JP2007500093A - 製造装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、可塑化プラスチック材料から成る少なくとも一つの管材が導入される少なくとも一つの第一形式の成形装置(10)を用いて、プラスチック容器をブロー成形し、注入し且つ閉じる各方法を実施する製造装置に関する。本発明によれば、各第一形式の成形装置(10)は、軸線(20)回りで旋回するように空間的に離間された個々のステーション(22、24、26、28)へと導かれ、且つ、少なくとも一つのステーション(24)は容器をブロー成形するのに用いられると共に別のステーション(26)は斯くブロー成形された容器を満たし且つ閉じるのに用いられる。こうして、プラスチック容器を製造するための可塑化プラスチック材料から成る管材がブロー成形され、少なくとも同時的に対応して生成された容器が別のステーションで特に流体の形態である媒体で満たされ且つ閉じられる。これにより、成形時間は、公知の製造装置の成形時間と比較して短縮され、無菌状態下で充填して閉じられた容器の製造速度は相当に増大される。

Description

本発明は、少なくとも一本の可塑化プラスチック材料管材が導入され得る少なくとも一つの第一形式の成形装置を有すると共にプラスチック容器に対してブロー成形、充填およびシールの各プロセスを実施する製造装置に関する。
プラスチック容器を製造する概略的なプロセスおよび装置は現状技術(特許文献1)において公知であり、その場合、可塑化プラスチック材料の管材が成形装置内へと押出され、上記管材の一端は結合によりシールされると共に、該管材は、該管材に作用する空気圧勾配であって容器を形成する目的で、対向する二つの成形型から成る上記成形装置の成形壁部に対して付与される空気圧勾配を生成することで膨張される。上記プラスチック容器は上記成形装置の内側において無菌状態下で適切な充填マンドレルにより充填され、充填マンドレルが取り外された後で二つの容器成形用把持部により密封シールされ且つ所定のヘッド形状が形成されるが、上記二つの容器成形用把持部は引き続く流体の収容のために上記プラスチック容器自体を形成すべく油圧駆動手段により、閉成位置を得るために互いに向けて移動され、且つ、開成位置へと同一経路において逆方向に互いに離間されるものである。
制御される上記二つのヘッド用把持部により生成される上記ヘッド形状はアンプル容器の形態におけるような上記プラスチック容器のネック構成要素も具備するが、該ネック構成要素は、分離箇所にて開口部材によりヘッド片が分離されてプラスチック容器自体から除去されると直ちに、上記ヘッド片により閉成されていた分離箇所にて流体取り出しのために開かれる。
この様なプロセスは多数の実施形態において開示されており、液体状製品もしくはペースト状製品に対する充填包装システムにおいて広く採用されている。
各成形型の移動において実用上通常的に使用される油圧駆動システムは、何らかの漏出が流体による汚れとなるという問題を引き起こし、これは、特に成形機が薬剤用途のプラスチック容器および概して食品および医療技術の分野におけるプラスチック容器に対して使用される場合に問題となる。保守作業も増加すると共に、上記油圧駆動システムは多くの場合、容器成形用の成形型の厳密な位置決めを損なわせて、所望される成形時間(cycle time)若しくは少ない成形時間での作業を実現しない。公知の製造装置の場合、ブロー成形、充填およびシールの各プロセスは一つの製造機械において時間的順序(temporal sequence)にて静的に実施されることから、製造プロセス全体としては長い製造時間が必要とされる。
現状技術においては、水平な回転軸線の回りで回転すべく基礎フレーム上に取付けられたホイールを通常的に有するいわゆる回転式プラスチック・ブロー成形機(特許文献2、特許文献3)が公知である。これら成型機は、示された不都合を克服すべく、特に、プラスチック容器の製造において更に高速な成形時間を達成すべく採用される。問題となる上記ホイールは幾つかの成形ステーションを支持するフレームを備え、各成形ステーションは一対の成形型半体を取付けるための一対の成形フレームを有する。上記各成形フレームは、押出されたプラスチック・パリソンを受容すべく上記各成形型半体が相互から一定距離に位置されるという成形金型開き位置と、上記パリソンがブロー成形される閉成キャビティを上記各成形型半体が形成するという成形金型閉じ位置との間で移動される。しかしブロー成形された容器は、現状技術によるこれら回転式プラスチック・ブロー成形機によると無菌にて充填もシールもされ得ず、このため、上記回転式成形機の外部における別の箇所で飲料内容物などが充填されると共にネジ式キャップ等の適切なシールが設けられるという空の容器の製造に対してのみ適している。
独国特許出願公開第19926329号明細書 欧州特許第0921932号明細書 欧州特許第0858878号明細書
この現状技術に基づき、本発明の目的は、プラスチック容器に対するブロー成形、充填およびシールの各プロセスを実施する製造装置、すなわち、例えば保守作業が少ない電気式もしくは空気式の駆動機構の形態とされた最近の駆動概念に適用することができると共に、特にプラスチック容器等の製造されるべき製品の製造速度を高いものとすることができる装置を創案することにある。上記に示された目的は、本出願の請求項1に特定された特徴の全てを有する製造装置により達成される。
請求項1の特徴部分において特定されたように、上記装置において、第一形式の各成形装置は、軸線回りにて空間的に離間された個々のステーションへと旋回可能であり、且つ、少なくとも一つのステーションは容器をブロー成形するのに有用であると共に別のステーションはこの様にブロー成形された容器を充填してシールする機能を達成する。このため、少なくとも同時的に、プラスチック容器を製造するために可塑化プラスチック材料管材をブロー成形し、且つ、この様にして既に製造されたこの形式の容器を他のステーションにおいて特に流体の形態の媒体で充填してシールすることが可能である。上記構成によれば製造速度は、ブロー成形、充填およびシールの各プロセスを実施するという公知の製造装置により得られる製造速度の少なくとも約2倍とされる。なぜなら、プラスチック容器を得るにあたり、公知の製造装置のように一つのステーションのみにてブロー成形、充填およびシール等のプロセス全てを実施することは不要だからである。上記の製造ステーションおよび処理ステーションを配備することにより、最近の駆動概念を適用することおよび個々の成形装置を電気式ステップ型駆動器により制御することも可能となり、油圧媒体等による汚れが回避される。
上記装置において、個々の製造段階は異なるステーションに分割され、本発明の権利請求された上記装置の場合のように同時的にではなく全ての製造段階が一箇所(一つのステーション)において順次に実施されるという公知の単一ステーションによる製造プロセスと比較して、処理の安全性および精度も改善される。
本発明の権利請求された上記製造装置の一つの好適な実施形態において、各可塑化プラスチック材料の管材は上記第一形式の成形装置内に導入可能である。この押出し成形された可塑化プラスチック材料管材は、旋回方向において追随する第二ステーションにおいて、容器を製造するためにブロー成形可能である。追随する第三ステーションにおいてはブロー成形された容器が無菌状態下で充填かつシールされ、且つ、追随する第四ステーションにおいて無菌状態下で充填かつシールされた各ブロー成形済み容器からの成形金型の取り外しが実施される。この様にして、プラスチック容器に対する製造プロセス全体が四つの異なるステーションに分割され、これらステーションに割当てられた製造段階はこれらのステーションにて同時的に実施される。この結果、アンプル容器の形態でさえも、無菌状態下で充填かつシールされるプラスチック製品のサイクルおよび製造速度は非常に早くなる。
本発明の権利請求された上記製造装置の別の好適な実施形態において、上記四つのステーションは旋回方向において互いに90°の角度で周方向に離間され、四台の上記第一形式の成形装置を各ステーションに対して旋回させることが可能である。このため、上記各製造ステーションは上記製造装置の円周に亘って周方向に均一な距離で離間されることから、上記第一形式の成形装置が次の製造ステーションへと旋回されるときに生ずる製造の中断は非常に短くなる。各第一形式の成形装置は鉛直軸線回りで旋回されると共に各ステーションは静止的に取付けられるという措置が為されるのが好ましい。
本発明に対して権利請求された製造装置の特に好適な別実施形態においては、上記第一形式の成形装置に加え、各プラスチック容器の開放ネックおよびヘッド側において該プラスチック容器を無菌シールする役割を果たす第二形式の成形装置が設けられ、この第二形式の成形装置により各容器は無菌状態下で流体が充填される。上記第一形式の成形装置は上記第二形式の成形装置の下方に取付けられるのが好ましく、且つ、上記第一および第二成形装置の関連する成形型は、容器の長手軸線に対応する共通の長手軸線を形成する。このようにして上記第一形式の成形装置は全体として旋回されるが上記第二形式の成形装置は関連の成形型(ヘッド用把持部)の円周部上に位置せしめられるため、旋回および回転する質量が幾分低く維持される。このため、低減された遠心力により製造プロセスが安全に実施されるだけでなく、各成形装置の旋回に対する駆動力も対応して低減され、これにより、製造コストおよび上記製造装置の使用に伴う操業コストの両方が低減される。
本発明に対して権利請求された上記製造装置の別の好適な実施形態において、各成形装置は、成形金型を少なくともシールするシール位置へと少なくとも一つの成形型を移動させるリンク制御構成要素により、各成形型を移動するために起動せしめられ、上記リンク制御構成要素は、好適には電気式ステップモータの形態である駆動器により作動される。これにより、各成形型は均一、安全かつ位置的に正確に駆動されると共に、僅かな保守作業のみが必要とされるようになる。これに加え、上記リンク制御構成要素によれば複数の開成プロセスおよび閉成プロセスが迅速に連続的に実施され得ることから、製造されるべき製品の製造量も増大される。
上記製造装置に対しては、各第一形式の成形装置に対する駆動器を少なくとも上記ステーションの一部において静止的となるように取付け、該成形装置を連結点において上記駆動器の駆動シャフトに連結させるという措置を取ることが特に好適であることが見出された。問題となる解決策において、上記駆動器は上記成形型による開閉プロセスのために必要とされたときにのみ上記成形装置に連結され、特に各ステーションに対する上記成形装置の旋回の間は、関連駆動器は上記成形装置と共には駆動されない。これにより、慣性力、よって遠心力は低減され、上記のような利点が得られる。好適には、上記第一成形装置に対する駆動シャフトは該装置の旋回軸線に対して垂直に取付けられ、上記第二形式の成形装置に対する別の駆動器の別の駆動シャフトはこの旋回軸線と平行に延び、且つ、この別の駆動器は、容器の充填および無菌シールを行うという機能の第三製造ステーションに取付けられる。このようにして、成形型による開閉プロセス用に設計された上記第二形式の成形装置は容易に制御される。なぜなら、駆動シャフトが異なるため、異なる駆動器を備えた関連する駆動システムは上記製造装置の内側において異なる平面上に載置されるからである。上記第三製造ステーションにおいては、別の駆動器が起動された後で上記第二形式の成形装置の成形型が上記第一形式の成形装置と共に移動され、且つ、上記第二形式の成形装置の成形型は容器が充填された後でシール位置へと移動され、このシール位置におけるヘッド構成要素の成形と共に容器の内容物の無菌シールが実施される。
本発明に対して権利請求された上記製造装置の別の好適な実施形態において、上記個々のステーションの間には、上記第一形式の成形装置の自由開口を覆い、よって容器開口が無菌状態下でシールに委ねられる前に該容器開口を覆う層流ユニットまたは無菌バリアが設けられる。これにより、製造プロセス中に容器開口に対して流体と共に汚染粒子が進入することが確実に防止される。
以下、概略的形態であって縮尺通りには描かれていない図面に示された代表的実施形態を参照して、本発明の権利請求された製造装置について詳述する。
図1は、成形装置10を備え、アンプル容器などのプラスチック容器に対してブロー成形、充填およびシールの各プロセスを実施する製造装置の平面図を示している。全体として12で示された押出し成形機組立体により製造された可塑化プラスチック材料製の管材が、各成形装置10へと導入される。この目的のために、粒状プラスチックは、加熱された押出し成形区画14に沿って溶融されると共に、第一形式の成形装置10の各成形型が押出し成形管材を受容するための開成位置にある場合に、送出組立体16により各成形型内へと導入される。このため、第一形式の成形装置10によれば、例えば連続した10本の押出し成形管材が受容される。各成形装置10は、上記製造装置の鉛直に延びる旋回軸線20回りで水平面内において旋回される。これに加えて上記製造装置は空間的に離間された四つのステーション22、24、26および28を有しており、第一ステーション22は上述したように押出し成形管材を受容するために利用される。第二ステーション24は、連続して並置して位置された押出し成形管材をブロー成形組立体30によりブロー成形する機能を果たすが、該ブロー成形組立体は、容器を形成すべく噴射空気により個々のプラスチック管材を上記第一形式の成形装置10の成形型の成形壁部に対して押圧する。各ブロー・プロセスは、上記第一形式の成形装置における真空、支援空気などにより支持されてもよい。旋回方向における次のステーション26はステーション24において製造されたプラスチック容器を無菌充填する機能を果たし、該ステーション26における充填の後で容器の端部がシールされる。この目的のために、ステーション26においては第二形式の成形装置32の駆動ユニットが使用され、且つ、図1に視認者に面して示されたように成形装置32の上方に充填組立体34が取付けられる。旋回方向における次のステーション28は、ブロー成形、充填およびシールされたプラスチック容器から成形金型を取り外す機能を果たし、成形装置10から取り出された容器はパレット・ライン36へ、特にその後の出荷のための(不図示の)包装工程へと押し出される。
図1に示されたように四つのステーション22、24、26および28は、上記製造装置の内側において、第一形式の成形装置10の旋回方向において互いに90°の角度にて順次に離間され、第二形式の成形装置の成形型と協働する四つの第一形式の成形装置10を順次に各ステーション22、24、26および28へと旋回させることが可能である。このため、図1に示された上記製造装置は、押出し成形管材の受容、ブロー成形、充填およびシール、並びに成形型の取り外し、という四種の異なる製造操作の全てを同時に実施するように使用可能である。これにより、言及された処理プロセスを一つのステーションにて順次に実施するという現状技術の同等の製造装置に対し、製造されるべきプラスチックのサイクルおよび製造速度は顕著に増大される。
各第一形式の成形装置10は、鉛直軸線20回りで反時計回りに旋回することができるように取付けられ、且つ、各ステーション22、24、26および28は静止的とされるように上記製造装置内に位置される。
第一形式の成形装置10の構成は、図3に示された平面図に見られる。各成形装置は本出願人に対して発行された独国特許出願公開第10317711.6号明細書(DE-A-103 17 711.6)にも詳述されており、ここでは上記成形装置の基本構造のみが詳述される。全体として成形装置10は成形型40、40aを移動させる機能を果たし、且つ、各成形型40、40aはその自由前面にて、アンプル容器の形態等の不図示のプラスチック容器に対する容器形状を生成する成形型半体を結果的に形成する(不図示の)トラフ状(槽状)の凹部を有する。二つの成形型40、40aは協働することで各容器形状を生成し、図3に見られるように二つの成形型40、40aは閉じられた成形位置に在り、この場合に各成形型の自由前面は閉じ分離線に沿って係合する。
各成形型40、40aを移動させる機能は全体的に、全体が42で示されたリンク制御構成要素により実施されると共に、中央に取付けられた駆動器44により起動されるが、図3においては簡素化のために駆動器44のスプライン付シャフト46のみが示される。各スプライン付シャフト46は、例えば電気式ステップモータの形態である電気モータの被動シャフトに対して咬合継手等の(不図示の)継手片により連結され、よってリンク制御構成要素42を起動させることができ、成形装置10の駆動シャフトは駆動器44の被動シャフトと共通の軸線上で回転し、且つ、そのときの成形型40、40aに対する駆動トルクは上記継手により伝達される。図2に示されたように、上記成形装置を開成することで成形金型からの取出しプロセスを確実にし、且つ引き続き成形金型を閉成することで押出し成形機組立体12により形成された各押出し成形管材を送出組立体16により着座させ且つ引き続いて成形金型を閉じることができるようにするために、斯かる駆動器44は少なくともステーション28およびステーション22に中央に配置される。
リンク制御構成要素42は、スプライン付シャフト46により駆動される回転要素50上の外周側に位置されたスロット式案内装置48を有する。スロット式案内装置48に対してはスロット構成要素54と協働する起動構成要素52が係合され、スロット式案内装置48がその一方の端部領域から他方の端部領域までおよびその逆方向に回転するとき、関連するスロット構成要素54は、長手方向に移動可能な起動構成要素52により成形型40、40aと共に、該成形型40、40aにより構成された成形金型の閉じ線I−Iに沿う閉成位置から(不図示の)開成位置へと移動可能であり、逆の場合も同様である。このため、この目的のために配備されたステーションにおいて、成形型40、40aはそれぞれの対毎に、駆動器44による共通の駆動構成要素によりリンク制御構成要素42と対向して同時的に移動され得ることから、互いに対向する対の四つのリンク制御構成要素は共通の作動シャフト56により起動される。
旋回されてステーション24から到来する第一形式の各成形装置10に対し、第二形式の成形装置32の駆動ユニットがステーション26において取付けられる。図2の視認方向で見られるように、成形装置32の駆動ユニットは静止的となるように取付けられ、且つ、各第一形式の成形装置10は、旋回軸線20に沿って共通水平面18内において周方向に、(不図示の)中央回転駆動器により、第二形式の成形装置32の駆動ユニットの下方においてステーション26へと旋回される。それぞれの旋回移動において第二形式の成形装置32の成形型60は、第一形式の成形装置10に対して離間移動される。各第二形式の成形装置32は図4において少なくとも部分的に示されると共に独国特許出願公開第10317712.4号明細書(DE-A-103 17 712.4)にも完全に記述されており、この点については該成形装置の基本的特徴のみを説明する。
図4に示された第二形式の成形装置32は各成形型60を移動する機能を果し、各成形型60は前側にトラフ状凹部62を有し、不図示のプラスチック容器に対するヘッド形状を生成する成形型半体を形成する。問題となる上記ヘッド形状を生成すべく各成形型60は対応する構成の不図示の凹部を備えた対応する成形型と協働し、図4に示された構成は閉じ分離線I−Iの他方側において対応して再現される(不図示)。成形型60を移動させる目的で成形装置32は、駆動ユニットとして全体が64で表される第二リンク制御構成要素を有し、該構成要素により各成形型60は閉じ線I−Iに沿って成形金型を閉成するように起動され、この別のリンク制御構成要素64は例えば電気式ステップモータの形態等の好適には電気モータの形態の別の駆動器66により起動される。この目的のために上記別のリンク制御構成要素64は、起動部材72によって係合せしめられる送り構成要素70内にスロット案内部68を有し、起動部材72は上記別の駆動器66により起動される回転部74により成形型60の開閉位置I−Iに対応する位置へと移動され得る。一方、この場合にも互いに対向して対を形成する各成形型60はその閉成位置へとリンク制御構成要素64により同期的に移動されるが、上記閉じ分離線を介して向かい合う二つの電気式駆動器66はそれぞれ互いに対向して対を形成する二つのリンク制御構成要素64を起動することで成形型60を移動させる。
ステーション26における二つの成形装置10および32の重畳の結果として、該ステーションはその成形型10、60により容器の長手軸線に対応する共通の長手軸線を形成し、成形装置32の駆動ユニット64、66はステーション26に留まる一方、装置32の成形型60は各成形装置10と共にステーション26へともたらされ、そこで駆動ユニット64、66は成形型60をシール位置へと移動し、且つ、図2の視認方向で見られるようにステーション26において成形装置10は成形装置32の下方に留まる。
このため、問題となる構成において第一の成形装置10に対する駆動シャフトは該装置の旋回軸線20に垂直に延びるように取付けられる一方、第二形式の成形装置32に対する上記別の駆動器66の上記別の駆動シャフトはこの旋回軸線20と平行に延びる。これに加え、上記別の駆動器66は静止的とされるように第二の成形装置32上に取付けられる。これに加え、個々のステーション22、24、26および28の間には、第一形式の成形装置10の自由開口を覆うことで容器開口の無菌シールに先立って該容器開口を覆う(不図示の)層流ユニットもしくは無菌バリアが位置される。
本発明に対して権利請求された上記製造装置を使用すると共に異なるステーション間において異なる成形段階を割当てることで、極めて高いサイクル頻度で容器形態でのプラスチック材料の製造を行うことができるようになる。衛生的要件は電気式駆動器の使用により相当程度まで満足され、特に、各ステーションを備えた上記製造装置自体は、可塑化プラスチック材料を分離する上記押出し成形機組立体から密封シールされることから、ユーザにより望まれるなら、ブロー成形、充填および無菌シールのプロセス自体に対してクリーンルーム状態が提供され得る。
製造装置の全体の平面図である。 送出ステーションなしで見た図1の矢印Xの方向における上記製造装置の側面図である。 (独国特許出願公開第10317711.6号明細書に詳述された)第一形式の成形装置の平面図である。 (独国特許出願公開第10317712.4号明細書に詳述された)第二形式の成形装置の一部の平面図である。

Claims (10)

  1. 少なくとも一つの可塑化プラスチック材料管材が導入され得る少なくとも一つの第一形式の成形装置(10)を備え、プラスチック容器に対してブロー成形、充填およびシールの各プロセスを実施する製造装置において、
    各第一形式の成形装置(10)は軸線(20)回りにおいて空間的に離間された個々のステーション(22、24、26、28)へと旋回可能であり、且つ、少なくとも一つのステーション(24)は容器をブロー成形する機能を果たすと共に、別のステーション(26)は斯くブロー成形された容器を充填してシールする機能を果たすことを特徴とする製造装置。
  2. 第一ステーション(22)において各可塑化プラスチック材料の管材は前記第一形式の成形装置(10)へと導入可能であり、
    該管材は旋回方向において追随する第二ステーション(24)において容器を製造するためにブロー成形が行われ、
    ブロー成形された容器は旋回方向において追随する第三ステーション(26)にて無菌状態下で充填され且つシールされ、且つ、
    旋回方向において追随する第四ステーション(28)において無菌状態下でブロー成形、充填およびシールされた各容器から成形金型を取り外すプロセスが行われる請求項1に記載の製造装置。
  3. 前記四つのステーション(22、24、26、28)は前記成形装置(10)の旋回方向において90°の周方向距離で互いから離間され、且つ、
    四つの前記第一形式の成形装置(10)が順次に各ステーション(22、24、26、28)へと旋回される請求項2に記載の製造装置。
  4. 各第一形式の成形装置(10)は鉛直軸線(20)回りに旋回可能であり、且つ、
    各ステーション(22、24、26、28)は静止的となるように取付けられる請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造装置。
  5. 前記第一形式の成形装置(10)に加えて第二形式の成形装置(32)が設けられ、第二形式の成形装置(32)は各プラスチック容器の開放ネックおよびヘッド側において該プラスチック容器を無菌シールする機能を果たし、該成形装置(32)により各容器は無菌状態下で流体が充填され得る請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造装置。
  6. 前記第一形式の成形装置(10)は静止的とされるように取付けられた前記第二形式の成形装置(32)の駆動ユニット(64、66)の下方の位置へと旋回可能であり、且つ、
    上記第一および第二の成形装置(10;32)の関連する成形型(10;60)は共通長手軸線を形成する請求項5に記載の製造装置。
  7. 各成形装置(10;32)は、成形金型を少なくともシールするシール位置(I−I)へと各成形型(40、40a;60)を移動させるリンク制御構成要素(42;64)により、少なくとも一つの成形型(40、40a;60)を移動するために起動せしめられ、且つ、
    上記リンク制御構成要素(42;60)は、好適には電気式ステップモータの形態である駆動器(44;66)により作動される請求項5または6に記載の製造装置。
  8. 各第一形式の成形装置(10)に対する駆動器(44)は、少なくとも前記ステーション(22、28)の一部上に静止的となるように取付けられ、且つ、
    該成形装置(10)は連結点において上記駆動器(44)の被動シャフトに連結される請求項7に記載の製造装置。
  9. 前記第一成形装置(10)に対する駆動シャフト(46)は該装置の旋回軸線(20)に対して垂直に延び、
    前記第二形式の成形装置(32)に対する前記別の駆動器(66)の前記別の駆動シャフトは前期旋回軸線(20)と平行に延び、且つ、
    上記別の駆動器(66)は静止的となるように上記第二成形装置(32)に取付けられる請求項8に記載の製造装置。
  10. 前記個々のステーション(22、24、26)間には、前記第一形式の成形装置(10)の自由開口を覆うことで各容器開口が無菌状態下でシールされる前に該容器開口を覆う層流ユニットもしくは無菌バリアが設けられる請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造装置。
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