JP4999849B2 - 流動性材料の投与量を処理するための装置 - Google Patents

流動性材料の投与量を処理するための装置 Download PDF

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Description

本発明は、押出デバイスから出てくる流動性材料を切断することによって、流動性材料の投与量、より詳細にはプラスチック投与量を形成するための装置および方法に関する。このように形成された投与量は、物品、詳細にはボトルなど容器のプレフォームを形成するために、圧縮成形によって処理することができる。
本発明はさらに、生じ得る不良の投与量が圧縮成形されないように、このような投与量を廃棄するための装置および方法に関する。
出口方向に沿ってプラスチックが出てくる押出デバイスを備えた、プラスチックの投与量を圧縮成形するための装置が知られている。装置はさらに、押出デバイスから出てくるプラスチックから投与量を分離するための切断手段を備える。切断手段は、出口方向に平行な軸の周囲で回転式に可動である複数のナイフを備える。それぞれのナイフは、出口方向に垂直な面の上に延在し、回転中この面の上に維持されるブレードを備える。
プラスチックは、連続して押出デバイスから出てくる。したがってナイフが投与量を切断する際、すでに投与量の一部がそこから分離されたプラスチックの部分は、引き続き押出デバイスから出てくる。プラスチックのこの部分は、ブレードに固着する傾向にあり、時期尚早に冷え、ブレードを変形させ切断の精度を低下させる恐れのある推力をナイフに及ぼす。
米国特許第4640673号(特許文献1)は、押出デバイス、および回転軸の周りで回転可能であり、プラスチックの投与量を分離するために、事前設定されたインターバルで押出デバイスから出てくるプラスチックを切断する一組のナイフを備える、プラスチックの投与量を圧縮成形するための特定のタイプの装置を開示する。
ナイフは、事前設定された法則に従って変化する角度速度で、回転軸の周りを回転する。詳細には、ナイフが、押出機から出てくるプラスチックから投与量を分離するときのナイフの角度速度は、比較的高い。投与量を切断するとすぐに、ナイフの角度速度は減速される。ナイフを可変の角度速度で動かすために、米国特許第4640673号(特許文献1)に開示される装置は、ナイフと、ナイフを回転させるモータの間に挿入される一組の楕円形の歯車を備える。楕円形歯車は、ナイフの角度速度が所望の法則に従って確実に変化するように、設計される。
米国特許第4640673号(特許文献1)に開示される装置の欠点は、あまり汎用性がない点である。実際には、例えば押し出されるプラスチックまたはその温度が変更される、あるいは投与量の長さを修正することが望まれることから、これに従ってナイフの角度速度が変えられる法則を修正することを望む場合、事前に使用した一組の楕円形歯車を取り除き、これを所望の角度速度でナイフを駆動する新規の一組の楕円形歯車と取り替える必要がある。この作業は、装置の停止を必要とすることに加えて、さらに複雑でかなり時間を消費する。
既知の装置の別の欠点は、切断手段が、分配デバイスから出るときにペースト状態のプラスチックが、切断中に付着しがちな面を有する点である。これらの付着現象は実際に、プラスチックの精密で清浄な切断の性能を低下させ、不良な投与量の形成につながる。さらに、高温でのプラスチックの付着は、ナイフの著しい磨耗を生じさせ、これによりナイフを頻繁に交換する必要があり、装置のランニングコストを増加させる結果となる。
米国特許第4277431号(特許文献1)は、測定量の押出品材料を受取手段に提供するための方法を開示しており、押出品材料は、各回転中押出出口の切断面に接触し、停止状態から後方に曲げられた屈曲状態まで曲がる可撓性の弾性ブレードによって分断される。
国際公開第2004/039553号(特許文献2)は、押出機に対して可動であり、除去された投与量を収容するためのレセプタクルを備える少なくとも1つの除去要素によって、押出機からプラスチック材料の投与量を除去するためのデバイスを開示する。除去要素は、材料内を進む分断縁部に沿ってプラスチック材料を切断するように適合された分断要素を備える。
英国特許第2178359号(特許文献3)は、押出機と、押出開口から押し出された熱溶解状態の合成樹脂を切断するための回転式切断工具とを備える装置を開示する。
欧州特許第1101587号(特許文献4)は、複数のプラスチックペレットをボトルクロージャまたはボトルクロージャライナーに圧縮成形するために、ペレットをキャビティ内に送達するための装置を開示する。装置は、溶融プラスチックの供給量からの溶融プラスチックペレットを、各成形ブロックが一列のキャビティを有する複数の成形ブロックに送達するために提供される。
欧州特許第1101586号(特許文献5)は、ノズルから溶融プラスチックペレットを分離し、溶融プラスチックペレットを成形キャビティ内に堆積させる回転式カッターを開示する。溶融プラスチックペレットをカッターブレードから金型キャビティ内に移動させるために、回転カッターのカッターブレードに沿って半径方向に、空気流が向けられる。
スイス特許第443647号(特許文献6)は、投与量を成形キャビティ内に開放するために圧縮空気のジェットが使用される、溶融可能なプラスチック材料の投与量を分散させるための分配デバイスを開示する。
米国特許第4640673号 国際公開第2004/039553号 英国特許第2178359号 欧州特許第1101587号 欧州特許第1101586号 スイス特許第443647号
本発明の目的は、詳細には切断の精度および効率を上げることによって、流動性材料の投与量を形成するための既知の装置および方法を改良することである。
本発明の別の目的は、清浄で精密な方法で、押出デバイスから出てくる流動性材料から投与量を切断することを可能にする装置および方法を実現することである。
本発明のさらに別の目的は、これによって切断手段の速度を変える法則を変更する必要があるときでさえ、簡素で迅速な方法で、切断手段の速度を変えることを可能にすることである。
別の目的は、流動性材料の投与量を迅速な方法で切断することを可能にする方法を提供することである。
さらに別の目的は、切断手段に対する流動性材料の付着現象を大幅に減少させることである。
さらに別の目的は、流動性材料の生じ得る不良な投与量を廃棄するための装置を改良することである。
本発明の第1の態様において、分配開口を通って、出口方向に沿って流動性材料を押し出すための分配開口を有する押出デバイスと、流動性材料から投与量を分離するための切断手段を備え、切断手段が出口方向に平行な移動要素によって可動であることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第2の態様において、出口方向に沿って流動性材料を押し出すステップ、および切断手段を介して流動性材料から投与量を分離するステップを有し、分離ステップが、出口方向に平行な移動要素によって切断手段を移動させるステップを有することを特徴とする方法が提供される。
本発明のこれら2つの態様によって、分配デバイスから出てくる流動性材料の精密で清浄な切断を可能にする装置および方法を実現することが可能になる。出口方向に沿った移動要素は、投与量の一部が既にそこから分離されている、押出デバイスから出てくる流動性材料の一部から離れるように、切断手段を移動させる。これは、切断手段と流動性材料との接触を最小限する。したがって、切断手段に対する流動性材料の付着のリスクは低下する。
さらに切断手段と接触することによって、流動性材料が時期尚早に冷えることはない。最後に、押出デバイスから出てくる流動性材料によって切断手段に及ぼされる圧力が減少し、これにより切断手段がより変形しにくくなる。
本発明の第3の態様において、流動性材料を押し出すための押出デバイスと、流動性材料から投与量を分離するために経路に沿って可動な切断手段と、経路に沿って可変な速度で切断手段を移動させる駆動手段とを備え、駆動手段が、電子速度変更手段を備えることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第3の態様によって、切断手段の速度がこれに従って変化する法則を容易に修正することができる極めて汎用性のある装置を実現することが可能になる。詳細には、例えば流動性材料またはその温度が変更される、またはさらに投与量の寸法が変更されることにより、切断手段の速度を変更する方法を修正する必要がある場合、電子速度変更手段を再プログラムするだけで十分である。これは他方、従来技術の装置に必要とされたような装置の機械部品の取り替えを必要としないため、極めて迅速な方法で行うことができる。さらに電子速度変更手段により、例えば、押出デバイスから出てくる流動性材料が切断される際、切断手段の速度を所望のインターバル内で一定に保つことが可能になる。これは米国特許第4640673号(特許文献1)で開示された楕円形歯車では不可能であった。
本発明の第4の態様において、流動性材料を押し出すステップと、流動性材料から投与量を分離するために、ある速度で切断手段を経路に沿って移動するステップと、経路に沿って速度を修正するステップとを有し、修正ステップが、速度がゼロを超えないようにするステップを有することを特徴とする方法が提供される。
一実施形態において、修正ステップは、この速度をゼロに等しくするステップを有する。これは、その経路に沿って切断手段が停止されることを意味する。
別の実施形態において、修正ステップは、速度をゼロより小さくするステップを有する。これは、切断手段が後方に移動されることを意味する。
本発明のこの態様によって、流動性材料の投与量を迅速で清浄な方法で切断することが可能になる。
切断手段が投与量を切断していないとき、切断手段を停止させる、または後方に移動させることによって、切断手段が流動性材料と相互作用しないインターバル時間を増加することが可能になる。これにより、切断手段が流動性材料と相互作用するインターバル時間を減少させることが可能になり、その結果、投与量が切断される速度を速めることが可能になる。この方法において、切断は清浄な方法で行われ、これにより、結晶化しやすく、成型された物品に欠陥を生じさせる恐れのあるばりが形成されるリスクが低下する。
本発明の第5の態様において、流動性材料を押し出すための押出デバイスと、流動性材料から投与量を分離するための切断手段と、切断手段を冷却するための冷却回路とを備え、切断手段が、冷却回路の導管手段が間に画定される第1薄層部および第2薄層部を備えることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第5の態様によって、押出デバイスから出てくる流動性材料から投与量が分離されるとき、切断手段に対する流動性材料の付着現象を大幅に減少することができる装置を形成することが可能になる。第1薄層部と第2薄層部の間に確認される導管手段により、実際、切断手段の外面の温度を効果的に低下させ、その結果、流動性材料の付着を大幅に減少させることが可能になる。
本発明の第6の態様において、流動性材料を押し出すための押出デバイスと、流動性材料と相互作用するのに好適な作用面を備えた、流動性材料から投与量を分離するための切断手段とを備え、切断手段が、作用面を加熱するための加熱手段を備えることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第7の態様において、流動性材料を押し出すステップ、および切断手段を介して流動性材料から投与量を分離するステップを有し、さらにこれが、切断手段を加熱するステップを有することを特徴とする方法が提供される。
本発明の第6および第7の態様によって、切断手段が投与量を分離するために流動性材料と相互作用するとき、切断手段に対する流動性材料の付着を減少させることが可能になる。
実際には、切断される流動性材料の溶解温度をわずかに超える温度まで切断手段を加熱することによって、切断手段との接触面での流動性材料の凝固が回避される。これは、切断手段上に流動性材料の固形残留物が堆積することを回避する。他方、切断手段が流動性材料の溶解温度をはるかに超える温度まで加熱される場合、切断手段上に堆積する可能性のある流動性材料の残留物は、熱分解されるまたは揮発し、これにより、切断手段を実質的に清浄に維持することが可能になる。
本発明の第8の態様において、分配開口を通って、出口方向に沿って流動性材料を押し出すための分配開口を有する押出デバイスと、流動性材料から投与量を分離するための切断手段と、生じ得る不良な投与量を廃棄するための廃棄手段とを備え、廃棄手段が生じ得る不良な投与量を出口方向からそらすための転換手段を備えることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第9の態様において、出口方向に沿って流動性材料を押し出すステップと、流動性材料から投与量を分離するステップと、生じ得る不良な投与量を廃棄するステップとを有し、廃棄するステップが、生じ得る不良な投与量を出口方向からそらすステップを有することを特徴とする方法が提供される。
本発明の第8および第9の態様によって、押し出された流動性材料から分離された直後に、生じ得る不良な投与量が簡素で効果的な方法で廃棄される装置を実現することが可能になる。この方法において、不良な投与量は、特に移送不可能な寸法である場合、切断手段の下流に配置される移動手段に到達することができず、装置を停止させることになる。
本発明の第10の態様において、流動性材料の投与量を除去位置から送達位置まで移動するための移動手段と、送達位置で投与量を受け取るための受取手段と、生じ得る不良な投与量を廃棄するための廃棄手段とを備え、廃棄手段が、送達位置の上流に配置されることを特徴とする装置が提供される。
本発明の第11の態様において、流動性材料の投与量を除去位置から送達位置まで移動するステップと、送達位置で投与量を受け取るための受取ステップと、生じ得る不良な投与量を廃棄するステップとを有し、廃棄ステップが送達位置の上流で行われることを特徴とする方法が提供される。
本発明の第10および第11の態様によって、移動手段に沿った廃棄手段の配置を最適にすることが可能になる。廃棄手段を送達位置の上流に配置することによって、生じ得る不良な投与量を廃棄するために移動手段を意図的に減速する必要がなくなる。実際、移動している投与量に過度にストレスを与えないように、送達位置の上流で、移動手段は既に、自ら比較的低い加速度で移動する。他方、送達位置の下流で、投与量が既に受取手段に放出されているとき、移動手段は廃棄手段による制限を受けないより大きな加速度で移動する。
本発明は、いくつかの例示的、および非例示的な実施形態を示す添付の図面を参照することによって、より十分に理解され実装することができる。
図1および2を参照して、例えば、特にボトルなど容器のプレフォームなどの物品を形成するために、プラスチックの投与量50を圧縮成形するための装置1が示されている。
装置1は、出口方向Z1に配置された出口軸Aに沿って、プラスチックが中を通って押し出される分配開口8を備える押出デバイス2を備える。
装置1は、投与量50をそこから分離するために、押出デバイス2から出てくるプラスチックを切断する切断手段3を備える。
切断手段3の下に、切断手段3によって切断された投与量50を、成形カルーセル26の周辺領域内に装着された複数の金型20を備える形成手段17に移動させるために、移動手段9が設けられる。各金型20は、ダイ21、および示されていないパンチを備え、これらは、投与量50をダイ21の中に挿入することができる開放位置と、プレフォームを形成するために投与量50が成形される閉鎖位置の間で互いに対して可動である。プレフォームは、摘出デバイス60によって金型20から取り出される。
移動手段9は、回転軸Z2の周囲で回転可能な第1カルーセル23を有する第1移動手段100を備える。第1カルーセル23の周辺領域内に、それぞれが「C」形状の断面を有し、投与量50を受け入れることができる凹面を備えた複数の第1移動要素101が設置される。この凹面の下に図示されない漏斗要素が設けられ、これによって、投与量50を移動手段9の第2移動手段24に移動させることができる。
第2移動手段24は、それぞれが中空の円柱形状である複数の第2移動要素27を備える。各移動要素27は、示されていない閉鎖手段によって閉鎖または開放することができる下方端部を備える。
第1移動要素101はほぼ円形の第1経路P1に沿って可動であり、図1に示す除去位置Qで、各第1移動要素101は、切断手段3によって切断された投与量50をこの経路に沿って受け取る。
第1移動要素101が第1経路P1に沿って移動する際、投与量50は、第1移動要素101の壁に沿って重力により下降し、対応する漏斗要素を通過した後、第2移動要素27に送達される。
第2移動要素27は、第1経路P1より下のレベルにある第2経路P2に沿って可動である。第2移動要素27が第2経路P2に沿って移動する際、各第2移動要素27は、これより上にあり、送達位置Rにある第1移動要素101から投与量50を受け取り、下層ダイ21内に投与量50を放出する。
投与量50は、第2経路P2より下のレベルに配置されるほぼ円形の第3経路P3に沿って移動する。
図1に示すように、切断手段3は、支持要素5によって支持されるブレード4を有するナイフ22を備える。ブレード4はほぼ平面の幾何学形状であり、ほぼ直線形状で、ブレード4によって画定される平面上に位置する切断縁部53を備える。ナイフ22は、押出デバイス2から出てくるプラスチックを切断するために、押出開口8の下を周期的に通過するように、駆動手段7によって回転される。
図3および4は、ナイフ22が図1に示すように回転する代わりに直線的に移動する、装置1の代替の実施形態を示す。プラスチックは押出デバイス2によって連続式に分配され、ほぼ一定の出口速度Vで出口方向Z1の出口軸Aに沿って移動する。ブレード4は、出口軸Aに対して斜めの面上に含まれる直線軌道Tに沿って移動する。すなわち、ブレード4は、出口方向Z1に平行な移動要素、および出口方向Z1に垂直な移動要素を有する。出口方向Z1に平行な移動要素は、分配開口8から第1移動手段100に向けられる。
図3は、ブレード4がプラスチックに到達し、プラスチックの最初の部分Q1から、投与量50を分離し始める最初の切断ステップでのナイフ22を示す。
ブレード4がプラスチックを切断し続ける際、最初の部分Q1は、分配開口8から離れて出口方向Z1に沿って移動する。またブレード4は、軌道Tに沿って移動することによって、分配開口8から離れて移動し、その結果図4に示す最終切断ステップにおいて、ブレード4は、最初の部分Q1と直径に沿って反対側の位置で、最初の部分Q1とほぼ同レベルにあるプラスチックの最終部分Q2から投与量50を分離する。
このようにして、端面29が側面28にほぼ直交する、側面28および2つの端面29によって区切られるプラスチックの投与量50を形成することが可能になる。
ブレード4は、出口方向Z1に垂直な切断要素W1、および出口方向Z1に平行な推進要素W2を有する速度Wで移動する。切断要素W1によって、ブレード4が、分配開口8から出てくるプラスチックから投与量50を分離することが可能になり、推進要素W2によって、ブレード4が、切断中プラスチックと同じ方向に移動することが可能になる。推進要素W2は、押出デバイス2から出てくるプラスチックの出口速度Vより大きい、またはこれと同じであってよい。
推進要素W2がプラスチックの出口速度Vを超える場合、ブレード4は、分配開口8から出てくるプラスチックから投与量50を引き剥がすようになり、これにより、さらにプラスチックから投与量50を分離しやすくなる。
また、推進要素W2が出口速度Vを超える場合、実質的にプラスチックは、ブレード4の切断縁部53のみと接触するようになるため、切断手段3とプラスチックの接触が最小となる。
これにより、分配開口8から出てくるプラスチックが、ブレード4に及ぼす推力を低下させることができる。
すなわち、ブレード4は最初の部分Q1と共に、またはこれより少し速く、分配開口8から離れて移動するため、最初の部分Q1は実質的にブレード4を押し下げない。したがって、分配開口8から出てくるプラスチックによって及ぼされる推力によるブレード4の変形が回避され、これにより良好な切断精度を維持することができる。さらに、分配開口8から出てくるプラスチックは、ブレード4により付着しにくくなる。最終的に、ブレード4と接触するプラスチックの冷却がより小さくなる。
図5は、図1を参照して既に開示されるように、切断手段3が駆動手段7によって回転され、切断中分配開口8から離れて移動する装置1の実施形態を示す。駆動手段7は、長手軸Lに沿って延在するモータシャフト32を有する電気モータ31を備える。電気モータ31は、モータシャフト32にクランプ留めされたクランプ34によって、フランジ33に固定される。フランジ33は、図示されない固定手段によって、装置1のフレーム36に装着された支持ブラケット35に固定される。フランジ33と支持ブラケット35の間に、フランジ33に面する第1面38、および支持ブラケット35に面する第2面39によって区分されるスペーサ37が挿入される。第1面38および第2面39は、互いに平行ではないため、モータシャフト32にほぼ垂直なフランジ33は、支持ブラケット35に対して傾斜してよい。支持ブラケット35は、出口軸Aにほぼ垂直な、スペーサ37を支持する面を画定する。したがってスペーサ37によって、押出デバイス2から出てくるプラスチックがこれに沿って移動する出口軸Aに対して、モータシャフト32の長手軸Lを傾けることができる。
第1プレート43と第2プレート44の間に介挿される別のスペーサ40によって、モータシャフト32上にナイフ22が装着される。長手軸Lにほぼ垂直になるように、第1プレート43はモータシャフト32に固定される。第2プレート44は、ナイフ22の支持要素5に固定され、ブレード4によって画定される面にほぼ平行である。別のスペーサ40は、第1プレート43と接触する第1面45、および第2プレート44に接触する第2面46によって区分される。第1面45および第2面46は、互いに対して傾いている。したがって別のスペーサ40によって、ブレード4によって画定される面に垂直な軸Hが、モータシャフト32の長手軸Lに対して平行にならないような方法で、ナイフ22をモータシャフト32に装着することができる。すなわち、別のスペーサ40によって、ブレード4は、長手軸Lに対して斜めの面の上に配置される。
図6を確認することによって、図5に示す長手軸L、軸Hおよび出口軸Aの配置を、より理解することができる。図6でデカルト基準系XYZが画定されており、ブレード4が出口方向Z1に垂直な面の上に位置し、この面に対してそれ自体を維持するように回転する理論的ケースにおいて、面XYは、ブレード4によって画定される面と一致する。ブレード4は出口方向Z1に垂直な面の上に位置し、この面に対してそれ自体を維持するように回転する理論的ケースにおいて、面XZは、出口軸Aおよびモータシャフトの長手軸を含む。したがってデカルト軸Zは、押出デバイス2から出てくるプラスチックがこれに沿って移動する出口軸Aに平行である。デカルト基準系XYZの起点Oは、ブレード4が出口方向Z1に垂直な面の上に位置し、この面に対してそれ自体を維持するように回転する理論上のケースにおいて、モータシャフトの長手軸と、ブレード4が位置する面の間の交点として選択された。図5に示す状態を実現するために、モータシャフト32の長手軸Lおよび軸Hは、起点Oの周りを回転する。したがって図6に示す軸Hは、起点Oを通過し、図5に示す構成においてブレード4が位置する面に直交する軸である。
互いに平行ではないが、長手軸Lと軸Hとは交差することに留意されたい。他方、出口軸Aは、長手軸Lおよび軸Hに対して斜行する。
デカルト軸Zおよび長手軸Lを含む面πを画定することが可能である。面πは、デカルト面XZと共に第1角σを形成し、モータシャフト32の長手軸Lは、面π上にデカルト軸Zと共に第2角ρを形成する。第1角σおよび第2角ρにより、デカルト基準系XYZにおける長手軸Lの配置を完璧に画定することが可能になる。
さらに、長手軸Lおよび軸H含む別の面π’を画定することが可能である。面πおよび別の面π’は、長手軸Lに沿って交差する。別の面π’は、面πを長手軸Lの周りで第3角φだけ回転させることによって形成される。別の面π’上で、ブレード4によって画定される面に対して垂直な軸Hが、モータシャフト32の長手軸Lと共に第4角ξを形成する。第3角φおよび第4角ξによって、長手軸Lに対する軸Hの配置を完璧に画定することが可能になる。
作動中、電気モータ31は、長手軸Lの周りでナイフ22を回転させ、その結果ブレード4が閉ループ経路に沿って移動し、押出デバイス2から出てくるプラスチックと周期的に接触する。図5および6に示す軸の配置により、プラスチックと相互作用するブレード4が、出口方向Z1に沿って向けられる移動要素、および出口方向Z1に垂直な別の移動要素を有することが確実になる。この方法において、ブレード4は、プラスチックを切断する際、分配開口8から離れて移動し、出口方向Z1に沿って移動する投与量50に付随する。これにより、図3および4を参照して先に開示したように、より精密な投与量を形成し、より清浄な切断を実現することが可能になる。
また図6に示す軸の配置を採用することによって、投与量50が切断される際、プラスチックと相互作用する切断縁部53の一部が、流動性物質が押出デバイス2から出てくる出口速度Vと等しいまたはこれを超える、出口方向Z1に沿った速度要素を有するように、ブレード4を回転させることが可能になる。
さらに、切断縁部53が、流動性物質が押出デバイス2から出てくる出口速度Vと等しいまたはこれを超える、出口方向Z1に沿った速度要素を有してから、ブレード4の一領域がプラスチックと相互作用することを確実にすることが可能になる。この方法において、プラスチックと最後に相互作用するブレード4の領域は、押出デバイス2から出てくるプラスチックを分配開口8に押すことができない。角度σ、 ρ、 φおよびξの値を好適に選択することにより、投与量50が切断されるときのブレード4とプラスチックとの接触を最小にすることが可能になり、特にブレード4が、実質的に切断縁部53のみに沿ってプラスチックに接触することが保証される。これにより、図3および4を参照して先に開示された利点が得られる。
電気モータ31は、切断手段3および詳細にはナイフ22の速度W’を長手軸Lの周りのその経路に沿って変更することができる電子速度変更手段によって、制御されてよい。詳細には、電気モータ31は、サーボモータ、すなわち、例えば成形カルーセル26または第2移動手段24を駆動する別のモータに結合されたモータであってよい。
図7は、時間Tの相関関数において速度W’がどのように変化するかを概略的に示すグラフである。ナイフ22が、押出デバイス2から出てくるプラスチックから投与量50を分離する最初の時点t0で、速度W’は最大値Wmaxに等しい。次に、電子速度変更手段がナイフ22を減速させ、その速度W’は、中間地点t1で最小値Wminに達する。
中間地点t1の後、プラスチックの新規の投与量50を切断し始める直前、最終地点t2で再び最大値Wmaxに達するまで速度W’は増加する。
電子速度変更手段によって、必要に応じて速度W’の最大値および最小値を容易に修正することが可能になる。詳細には、投与量50を切断するとき切断手段3が有する速度W’の値は、投与量50を構成するプラスチックのタイプ、およびその温度の関数で選択することができる。
さらに、切断手段3の速度W’を修正することによって、2つの連続する投与量を切断する間の経過時間を変更する、すなわち投与量50の長さを修正することが可能になる。電子速度変更手段によって、機械部品の交換を必要とせずに、極めて迅速で簡素な方法で切断手段3の速度W’を変更することが可能になる。
さらに、電子速度変更手段によって、切断手段3の速度W’を非正数にすることができ、すなわち、ゼロ値またはゼロより小さい値を想定することができる。他方、米国特許第4640673号(特許文献1)に開示される楕円形歯車を使用することによって、ナイフの速度は、正の値のみを想定することが可能であった。
詳細には、図8に示す実施形態において、ナイフの速度W’は、ゼロに等しい最小値W’minを有する。これは、最大速度W’maxで移動することで投与量50を切断した後、ナイフ22が停止するまで減速されることを示す。停止後、新規の投与量50を切断することができる最終地点t2で、その速度が再び最大値W’maxに達するまでナイフ22は加速される。
図9に示す別の実施形態において、ナイフ22の速度W’は、ゼロを超える最大値W’’maxと、ゼロより小さい最小値W’’minの間で可変である。この場合、最大速度W’’maxで移動することで投与量50を切断した後、ナイフ22は停止するまで減速され、次にその経路に沿って戻るように移動される。
その速度が最小値W’’minに達した後、ナイフ22は、新規の投与量50を切断する直前に到達する最大速度W’’maxまで加速される。
図7から9に示されるタイプの速度で移動するナイフ22を使用することによって、プラスチックを清浄な方法で切断し、ばりのない投与量を形成することが可能になる。実際ナイフ22がプラスチックを切断するとき、ナイフ22は迅速に移動し、これにより清浄な切断を実現することができる。プラスチックを切断した後、ナイフ22は減速し、これにより、投与量50を形成するのに十分なプラスチックの量が押出デバイス2から出てくる間、ナイフ22がいわば「時間をかせぐ」ことが可能になる。図8に示すように、投与量の切断と次に投与量の切断の間にナイフ22が停止される場合、または図9に示すようにナイフ22が後方に移動される場合、この効果は特に強調される。
さらに、ナイフ22を後方に移動することによって、新規の投与量50を切断する前に、ナイフ22がこれに沿って加速する空間を増大させることが可能になる。この方法において、ナイフ22が押出デバイス2から出てくるプラスチックと相互作用するとき、ナイフ22は、極めて大きな加速度を有することができ、これにより、望ましくない引き裂きまたは引き伸ばしが生じることなく、プラスチックを清浄で精密な方法で切断することが可能になる。
最後に、電子速度変更手段を使用することによって、投与量50を切断するとき、一定の速度でナイフ22を移動することが可能になることに留意されたい。
図7から9に示すように、ナイフ22の速度を変更することができる電子速度変更手段は、図5に示すタイプの切断手段3だけではなく、押出デバイス2からのプラスチックの出口方向に垂直に移動する切断手段でも使用することができる。他方、図5および6に示す切断手段3はまた、一定の速度で移動することができる。
図10に示すように、支持要素5は細長い平坦な形状であり、ブレード4が取り外し可能に固定される端部、例えば貫通ねじ25を備えてよい。上述の端部と反対側の支持要素5の別の端部に、これを通って支持要素5をモータシャフト32に固定することができる固定穴47が形成される。
切断手段3は、例えば水などの冷却流体が循環することができる冷却回路10を備えてよい。
冷却回路10は、ブレード4内に形成される冷却導管11、供給導管12および排出導管13を備える。
供給導管12および排出導管13は、冷却導管11によって一緒に接続され、冷却流体がブレード4に到達し、そこから離れてそれぞれ移動することを可能にする。供給導管12は入り口コネクタ48によって冷却流体の入り口に接続され、排出導管13は出口コネクタ49によって冷却流体の出口に接続される。
ブレード4は、図11および12にそれぞれ示される第1薄層部41および第2薄層部42を備える。第1薄層部41および第2薄層部42は、ほぼ同一の平面形状であり、図10に示す組み立て状態で共に接触して配置される、第1内面54および第2内面55をそれぞれ備える。第1薄層部41および第2薄層部42はそれぞれ、組み立て状態で投与量50を切断する切断縁部ゾーン153を画定する第1切断部51および第2切断部52を備える。第1内面54上に、実質的に切り欠けた三角形のような平面形状を有する溝によって画定される開放チャネル56が形成される。開放チャネル56は、第1切断部51付近に延在し、第1切断部51にほぼ平行な冷却部57を備える複数の直線で囲まれた部分を備える。冷却導管11を形成するように、開放チャネル56は、組み立て状態において第2薄層部42によって閉鎖される。
冷却流体の漏出を防ぐために、第1薄層部41と第2薄層部42の間に、例えばエラストマー材料の平坦な要素で構成され、開放チャネル56の形状と一致する形状を有するシール19を介挿することができる。この場合、第1薄層部41上に、シール19を収容するためのシート18を形成することができる。開放チャネル56は、シート18の底部内に形成される。切断手段3の組み立て状態において、シール19は、第1薄層部41と第2薄層部42の間に押しつけられ、冷却流体の漏出を防ぐ。
供給導管12は、第1経路開口14を通って冷却導管11に至る。同様に排出導管13は、第2経路開口15を通って冷却導管11に至る。第1開口14および第2開口15は、第2薄層部42内に形成される。
図示されない一実施形態において、冷却導管11は、第1薄層部41および第2薄層部42内にそれぞれ形成される2つの対向する開放チャネルで形成することができる。
冷却回路10の中を冷却流体が流れることにより、特にブレード4の切断縁部ゾーン153での切断手段3の温度を効果的に下げることが可能になる。この方法において、切断中プラスチックがブレード4に付着する現象を大幅に減少させることが可能になり、投与量50を精密で清浄な方法で切断することができる。さらに、温度および付着現象の低下により、切断手段3、特に第1切断部51および第2切断部52の磨耗および劣化を制限することができる。
図示されない一実施形態において、切断手段3は、ブレード4、詳細には切断縁部ゾーン153付近を加熱するための加熱手段を備えることができる。加熱手段は、加熱された流体が循環する、図10から12に示す回路10と構造的に同様の加熱回路を備える。あるいは、加熱手段は、電気抵抗、または他の知られたタイプの加熱デバイスを備えてもよい。加熱手段は、押出デバイス2から出てくるプラスチックの溶解温度を超える温度までブレード4を加熱する。詳細には、加熱手段が、上述の溶解温度をわずかに超える温度までブレード4を加熱する場合、切断手段3によって切断されたプラスチックは、ブレード4との接触面で凝固せず、ブレード4の上に堆積することができない。この方法において、切断精度を弱める可能性のあるプラスチックの残留物がブレード上に形成されることが回避される。
他方、加熱手段が、プラスチックの溶解温度をはるかに超える温度までブレード4を加熱する場合、ブレード4上に蓄積する可能性のあるプラスチックの堆積物は、熱分解され揮発する。
図13および14に示すように、装置1は、プラスチックがこれに沿って押出デバイス2から出てくる出口方向Z1から、生じ得る不良の投与量50’をそらすことによって、これを廃棄することができる転換手段6を備えることができる。
転換手段6は切断手段3の下に配置され、圧縮された流体、典型的には圧縮空気のジェット30を不良な投与量50’に当てるように放出するのに好適な1つまたは複数のノズル16を備える。ジェット30は、不良投与量50’を押出デバイス2および切断手段3から、ならびに移動手段9から遠くに投げ出すのに十分な推力を創出することができる圧力を有する。例えば、図13および14のケースにおいて、不良投与量50’は、第1カルーセル23から外側に投げ出される。したがって転換手段6は、不良投与量50’が、第1移動手段100の対応する第1移動要素101に到達するのを阻止する。
転換手段6は、出口方向Z1で所定の限界値より小さい長さを有する生じ得る不良投与量50’を廃棄するために、装置1の起動ステップで使用することができる。このような投与量は、移動手段9によって正確に搬送することができない。実際上述の投与量は、第1移動手段100の漏斗要素を横断する際、それ自体を出口方向Z1に横向きに配置することができる。このようなことが起こった場合、不良投与量50’が漏斗を塞ぎ、不良投与量50’を漏斗要素から外すために装置1を停止する必要が生じる。
図15は、生じ得る不良投与量が、移動手段9、詳細には第2移動手段24によって搬送される際に、これを廃棄するための廃棄手段58が設けられる装置1の一実施形態を示す。押出デバイス2が分配した投与量が、移動手段9が搬送できるのに十分な長さを有してはいるが、それでも欠陥がないわけではないということが検知されたとき、廃棄手段58は作動可能である。廃棄手段58は、不良投与量を廃棄手段58の外側に押し出し、既に閉鎖手段が開放した、対応する第2移動要素27の下方端部を通って、不良投与量50’を押し出すことができる、図13および14を参照して開示したノズル16と同様の例えば、空気式デバイスを備えてよい。
廃棄手段58は、第2移動手段24の移動方向Mに対して、送達位置Rの上流に配置される。この方法において、不良投与量が廃棄されるとき、以下にさらに説明するように、第2移動手段24は比較的低い加速度を有する。
第2移動手段24の第2経路P2内で、第1移動手段100の第1経路P1の円弧と実質的に一致する部分T1を画定することが可能である。各第1移動要素101は、部分T1に沿って、対応する第2移動要素27の上に実質的に重ねられ、その結果投与量50が、比較的長い時間を利用して第1移動要素101から第2移動要素27に移動することができる。
同様に、第2移動手段24の第2経路P2および形成手段17の第3経路P3が、実質的に一致する別の部分T2を画定することが可能である。別の部分T2において、投与量50を第2移動手段24から形成手段27に移送するために、投与量50は、比較的長い時間を利用することができる。
部分T1において、第2移動手段24の速度は、第1移送手段100の速度とほぼ同一である。同様に、別の部分T2において、第2移動手段24の速度は、形成手段27の速度とほぼ同一である。
部分T1と別の部分T2の間に離脱曲線部C1が画定され、このゾーンで対応する第2移動手段24内に包含される投与量50に対する過度のストレスを回避するために、第2移動手段24の加速度が限界値を超えないように維持される。別の部分T2と部分T1の間に戻り曲線部C2が画定され、既に形成手段17に送達されている投与量50に損傷を与えるリスクがないため、第2移動手段24の加速度はより高くなる。さらに、第2移動手段24の全体の寸法を戻り曲線部C2内に限定して維持することを可能にする。
部分T1と別の部分T2の間、すなわち離脱曲線部C1内に廃棄手段58を配置することによって、不良投与量の廃棄はより簡単になる。実際には、廃棄手段は、第2移動手段24の加速度が比較的低い値で維持される第2経路P2のゾーン内で作用する。したがって、廃棄を可能にするために、第2移動手段24の加速度を減速する必要がない。
図示されない一実施形態において、離脱曲線部C1において、第2移動手段24は一定の速度を有し、したがって加速度がゼロである部分を画定することが可能である。この場合、廃棄手段58は一定の速度部分内に配置され、慣性の力がそこに働かないため、生じ得る不良投与量50’の廃棄はより簡単になる。
一実施形態において、装置1は、廃棄手段58および転換手段6を共に備えてよい。この場合、転換手段6は、装置1の起動ステップにおいて分配された生じ得る不良投与量50’を廃棄するのに使用される。これらの投与量は実際には短すぎ、したがって移動手段9によって搬送不可能な場合がある。他方、廃棄手段58は、装置1が通常に作動しているとき、生じ得る不良投与量を廃棄するのに使用される。これらの投与量は通常、移動手段9によって搬送されるのに十分な長さを有するが、高品質のプレフォームの形成を不可能にする欠陥を有する。
代替の実施形態において、装置1は廃棄手段58のみを備え、転換手段6を有さなくてよい。これは例えば、押出デバイス2が、プラスチックを分配開口8に押す容積式ポンプを備えるときに可能である。実際容積式ポンプによって、ほぼ一定の吐出量のプラスチックを実現することができ、これは移動手段9が搬送できない程短い投与量を形成するリスクをほとんどなくす。
押出デバイス2が容積式ポンプを備える場合、装置1の起動ステップにおいて、生じ得る不良品は、分配開口8を通って分配される最初の投与量のうちの事前設定された数(通常5から10の投与量から成る)に集中することが、実験から明らかである。したがって、装置1の起動ステップで、最初の投与量のうちの固定された数を自動的に廃棄するように廃棄手段58を設定することが可能である。これにより、装置1の起動ステップにおいて、押出デバイス2が、許容可能な品質の投与量をいつ分配し始めるかを判定することを目的とする複雑な制御を回避することができる。
特定の実施形態に関する図面の記載で開示された特徴は、他の任意の開示される実施形態、またはそれ自体に関連して特許請求することができることが理解される。
プラスチックの投与量を圧縮成形するための装置の一部の斜視図である。 図1の装置の平面図である。 最初の切断ステップでプラスチックの投与量を切断するための切断手段を示す、概略的な部分断面正面図である。 最終切断ステップでの切断手段を示す、図3のものと同様の図である。 代替の実施形態による切断手段の概略正面図である。 図5の切断手段の幾何学的配置を示す概略図である。 第1の実施形態における、図5の切断手段の速度の変化の仕方を概略的に示すグラフである。 第2の実施形態における、図5に示す切断手段の速度の変化の仕方を概略的に示すグラフである。 第3の実施形態における、図5に示す切断手段の速度の変化の仕方を概略的に示すグラフである。 図5の切断手段のナイフを示す斜視図である。 図10のナイフの第1薄層部を示す斜視図である。 図10のナイフの第2薄層部を示す斜視図である。 押出デバイスから出てくる、生じ得る不良の投与量を廃棄するための転換手段を備える代替の実施形態による装置を示す、図1と同様の図である。 図13の転換手段の拡大図である。 廃棄手段に結合された、図1の装置の移動手段の平面図である。

Claims (43)

  1. 分配開口(8)を通って出口方向(Z1)に流動性材料を押し出すために前記分配開口(8)を有する押出デバイス(2)と、前記流動性材料の投与量(50)を形成手段(17)に移動させるための移動手段(9)と、前記流動性材料からの前記投与量(50)を分離するために、前記押出デバイス(2)と前記移動手段(9)の間に介挿される切断手段(3)と、前記切断手段(3)を回転するための駆動手段(7)とを備え、前記切断手段(3)が、前記出口方向(Z1)に対して斜めの切断縁部(53)を有し、その結果前記切断手段(3)が、前記出口方向(Z1)に平行な移動要素、および前記出口方向(Z1)に垂直な別の移動要素によって、前記押出デバイス(2)と前記移動手段(9)の間を周期的に通過し、前記駆動手段が、長手軸(L)に沿って延在するモータシャフト(32)を有するモータ(7)を備え、前記モータシャフト(32)に対して固定される第1プレート(43)と、前記切断手段(3)に対して固定される第2面(44)の間に介挿される分離手段(40)をさらに備える装置。
  2. 前記投与量(50)が分離される際、前記切断手段(3)が前記分配開口(8)から離れて移動するように、前記移動要素が向けられる、請求項1に記載の装置。
  3. 前記モータが電気モータ(31)である、請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記長手軸(L)が、前記流動性材料がこれに沿って前記分配開口(8)から出てくる出口軸(A)に対して斜行し、前記出口軸(A)が前記出口方向(Z1)に設置される、請求項またはに記載の装置。
  5. 前記出口軸(A)が垂直である、請求項に記載の装置。
  6. 前記駆動手段(7)のフランジ(33)と、前記駆動手段(7)を前記装置(1)のフレーム(36)に固定するための支持手段(35)との間に介挿される離間手段(37)をさらに備える、請求項またはに記載の装置。
  7. 前記離間手段(37)が、前記フランジ(33)に接触する第1面(38)、および前記支持手段(35)に接触する第2面(39)によって区分され、前記第1面(38)が前記第2面(39)に対して傾斜している、請求項に記載の装置。
  8. 前記フランジ(38)が前記長手軸(L)にほぼ垂直であり、前記支持手段(35)が前記離間手段(37)のための支持面を画定し、前記支持面が前記出口軸(A)にほぼ垂直である、請求項またはに記載の装置。
  9. 前記切断手段(3)が、前記長手軸(L)に対して斜めの面の上に位置する切断要素(4)を備える、請求項ないしのいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記切断縁部(53)が、前記切断要素(3)内に形成され、前記斜め面の上に位置する、請求項に記載の装置。
  11. 前記斜めの面が、前記斜めの面の地点(O)で、前記長手軸(L)と交差する軸(H)に垂直であり、前記軸(H)が前記出口軸(A)に対して斜行する、請求項が請求項からのいずれか一項に従属する際、請求項または10に記載の装置。
  12. 前記分離手段(40)が、前記第1プレート(43)に接触する第1面(45)、および前記第2プレート(44)接触する第2面(46)によって区分され、前記第1面(45)が前記第2面(46)に対して傾斜している、請求項1ないし11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記駆動手段(7)が、前記切断手段(3)の回転速度(W’)を修正するために電子速度変更手段を備える、請求項1ないし12のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記回転速度(W’)を最小値(Wmin;W’min;W’’min)と最大値(Wmax;W’max;W’’max)の間で変えるように、前記電子速度変更手段が構成される、請求項13に記載の装置。
  15. 前記最小値(W’min)がゼロである、請求項14に記載の装置。
  16. 前記最小値(W’’min)が負である、請求項14に記載の装置。
  17. 前記切断手段(3)を冷却するために冷却回路(10)をさらに備える、請求項1ないし16のいずれか一項に記載の装置。
  18. 前記切断手段(3)が、前記冷却回路(10)の導管手段(11)が間に画定される、第1薄層形状部(41)および第2薄層形状部(42)を備える、請求項17に記載の装置。
  19. 前記導管手段(11)を画定するために、前記第1薄層形状部(41)上に、前記第2薄層形状部(42)によって閉鎖されるのに好適な開放チャネル(56)が形成される、請求項18に記載の装置。
  20. 前記導管手段(11)が、実質的に切り欠けた三角形の平面形状を有する、請求項18または19に記載の装置。
  21. 前記導管手段(11)が、前記切断手段(3)の切断縁部ゾーン(153)付近に配置される冷却部(57)を備える、請求項18ないし20のいずれか一項に記載の装置。
  22. 前記冷却部(57)が前記切断縁部ゾーン(153)にほぼ平行である、請求項21に記載の装置。
  23. 前記第1薄層形状部(41)および前記第2薄層形状部(42)が、組み立てられた状態で、前記切断手段(3)のブレード(4)を形成し、前記ブレード(4)が、支持要素(5)に取り外し可能に固定される、請求項18ないし22のいずれか一項に記載の装置。
  24. 前記冷却回路(10)が、供給導管(12)および排出導管(13)を備え、これを利用して冷却流体がそれぞれ、前記導管手段(11)に出入りすることができる、請求項18ないし23のいずれか一項に記載の装置。
  25. 前記供給導管(12)および前記排出導管(13)が、前記支持要素(5)内に形成される、請求項23に従属する請求項24に記載の装置。
  26. 前記第2薄層形状部(42)が、前記供給導管(12)が中を通って前記導管手段(11)に至る第1開口(14)を有する、請求項24または25に記載の装置。
  27. 前記第2薄層形状部(42)が、前記排出導管(13)が中を通って前記導管手段(11)と流体連通する第2開口(15)を有する、請求項26に記載の装置。
  28. 前記切断手段(3)が、前記流動性材料と相互作用するのに好適な、前記切断手段(3)の作用面を加熱するための加熱手段を備える、請求項1ないし16のいずれか一項に記載の装置。
  29. 前記加熱手段が、加熱された流体が循環することができる回路を備える、請求項28に記載の装置。
  30. 前記加熱手段が電気抵抗デバイスを備える、請求項28に記載の装置。
  31. 不良投与量(50’)を廃棄するために廃棄手段(6;58)をさらに備える、請求項1ないし30のいずれかに記載の装置。
  32. 前記廃棄手段(6;58)が、前記不良投与量(50’)を前記出口方向(Z1)からそらすための転換手段(6)を備える、請求項31に記載の装置。
  33. 前記転換手段(6)が、前記不良な投与量(50’)にぶつかる圧縮された流体のジェット(30)を放出するために少なくとも1つのノズル(16)を備える、請求項32に記載の装置。
  34. 前記少なくとも1つのノズルが、圧縮空気を放出するために少なくとも1つの空気式ノズル(16)を備える、請求項33に記載の装置。
  35. 前記移動手段(9)が、除去位置(Q)で前記切断手段(3)によって切断された前記投与量(50)を受け取り、送達位置(R)で前記投与量(50)を形成手段(17)に送達するように配置される、請求項1ないし34のいずれか一項に記載の装置。
  36. 前記不良投与量(50’)が、前記移動手段(9)に到達するのを阻止するために、前記切断手段(3)と前記移動手段(9)の間に前記転換手段(6)が介挿される請求項32ないし34のいずれか一項に従属する請求項35に記載の装置。
  37. 前記移動手段(9)から前記不良投与量(50’)を除去するために、前記廃棄手段(58)が前記送達位置(R)の上流に配置される、請求項35が請求項31から34のいずれか一項に従属する際、請求項35または36に記載の装置。
  38. 前記移動手段(9)が、前記除去位置(Q)で前記投与量(50)を受け取るための第1移動手段(100)と、前記第1移動手段(100)から前記投与量(50)を受け取り、前記形成手段(17)にこれを送達するための第2移動手段(24)とを備える、請求項35ないし37のいずれか一項に記載の装置。
  39. 前記不良投与量(50’)を前記第2移動手段(24)から追い出すために、前記第2移動手段(24)の経路(P2)に沿って前記廃棄手段(58)が配置される、請求項37に従属する請求項38に記載の装置。
  40. 前記形成手段(17)が前記投与量(50)を圧縮成形するために配置される、請求項1ないし39のいずれか一項に記載の装置。
  41. 前記形成手段(17)が、回転可能なカルーセル(26)の周辺領域内に装着された複数の金型(20)を備える、請求項40に記載の装置。
  42. 前記形成手段(17)が、前記投与量(50)から容器のプレフォームを形成するためにパンチデバイスと相互作用するダイデバイス(21)を備える、請求項40または41に記載の装置。
  43. 前記切断手段(3)が単一のナイフ(22)を備える、請求項1ないし42のいずれか一項に記載の装置。
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