JP4902085B2 - 吹き込み成形したプラスチック要素にインサートを含めるための装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、例えば金属質のインサートを含んだプラスチック材料の要素または製造物の作成に関し、また本発明は特に、吹き込み成形したプラスチック要素にインサートを含める装置および方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来の装置は、インサートの吹き込み成形装置の成形要素の内面上での位置決めを可能にするものである。成形装置頭部からはプラスチックシリンダ、いわゆる「パリソン」と呼ばれるものが突出しており、このパリソンは、解放状態の成形要素間で位置決めされている。実質的に、内部に圧縮空気が吹き込まれる該パリソンを含んだ成形状態を得るべく、成形要素が閉鎖される。
【０００３】
空気の圧力によりパリソンが鋳型の内面に対して押圧されるため、パリソンが形状を成すと同時に、パリソン壁内にインサートが含まれる。
【０００４】
次に行うパリソンプラスチック材料の冷却により、該材料が成形された形で硬化し、インサートを固定する。
【０００５】
従来のインサートを位置決めする装置は、例えばシリンダまたはピン形状の支持部で構成されており、また、固定または動的挿入タイプのものである。従来のインサートを位置決めする装置は、例えばナットや成形された要素の雌ねじ山のようなインサート中空部分に取り付けられる。従来の固定位置決めする装置は、鋳型内部に非可動的に取り付けられる。インサートを動的位置決めする装置は、インサートを収容する該装置の対応する内部中空に関連して鋳型に取り付けられる。
【０００６】
動的位置決め装置は、パリソンが鋳型の内壁と合致するまでインサートを中空内に保持する。この状態において、固定装置により、インサートがパリソン壁内に動的に挿入される。パリソンのプラスチック材料が固まると、固定装置が引き抜かれ、成形された製品が鋳型から分離される。
【０００７】
前記従来の装置の主な欠点は、幅広い寸法のインサートを含めることが困難または不可能なことである。
【０００８】
さらなる欠点は、前記従来の装置は、鋳型の局所表面に対して幅広い傾斜角度を持ったインサートを含めることができず、また、小さな曲げ半径を有する鋳型表面に対応するインサートを含めることができないことである。
【０００９】
前記従来の支持装置の別の欠点は、鋳型に固定しなければならず、駆動手段と、鋳型内に中空部分を備える必要があることである。
【００１０】
成形装置の下部吹き込みフレームに固定されたインサートを位置決めするための従来の装置もある。この配置では、成形動作のために、パリソンの自由端部内にインサートを含めることができ、また、パリソンから得た製品の壁内部にインサートを含めることができる。下部吹き込みフレームに固定された、インサートを位置決めする従来の装置は、固定および動的装置のいくつかの制限を克服することができるが、この装置は、寸法の長いインサートを使用する場合、片側のみで停止されているこの寸法の長いインサートの他端に過剰な隙間ができてしまうことから、不十分な固定による欠点が生じる。

さらなる欠点は、インサートの位置決めが、鋳型の下端部に対してのみ行われることである。米国特許第４ ７１９ ０７２Ａ号、日本特許第０７ １１７ １０５Ａ号、米国特許第３ ９５４ ３６９Ａ号は、インサートを含む製品を解放しながら形成を行うパリソン内部にインサートを支持する方法または装置を参照している。ＷＯ０１／０３ ６２７Ａ号は、吹き込み成形によりストレッチャを製造する方法を参照しており、ストレッチャを形成するプラスチック材料内にはインサート要素を含めている。
【００１２】
（発明の開示）
本発明の主な目的は、パリソンの厚み、鋳型の形状および寸法とは実質的に無関係な形状および寸法のインサートを含めることを可能にする装置および方法を提案することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、連結式および／または結合式のインサートをも含めるための装置および方法を提案することである。
【００１４】
別の目的は、鋳型の上端部に対応し、そして、小さな曲げ半径および他の形状を有する表面に対応した、インサートを含めることを可能にする装置および方法を提案することである。
【００１５】
さらなる目的は、鋳型の内部に特別な装置や機械工作が不要であるために、動作が単純で信頼性の高い装置および方法を提案することである。
【００１６】
本発明の特徴は、以下の添付の図面を詳細に参照することにより強調される。
【００１７】
（発明を実施するための最良の形態）
図１〜３を参照すると、参照符号１００は吹き込み成形装置を示しており、この装置は、２〜３個の鋳造手段１０７用の固定板１０６を移動するための第１線形アクチュエータ１０５を備えており、該鋳造手段１０７は、閉鎖状態において、事前画定された形状で吹き込み成形する要素を形成するべく成形嵌合を実行する要素で構成されている。鋳造手段１０７の下には、下部吹き込みノズル１１０を垂直に移動するための第２線形吹き込みアクチュエータ１０９を具備した下部吹き込み手段１０８が配置されている。
【００１８】
鋳造手段１０７よりも上の位置には、頭部１０１が配置されており、この頭部１０１の全長にかけて軸穴１０２が横断し、また、軸穴１０２と、頭部１０１の下の端部とを交差するロッド手段２のための拘束手段３によって一部が覆われている。ロッド手段２の外径は軸穴１０２の直径よりも小さい。頭部１０１の下部は、引き板１０３とプランジャ１０４は、収束タイプまたは分岐タイプのものであってよい。これら引き板１０３とプランジャ１０４の間に囲まれた容積は、液体状態の熱プラスチック材料２０１で充填されており、この熱プラスチック材料は、頭部１０１によって生じる圧力の影響によって押し出され、パリソン２００を形成する。
【００１９】
プランジャ１０４の垂直移動により、プランジャ１０４と引き板１０３の間の距離、そしてパリソン２００の厚みが変化する。収束タイプの引き板を参照すると、プランジャ１０４の最下位置において、プランジャ１０４は、パリソン２００の放出を回避しながら引き板１０３と接触することで、パリソンの放出を防止する。分岐タイプの引き板においてはこれが逆であり、パリソンの放出の防止は、プランジャ１０４が最上位置にある際に起こる。
【００２０】
ロッド２の上部には、複数の放射状穴２２を通って軸穴１０２内で終端する縦穴２１が設けられている。ロッド２の下端部と上端部は、それぞれインサート保持手段１と取り付け手段２４によって固定されており、この両者は縦穴２１を介して流体連通にある。鋳造手段１０７は、インサート支持手段１３を鋳型閉鎖状態にて収容するべく取り付けられたハウジング４を備えている。
【００２１】
図４〜図６Ｃを参照すると、インサート保持手段１は、本質的に接続手段１１と、インサート３００の支持手段１３によって構成されている。接続手段１１は、例えばロッド２の下端部の対応するねじ山と結合するねじ切りされた要素から成る固定手段１８により、ロッド２に直交固定される。第１固定手段１８に対して直交している接続手段１１は、縦型の溝で構成された第１案内手段１２を具備し、この縦型の溝は’’Ｔ字型’’部分と、端部に規制手段１９とを設けている。接続手段１１はさらに、２〜３個の第１弾性停止手段１５を備えており、その各々は、例えば、円筒形空洞内に部分的に保持された移動式の球体で構成され、該空洞は第１案内手段１２の容積内で終端し、さらに、球体に弾性力を伝達する圧縮されたばねを収容している。
【００２２】
インサート支持手段１３は、第１案内手段１２を滑動的に結合するための第２案内手段１４を具備し、この第２案内手段１４上に、第１弾性停止手段用の凹状の頭蓋形をした２〜３個のハウジング１６が設けられる。接続手段１１とインサート支持手段１３間の結合に対応して、第２案内手段１４の端部２５が規制手段１９と合致し、第１弾性停止手段１５が第１弾性停止手段用のハウジング１６と合致するため、取り外し可能な接続の実施が可能である。
【００２３】
さらに、インサート支持手段１３は、第２案内手段１４と対向した、インサート用の中空のハウジング２０を備えている。インサート用の中空のハウジング２０は、複数の第２弾性停止手段１７によって取り外し可能に保持されるインサート３００を収容する形状をしており、第２弾性停止手段１７は、例えば第１弾性停止手段１５と同タイプであり、インサート用の中空のハウジング２０と対向して側面に配置されている。
【００２４】
図９は、突出接続部２３を備えたインサート保持手段１の応用形を示しており、例えば円筒形または角柱形であり、インサート３００内で対応する補助ハウジング３０２と係合するべく、また、補助ハウジング３０２の内壁上に作用するインサート保持手段１を取り外し可能に支持するために、または、補助ハウジング３０２内で第３弾性停止手段２６のオプションの環状停止手段３０１の係合を実行するために、嵌合する複数の第３弾性停止手段２６を備えている。この応用形により、インサート３００をパリソン２００内にほぼ完全に入れることが可能になる。
【００２５】
図７Ａ、図７Ｂ中で、参照符号３１は、複数のねじ手段３２を介して頭部１０１の上端部に固定された板を示す。ねじ手段の各々は対応する第１弾性手段３３を横断し、この第１弾性手段３３は、例えば合成弾性材料から成る管状のものであり、板３１と頭部１０１の間に介在している。ロッド２の上部はねじ切りされており、ナットの手段により固定されている板３１を横断している。例えばらせん状ばねから成る第２弾性手段３４は、ロッド２と共軸であり、軸穴１０２の上端部とロッド２の外壁の間の、板３１と空気圧密封手段３５の間に介在している。
【００２６】
第１弾性手段３３と第２弾性手段３４が板３１と頭部１０１の上部の間に介在していることで、ロッド２と、そしてインサート保持手段１の弾性的に柔らかな取り付けが確実に得られるようになる。この動作により、インサート支持手段１３のインサート用の中空のハウジング２０内部でインサート３００が位置付けされ、同ハウジング内で、インサート３００は、第２弾性停止手段１７によって、該停止手段１７と該インサート３００の壁間に生じる摩擦のために保持される。
【００２７】
インサート３００の支持手段１３内への挿入は、これらと接続手段１１との結合状態と、非結合状態との両方に関連する。これらの可能性が、第１の場合に急速な挿入に影響し、第２の場合にインサートの正確な挿入を提供し、その後、支持手段１３を接続手段１１と結合する点に留意することが重要である。
【００２８】
鋳造手段１０７に対するインサート３００の垂直位置は、ロッド２上部の固定ナットを作動させることで、板３１にまで調整することができる。そのため、インサートは、鋳造手段１０７内での収容に対応する事前設定された位置に固定される。
【００２９】
支持手段３の弾性手段が、インサート保持手段１をハウジング４内に据える。引き板１０３とプランジャ１０４からのパリソン２００の押し出し成形は、吹き込み成形装置１００の通常の方法によって実行される。
【００３０】
鋳造手段１０７を閉じる前に、ガス生成器から発せられた圧縮空気での事前吹き込みが供給され、このガス発生器は、例えば図示していないコンプレッサであり、取り付け手段２４と接続し、縦穴２１と、そして放射状穴２２を通って軸穴１０２と流体連通している。圧縮された空気の事前吹き込みには、空気でなめて要素を冷却し、パリソン２００内で第１部分圧力上昇を起こす目的がある。
【００３１】
鋳造手段１０７を閉じる一方で、パリソンを鋳造手段の内壁へ、また部分的にインサート３００へと強制移動させるために、対応するガス発生器からの圧縮空気の吹き込みが行われるため、該インサート３００の一部は、パリソンで製造した製品内に含まれることになる。吹き込みは、下部吹き込み手段１０８および／または事前吹き込みで使用したものと同じ配管を介して行うものとする。
【００３２】
成形の最後に鋳造手段１０７を開いた後、非常に弱い力しか必要としない手作業により、製品とこれに含まれたインサート３００をインサート保持手段１から取り外すことができる。各タイプのインサート３００には、インサート用の中空のハウジング２０と、インサートのタイプに適したに弾性停止手段１７を備えた異なる支持手段１３が必要であることが明らかである。
【００３３】
中空のハウジング２０の出入り口付近の支持手段１３の範囲を、成形中に製品を収容し、これを形成するための、鋳造手段１０７と結合して動作するさらなる成形要素とすることができる。
【００３４】
支持手段１３はさらに、連結タイプのインサート３００を支持することができ、該連結タイプのインサート３００は、鋳造手段１０７により、その端部を異なる個別の要素の中に含めるように形成することが可能であり、これに対応する成形セクタ１１１を備えているため、２つまたはそれ以上の要素を、インサート３００によって連結する方法で相互に固定できることに、留意することが重要である。
【００３５】
例えば図８に示すタイプの、鋳造手段１０７の垂直範囲に沿って、つまり鋳造手段１０７の上部から下部にまで延びたインサート３００を含めるための方法を以下に示す。
−インサート３００の下部を、降下させた状態にある下部吹き込み手段１０８に取り外し可能に固定し、
−下部吹き込み手段１０８を、インサート３００の上端部が、頭部１０１の下に固定されたインサート保持手段１内に移動された対応する中空のハウジング２０に達するまで上昇させ、
−鋳造手段１０７が開くまで、吹き込み成形を続け、
−下部吹き込み手段１０８を降下させ、同時にインサート３００とインサート保持手段１の係合を解除し、
−インサート３００を取り外し、これにより、下部吹き込み手段１０８によってプラスチック要素が形成される。
【００３６】
インサート３００の下部を下部吹き込み手段１０８に取り付ける場合、圧縮空気の吹き込みが生じる可能性があり、その方向は図８の参照符号Ｓで示し、この圧縮空気は、下部吹き込み手段１０８により、インサート３００を介して供給される。図８を参照すると、インサート３００の下部３０３は、複数の通し穴３０４を具備した管状要素を含んでおり、該通し穴３０４は、パリソン２００内に容積を有する管３０５の内部空洞と流体接続している。
【００３７】
本発明の主な利点は、パリソンの厚み、成形形状、寸法とは実質的に無関係な形状および寸法のインサートを含めることを可能にする装置および方法を提供することである。本発明のさらなる利点は、いくつかのセクタと同じ鋳型で吹き込みで成形した１つまたは複数のプラスチック要素から成る連結式のインサートを含めるための装置および方法を提供することである。
【００３８】
別の利点は、対応する鋳型の上端部に、また、小さな曲がり半径を具備し、あらゆる形状の対応する表面にインサートを含めることを可能にする装置および方法を提供することである。さらなる利点は、装置や鋳型の内部に機械工作が不要である装置および方法を提供することであり、単純で信頼性の高い装置および方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の目的である位置決め装置を具備した吹き込み成形装置の略側面図である。
【図２】 図２は、図１の装置の略正面図であり、下に配置されている部品をより見易くするためにいくつかの要素を取り除いた状態を示す。
【図３】 図３は、図１の装置の細部を示す正面拡大断面図であり、下に配置されている部品をより見易くするためにいくつかの部品を取り除いた状態を示す。
【図４】 図４は、図１の装置から解除した状態にあるインサート保持手段の拡大不等角投影図である。
【図５】 図５Ａは、図４の要素の側面図であり、図５Ｂは、図４の要素の正面図であり、図５Ｃは、図４の要素の平面図である。
【図６】 図６Ａは、図４の要素の側面図であり、図６Ｂは、図４の要素の正面図であり、図６Ｃは、図４の要素の平面図である。
【図７】 図７Ａは、図１の細部の拡大部分側断面であり、図７Ｂは、図１の細部の拡大平面図である。
【図８】 図８は、インサートのサンプルを示す。
【図９】 図９は、図４に示したインサート保持手段の応用形の部分側面図である。

Claims (8)

1. 軸穴（１０２）が横断している頭部（１０１）と、鋳造手段（１０７）と、下部吹き込み手段（１０８）とを備えた成形装置（１００）において吹き込み成形したプラスチック要素内にインサート（３００）を含めるための装置であって、該装置が、該軸穴（１０２）内に挿入され、該頭部（１０１）の上端部に固定された支持手段（３）の上位置に固定されたロッド手段（２）の下端部に固定されたインサート保持手段（１）を備え、該装置が、鋳造手段（１０７）内の該インサート保持手段（１）のためのハウジング（４）を備えており、
   前記インサート保持手段（１）が、固定手段（１８）によって前記ロッド（２）に固定された接続手段（１１）と、該接続手段（１１）と滑動可能に接続した前記インサート（３００）の支持手段（１３）とを備え、
   前記接続手段（１１）が、第１案内手段（１２）と、複数の第１弾性停止手段（１５）と、規制手段（１９）とを備え、また、前記インサート（３００）の前記支持手段（１３）が、第１案内手段（１２）と相補的な第２案内手段（１４）と、該規制手段（１９）と合致するための端部（２５）と、複数の第１弾性停止手段（１５）用の複数のハウジング（１６）と、前記インサート（３００）用の、複数の第２弾性停止手段（１７）を備えた中空ハウジング（２０）とを備え、該第１案内手段（１２）が、該端部（２５）が該規制手段（１９）と合致し、該複数の第１弾性停止手段（１５）が複数のハウジング（１６）と合致するまで該第２案内手段（１４）と滑動的に接続し、また、該複数の第２弾性停止手段（１７）が、プラスチック要素の成形中に前記インサート（３００）を取り外し可能に支持するべく取り付けられていることを特徴とする装置。
2. 前記インサート保持手段（１）が、固定手段（１８）によって前記ロッド（２）に固定され、該固定手段（１８）が、これに接続された突出接続部（２３）を備え、前記インサート（３００）内の対応する補助ハウジング（３０２）と係合するべく、また、前記インサートを取り外し可能に支持するべく、取り付けられた複数の第３弾性停止手段（２６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ロッド手段（２）が、複数の放射状穴（２２）を介して前記軸穴（１０２）と流体連通した縦穴（２１）を提供し、取り付け手段（２４）を介して圧縮空気発生器と接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記支持手段（３）が、
   −前記ロッド手段（２）の上部が横断し、前記ロッド手段（２）に固定されている板（３１）と、
   −該板（３１）を前記頭部（１０１）の上端部に固定するための複数のねじ手段（３２）と、
   −支持手段（３）が該ロッド手段（２）と前記頭部（１０１）の上端部との間を弾性結合するように、該板（３１）と前記頭部（１０１）の上端部との間に介在する複数の第１弾性手段（３３）とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記支持手段（３）がさらに、前記ロッド手段（２）に対して同軸で前記板（３１）と空気圧密封手段（３５）の間に介在された第２手段（３４）を備えており、該空気圧密封手段（３５）が、前記ロッド手段（２）との空気圧密封を保証するために前記軸穴（１０２）の上端部に一体に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記弾性手段（３３）が、空洞にねじ手段（３２）の軸部分を収容する、実質的に弾性の中空円筒形本体から成ることを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 軸穴（１０２）が横断した頭部（１０１）と、鋳造手段（１０７）と、下部吹き込み手段（１０８）とを備えた成形装置（１００）において吹き込み成形したプラスチック要素内にインサート（３００）を含める方法であって、
   該成形装置（１００）が、該軸穴（１０２）内に挿入され、該頭部（１０１）の上端部に固定された支持手段（３）の上位置に固定されたロッド手段（２）の下端部に固定されたインサート保持手段（１）を備え、該装置が、鋳造手段（１０７）内の該インサート保持手段（１）のためのハウジング（４）を備えており、
   前記インサート保持手段（１）が、固定手段（１８）によって前記ロッド（２）に固定された接続手段（１１）と、該接続手段（１１）と滑動可能に接続した前記インサート（３００）の支持手段（１３）とを備え、
   前記接続手段（１１）が、第１案内手段（１２）と、複数の第１弾性停止手段（１５）と、規制手段（１９）とを備え、また、前記インサート（３００）の前記支持手段（１３）が、第１案内手段（１２）と相補的な第２案内手段（１４）と、該規制手段（１９）と合致するための端部（２５）と、複数の第１弾性停止手段（１５）用の複数のハウジング（１６）と、前記インサート（３００）用の、複数の第２弾性停止手段（１７）を備えた中空ハウジング（２０）とを備え、該第１案内手段（１２）が、該端部（２５）が該規制手段（１９）と合致し、該複数の第１弾性停止手段（１５）が複数のハウジング（１６）と合致するまで該第２案内手段（１４）と滑動的に接続し、また、該複数の第２弾性停止手段（１７）が、プラスチック要素の成形中に前記インサート（３００）を取り外し可能に支持するべく取り付けられており、
   該方法が、
   −インサート（３００）の下部（３０３）を、降下させた状態の下部吹き込み手段（１０８）に取り外し可能に固定し、
   −インサート（３００）の上端部が、前記中空ハウジング（２０）に達するまで、下部吹き込み手段（１０８）を上昇させ、
   −パリソン（２００）を移動させ、鋳造手段（１０７）を閉じ、該パリソン（２００）を吹き、鋳造手段（１０７）を開くことにより、プラスチック要素を吹き込み形成し、
   −下部吹き込み手段（１０８）を降下させ、同時にインサート（３００）とインサート保持手段（１）の係合を解除し、
   −下部吹き込み手段（１０８）によって形成されたプラスチック要素を鋳造手段（１０７）から取り外すことを特徴とする方法。
8. 複数の通し穴（３０４）を備え、前記インサート（３００）の下部を構成している管の内部空洞（３０５）を介して、前記下部吹き込み手段（１０８）により供給された圧縮空気を吹き込むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

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