JP4391833B2 - プラスチック製品の圧縮成型のための装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器を閉鎖するためのキャップなど、プラスチック製品の圧力成型のための装置に関する。

ねじ込みキャップなど容器を閉鎖するためのキャップを圧力成型するため、上記の種類の装置が本出願と譲受人が同一である米国特許第５,８０７,５９２号に開示されている。そのような装置は、垂直軸を中心として回転する回転台を備えており、回転台上に複数の圧力成型ユニットが、等しい相互の角度間隔で回転台の軸を中心として同心に配置されている。これらユニットのそれぞれが上部ポンチを備えており、この上部ポンチが、上部ポンチと整列するとともに成型用の空洞を有している下部金型と、協働する。

成型ユニットは、成型される必要量のプラスチック材料が金型の空洞へと配置される第１の領域、製品が成型される第２の領域、成型済みの製品が冷却される第３の領域、および成型済みの製品が取り出され運び去られる第４の領域からなる環状の経路を、回転台の回転によって通過する。

これら公知の装置においては、成型されるべきプラスチック材料が押出機から、複数の取り出し要素を備えてなる回転ヘッドによって取り去られる。これら取り出し要素は、押出機のノズルおよび前記成型ユニットが辿る環状の経路との接点を有する環状の経路を通過する。回転ヘッドと回転台が、取り出し要素が押出機から一回分のプラスチック材料を順次取り去って金型の空洞内に配置することができるよう、相互に同調している。

これら従来からの装置は、一回分の量が空洞内におかれた瞬間とこの一回分の量が圧縮される瞬間との間の経過時間において、この空洞内に導入された一回分の量の一部が、より低温である空洞の壁面との接触によって冷却され、したがって当該位置に配置されたプラスチック材料の塑性の程度にばらつきが生じ、成型の際に、成型品の外表面に見て取ることができる外観上の欠陥が生じてしまうという欠点を抱えている。これらの欠陥は、多くの場合、表面の透明度が周囲の領域と異なっている領域として視認され、場合によっては表面に或る種の孔を有しており、成型品において許容できない品質低下を構成する。

さらに、一回分の量が金型の空洞の中央へと配置されないことが通常であり、圧縮工程において、中央から出発しないためプラスチック材料の分布が均一に広がっていくことがなく、非対称な充填に起因する成型上の問題を引き起こすという欠点もある。

成型用空洞への一回分の量の配置に起因する他の欠点は、底面の外側に装飾目的や情報を載せたラベルが組み込まれてなるプラスチック・キャップを成型するための装置（米国特許第５、８８５、４０８号を参照）に見ることができる。これらの装置においては、成型用の空洞内に一回分の量よりも先にラベルが配置され、したがって一回分の量がラベルと接触したとき、一回分の量が高温であるためラベルに変形とくに皺が生じ、おそらく圧縮工程において平滑化されることはない。

したがって、本発明の目的は、圧縮成型装置の各成型ユニットと組み合わされて前記欠点を未然に防ぐことができる装置を提供することにある。

この目的において、本発明の課題は、種々の種類および粘度のプラスチック材料について有効に機能する能力に関し、使用における高度な柔軟性を有する装置を提供することにある。

この目的および課題は、その特徴を添付の特許請求の範囲に定める装置によって達成される。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面にもとづいた以下の説明からさらに明らかになるであろう。

図１〜５を参照すると、装置が回転台を有しており、広く参照番号１で示されているこの回転台が、垂直軸を中心として方向Ｘへと回転駆動される。回転台は、複数の成型ユニットが取り付けられている支持要素２（以下、ドラムと呼ぶ）を有しており（図５を参照）、成型ユニットはそれぞれ、ドラム２に対して事実上静止している上側ポンチ３、およびポンチ３との整列のため軸Ｂに沿って移動できる下側金型４を有している。

成型ユニットは、軸Ａを中心として等しい半径および角度間隔で配置されており、したがって、これら成型ユニットの軸Ｂが、環状の経路Ｃを通過する（図１を参照）。

金型４はそれぞれ、上方に向かって開いた空洞５を有しており（図４を参照）、この空洞内で一回分の量のプラスチック材料Ｄが成型される。この一回分の量は、軸Ａと平行な軸Ｅを中心として方向Ｙに回転できる回転ヘッド６によって供給され、糊のような状態で空洞５へと導入される。

金型４は、垂直柱４ａの上部に取り付けられており、この垂直柱４ａが、ドラム２の座に導かれ、適切なバルブ系統を介して加圧流体源へと接続できる油圧ジャッキ（図示されていない）によって、駆動される。加圧流体が柱４ａを上方へと押し上げたとき、回転台の経路Ｃの適当な領域にある金型４が、一回分のプラスチック材料Ｄをポンチ３に向かって圧縮し、経路Ｃの引き続く円弧に沿って、この場合にはキャップ形式の蓋Ｆである製品の成型を実行する。

前記回転ヘッド６は、本発明の進歩的概念とは関係がないため、添付の図面においては概略的にのみ示されている。いずれにせよ、回転ヘッド６については、前記米国特許第５、８０７、５９２号からよりよく理解できるであろう。

図１〜５に示すとおり、回転ヘッド６は、軸Ｅを中心として回転する軸７から構成され、軸７の上部にフランジ８が堅固に取り付けられている。フランジ８の上部にはプレート９が固定され、さらにフランジ８の上部かつプレートの上方に、切り欠き１１によって星状の形状とされているディスク１０が設けられている。

フランジ８の下面には、一回分のプラスチック材料を取り去るための要素１２が複数個取り付けられており、軸Ａを中心として配置されている金型４間の間隔と等しい円周方向の間隔で軸Ｅを中心として配置されている。除去要素１２は、それぞれ、回転方向Ｙを向いた凹所を有する或る種のカップからなる。カップ１２の下端は、開口が上方を向いている押出機１４のノズル１３の出口と同一平面にあり、ヘッド６が回転すると各カップ１２が、連続する２つのカップがノズルの前面を通過する間にノズルから出る量に相当する一回分のプラスチック材料を、ノズルから持ち去ることができる。

カップ１２は、金型４が辿る経路Ｃと接する経路Ｇを通過し、回転台１および回転ヘッド６の角速度は、経路Ｃと経路Ｇの接点において、各カップ１２が対応する各金型４にほぼ整列するように関係付けられている。カップ１２から金型の空洞５への一回分の量Ｄの移し替えは、下方へと導かれる圧縮空気の噴出の作用を、バルブ手段を介した圧縮空気で駆動され垂直方向に動くことができる排出ピストンを各カップに設けることによって得られる機械的作用と、可能であれば組み合わせることにより、前記米国特許第５、８０７、５９２号に記載されているとおり実行することができる。

星型１０の切り欠き１１は、プレート９の上面に成型済みのキャップＦを受け取って保持するように形状付けられており、これらのキャップＦが、冷却工程の後、回転台を離れるよう順次運び去られる。切り欠き１１へと係合したキャップＦが、キャップを運び去るための通路１７を形成すべくプレート９の高さに配置された２つのガイド１５および１６の間を運ばれる。

最初に説明したとおり、前記の形式の圧縮成型のための回転台においては、一回分のプラスチック材料Ｄが、カップ１２から取り去られて空洞５に導入されたのち、圧縮工程が始まる前のしばらくの間、空洞の内面に接触したままになる。この時間の間に、一回分の量Ｄのうちの空洞５の内面と接している部分が、冷却にさらされて粘度が変化し、成型工程においてプラスチック材料の流れが不均一になり、とくにキャップの底部外表面において視認できる欠陥を引き起こす。

この欠点を回避するため、各金型４に或る装置が組み合わされ、実際の成型工程が始まる前にポンチが接近できるよう、対応する空洞へと導入されようとする一回分の量Ｄを最小限の接触で一時的に支持する。

図２〜４に示すとおり、前記装置は、２組のレバー１８、１９および２０、２１を、ねじ付きの回転軸２２、２３および２４、２５によって金型４の正対する両外側で回転される。ねじ付きの回転軸２２、２３および２４、２５は、レバーが回転台の回転軸Ａに対してほぼ放射状である平行な２平面上でそれぞれ振幅できるよう、金型の基部へとねじ込みされている。

レバー１８〜２１は上方へと延び、上端が空洞５の端部よりも上方に突き出している。レバー１８、１９の上端は、それぞれ対応するレバー２０、２１の上端と、空洞５の上方を直径に沿って延びる互いに平行な２本のロッド２６、２７によって接続されている。レバー１８および２０は、それぞれレバー１９および２１と、ピン２８および２９によって関節接続されている。レバー１８〜２１が回転軸２２〜２５を中心として振幅できるために必要な遊びを可能にするため、ピン２８および２９は、レバー１８および２０の下端から突き出したアームによって駆動され、レバー１９および２１の下端へと鏡像対称で接続されたアームの細長溝３０（図２を参照）に係合している。

各組のレバー１８〜２１は、けん引ばね３１（図２を参照）によってお互いに向かって付勢されており、回転台１の経路の或る角度部分に沿って、ロッドが対応する各空洞の上方でカップ１２によってロッドに預けられた一回分のプラスチック材料Ｄを一時的に支持することができる相互の間隔で近接しているよう、けん引ばね３１によってレバーが所定の位置に保たれるが、これについては以下でより明白になるであろう。

各金型４へと組み合わされたレバー１８〜２１の組の動作は、ドラム２へと取り付けられたカム３２によって制御される。

各カム３２の形状は、上方へと延びて軸Ａと平行な直線部３４に連続する斜面３３から構成されている。ローラ３５が、それぞれレバー１８および２０から直角に軸Ａに向かって突き出した２つのアーム３６および３７によって回転可能に支持されており、このローラ３５によって構成されるカム従動子が、各カム３２と協働する。

上記装置の動作を、回転台１の３６０°回転の際に成型ユニットで何が起こるのかを辿ることによって、以下に説明する。

ヘッド６の回転によって、カップ１２がノズル１３の出口から一回分のプラスチック材料を順次持ち去る。ノズル１３の出口においてプラスチック材料は、一回分の量がカップ１２の壁面に貼り付くことができるような粘稠度となっている。

一回分の量Ｄを押出機１４のノズル１３から持ち去ったのち、成型ユニットのカップ１２が自身の経路Ｇと金型４の経路Ｃとの間の接点に位置すると、一回分の量Ｄが下方に向かって進められ、金型４が上昇行程をまだ開始していないこの段階において、互いに閉じた状態にあるロッド２６および２７上に受け取られる（図５を参照）。

角度位置αにおいて、金型４の上昇が開始される。しかしながら、角度位置βに到達し、ローラ３５がカム３２の斜面３３に当接する高さにまで金型４が達して、ロッドを乖離させて（図６を参照）一回分の量Ｄを空洞５内に落下させるまでは、ロッド２６および２７は互いに近接したままである。図６に示すとおり、金型４がポンチ３の直近にあるときは、ロッド２６、２７は空洞５を妨げていない。一回分の量Ｄの圧縮が、角度位置γへの成型ユニットの引き続く回転によって完了する（図７および８を参照）。

図８に示されているとおり、キャップを成型して安定させる行程（対応する各成型ユニットが角度位置δに達するまで続く）を通じ、ローラ３２がカム３２の直線部分３４と係合していることにより、ロッド２６、２７は離間したままである。

角度位置δに到達すると、金型４の下降が始まる。ローラ３５が斜面３３よりも下方へと下降したとき、ばね３１の作用によって、ロッド２６および２７が空洞５の上方において再び互いに近接することができ、新しい一回分の量Ｄを受け取る準備ができる。

図９に示すとおり、成型されたキャップＦはポンチに付着したまま残り、ヘッド６のプレート９上に置かれたのち、星型コンベア１０の切り欠き１１によって集められ（図１０を参照）、通路１７に沿って取り出し手段へと運ばれる。

このように、前記装置によって、意図する目的および課題が達成される。実際に、本発明の基本的な態様によって、一回分の量Ｄの空洞５への配置とプラスチック材料の変形開始との間の経過時間は、事実上ゼロにまで減らされる。このようにして、一回分の量Ｄの空洞５の内面との局所的接触は、プラスチック材料の粘稠度に実質的な変化を生じさせるには不充分な時間に限られる。したがって、配置された一回分の量のプラスチック材料の温度は、いずれの位置においてもほぼ一定に保たれ、圧縮の際の均一なプラスチックの変形が確保される。

一回分の量の配置と圧縮の開始がほぼ同時であるという事実は、ラベルが組み込まれてなるキャップの場合に、前もって成型用金型内に導入されたラベル上に一回分の量が位置している時間が、ラベルの変形を引き起こすためには不充分であるという利点ももたらす。したがって、ラベルは常に完全に平坦な状態に保たれ、圧縮が完了すれば平滑になっている。

本発明の１つのきわめて好都合な側面は、金型４の速度が通常、一回分の量Ｄがロッド２６および２７から離れるような速度であるという点である。とくに、一回分の量Ｄが、ポンチへと付着するような衝撃力でこのポンチに向かって進められる。したがって、一回分の量のうちポンチと接触して欠陥を形成する可能性がある部位は、実際、圧縮工程においてキャップの内側に残り、ひとたび成型が完了すると、いかなる欠陥もキャップの内側に残り、外側から視認することができないため製品の外観を損なうことがない。

前記装置については、さまざまな変更または変形を容易に行なうことができ、それらはすべて、本発明の同じ進歩的概念の範囲内にある。

図１１〜１４は、図１５〜１７にさらに明確に示されているが、ロッド２６および２７が回転台の回転軸Ａに対して半径方向を向いている解決策を示している。

すでに述べた前記解決策と異なり、レバー２０および２１が、自身の長さの中間付近に２つの自由回転ローラ３８および３９のそれぞれを片持ち梁形式で取り付けて支持し、一方、レバー１８および１９を互いに関節接続しているピン２８が、ローラ４０を外側に向かって突き出すように支持している。

レバー１８〜２１は、回転ドラム２の円柱部分に組み合わされた内側カム４１、および、回転台１に対して静止している要素４２ａから突き出した膨らみによって構成される外側カム４２（図１５〜１７を参照）によって駆動される。

内側カム４１は、２つの溝４３および４４からなり、ローラ３８および３９のそれぞれが、前記溝のそれぞれと係合してカム従動子として機能する。

溝４３および４４のそれぞれ一方は、斜めの中間部分によって接続された２つの平行かつ垂直な部位からなる。溝の上側の部位は、下側の部位よりもさらに離れている。このようにして、金型が持ち上げられたとき、ローラ３８および３９が溝４３および４４を辿ることにより、レバー１８〜２１の分岐ならびにロッド２６および２７の離間を生じさせる。

カム４２は、経路Ｃと経路Ｇとの間の接点に配置されており、回転台１の回転の際にローラ４０を順次持ち上げて、ロッド２６および２７を相互に素早く離間させ再び近づける。

好都合なように、ロッドの中央に曲線部分４５および４６（図１４を参照）が設けられ、カップ１２によって配置される一回分のプラスチック材料Ｄを受け取るように構成された座を形成している。

カム４２によるレバー１８〜２１の動作は、カム４１による動作に先立って行なわれる。この動作手順は、図１５〜１７から推論することができる。詳細には、一回分の量Ｄがカップ１２によって持ち去られ、対応する金型４のロッド２６および２７の曲線部分４５および４６に配置されたのち（図１５を参照）、ローラ４０がカム４２に乗り上げることによって、ロッド４５および４６に素早い開放（図１５および１６を参照）および閉鎖（図１７を参照）動作を実行させ、一回分の量が金型４の空洞５へと落ちることなく、曲線部分４５および４６によって構成される座に保持され続けるようにする。このロッド２６および２７の開閉動作は、空洞内へと解放される一回分の量Ｄを捕らえることができるよう、金型４の行程と同期させることができる。

キャップＦを成型するための工程が、ロッドが半径方向に配置されているためロッドの開閉動作が接線方向において生じる点を考慮しつつ、前記の例において説明したやり方で順次続く。

この装置の他の変形例が、図１８および１９に示されている。この解決案は、外側のレバー１８および１９が存在せず、ロッド２６および２７が内側のレバー２０および２１のみに片持ち梁形式で取り付けられて一種のフォークを形成しているため、図１１〜１４の解決案に対する構造的簡素化である。

さらなる変形例は、抵抗式のプラグ、誘発、あるいは空気のジェットによって、ロッドの温度調節を提供する。

本出願は、イタリア特許出願第ＢＯ２００２Ａ０００２２６号にもとづく優先権を主張しているが、このイタリア特許出願における開示は、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。

請求項において記載の技術的特徴に参照符号を付しているが、これら参照符号は、請求項の理解を促進するための目的でのみ付されたものであり、そのような参照符号は、そのような参照符号によって例として特定される各要素について、その解釈を制限するいかなる効果も有していない。

第１の実施の形態による装置の概略の平面図である。 図１の半径方向の線II‐IIに沿って見た断面図である。 図２の線III‐IIIに沿って見た断面図である。 図２の接IV-IVに沿って見た部分断面図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 連続する６つの動作状態における装置の図である。 半径方向に沿って見た第１の変形例の図である。 図１１の線XII‐XIIに沿って見た接線視の部分断面図である。 図１２の線XIII‐XIIIに沿って見た半径方向の図である。 図１２の線XIV‐XIVに沿って見た平面図である。 連続する３つの動作状態における前記変形例の装置の図である。 連続する３つの動作状態における前記変形例の装置の図である。 連続する３つの動作状態における前記変形例の装置の図である。 図１２の変形例に類似した第２の変形例について、接線視の断面図である。 図１８の変形例について、線XIX‐XIXに沿って見た断面 図である。

Claims (21)

1. 製品（Ｆ）を成型するための上側ポンチ（３）および空洞（５）を備える下側金型（４）を含み、前記ポンチ（３）と前記下側金型（４）が相互に整列して離間位置と閉鎖位置の間を移動可能である１つの成型ユニット（３、４）と、
   押出機（１４）から各回分の量（Ｄ）を順次取り去り、取り去った量（Ｄ）を、前記金型が前記対応するポンチ（３）から未だ離間しているときに一回分の量（Ｄ）を一時的に支持するために支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）に配置するよう構成された少なくとも１つの除去要素（１２）を備えた、成型すべきプラスチック材料の供給量（Ｄ）のための供給手段（１２、１３、１４）と、
   前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）を、前記ポンチ（３）および前記金型（４）が圧縮工程を開始する前に、前記一回分の量（Ｄ）を前記空洞（５）へと解放すべく駆動する駆動手段（３２；４１；４２）とを含むプラスチック製品（Ｆ）の圧縮成型のための装置であって、
   前記少なくとも1つの除去要素（１２）は、経路（Ｇ）に沿って移動し、前記１回の量（Ｄ）を、前記押出機（１４）から前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）へ運び、
   前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）の一部が、前記下側金型（４）の上端部より上方へと延伸し、外側に広がるように、前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）が取り付けられていることを特徴とする、プラスチック製品（Ｆ）の圧縮成型のための装置。
2. さらに軸（Ａ）を中心として回転する支持要素（２）から構成された回転台（１）と、
   前記支持要素（２）上に前記軸（Ａ）に同心に配置された１つもしくはそれ以上の前記成型ユニット（３、４）と、
   さらに前記成型ユニット（３、４）が環状の経路（Ｃ）に沿って前記供給手段（１２，１３、１４）が設けられている位置を通過して前進するように前記支持要素（２）を駆動する駆動手段とを含んでいる、請求項１に記載の装置。
3. 前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）がレバー・システム（１８、１９、２０、２１）を含み、それが一対のロッド（２６、２７）を支持し、前記一対のロッドの各ロッド（２６、２７）が前記空洞（５）の直径方向に沿って前記空洞（５）の上に配置されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記レバー・システム（１８、１９、２０、２１）が前記金型（４）に枢支された一対のレバー（２０、２１）を含み、前記一対のレバー（２０、２１）の各レバーが前記一対のロッド（２６、２７）の各ロッドの一端に堅固に連結され、前記駆動手段（３２；４１；４２）によって駆動される、請求項３に記載の装置。
5. 前記レバー・システム（１８、１９、２０、２１）がさらに前記一対のレバー（２０、２１）に対して本質的に直径の反対側で前記金型（４）に枢支された一対のレバー（１８，１９）を含み、一対のレバー（１８、１９）が前記各々ロッド（２６、２７）の他端に堅固に連結されている、請求項４に記載の装置。
6. 前記一対のレバー（２０、２１）および、もしあれば、前記一対のレバー（１８、１９）のレバーが互いに関節接続されている、請求項４または５に記載の装置。
7. 前記一対のレバー（２０，２１）および前記一対のレバー（１８、１９）が前記軸（Ａ）に関して本質的にそれぞれの半径方向に配置された面内で振動するように配置されている、請求項５または６に記載の装置。
8. さらに前記一対のレバー（２０、２１）と前記一対のレバー（１８、１９）の間で作動するけん引ばね（３１）を含む、請求項５から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記ロッド（２６、２７）が前記軸（Ａ）に関して本質的に半径方向に配置されている、請求項３から６のいずれかに記載の装置
10. 前記駆動手段がカム手段（３２、４１、４２）を含み、それによって前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）が前記一回分の量（Ｄ）を支持するために閉鎖位置と前記一回分の量（Ｄ）を前記成型ユニット（３、４）内へと開放するための離間位置との間を駆動される、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 前記一対のレバー（２０、２１）および、もしあれば、前記一対のレバー（１８、１９）のレバーの１つが前記カム手段のそれぞれのカム（３２；４１、４２）と機能的に関係付けられているカム従動子（３５；３８、３９；４０）を備えている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記カム（３２）が前記支持手段（２）に固定され、前記金型（４）が前記ポンチ（３）に向かい、そして離れるときに機能する請求項１１に記載の装置。
13. 前記カム（３２）が傾斜部（３３）および前記軸（Ａ）に平行な直線部を備えている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記カム従動子（３５；３８、３９；４０）が対応する前記一対のレバー（２０、２１）および一対のレバー（１８、１９）に堅固に結合されたアーム（３６、３７）によって自由に支持されたローラ（３５）によって構成されている、請求項１１から１３のいずれかに記載の装置。
15. 前記カム手段（３２；４１；４２）が前記軸（Ａ）に面する前記一対のレバー（２０、２１）のレバーの一部に固定された２つのローラ（３８、３９）に係合するのに適した2つの溝（４３、４４）を含んでいる請求項１０または１１に記載されている装置。
16. 前記2つの溝（４３、４４）が2つの平行かつ垂直で、閉じた部分にそれぞれ傾斜した部分で接続された2つの平行かつ垂直で、間隔をあけた部分を含んでいる、請求項１５に記載の装置。
17. 前記カム手段（３２；４１；４２）が前記支持要素（２）の上部表面から突起するふくらみを備えた静止カム（４２）を含んでいる、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記静止カム（４２）が前記一対のレバー（２０，２１）および前記一対のレバー（１８、１９）が互いに関節接続されている回転軸（２８）によって支持されたローラ（４０）と係合し、前記ローラ（４０）が前記軸（Ａ）の反対側で前記金型（４）の側面に配置され、前記一回分の量（Ｄ）を把持するような動きをするように前記ロッド（２６，２７）を駆動する、請求項１７に記載の装置。
19. 前記ロッド（２６、２７）がその中央部に前記一回分の量（Ｄ）を受取るのに適した座を形成するそれぞれ曲線部分（４５，４６）を備えている請求項１０から１８のいずれかに記載の装置。
20. さらに製品（Ｆ）の成型の際にプラスチック材料中への組み込みに適し、一定量（Ｄ）が開放される前に、前記成型用空洞（５）内にラベルが配置される請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
21. さらに前記支持手段（１８、１９、２０、２１、２６、２７）の温度調節のための手段を有する、請求項１から２０のいずれかに記載の装置。

Images