JP3422860B2 - 作動エアの多重利用方法及びその装置 - Google Patents

作動エアの多重利用方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】膨脹可能な対象物に対し、周囲圧
より高い高圧エアを送り込んで対象物を膨脹させ、或い
はこれにより所定の形状に対象物を成形するに当たっ
て、膨脹作業を異なる空気圧下に連続して行ない、目的
とする膨脹乃至成形を行なった後に、次の作業の為に、
対象物内部の空気圧を減圧して、準備段階に入るように
作動エアを多重的に利用する方法とその為の装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】少なくとも１つの空気圧作動素子が、作
動エア主供給源から主作動エアを供給して作動するよう
に構成した空気圧作動方法は公知である。
【０００３】空気圧で作動するように少なくとも１つの
空気圧作動素子が、作動エア主供給源と接続していて、
空気圧操作によって作業する装置は、例えば容器を形成
する吹込み成形機として屡々使用されている。
【０００４】吹込み成形には種々の方法がある。その１
つとして、吹込み成形すべきパリソンに一定の圧搾空気
を吹込み、充分に成形された後出来上がった容器から周
囲圧まで排気するという方法がある。先ず比較的低い圧
力でパリソンを所期の容器形状に近づくまで膨脹させた
後に、初めてもっと高い圧力で容器の正確な外形を得る
という方法も知られている。この方法において、多くは
容器成形後、吹込みエアを周囲圧まで排気している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】壜のような容器として
の形態をもつ場合、その生産能力が2,000 個／時乃至2
0,000個／時にも及び、容器容積が0.5 乃至３l である
ために高性能吹込み成形機が要求されると、大量の圧搾
空気が必要となる。これにより、圧搾空気を供給するの
に高出力のコンプレッサが必要となり、このようなコン
プレッサは出力が大きいだけに高価であって、空気圧搾
のために大きなエネルギーを供給しなければならない。
【０００６】然し基本的には、殆んど如何なる吹込み成
形機においても、作動エアの使用量という問題は起こ
る。公知の空気圧式装置にあっては例外なく所定の工程
が終了した後周囲圧へ向けて直接的な排気が行なわれて
いる。従って、使用圧搾空気の総容積は、総ての空気圧
作動素子の総容積と単位時間当りの操作頻度によって決
定された。特に、大型で複雑な空気圧式装置では、高出
力の、延いては、高価なコンプレッサが必要であり、こ
のようなコンプレッサはエネルギー需要が大きいだけに
エネルギーコストも大きくなるという問題があった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、作動エアの使用
量が節約されるように加圧された空気の利用方法を考慮
し改善しようとするものであり、また僅かな装置コスト
で作動エア消費量を節減できるようにした装置を提案し
ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明ではこの目的を達
成するために、作動エア主供給源の他に少なくとも１つ
の作動エア副供給源を使用し、作動エア副供給源の圧力
レベルを作動エア主供給源よりも低く設定し、作動エア
主供給源からの圧搾空気供給によって空気圧作動素子を
作動させた後、移送段階において作動エア副供給源への
排気を行ない、移送段階後、空気圧作動素子を周囲圧ま
で排気し、次の空気圧作動を作動エア副供給源からの供
給によって行なうようにした。
【０００９】即ち、作動エア副供給源が作動エア主供給
源よりも低い圧力レベルを有し、空気圧作動素子を作動
エア主供給源に接続する接続素子の領域に、主段階にお
いて、作動エア主供給源の領域から空気圧作動素子の領
域へ作動エアを誘導し、主段階終了後の移送段階におい
て、作動エア移送のため空気圧作動素子の駆動素子と作
動エア副供給源を接続する切換え手段を設け、移送段階
終了後、駆動素子の内部空間を周囲圧まで排気するエア
逃がし素子に空気圧作動素子を接続し、作動エア副供給
源に対し、少なくとももう１つの空気圧作動素子を接続
するようにした。
【００１０】このように、給気系を夫々圧力の異なる系
に分割することで、１つの作業工程を終了するごとに高
圧レベルを低圧レベルまで排気する。所要の加工成果を
達成するためには原則として工程ごとに異なる圧力が必
要であるという条件がこれによって満たされる。同じ工
程を行なうにしても、送り動作には戻し動作の際よりも
高い圧力が必要である。同様に、例えばある動作は重力
に抗して行なわれ、他の動作は重力に助けられて行なわ
れる。圧搾空気移送に続いて周囲圧まで排気することに
より、戻し動作の際に残留圧が反力を発生する惧れがな
くなる。更にまた、閉じ込められた空気量によって発生
する危険が回避される。段階変化の微妙さと個々の工程
に応じて異なるが初期体積流れの約２０％乃至５０％の
節約を実現できる。必要な調整力に差はないから、圧力
が作用する面全体に亘って金型に一致させることが可能
となる。
【００１１】本発明の他の実施態様では、垂直成分を含
む位置決め動作を行なうため位置決め動作に必要な圧力
を選択する際、種々の運動方向に空気圧作動素子に作用
する重力を考慮している。
【００１２】工程によって異なる圧搾空気の排出から圧
搾空気再使用までの時間的ずれを克服すると共に圧力変
動をなくすため、作動エア主供給源の領域から作動エア
副供給源の領域に流出する圧搾空気を少なくとも一時的
に貯蔵する。
【００１３】作動エア主供給源及び作動エア副供給源か
らの供給によって、夫々異なる動作を行なう空気圧作動
素子の領域において、移送される作動エアを局所的に貯
蔵することによって複雑な空気圧系構造を回避する。
【００１４】空気圧作動素子から流出する主作動エアを
他の空気圧作動素子へ移送することによって構造的には
略同様であるが、時間的なずれを伴なって順次作動する
複数の構造ユニットを接続すれば、圧搾空気貯蔵タンク
の使用を回避するか、或いは圧搾空気貯蔵タンクを小型
化することもできる。
【００１５】作動エア副供給源の領域に、空気圧作動素
子の領域から流出する主作動エアの移送管とは独立の副
作動エア供給管を設けることにより、空気圧系接続部を
更に少なくすることができる。
【００１６】このような構成によれば、例えば最初の作
業時における作動が、移送された主作動エアで行なわれ
る。次いで別の副作動エアが供給されるが、この副作動
エアは特定用途の場合、主作動エアと同じ圧力レベルで
あってもよい。
【００１７】本発明の典型的な応用は、熱可塑性プラス
チックから容器を成形するため、成形すべき容器に合わ
せた内部形状を有する吹込み金型を含むと共にパリソン
を膨脹させるための吹込みエア供給源を含み、テンパリ
ング処理されたパリソンを受容する少なくとも１つの吹
込み成形部を設けることによって実現される。
【００１８】主要な空気圧切換えを行なうため、空気溝
を有するカムディスクを設け、これに対応させて受流孔
を有する回転自在な受流ディスクを案内することによっ
て切換動作の機械的制御をする。
【００１９】特に簡単な実施態様としては、カムディス
クの少なくとも２つの空気溝を互いに異なる所要動作と
連携させ、一方の動作を他方の動作に必要な圧力よりも
高い圧力で行なうことができるようにし、作用溝を分離
素子によって互いに圧力シールされて境を接するセグメ
ントに分割し、一方の空気溝の少なくとも一方のセグメ
ントを隣接空気溝の少なくとも一方のセグメントと接続
して圧搾空気移送を行なう。
【００２０】この場合、受流ディスクに対するカムディ
スクのシーリングは、表面圧接によって達成され、切換
え動作を行なうため、少なくとも１つの切換え弁を設け
ることによって所要の切換え機能を果たす。特に、弁の
少なくとも１つを電磁弁として構成することが望まし
い。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に略示した。
【００２２】空気圧の作用下に加工作業を行なう装置
は、例えば容器の吹込み成形機として構成することがで
きる。このような装置の基本構成を図１に略示した。
【００２３】容器成形装置は主として、パリソン（３）
を挿入できる金型（２）を設けた吹込み成形部（１）か
ら成る。パリソン（３）としては、ポリエチレンテレフ
タレートを材料とする射出成形部品が考えられる。金型
（２）へパリソン（３）を挿入可能にすると共に、この
パリソンによる成形済み容器の取出しを可能にするた
め、金型（２）は、金型半体（４，５）と、リフト装置
（７）によって位置決めできる底部（６）とから成る。
パリソン（３）は、成形装置内の複数の処理部をパリソ
ン（３）と共に通過する搬送軸（８）によって吹込み成
形部（１）の領域内に保持することができる。但し、プ
ライヤなどのような取扱い部材で金型（２）へパリソン
（３）を直接挿入してもよい。
【００２４】搬送軸（８）の下方へ圧搾空気を供給でき
るようにして、パリソン（３）に圧搾空気を供給すると
同時に、搬送軸（８）に対してシールする継手プランジ
ャ（９）を設けてある。但し、基本的には固定された圧
搾空気供給管を利用するように構成してもよい。
【００２５】パリソン（３）に対する伸長は、シリンダ
（１１）によって位置決めされる伸長ロッド（１０）に
よって行なわれる。但し、後述するように、基本的に
は、計測ロールによって駆動されるカムセグメントを介
して延伸ロッド（１０）を機械的に位置決めすることも
可能である。回転する吹込み成形輪に複数の吹込み成形
部（１）が配列されている場合には、カムセグメントを
利用する方が好都合であり、吹込み成形部（１）が固設
されている場合には、シリンダ（１１）を利用する方が
好都合である。
【００２６】作動エアの多重利用の態様を説明するた
め、図２には、全体を符号（１３）で示したカムディス
クの空気溝（１２）を略示した。空気溝（１２）は、実
際には図４に示すようにカムディスク（１３）の中心点
（１４）の周りに円周状に配置されているが、その基本
的な構成は、図２及び図３のように直線的に略示するこ
とができる。
【００２７】図２から明らかなように、２つの作用溝
（１５）と１つの貯蔵溝（１６）を設けてある。作用溝
（１５）には夫々同タイプの空気圧作動素子を接続する
ことができる。空気溝（１２）は、分離素子（１７）に
よって互いに隔離された領域に分割されている。これに
よって空気溝（１２）のコースに沿って圧力レベルの異
なる圧力領域を形成することができる。図２の上方に示
す作用溝（１５）では、第１分離素子（１７）を起点と
して左側に先ず主セグメント（１８）があり、これに移
送セグメント（１９）が続く。移送セグメント（１９）
は、横断孔（２０）を介して貯蔵溝（１６）の受流セグ
メント（２１）と連通する。
【００２８】作用溝（１５）の領域で、保持セグメント
（２２）が移送セグメント（１９）と接続し、保持セグ
メント（２２）の次に排気セグメント（２３）が続く。
主セグメント（１８）の領域を例えば約６バールに設定
すると、受流セグメント（２１）への空気移送によって
約３バールまで減圧される。３バールの圧力は保持セグ
メント（２２）の領域でそのまま維持される。排気セグ
メント（２３）の領域では周囲圧まで減圧される。
【００２９】図４に示すように、圧力の供給は、カムデ
ィスク（１３）に対応させて設けた受流ディスク（２
５）の領域へその受流孔（２４）を介して行なわれる。
受流ディスク（２５）は、固設されているカムディスク
（１３）に対して矢印（２６）の方向に回転する。
【００３０】受流セグメント（２１）は圧力タンクと連
通しており、該タンクに貯蔵されている圧搾空気を必要
に応じて取入れることができる。貯蔵圧搾空気の取入れ
は取入れセグメント（２７）の領域で行なわれ、取入れ
セグメント（２７）は図２の下方に示す作用溝（１５）
の領域に設けた放出セグメント（２８）と連通する。
【００３１】上記容器吹込み成形装置に応用する場合、
例えば装置が複数の吹込み成形部（１）を有しているな
ら、個々の吹込み成形部（１）に夫々別のエアタンクを
連結させる(associate)ことができる。個々のエアタン
クには、特に順次圧力差のあるエアを充填することがで
きる。空気圧の機能を完全に発揮させるようにするので
あれば、例えば先ず作動エア主供給源（３１）の圧力を
利用することにより延伸ロッド（１０）の伸張を行い、
次いで、圧縮空気の一部をリザーバ等に貯蔵すると共に
残部の圧縮空気を排気し、貯蔵された圧縮空気を利用す
ることにより延伸ロッド（１０）を後退させ、次の生産
サイクルにおいては、前記貯蔵された圧縮空気を再び利
用して金型半体（４，５）を閉成させると共にこれをロ
ックさせることができる。
【００３２】本発明の方法の何れの実施態様において
も、原則として所定の位置決めを維持するには迅速に所
定の位置決めを行なうのに必要な圧力よりも低い圧力で
間に合うという事実を利用することができる。本発明の
方法の何れの工程においても、例えば成形すべき材料の
材料抵抗や重力の作用により特定方向に異なる位置決め
力が必要であるかどうかを考慮することができる。
【００３３】図３は、本発明の方法による作動エアの移
送を、作用溝（１５）同士の間で直接行なうようにした
実施態様を示す。従って、この実施態様ではエアタンク
を別設した。移送は接続セグメント（２９）を利用して
行なわれる。
【００３４】図２に示す実施態様では吹込み成形部
（１）が互いに接続するのではなく、個々の吹込み成形
部の領域における機能だけを互いに接続する。図３の実
施態様では、図２の場合とは異なり、複数の吹込み成形
部（１）が互いに接続する。故障を修理したあとの運
転、または初運転の際に、機能上の問題が発生するのを
回避するため、接続セグメント（２９）の後方に補助エ
アセグメント（３０）を設けるのが好ましい。補助エア
セグメント（３０）を設けることで、接続セグメント
（２９）による圧搾空気移送に支障があっても、所定の
機能が確実に行なわれる。従って、動作が正しく行なわ
れないことが原因で起こる成形機の損傷が回避される。
【００３５】図４は、図３に示した実施態様の概略平面
図である。但し、この図４では、空気溝（１２）が円形
に構成されていることを具体的に示してある。
【００３６】制御可能な切換え弁を採用した場合の実施
態様を図５に略示した。この実施態様では、作動エア主
供給源（３１）からの主作動エアが主弁（３２）を介し
て空気圧作動素子（３３）へ導入される。完全な排気を
行なうため、主排気弁（３４）及び主消音器（３５）を
設けた。主作動エアによる所定動作が行なわれた後、移
送弁（３６）を介して作動エア副供給源（３７）への圧
力移送が行なわれる。圧搾空気の移送は、作動エア副供
給源（３７）の領域で圧力が高くなり過ぎるのを防止す
る限圧器（３８）を作動させながら行なう。或いは、作
動エア副供給源に代えて、またはこれに加えて、移送さ
れる圧搾空気を収容する圧搾空気タンクを利用すること
も可能である。
【００３７】更に、作動エア副供給源（３７）の領域
に、圧力検出部材（３９）を接続してある。副作動エア
の供給は、副エア弁（４０）を介して行なわれる。副作
動エアを排気するため、その領域に副排気弁（４１）及
び副消音器（４２）を設けた。
【００３８】このように構成したから、先ず主弁（３
２）が開き、空気圧作動素子（３３）の領域に圧搾空気
が流入し、素子（３３）が作動した後主弁（３２）が再
び閉じ、移送弁（３６）が開き、移送弁（３６）の閉成
後、場合によっては必要な遅延時間の経過後、主排気弁
（３４）が開らいて圧搾空気が外部へ放出されるように
作用させることができる。副作動エアを供給するため、
副エア弁（４０）が開き、連携する動作が行なわれて副
エア弁（４０）が閉じた後、副排気弁（４１）が開らい
て作用が完了する。
【００３９】２つの異なる空気圧作動素子（３３）が互
いに接続している実施態様を図６に示す。作動エア主供
給源（３１）、主弁（３２）、主排気弁（３４）及び主
消音器（３５）の構成は、図５の実施態様と略同じであ
る。但し、図６の実施態様では、一方の空気圧作動素子
（３３）の動作が終了した後、空気圧作動素子（３３）
の領域から移送弁（３６）を介して、主作動エアが、比
較的低い圧力レベルで動作する他方の空気圧作動素子
（３３）の領域へ移送される。
【００４０】如何なる実施態様においても、圧力レベル
が低いからといって、必ずしも２次動作に要する力も小
さくて済むということにはならない。公知のように空気
圧系内に発生する力は、媒体の圧力と作用面積の積で表
わされる。従って、２次的な空気圧作動素子の領域にお
ける空気圧作動ピストンの面積を比較的大きく設定すれ
ばその分だけ大きい力を発生させることができる。但
し、利用できる圧搾空気量は限られているから、移送弁
（３６）からの圧搾空気供給だけでは２次空気圧作動素
子におけるストロークに限界を生ずる。そこで、可能な
ストローク範囲を大きくするため、移送弁（３６）から
の圧搾空気を貯蔵するだけでなく、独自に副作動エア供
給を行なうこともできる補助的な作動エア副供給源（３
７）を別設する。
【００４１】この実施態様では、移送弁（３６）と２次
的な空気圧作動素子（３３）との連通は、作動エア副供
給源（３７）から見て副エア弁（４０）の後方で行なわ
れる。これによって作動エア副供給源（３７）からの遮
断も行なわれる。但し、原則的には、この実施態様にお
いても図５に示した流路構成を採用することができる。
【００４２】２次的な空気圧作動素子（３３）の領域に
おける圧力動向を説明するための圧力・時間グラフを図
７に示す。
【００４３】グラフは時間軸（４３）と圧力軸（４４）
とを有し、時間軸（４３）と圧力軸（４４）から構成さ
れ座標系で、成形に必要な作用圧力（４５）で示してあ
る。主作動エアを空気圧作動素子（３３）に移送してか
ら切換え時点（４６）迄の圧力動向と、作動エア副供給
源（３７）が接続されることによって現れる切換え時点
（４６’）後の圧力動向を示した。グラフに示した切換
え時点（４６）付近の圧力上昇は飽くまでも想定したも
のであり、この時点において圧力変化が起こるかどう
か、更には場合によって、圧力がどの程度変化したか
は、移送可能な主作動エアの量及び圧力モニター（３
９）の性能によっては検出される。
【００４４】図８は、時間軸（４３）をもっと長くして
１次空気圧作動素子（３３）の領域における同様の圧力
動向を示すグラフである。圧力動向は、先ず上昇を画い
た後、流体作用下の押上げ動作中略一定レベルを接続
し、最終レベル（４５）に達し、該レベル（４５）に保
持された後、圧搾空気移送による最初の減圧（４７）が
起こり、次いで周囲圧への排気による第２の減圧が起こ
る。
【００４５】
【発明の効果】上記説明からも明らかであるが、ここに
本発明に特有の効果を述べておくと、容器の形状を与え
るための吹込み金型を有し、テンパリング処理されたパ
リソンを挿入される吹込み成形部へテンパリング処理後
のパリソンを供給し、圧搾空気を供給することによって
パリソンを膨脹させ、容器成形後圧搾空気の少なくとも
一部を作動エア副供給源の領域へ移送することによって
熱可塑性プラスチックから容器を製造するに当たって、
本発明を実用に供することで圧搾空気の節約が大幅に可
能となる。
【００４６】容器を延伸ロッドによって伸長し、パリソ
ンを伸長するため、作動エア主供給源からのエアの供給
によって延伸ロッドを駆動し、作動エア副供給源からの
供給によって延伸ロッドを復帰させるようにすること
で、１つの空気圧作動素子の領域で異なる位置決め動作
を行なうことができる。
【００４７】更に、副次的には空気圧によるエアの流れ
径路に部分的な故障が発生しても、確実に空気圧を機能
させるため、先ず作動エア主供給源の領域から移送され
る圧搾空気を、次いで独立の圧搾空気供給源から流出す
る副作動エアを利用することで２次的な位置決めを行な
うように空気圧作動素子を作動させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】延伸部材を具えた吹込み成形部を一部断面で示
した側面図。
【図２】別設の貯蔵溝を有するカムディスク領域におけ
る空気溝の態様を示す概念図。
【図３】空気溝と２つの隣接空気溝間に移行溝を有する
カムディスクにおける態様を示す概念図。
【図４】対応する受流ディスクを具えたカムディスクの
平面図。
【図５】異なる方向への位置決めを行なうための同一装
置内での作動エア多重利用の方法を図解するブロック接
続図。
【図６】異なる装置内での作動エア多重利用の方法を図
解するブロック接続図。
【図７】移送段階と、これに続く所与の圧力レベルの別
供給源からの圧搾空気供給とに伴なって、次の空気圧作
動素子の領域に現われる圧力動向を示すダイヤグラム。
【図８】次の空気圧作動素子に先行する空気圧作動素子
の領域に現われる圧力動向を示すダイヤグラム。
【符号の説明】
１ 吹込み成形部 ２ 吹込み金型 ３ パリソン ８ 搬送部 １０ 延伸ロッド １２ 空気溝 １３ カムディスク １５ 作用溝 １６ 貯蔵溝 １７ 分子素子 １８ 主セグメント １９ 移送セグメント ２０ 横断孔 ２１ 受流セグメント ２２ 保持セグメント ２３ 排気セグメント ２４ 受流孔 ２５ 受流ディスク ２７ 取入れセグメント ２８ 放出セグメント ２９ 接続セグメント ３０ 補助エアセグメント ３１ 作動エア主供給源 ３２ 主弁 ３３ 空気圧作動素子 ３４ 主排気弁 ３６ 移送弁 ３７ 作動エア副供給源 ３８ 限圧器 ３９ 圧力検出部材 ４０ 副エア弁 ４５ 所定の空気圧レベル ４６ 切換え時点 ４７ 減圧動向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 49/00 - 49/80

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】テンパリング処理されたパリソン（３）を
    吹込み成形部（１）に供給し、 吹込み成形部（１）に挿入配置された、テンパリング処
    理されたパリソン（３）内に延伸ロッド（１０）を、作
    動エア主供給源（３１）から供給された圧搾空気で、伸
    張し、 作動エア主供給源（３１）から供給される圧搾空気によ
    りパリソン（３）を吹き込み金型（２）内で膨脹させ、 パリソン（３）の膨脹後に、パリソン（３）を膨脹させ
    た圧搾空気の一部を作動エア副供給源（３７）に移送
    し、圧搾空気の残部を大気中に放出し、 作動エア副供給源（３７）から供給される圧搾空気によ
    って前記延伸ロッド（１０）を復帰させることを特徴と
    する作動エアの多重利用法。
  2. 【請求項２】 テンパリング処理されたパリソン（３）を
    吹込み成形部（１）に供給し、 吹込み成形部（１）に挿入配置された、テンパリング処
    理されたパリソン（３）内に延伸ロッド（１０）を、作
    動エア主供給源（３１）から供給された圧搾空気で、伸
    張し、 作動エア主供給源（３１）から供給される圧搾空気によ
    りパリソン（３）を吹き込み金型（２）内で膨脹させ、 パリソン（３）の膨脹後に、パリソン（３）を膨脹させ
    た圧搾空気の一部を作動エア副供給源（３７）に移送
    し、圧搾空気の残部を大気中に放出し、 作動エア副供給源（３７）から供給される圧搾空気によ
    って別段の吹き込み成形部（１）に収容されているパリ
    ソン（３）を膨張させることを特徴とする作動エアの多
    重利用法。
  3. 【請求項３】 作動エア主供給源（３１）から吹き込み金
    型（２）内に圧搾空気を供給する移送管と吹き込み金型
    （２）内の圧搾空気を作動エア副供給源（３７）に供給
    する移送管との連通を切り換える切換手段を有すること
    を特徴とする請求項２に記載の作動エアの多重利用法。
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