に、それらの全部を正確に芯合わせしておくために、数時間といったきわめて時間のかかる調整作業が必要となるといった問題もあった。
特開２００４−１２２６３６号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、十分には冷却されていない状態のプリフォームを金型から受け取り、そのプリフォームを冷却して次の装置に受け渡すことができる、構造が簡単で安価に製造可能な、且つ金型に対する高精度の芯合わせを必要としない取り出し治具を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、プリフォームを吸着保持した際に、そのプリフォームの周囲に空気を流して冷却するように構成したものである。すなわち、本発明の取り出し治具は、金型に口部を内側にして保持されたプラスチックボトル用プリフォームを金型から受け取って次の装置に送り出すための取り出し治具であって、前記プリフォームの胴部を挿入させて吸着保持するための、先端を開口し、後端を真空吸引通路に接続された吸着保持穴と、該吸着保持穴の先端の外側に設けられ、該吸着保持穴に吸着保持される前記プリフォームのフランジを当接させて支持するフランジ支持面と、前記吸着保持穴の先端領域に設けられ、該吸着保持穴を外気に連通させる外気導入通路を備え、前記吸着保持穴の内周面を、該吸着保持穴にプリフォームの胴部を吸着保持した状態で該胴部外周面との間に空気の流れる通路が形成される大きさとしたことを特徴とする。

ここで、取り出し治具で取り扱う対象のプリフォームが、その胴部のフランジに近接した領域に、フランジから遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を備えた構造のものである場合には、取り出し治具の吸着保持穴の内周面を、先端領域に形成され、先端側から後端側に向かって径が小さくなるテーパ面と、それに続く領域に形成された一定直径の円筒面を有する構造としておくことが好ましく、この構造とすることで、取り出し治具の吸着保持孔の内周面とプリフォームの胴部との間の隙間を胴部のほぼ全長に渡ってほぼ一定とし且つ小さくすることができる。

また、取り出し治具で取り扱う対象のプリフォームが、その胴部のフランジに近接した領域に、フランジから遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を備えた構造のものであっても、そのテーパが小さい場合、あるいは、テーパ面を備えていないか逆テーパ面を備えた構造のものである場合には、取り出し治具の吸着保持穴の内周面を、一定直径の円筒面で構成しておくことが好ましく、これによって、取り出し治具の構造を一層簡単とすることができる。

上記した本発明の取り出し治具において、前記外気導入通路は、前記吸着保持穴の軸線方向の同一位置で且つ円周方向に等間隔で離れた３箇所以上の場所に形成しておくことが好ましく、これによってプリフォームを吸着保持穴に対して同心状に安定して吸着保持することができ、プリフォームの胴部全周を良好に空冷できる。

また、その外気導入通路は前記フランジ支持面から離れた位置に形成された貫通孔で構成することが好ましく、この構成によってフランジ支持面には溝が存在せず、このフランジ支持面に当接するプリフォームのフランジに痕跡を残すことがない。

上記した構成の取り出し治具は、吸着保持穴にプリフォームの胴部を挿入させ、フランジをフランジ支持面に当接させた状態でプリフォームを吸着保持でき、その際、外気導入通路から外気が引き込まれてプリフォーム胴部の周囲を流れることでプリフォームを冷却できる。このため、金型から十分には冷却されていないプリフォームを受け取っても、そのプリフォームをかなり冷却して次の装置に受け渡すことができる。しかも、吸着保持穴に外気が引き込まれるため、吸着保持穴内が高真空になることはなく、このため、プリフォームを変形させることもない。かくして、本発明の取り出し治具を用いることで、プリフォームの製造において、或いはプリフォーム成形及びブロー成形を一連の工程として行うボトル製造において、生産のサイクルタイムを短縮して生産性を上げることができる。更に、この取り出し治具は、プリフォームを、その胴部との間に空気が流れる隙間をあけた形態で保持する構造であるため、金型からプリフォームを取り出す際に金型のプリフォーム成形部分に対して高精度での芯合わせを必要とせず、このため、装置の組み立て調整時において、芯合わせ調整作業を容易に且つ短時間で実施できる。

図１（ａ）は本発明の好適な実施の形態に係る取り出し治具を、プリフォームを吸着保持した状態で示す概略断面図、（ｂ）は取り出し治具とプリフォームを離した状態で示す概略断面図、図２は金型からプリフォームを取り出し治具によって取り出す途中の状態を示す概略断面図である。１は、射出成形装置で成形されたプリフォームであり、先端を開口した口部１ａと、外周に形成されたフランジ１ｂと、末端を閉じた胴部１ｃと、胴部末端に残ったゲート部１ｄ等を備えている。ここで取り扱っているプリフォーム１は、その胴部１ｃのフランジ１ｂに近接した領域にフランジから遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面１ｃａとそれに続くほぼ一定直径の円筒面１ｃｂを備えている。

１２はプリフォーム１を金型から取り出すための取り出し治具、１３は複数個の取り出し治具１２（１個のみ図示）を保持し、該取り出し治具１２を、金型からプリフォームを取り出す位置と、プリフォームを次に搬送するための受け取り治具に受け渡すための受け渡し位置に移動させる取り出しハンドである。取り出し治具１２は、プリフォーム１を、その口部１ａを外側にして吸着保持するための、先端を開口した吸着保持穴１４と、その吸着保持穴１４の先端の外側に設けられ、吸着保持穴１４に吸着保持されるプリフォーム１のフランジ１ｂを当接させて支持するフランジ支持面１５と、吸着保持穴１４の先端領域に設けられ、吸着保持穴１４を外気に連通させる外気導入通路１６を備えており、吸着保持穴１４を吸引してプリフォーム１を吸着保持した時に外気導入通路１６から外気を導入してプリフォーム１の胴部１ｃを空冷する構造となっている。

吸着保持穴１４の内周面は、図１（ａ）に示すように、プリフォーム１をフランジ１ｂが取り出し治具１２の先端のフランジ支持面１５に当接する状態に吸着保持した際にプリフォーム１の胴部１ｃの外周面との間に、空気が高速で流れる微小なギャップの環状の通路１８が形成される大きさに作られている。更に具体的には、吸着保持穴１４の内周面は、吸着保持穴１４の先端領域にプリフォーム１のテーパ面１ｃａに対応して形成され、先端側から後端側に向かって径が小さくなるテーパ面１９ａと、それに続く領域に形成された一定直径の円筒面１９ｂを有している。通路１８のギャップ寸法（吸着保持穴１４の内周面とプリフォーム１の胴部１ｃの外周面との間の寸法）は、全長に渡ってほぼ等しくしておくことが好ましく、そのようになるようにテーパ面１９ａの内径及び傾斜と、円筒面１９ｂの内径が定められている。このギャップ寸法は、あまり大きくなると空気流量が多くなってプリフォーム１の吸着保持が困難となり、あまり小さくなると空気流量が少な過ぎ、流速が小さくなって冷却効果が低下するので、これらを考慮して定めればよく、例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度とすることが好ましい。通路１８は空気が流れれば良いので、正確なギャップ寸法とする必要はなく、このため、吸着保持穴１４の内周面は、プリフォーム１の外周面に正確に倣った形状とする必要はなく、単純なテーパ面１９ａ及び円筒面１９ｂで形成でき、しかもその加工精度はあまり高精度にしなくてもよい。このため、従来用いていた水冷式の取り出し治具では、内周面をプリフォームの外周面にぴったりと接触させて冷却する構成であるため、内周面をプリフォームの外周面に正確に一致した形状に高精度で加工する必要があり、きわめてコスト高となっていたが、図１に示す構造の取り出し治具１２は、これに比べはるかに低コストで製造できる。

取り出し治具１２の吸着保持穴１４の先端領域に設ける外気導入通路１６は、吸着保持穴１４を真空吸引して吸着保持穴１４にプリフォーム１を吸着保持した際に、外気導入通路１６から外気を導入してプリフォーム１の胴部１ｃの周囲に高速で流し、胴部１ｃを空冷するためのものである。外気導入通路１６の形成位置は、プリフォーム１のなるべく長い領域を冷却することができるよう、吸着保持穴１４の先端に極力近接した位置に設けることが好ましい。外気導入通路１６の形態としては、図示したように、フランジ支持面１５から離れた位置に形成された貫通孔を用いることが好ましいが、場合によっては、フランジ支持面１５に開口した溝の形態としてもよい。ただし、溝の形態を用いた場合、吸着保持したプリフォーム１のフランジ１ｂが、その溝に押し付けられることとなるため、フランジ１ｂの冷却が不十分であった場合には、フランジ１ｂに溝の痕が残ることがあるので、その場合には、図示したように、フランジ支持面１５から離れた位置に形成した貫通孔を用いることが好ましい。外気導入通路１６は、取り出し治具１２の円周方向には３個以上を、好ましくは６個以上を等ピッチで形成することが好ましく、これにより、プリフォーム１の全周を冷却できると共にプリフォーム１を吸着保持穴１４の中心に位置決めして吸着保持することができる。なお、外気導入通路１６として貫通孔を用いる場合、通常は円形断面の孔を用いるが、円形断面に代えて、取り出し治具１２の円周方向に長い形状の孔を用いても良い。外気導入通路１６の形状、大きさ及び個数は、プリフォーム１の全周を、所望のように冷却できるように定めれば良い。

取り出しハンド１３には、取り出し治具１２内の吸着保持穴１４にプリフォーム１の吸着保持用の真空を作用させるための真空吸引通路２２が形成されており、その真空吸引通路２２には、ブロワー等の真空吸引装置（図示せず）が接続されている。ここで用いられる真空吸引装置は、到達真空度はあまり高くなくてもよいが（例えば、−２５０ｍｍＨｇ程度）、吸引風量の大きいものが使用される。真空吸引通路２２には更に、吸着保持穴１４に加圧した空気を送ってプリフォーム１を押し出すための送風装置（図示せず）も接続されており、これにより、吸着保持したプリフォームを次の装置に安定して且つ確実に受け渡すことができるようにしている。

次に、上記した構成の取り出し治具１２によるプリフォームの取り出し及び受け渡し動作を説明する。射出成形装置における射出成形が終わり、金型を開いた後、取り出しハンド１３が取り出し治具１２を、金型に保持されているプリフォーム１に面する位置に移動させ、次いで、図２に示すように、取り出し治具１２を前進させて、金型２４のコア２４ａに口部１ａを内側にして保持されているプリフォーム１の胴部１ａを吸着保持穴１４内に挿入させ、次いで、金型２４からプリフォーム１が突き出される。これにより、プリフォーム１の胴部１ｃのかなりの領域が取り出し治具１２の吸着保持穴１４内に挿入される。この際、プリフォーム１は十分に冷却されている必要はなく、例えば、胴部１ｃが１００〜１１０℃程度の高温状態であってもよい。図示したようにプリフォーム１の胴部１ｃのかなりの領域が外気導入通路１６を通り過ぎ、外気導入通路１６よりも真空吸引通路２２に近い側における胴部１ｃと治具内周面１２ａとの間に適当な長さの通路１８が形成された時点で、真空吸引装置（図示せず）が作動して吸着保持穴１４内を吸引して、吸着保持穴１４内を負圧とする。これにより、プリフォーム１の胴部１ｃが吸着保持穴１４内に引き込まれ、図１（ａ）に示すように吸着保持される。真空吸引装置による吸引はその後も継続され、外気導入通路１６から空気が引き込まれ、プリフォーム１の周囲を高速で流れてプリフォーム１を冷却する。この際、吸着保持穴１４内は真空吸引されているが、外気導入通路１６から空気が導入されているため、吸着保持穴１４内の負圧はあまり高くはならない。このため、プリフォーム１の温度が高く、変形しやすい状態であっても、プリフォーム１に変形は生じない。なお、プリフォーム１を吸着保持した状態での吸着保持穴１４内の負圧は、真空吸引装置による吸引能力及び外気導入孔１５からの導入空気量によって決まるので、吸着保持穴１４内がプリフォーム１の吸着保持は可能とするがプリフォーム１の変形は生じさせないような負圧で且つ必要な冷却空気を引き込むことができる負圧となるように、真空吸引装置による吸引能力や外気導入通路１６及び環状の通路１８の大きさを定めれば良い。吸着保持穴１４内の負圧の１例としては、２００ｍｍＨｇ程度を例示できる。

射出成形装置の金型２４からプリフォーム１を取り出し、吸着保持した取り出し治具１２は、外気導入通路１６からの空気流による冷却を行いながら、次の装置、例えば、図４に示す受け取り治具７に対してプリフォーム１を受け渡す位置に移動し、その受け取り治具７にプリフォーム１を受け渡す。この際、プリフォーム１は取り出し治具１２内でかなり冷却されているので、トラブルなく受け取り治具７に受け渡すことができる。その後、プリフォームは後工程に送られ、プリフォーム１の端部に残っているゲート部１ｄを切断、除去され、次いで、ブロー成形装置ににおいてブロー成形することでプラスチックボトルが製造される。

以上のように、上記構成の取り出し治具１２を用いることで、射出成形装置等の金型２４から、十分には冷却していないプリフォーム１を取り出し、冷却した後、次の装置に受け渡すことができ、このため、製造するプラスチックボトルの品質を落とすことなく、生産のサイクルタイムを短縮して生産性を上げることができる。また、取り出し治具１２はプリフォーム１を、その胴部１ｃとの間に空気が流れる隙間をあけた形態で（通路１８の形成した形態で）保持する構造であるため、図２に示すように金型２４からプリフォームを取り出す際に金型のプリフォーム保持部分（コア２４ａ）に対する取り出し治具１２の芯合わせは、高精度とする必要はなく、例えば、±０．７ｍｍ程度でよい。このため、取り出しハンド１３に取り付けている数十個の取り出し治具１２の金型に対する芯合わせ調整作業はきわめて容易で、短時間（例えば、１５分程度）で実施できる。

なお、上記した実施の形態では、取り出し治具１２の吸着保持穴１４の内周面を、テーパ面１９ａと円筒面１９ｂで形成しているが、プリフォーム１のテーパ面の傾斜がきわめて小さい場合、或いはテーパ面がない場合に、或いは図３に示すように、逆方向のテーパ面１ｃｃが形成されている場合には、吸着保持穴１４の全長を円筒面１９ｂで形成してもよい。このように、吸着保持穴１４の全長を円筒面１９ｂで形成すると、取り出し治具１２の製造が一層容易となり、一層低コストで製造できる利点が得られる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能であることはいうまでもない。

（ａ）は本発明の好適な実施の形態に係る取り出し治具を、プリフォームを吸着保持した状態で示す概略断面図、（ｂ）は取り出し治具とプリフォームを離した状態で示す概略断面図 金型に保持されているプリフォームを取り出し治具で取り出す途中の状態を示す概略断面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態に係る取り出し治具を、プリフォームを吸着保持した状態で示す概略断面図、（ｂ）は取り出し治具とプリフォームを離した状態で示す概略断面図 従来の取り出し治具を受け取り治具と共に示す概略断面図

符号の説明

１ プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ フランジ
１ｃ 胴部
１ｃａ、１ｃｃ テーパ面
１ｃｂ 円筒面
１ｄ ゲート部
１２ 取り出し治具
１３ 取り出しハンド
１４ 吸着保持穴
１５ フランジ支持面
１６ 外気導入通路
１８ 通路
１９ａ テーパ面
１９ｂ 円筒面
２２ 真空吸引通路
２４ 金型
２４ａ コア

Claims (5)

1. 金型に口部を内側にして保持されたプラスチックボトル用プリフォームを金型から受け取って次の装置に送り出すための取り出し治具であって、前記プリフォームの胴部を挿入させて吸着保持するための、先端を開口し、後端を真空吸引通路に接続された吸着保持穴と、該吸着保持穴の先端の外側に設けられ、該吸着保持穴に吸着保持される前記プリフォームのフランジを当接させて支持するフランジ支持面と、前記吸着保持穴の先端領域に設けられ、該吸着保持穴を外気に連通させる外気導入通路を備え、前記吸着保持穴の内周面を、該吸着保持穴にプリフォームの胴部を吸着保持した状態で該胴部外周面との間に空気の流れる通路が形成される大きさとしたことを特徴とする、プリフォームの取り出し治具。
2. 前記吸着保持穴の内周面が、先端領域に形成され、先端側から後端側に向かって径が小さくなるテーパ面と、それに続く領域に形成された一定直径の円筒面を有していることを特徴とする請求項１記載のプリフォームの取り出し治具。
3. 前記吸着保持穴の内周面が、一定直径の円筒面で構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリフォームの取り出し治具。
4. 前記外気導入通路が、前記吸着保持穴の軸線方向の同一位置で且つ円周方向に等間隔で離れた３箇所以上の場所に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のプリフォームの取り出し治具。
5. 前記外気導入通路が、前記フランジ支持面から離れた位置に形成された貫通孔で構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のプリフォームの取り出し治具。

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