JP2020121494A - ロータリー成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易なロータリー成形機を提供する。【解決手段】本発明によれば、第１及び第２金型と、カム軸と、カム軌道部材を備えるロータリー成形機であって、第１及び第２金型及びカム軸は、公転軸を中心に回転するように構成され、前記カム軌道部材は、カム軌道を有し、前記カム軸は、前記回転に伴って前記カム軌道に沿うように移動し、前記カム軸の移動に伴って第１及び第２金型が開閉し、前記カム軸の長手方向を軸方向とすると、第１及び第２金型が閉じた時点での前記軸方向と、第１及び第２金型が最も開いた時点での前記軸方向の間の角度が４５度以下である、ロータリー成形機が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリー成形機に関する。

特許文献１のロータリー成形機では、一対の金型を公転させながら開閉することによって、一対の金型の間へのパリソンの供給、パリソンの成形、及び成形体の取り出しを行っている。一対の金型の開閉は、一対の金型の一方と一体である連結杆に保持されたカムローラをカム軌道によって移動させることによって行っている。

特開平１１−３３３９１５号公報

特許文献１では、一対の金型を閉じた時点での連結杆の方向と、一対の金型が最も開いた時点での連結杆の方向の間の角度が９０度以上になっている。このため、カム軌道を立体的に非常に大きく変位させる必要があり、そのようなカム軌道を実現するレールの製造難易度が非常に高い。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造が容易なロータリー成形機を提供するものである。

本発明によれば、第１及び第２金型と、カム軸と、カム軌道部材を備えるロータリー成形機であって、第１及び第２金型及びカム軸は、公転軸を中心に回転するように構成され、前記カム軌道部材は、カム軌道を有し、前記カム軸は、前記回転に伴って前記カム軌道に沿うように移動し、前記カム軸の移動に伴って第１及び第２金型が開閉し、前記カム軸の長手方向を軸方向とすると、第１及び第２金型が閉じた時点での前記軸方向と、第１及び第２金型が最も開いた時点での前記軸方向の間の角度が４５度以下である、ロータリー成形機が提供される。

本発明では、第１及び第２金型が閉じた時点でのカム軸の軸方向と、第１及び第２金型が最も開いた時点でのカム軸の軸方向の間の角度が４５度以下である。このため、特許文献１に比べて、カム軌道の立体的な変位が小さく、そのようなカム軌道の実現が特許文献１に比べて容易である。このため、本発明によれば、製造が容易なロータリー成形機が提供される。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、前記カム軌道は、周方向に沿って前記公転軸からの距離が変化するように構成される、ロータリー成形機である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、前記カム軌道部材は、ベース板を有し、前記カム軌道は、前記ベース板に設けられた環状溝又は環状突起によって構成される、ロータリー成形機である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、第１及び第２金型は、ヒンジ部で連結されており、第１及び第２金型は、前記ヒンジ部を中心とする相対回転によって開閉される、ロータリー成形機である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、前記カム軸の移動がギア機構を介して伝達されて第１及び第２金型が開閉される、ロータリー成形機である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、前記ギア機構は、直線移動を回転移動に変換する機構である、ロータリー成形機である。
好ましくは、前記記載のロータリー成形機であって、前記公転軸は、水平面に対する角度が４５度以下である、ロータリー成形機である。

本発明の一実施形態のロータリー成形機１の正面図である。 位置Ｐ１にある状態の金型ユニット３の左側面図である。 図３Ａは、位置Ｐ１とＰ２の間にある状態の金型ユニット３の左側面図であり、図３Ｂは、位置Ｐ２の間にある状態の金型ユニット３の左側面図である。 カム軸３ｈの円筒部３ｈ１がカム軌道部材５の環状溝５ｂ内に配置されている状態の斜視図である。 １５個の金型ユニット３のカム軸３ｈがカム軌道部材５の環状溝５ｂ内に配置されている状態の正面図である。 レール１１によって構成されたカム軌道５ｃを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．ロータリー成形機１
図１〜図５に示すように、本発明の一実施形態のロータリー成形機１は、環状ベース２と、複数の金型ユニット３と、押出ヘッド４と、カム軌道部材５を備える。本実施形態では、１５の金型ユニット３が環状ベース２の周方向に沿って等間隔に配置されている。

図２に示すように、各金型ユニット３は、支柱３ａと、第１金型（固定型）３ｂと、第２金型（可動型）３ｃと、ヒンジ部３ｄと、ピニオンギア３ｅと、ラックギア３ｆと、支持壁３ｇと、カム軸３ｈを備える。カム軸３ｈは、円筒部３ｈ１と、軸部３ｈ２を備える。

支柱３ａ及び支持壁３ｇは、環状ベース２に固定されている。第１金型３ｂは、支柱３ａに固定されている。第２金型３ｃは、ヒンジ部３ｄを介して第１金型３ｂに固定されている。このため、第２金型３ｃがヒンジ部３ｄを中心に回転することによって第１金型３ｂと第２金型３ｃが開閉可能になっている。

ピニオンギア３ｅは、第２金型３ｃに固定されており、ヒンジ部３ｄを中心にピニオンギア３ｅを回転させることによって第２金型３ｃを回転させることができる。ラックギア３ｆは、リニアガイド（不図示）を介して支持壁３ｇに連結されている。ラックギア３ｆには、軸部３ｈ２が固定されている。軸部３ｈ２は、ベアリングを介して円筒部３ｈ１に固定されている。

図２は、金型３ｂ，３ｃが最も開いた状態を示し、図３Ａは、金型３ｂ，３ｃを閉じる途中の状態を示し、図３Ｂは、金型３ｂ，３ｃを閉じた後の状態を示す。

図２の状態から円筒部３ｈ１が上昇すると、軸部３ｈ２とラックギア３ｆも一緒に上昇する。ラックギア３ｆの上昇に伴ってピニオンギア３ｅ及び第２金型３ｃが時計回りに回転し、図３Ａの状態となる。円筒部３ｈ１をさらに上昇させると、第２金型３ｃがさらに時計回りに回転して図３Ｂの状態となる。

図３Ｂの状態から円筒部３ｈ１が下降すると、軸部３ｈ２とラックギア３ｆも一緒に下降する。ラックギア３ｆの下降に伴ってピニオンギア３ｅ及び第２金型３ｃが反時計回りに回転し、図３Ａの状態となる。円筒部３ｈ１をさらに下降させると、第２金型３ｃがさらに反時計回りに回転して図２の状態となる。

このように、ラックギア３ｆとピニオンギア３ｅによって構成されるギア機構によって、カム軸３ｈの直線移動が金型３ｃの回転移動に変換されて、金型３ｂ，３ｃが開閉される。なお、ギア機構は、直線移動を回転移動に変換可能な別の機構であってもよい。

このように、円筒部３ｈ１を上下方向に平行移動させることによって金型３ｂ，３ｃを開閉させることが可能になっている。

環状ベース２は、不図示の回転駆動機構によって公転軸Ｃを中心に回転可能になっている。環状ベース２の回転に伴って金型ユニット３も回転する。従って、環状ベース２の回転に伴って、金型３ｂ，３ｃ及びカム軸３ｈが公転軸Ｃを中心に回転する。環状ベース２は、図１では、時計周りに回転する。

図４〜図５に示すように、カム軌道部材５は、ベース板５ａを有し、ベース板５ａに環状溝５ｂが設けられている。環状溝５ｂによってカム軌道５ｃが構成されている。カム軸３ｈの円筒部３ｈ１は環状溝５ｂ内に配置されており、環状ベース２の回転に伴って、円筒部３ｈ１が環状溝５ｂ（カム軌道５ｃ）に沿って移動し、その結果、カム軸３ｈ及びラックギア３ｆが環状溝５ｂ（カム軌道５ｃ）に沿って移動する。ベース板５ａにカム軌道５ｃが設けられているので、公転軸Ｃを中心にベース板５ａを回転させることによって、金型３ａ，３ｂの開閉タイミングを容易に変更可能である。

図５に示すように、カム軌道５ｃは、周方向に沿って公転軸Ｃからの距離Ｄが変化するように構成されている。位置Ｐ１及びＰ２での公転軸Ｃからのカム軌道５ｃの内周面までの距離をそれぞれＤ１，Ｄ２とすると、以下のことがいえる。
・位置Ｐ１において距離Ｄが最小（Ｄ１）である。
・位置Ｐ１からＰ２に向かう間に距離Ｄが徐々に大きくなる。
・位置Ｐ２とＰ３の間で距離Ｄが一定（Ｄ２）である。
・位置Ｐ３からＰ４に向かう間に距離Ｄが徐々に小さくなる。
・位置Ｐ４とＰ１の間で距離Ｄが一定（Ｄ１）である。

カム軸３ｈはカム軌道５ｃに沿って移動するので、距離Ｄの増減は、図２〜図３でのカム軸３ｈの昇降に相当する。このため、カム軸３ｈがカム軌道５ｃに沿って移動することによって、金型３ｂ，３ｃを開閉することができる。

金型３ｂ，３ｃの開閉動作は、以下のようになる。
・位置Ｐ１において金型３ｂ，３ｃが最も開いた状態になっている。
・位置Ｐ１からＰ２に向かう間に金型３ｂ，３ｃが徐々に閉じる。
・位置Ｐ２とＰ３の間で金型３ｂ，３ｃが閉じている。
・位置Ｐ３からＰ４に向かう間に金型３ｂ，３ｃが徐々に開く。
・位置Ｐ４とＰ１の間で金型３ｂ，３ｃが最も開いた状態になっている。

図４に示すように、環状溝５ｂの側面５ｂ１は、ベース板５ａの主面に垂直であり、円筒部３ｈ１の外周面が環状溝５ｂの側面５ｂ１に当接しながらカム軸３ｈが移動するので、カム軸３ｈは、その軸方向（長手方向）Ｘを変化させずに、平行移動する。位置Ｐ１及びＰ２での軸方向をそれぞれＸ１，Ｘ２とすると、金型３ｂ，３ｃが閉じた時点（位置Ｐ２の時点）での軸方向Ｘ２と、金型３ｂ，３ｃが最も開いた時点（位置Ｐ１の時点）での軸方向Ｘ１の間の角度が０度である。カム軸３ｈの軸方向は、円筒部３ｈ１の中心軸の方向と一致する。

なお、環状溝５ｂの側面を傾斜させることによってカム軸３ｈの軸方向Ｘを変化させることも可能である。但し、軸方向Ｘの変化を大きくすると、カム軌道５ｃを形成することが困難になったり、カム軸３ｈの動作が不安定になったりしやすいので、軸方向Ｘ１，Ｘ２の間の角度は４５度以下が好ましい。この角度は、具体的には例えば、０、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

本実施形態では、公転軸Ｃは、水平面に平行であり、このために、ロータリー成形機１の上方に設置した押出ヘッド４から金型３ｂ，３ｃの間にパリソン８を投入するのが容易になっている。パリソン８は、溶融樹脂で形成されており、筒状であることが好ましいがシート状であってもよい。また、パリソン８の投入方向は、金型３ｂ，３ｃの回転軌跡の接線方向であることが好ましい。水平面に対する公転軸Ｃの角度は、４５度以下が好ましく、具体的には例えば、０、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

２．ロータリー成形方法
ロータリー成形機１を用いて、ロータリー成形を行うことができる。

本発明の一実施形態のロータリー成形方法は、パリソン投入工程と、成形工程と、取り出し工程を備える。

パリソン投入工程は、開いた状態の金型３ｂ，３ｃの間に、押出ヘッド４から押し出されたパリソン８を金型３ｂ，３ｃの間に投入する。金型３ｂ，３ｃは、位置Ｐ４とＰ１の間で最も開いた状態になっており、その後、位置Ｐ１からＰ２に向かう間に徐々に閉じるので、位置Ｐ４からＰ２までの所望の位置において、金型３ｂ，３ｃ間にパリソン８を投入することができる。但し、位置Ｐ４に近い位置でパリソン８を投入しようとすると、押出ヘッド４やパリソン８が成形体９と干渉しやすく、位置Ｐ２に近い位置において、パリソン８を投入しようとすると、パリソン８が金型３ｂ，３ｃに干渉しやすいので、パリソン投入工程は、位置Ｐ４とＰ１の中央位置Ｐ４１と、位置Ｐ１とＰ２の中央位置Ｐ１２の間において行うことが好ましい。

成形工程では、金型３ｂ，３ｃによってパリソン８の成形を行う。金型３ｂ，３ｃが閉じた状態で金型３ｂ，３ｃ内に形成されるキャビティは、成形体９の外形に対応する形状になっているため、金型３ｂ，３ｃを用いた成形によって成形体９を形成することができる。成形は、ブロー成形であってもよく、真空成形であってもよい。

取り出し工程では、開いた状態の金型３ｂ，３ｃから成形体９を取り出す。金型３ｂ，３ｃは、位置Ｐ３からＰ４に向かう間に徐々に開き、その後、位置Ｐ４とＰ１の間で最も開いた状態になる。このため、位置Ｐ３からＰ１までの所望の位置において、成形体９を取り出すことができる。但し、位置Ｐ３に近い位置で成形体９を取り出そうとすると、成形体９が金型３ｂ，３ｃに干渉しやすく、位置Ｐ１に近い位置で成形体９を取り出そうとすると、成形体９が押出ヘッド４やパリソン８に干渉しやすいので、取り出し工程は、位置Ｐ３とＰ４の中央位置Ｐ３４と、位置Ｐ４とＰ１の中央位置Ｐ４１の間において行うことが好ましい。また、金型３ｂ，３ｃ、成形体９、取り出し装置の干渉を避けるために、金型３ｂ，３ｃが完全に開いてから成形体９を取り出すことが好ましいので、取り出し工程は、位置Ｐ４と位置Ｐ１の間で行うことが好ましく、位置Ｐ４と位置Ｐ４１の間で行うことがさらに好ましい。

３．その他の実施形態
・上記実施形態では、環状溝５ｂによってカム軌道５ｃを構成したが、ベース板５ａに設けた環状突起によってカム軌道５ｃを構成してもよい。
・図６に示すように、レール１１によってカム軌道５ｃを構成してもよい。
・金型３ｂ，３ｃの両方が回転することによって金型３ｂ，３ｃが開閉するように構成してもよい。
・金型３ｂ，３ｃは、平行に接近及び離間させることによって開閉させる構成であってもよい。
・カム軸３ｈが金型に直接連結された構成であってもよい。
・金型３ｂ，３ｃは、一定速度で開閉するように構成してもよく、開閉速度が変化するようにしてもよい。例えば、金型３ｂ，３ｃが位置Ｐ１からＰ２に向かう間に、金型３ｂ，３ｃが閉じる速度が徐々に高まるようにしてもよい。このようにすることによって、パリソン８と金型３ｃの干渉を避けやすくなる。金型３ｂ，３ｃの開閉速度は、カム軌道５ｃを変更することによって調整可能である。

１ ：ロータリー成形機
２ ：環状ベース
３ ：金型ユニット
３ａ ：支柱
３ｂ ：第１金型
３ｃ ：第２金型
３ｄ ：ヒンジ部
３ｅ ：ピニオンギア
３ｆ ：ラックギア
３ｇ ：支持壁
３ｈ ：カム軸
３ｈ１ ：円筒部
３ｈ２ ：軸部
４ ：押出ヘッド
５ ：カム軌道部材
５ａ ：ベース板
５ｂ ：環状溝
５ｂ１ ：側面
５ｃ ：カム軌道
８ ：パリソン
９ ：成形体

Claims (7)

1. 第１及び第２金型と、カム軸と、カム軌道部材を備えるロータリー成形機であって、
   第１及び第２金型及びカム軸は、公転軸を中心に回転するように構成され、
   前記カム軌道部材は、カム軌道を有し、
   前記カム軸は、前記回転に伴って前記カム軌道に沿うように移動し、
   前記カム軸の移動に伴って第１及び第２金型が開閉し、
   前記カム軸の長手方向を軸方向とすると、
   第１及び第２金型が閉じた時点での前記軸方向と、第１及び第２金型が最も開いた時点での前記軸方向の間の角度が４５度以下である、ロータリー成形機。
2. 請求項１に記載のロータリー成形機であって、
   前記カム軌道は、周方向に沿って前記公転軸からの距離が変化するように構成される、ロータリー成形機。
3. 請求項１又は請求項２に記載のロータリー成形機であって、
   前記カム軌道部材は、ベース板を有し、
   前記カム軌道は、前記ベース板に設けられた環状溝又は環状突起によって構成される、ロータリー成形機。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のロータリー成形機であって、
   第１及び第２金型は、ヒンジ部で連結されており、
   第１及び第２金型は、前記ヒンジ部を中心とする相対回転によって開閉される、ロータリー成形機。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１つに記載のロータリー成形機であって、
   前記カム軸の移動がギア機構を介して伝達されて第１及び第２金型が開閉される、ロータリー成形機。
6. 請求項５に記載のロータリー成形機であって、
   前記ギア機構は、直線移動を回転移動に変換する機構である、ロータリー成形機。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１つに記載のロータリー成形機であって、
   前記公転軸は、水平面に対する角度が４５度以下である、ロータリー成形機。