JP3676734B2 - ブロー成形型におけるプリフォーム配向手段を含む容器のブロー成形機械 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、熱可塑性材料の容器を製造する機械の分野に関する。
【０００２】
本発明は、特に、たとえば射出成形によって予め得られたプリフォームからプラスチック容器を製造するブロー成形機械に関する。
【０００３】
このような機械は、首部が金型の外に開くようにプリフォームを係合するブロー成形金型を備える、少なくとも一つのブロー成形装置を含む。ブロー成形装置は、ブロー成形ノズルを含み、このノズルは、引っ込み位置と、金型またはプリフォームの首部で気密に支持されてプリフォームに加圧ブロー成形流体を導入するブロー成形位置との間で移動する。
【０００４】
このタイプの機械は、通常、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のボトルまたは広口瓶の確実な製造用に使用される。特に複雑な形状のゾーンでボトルの形状精度をよくするために、使用するブロー成形圧を比較的高くしている。そのため、ブロー成形流体が空気である場合、ブロー成形は、一般に、約４０バールの圧力下で行われる。こうした高い圧力により、予め加熱されたプリフォームの材料を金型の窪みを形成する壁に押しつけることができる。大半の機械では、加圧流体を射出するのと同時に、延伸シャフトをプリフォームの軸方向内部に導入して、プリフォームの底の閉端で支持されるようにする。かくして、延伸シャフトは、容器のブロー成形中、プリフォームの軸方向の変形を最適制御することができる。
【０００５】
このような容器の生産方法では、プリフォームの射出成形後、容器の首部が、直接、最終形状に成形される。容器の首部は、一般に、容器のキャップをねじり留め可能とするねじ山を含む。
【０００６】
一定の場合、ブロー成形型に対してプリフォームの特定の角方向を尊重することが必要である。成形を望む容器本体も、容器を閉じるキャップも回転体ではない場合がそれにあたる。この場合、一般には、容器の首部に完全にねじり留めしたキャップが、特に美観上の理由から、本体に対して所定の向きを有することが望ましい。ところで、この場合、ねじり留めの終わりにキャップの最終位置を決定するのは、容器本体に対する首部のねじ山の角度の構成である。
【０００７】
また、ブロー成形型に対してプリフォームを角方向に配向可能とする手段を設けることが必要である。何故なら、ブロー成形型により容器本体の最終形状が形成されるからである。
【０００８】
従って、本発明の目的は、機械の生産中ずっと、プリフォームを角方向に完全に配向することを保証する十分に正確なプリフォームの配向手段を提案することにある。
【０００９】
この目的のため、本発明は、熱可塑性の容器をブロー成形する機械を提案する。その機械は、生産する容器の最終形状の空洞を設けたブロー成形型を含む、少なくとも一つのブロー成形装置を有し、予め射出成形したプリフォームを前記空洞に入れて、プリフォームの開いた上端、すなわち首部だけが金型の外に出るようにし、前記ブロー成形装置が、ブロー成形ノズルを含み、前記ブロー成形ノズルが、プリフォームの開いた端と軸方向に相対するように導かれ、加圧空気を射出して、容器の最終形状にプリフォームを成形する機械であって、
ブロー成形装置が、金型内でプリフォームを配向する装置を備え、前記装置が、
金型の空洞に係合されるとき、首部によってプリフォームをクランプするのに適した把持手段と、
軸を中心としてプリフォームを回転させる把持手段の回転駆動装置と、
プリフォームの少なくとも一つの基準角位置の検知装置と、
検知装置がプリフォームの基準角位置を検知するまで、把持手段を回転させるために駆動装置を制御するのに適した制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、
制御手段が、基準角位置を起点として所定のオフセット角度だけ、把持手段とプリフォームとを回転させることに適している。
【００１１】
把持手段が、ブロー成形ノズルにより支持される。
【００１２】
プリフォームの基準角位置の検知装置が、プリフォームの首部に配置された目印を検知するのに適した光学検知器を含む。
【００１３】
ブロー成形ノズルが、上部引っ込み位置と下部作動位置との間で軸方向に移動可能なノズル本体を含み、前記ノズル本体を軸方向の中間配向位置に導くことができ、この位置で、把持手段がプリフォームをクランプして角方向に配向することができる。
【００１４】
ノズル本体は、引っ込み位置から中間位置に移動しながら、把持手段をノズル本体と一緒に駆動し、前記把持手段が、引っ込み位置から、プリフォームを把持して配向する位置まで移動し、ノズル本体が中間位置から作動位置まで移動するとき、把持手段が静止したままで、弾性戻し手段に抗してノズル本体に対して移動する。
【００１５】
ブロー成形ノズルが、その下端にカバーを含み、ノズル本体が作動位置にあるとき、前記カバーが、プリフォームの首部の周囲で金型の上面により気密に支持され、カバーが、ノズル本体に軸方向に結合されるが、ノズルの軸を中心として回転移動可能である。
【００１６】
カバーおよび把持手段は、互いに軸方向に移動可能であるとともに、互いに相対回転不能に結合される。
【００１７】
カバーは、外歯車を含み、前記外歯車によって、カバーが駆動装置により回転駆動される。
【００１８】
機械は、回転コンベアに取り付けられた複数のブロー成形装置を含み、各ブロー成形装置が、プリフォームの配向装置を含む。
【００１９】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読めば、明らかになるであろう。
【００２０】
図１には、容器のブロー成形機のブロー成形装置を示した。図示した例は、広口瓶とも呼ばれる首部の幅が広い容器のブロー成形機械に関する。しかし、本発明は、他の機械、特にボトル製造機に適用することができる。
【００２１】
ブロー成形装置１０は、周知のようにブロー成形型１２を含む。ブロー成形型１２は、一般に、相互移動する２個または３個の部分から構成され、金型１２の内部に形成される成形空洞１６にプリフォーム１４を導入可能とするとともに、ブロー成形操作後は、金型から容器を取り出し可能とする。
【００２２】
プリフォーム１４は、射出成形によって得られる中空本体の形状を呈し、一般に、軸方向に回転対称である。かくして、プリフォームは、軸方向の一端で閉じられ、この端を仮に下端と呼ぶとすると、上端で開放されている。容器の首部１８を形成するようにされた上端は、軸Ａ１を中心とする回転円筒体であり、たとえばねじ山を備える。プリフォーム１４を金型１２に係合すると、首部１８だけが型１２の外に出る。
【００２３】
図示された例では、ブロー成形装置は、プリフォーム１４の首部１８が金型１２の上面の上に出るように構成される。かくして、ブロー成形装置は、金型１２の上に軸方向に配置されるブロー成形ノズル２０を含み、ノズルは、プリフォーム１４の首部に向き合って軸方向下向きに導かれ、加圧空気を射出し、それによってプリフォーム本体の材料を変形させて金型１２の空洞１６の形状に係合させるようにされている。
【００２４】
本文中で用いられる「上部」、「下部」、「高部」、「低部」（など）の表現は、図示されたようなブロー成形装置の構成に関連することを考慮すべきであろう。しかしながら、これらの表現が本発明の範囲を制限するものとみなしてはならず、本発明は、ブロー成形装置の他の配向にも適用される。
【００２５】
本出願人によるブロー成形機械の既知の構成によれば、ブロー成形ノズル２０は、主として、ブロー成形装置１０の固定ノズルホルダブロック２４内で軸方向移動する、筒状のノズル本体２２を含む。ノズルホルダブロック２４およびノズル本体２２は延伸シャフト２６によって軸Ａ１に沿って貫通され、延伸シャフト２６は、ジャッキまたはカム（図示せず）によって軸方向に制御され、プリフォーム１４に係合されて、ブロー成形中プリフォームの軸方向の変形をガイドする。
【００２６】
図示された例では、ブロー成形装置は、フランス特許第２７６４５４４号に記載されたものと同等のカバーノズルを備える。そのため、ノズル本体２２は、その下端に、鐘形のカバー部品２８を備える。この部品は、下端が開いており、プリフォーム１４の首部で支持されるのではなく、プリフォーム１４の首部の周囲で金型１２の上面で気密に支持されている。カバー２８が金型で支持されると、ノズルは、プリフォームの内部と気密に連通し、加圧気体を射出する。
【００２７】
実際、ノズル本体２２、従ってカバー２８を、少なくとも三つの位置に従って軸方向に配置可能である。図２では、ノズルが上部引っ込み位置にあり、この位置で、ノズルは、金型１２にプリフォームを充填し、その後、成形された容器を取り出すことができる。図４では、ノズルが作動位置で示され、カバー２８が金型１２で支持されている。ノズルの移動は、様々な方法で制御可能であり、特に多段式のエアジャッキ機構（図示せず）を用いることができる。
【００２８】
本発明の開示によれば、ブロー成形装置は、金型１２にプリフォーム１４を挿入後、軸Ａ１を中心としてプリフォーム１４を配向する手段を含む。
【００２９】
実際、ブロー成形ノズルは把持手段３０を備え、把持手段は、ノズル本体をその上方位置から図３に示した中間位置まで軸方向に移動するとき、プリフォーム１４をクランプすることがわかる。図示された実施例では、把持手段３０がカバー２８の内部に受容され、首部の内部からプリフォーム１４をクランプするように構成されている。しかし、変形実施形態では、特に首部の直径が小さいプリフォームの場合、プリフォームの首部を外側からクランプするように構成してもよい。
【００３０】
特に、図５から分かるように、把持手段３０は、軸Ａ１をもつほぼ筒状のシャフト３２を含み、その下端に、外径がプリフォームの首部の内径に相当する環状クラウン３４がねじ留めされる。クラウン３４は、周辺に弾性リング３６を備え、弾性リング３６は、クラウン３４がプリフォーム１４の首部に軸方向に係合されるとき、把持手段３０でのプリフォームの保持を確実にする。有利には、係合時に径方向外側のフランジ３８の存在を利用する。フランジ３８は、首部１８の底に配置され、金型１２の上面でプリフォームを支持できるようにしている。このように、弾性リング３６の存在による係合応力にもかかわらず、クラウン３４を首部１８に係合することができる。図では、クラウン３４が、首部１８の上縁で支持可能な上縁３５を含む。だが、ノズル２０の中間位置は、好適には、この位置では、まだ上縁３５がプリフォーム１４の首部１８で支持されないように調整される。
【００３１】
本発明の特徴によれば、把持手段３０が軸Ａ１を中心としてカバー２８に相対回転不能に結合され、カバー２８は、ノズル本体２２に対して前記軸Ａ１を中心として回転可能であり、ノズル本体の下端にカバーが固定される。反対に、カバー２８は、ノズル本体２２に軸方向に結合されるが、把持手段は、中間位置から下部作動位置に移動するとき、このアセンブリに対して軸方向に摺動可能である。
【００３２】
このため、第一に、スラストころ軸受４０と玉軸受２２とを介して、カバー２８をノズル本体２２に取り付ける。かくして、スラストころ軸受４２は、ノズル本体がカバー２８ならびに金型１２を押しつけるときに発生する軸方向の応力を受け止めることができる。玉軸受４２は、カバー２８とノズル本体２２との間で正確な回転ガイドを行う。この構成では、ノズル本体２２の下端が、カバー２８の上端の内部に収容される。
【００３３】
反対に、十分なガイドの長さを保つために、把持手段３０のシャフトは、ノズル本体２２の下端内部に延びる。カバー２８および把持手段３０を回転結合するために、カバー２８に結合される結合部品４４が設けられている。
【００３４】
結合部品４４は、ノズル本体２２の軸方向内部に延びる筒状区間４６を含み、従って、筒状区間４６は、ノズル本体と把持手段３０のシャフト３２との間に径方向に配置される。ノズル本体２２の下端の真下にある筒状区間４６の下端で、結合部品４４は、径方向外側に延びる環状フランジ４８を含み、この環状フランジは、たとえばねじ５０を介してカバー２８に固定される。結合部品４４は、そのため、軸方向移動においても軸Ａ１を中心とする回転においても、全面的にカバー２８に結合される。
【００３５】
図５に示されているように、結合部品４４の筒状区間４６の上端は、平行な軸方向の縁をもつ２個の切り込み５２を有する。２個の切り込みは、筒状区間４６の上端に通じている。補足すると、把持手段３０のシャフト３２の上端は、この場合は、はめ込んで溶接される覆い５４を含み、この覆いは、切り込み５２の形状と相補う形状の２個の突出部５６を含む。シャフト３２が結合部品の筒状区間内部に収容されると、はめ込まれる覆い５４の突出部５６が切り込み５２に係合され、結合部品に対して把持手段を軸方向に相対的に摺動できるようにする。反対に、突出部５６が切り込み５２と協働することにより、この二つの部品のあらゆる相対的な回転が回避される。かくして、把持手段３０のガイドに加えて、結合部品４４は、把持手段３０が、カバー２８と相対回転不能に結合されながらカバー２８に対して軸方向に摺動できるようにしている。
【００３６】
図から分かるように、把持手段３０の摺動自在性は、全面的というわけではない。実際、把持手段３０は、ノズル本体２２の軸方向内部に延びる圧縮コイルばね５８の下端により下方に付勢される。ばねの上端は、ノズル本体の作用面で支持される。従って、把持手段は、覆い５６の突出部５４が結合部品４４の切り込み５２の底に当たるまで下方に付勢される。こうした把持手段３０の静止位置は、図２、３に示した位置である。把持手段３０にばね５８が及ぼす応力は、プリフォームの首部１８にクラウン３４を係合する軸方向の応力よりも大きくなければならない。
【００３７】
カバー２８が金型上面に気密に押し当てられる下部作動位置に向かってノズル本体２２を制御すると、クラウン３４の上縁３５は、把持手段３０がより先に下降しないようにする。何故なら、把持手段３０は、プリフォームで支持され、プリフォームは、金型で支持されているからである。従って、ノズルが低位置に到達できるようにするには、把持手段とカバーとを相対的に摺動可能とすることが必要であり、ばね５８は、そのとき、図４に示したように、固定したままの把持手段３０と下降するノズル本体２２との間で圧縮される。
【００３８】
こうした作動位置で、延伸シャフト２６は、把持手段を軸方向に貫通し、加圧空気をプリフォームに射出できるように延伸シャフト２６とシャフト３２の内壁との間に十分な径方向の空間を残しながら、プリフォーム１４の内部に入り込むことができる。把持手段３０のシャフト３２およびクラウン３４にはガス抜き穴６０、６２が設けられ、ノズル２２の内部、成形中の容器内部、および、金型上部のカバー２８により画定される空間内部で、常に同じ圧力を保てるようにする。これは、プリフォーム１４の首部１８が、首部を変形しかねないような圧力差を被らないようにするためである。ノズルが作動位置にあるとき、カバーは、金型１２で支持されるので、軸Ａ１を中心として回転不能であり、把持手段３０のあらゆる回転も阻止される。把持手段３０は、その場合、圧縮されたばね５８が及ぼす軸方向応力により密着性がもたらされるという簡単な事実により、プリフォーム１４のあらゆる回転を阻止する。
【００３９】
反対に、ノズルが、図３に示した中間位置にある場合、ノズルは、図１に示したタイプの装置６４により回転駆動可能である。この装置は、主として電動機６５（ならびにその制御モジュール）を含み、前記電動機は、軸Ａ１に平行な軸Ａ２をもつ係合ピニオン６６を回転制御する。カバー２８は、ピニオン６６と係合する外歯車６８を含むので、電動機６５は、カバー２８を回転させることができ、カバーを介して把持手段３０を回転させることができる。好適には、ピニオンの軸方向の長さは、ピニオン６６と外歯車６８とが、カバー２８の軸方向の位置とは無関係に常に互いに係合するようにする。実際、回転結合が本当に必要不可欠であるのは、ノズルが軸方向のインデクセーションの中間位置にあるときだけであるが、この配置により、あらゆる再係合の問題を回避可能である。
【００４０】
図から分かるように、本発明によるブロー成形装置は、さらに、プリフォームの基準角位置の検知装置７０を含む。選択された例では、検知装置は、プリフォーム１４の首部１８に設けられた目印を検知可能な光学装置である。これは、たとえば、プリフォームの首部に接して配向されるレーザービーム装置であり、その場合、プリフォームに設けられた浮き出し目印７２を検知可能である。
【００４１】
また、フランジ３８に形成された切り込み、あるいはカラーインキマークを光学式に検知することも検討できる。同様に、エレクトロメカニカル検知装置の使用を検討してもよい。
【００４２】
本発明の装置によるプリフォームは、次のステップを実施することによって配向されうる。プリフォーム１４を最初に金型の空洞１６に入れ、少なくとも部分的に金型を閉じる。最初は上方引っ込み位置にあるノズル２２を中間位置の方に下降させ、把持手段３０が首部１８によりプリフォーム１４をクランプできるようにする。
【００４３】
電動機６４が、カバー２８を回転させ、カバー２８が、結合部品４４を介して把持手段３０を駆動する。把持手段３０は、軸Ａ１を中心としてプリフォーム１４を回転させる。プリフォームは、金型１２でクランプされていない。目印７２が所定位置に達したことを光学装置７０が検知すると、システムは、プリフォームが金型に対して基準角位置に達したことを知る。場合によっては、高速回転装置を用いる場合で、電動機の慣性により、この第一のアプローチの最中に基準位置を越えてしまうときは、電動機を反対方向に制御して正確な基準位置に戻ることができる。
【００４４】
この位置からは、電動機を停止して基準位置にプリフォームを保持してもよいし、あるいは所定のオフセット角度だけカバーを回転させて、基準位置に対して完全に決められている新たな角位置にプリフォームを導いてもよい。基準位置に対してオフセットできることにより、目印の配置に関する自由度を大きくすることができる。その場合、目印は、型抜きの形状による制約を考慮しながら、プリフォームの射出成形時に容易に形成できる。
【００４５】
その後、容器のブロー成形を行う作動位置に向かってノズル２２を下方に制御し、ブロー成形を実施後、ノズル２２を上方引っ込み位置に直接再上昇させて、金型から容器を取り外すことができる。
【００４６】
このようなブロー成形装置により、ブロー成形時の金型に対するプリフォームの配向を比較的短い時間、たとえば５００ｍｓ未満で非常に正確に決定できる。従って、連続駆動式の回転コンベアに複数のブロー成形装置を配置し、各装置がそれぞれ配向装置を備える高速ブロー成形機械に、こうしたブロー成形装置を組み込むことができる。
【００４７】
以上、本発明について、図示された好適な実施形態に関して説明を行った。光学検知器を使用し、この検知器に応じて電動機を制御するこの実施形態により、プリフォームの配向に関して高精度で適切な反復可能性をもつ結果が得られる。
【００４８】
一方、他の変形実施形態も考えられる。そのため、記載された駆動装置を同等の機構に代えることもできる。従って、電動機を空気機関に代えてもよいし、あるいは、この装置を、電気またはエアジャッキで作動されてノズルの歯車と係合するラックとして構成してもよい。同様に、当業者は、発明の範囲を逸脱することなく、プリフォームの把持手段の変形実施形態を容易に定義することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるブロー成形装置の実施例の軸方向概略断面全体図である。
【図２】 本発明によるブロー成形ノズルおよび配向装置の詳細図であり、ノズルは、軸方向の上部引っ込み位置で示されている。
【図３】 本発明によるブロー成形ノズルおよび配向装置の詳細図であり、ノズルは、軸方向の中間配向位置で示されている。
【図４】 本発明によるブロー成形ノズルおよび配向装置の詳細図であり、ノズルは、軸方向の下部作動位置で示されている。
【図５】 把持手段とノズルカバーとの連結機構を示す分解斜視図である。

Claims (10)

1. 熱可塑性容器のブロー成形機械であって、少なくとも一つのブロー成形装置（１０）を有し、前記装置が、生産する容器の最終形状をもつ空洞（１６）を設けたブロー成形型（１２）を含み、予め射出成形により構成したプリフォーム（１４）を前記空洞（１６）に入れて、プリフォームの開いた上端、すなわち首部（１８）だけが金型（１２）の外に出るようにし、前記ブロー成形装置（１０）が、ブロー成形ノズル（２０）を含み、前記ブロー成形ノズル（２０）が、プリフォーム（１４）の開いた端（１８）と軸方向に相対するように導かれ、加圧空気を射出して、容器の最終形状にプリフォームを成形し、
   ブロー成形装置（１０）が、金型（１２）内でプリフォーム（１４）を配向する装置を備え、前記装置が、
   金型（１２）の空洞（１６）に係合されるとき、首部（１８）によってプリフォーム（１４）をクランプするのに適した把持手段（３０）と、
   軸（Ａ１）を中心としてプリフォーム（１４）を回転させる把持手段（３０）の回転駆動装置（６４）と、
   プリフォーム（１４）の少なくとも一つの基準角位置の検知装置（７０）と、
   検知装置がプリフォーム（１４）の基準角位置を検知するまで、把持手段（３０）を回転させるために駆動装置を制御するのに適した制御手段とを含むことを特徴とする機械。
2. 制御手段が、基準角位置を起点として所定のオフセット角度だけ、把持手段（３０）とプリフォーム（１４）とを回転させることに適していることを特徴とする請求項１に記載のブロー成形機械。
3. 把持手段（３０）が、ブロー成形ノズル（２０）により支持されることを特徴とする請求項１または２に記載のブロー成形機械。
4. プリフォーム（１４）の基準角位置の検知装置が、プリフォーム（１４）の首部（１８）に配置された目印（７２）を検知するのに適した光学検知器を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のブロー成形機械。
5. ブロー成形ノズル（２０）が、上部引っ込み位置と下部作動位置との間で軸方向に移動可能なノズル本体（２２）を含み、前記ノズル本体（２２）を軸方向の中間配向位置に導くことができ、この位置で、把持手段（３０）が、プリフォーム（１４）をクランプして角方向に配向可能であることを特徴とする請求項３または４に記載のブロー成形機械。
6. ノズル本体（２２）が、引っ込み位置から中間位置に移動しながら、把持手段（３０）をノズル本体と一緒に駆動し、前記把持手段が、引っ込み位置から、プリフォームを把持して配向する位置まで移動し、ノズル本体（２２）が中間位置から作動位置まで移動するとき、把持手段（３０）が静止したままで、弾性戻し手段（５８）に抗してノズル本体（２２）に対して移動することを特徴とする請求項５に記載のブロー成形機械。
7. ブロー成形ノズル（２０）が、その下端にカバー（２８）を含み、ノズル本体（２２）が作動位置にあるとき、前記カバーが、プリフォーム（１４）の首部（１８）の周囲で金型（１２）の上面により気密に支持されており、カバー（２８）が、ノズル本体（２２）に軸方向に結合されるが、ノズル（２０）の軸（Ａ１）を中心として回転移動可能であることを特徴とする請求項５または６に記載のブロー成形機械。
8. カバー（２８）および把持手段（３０）が、互いに軸方向に移動可能であるとともに、互いに相対回転不能に結合されることを特徴とする請求項７に記載のブロー成形機械。
9. カバー（２８）が、外歯車（６８）を含み、前記外歯車によって、カバーが駆動装置（６４）により回転駆動されることを特徴とする請求項８に記載のブロー成形機械。
10. 回転コンベアに取り付けられた複数のブロー成形装置（１０）を含み、各ブロー成形装置（１０）が、プリフォームの配向装置を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のブロー成形機械。

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