JP2013208880A

JP2013208880A - ブロー成形装置及びブロー成形方法

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Publication number: JP2013208880A
Application number: JP2012082254A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tabata; 真一田端
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP5701809B2

Abstract

【課題】プリフォームが延伸される際の芯ずれを防止する。
【解決手段】有底筒状に形成されたプリフォームPを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形装置である。型内に配置される支持ピン3は、プリフォームの底部P4を外側から支持するヘッド3aと、ヘッド3aに接続されプリフォームPの延伸方向に昇降可能なシャフト3bとを備える。ヘッド3aは、プリフォームの底部P4を支持する一端に、底部P4の少なくとも一部を受容するための凹部3cが形成されているとともに、当該凹部3cの表面に、支持ピン3の中心軸線O1に向かって指向する突起3p₁が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリフォームをブロー成形して容器を成形するブロー成形装置及びブロー成形方法に関するものであり、特に、型内に配置された支持ピンを用いて、プリフォームが延伸される際の芯ずれを防止する装置及び方法に関するものである。

ブロー成形装置としては、例えば、金型と、プリフォームを内側から延伸させる延伸ロッドと、プリフォームの底部を外側から支持する支持ピンとを有する装置であって、支持ピンの先端が凸形状となっているものがある。

特開２００４−１２２４５７号公報

しかしながら、上述した従来の装置では、支持ピンの先端が凸形状となっているため、支持ピンのみでは、プリフォームの底部を安定して支持することができず、プリフォームが芯ずれをおこすおそれがある。

本発明の目的とするところは、プリフォームをブローして容器を成形する際の芯ずれを防止できる新規のブロー成形装置及びブロー成形方法を提供することにある。

本発明のブロー成形装置は、有底筒状に形成されたプリフォームを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形装置おいて、前記型内に支持ピンが配置され、前記支持ピンは、前記プリフォームの底部を外側から支持するヘッドと、前記ヘッドに接続され前記プリフォームの延伸方向に昇降可能なシャフトとを備え、前記ヘッドは、前記プリフォームの底部を支持する一端に、前記プリフォームの底部の少なくとも一部を受容するための凹部が形成されているとともに、当該凹部の表面に、支持ピンの中心軸線に向かって指向する突起が形成されている、ことを特徴とするものである。

本装置では、前記突起を、前記中心軸線周りに間隔を置いて配置される複数の突起とすることができる。この場合、前記突起を、前記中心軸線に向かって上方に伸びる突起とすることもできる。また、本装置では、前記突起を、径方向に沿って伸びる突起とすることができる。

本装置において、前記支持ピンは、その上昇姿勢にて前記プリフォームの底部を支持し、ブロー成形による前記プリフォームの延伸に応じて下降するように構成されていることが好ましい。この場合、本装置には、前記支持ピンの下降時に前記プリフォームに抵抗を付与する抵抗付与手段を設けることが好ましい。

また、本装置では、ヘッドの上端が平坦な面としてなることが好ましい。更に、ヘッドには、凹部の外側に、他端に向かって末広がりに伸びる傾斜面を設けることができる。

本発明のブロー成形方法は、有底筒状に形成されたプリフォームを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形方法において、
前記型内に支持ピンが配置されたブロー成形装置であって、
前記支持ピンは、前記プリフォームの底部を外側から支持するヘッドと、前記ヘッドに接続され前記プリフォームの延伸方向に昇降可能なシャフトと、を備え、
前記ヘッドは、前記プリフォームの底部を支持する一端に、前記プリフォームの底部の少なくとも一部を受容するための凹部が形成されているとともに、当該凹部の表面に、支持ピンの中心軸線に向かって指向する突起が形成されている、ブロー成形装置を用い、
前記支持ピンにより、その上昇姿勢にて前記プリフォームの底部を支持し、ブロー成形による前記プリフォームの延伸に応じて前記支持ピンを下降させる、
ことを特徴とする方法である。

本成形方法では、ブロー成形時に前記プリフォームに抵抗を付与しながら前記支持ピンを下降させることが好ましい。

本発明によれば、支持ピンのヘッドに、プリフォームの底部を受容するための凹部を形成するとともに、当該凹部の表面に、前記支持ピンの中心軸線に向かって指向する突起が形成されていることにより、プリフォームがブローされる際の芯ずれを防止することができる。

加えて、本発明によれば、ヘッドに設けた突起が溶融したプリフォームの底部に潜り込んで引っ掛かるため、気体や液体などのブロー流体のみで延伸させる場合に好適である。

本発明のブロー成形装置の一形態であって、プリフォームを型締めした状態を示す断面図である。同形態において、プリフォームを用いたブロー成形が完了した状態を示す断面図である。（ａ）は、同形態に係る、支持ピンの要部斜視図であり、（ｂ）は、同支持ピンの一部をプリフォームとともに示す拡大断面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明に従う支持ピンの各種変形例の一部を示す拡大断面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明に従う支持ピンの更に他の各種変形例の一部を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の様々な実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、飲料用の容器（ボトル）を成形するブロー成形装置として説明するが、本発明の技術的範囲は、飲料用の容器に限定されることはなく、例えば、化粧品用の容器、薬品用の容器等その他の容器を成形することができる。

図１及び図２には、プリフォームＰをブロー成形により延伸して容器Ｃを成形するブロー成形装置の一例を示す。図１は、ブロー成形装置１０に、有底筒状（試験管状）に予備形成されたプリフォームＰを取り付けた状態を示すものであり、図２は、図１の状態からプリフォームＰの口部Ｐ１を通じて高圧の空気、液体などの流体（以下、「ブロー流体」）を吹き込み、容器Ｃにブロー成形した状態を示すものである。

ブロー成形装置１０は、図1に示すように、ブロー成形のための型として、本体割金型１及び底部金型２、並びに、これら金型１，２とともにその内側にキャビティ４を形成する支持ピン３を備えている。本体割金型１は、プリフォームＰに形成されたネックリングＰ２で位置決めされるとともに、ネックリングＰ２の下側に形成された胴部Ｐ３の上端を挟持している。なお、図示の本体割金型１及び底部金型２は、本発明に従う一例であり、その他の構成、例えば、本体割金型１及び底部金型２を一体に形成して割金型とすることもできる。

支持ピン３は、底部金型２の中央に配置されている。支持ピン３は、プリフォームＰの底部Ｐ４をプリフォームＰの外側から支持するヘッド３ａと、このヘッド３ａに接続されるシャフト３ｂとを備えている。シャフト３ｂは、底部金型２を貫通してプリフォームＰの延伸方向に昇降可能に配置されている。本形態では、支持ピン３の中心軸線Ｏ１は、キャビティ４（容器Ｃ）の中心軸線に一致するように軸合わせされている。

ヘッド３ａは、図１に示すように、プリフォームＰを支持する上端３ｅ₁に、凹部３ｃが形成されている。凹部３ｃは、同図に示すように、プリフォームの底部Ｐ４の少なくとも一部を受容する。凹部３ｃは、図３（ａ）に示すように、上端３ｅ₁に円形の開口部を形成する。これにより、ヘッド３ａの上端３ｅ₁は、凹部３ｃを縁取る平坦な環状面としてなる。また、凹部３ｃの表面形状は、半球面状、円筒形形状、又は、これらを組み合わせた形状とすることができる。

加えて、凹部３ｃの表面には、上端３ｅ₁から中心軸線Ｏ１に向かって指向する突起３ｐ₁が形成されている。突起３ｐ₁は、例えば、多角形、円柱形、半球形等に形成することができる。特に、半球形の場合、その断面形状は、真円形状のみならず、楕円形状とすることができる。突起３ｐ₁は、溶融したプリフォームの底部Ｐ４に潜り込んで底部Ｐ４を引っ掛けることができる一方で、型抜きの際に比較的容易に抜けるように形成されている。

また、突起３ｐ₁は、中心軸線Ｏ１周りに間隔を置いて複数設けられている。本形態では、中心軸線Ｏ１周りに４箇所の位置に配置されているが、突起３ｐ₁の個数は、増減させることも可能である。例えば、突起３ｐ₁を３箇所に配置することができる。また、突起３ｐ₁を複数配置した場合には、当該突起３ｐ₁を中心軸線Ｏ１周りに等間隔に配置することが好ましい。さらに、突起３ｐ₁は、少なくとも１つあればよい。このため、突起３ｐ₁を中心軸線Ｏ１周りに全周に亘って形成することで、環状突起とすることもできる。

ここで、図１〜３を参照して、本発明に従うブロー成形装置１０を用いた容器Ｃのブロー成形方法を説明する。

図１に示すように、先ず、加熱されることで軟化したプリフォームＰを金型内に型締めする。これにより、プリフォームＰの胴部Ｐ３がキャビティ４内に収容される。キャビティ４内に収容された胴部Ｐ３は、同図に示すように、上昇姿勢の支持ピン３によって支持される。このとき、溶融状態の底部Ｐ４は、凹部３ｃに収容されるとともに、この凹部３ｃに設けられた突起３ｐ₁に係合して保持される。これにより、キャビティ４内では、プリフォームＰの中心軸線Ｏ２が、キャビティ４（支持ピン３）の中心軸線Ｏ１に一致するように軸合わせされることで、その軸（芯）ずれが防止される。

なお、図１は、ブロー開始前のタイミングで予め、プリフォームＰに対し支持ピン３を上昇させ、その上昇姿勢で保持した状態であるが、ブロー開始前のタイミングで、支持ピン３を下げた状態でプリフォームＰとの間に隙間を形成しておき、その後、ブローが開始された成形過程（延伸途中）において、プリフォームＰの底部Ｐ４を支持するようにしてもよい。

次いで、図１の状態から、プリフォームの口部Ｐ１からプリフォームＰの内部に高圧の空気、液体などのブロー流体を吹き込む（ブローする）。このとき、支持ピン３は、プリフォームＰ内の圧力上昇（プリフォームＰの延伸）とともに、底部金型２の方向に下降する。このため、口部Ｐ１から高圧空気等を吹き込めば、キャビティ４内のプリフォームＰを中心軸線Ｏ１方向に沿って延伸させるとともに、プリフォームＰを径方向（中心軸線Ｏ１に対して直交する方向）に膨張させることができる。

このように、ブロー成形装置１０を用いれば、キャビティ４内では、プリフォームＰが芯ずれを起こすことがない。従って、ブロー成形装置１０を用いれば、図２に示すように、容器Ｃをブロー成形することができる。

加えて、本形態によれば、ヘッド３ａに設けた突起３ｐ₁が溶融したプリフォームＰの底部Ｐ４に潜り込んで引っ掛かるため、ブロー流体のみで延伸させる場合に好適である。

ここで、ブロー成形装置１０には、支持ピン３が下降する時に、プリフォームＰに対して抵抗を付与する抵抗付与手段（図示省略）を設けることができる。抵抗付与手段としては、例えば、サーボモータ、空気圧や油圧等の流体圧シリンダ、ばねに代表される弾性部材等が挙げられる。このように、抵抗付与手段を設ければ、本形態のように、プリフォームＰを延伸させるための延伸ロッドを省略した場合でも、当該手段から付与される抵抗によって、中心軸線Ｏ１方向および径方向の延伸を調整することができる。

なお、容器Ｃは、図２の状態から、成形金型内での所定のヒートセット、冷却等の熱処理操作後、本体割金型１の開放等の型開き、離型工程を経て製品として取り出される。

本発明では、支持ピン３のヘッド３ａに、プリフォームの底部Ｐ４を受容するための凹部３ｃを形成するとともに、当該凹部３ｃの表面に、中心軸線Ｏ１に向かって指向する突起３ｐ₁が形成されていることにより、プリフォームＰが延伸される際に中心位置（中心軸線Ｏ１）が径方向に変位する芯ずれを防止することができる。

さらに、支持ピン３を用いると、延伸ロッドを省略しても延伸ブロー成形が可能である。また、延伸ロッドを用いる場合、口部Ｐ１の開口面積から延伸ロッドの断面積を引いた面積で、ブロー流体を口部Ｐ１から流入させるが、延伸ロッドを省略する場合、口部Ｐ１の全開口面積で、ブロー流体を流入させることができる。それゆえ、昇圧スピードを上げることができ、その結果、成形時間を短縮することができる。

なお、本発明にも、延伸ロッドを採用することは当然に可能である。即ち、本発明において延伸ロッドを用いた場合であっても、プリフォームＰの芯ずれを防止することができる。

また、本形態のように、ヘッド３ａの上端３ｅ₁を、凹部３ｃを縁取るように、平坦な環状端とすれば、鋭角に突出する部分がヘッド３ａに形成されなくなる。このため、ヘッド３ａを用いて成形した容器Ｃの底部にも、鋭角に窪む部分が成形されない。従って、ヘッド３ａの上端３ｅ₁を平坦な環状端とすれば、ブロー成形時においてプリフォームの底部Ｐ４をヘッド３ａの上面に滑らかに追従させることができるから、ブロー成形した容器Ｃの底部の形状を安定させることができるとともに、容器Ｃの底部の強度を向上させることができる。

次に、図４を参照して、支持ピン３の変形例を説明する。
図４（ａ）には、凹部３ｃに形成した突起を、中心軸線Ｏ１に向かって指向するとともに、当該中心軸線Ｏ１に向かって上方に伸びる突起３ｐ₂とした支持ピン３を示す。図３では、凹部３ｃに形成した突起を、中心軸線Ｏ１に向かって指向するとともに、径方向に沿って伸びる突起３ｐ₁とすることで、底部Ｐ４に対する合力（引っ掛かり力）を高めているのに対し、本形態の突起３ｐ₂では、底部Ｐ４を適当な係合力で保持しつつ、成形品の型抜きをスムースに行うことができる。

また、図４（ｂ）には、中心軸線Ｏ１に向かって指向するとともに、径方向に沿って伸びる突起３ｐ₃を上端３ｅ₁よりも凹部３ｃの奥側に設けたヘッド３ａを示す。本形態では、突起３ｐ₃は、周方向に沿って楕円状に伸びる半球形として形成されている。

更に、図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、支持ピン３の更に他の変形例を示す。
図５（ａ）では、ヘッド３ａは、凹部３ｃの径方向外側に、他端３ｅ₂に向かって末広がりに延びる傘状の傾斜面３ｆが形成されている。ヘッド３ａをシャフト３ｂと同径に形成し、或いは、シャフト３ｂのみで構成して先端に凹部３ｃを形成した場合、プリフォームＰの樹脂がシャフト３ｂの側面に回り込む（巻き込まれる）ことも考えられるが、傾斜面３ｆを形成した場合、こうしたことが起こらない。

更に、傾斜面３ｆの下端３ｅ₂側縁部間の直径（本形態では、ヘッド３ａの直径）Ｄaは、同図に示すように、シャフト３ｂの直径Ｄbよりも大きいことが好ましい。この場合、プリフォームＰの樹脂が、シャフト３ｂの側面に回り込むことをより一層防止することができる。

なお、傾斜面３ｆは、直線状の傾斜面に限定されることなく、例えば、外向きに湾曲する傾斜面、内向きに湾曲する傾斜面、また、円錐状以外にも、角錐形状の傾斜面、又は、かさ歯車のような傾斜面とすることもできる。また、上述した例では、凹部３ｃは、ヘッド３ａの中央に形成されているが、ヘッド３ａの中央から偏芯した位置に形成することもできる。すなわち、プリフォームＰの中心軸線Ｏ２がキャビティ４（支持ピン３）の中心軸線Ｏ１に一致していれば、傾斜面３ｆを偏芯させて設けることもできる。

更に、図５（ｂ）では、ヘッド３ａは、容器Ｃの底部全体を形成する金型として形成されている。この場合、プリフォームＰの樹脂が、シャフト３ｂの側面に回り込む（巻き込まれる）ことがない。

上述したところは、本発明の様々な実施形態であるが、本発明に従えば、様々な変更が可能となる。例えば、支持ピン３は、容器Ｃの底部形状に応じてシャフト３ｂとともに取り外して交換することができる。また、上述の実施形態では、ヘッド３ａとシャフト３ｂとを一体に構成して説明したが、ヘッド３ａとシャフト３ｂを別体とすることもできる。この場合、容器Ｃの底部形状に応じてヘッド３ａのみを交換することができる。また、凹部３ｃの開口部は、円形に限定されることなく、多角形状とすることも可能である。また、各実施形態に採用された構成はそれぞれ、適宜、他の実施形態の構成に置き換えて、又は、組み合わせることができる。

本発明は、有底筒状に形成されたプリフォームを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形装置およびブロー成形方法であれば、様々な装置及び容器の成形方法に採用することができる。

１本体割金型
２底部金型
３支持ピン
３ａヘッド
３ｂシャフト
３ｃ凹部
３ｅ₁ 上端
３ｆ傾斜面
３ｐ₁ 突起
３ｐ₂ 突起
３ｐ₃ 突起
４キャビティ
１０ブロー成形装置
Ｃ容器
Ｐプリフォーム
Ｐ４底部

Claims

有底筒状に形成されたプリフォームを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形装置において、
前記型内に支持ピンが配置され、
前記支持ピンは、前記プリフォームの底部を外側から支持するヘッドと、前記ヘッドに接続され前記プリフォームの延伸方向に昇降可能なシャフトとを備え、
前記ヘッドは、前記プリフォームの底部を支持する一端に、前記プリフォームの底部の少なくとも一部を受容するための凹部が形成されているとともに、当該凹部の表面に、支持ピンの中心軸線に向かって指向する突起が形成されている、ことを特徴とするブロー成形装置。
請求項１において、前記突起は、前記中心軸線周りに間隔を置いて配置される複数の突起であることを特徴とするブロー成形装置。
請求項１又は２において、前記突起は、前記中心軸線に向かって上方に伸びる突起であることを特徴とするブロー成形装置。
請求項１又は２において、前記突起は、径方向に沿って伸びる突起であることを特徴とするブロー成形装置。
請求項1乃至４のいずれか１項において、前記支持ピンは、その上昇姿勢にて前記プリフォームの底部を支持し、ブロー成形による前記プリフォームの延伸に応じて下降するように構成されていることを特徴とするブロー成形装置。
請求項１乃至５のいずれか１項において、前記支持ピンの下降時に前記プリフォームに抵抗を付与する抵抗付与手段を設けたことを特徴とするブロー成形装置。
請求項１乃至６のいずれか１項において、前記ヘッドの上端が平坦な面としてなることを特徴とするブロー成形装置。
請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ヘッドに、前記凹部の外側に、他端に向かって末広がりに伸びる傾斜面を設けたことを特徴とするブロー成形装置。
有底筒状に形成されたプリフォームを型内でブロー成形して容器を成形するブロー成形方法において、
前記型内に支持ピンが配置されたブロー成形装置であって、
前記支持ピンは、前記プリフォームの底部を外側から支持するヘッドと、前記ヘッドに接続され前記プリフォームの延伸方向に昇降可能なシャフトと、を備え、
前記ヘッドは、前記プリフォームの底部を支持する一端に、前記プリフォームの底部の少なくとも一部を受容するための凹部が形成されているとともに、当該凹部の表面に、支持ピンの中心軸線に向かって指向する突起が形成されている、ブロー成形装置を用い、
前記支持ピンにより、その上昇姿勢にて前記プリフォームの底部を支持し、ブロー成形による前記プリフォームの延伸に応じて前記支持ピンを下降させる、
ことを特徴とするブロー成形方法。
請求項９において、ブロー成形時に前記プリフォームに抵抗を付与しながら前記支持ピンを下降させることを特徴とするブロー成形方法。