JP4612023B2 - ネック部付き容器の個別支持装置およびかかる支持装置を使用した移送装置を備えた設備 - Google Patents

Description

本発明は、ネック部を備えた容器のための個別支持装置に関し、そのネック部によって前記容器を支持することを可能にし、容器のネック部の内側に係合でき、半径方向に弾性的に引き込み可能である支持要素を備え、前記ネック部の内壁に対して摩擦と共に支えることができる
支持部材を備えている前記装置に関する。

本発明は、より具体的には、ＰＥＴなどの熱可塑性材料製の容器の製造または加工のためのインライン（in-line）加工設備に適用され、容器がそのネック部によって容器を保持し、それによって本体を自由にすることができる移送装置を使用して、交互に個別に移動される。そればかりでなく、本発明は、容器をある地点から別の地点に移動させることが必要となるどのような設備にも適用することができる。

以下の説明において、「ネック部付き容器」とは、容器がブロー成形またはストレッチブロー成形によって製造されるもととなるプリフォーム（preform）、ブロー成形またはストレッチブロー成形の様々な工程にある中間体の容器、既に最終的な形状に成形され、さらに追加的な工程に受ける必要のある容器、完成品の容器など、ネック部付きのあらゆる中空体であるものと理解される。

具体的な事例として、ブロー成形段階に先立ってプリフォームを加熱するためにプリフォームを移送する場合には、プリフォームをそのネック部によって取り上げ（「装着」）、一般にトンネル型オーブンである加熱区域に移動するための移送装置を用意する必要がある。加熱区域では、結晶化温度（crystallization temperature）未満の温度に保ちつつ熱可塑性材料のガラス転移温度（glass transition temperature）までその本体が加熱されなければならない。

この移送を行うため、移送要素は、プリフォームのネック部の内側に係合（内装着）可能であり、ネック部の内面に対して押し付けることによってプリフォームの前記ネック部を保持するマンドレル（mandrel）によって形成される把持装置を備えて用意される。

プリフォームの内装着のための装置は、出願人の名で特許文献１に含まれ、一端に分割リング（split ring）を有する把持ヘッドを使用している。より具体的には、マンドレルは、半径方向に回転自在に適用された弾性変形可能な分割リングを内側にある環状溝を備えるマンドレル本体を備えて用意される。マンドレルは、ネック部の開口の縁がマンドレル胴部の環状の肩部に接触するまでプリフォームのネック部の内部に導入される。この実施形態では、無変形のリングの外径は、マンドレル本体の外径およびネック部の内径よりも十分に大きい。

同じ原理による内装着では、出願人の名による特許文献２により知られ、複数のセクションによって形成される環状分割リングを自由端に備える把持装置をそれぞれが備えている一連の移送要素によって形成されるプリフォームを搬送するためのシステムを実施している。リングがプリフォームのネック部の内部に係合された場合、弾性手段によって半径方向の外側へ押し出されるセクションがネック部の円筒形内面に対して支えることができるというものである。

自由状態の分割リングの外径を分割リングの前記外径よりもわずかに小さいプリフォームのネック部の内径に対して大きく取ることによって、弾性分割リングまたはセクションリングは、把持ヘッドをネック部に挿入する間に半径方向の内側に変形することができる一方、ネック部の内壁と分割リングまたはセクションリングの外周との間に摩擦力を生じさせ、それによって把持装置にプリフォームを固定および保持を引き起こすことができる。

従来技術による把持装置の欠点は、例えばプリフォームの製造方法の相違（製造者の相違、製造時期の相違等）によるネック部の内径の変動に関しては許容度が比較的小さいというところにある。そのため、内径がごくわずかしか違わない容器を移送したい場合に前記把持装置を交換する必要がある。移送設備に装備できる把持装置は膨大な数（数百個）にのぼることから、結果として前記把持装置を使用した設備が長期間動かされないままにおかれる事態、及び予備として用意される機材のための膨大なコストを生じることになる。
仏国特許発明第２ ７０６ ８７６号明細書 仏国特許発明第２ ７９４ １０９号明細書

そのため、実際には、容器のネック部の内径の変動に対する許容度がより大きい内装着による容器把持装置に対する需要が常に存在している。

さらに、従来技術にもとづく内装着による把持装置では十分な表面接触が得られず、その結果、容器が傾いた姿勢で把持されるリスク、及び場合によっては移送中に容器が脱落するリスクすらある。

さらに、リングセクションは、平らな外面を持たず、互いが軸方向に分かれた２つの環状突起を画定する溝を持ち（セクションの直線部分は大きく開いたＶ字形をなす）、それを介してネック部の平滑な内面との接触を得る。こうして形成されるリングセクションは、容器の軸方向の正しい位置決めが保証されるようにするため、２つの環状突起がその全周にわたってネック部に対して効果的に支えるように非常に高い精度で機械加工する必要がある。そのため、こうして形成されるリングセクションにはコストがかかる。

そのため、現在利用されているものよりも低コストの手段を用いて、移送中の容器のより正確な軸方向の位置合せを保証できるようにした容器把持のための装置は実務の場でたびたび要求されている。

本発明は、ネック部付き容器のための個別支持装置であって、前記ネック部によって支持することができ、前記容器の前記ネック部の内側に係合されることができる支持部材を備え、前記支持部材が半径方向に弾性的に引き込み可能であり、前記ネック部の内壁に対して摩擦と共に支えられることができる支持要素を備えている個別支持装置において、前記支持部材は、中央コアと、前記コアを一定の半径距離で取り囲み、円形の外形の少なくとも１列の穴によって穴があけられたスカートをなす外壁との間で画定される周囲流路を備えている略軸対称の円筒形ベース部と、穴と同数で、それぞれの穴と対向して前記チャンネルの中に少なくとも１つの列をなすように配置された前記支持要素を形成する複数のボールであって、直径が前記穴の直径よりも十分に大きいボールと、前記ボールがそれぞれの穴の中に弾性によって押し返され、部分的に穴の外側に突出しているように前記コアと前記ボールとの間に挿入された弾性戻し手段と、を備えていることを特徴とする個別支持装置を提案することによって、従来技術に関連した問題を解決（少なくとも部分的に）することを提案するものである。

本発明による引込み式ボールを配置された内装着装置は、従来技術によるセクションリングを備える把持装置によって受け入れられる許容範囲よりもはるかに広い範囲で直径が変化する容器のネック部に協動することができる。典型的には、本発明による引込み式ボールを備えた装置は、ネック部の内径の多かれ少なかれ０．５ｍｍ前後の変動を受け入れるが、セクションリングを使用した装置は、多かれ少なかれ０．１２ｍｍ前後の許容差しか受け付けない。

さらに、本発明に従って設計される把持ヘッドの製造は、セクションリングを備える把持ヘッドの場合に要求されるほどの精度の機械加工を要求するものではなく、したがって、より安価にすませることができる。

当然ながら、引込み式ボールを備えた把持装置は、既に知られている。しかし、それらは容器のネック部を包み込むことができる把持装置であり、その外面によってネック部を把持（外装着）する構造となっている。出願人は、引込み式ボールを備えた外装着によるかかる把持装置を長年にわたって使用してきた。しかし、前記外装着による装置では、容器のネック部に引込み式ボールを備えた把持ヘッドを機械的に取り付けることに関して問題が生じ、またはもっと単純に言えば、装着の過程でネック部の外面の突起部（容器閉鎖キャップの不正防止リングのために設けられている環状溝、キャップがねじ式の場合はキャップのねじ山）によってボールが押されるという問題が生じる。

これに対して、容器のネック部の内面は一般に平滑であり、ボールのための支持を与えない。すなわち、容器のネック部に対する本発明による把持ヘッドの機械的結合は接触するそれぞれの面の間の接線方向の摩擦にのみ依拠する。

支持装置の軸に対して略同軸をなす容器の支持をより効果的に確実にするために、およびボールとネック部の内壁との間の摩擦力を高めるために、外壁の穴が平行な複数の列をなすように分布され、ボールがそれぞれ複数の列をなして配置されるようにすることが好ましい。実際には、外壁の穴は平行な２つの列をなすように分布され、ボールはそれぞれ２つの列をなすように配置することで十分であるが、これが所望の結果を得るために必要である場合、穴およびボールについてそれより多い数（例えば３つ）の列を採用してもよい。

装着ヘッドとネック部の内壁との間の摩擦力を高めるため、ボールの列は、互いに対してオフセットがあり、それによって、ある列の１つのボールがその直上および／または直下の列の２つのボールによって囲まれてもよい。

支持要素がネック部の内壁に対して十分な圧力を及ぼすことができるようにするため、弾性戻し手段は、有利には、コアに対して配置された少なくとも１つの弾性環状クッションを備え、弾性環状クッションに対してボールが半径方向に弾性的に支えてもよい。実際には、弾性環状クッションは、並置された少なくとも２つの弾性円環リングを有し、それらの外側結合部で１つの列のボールが支える湾曲した環状二面角を画定してもよい。最適な方法では、環状弾性クッションは、並置された３つの弾性円環リングを備え、それらの外側結合部で２つの列のボールがそれぞれ支える２つの並行な湾曲した環状二面角を画定してもよい。

保守作業間に弾性戻り手段またはボールの交換を容易にするため、チャンネルは、単純な方法において、ベース部の前方壁面をくり抜いた環状溝によって、及びベース部の前方壁面に組み付ける遮へい板によって、画定されてもよい。

有利には、本発明は、より具体的には、ネック部付き容器の移送のための設備に好適なものとして適用されてもよく、移送チェーンをなすように連接されて順次配置された複数の移送装置を有し、そのそれぞれが上記に特徴づけられたネック部によって容器を個別に支持するための装置を備えてもよい。

以下では、例を用いて本発明を図によって開示するが、例はもっぱら説明のためのものであって、いかなる意味でも本発明の範囲を限定するものではない。

以下の説明においては、明瞭を期すため、「上部（top）」「下部（bottom）」「下（below）」「上（above）」の用語はもっぱら図に示すとおりの要素の配置を参照してのみ用いるものであって、これらの用語は本発明を適用する加工設備における要素の正確な配置を指すものではない。とりわけ、把持装置がネック部を垂直に上部に向けた状態でプリフォームを把持することを想定されている場合はそのことが言える。というのは、その場合、プリフォームはネック部を下部に向けた状態で加熱しなければならず、その後、ブロー成形ユニットにおけるブロー成形作業および場合によってストレッチブロー成形作業の前に前記プリフォームをさらに転回させなければならないためである。

図１は、容器の移送装置の構成品の１つである本発明による支持装置の部分断面図である。

全体を参照番号１で示す移送要素は、有利にはロッドの形の支持部材４が取り付けられた中心ボア３を備えた回転マンドレル（rotating mandrel）２（図示しないが、自ずと明らかな形式の手段によって駆動される）を有しており、それによって、物体または中空容器、有利にはプリフォームのネック部６を支持し、把持するための装置５の一部をなす。

ロッド４などの支持部材４が取り外し自在にマンドレル２に取り付けられている。バイオネット（bayonet）型のかかる取り付け法は、それ自体は周知なものであり、出願人によって利用されている。ロッドの上部はバイオネットのキャップをなしており、それが中心ボア３の下端に形成される対応するソケットに受容されているようになっている。

支持部材４は、例えば、加熱したプリフォームをブロー成形する前のプリフォームのネック部であろうと、さらにはそのブロー成形作業の後の形成された容器のネック部であろうと、容器のネック部６の内側に係合していることができる。

支持部材４は、半径方向に弾性的に引込み可能で、ネック部６の内壁に対して支えることができる支持要素７を有する。

より具体的には、支持部材４は、中央コア１０と、該コア１０を一定の半径距離で取り囲み、円形の外形に備えられた少なくとも１列の穴１２があけられたスカートをなす外壁１１との間で画定される周囲流路９を含む実質的に軸対称の円筒形ベース部８を有する。

支持部材４の支持要素７を形成する複数のボール１３が穴１２と同数用意され、周囲流路９の中に該穴１２のそれぞれと向かい合わせに少なくとも１列に配置される。有利には、該ボール１３は該穴１２よりも直径が十分に大きく、それによって該周囲流路９の中に保持されることが可能になっている。

弾性戻し手段１４が中央コア１０とボール１３との間に挟み込まれており、該ボール１３がそれぞれの前記穴１２の中に弾性によって押し返され、部分的に該穴１２の外に突出するようになっている。

支持部材４とネック部６の内壁との間の摩擦力を強化するため、穴１２とボール１３とは、有利には少なくとも平行な２列に分布される。

弾性戻し手段１４はコア１０の周囲に配置された弾性環状クッション１５を少なくとも１つ備え、ボール１３はそれに対して半径方向に弾性的に支えている。

より具体的には、弾性環状クッション１５は、並置された少なくとも２つの弾性円環状リング１６を有し、それらの外側結合部で同じ列のボール１３が支えを得る湾曲した環状二面角を画定するようにすると有利である。

本発明の好ましい実施形態では、図１〜３に図示するように、弾性環状クッション１５は、並置された３つの弾性円環リング１６を備え、それらの外側結合部で２つの列のボール１３がそれぞれ支える平行な２つの湾曲した環状二面角を画定している。

当然のことながら、弾性円環リング１６の数をボール１３および穴１２の列の数に適合させることは、当業者であれば能力の範囲内である。

また、ボールの列の数を容器のネック部の内面の面積および該容器の重さに適合させることも、当業者であれば完全に能力の範囲内である。

有利には、ネック部６の内面とボール１３の間の摩擦力を高めるため、ボール１３の列は互いに対してオフセットがあり、それによって下の列の１つのボール１３がその直上及び直下のうち少なくとも一方の列の２つのボール１３によって取り囲まれている。

ボール１３に加えて、弾性戻し手段１４がその中に配置される周囲流路９は、環状溝１７によって、及びベース部８の前面８ａに組み付けられる遮へい板１８によって、より正確に画定されるが、わかりやすくするために、図３には遮へい板１８は図示していない。

「前面８ａ」という用語は、支持部材４を容器のネック部６に挿入する間に、容器のネック部６に対向するベース部８の面であることを理解されたい。

遮へい板１８は、それ自体が周知である形式の任意の固定手段によって、例えばベース部８の中央コア１０にねじ込むことができるねじを使用することによって、ベース部８に固定される。

固定手段は、有利には、取り外し可能な形式のものであり、それによって、一定の時間間隔が経過して一定程度の磨耗に達した時点でボール１３に加えて弾性戻し手段１４を容易に交換することができる。

本発明による支持装置５は、より具体的には、ネック部を備えた容器の輸送を必要とする設備に適用され、移送チェーンのような接合方法で交互に配置された複数の輸送装置を備え、そのネック部６によって容器の個別に支持するための装置を備えている。

より正確には、本発明による支持装置５は、中空胴部を形成するためのブロー成形作業用の金型に入れる前の加熱区域におけるプリフォームの移送に適用される。

そこで、ＰＥＴなどの熱可塑性材料製の容器の製造および加工のための設備で容器の加熱のためのトンネル型オーブン（tunnel oven）に移送装置を装備した場合、移送装置の各移送要素がその軸に関して回転駆動され、それにより、容器がオーブン内の移送装置の軌道の両側に配置された加熱手段によって、その表面にわたって加熱される。

把持ヘッドを容器のネック部に挿入する前の、本発明による支持装置の部分断面図である。 把持ヘッドを容器のネック部に挿入した後の、支持装置の部分断面図である。 軸方向に分割した支持部材の正面図である。

符号の説明

１ 移送要素
２ 回転マンドレル
３ 中心ボア
４ 支持部材
５ 装置
６ 容器のネック部
７ 支持要素
８ 円筒形ベース部
８ａ 前面
９ 周囲流路
１０ 中央コア
１１ 外壁
１２ 円形の穴
１３ ボール
１４ 弾性戻し手段
１５ 弾性環状クッション
１６ 弾性円環リング
１７ 環状溝
１８ 遮へい板

Claims (8)

1. ネック部（６）付き容器のための個別支持装置であって、
   前記ネック部（６）によって支持することができ、前記容器の前記ネック部（６）の内側に係合されることができる支持部材（４）を備え、前記支持部材（４）が半径方向に弾性的に引き込み可能であり、前記ネック部（６）の内壁に対して摩擦と共に支えられることができる支持要素（７）を備えている個別支持装置（５）において、
   前記支持部材（４）が、
   中央コア（１０）と、前記コア（１０）を一定の半径距離で取り囲み、円形の外形の少なくとも１列の穴（１２）によって穴があけられたスカートをなす外壁（１１）との間で画定される周囲流路（９）を備えている軸対称の円筒形ベース部（８）と、
   穴（１２）と同数で、それぞれの穴（１２）と対向して前記周囲流路（９）の中に少なくとも１つの列をなすように配置された前記支持要素（７）を形成する複数のボール（１３）であって、直径が前記穴（１２）の直径よりも十分に大きいボール（１３）と、
   前記ボール（１３）がそれぞれの穴（１２）の中に弾性によって押し返され、部分的に穴（１２）の外側に突出しているように前記コア（１０）と前記ボール（１３）との間に挿入された弾性戻し手段（１４）と、
   を備えており、
   前記弾性戻し手段（１４）が前記コア（１０）に関して配置された少なくとも１つの弾性環状クッション（１５）を備えており、前記ボール（１３）がそれに対して半径方向に弾性的に支えていることを特徴とすることを特徴とする個別支持装置。
2. 前記外壁（１１）の前記穴（１２）が平行な複数の列をなして分布され、前記ボール（１３）が複数のそれぞれの列をなして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
3. 前記外壁（１１）の前記穴（１２）が平行な２つの列をなして分布され、前記ボール（１３）が２つのそれぞれの列をなして配置されていることを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
4. 前記外壁（１１）の前記穴（１２）が平行な複数の列をなして分布され、前記ボール（１３）の列が互いに対してオフセットがあり、ある列の１つのボール（１３）がその直上及び直下のうち少なくとも一方の列の２つのボール（１３）によって囲まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の支持装置。
5. 前記弾性環状クッション（１５）が並置された少なくとも２つの弾性円環リング（１６）を備え、それらの外側結合部で１つの列の前記ボール（１３）が支える湾曲した環状二面角を画定していることを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
6. 前記弾性環状クッション（１５）が並置された３つの弾性円環リング（１６）を備え、それらの外側結合部で２つの列のボール（１３）がそれぞれ支える２つの並行な湾曲した環状二面角を画定していることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の支持装置。
7. 前記周囲流路（９）が、ベース部（８）の前面（８ａ）をくり抜いた環状溝（１７）によって、及びベース部（８）の前記前面（８ａ）に組み付ける遮へい板（１８）によって画定されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の支持装置。
8. ネック部付き容器を移送するための設備であって、
   移送チェーンをなすように連接されて順次配置された複数の移送装置を備え、そのそれぞれが容器をそのネック部によって個別に支持する装置（５）を備えたネック部付き容器移送のための設備において、容器の該支持装置（５）が請求項１から請求項７のいずれか１項の記載に従って形成されることを特徴とする設備。

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