JP4995199B2 - 圧縮成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはプラスチック品の成形に関するものであり、より詳しくは圧縮成形装置および方法に関するものである。

プラスチック製クロージャおよびコンテナ予備形成物のような様々なプラスチック品は、圧縮成形プロセスにより形成されている。
いくつかの圧縮成形機では複数の工具が、複数の向かい合った連係対の形で、回転可能なタレットの円周に整列して取り付けられている。各工具対には、向かい合ったオスおよびメスの金型部分があり、かかる金型部分は閉じて１つになると、プラスチック品を圧縮成形することのできる型穴を形成する。タレット回転の一部にある間、金型工具対は、工具対間で品物を圧縮成形するために互いに近づき、また、工具対間で成形された品物を放出して新たなプラスチック装填材を型穴に受け取るために互いに遠ざかる。プラスチック装填材は、比較的迅速に利用できるプラスチック材料供給を成形機に提供するために、押出し機から放出されるプラスチック押出しストリームから取って送り出すことができる。

本発明の目的は改良された圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供することにある。

プラスチック品を圧縮成形するための装置は、第一の軸を中心として移動するように取り付けられた複数の金型を含む。各金型は、金型上部および金型下部を含み、金型上部および金型下部の少なくとも一方は、第一の循環経路を移動可能であり、型穴を形成するために他方の金型部分を基準として移動可能である。また、本装置は、プラスチック材料源から金型装填材を受け取って個々の金型装填材を型穴へ送り出すための金型装填材送り出しシステムをも含む。金型装填材送り出しシステムは、第一の軸に平行な第二の軸を中心とした第二の循環経路を移動する少なくとも１つの送り出し機構を含む。第二の循環経路は第一の循環経路の一部に重なり、第一の循環経路は非円形である。従って、目下好ましい実施例では、金型装填材送り出しシステムから型穴への個々の金型装填材の移行を促進するために、金型上部および金型下部の少なくとも一方と金型装填材送り出しシステムとは、第一の循環経路の少なくとも一部において実質的に同じ経路をたどる。

図について更に詳細に述べると、図１には、例えばコンテナまたはクロージャのような包装構成部品に、その後成形される予備形成物のようなプラスチック品を圧縮成形するための装置１０が示されている。装置１０は圧縮成形機１２を含み、かかる圧縮成形機は好ましくは、複数の金型工具対１６付きの回転式タレット１４を含む。金型工具対１６は、タレット１４の周囲に取り付けられた金型上部および下部２６、２８を有し（図１ではタレットがよく見えるように幾つかの金型工具対１６は取り除かれている）、金型部分２６、２８の少なくとも一方は、第一の循環経路に沿って移動する。押出し機１８は、プラスチック品を形成するために金型工具対１６へ送り出される溶融プラスチック材料を提供する。押し出されたプラスチック材料は、ペレットカッター兼金型装填材送り出しシステム２０により金型工具対１６へ送り出され、かかるシステムは好ましくは、押し出された材料を正確に切断して希望サイズの個別プラスチック金型装填ペレットまたは装填材２２（図３）にし、ペレットまたはプラスチック装填材２２を金型工具対１６の型穴２４へ送り出す。

金型装填材送り出しシステム２０は、少なくとも１つの、好ましくは複数の、送り出し機構またはアーム３４（図２および４）を含み、かかる機構またはアームが、第二の軸３６を中心とした第二の循環経路を移動して、プラスチック材料源から受け取った個々の金型装填材２２を型穴２４へ次々に送り出す。金型装填材送り出しシステム２０は、概ね米国特許出願通し番号第１０／８２２，２９７号に示され説明されている通りに組み立てることができ、かかる特許出願の開示内容は参照により全部、本願に組み込まれる。そのように組み立てられ配置された金型装填材送り出しシステム２０は、送り出し機構またはアーム３４を第二の循環経路に沿って移動させ、第二の循環経路は望ましくは、金型部分２６、２８の少なくとも一方が移動する第一の循環経路の少なくとも一部に重なる。好ましくは、金型下部２８の型穴２４とアーム３４との位置合わせを促進するために、第二の循環経路と第一の循環経路とは、経路範囲の少なくとも一部にある間は実質的に同じ経路をたどる。

望ましくは金型工具対１６は、第一の軸３０を中心としたタレット１４と共に回転し、第一の軸３０は好ましくは、第二の軸３６から間隔を置かれ、第二の軸３６に平行である。金型部分２６、２８の少なくとも一方は、各自の型穴２４を開閉するために他方を基準として移動可能である。一例として、金型部分２６、２８は本願では、各自の型穴２４を開閉するために互いを基準として第一の軸３０に概ね平行な方向に移動可能であるものとして示され、本願では、金型工具対１６の各々に４個の独立した型穴があるものとして示されている。金型工具対１６は、概ね米国特許出願第１０／８２２２９９号明細書に説明されている通りに組み立てて配置することができ、かかる特許出願の開示内容は本願に組み込まれる。回転式タレット１４および関連構成部品は、少なくとも部分的には米国特許出願第１０／８１６４９８号明細書に説明されている通りに組み立てて配置することができ、かかる特許出願の開示内容は本願に組み込まれる。さらに、形成されたプラスチック品を型穴２４から取り外して、例えば冷却または吹込み成形のような更なる加工のために圧縮成形機１２から離れた所に移すために、好ましくは抜き取り機構３２が設けられる。抜き取り機構３２は、概ね米国特許出願第１０／８４１，７７１号明細書に示され説明されている通りに組み立てることができ、かかる特許出願は本願に組み込まれる。

望ましくは、形成されたプラスチック品を金型工具対１６から取り除き型穴２４へ新たな個別金型装填ペレット２２を送り出すことができるように、金型工具対１６は、タレット１４の回転運動の一部にある間は開いている。本システムの生産性および効率を上げるために、金型工具対１６は好ましくは、成形サイクルの限定された継続期間中、分離される。これによって、成形サイクル中、圧縮成形のための時間が増え、圧縮成形機１２の回転速度を上げることができる。また、これによって、金型装填材送り出しシステム２０が新たなペレット２２を型穴２４へ送り出さなければならない領域が比較的限定して規定される。

図１および３に最も良く示されている通り、金型上部２６は本願では、第一の軸３０を中心とした第一の半径（ｒ）の概ね円形の経路に沿って移動するように取り付けられたものとして示されている。金型上部２６は、以下で更に詳細に考察される通りの、金型下部２８に類似した別段の非円形経路に沿って移動するように配置することもできるはずである。

各型穴２４への個別金型装填ペレット２２の移行をより効率的かつ信頼できるものにするために、金型下部２８が移動する第一の循環経路は非円形にされる。第一の循環経路に沿った金型下部２８の移動を促進するために、望ましくは金型下部２８には、少なくとも１つのカム従動節３８（図５）が付けられる。カム従動節３８は各々、金型下部２８から概ね半径方向に外向きに伸びるブラケット上に保持される。従動節３８は好ましくは、ブ
ラケットにより回転可能に保持され、本願では対として示されているカム表面４２、４４の少なくとも一方との転がり係合に適合する。

図３および５に最も良く示されている通り、カム表面４２、４４は、タレット１４の回転の一部または扇形部（Ｘ）内に位置付けられ、そこでは新たな金型装填ペレット２２が型穴２４に入れられ、成形品が型穴２４から取り除かれる。カム表面４２、４４によって、金型下部２８が移動する第一の循環経路の少なくとも一部が規定される。従って、第一の循環経路は、第一の軸３０を中心として金型上部２６と同じ半径（ｒ）の概ね円形の第一の部分を有し、また、カム表面４２、４４によって規定された第二の部分をも有する。

図３に最も良く示されている通り、カム表面４２は、タレット回転方向に第一の経路の第一の部分から半径方向に外向きに伸びるカム引き込み部分４８から、第一の経路の半径（ｒ）から半径方向に外向きに間隔を置かれたカム出口部分５０まで伸びる概ね凸状の外側面４６を有する。外側面４６は、概ね一定の曲率半径を有するものとして表されているが、金型下部２８の希望動程経路を得るために望まれるいずれの形状をも有することができるはずである。

カム表面４４は、第一の経路の半径（ｒ）から半径方向に外向きに間隔を置かれたカム引き込み部分５２から、タレット回転方向に第一の経路の第一の部分の方へ半径方向に内向きに伸びるカム出口部分５３まで伸びる概ね凹状の内側面５４を有する。連係するカム表面４２、４４間を移動する際の金型下部２８のカム従動節３８の円滑な移行を促進するために、カム表面４４のカム引き込み部分５２は望ましくは、カム表面４２のカム出口部分５０に重なる。内側面５４は、概ね一定の曲率半径を有するものとして表されているが、カム表面４４において金型下部２８の希望動程経路を得るために望まれるいずれの形状をも有することができるはずである。型穴２４へのペレット２２の移行を促進するために、カム表面４２、４４のそれぞれ外側面４６および内側面５４は望ましくは、第二の循環経路が第一の循環経路に重なる扇形部（Ｘ）に沿った動程の少なくとも一部にある間、概ね直線状の移動経路において金型下部２８を誘導するために連係する。

図４に最も良く示されている通り、各金型下部２８は、タレット１４を基準とした横方向の移動と、関連する金型上部２６に近づき遠ざかる軸方向の移動のために、独立した運び台５６により開放可能に支持される。運び台５６は、軸方向に広がる表面５７と、半径方向に広がる表面５９とを有し、表面５７、５９間には斜め支持６１が配置される。金型下部２８を各自の運び台５６に取り付け運び台５６およびタレット１４を基準として金型下部２８が軸方向に移動できるようにするために、金型下部２８と運び台５６との間に直線運動軸受が設けられる。直線運動軸受は好ましくは、運び台５６の軸方向表面５７上の１本以上の案内レール５８と、金型下部２８により保持され案内レール５８で受け止められる軸受ブロック６０とを含む。従って、金型下部２８が扇形部（Ｘ）に入るかまたは近づくにつれて、金型下部２８はまず、金型上部２６から軸方向に遠ざかって型穴２４を開き、すると、型穴２４から成形品を取り外すことができ、空の型穴２４に新たな金型装填ペレット２２を装填することができる。その後、金型下部２８が扇形部（Ｘ）から出ている時または出た後すぐに、金型下部２８は、レール５８に沿って金型上部２６の方へ戻って型穴２４を閉じ、その後、型穴２４内の金型装填ペレット２２が、成形サイクル全体を通じて希望成形構成に圧縮される。型穴２４の開閉を更に促進するために、金型上部２６は好ましくは、米国特許出願通し番号第１０／８１６，４９８号でより詳細に考察されている通りに、金型下部２８の移動に類似の、ただしそれとは逆のやり方で、それぞれ上向きおよび下向きに金型下部２８から遠ざかり金型下部２８に近づく。

第一の経路の第二の部分に沿った動程にある間の、金型下部２８の概ね半径方向の移動を可能にし制御するために、運び台５６とタレット１４との間に直線運動軸受が設けられ
る。図４に最も良く示されている通り、各運び台５６について、直線運動軸受は好ましくは、タレット１４に取り付けられた１本以上の案内レール６２と、運び台５６の半径方向表面５９により保持され案内レール６２で受け止められる１つ以上の軸受ブロック６４とを含む。従って、カム従動節３８が、カム表面４２のカム引き込み部分４８に係合して外側面４６に沿ってカム出口部分５０に近づくにつれて、運び台５６は案内レール６２に沿って、タレット１４を基準として半径方向に外向きに移動する。金型下部２８は運び台５６と共に移動し、よって、第一の循環経路の第二の部分に沿って軸３０から半径方向に外向きに移動する。望ましくは、金型下部２８が第一の経路の第二の部分の概ね直線状の部分に沿って移動している時に、新たな金型装填ペレット２２が下部型穴２４に投入される。カム従動節３８はカム引き込み部分５２に係合し、内側面５４に沿って半径方向に内向きに、カム表面４４のカム出口部分５３に近づく。金型下部２８は運び台５６と共に移動し、よって金型下部２８は、カム表面４４とカム従動節３８との係合により制御される通りに、第一の循環経路の第二の部分に沿って半径方向に内向きに第一の軸３０に近づく。その後、運び台５６並びに金型上部および下部２６、２８が、第一の循環経路の概ね円形の第一の部分を回っている間に、金型ペレット２２が型穴２４内で圧縮される。

本願の開示内容を読むことにより当業者が、本願に開示されているもの以外の実施例を容易に認識するはずであることが明確に理解されるべきであり、それらの実施例も、以下の特許請求の範囲内に含まれる。例えば、望まれる場合、カム表面４２に沿って軸３０から半径方向に遠ざかる金型下部２８の移動の少なくとも一部は、互いに遠ざかる金型上部および下部２６、２８の移動の少なくとも一部と一致することができ、カム表面４４に沿って軸３０の方へ半径方向に近づく金型２８の移動の少なくとも一部は、互いに近づく金型上部および下部２６、２８の移動の少なくとも一部と一致することができる。さらに目下好ましい実施例では、第一の循環経路の、金型装填ペレットが型穴へ送り出される部分は直線状であるものとして説明されたが、一例としてそれに限らず、（タレット１４を基準として凸状または凹状の）弓状のような適切ないずれの形状でもあり得るはずである。従って、本願の本開示内容は、限定ではなく例示であることを意図したものである。本発明の適用範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

本発明の上記およびその他の目的、特徴、利点および側面は、好ましい実施例および最良実施形態に関する詳細な説明、添付の特許請求の範囲、並びに次のような添付図面から明らかとなる。
プラスチック品を圧縮成形するためのシステムの目下好ましい実施例の斜視図であり、本発明に従って軸を中心として移動するように取り付けられた複数の金型が含まれている。 図１のシステムの部分平面図であり、金型装填材送り出しシステムと圧縮成形装置の一部とが示されている。 図１の圧縮成形装置の部分拡大図であり、金型下部の動程を誘導するための、対になったカム表面が示されている。 図１の圧縮成形装置および金型装填材送り出しシステムの部分立面図である。 圧縮成形装置の部分斜視図であり、カム表面に係合する幾つかの金型下部が示されている。

Claims (15)

1. プラスチック品を圧縮成形する装置であって、該装置が、
   第一の軸を中心として移動するように取り付けられた複数の金型であって、前記金型の各々が金型上部および金型下部を含み、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方が第一の循環経路を移動可能であり、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方が、型穴を形成するために他方を基準として移動可能である、複数の金型と、
   プラスチック材料源から金型装填材を受け取り、個々の金型装填材を前記型穴へ次々に送り出す金型装填材送り出しシステムであって、前記第一の軸に平行な第二の軸を中心とした第二の循環経路を移動する少なくとも１つの送り出し機構を含み、前記第二の循環経路が前記第一の循環経路の一部に重なる、金型装填材送り出しシステムとを含み、
   前記第一の循環経路が、非円形である少なくとも一部を含み、前記第二の循環経路が、前記第一の循環経路の前記非円形部分の少なくとも一部に重なり、
   前記金型上部および金型下部の少なくとも一方にカム従動節が設けられ、前記カム従動節が、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方の、第一の循環経路の少なくとも一部に沿った移動を誘導するために第一及び第二のカム表面に係合し、
   前記第一のカム表面は凸状の外側面を有し、第二のカム表面は凹状の内側面を有し、第一及び第二のカム表面は、第一の循環経路内において、金型充填材が型穴に入れられ、かつ第二の循環経路が第一の循環経路に重なる扇形部に沿った直線状の移動経路に金型下部を誘導する箇所に位置され、
   前記第一のカム表面は、その外側面上をカム従動節が移動するように、カム従動節に係合して、カム従動節と金型下部とを第一の軸から離間させて径方向外方に移動させ、
   前記第二のカム表面は、その内側面上をカム従動節が移動するように、カム従動節に係合して、カム従動節と金型下部とを第一の軸に接近させて径方向内方に移動させることを特徴とする装置。
2. 前記金型下部が前記第一の循環経路に沿って移動する請求項１に記載の装置。
3. 前記第一の循環経路に沿った前記金型下部の移動の少なくとも一部にある間に、前記金型下部が、前記第一の軸から半径方向に外向きに、また、半径方向に内向きに移動する請求項２に記載の装置。
4. 前記金型上部が円形経路を移動する請求項２に記載の装置。
5. 前記金型上部および金型下部の少なくとも一方が、前記第一の軸から半径方向に外向きの、また、前記第一の軸の方へ半径方向に内向きの移動を促進するために軸受上に開放可能に支持される請求項１に記載の装置。
6. 前記軸受が、前記第一の軸を基準として半径方向に伸びる直線運動軸受である請求項５に記載の装置。
7. 前記第一の循環経路が、前記第一の軸を中心とした第一の半径の円形の第一の部分と、前記第一の軸からの距離が前記第一の半径よりも大きい第二の部分とを有し、前記第二の循環経路が、前記第一の循環経路の前記第二の部分の少なくとも一部に重なる請求項１に記載の装置。
8. 前記第二の部分の一部を移動している間に前記金型下部が、前記金型上部から軸方向に遠ざかりながら、前記第一の軸から半径方向に外向きに遠ざかる請求項７に記載の装置。
9. 前記第二の部分の一部を移動している間に前記金型下部が、前記金型上部の方へ軸方向に近づきながら、前記第一の軸の方へ半径方向に内向きに近づく請求項７に記載の装置。
10. プラスチック品を圧縮成形する装置であって、
    第一の軸を中心として移動するように取り付けられた複数の金型であって、前記金型の各々が金型上部および金型下部を含み、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方が、少なくとも一部が非円形である第一の循環経路を移動可能であり、前記金型上部および金型下部の他方が、概ね円形の経路を移動可能であり、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方が、型穴を形成するために他方を基準として移動可能である、複数の金型と、プラスチック材料源から金型装填材を受け取り、個々の金型装填材を前記型穴へ次々に送り出す金型装填材送り出しシステムであって、前記第一の軸に平行な第二の軸を中心とした第二の循環経路を移動する少なくとも１つの送り出し機構を含み、前記第二の循環経路が、前記第一の循環経路の非円形部分の少なくとも一部に重なる金型装填材送り出しシステムとを備え、
    前記金型上部および金型下部の少なくとも一方にカム従動節が設けられ、前記カム従動節が、前記金型上部および金型下部の少なくとも一方の、第一の循環経路の少なくとも一部に沿った移動を誘導するために第一及び第二のカム表面に係合し、
    前記第一のカム表面は凸状の外側面を有し、第二のカム表面は凹状の内側面を有し、第一及び第二のカム表面は、第一の循環経路内において、金型充填材が型穴に入れられ、かつ第二の循環経路が第一の循環経路に重なる扇形部に沿った直線状の移動経路に金型下部を誘導する箇所に位置され、
    前記第一のカム表面は、その外側面上をカム従動節が移動するように、カム従動節に係合して、カム従動節と金型下部とを第一の軸から離間させて径方向外方に移動させ、
    前記第二のカム表面は、その内側面上をカム従動節が移動するように、カム従動節に係合して、カム従動節と金型下部とを第一の軸に接近させて径方向内方に移動させることを特徴とする装置。
11. 前記第一の循環経路が、前記第一の軸を中心とした第一の半径の概ね円形の第一の部分と、前記第一の軸からの半径が前記第一の半径と異なる第二の部分とを有し、前記第二の循環経路が、前記第一の循環経路の前記第二の部分の少なくとも一部に重なる請求項１０に記載の装置。
12. プラスチック品を圧縮成形する方法であって、該方法が、
    それぞれが一対の金型部分を有し、第一の軸を中心として移動するように取り付けられた複数の金型における各対の金型部分の少なくとも一方が他方に対して第一の軸と平行な第一の方向に移動可能であり、少なくとも一方の金型部分がカム従動節を備え、第一の軸に接近及び離間する第二の方向に移動可能である複数の金型を備えた装置を駆動する工程と、
    材料源から金型装填材を、第一の軸と平行な第二の軸の周りにおいて、第一の循環経路と交差する第二の循環経路内を移動する金型装填材搬送システムに搬送する工程と、
    カム従動節は凸状の外側面を有する第一のカム面に係合させて少なくとも一方の金型部分を第一の軸から離間する径方向外方に移動させるとともに、凹状の内側面の有する第二のカム面に係合させて、少なくとも一方の金型部分を第一の軸から離間する径方向外方に移動させ、更には第一及び第二のカム表面は、第一の循環経路内において、金型充填材が型穴に入れられ、かつ第二の循環経路が第一の循環経路に重なる扇形部に沿った直線状の移動経路に金型下部を誘導する箇所に配置する工程と、
    形成物を装置から取り出す工程と
    からなる方法。
13. 前記第一の循環経路が、前記第一の軸を中心とした第一の半径の概ね円形の第一の部分と、前記第一の軸からの半径が前記第一の半径と異なる第二の部分とを有し、少なくとも一方の前記金型部分を移動させる前記工程が、前記少なくとも一方の前記金型部分を前記第二の部分に沿って移動させることを含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記第二の部分が直線状の部分を含請求項１３に記載の方法。
15. 前記第二の部分が弓状の部分を含む請求項１３に記載の方法。

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