JP4933541B2 - 可変ピッチ成形ユニット及び成形機 - Google Patents

Description

本発明は、成形、ブロー成形または延伸ブロー成形機の技術分野に関する。

ブロー成形機において、容器ブランク(container blank)は、あらかじめ投入されたプリフォームである。

例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような熱可塑性材料からなる容器、特にボトルを型の内部に位置するプリフォームを延伸ブロー成形することによって製造することが知られており、その成形キャビティは、求める容器の形状となっている。

このため、求めるボトルの口部を構成する一端で閉じて他端で開放されたシリンダ状(cylindrical)の管部形状を有するプリフォームは、熱調整位置においてこれらを形成可能な温度まで加熱(raise)される。

高温のプリフォームは、延伸及び吹込みされる２つの組立半型から構成される型内に移動され、ブロー成形は、加圧されたガス状流体、一般に空気を用いて行われる。

ブロー成形に用いられる圧力は、しばしば４０ｂａｒに達する。結果として、投影面積が約２５０ｃｍ^２である１．５リットル容量のボトルの製造時に、９．８００ｄａＮ（９８．００Ｎ）の力は、ブロー成形型を構成する２つの組立半型を分離する傾向にある。

出願人の特許文献１には、成形ユニットの構造を閉塞及び係止する「クラムシェル(clamshell)」を組み合わせたカルーセル(carousel)タイプのブロー成形機が開示されている。

添付の図１は、この従来技術を図式的に示している。

２つの型支持体１は、シャフト３回りで回転可能に駆動されるロータと一体化されたベース２に連接されている。

ロータは、回転軸３に関して角度をなすように分布するいくつかの同一の成形ユニットを備える。

開放位置において、型は、外側に向けて径方向に、すなわち型の軸４、すなわち外側から内側に略放射状に向かう方向に沿って開き、容器ブランクは、２つの半型間で係合される。

成形ユニットは、支持部１をカルーセルの内側に向けて径方向で引くことによって開く。

このため、成形ユニットは、後退した開放位置と前進した閉鎖位置との間で径方向にベース２上をスライドするスライダ５を備えている。

成形ユニットそれぞれは、２本の接続ロッド６を備えている。接続ロッド６それぞれは、支持部１とスライダ５とを連接的に接続している。

型の閉鎖位置において、接続ロッド６の向きは、２つの半型の結合面に対して略垂直となっている。

型の閉鎖位置において、接続ロッド６の向きは、スライダ５のスライド運動の径方向に対して略垂直となっている。

スライダ５は、一方で複動式ジャック(double-action jack)のようなアクチュエータ７と、他方でカム装置８及びカムフォロア９とが組み合わされた装置により、その前進位置及び後退位置の間で動く。

アクチュエータ７は、機械のロータに関して放射方向を向く。アクチュエータ７のピストン１０は、常にロータの回転シャフトから等距離にある一方、アクチュエータ７の本体部１１は、スライダ５の径方向動作を追跡することができる。

スライダ５は、垂直軸回りで回転可能に取り付けられてロータの外周の一部に設けられた固定カム８と協働するローラ９を搬送する。

カム８は、ローラ９に対して外側に放射状に配置されている。したがって、カムは、ロータのシャフト３と同一軸であって半径Ｒ１の円形の中央セクション１２を備えている。

ロータの各側には、係合セクション１３及び係合解除セクション１４が設けられている。

係合セクション１３は、ロータの軌道、したがってローラ９の軌道において中央セクション１２以前に位置づけられている。

係合セクション１３は、半径Ｒ１よりも大きく且つスライダ５の閉鎖位置に対応する半径Ｒ２から、スライダ５の開放位置に対応する半径Ｒ１までローラ９を径方向内側に搬送可能とする。

先行技術の記載の以下の段落において、上述のアクチュエータ７は、複動式ジャックとなり得る。

カム８は、ロータの回転軸３に関し、全体で略９０°の扇形にわたってのみ延在している。

問題になっている成形ユニットがカム８と対向していないときに、ジャック７には流体が供給され、スライダ５がカルーセルの外側に向けて押され、２つの半型が互いに接近することになる。

ブロー成形ユニットがカム８との対向位置に達する直前に、ジャック７の２つのチャンバが同一の流体圧力で搬送される。

したがって、ローラ９がカム８の係合セクション１３と接触しているときに、ジャック７により加えられた力は、実質的にジャーク(jerk)を発生させることなくカルーセルの内側に向けてスライダ５を押すのに十分な程度に弱くなっている。

ジャック７の外側のチャンバ内に入っている空気の圧縮は、ローラ９を反発なくカム８上に保持するために、ジャックがスライダ５にある程度の力を与え続けるようにしなければならない。

ローラ９がカム８の中央セクション１２に達すると、スライダ５は、その最も後退した位置に達して成形ユニットが完全に開く。

ローラ９がカム８の係合解除セクションに達すると、ジャック７により付与される力は、スライダ５が径方向外側に向けて搬送されて成形ユニットの閉鎖動作が過剰な力なくスムーズに進行する結果となるように十分に保持されなければならない。

ローラ９が係合解除セクション１４の端部を通過すると、成形ユニットは閉鎖位置にあり、ジャック７のいかなる反動（recoil）も回避するためにジャック７の外側のチャンバのみを搬送可能となる。

特許文献１に記載された機械は、全く申し分ないが、それにもかかわらず欠点を有している。

第１に、型の挟持力を規定するスライダの運動及び型の開放／閉鎖が、特にジャック７の動作圧力により決まる。成形ユニットの回転中におけるジャック７それぞれの圧力を制御することは、困難である。

第２に、特許文献１で開示された機械の形状は小型でない。

特許文献２には、図２に示すような射出成形機またはブロー成形機のカルーセルが記載されている。

半型１’、１”それぞれは、シャフト５ａ、５ｂ回りで回動可能に取り付けられた部分４ａ、４ｂに接続ロッド３ａ、３ｂを用いて連接されている。

回動部分４ａ、４ｂは、それぞれの端部により前記要素４ａ、４ｂと直動担体（translatory carriage）とに連接された連接ロッド６ａ、６ｂによりそれぞれ回転する。

ロッド６ａ、６ｂを用いた担体の直進運動は、部分４ａ、４ｂを回動させ、したがって半型１’、１”の接続ロッド３ａ、３ｂの作動により型が開放または閉塞し、回動シャフト２０、５ａ及び５ｂが担体７の運動に対して固定される。

担体を作動するため、プッシュプルロッド２１は、一方で上記担体に連接され、他方でシャフト２３回りで回動可能に取り付けられてシャフトローラ２３に設けられたリンク２２に連接されている。ローラは、型を開閉するためにカム２４と協働することを目的としている。

特許文献２に記載の構造は、小型でない。
仏国特許発明２７９３７２２号明細書 仏国特許発明２８２５６５９号明細書

出願人は、上述した問題を解決することを試みる。

このため、本発明は、第１の特徴において、ポリマーのための成形ユニットを備える組立体に関する。

“成形ユニット”という用語は、射出成形ユニットとブロー成形または延伸ブロー成形ユニットとの双方を意味する。

これらユニットは、例えばエンドレスサーキット(endless circuit)、特にカルーセル機械のような可動ラインにおいて次々に配置されている。

前記成形ユニットそれぞれは、少なくとも１つの型を備えており、この型が、連接シャフトに対して互いに可動である２つの部分を備えている。

これら２つの型部分の互いの動作は、型の開放及び閉鎖中に発生する。

組立体は、カムと協働するローラを備え、前記ローラそれぞれが、リンクにより近接する成形ユニットの２本の連接シャフトに接続されている。

カムに対するローラにより描かれる軌道及び連接シャフトにより描かれる軌道が、成形ユニットの所定コースで互いに近づけられ、近接する成形ユニットの連接シャフト間の距離がこのコースの間で増大する。

したがって、可変ピッチ成形ユニットを備える組立体が得られる。

さまざまな形態において、組立体は、以下の特徴を有しており、適切な場合に組み合わされる。

ローラは、略一定の曲率半径を有する軌道をたどり、連接シャフトは、ローラの軌道に接近していく軌道をたどる。

連接シャフトは、略一定の曲率半径を有する軌道をたどり、ローラは、連接シャフトの軌道に接近していく軌道をたどる。

成形ユニットの２つの型部分は、型担体でありまたはそれぞれが半型を形成し、２つの半型が、前記連接シャフトに関して互いに連接されている。

成形ユニットの型担体それぞれまたは半型それぞれは、リンクまたは連接ジョイントにより近接する成形ユニットの型担体または半型に接続されている。

第２の特徴において、本発明は、熱可塑性材料、特にＰＥＴ、ＰＥＮからなる容器の成形、ブロー成形または延伸ブロー成形のための機械に関し、この機械は、少なくとも１つの上述した組立体を備える。

好ましい形態において、成形ユニットは、移動可能に取り付けられて略垂直なカルーセルのシャフトに関して回転し、前記ブロー成形ユニットそれぞれが、２つの略同一の型支持部を備え、これら支持部が、略垂直な連接シャフトに関して互いに連接され、ローラが、コースと協働し、前記ローラそれぞれが、リンクにより近接する成形ユニットの２本の連接シャフトに接続され、コースに対してローラにより描かれる軌道及び連接シャフトにより描かれる軌道が、成形ユニットの所定コースの間で互いに接近し、近接する成形ユニットの連接シャフト間の距離がこのコースの間で増大する。

所定の形態において、ローラは、カルーセルのシャフトに関して半径Ｒ１である略円形の軌道をたどり、連接シャフトは、カルーセルのシャフトに関して半径Ｒ３である略円形の軌道をたどる。

カルーセルの所定の角度をなすコース値のため、ローラまたは連接シャフトは、Ｒ１とＲ３との間の曲率半径Ｒ２である軌道をたどり、この曲率半径が特に一定である。

好ましい形態において、曲率半径Ｒ１及びＲ２は、略垂直な対称面を備えるカムの軌道により規定される。

本発明の他の対象及び有利点は、添付の図面を参照して得られるであろう以下の実施形態の記載から明らかになるであろう。

型支持部３０ａ、３０ｂは、図３に図示されている。これら型支持部は、それぞれ半型（図示略）を搬送することを目的としている。

図３の形態において、型支持部は、略半筒形状を有し、半シリンダ状型を支持する。

成形ユニットそれぞれについて、２つの支持部３０ａ、３０ｂは、閉鎖位置及び開放位置姿勢の間において連接されている。

閉鎖位置において、支持部３０ａ、３０ｂは、略シリンダ状の内部空間を形成し、それらが搬送する半体がそれぞれの結合面により互いに設置される。

成形（またはブロー成形、延伸ブロー成形）ユニットそれぞれは、ローラ４０すなわちガイドシューに接続されている。

ローラ４０は、カム経路５０またはガイドレールの湾曲部またはコースと協働する。

成形ユニットそれぞれについて、支持部３０ａ、３０ｂまたは型担体は、シャフト６０に関して連接されている。

カルーセルのシャフト７０回りで成形ユニットが回転している間、型担体３０ａ、３０ｂの連接軸６０は、カルーセルの中央シャフト７０に関して半径Ｒ３である略円形のコースを有している。

所定の第１の成形ユニットにおける支持部３０ａ、３０ｂそれぞれは、連接リンク８０により第２の近接する成形ユニットにおける近接する支持部に接続されている。

所定の形態において、リンク８０は、近接する成形ユニットにおける直接に隣接する支持部に接続する連接シャフトにより移動する。

支持部３０ａ、３０ｂのシャフト６０それぞれは、リンク９０により２つのローラ４０すなわちガイドシューに接続されている。

ローラ４０すなわちガイドシューがカム経路５０の半径Ｒ１である円弧における第１の部分に対して円運動すると、成形ユニットは、閉鎖して所定ピッチの等間隔となる。

ローラ４０が係合セクション１００と接触すると、半径Ｒ３である連接シャフト６０の径方向の位置が一定であってリンク９０が固定されているので、成形ユニットは、離れていく。

したがって、成形ユニット間のピッチの変化が得られる。

支持部３０ａ、３０ｂの連接シャフト６０が半径Ｒ３である円形のコースをたどり、近接する支持部３０ａ、３０ｂが固定リンク８０により接続されているので、成形ユニットの離間は、型を開く支持部３０ａ、３０ｂの離間と同時に達成される。

図３に示すように、型の開放動作(opening)は、非対称である。実際には、開放動作領域１１０に入った型の一方の支持部が第１のリンク８０により型が開かないようにまだ保持されている一方、他方の支持部は、第２のリンク８０により開いた型１２０に接続されている。

この非対称な開放動作は、有利である。

現在用いられているブロー成形カルーセル装置においては、２つの半型が結合面の各側で略対称に開き、これら結合面が略放射状である。

これら既知の装置において、ブランクを挿入する手段及びボトルを引き出す手段は、略放射状の腕部により支持されるグリッパを備える回転移動ホイールの形式で配置されている。グリッパそれぞれは、その回転軌道の所定部分の間で型と共に移動し、さらに
− 型を入れるためのラジアル部品を伴う動作、
− 型を退出するためのラジアル部品を伴う動作、
が同時に生じ、これらグリッパの動作が半型、ブランク及び容器の端部との物理的な干渉なく行われなければならない。

この結果、導入手段及び抜出手段が複雑な配置となる。

図３に示すような構造の導入により、型の非対称な開放動作が可能となる。したがって、ブロー成形機に対して、ブランクの挿入及びボトルの開放のための時間が短縮可能となる。

さらに、図３に示す構造では、例えば仏国特許出願０５０１２６９号明細書のように、簡易化した構造を有するグリッパ手段が使用可能となる。

また、非対称な開放動作をする型の導入は、この仏国特許出願０５０１２６９号明細書に記載されている。

図４に示す変形形態において、型担体ユニットすなわち支持部３０ａ、３０ｂは、リンク８０によりやはり共に接続されている。

連接シャフト６０は、もはや一定の円形のコースをたどらないが、図３において符号５０、１００で示されるカム経路と同様のカム経路をたどる。ローラ４０は、一定の半径Ｒ１である円形経路をたどる。

本発明は、多数の有利点をもたらす。

これらの有利点の一部は、以下のとおりであるが、列挙した順番は必ずしも相対的な重要性を示すものではなく、この機械について予想される用途応じて相対的な重要性は変わり得る。

第１には、機械のコンパクト性が増大している。成形ユニットは、この分離が有益となる領域、すなわち型の開放及び閉鎖領域のみで互いに分離する。

第２には、型の開放動作が非対称であるため、開放及び閉鎖領域における型の分離が型の角張った開放動作または対称な開放動作を伴う従来の機械よりも小さくなる。

第３には、型の開放動作が非対称であるため、単純な構造及び高い操作速度を有するブランク及びボトルの把持が使用可能となる。

第４には、型が保守のために互いに独立して取り外し可能となる。

第５には、特に型の内部圧力がそれほど高くないときにおいて、型をロックする従来の手段が回避可能となる。このロック段階がカルーセルの角度をなすコースに対応しているので、この結果、生産性が高くなる結果となる。

先行技術において提案された機械を示す図である。 先行技術において提案された機械を示す図である。 本発明における機械であって型の間隔をあけるため及び型の非対称な開放／閉鎖のための手段を備える機械の原理を示す図である。 変形形態を示す詳細図である。

符号の説明

３０ａ、３０ｂ 部分、型支持部、型担体、半型、型部分
４０ ローラ
５０ カム、コース、カム経路
６０ 連接シャフト、連接軸
７０ カルーセルのシャフト、中央シャフト
９０ リンク、連接ジョイント

Claims (13)

1. ポリマーのための成形ユニットを備え、該成形ユニットが可動ラインにおいて順に配置された組立体であって、
   該成形ユニットそれぞれが、連接シャフト（６０）に関して互いに対して移動可能な２つの部分を有した型を備え、
   該２つの部分（３０ａ、３０ｂ）の互いに対する移動が、前記型の開放動作及び閉鎖動作中に行われる組立体において、
   当該組立体が、それぞれが隣接する前記成形ユニットにおける２本の連接シャフト（６０）にリンク（９０）により接続されるローラ（４０）を備え、
   前記ローラ（４０）または前記連設シャフト（６０）が、カム（５０）と協働し、
   前記ローラ（４０）により描かれる軌道と、前記連接シャフト（６０）により描かれる軌道とが、前記成形ユニットの所定コースにおいて互いに接近し、
   前記隣接する成形ユニットの連接シャフト（６０）間の距離が、前記コースの間で増大することを特徴とする組立体。
2. 前記ローラ（４０）が、曲率半径が一定である軌道をたどることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
3. 前記連接シャフト（６０）が、曲率半径が一定である軌道をたどることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
4. 前記成形ユニットが、カルーセルの一部を構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の組立体。
5. 前記成形ユニットの前記２つの可動な部分が、型担体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の組立体。
6. 前記成形ユニットの前記２つの可動な部分それぞれが、半型を構成し、
   該２つの半型が、前記連接シャフト（６０）に関して互いに連接されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の組立体。
7. 前記成形ユニットの前記型担体または前記半型それぞれが、リンクまたは連接ジョイントにより、前記隣接する成形ユニットの前記型担体または前記半型に接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載の組立体。
8. 熱可塑性材料からなる容器を成形する、ブロー成形するまたは延伸ブロー成形する機械であって、
   当該機械が請求項１から７のいずれか１項に記載の組立体を少なくとも１つ備えることを特徴とする機械。
9. 前記成形ユニットが、略垂直なカルーセルのシャフト（７０）に関して、回転方向に移動可能に取り付けられたブロー成形ユニットであり、
   該ブロー成形ユニットそれぞれが、２つの同一な型支持部（３０ａ、３０ｂ）を備え、
   該型支持部が、略垂直な前記連接シャフト（６０）に関して互いに連接して取り付けられ、
   前記ローラ（４０）それぞれが、前記隣接する成形ユニットにおける２本の前記連接シャフト（６０）に前記リンク（９０）により接続され、
   前記ローラ（４０）または前記連設シャフト（６０）が、カム（５０）と協働し、
   前記ローラ（４０）により描かれる軌道と、前記連接シャフト（６０）により描かれる軌道とが、前記成形ユニットの所定コースの間で互いに接近し、
   前記隣接する成形ユニットにおける前記連接シャフト（６０）間の距離が、前記コースの間で増加することを特徴とする請求項８に記載の機械。
10. 前記ローラ（４０）が、前記カルーセルの前記シャフト（７０）に関して略円形のコースをたどり、前記コースが、第１の曲率半径（Ｒ１）を有することを特徴とする請求項９に記載の機械。
11. 前記連接シャフト（６０）が、前記カルーセルの前記シャフト（７０）に関して略円形の軌道をたどり、前記コースが、第２の曲率半径（Ｒ３）を有することを特徴とする請求項９に記載の機械。
12. 前記ローラ（４０）が、前記カルーセルの前記シャフト（７０）に関して略円形のコースをたどり、前記コースが、第１の曲率半径（Ｒ１）を有し、
    前記連接シャフト（６０）が、前記カルーセルの前記シャフト（７０）に関して略円形の軌道をたどり、前記コースが、第２の曲率半径（Ｒ３）を有し、
    前記ローラ（４０）によって描かれる軌道と前記連接シャフトによって描かれる軌道とが互いに接近するときに、前記ローラ（４０）または前記連接シャフト（６０）が、第３の曲率半径（Ｒ２）の軌道をたどり、前記第３の曲率半径（Ｒ２）が、前記第１の曲率半径（Ｒ１）の長さと前記第２の曲率半径（Ｒ３）の長さとの間であることを特徴とする請求項９に記載の機械。
13. 曲率半径がＲ１である軌道と曲率半径がＲ２である軌道とが、カム（５０）により規定されることを特徴とする請求項１２に記載の機械。

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