JP5902874B1 - ガラスびんの成形装置 - Google Patents

Abstract

口型２０の合い目開き発生を抑止し、口型２０とシンブル２２のセンターずれを抑止し、口型２０の使用回数を延ばして、ガラスびん製造のコスト低減を図る。ガラスびんの成形装置２００Ａ，２００Ｂは、口型２０と、ガイドリング２１と、シンブル２２を備え、口型２０の下部２０Ｂは、口型２０の中心軸Ｐａに垂直な面内で中心軸Ｐａからの距離が一定となる外向きの被当接面３０を備え、シンブル２２の嵌合部２２Ａは、被当接面３０に当接する内向きの当接面３１を有する。

Description

本発明は、ガラスびんの口部を成形する成形装置に関する。

ガラスびんの成形は、一般に、溶融ガラスの塊（通称「ゴブ」という）から半製品としてのパリソンを成形する工程と、パリソンからブロー成形で製品のガラスびんを成形する工程の２段階で行われており、パリソンを成形する工程がブロー成形の場合をブローアンドブロー方式と呼び、パリソンを成形する工程がプレス成形の場合をプレスアンドブロー方式と呼んでいる。

パリソンの成形では、ガラスびんの口部のみが製品形状に成形され、その他の部位は中間的な成形物となる。このような成形を行う従来の成形装置１００Ａ，１００Ｂは、図１に示すように、パリソンの金型（粗型）１、口型２、ガイドリング３、シンブル４、プランジャ５を基本的な構成として備えている。

図１（ａ）に示した成形装置１００Ａは、口型２内に挿入することでガラスびんの口部を成形するプランジャ５から吹き出す圧縮空気（カウンターブロー）によって、粗型１内でのパリソンの成形を行うものであり、前述したブローアンドブロー方式におけるパリソンの成形装置である（下記特許文献１参照）。また、図１（ｂ）に示した成形装置１００Ｂは、口型２内に挿入することでガラスびんの口部を成形するプランジャ５を粗型１内にも挿入して、口部の成形と粗型１内でのパリソンの成形を行うものであり、前述したプレスアンドブロー方式におけるパリソンの成形装置である（例えば、下記特許文献２参照）。

このような成形装置１００Ａ，１００Ｂにおいて、粗型１は、ゴブ投入口１Ａが上部に設けられ、成形時にはゴブ投入口１Ａにバッフル１Ｂが装着されて、バッフル１Ｂを介して図示省略したセッツルブロー供給手段が接続される。口型２は、ガラスびんの口部の外形を成形する姿面２Ａを有する割型であって、縦方向に沿った合わせ面を有しており、その上部が一対の割型である粗型１の下部に装着される。ガイドリング３は、口型２に挟持されてその内部に保持され、口型２内に進入するプランジャ５をガイドする開口３Ａを有すると共に、ガラスびんの口部における天面を成形する姿面を有している。

また、成形装置１００Ａ，１００Ｂにおいて、シンブル４は、口型２の下部に係合して、口型２に進入するプランジャ５の上下動を案内するものであり、プランジャ５は、ガイドリング３の開口３Ａにガイドされて、口型２内に進入し、口型２内に圧入されたゴブを口型２の姿面２Ａに圧接するものである。

図１（ａ）に示した成形装置１００Ａは、操作部１０において、図示省略したロッドにプランジャアダプタ１１を介してプランジャ５の下端部が接続されている。成形装置１００Ａのプランジャ５は、頂部にチップ部５Ａを備えており、このチップ部５Ａと口型２との間で口部の成形がなされる。また、粗型１内でのパリソンの成形時には、プランジャ５は一端下降してガイドリング３の開口３Ａを開放し、カウンタブロー孔５０から吹き出される圧縮空気でパリソンの成形がなされる。成形装置１００Ａのプランジャ５には、カウンタブロー孔５０に連通する通気孔５１が中心部に設けられ、この通気孔５１がプランジャアダプタ１１内の通気流路１１Ａに接続されている。

図１（ｂ）に示した成形装置１００Ｂは、操作部１０において、ロッド１２の先端にプランジャアダプタ１３及びスプリットリング１４を介してプランジャ５の下端部が接続されている。この成形装置１００Ｂのシンブル４は、インナースリーブと呼ばれており、図示の例では、その先端が口型１内でガイドリング３に係合している。プランジャ５は、ガイドリング３の開口３Ａに挿入され、更に粗型１内に挿入される際に、口部の成形とパリソンの成形を連続して行う。

特開平９−５９０３１号公報 特開平１１−１３０４４６号公報

このようなガラスびんの口部を成形する成形装置１００Ａ，１００Ｂでは、口型２は、繰り返しの使用で熱ひずみや摩耗などによる変形が生じ易い部品である。このため、ガラスびんの口部を高い精度で成形するには、口型２をある程度の使用回数で随時新しいものに交換することが不可欠になっている。

口型２の使用回数が増えると、変形によって合い目開きが生じ易くなる。口型２の上部は粗型１の下部で抱かれているので比較的合い目開きは少ないが、口型２の下部でガイドリング３を保持している部分は、使用回数の増加に伴って合い目開きが発生し易くなる。口型２に合い目開きが生じると、口部の天面の成形において口部合い目咬み出しと呼ばれる欠点が生じ易くなり、成形品質が低下する。これを避けるために、従来は、口型２の交換頻度を高めることがなされており、これによってガラスびんの製造コストが高くなる問題があった。

また、前述した従来の成形装置は、口型２の下部内側にシンブル４の上部を挿入して両者の係合を図っている。このため、口型２の下部とシンブル４の上部との係合を隙間無く行おうとすると、シンブル４の上部外径の寸法精度のばらつきによって、シンブル４の上部が口型２を押し開けることになりかねない。そこで、このような状態を避けるために、口型２の下部とシンブル４の上部との係合は、ある程度の間隙を持たせた係合にならざるを得ず、口型２とシンブル４のセンターずれが避けられない構造になっている。

口型２とシンブル４のセンターずれは、それぞれの加工精度で最小限に抑えられているが、繰り返しの使用による摩耗と変形でこれが大きくなると、このセンターずれに起因して口型２とプランジャ５とのセンターずれや、ガイドリング３の開口３Ａとプランジャ５とのセンターずれが生じやすくなり、高い成形品質の確保が困難になる。ガラスびんの口部において高い成形品質を確保するには、口型２の下部とシンブル４の上部との係合に高い寸法精度が要求されると共に、口型２の交換頻度を高めることが必要になるので、これによってもガラスびんの製造コストが高くなる問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、口型の合い目開き発生を抑止すること、口型とシンブルのセンターずれを抑止すること、口型の使用回数を延ばし、ガラスびん製造のコスト低減を図ること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明に係るガラスびんの成形装置は、以下の構成を具備するものである。

ガラスびんの口部を成形する成形装置であって、ガラスびんの口部外形の姿面を有する割型である口型と、前記口型に挟持されてその内部に保持され、ガラスびんの口部における天面を成形するガイドリングと、前記ガイドリングの開口を通って前記口型内に進入するプランジャと、前記口型の下部に嵌合する嵌合部を有して前記プランジャの上下動を案内するシンブルとを備え、前記口型の下部は、前記口型の中心軸に垂直な面内で当該中心軸からの距離が一定となる外向きの被当接面を備え、前記シンブルの嵌合部は、前記被当接面に当接する内向きの当接面を有することを特徴とするガラスびんの成形装置。

このような特徴を有するガラスびんの成形装置は、シンブルの嵌合部における内向きの当接面が口型下部の外向きの被当接面に当接することで、シンブルによって口型の下部が抱き合わせられることになり、口型の合い目開きの発生を抑止することができる。シンブルの嵌合部における当接面を口型下部における被当接面に当接させることで、シンブルの中心軸と口型の中心軸を一致させることができるので、両者のセンターずれに伴う成形品質の低下を回避することができる。複数回の使用に対して口型の合い目開きや口型とシンブルとのセンターずれが生じ難くなるので、口型の使用回数を増やすことができ、ガラスびんの製造コストを下げることができる。

従来のガラスびんの成形装置を示した説明図（要部断面図）である（（ａ）がブローアンドブロー方式において口部を成形する成形装置であり、（ｂ）がプレスアンドブロー方式において口部を成形する成形装置）。 本発明の実施形態に係るガラスびんの成形装置（ブローアンドブロー方式の例）の要部を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るガラスびんの成形装置（プレスアンドブロー方式の例）の要部を示した説明図である。 図２におけるＡ部拡大図（（ａ）がＡ部全体拡大図、（ｂ）がＡ部内のＢ部拡大図）である。 図３におけるＡ部拡大図（（ａ）がＡ部全体拡大図、（ｂ）がＡ部内のＢ部拡大図）である。 型制作時の寸法公差によるクリアランスを示す説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図２及び図３は、本発明の実施形態に係るガラスびんの成形装置の要部を示している。図２に示した例が、図１（ａ）のように、ブローアンドブロー方式において口部を成形する成形装置であり、図３に示した例が、図１（ｂ）のように、プレスアンドブロー方式において口部を成形する成形装置である。以下、共通の部位には同一符号を付して重複説明を省略する。

図２に示した成形装置２００Ａは、口型２０、ガイドリング２１、シンブル２２を備えており、これらは、図１（ａ）に示した成形装置１００Ａにおける口型２、ガイドリング３、シンブル４として適用されて、成形装置２００Ａのその他の構成は成形装置１００Ａと同様にすることができる。

図３に示した成形装置２００Ｂは、口型２０、ガイドリング２１、シンブル２２を備えており、これらは、図１（ｂ）に示した成形装置１００Ｂにおける口型２、ガイドリング３、シンブル４として適用され、成形装置２００Ｂのその他の構成は成形装置１００Ｂと同様にすることができる。成形装置２００Ｂのシンブル２２は、インナースリーブと呼ばれるものである。

口型２０、ガイドリング２１、シンブル２２は、前述した口型２、ガイドリング３、シンブル４と共通の機能を有しており、その共通機能については重複説明を省略するが、口型２０は、その中心軸Ｐａに軸対称な姿面２０Ａを有しており、ガイドリング２１は、開口２１Ａを備えており、開口２１Ａの中心が中心軸Ｐａと一致するように、口型２０内に保持されている。

口型２０の上部は、図示省略したパリソンを成形する粗型の下部に装着される。図２に示した成形装置２００Ａでは、図示省略したプランジャが、カウンタブロー孔を備え、カウンタブロー孔から吹き出す空気圧でパリソンを成形し、図３に示した成形装置２００Ｂでは、図示省略したプランジャが粗型内に進入してパリソンを成形する。

成形装置２００Ａ，２００Ｂは、シンブル２２が嵌合部２２Ａを備えており、この嵌合部２２Ａが口型２０の下部２０Ｂに嵌合している。図２及び図３のＡ部は、シンブル２２における嵌合部２２Ａと口型２０の下部２０Ｂを示しており、図４及び図５にそれぞれ、図２のＡ部拡大図と図３のＡ部拡大図を示している。

図４及び図５に示すように、口型２０の下部２０Ｂは、外向きの被当接面３０を備えており、シンブル２２の嵌合部２２Ａは、口型２０の被当接面３０に当接する内向きの当接面３１を備えている。被当接面３０は、口型２０の中心軸Ｐａ（図２及び図３参照）に垂直な面内で中心軸Ｐａからの距離が一定となる面であり、中心軸Ｐａに垂直な面で切ると、その垂直な面上に中心軸Ｐａを中心とする円又は円弧を描く面である。被当接面３０は、中心軸Ｐａの周りに沿って形成されるが、その全周に亘って形成される必要は無く、中心軸Ｐａ周りの一部に形成されていてもよい。

口型２０の被当接面３０は、口型２０の下部２０Ｂにおいて、中心軸Ｐａ周りに環状に形成される下向きの凹部２０Ｃの内壁に形成されている。また、図示の例では、被当接面３０は、口型２０の中心軸Ｐａからの距離が中心軸Ｐａの上方に行くに連れて徐々に大きくなるテーパ面になっている。被当接面３０におけるテーパ面のテーパ角θは、垂直面に対して５°程度の下向きテーパ角に設定することができる（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）。

これに対して、シンブル２２の嵌合部２２Ａに設けられる内向きの当接面３１は、嵌合部２２Ａの上部において、シンブル２２の中心軸Ｐｂ（図２及び図３参照）周りに環状に形成される上向きの凹部２２Ｂの内壁に形成されている。図示の例では、当接面３１は、シンブル２２の中心軸Ｐｂからの距離が中心軸Ｐｂの上方に行くに連れて徐々に大きくなるテーパ面になっている。図示の例では、当接面３１におけるテーパ面のテーパ角θは、垂直面に対して５°程度の上向きテーパ角（被当接面３０のテーパ角と同じ角度）に設定することができる（図４（ｂ）及び図５の（ｂ）参照）。

このように、口型２０の下部２０Ｂに被当接面３０を設け、シンブル２２の嵌合部２２Ａに、被当接面３０に当接する当接面３１を設けると、口型２０の下部２０Ｂにシンブル２２の嵌合部２２Ａを嵌合させた際に、外向きの被当接面３０と内向きの当接面３１が当接して、シンブル２２の内向きの当接面３１が口型２０の外向きの被当接面３０を抱き込むことになり、割型である口型２０をシンブル２２で抱き合わせて、口型２０の合わせ面を密着させることができる。

この際、被当接面３０の中心軸Ｐａからの距離と当接面３１の中心軸Ｐｂからの距離を一致させると、合い目開きの生じない口型２０を得ることができると共に、口型２０の中心軸Ｐａとシンブル２２の中心軸Ｐｂを一致させ、口型２０とシンブル２２のセンターずれを無くすことができる。

そして、この被当接面３０と当接面３１を、それぞれ同じテーパ角のテーパ面にすることで、軸方向に沿って、口型２０の下部２０Ｂにシンブル２２の嵌合部２２Ａを嵌合させる力が、口型２０の合わせ面を密着させる方向の力に変換されることになり、強固に口型２０における合わせ面を密着させることができる。

また、被当接面３０と当接面３１とをテーパ面にすることで、摩擦抵抗無く、口型２０の下部２０Ｂとシンブル２２の嵌合部２２Ａとを嵌合させることができる。口型２０とシンブル２２は、一つのパリソンを成形する毎に離脱され、次のパリソンを成形するために嵌合されるので、連続したパリソンの成形では、離脱と嵌合が繰り返されることになる。これに対し、被当接面３０と当接面３１とをテーパ面にすることで、離脱・嵌合時の摩擦による変形が少なくなり、口型２０とシンブル２２の耐久性を高めることができる。

図４及び図５に示すように、被当接面３０と当接面３１とが当接した状態では、口型２０の下部２０Ｂに設けた凹部２０Ｃの底面２０Ｃ１と、この凹部２０Ｃ内のシンブル２２の頂部２２Ｃとの間に間隙Ｓ１が形成されている。また、被当接面３０と当接面３１とが当接した状態では、シンブル２２の嵌合部２２Ａに設けた凹部２２Ｂの底面２２Ｂ１と、この凹部２２Ｂ内の口型２０の底面２０Ｄとの間に間隙Ｓ２が形成されている。これによって、被当接面３０と当接面３１との当接を隙間無く行うことが可能になる。

図４及び図５に示した例では、口部２０の下部２０に設けた凹部２０Ｃの内壁に被当接面３０を形成し、シンブル２２の嵌合部２２Ａに設けた凹部２２Ｂの内壁に当接面３１を形成しているが、これに限らず、凹部２０Ｃや凹部２２Ｂを設けること無く、口部２０の下部２０の外周面に外向きの被当接面３０を形成し、シンブル２２の嵌合部２２Ａの内周面に内向きの当接面３０を形成するようにしてもよい。

図４及び図５に示すように、シンブル２２の嵌合部２２Ｂは、被当接面３０に当接面３１が当接した状態で、ガイドリング２１の下面２１Ｂに当接する上端面２２Ｄを有している。このように、シンブル２２の上端面２２Ｄがガイドリング２１の下面２１Ｂに当接することで、ガイドリング２１を口型２０内で位置決めすることができるので、ガイドリング２１と口型２０との隙間を無くすことができ、バリの発生を抑止して成形品質を高めることができる。

なお、図４及び図５に示した状態は、実際にガラスびんの口部の成形が行われているときの一状態を示している。実際に口部の成形が行われているときには、口型２０とガイドリング２１とシンブル２２には、熱膨張が生じ、繰り返しの成形によって摩耗が生じる。このため、このような熱膨張や繰り返し成形による摩耗を考慮して、口型２０とガイドリング２１とシンブル２２の型制作時に、所定の寸法公差を設けることは当業者にとっての設計事項である。

図６は、所定の寸法公差を設けた場合の形成例を示している。この例では、ガイドリング２１の下面２１Ｂにシンブル２２の上端面２２Ｄを当接した状態で、シンブル２２の嵌合部２２Ｂでは、被当接面２０と当接面３１との間にクリアランスｐが形成されるようにしている。このようなクリアランスｐ（例えば、ｐ＝０〜０．３ｍｍ）を設けることで、成形時の熱膨張による寸法変化や繰り返し成形によってガイドリング２１の下面２１Ｂとシンブル２２の上端面２２Ｄとの接触箇所に生じる摩耗による寸法変化が、クリアランスｐに吸収され、成形時に図４及び図５に示す状態を長期間維持することができる。これにより、口型２０、ガイドリング２１、シンブル２２の交換寿命を長期化することが可能になる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るガラスびんの成形装置２００Ａ，２００Ｂは、シンブル２２の嵌合部２２Ａにおける内向きの当接面３１が口型２０の下部２０Ｂの外向きの被当接面３０に当接することで、シンブル２２によって口型２０の下部２０Ｂが抱き合わせられることになり、口型２０の合い目開きの発生を抑止することができる。シンブル２２の嵌合部２２Ａにおける当接面３１を口型２０の下部２０Ｂにおける被当接面３０に当接させることで、シンブル２２の中心軸Ｐｂと口型２０の中心軸Ｐａを一致させることができるので、両者のセンターずれに伴う成形品質の低下を回避することができる。複数回の使用に対して口型２０の合い目開きや口型２０とシンブル２２とのセンターずれが生じ難くなるので、口型２０の使用回数を増やすことができ、ガラスびんの製造コストを下げることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

Claims (6)

1. ガラスびんの口部を成形する成形装置であって、
   ガラスびんの口部外形の姿面を有する割型である口型と、
   前記口型に挟持されてその内部に保持され、ガラスびんの口部における天面を成形するガイドリングと、
   前記ガイドリングの開口を通って前記口型内に進入するプランジャと、
   前記口型の下部に嵌合する嵌合部を有して前記プランジャの上下動を案内するシンブルとを備え、
   前記口型の下部は、前記口型の中心軸に垂直な面内で当該中心軸からの距離が一定となる外向きの被当接面を備え、
   前記シンブルの嵌合部は、前記被当接面に当接する内向きの当接面を有することを特徴とするガラスびんの成形装置。
2. 前記被当接面は、前記口型の中心軸からの距離が当該中心軸の上方に行くに連れて徐々に大きくなるテーパ面であり、
   前記当接面は、前記シンブルの中心軸からの距離が当該中心軸の上方に行くに連れて徐々に大きくなるテーパ面であることを特徴とする請求項１に記載されたガラスびんの成形装置。
3. 前記シンブルの嵌合部は、前記被当接面に前記当接面が当接した状態で、前記ガイドリングの下面に当接する上端面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載されたガラスびんの成形装置。
4. 前記被当接面は、前記口型の下部における下向きの凹部内に形成され、前記当接面は、前記シンブルの嵌合部における上向きの凹部内に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたガラスびんの成形装置。
5. 前記口型の上部はパリソンを成形する粗型の下部に装着され、
   前記プランジャは、前記粗型内に進入してパリソンを成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載されたガラスびんの成形装置。
6. 前記口型の上部はパリソンを成形する粗型の下部に装着され、
   前記プランジャは、カウンタブロー孔を備え、当該カウンタブロー孔から吹き出す空気圧で前記パリソンを成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載されたガラスびんの成形装置。

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