JP2009523636A - 容器をブロー成形するための装置 - Google Patents
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Abstract
本発明による装置は、容器をブロー成形するために用いる。熱可塑性材料から成るパリソンを加熱路の領域で加熱させ、次にブロー機構に受け渡す。ブロー機構は、パリソンを容器に成形するための少なくとも1つのブローステーションを備えている。パリソンを操作するため、少なくとも1つのやっとこ状の搬送要素が2つのやっとこアームを備え、これらやっとこアームはやっとこ担持体に対し相対的に回動可能に配置されている。やっとこアームのそれぞれは、それぞれ少なくとも1つのレバーを介して、少なくとも部分的に両やっとこアームの間に配置されている中央要素と連結されている。両やっとこアームのそれぞれは少なくとも1つのばねによって中央要素に対し弾性付勢されている。
Description
本発明は、熱可塑性材料から成るパリソンを加熱するための加熱路とブロー機構とを有している、容器をブロー成形するための装置であって、ブロー機構がパリソンを容器に成形するための少なくとも1つのブローステーションを有し、パリソンを操作するため、少なくとも1つのやっとこ状の搬送要素が2つのやっとこアームを備え、これらやっとこアームがやっとこ担持体に対し相対的に回動可能に配置されている前記装置に関するものである。
ブロー成形圧を作用させて容器を成形する場合、熱可塑性材料(たとえばPET(ポリエチレンテレフタラート))から成っているパリソンは、ブロー成形機内部において種々の加工ステーションに供給される。この種のブロー成形機は、典型的には、加熱装置とブロー機構とを有し、ブロー機構の領域において、予め温度調整したパリソンを両軸方向に配向することで該パリソンを膨張させ容器を形成させる。膨張は圧縮空気を用いて行われ、圧縮空気は膨張されるパリソンの内部へ導入される。パリソンをこのように膨張させる際の方法技術的なプロセスに関しては特許文献1に説明されている。その冒頭で説明されている、加圧状態にあるガスの導入部は、発生する容器のブローホールに圧力ガスを導入させる部分、および、ブロー成形開始時にパリソンに圧力ガスを導入させる部分をも有している。
容器を成形するためのブローステーションの基本的な構成に関しては特許文献2に記載されている。また、パリソンを温度調整する可能な態様に関しては特許文献3に説明されている。
ブロー成形装置の内部では、パリソンとブロー成形された容器とを種々の操作装置を用いて搬送することができる。特に、パリソンを嵌合させる搬送心棒を使用することは公知である。しかし、他の搬送装置を用いてパリソンを操作することもでき、たとえばパリソンを操作するやっとこの使用、パリソンの保持のために該パリソンの口領域に挿入可能な拡開心棒の使用もその構造的な例である。
搬送ホイールを使用した容器の操作はたとえば特許文献4に記載されており、1つの搬送ホイールをブローホイールと搬出路との間に配置し、他の搬送ホイールを加熱路とブローホイールとの間に配置する構成になっている。
前述したパリソンの操作にはいわゆる2段階方式で行われるものがある。すなわち、まずパリソンを射出成形法で製造し、次に中間蓄積してその後温度に関しコンディショニングを行い、容器にブロー成形させる。他方いわゆる1段階方式を適用したものもある。この方式では、パリソンを射出成形技術で製造し十分に固化した直後に、適宜温度調整してブロー成形する。
使用されるブローステーションに関しては種々の実施態様が知られている。回転搬送ホイール上に配置されるブローステーションの場合には、型担持体を本のように開閉させる構成のものが多い。他方、互いに変位可能な型担持体或いは他の態様で案内される型担持体を使用することも可能である。特に複数のキャビティを収容するのに適している位置固定の型担持体の場合には、互いに平行に配置された板を型担持体として使用するのが通常である。
パリソンを操作するためのやっとこは単独で使用されることもあれば、他の担持要素または操作要素と組み合わせて使用されることもある。たとえば、パリソンはその搬送路の一部分に沿って搬送心棒により保持され、搬送路の少なくとも1つの他の部分に沿ってやっとこを使用した操作が可能である。しかしながら、従来使用されていたやっとこは、パリソンに対する慎重な操作および同時に確実な操作に関し立てられるあらゆる要求を満たすものではない。
主要な要求は、単位時間当たりのパリソン搬送率が高い状態でパリソンを確実に且つ不具合なしに操作することである。合目的には、やっとこを、パリソンを操作するためにもブロー成形される瓶を操作するためにも適しているようにすべきである。さらに、やっとこの操作によるパリソンの機械的損傷を回避または減少すべきである。
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の装置において、搬送速度が高い場合にパリソンの確実な搬送が可能になるように構成することである。
この課題は、本発明によれば、やっとこアームのそれぞれが、それぞれ少なくとも1つのレバーを介して、少なくとも部分的に両やっとこアームの間に配置されている中央要素と連結されていること、両やっとこアームのそれぞれが少なくとも1つのばねによって中央要素に対し弾性付勢されていることによって解決される。
両やっとこアームの間に中央要素を配置することにより、両やっとこアームの間にパリソンを挿入することによりやっとこアームを自動的に閉鎖することができ、さらにその結果、中央要素を押圧することができる。同様に、パリソンを解放するために中央要素を位置決めすること、これによりやっとこアームの解放回動運動とパリソンの放出とを実施することができる。
前述した、および後述する、やっとこアームを使用したパリソンの操作は、同様に、ブロー成形された容器に対しても適用する。これに関してはその都度言及しない。やっとこアームを中央要素に対し弾性的に固定することにより、別個のロック手段または能動的な操作要素を使用せずにパリソンまたは瓶の自動的な保持が可能になる。
運動の簡単な連動は、レバーが中央要素の中心縦軸線に対し傾斜して配置されていることによって可能になる。
特に、レバーがやっとこ担持体とは逆の方向において斜め前方へ指向するように配置されていることが考えられる。
やっとこアームの所定の位置を安定化させるには、ばねがそのばね縦軸線によって前記中心縦軸線に対し傾斜するように配置されていることが寄与する。
特に有利なのは、ばね縦軸線がやっとこ担持体とは逆の方向において斜め前方に指向するように配置されていることである。
コンパクトな構成は、中央要素がやっとこ担持体に対し相対的に可動に案内されていることによって可能になる。
閉鎖状態での高い機械的安定性は、中央要素が側部領域において段状の輪郭を有し、やっとこアームが中央要素の輪郭に適合した外側輪郭を有していることによって達成できる。
パリソンに対する慎重な操作は、やっとこアームが、やっとこ担持体とは逆の側のその拡大部の領域に、パリソンに適合した保持輪郭を有していることによって得られる。
同様に、中央要素が、やっとこ担持体とは逆の側のその拡大部の領域に、パリソンの外側形状に適合した押圧面を有していることも、簡単な制御性とパリソンに対する慎重な操作に寄与する。
外部からの搬送要素の制御は、中央要素がカム制御部に適合したピックアップ部を有していることだけで得られる。
簡潔な機械的構成は、カム制御部が搬送要素の開口運動を予め設定するためだけに形成されていることによって得られる。
搬送要素の保持位置における状態安定性は、ばね縦軸線が少なくとも部分的にレバー縦軸線と前記中心縦軸線との間に延在するように、ばね縦軸線は搬送要素の閉鎖状態でレバー縦軸線に対し傾斜して配置されていることによって達成される。
搬送要素の開口位置で状態をさらに安定化させるため、ばね縦軸線は、搬送要素の開口状態において、少なくとも部分的に前記中心縦軸線に対し外側に且つレバー縦軸線の横に延在している。
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図1と図2はパリソン(1)をブロー成形して容器(2)を形成するための装置の基本構成図である。なお、この配置構成は図示したように行なってもよいが、鉛直面内で180゜回転させた配置構成でもよい。
図1と図2はパリソン(1)をブロー成形して容器(2)を形成するための装置の基本構成図である。なお、この配置構成は図示したように行なってもよいが、鉛直面内で180゜回転させた配置構成でもよい。
容器(2)の成形装置は実質的にブローステーション(3)から成り、ブローステーション(3)はパリソン(1)を挿着可能なブロー成形型(4)を備えている。パリソン(1)はたとえばポリエチレンテレフタラートから成る射出成形品である。パリソン(1)をブロー成形型(4)に挿着し、且つ完成した容器(2)を取り出すことができるようにするため、ブロー成形型(4)は型半部分(5,6)と底部(7)とから成っている。底部(7)は昇降装置(8)により位置決め可能である。パリソン(1)はブローステーション(3)の領域において保持要素(9)によって固定されていて。パリソン(1)をたとえばやっとこ或いは他の操作手段を介して直接ブロー成形型(4)に挿着することが可能である。
圧縮空気の誘導を可能にするため、ブロー成形型(4)の下方には接続ピストン(10)が配置されている。接続ピストン(10)はパリソン(1)に圧縮空気を供給するとともに、密封の用をも成す。他方、変形実施形態では、固定の圧縮空気管を使用することも基本的には考えられる。
パリソン(1)の引伸ばしは、本実施形態では、引伸ばし棒(11)を用いて行う。引伸ばし棒(11)はシリンダ(12)により位置決めされる。他の実施形態によれば、ピックアップローラによって付勢されるカムセグメントを介して引伸ばし棒(11)の機械的位置決めを行う。カムセグメントの使用は、特に、多数のブローステーション(3)が1つの回転ブロー成形ホイール上に配置されている場合に合目的である。
図1に図示した実施形態の場合、引伸ばしシステムは、2つのシリンダ(12)のタンデム配置が可能であるように構成されている。引伸ばし棒(11)は、本来の引伸ばし工程を開始する前に、まず第1次シリンダ(13)によりパリソン(1)の底部(14)の領域まで移動させる。本来の引伸ばし工程を実施している間、引伸ばし棒を走出させた第1次シリンダ(13)は、該第1次シリンダ(13)を担持している往復台(15)とともに第2次シリンダ(16)により位置決めされ、或いはカム制御部を介して位置決めされる。特に、引伸ばし工程を実施している間に曲線軌道に沿って滑動するガイドローラ(17)により実際の引伸ばし位置が設定されるように、第2次シリンダ(16)をカム制御して使用することが考えられる。ガイドローラ(17)は第2次シリンダ(16)により案内軌道に対し押圧される。往復台(15)は2つの案内要素(18)に沿って滑動する。
担持体(19,20)の領域に配置される型半部分(5,6)を閉じた後、ロック装置(20)を用いて担持体(19,20)を互いにロックさせる。
パリソン(1)の口部分(21)の種々の形状に適合させるため、図2によれば、ブロー成形型(4)の領域に別個のスレッドインサート(22)を使用する。
図2はブロー成形された容器(2)に加えて破線でパリソン(1)を示すとともに、成長している容器ブローホール(23)を概略的に図示したものである。
図3はブロー成形機の基本構成を示す。ブロー成形機は加熱路(24)と回転ブローホイール(25)とを備えている。パリソン(1)はパリソン装入部(26)を起点として搬送ホイール(27,28,29)により加熱路(24)の領域へ搬送される。加熱路(24)に沿って放射加熱器(30)とファン(31)とが配置され、パリソン(1)を温度調整するようになっている。パリソン(1)を十分に温度調整した後、パリソン(1)はブローホイール(25)へ搬送される。ブローホイール(25)の領域にはブローステーション(3)が配置されている。ブロー成形を完了した容器(2)は他の搬送ホイールにより排出路(32)に供給される。
容器(2)内に充填される食料品、特に飲料物の長い有効寿命を保証するような材料特性を容器(2)が有するようにパリソン(1)を容器(2)に成形するには、パリソン(1)の加熱と配向の際に特別な方法ステップを厳守する必要がある。さらに、特殊な寸法規定を厳守することにより有利な成果を得ることができる。
熱可塑性材料としては種々のプラスチックを使用することができる。たとえばPET,PENまたはPPを使用できる。
配向工程を実施している間のパリソン(1)の膨張は圧縮空気の供給により行う。圧縮空気の供給は、ガス(たとえば圧縮空気)を低圧レベルで供給するブロー成形前段階と、ガスを高圧レベルで供給する次のブロー成形主段階とに分ける。典型的には、ブロー成形前段階を実施している間は10バールないし25バールの範囲の圧力を持った圧縮空気を供給し、ブロー成形主段階を実施している間は25バールないし40バールの範囲の圧力を持った圧縮空気を供給する。
図3からわかるように、図示した実施形態の場合、加熱路(24)は周回する多数の搬送要素(33)から形成され、これらの搬送要素(33)はチェーン状に互いに列設され、転向ホイール(34)によって案内されている。特に、チェーン状に配置することにより実質的に長方形の基本輪郭を張るよう想定している。図示した実施形態の場合、加熱路(24)の搬送ホイール(29)側および装入ホイール(35)側の拡がり領域には比較的大きなサイズの単独の転向ホイール(34)が使用され、この領域に隣接している転向領域には比較的小サイズの2つの転向ホイール(36)が使用されている。しかし基本的には他の任意のガイドも考えられる。
搬送ホイール(29)と装入ホイール(35)とを互いに可能な限り密に配置することができるようにするにはこの種の配置が特に合目的であることが判明した。というのは、加熱路(24)の対応する拡がり領域には3つの転向ホイール(34,36)が位置決めされ、より厳密に言えば、小さいほうの転向ホイール(36)がそれぞれ加熱路(24)の直線部への移行領域に位置決めされ、大きいほうの転向ホイール(34)が搬送ホイール(29)と装入ホイール(35)とに直接移行する領域に位置決めされているからである。チェーン状の搬送要素(33)を使用する代わりに、たとえば回転加熱ホイールを使用してもよい。
容器(2)のブロー成形が終了した後、容器(2)は取り出しホイール(37)によりブローステーション(3)から搬出され、搬送ホイール(28)と搬出ホイール(38)とを介して搬出路(32)へ搬出される。
図4に図示した加熱路(24)の変形実施形態では、より多くの放射加熱器(30)を設けることにより、単位時間当たりより大量のパリソン(1)を温度調整することができる。この変形実施形態では、ファン(31)が冷却空気を冷却空気管路(39)の領域へ誘導する。冷却空気管路(39)はそれぞれ付設の放射加熱器(30)に対向配置され、排流穴を介して冷却空気を放出する。このように排流方向を設定することにより、冷却空気の流動方向は実質的にパリソン(1)の搬送方向に対し横方向に実現される。冷却空気管路(39)は、放射加熱器(30)に対向している表面の領域に、加熱放射線のための反射器を備えていてもよい。同様に、放出された冷却空気を介して放射加熱器(30)の冷却を行うようにしてもよい。
パリソン(1)の搬送と容器(2)の搬送とを異なる態様で行なってよい。1つの実施形態によれば、パリソンは少なくともその搬送経路の大部分に沿って搬送心棒により担持される。しかし、パリソンの外面に係合するやっとこ、或いは、パリソンの口領域に挿入される内側心棒を使用してパリソンの搬送を行なってもよい。同様に、パリソンの空間的配向に関しては種々の実施形態が考えられる。
1つの実施形態によれば、パリソンはパリソン装入部(26)の領域でその口部が鉛直方向上向きになるように配向されて供給され、次に回転せしめられ、加熱路(24)とブローホイール(25)とに沿ってその口部が鉛直方向下向きになるように配向されて搬送され、排出路(32)に達する前に再び回転せしめられる。他の実施形態によれば、パリソン(2)は加熱路(24)の領域においてその口部が鉛直方向下向きになるように配向されて加熱され、ブローホイール(25)に達する前に再び180゜回転せしめられる。
第3の実施形態によれば、パリソンは、ブロー成形機全領域を、転向過程を実施せずにその口部が鉛直方向上向きに配向されて搬送される。
図5は、やっとこ状の搬送要素(41)によって保持されているパリソン(1)の斜視図である。同様の態様で搬送要素(41)はブロー成形された容器(2)をも位置決めすることができる。搬送要素(41)はやっとこ担持体(42)を有し、やっとこ担持体(42)は回り継手(43,44)を介してやっとこアーム(45,46)と結合されている。やっとこアーム(45,46)はレバー(47,48)を介して中央要素(49)と連結されている。レバー(47,48)は回り継手(50,51)によってやっとこアーム(45,46)と結合され、回り継手(52,53)によって中央要素(49)と結合されている。中央要素(49)は繰り抜き部(54)を有し、繰り抜き部(54)には、やっとこ担持体(42)と結合される保持要素(55)が挿着されている。これとは択一的な実施形態によれば、保持要素(55)は中央要素(49)と一体に結合されていてもよい。
回り継手(43,44,50,51,52,53)のうちの少なくとも1つは、ピン・繰り抜き部組み合わせ体、ヒンジ、フィルム型枢着部または固体型枢着部として実現されていてよい。フィルム型枢着部または固体型枢着部を使用する場合には、ばね(56,57)を除く搬送要素(41)のすべての構成部材を一体に形成し、或いは、これら構成部材のいくつかをまとめることで1個または複数個のモジュールを形成させてよい。
やっとこアーム(45,46)は補助的にばね(56,57)を介して保持要素(55)と結合されている。好ましくは、ばね(56,57)は引張りばねとして形成され、保持要素(55)とは逆の側のその拡大部の領域においてピン(58,59)により保持される。ピン(58,59)は回り継手(50,51)の延長部として配置されている。
図5は搬送要素(41)を閉鎖状態で示したもので、この閉鎖状態では、パリソン(1)はやっとこアーム(45,46)によって保持されている。ばね(56,57)により、やっとこアーム(45,46)と中央要素(49)とは図示した閉鎖位置で安定化される。図からわかるように、レバー(47,48)のレバー長軸(60,61)とばね(56,57)のばね長軸(62,63)とは中央要素(49)の中心縦軸線(64)に対し斜めに配置されている。この場合、レバー長軸(60,61)とばね長軸(62,63)とは中心縦軸線(64)に関しパリソン(1)の方向へ斜め前方に指向している。
図5に図示した実施形態の場合、中心縦軸線(64)は搬送要素(41)の対称軸線である。この場合、中央要素(49)はやっとこアーム(45,46)の間に配置され、やっとこアーム(45,46)は、図示した閉鎖位置では、中央要素(49)に側方から当接している。
図6は、やっとこアーム(45,46)の開口運動を実施した後の図5の配置構成を示したものである。ここに図示した実施形態によれば、保持要素(55)は中央要素(49)としっかりと結合され、中央要素(49)とともにやっとこ担持体(45)に対し相対的に移動せしめられる。この移動はたとえば外部のカム制御部によって行うことができる。中央要素(49)の位置決め運動によりレバー(47,48)は、よってやっとこアーム(45,46)も回動してパリソン(1)を解放する。
図7は、図5の配置構成の機能原理をさらにわかりやすく説明するための平面図である。この図から特にわかるように、レバー縦軸線(60,61)とばね縦軸線(62,63)とは互いに斜めに配置されている。これによってばね(56,57)はやっとこアーム(45,46)を中央要素(49)のほうへ引張り、パリソン(1)を搬送要素(41)によって保持させる。図示した位置の場合、レバー(47,48)はオーバーデッドポイントにあり、その結果ばね力によって中央要素(49)が中心縦軸線(64)の方向に変位するので、搬送要素(41)の閉鎖状態を安定化させる。
図8は、パリソン(1)を解放させるために搬送要素(41)が開口した後の図7の配置構成を示した図である。この場合、中央要素(49)は外部の調整力により中心縦軸線(64)の方向に移動しており、やっとこアーム(45,46)はレバー(47,48)を介して連結されているために開口している。図示した位置では、レバー縦軸線(60,61)とばね縦軸線(62,63)とはこの場合も互いに斜めに配置されている。しかしながら、レバー(47,48)の傾斜は図7の位置に比べるとそれぞれ該レバー(47,48)の反対側で行われる。レバー縦軸線(60,61)とばね縦軸線(62,63)が図8に図示した配置になっているので、ばね(56,57)の力が図示した開口位置を安定化させ、その結果外部の力を作用させずにこの状態が維持される。
このように、以上図面を用いて説明した搬送要素(41)の構成により、該搬送要素(41)は極めて簡単に制御される。たとえば図8を参照すると、パリソン(1)の装入時、パリソン(1)は直接中央要素(49)の押圧面(65)に対し押圧されるので、閉鎖運動を簡単に設定することができる。押圧面(65)の輪郭は、設定した押圧範囲でパリソン(1)の外側輪郭に適合させるのが好ましい。パリソン(1)と押圧面(65)との間の相対運動は避けることができる。極めて小さな調整力でパリソン(1)は中央要素(49)を簡単にやっとこ担持体(42)の方向へ移動させ、最終的な閉鎖運動はばね(56,58)の力により行なわれる。もちろん、中央要素(49)の位置決めをパリソン(1)またはブロー成形した容器(2)によって直接調整する代わりに、カム制御部または他の適当な位置決め要素によって行なってもよい。
搬送要素(41)の、図7の閉鎖状態から図8の開口状態への移行も、わずかな力で行なうことができる。というのは、開口運動の最初の部分だけを制御すればよく、レバー縦軸線(60,61)とばね縦軸線(62,63)とのオーバーラップ状態が過ぎた後に、ばね(56,57)によって開口運動が終了するからである。
搬送要素(41)はシンメトリカルな開口思想/閉鎖運動の実施を可能にさせ、パリソン(1)に対する摩擦作用を回避する。
Claims (13)
- 熱可塑性材料から成るパリソンを加熱するための加熱路とブロー機構とを有している、容器をブロー成形するための装置であって、ブロー機構がパリソンを容器に成形するための少なくとも1つのブローステーションを有し、パリソンを操作するため、少なくとも1つのやっとこ状の搬送要素が2つのやっとこアームを備え、これらやっとこアームがやっとこ担持体に対し相対的に回動可能に配置されている前記装置において、やっとこアーム(45,46)のそれぞれが、それぞれ少なくとも1つのレバー(47,48)を介して、少なくとも部分的に両やっとこアーム(45,46)の間に配置されている中央要素(49)と連結されていること、両やっとこアーム(45,46)のそれぞれが少なくとも1つのばねによって中央要素(49)に対し弾性付勢されていることを特徴とする装置。
- レバー(47,48)が中央要素(49)の中心縦軸線(64)に対し傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- レバー(47,48)がやっとこ担持体(42)とは逆の方向において斜め前方へ指向するように配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- ばね(56,57)はそのばね縦軸線(62,63)が前記中心縦軸線(64)に対し傾斜するように配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の装置。
- ばね縦軸線(62,63)がやっとこ担持体(42)とは逆の方向において斜め前方に指向するように配置されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一つに記載の装置。
- 中央要素(49)がやっとこ担持体(42)に対し相対的に可動に案内されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一つに記載の装置。
- 中央要素(49)が側部領域において段状の輪郭を有し、やっとこアーム(45,46)が中央要素(49)の輪郭に適合した外側輪郭を有していることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一つに記載の装置。
- やっとこアーム(45,46)が、やっとこ担持体とは逆の側のその拡大部の領域に、パリソン(1)に適合した保持輪郭を有していることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一つに記載の装置。
- 中央要素(49)が、やっとこ担持体(42)とは逆の側のその拡大部の領域に、パリソン(1)の外側形状に適合した押圧面(65)を有していることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一つに記載の装置。
- 中央要素(10)がカム制御部に適合したピックアップ部を有していることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一つに記載の装置。
- カム制御部が搬送要素(41)の開口運動を予め設定するためだけに形成されていることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一つに記載の装置。
- ばね縦軸線(62,63)が少なくとも部分的にレバー縦軸線(60,61)と前記中心縦軸線(64)との間に延在するように、ばね縦軸線(62,63)は搬送要素(41)の閉鎖状態でレバー縦軸線(60,61)に対し傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一つに記載の装置。
- ばね縦軸線(62,63)が、搬送要素(41)の開口状態において、少なくとも部分的に前記中心縦軸線(64)に対し外側に且つレバー縦軸線(60,61)の横に延在していることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか一つに記載の装置。
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