JP5172964B2 - 冷却プラグ分離を有するパイプ押出システム - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックパイプを押し出すための押出システム及び方法に関し、詳細には、冷却プラグが押出装置から分離可能であるシステム及び方法に関する。

プラスチックパイプを製造するための押出装置はよく知られており、様々な横断面及び寸法のパイプを成形するのに使用されている。高強度プラスチックパイプに関して、パイプ壁は、半径方向の圧縮力に対するパイプの性能を向上させるか又は他の設計基準を満たすために複数のセクションを有する。埋設パイプの設置に関して、最も一般的な損傷の形態は内方向に座屈してしまうことである。様々な形態の波形二重壁パイプ、リブ付きパイプに加え、様々な形状の中実（ｓｏｌｉｄ）壁パイプが、様々な用途に利用可能である。二重壁の波形パイプは、様々な直径で利用可能であり、排水及び他の用途に一般的に使用されている。

パイプ成形装置は、移動金型トンネルを画定するコルゲーター又は移動金型ブロックシステムと組み合わせて押出機を含む。押出機は、金型ブロックと協働してパイプの形状を決定する押出ヘッドを含む。このようなシステムの例が、本特許出願人らの米国特許第５，５１６，４８２号明細書；同第６，１５５，８１３号明細書；同第６，０５４，０８９号明細書、及び同第６，３９９，００２号明細書に示されている。

移動金型トンネルは、押出ヘッドの上流に移動金型トンネルの一部を形成すると共に、押し出されたプラスチックがその形状を維持するのに十分に冷却するまで押出ヘッドの下流へ移動する、協働する対の駆動式金型ブロックを含む。ここで、金型ブロックは、パイプから分離して最初の位置へ戻る。金型ブロックは一般的に、エンドレス駆動コンベヤに接続されて、対向する金型ブロック列を形成する。金型ブロックを駆動して脈動（pulsating）コルゲーター（本特許出願人らの米国特許第６，９０５，３２５号明細書及び同第７，１０４，７７７号明細書を参照されたい）を形成することもできる。移動金型トンネルを形成するための様々な構成が、単一壁及び二重壁パイプの製造に一般的に使用されている。

５０センチメートル以上の直径を有する大径パイプの製造に関して、移動金型トンネルの速度は比較的遅く、金型トンネルを画定する金型ブロックは相当な質量を有する。大径パイプの製造は、パイプを成形するのに十分なプラスチックを提供する大容量の押出機を必要とする。押出機の高圧溶融プラスチックは、その流れを止めるのが難しいため押出システムの急停止は困難であり、一般的に、金型ブロックと冷却プラグとの間のいくつかの空隙（通常動作下では空である）内へ押し出されてこれらを充填する。

この過剰なプラスチックは、成形システムを損傷させる及び／又はこのシステムを動作モードに戻すのに必要な工程を大幅に複雑にする場合がある。

大径パイプの成形システムの突発的な急停止では、押出機の高圧及び高出力は、過剰なプラスチックが金型ブロックと冷却プラグとの間の金型ブロックキャビティ内に充填され硬化することによって部分的に弱められる。この過剰なプラスチックは、硬化すると、冷却プラグ及び金型ブロックにくっつくか又はこれらと結合し、移動金型トンネルのさらなる移動が妨げられることが多い。多くの場合、金型ブロックを関連する駆動構成から取り外し、硬化したプラスチックを金型ブロック及び冷却プラグから取り出さなくてはならない。これは、製造コスト並びに関連した生産時間及び／又は生産力の損失に多大な影響を与える、時間浪費的な労働集約的プロセスである。

本発明は、多くのこれらの問題を軽減するシステム及び方法に関する。

本発明によるパイプの製造のための成形システムが、
押出ヘッドを有する押出機と、
押出ヘッドの周りで係合して移動トンネル金型を形成し、該押出ヘッドの下流へ移動する、協働する対の駆動式金型ブロックと、
金型トンネル内にあると共に、解放機構を有する解放取り付け部（release mounting）によって押出ヘッドに解放可能に固定される冷却プラグとを備える。解放機構は、作動すると、冷却プラグが金型トンネル内にある間に該冷却プラグが押出ヘッドから分離することを可能にする。

本発明の一態様では、解放機構は、遠隔解放アクティベータ（remote release activator）によって作動される。

本発明の異なる態様では、遠隔解放アクティベータは手動スイッチである。

本発明のさらなる態様では、遠隔解放アクティベータは、パイプ成形システムのコントローラによって制御される電気スイッチである。

本発明の好ましい態様によれば、コントローラは、電気スイッチを作動させて冷却プラグを解放するために、コントローラによって使用される所定の冷却プラグ解放状態に関して、パイプ成形システムの動作状態を監視する、一連のセンサを含む。

本発明の異なる態様では、解放取り付け部は、解放機構が作動すると、冷却プラグを押出ヘッドから強制的に分離させる分離部材を含む。

本発明のさらに他の態様では、コントローラは、操作者への所定の警告状態を満たす監視された状態に基づいて作動する、操作者への警告アラームを含む。

本発明の異なる態様では、解放機構は、該解放機構が作動すると冷却プラグを押出ヘッドから分離させる力を提供する、ばね付勢された分離構成を含む。

本発明は、パイプ成形システムを制御する方法であって、該パイプ成形システムは、押出ヘッドを有する押出機と、移動金型トンネルを形成する、協働する対の駆動式金型ブロックと、移動金型トンネル内にあると共に、解放取り付け部によって押出ヘッドに解放可能に固定される冷却プラグとを備える、パイプ成形システムを制御する方法も含む。解放取り付け部は、作動によって冷却プラグが押出ヘッドから分離することを可能にする解放機構を含む。本方法は、パイプ成形システムの動作状態を監視すること、該監視された状態を、解放状態を決定するのに使用される所定の一組の状態と比較すること、及び決定される解放状態に基づいて、冷却プラグを押出ヘッドから分離することを可能にする解放機構を作動させることを含む。

本発明の好ましい実施形態が図面に示される。

パイプ成形システムの部分概略図である。 押出機の押出ヘッド、金型ブロック、及び冷却プラグの部分断面図である。 特定の動作状態の検出に応じて冷却プラグの自動分離を可能にする、冷却プラグが押出ヘッドに固定されている状態の成形装置の概略図である。 押出ヘッドからの冷却プラグの自動分離を制御するための一実施形態の部分外略図である。 押出ヘッドからの冷却プラグの分離を示す断面図である。 特定の検出される動作状態に応じて冷却プラグの自動分離を可能にする、冷却プラグを押出ヘッドに解放可能に固定するための代替的な構成を示す部分斜視図である。 パイプ成形モード配置における、図６の構成の断面図である。

パイプ成形システム２が、押出ヘッド６を有する押出機４を含む。冷却プラグ１４が、押出ヘッド６の端部７に取り付けられ、移動金型トンネル５を全体で画定する金型ブロック２０及び２２の列と協働する。押出ヘッド及び金型ブロックは、製造中のパイプの形状を決定する。溶融プラスチックが、押出ヘッド内の第１の溝路８に強制的に通されて、オリフィス９を通過して流れ込み波形パイプの外壁を形成する。第２のプラスチック流が、溝路１０に強制的に通されてオリフィス１１を通じて出て二重壁パイプの内壁を形成する。押出ヘッド、並びに移動金型トンネル５を形成する金型ブロック２０及び２２の様々な構成を使用することができる。例えばリブ付きパイプ、三重壁パイプのような、他の種類の高強度プラスチックパイプも製造することができることも理解することができる。したがって、図１は、成形システム２を画定する構成要素の一例として示される。

押出ヘッド６及び冷却プラグ１４のさらなる詳細、並びに循環金型ブロック２０との協働が、図２の断面図に示される。この例では、成形システムは急停止しており、押出機内の高圧により過剰なプラスチックが押出ヘッドを通じて押し出され続け、この過剰なプラスチックが循環金型ブロック２０の多数のキャビティを充填している。この過剰なプラスチックは、全体的に３０として示されており、第１のプラスチック押出オリフィス９の上流へも部分的に移動している。移動金型トンネルの急停止に伴い、押出機内の溶融プラスチックの高圧によって、この過充填状態が起きる。

図２に示される例では、押出機６内のプラスチックが流れ続けて圧力を解放し、この余分なプラスチックが金型ブロックのキャビティを充填している。プラスチックが硬化すると、過剰なプラスチックは様々な表面にくっついて金型ブロックを押出ヘッド６及び冷却プラグ１４に対して固定位置に事実上固定する。装置が急停止し、この過剰なプラスチック３０が硬化すると、コルゲーターは通常、閉塞物を除去するために解体を必要とする。多くの場合、金型ブロックを押出機から分離しなければならず、押出ヘッド、冷却プラグ、及び金型ブロックの大幅な整備（extensive service）が必要である。生産時間及び／又は生産力に大きな損失が生じる。さらに、過剰なプラスチックの圧力がコルゲーター及び／又は押出装置を損傷させる場合がある。

図３において、冷却プラグ１４は、冷却プラグと押出ヘッドとの間に、急停止又は生産ラインの停止中に過剰なプラスチックが蓄積することができるキャビティ又は空隙１７を形成するために、冷却プラグの押出ヘッド６からの分離及び解放を可能にする解放取り付け部４３を含む。解放取り付け部４３は、コントローラ４０によって制御される。コントローラ４０は、通常の動作状態だけでなく起こり得る停止状態（急停止状態）に関して、パイプ成形システム２の様々な動作状態を監視することが好ましい。たとえば、コントローラ４０は、過剰な押出機出力が引き起こす過負荷状態、金型ブロック列の駆動に関連するドライブ過負荷状態、失速状態、電源故障状態、及び／又は緊急停止状態に関して監視することができる。単純化された実施形態では、コントローラは操作者によって選択的に作動される手動スイッチである。

特に、大容量パイプの製造では、押出機出力が高いため、すぐに停止させるのが難しい。コントローラ４０は、装置を損傷させる及び／又はシステムを通常製造モードに戻す際に大幅な遅延を引き起こす場合がある突発的な停止状態に関して、パイプ成形システム２の動作状態を監視する。コントローラ４０は、可能性のある停止状態に関する操作者への警告を含むことができるが、これらの停止状態の多くは突発的なものであり、追加の装置又は保守の問題を回避するか又は最小限にするために即時反応を必要とする。コントローラは、即時停止を必要とする突発的な停止状態を認識すると、必要な工程を実行し、さらには冷却プラグの解放機構を作動させる。冷却プラグ１４ａが、押出ヘッド６から分離して過剰な溶融プラスチックを受け入れる空隙１７を形成するため、溶融プラスチックの超過圧力が散逸する。図６及び図７に示される実施形態では、解放取り付け部は、冷却プラグ１４ａを押出ヘッド６から自動分離することによって空隙１７を形成するための付勢構成も含む。

この構成によって、操作者は、システムが突発的に停止した後で、金型ブロック列の駆動を再開してあらゆる過剰なプラスチック及び冷却プラグを移動金型トンネルの下流端へ移動させることができる。

冷却プラグ１４ａを、該冷却プラグの周りの過剰なプラスチック及びプラスチックパイプの一部から取り外すことができる。この操作は比較的実行しやすい。本質的に、パイプ成形システム２は、閉塞物が取り除かれると迅速に製造モードに戻ることができる。

図４の部分斜視図は、ソレノイド型セパレータ４４を有する押出ヘッド６を示す。ピストンラム４６は、図４に後退位置で、図５に解放位置で示される。基本的に、ソレノイド４４は、電力がシステムに提供されるとき、ピストンラム４６を押出ヘッド内に後退させる。冷却プラグ１４ａを、押出ヘッドと当接させることができ、押出ヘッドに隣接した定位置に維持する。電力が中断されると、ピストンラム４６は、図５に示されるように自動的に移動して冷却プラグを押出ヘッドから分離する。冷却プラグの分離によって、冷却プラグと押出ヘッドとの間に溶融プラスチック受け入れ空隙１７が形成される。

過剰な溶融プラスチックの圧力も冷却プラグの分離を補助し得る。その後パイプ成形装置が作動すると、パイプの大きなセクションを取り外す必要が生じる。基本的に、冷却プラグは、金型ブロックと共に下流へ移動して移動金型トンネルを空にする。冷却プラグを内部に有するパイプは容易にアクセス可能であり、冷却プラグはパイプから取り外されて押出ヘッドに再び組み立てられる。このプロセスは、移動金型トンネルが空になっているため単純化される。コルゲーターの下流端での冷却プラグの取り外しは、システムを製造モードに戻すのに必要な工程及び時間を大幅に単純化する。過剰なプラスチックに最も露出されていた金型ブロックも、下流端で検査されて取り除くことができる。理解することができるように、交換用冷却プラグを設置して、製造を再開した後で元の冷却プラグを整備するほうがより時間効率的であり得る。

冷却プラグ１４ａを押出ヘッドに固定するための機械的機構が図６及び図７に示される。ロックリンク機構（lock linkage）５０は、冷却プラグの締め付けリップ５４と協働及び係合する枢動ロック部材５２を含む。分離ばね５６を、冷却プラグと押出ヘッドとの間に設けて、圧縮して、成形装置の通常動作中に圧縮状態で保持する。基本的に、機械的ロックリンク機構５０が図７に示すように係合位置にある状態で、冷却プラグ１４ａは押出ヘッドと係合したまま保持される。電力をピストンアクチュエータ５８に供給して図７の固定位置を維持する。電源故障が起きると、機械的ロックリンク機構を本質的に自由に開放することができ、分離ばね５６は冷却プラグ１４ａを押出ヘッドから強制的に分離する。

電力中断又は他の状態時に、冷却プラグを押出ヘッドから自動分離することを可能にするための他の構成を使用してもよい。コントローラ４０は、所望であれば分離が生じる前に、時間遅延を含むこともできる。このような時間遅延は、停止時及び／又は停止後に押出機の動作状態に基づいて変えることができる。冷却プラグを分離して冷却プラグと押出ヘッドとの間の連結点に付加的な空間を形成することによって、超過圧力又は過剰な溶融プラスチックを軽減することが好ましい。この特徴のみで、超過圧力によって引き起こされる、特に金型ブロックとコルゲーターの駆動構成とに対する損傷を防ぐように作用することができる。

解放可能な冷却プラグのこのシステムは、操作者にアクセス可能な手動スイッチと共に使用することもできる。操作者は、手動スイッチを使用して、解放取り付け部を作動させて冷却プラグの押出ヘッドからの分離を可能にすることができる。

さらに、冷却プラグの分離構成は、パイプ成形システムを通常製造に戻すのに必要な工程を大幅に単純化する。例えば、プラスチックが硬化し、冷却プラグが分離すると、過剰なプラスチックが押出ヘッドと冷却プラグとの間の間隙に蓄積して硬化する。金型ブロックは、冷却プラグ及びプラスチック閉塞物を押出ヘッドの下流へ移動させながら徐々に前進して移動金型トンネルを空にすることができる。次いで、冷却プラグを取り外して、空になった移動金型トンネル内に再設置することができる。

本発明の様々な好ましい実施形態を本明細書において詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく変形を本発明に対して行うことができることを当業者は理解するであろう。

Claims (10)

1. パイプの製造のための成形システムであって、
   押出ヘッドを有する押出機と、
   前記押出ヘッドの周りで係合して移動トンネル金型を形成し、該押出ヘッドの下流へ移動する、協働する対の駆動式金型ブロックと、
   前記金型トンネル内にあると共に、解放機構を有する解放取り付け部によって前記押出ヘッドに解放可能に固定される冷却プラグであって、前記解放機構は、作動すると、前記冷却プラグが前記金型トンネル内にある間に該冷却プラグが前記押出ヘッドから分離することを可能にする、冷却プラグと、
   を備える、成形システム。
2. 前記解放機構は、遠隔解放アクティベータによって作動する、請求項１に記載の成形システム。
3. 前記遠隔解放アクティベータは手動スイッチである、請求項２に記載の成形システム。
4. 前記遠隔解放アクティベータは、前記パイプ成形システムのコントローラによって制御される電気スイッチである、請求項２に記載の成形システム。
5. 前記コントローラは、前記パイプ成形システムの動作状態を監視する一連のセンサを含み、前記電気スイッチを作動させて前記冷却プラグを解放するために、該コントローラによって使用される所定の冷却プラグ解放状態に関して前記動作状態を監視する、請求項４に記載の成形システム。
6. 前記解放取り付け部は、前記解放機構が作動すると、前記冷却プラグを前記押出ヘッドから強制的に分離させる分離部材を含む、請求項１に記載の成形システム。
7. 前記コントローラは、操作者への所定の警告状態を満たす前記監視された状態に基づいて作動する操作者への警告アラームを含む、請求項５に記載の成形システム。
8. 前記分離部材はばね部材である、請求項６に記載の成形システム。
9. 前記解放機構は、該解放機構が作動すると前記冷却プラグを前記押出ヘッドから分離させる力を提供する、ばね付勢された分離構成を含む、請求項４に記載の成形システム。
10. パイプ成形システムを制御する方法であって、該パイプ成形システムは、押出ヘッドを有する押出機と、移動金型トンネルを形成する、協働する対の駆動式金型ブロックと、前記移動金型トンネル内にあると共に、解放機構を有する解放取り付け部によって前記押出ヘッドに解放可能に固定される冷却プラグであって、前記解放機構の作動によって、前記冷却プラグが前記押出ヘッドから分離することを可能にする、冷却プラグとを有し、該方法は、前記パイプ成形システムの動作状態を監視すること、該監視された状態を、解放状態を決定するのに使用される所定の一組の状態と比較すること、及び決定される解放状態に基づいて、前記冷却プラグを前記押出ヘッドから分離することを可能にする前記解放機構を作動させることを含む、方法。

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