JP5925382B2 - ストレッチブローモールド成形システム - Google Patents

Description

下記の実施形態は、ブローモールド成形に関するものであり、とくにストレッチブローモールド成形システムに関するものである。

ブローモールド成形は、プリフォーム部材を所望の製品にモールド成形するための知られている一般的な方法である。プリフォームは、その一方の端部に加圧気体を供給するための開口部を備えているおおむねチューブ形状を有したものである。加圧気体は、典型的には空気であるが、他の気体が用いられてもよい。
１つの特定のタイプのブローモールド成形としてはストレッチブローモールド成形（ＳＢＭ）が挙げられる。典型的なＳＢＭの用途では、１つの弁ブロックが、モールド成形用キャビティの中へプリフォームを広げるための低圧気体および高圧気体の両方を提供するようになっている。モールド成形用キャビティは、所望の製品の外形を有している。ＳＢＭは種々様々な用途で用いることができるが、最も広く用いられている用途のうちの１つは飲料水用のボトルの如きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製品の生産である。典型的には、ＳＢＭプロセスでは、プリフォームの中に挿入される伸張棒に低圧流体が供給されてプリフォームが長手方向に沿っておよび半径方向外側に向けて伸ばされ、次いで、高圧流体が供給されてプリフォームがモールド成形用キャビティの中で広げられる。伸張棒に低圧流体を供給することは、モールド成形サイクルのブロー成形前行程と通常呼ばれる。プリフォームをモールド成形用キャビティ内で広げる高圧流体を供給することは、モールド成型サイクルのブロー成形行程と通常呼ばれる。低圧流体の供給および高圧流体の供給はブローモールド成形弁を用いて制御することができる。これにより得られた製品は、モールド成形用キャビティの形状に一致する外形を有したおおむね中空の形状を有している。次いで、プリフォーム内の気体が１つ以上の排気弁を介して排出される。このプロセスが各ストレッチブローモールド成形サイクルにおいて繰り返される。

図１には、従来のブローモールド成形弁ブロック組立体１００が示されている。従来のブローモールド成形弁ブロック組立体１００は、弁ブロック１０２と、伸張棒１０４と、制御チャンバ１０６ａ〜１０６ｄと、動作チャンバリング１０８ａ〜１０８ｄと、動作ピストン１１０ａ〜１１０ｄと、パイロット弁１１２とを備えている。伸張棒１０４は、中央チャンバ１０１を鉛直方向に通って、弁ブロック１０２の底部から外に出るように延びている。弁ブロック１０２は、中央チャンバ１０１内にかつ伸張棒１０４の回りに鉛直方向に積み重ねられた４組の弁を有している。例えば、これら４組の弁は、ブロー成形前弁、ブロー成形弁、空気回収弁および排気弁に相当するようになっていてもよい。明らかなように、弁ピストン１１０ａ〜１１０ｄの各々の位置を制御するためにパイロット弁１１２によりパイロット空気が供給されるようになっている。図から分かるように、弁ピストン１１０ａ、１１０ｂは開放位置にあり、弁ピストン１１０ｃ、１１０ｄは閉鎖位置にある。また、弁ブロック１０２は、複数の流入口ポートおよび流出口ポート１１４、１１６、１１８をさらに有している。使用時、弁ピストンは、弁ブロック１０２を流れる加圧気体の流れを導くためにさまざまなパイロット弁１１２を用いて制御される。図示されている４つの弁に加えて、伸張棒１０４の位置を制御するには少なくともさらに１つの弁または電気モータが必要となる。

典型的には、ブローモールド成形プロセスはブロー成形前行程から開始される。この過程中、最大約１２バー（１７４ｐｓｉ）の圧力がプリフォームに加えられ、それと同時に、プリフォームが伸張棒１０４により長手方向に伸ばされる。このブロー成形前行程時、モールド成形用キャビティに対してプリフォームを広げる前にプリフォーム材料を長手方向に沿って実質的に均一に伸ばすことが試みられる。
いったんブロー成形前行程が完了すると、ブロー成形前弁が閉じられ、ブロー成形弁が開かれ、伸ばされたプリフォームにブロー成形圧力が加えられる。ブロー成形行程が完了すると、ブロー成形弁を閉じ、空気回収弁を開くことができる。空気回収行程中、ブロー成形圧力の一部を後の使用のために回収することができる。例えば、ブロー成形圧力は、次のブロー成形前行程のために再利用されるようになっていてもよい。最後に、排気弁が開かれ、形成された製品から残っている圧力が除去される。

ブロー成形前行程およびブロー成形行程に必要な空気に伴うコストに起因して、用いられる空気の量を削減し、また、空気をプリフォームまで移送するのに必要なエネルギーを削減する試みが多くなされてきた。１つの先行技術の試みとしては、単一の比例弁を用いてプリフォームに空気を供給することが挙げられる。本出願人らに譲渡されている国際公開２０１１/１５４３２６号には、このようなアプローチが記載されている。比例弁は、当該技術分野において一般的に知られており、完全開放位置と完全閉鎖位置との間の実質的にどの位置であっても弁のポートを開くことができるように働く。従って、従来の弁のような単純なオン／オフ動作ではなく、比例弁は、完全開放位置と完全閉鎖位置との間において動作状態を維持することができる。’３２６特許出願書により提案されているアプローチは、状況によっては適切な比例制御を提供するものの、ブロー成形前圧力およびブロー成形圧力のために単一の比例弁を用いるには重大な欠点を有している。例えば、比例弁は、比例ソレノイドで制御されることが多く、比例弁の運転に伴うエネルギーおよびコストを増大させてしまう場合がある。さらに、’３２６特許出願により提案されているシステムは単一の圧力供給源を用いるようになっており、当該単一の圧力供給源は、高ブロー成形圧力、すなわち４０バー（５８０ｐｓｉ）である必要がある。単一の圧力供給源の場合、モールド成形サイクルの終了時において空気の一部を回収することが困難、もっといえば不可能である。従って、当該システムは、空気の一部を回収することができず、空気を過剰に消費してしまうという問題がある。
下記の実施形態により、これらの問題および他の問題が克服され、技術進歩がもたらされる。下記の実施形態は、低圧供給源および高圧供給源と流体連通する単一ブローモールド成形弁を備えているストレッチブローモールド成形システムを提供している。低圧供給源をブロー成形前行程時に用い、高圧供給源をブロー成形行程時に用いることができる。

一実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システムが提供されている。かかるストレッチブローモールド成形システムは、移動可能な伸張棒を有するシリンダと、ブローモールド成形弁とを備えている。一実施形態によれば、ブローモールド成形弁は、 第一の加圧流体供給源と流体連通する第一の流体ポートと、第二の加圧流体供給源と流体連通する第二の流体ポートとを有している。一実施形態によれば、ブローモールド成形弁は、シリンダと流体連通するとともに、第一の流体ポートと第二の流体ポートとのうちのいずれかと選択的に流体連通する第三の流体ポートとをさらに有している。

一実施形態に従ってモールド成形用キャビティ内でプリフォームをストレッチブローモールド成形するための方法が提供されている。モールド成形用キャビティは、シリンダおよび当該シリンダ内で移動可能な伸張棒を備えているストレッチブローモールド成形システムと結合されている。一実施形態によれば、かかる方法は、ブローモールド成形弁を第一の位置から第二の位置へ移動させるステップであって、ブローモールド成形弁の第一の流体ポートが第一の加圧流体供給源と流体連通し、第三の流体ポートがプリフォームと流体連通する、ステップを有している。一実施形態によれば、かかる方法は、第一の加圧流体供給源からブローモールド成形弁を介して供給される加圧気体を用いてプリフォームを第一の圧力へ加圧するステップをさらに有している。一実施形態によれば、かかる方法は、シリンダから外側に向け長手方向に沿って伸張棒を移動させてプリフォームを伸ばすステップと、ブローモールド成形弁を第二の位置から第三の位置へ移動させるステップであって、ブローモールド成形弁の第二の流体ポートが第二の加圧流体供給源と流体連通するステップとをさらに有している。一実施形態によれば、かかる方法は、第二の加圧流体供給源からブローモールド成形弁を介して供給される加圧気体を用いてプリフォームを第二の圧力へ加圧するステップをさらに有している。

態様
ある態様によれば、ストレッチブローモールド成形システムは、移動可能な伸張棒を有するシリンダと、 ブローモールド成形弁とを備えており、当該ブローモールド成形弁が、 第一の加圧流体供給源と流体連通する第一の流体ポートと、 第二の加圧流体供給源と流体連通する第二の流体ポートと、 シリンダと流体連通するとともに、第一の流体ポートと第二の流体ポートとのうちのいずれかと選択的に流体連通する第三の流体ポートとを有している。

好ましくは、第一の加圧流体供給源が第一の圧力にあり、第二の加圧流体供給源が第一の圧力よりも高い第二の圧力にある。
好ましくは、排気口と流体連通するとともに、第三の流体ポートと選択的に流体連通する第四の流体ポートをさらに備えている。
好ましくは、ブローモールド成形弁がスプール弁である。
好ましくは、ストレッチブローモールド成形システムはブローモールド成形弁のスプールが、第一の加圧流体供給源または第二の加圧流体供給源からスプールに加えられる付勢力を実質的にキャンセルするための第一のおよび第二の対向する壁を有している。
好ましくは、ブローモールド成形弁がグランドレススプール弁である。
好ましくは、ストレッチブローモールド成形システムは第一の加圧流体供給源と第一の流体ポートとの間に配置される逆止弁をさらに備えている。
好ましくは、ストレッチブローモールド成形システムはシリンダと結合されるとともに、第三の流体ポートと流体連通するモールド成形用キャビティをさらに備えている。

他の態様によれば、シリンダと、当該シリンダ内で移動可能な伸張棒とを有するストレッチブローモールド成形システムと結合するモールド成形用キャビティ内でプリフォームをストレッチブローモールド成形するための方法は、ブローモールド成形弁を第一の位置から第二の位置へ移動させるステップであって、ブローモールド成形弁の第一の流体ポートが第一の加圧流体供給源と流体連通し、第三の流体ポートがプリフォームと流体連通する、ステップと、第一の加圧流体供給源からブローモールド成形弁を介して供給される加圧気体を用いてプリフォームを第一の圧力へ加圧するステップと、シリンダから外方に伸張棒を移動させてプリフォームを長手方向に向けて伸ばすステップと、ブローモールド成形弁を第二の位置から第三の位置へ移動させるステップであって、ブローモールド成形弁の第二の流体ポートが第二の加圧流体供給源と流体連通する、ステップと、第二の加圧流体供給源からブローモールド成形弁を介して供給される加圧気体を用いてプリフォームを第二の圧力へ加圧するステップとを有する。
好ましくは、第一の加圧流体供給源が第一の圧力にあり、第二の加圧流体供給源が第一の圧力よりも高い第二の圧力にある。

好ましくは、かかる方法は、第四の流体ポートを第三の流体ポートと選択的に流体連通させるようにブローモールド成形弁を第一の位置に移動させるステップであって、第四の流体ポートが排気口と流体連通する、ステップをさらに有する。
好ましくは、ブローモールド成形弁はスプール弁である。
好ましくは、かかる方法は、第一の加圧流体供給源および第二の加圧流体供給源がブローモールド成形弁のスプールの第一の壁に作用している状態で、第一の方向に向けてスプールを付勢するステップと、第一の加圧流体供給源および第二の加圧流体供給源が第一の壁とは反対側のスプールの第二の壁に作用している状態で、反対方向である第二の方向に向けてスプールを付勢するステップとをさらに有する。
好ましくは、ブローモールド成形弁はグランドレススプール弁である。
好ましくは、第一の加圧流体供給源と第一の流体ポートとの間に逆止弁を配置するステップをさらに有する。

従来のブローモールド成形弁ブロック組立体を示す図である。 一実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システムを示す図である。 一実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システムを示す断面図である。 他の実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システムを示す断面図である。 他の実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システムを示す断面図である。 一実施形態にかかるブローモールド成形弁を示す断面図である。

図２〜図６および下記の記載には、ブローモールド成形システム（ｂｌｏｗ ｍｏｌｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を最良のモードで実施および利用する方法を当業者に教示するための具体的な例示の実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている場合もある。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の範囲に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、後述の構成要素をさまざまな方法で組み合わせることにより本発明のブローモールド成形システムの複数の変形例を形成することもできる。従って、後述の実施形態は、後述の具体的な例に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるものである。

図２には、一実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システム２００が示されている。ストレッチブローモールド成形システム２００は、シリンダ２０１と、伸張棒２０２と、伸張棒制御弁２０３と、ブローモールド成形弁２０４とを含む。伸張棒制御弁２０３およびブローモールド成形弁２０４がシリンダ２０１と結合されているものとして示されているが、他の実施形態では、これらの弁２０３、２０４がシリンダ２０１から分離されていてもよい。一実施形態によれば、シリンダ２０１はモールド成形用キャビティ２０５との間に実質的に流体密封性のシールを形成するように構成されている。他の実施形態によれば、シリンダ２０１はプリフォーム２１１との間に実質的に流体密封性のシールを形成するように構成されており、プリフォーム２１１は、モールド成形用キャビティ２０５内に部分的に配置されるとともに、図２のブローモールド成形弁２０４と流体連通している。プリフォーム２１１の一部が、モールド成形用キャビティ２０５の外側に示され、シリンダ２０１と結合されている。他の実施形態では、シリンダ２０１がモールド成形用キャビティ２０５と結合され、プリフォーム２１１全体がモールド成形用キャビティ２０５内に配置されるようになっていてもよい。いうまでもなく、モールド成形用キャビティ２０５が例えばエンドユーザにより提供される別個の構成部品として提供され、ストレッチブローモールド成形システム２００の一部を形成していなくてもよい。従って、ストレッチブローモールド成形システム２００は、複数の異なるタイプのモールド成形用キャビティ２０５およびプリフォーム２１１を結合させるように構成されていてもよい。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３は比例弁である。比例弁は、当該技術分野において一般的に知られており、完全開放位置と完全閉鎖位置との間の実質的に任意の位置まで弁のポートを開けるように動作することができるようになっている。従って、比例弁は、従来の弁におけるような単純なオン／オフ動作ではなく、完全にオン状態と完全にオフ状態との間の動作状態を維持することができる。しかしながらいうまでもなく、他の実施形態では、伸張棒の位置制御は、例えば従来のオン／オフ弁によりまたは電子モータによりなされるようになっていてもよい。従って、伸張棒２０２の位置を制御するためにどのような方法が用いられるかは本実施形態の技術範囲を限定すべきものではない。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３は、加圧流体供給源３６３（図３〜図５を参照）から流体供給導管２０６を介して供給される加圧流体を用いて伸張棒２０２の移動を制御するように適合されている。加圧流体は液体であってもよいしまたは気体であってもよい。例えば、伸張棒制御弁２０３は、気圧式弁として用いるのに適するものであってもよいしまたは液圧式弁として用いるのに適するものであってもよい。伸張棒制御弁２０３に供給される加圧流体はいかなる適切な圧力を有していてもよいが、一実施形態によれば、加圧流体供給源３６３は、約１０バーと約１６バーと（１４５ｐｓｉと２３２ｐｓｉと）の間の圧力を有している。しかしながら、実施形態によっては伸張棒制御弁２０３が比例弁のことである場合もあるので、シリンダ２０１に加えられる流体の圧力は加圧流体供給源３６３の圧力よりも小さな圧力であってもよい。他の実施形態では、伸張棒制御弁２０３は比例弁ではなく従来技術の弁であってもよく、その場合、シリンダ２０１に加えられる圧力は、伸張棒制御弁２０３に供給される圧力とほぼ同じである。

一実施形態によれば、ブローモールド成形弁２０４はモールド成形用キャビティ２０５へのまたはそこからの加圧気体の供給を制御するように適合されている。加圧気体は通常空気のことであるが、用途によっては他の気体が望ましい場合もある。図２に示されている実施形態では、加圧気体は、加圧流体供給導管２０７ａを介して第一の加圧流体供給源３６４ａ（図３−５を参照）から、および、加圧流体供給導管２０７ｂを介して第二の加圧流体供給源３６４ｂからブローモールド成形弁２０４により受け取ることができるようになっている。一実施形態によれば、第一の加圧流体供給源３６４ａは、約１〜１２バー（１４．５〜１７４ｐｓｉ）である第一の圧力を有していてもよい。一実施形態によれば、第二の加圧流体供給源３６４ｂは、例えば約４０バー（５８０ｐｓｉ）である第二の圧力を有していてもよい。従って、第一の加圧流体供給源３６４ａが低圧供給源であり、第二の加圧流体供給源３６４ｂが高圧供給源であってもよい。しかしながら、本実施形態において他の圧力も考えられていることはいうまでもないことである。一実施形態によれば、第一の加圧流体供給源および第二の加圧流体供給源は気体でありうる。当業者にとって明らかなように、当該気体は、空気であってもよいしまたは他の適切な気体であってもよい。

加圧気体は、ブローモールド成形弁の位置に基づいてプリフォーム２１１と伸張棒２０２との間に形成される開口部２０８を介してモールド成形用キャビティ２０５へ供給することができる。弁２０３、２０４とシリンダ２０１との間にある導管または他の流体連通用の流路は、図面の複雑さを最小限に抑えるために図２に示されていないが、それらは、図３〜図５には概略的に示されている。いうまでもなく、単一のブローモールド成形弁２０４が低圧供給源および高圧供給源の両方と流体連通しているので、ブロー成形前行程とブロー成形行程との間の必要時間を短縮し、単一の圧力源の用いた場合の上述の欠点をなくすことができる。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３とブローモールド成形弁２０４とがお互いに電気的に通信可能となっていてもよい。図示されている実施形態では、これら２つの弁２０３、２０４はケーブル２０９を介して電気的に通信可能となっているが、これら２つの弁２０３、２０４は無線通信インターフェースを介して通信可能となっていてもよい。図２には、ケーブル２１０がさらに示されており、当該ケーブル２１０は、伸張棒制御弁２０３とシリンダ２０１内に設けられている位置センサー３３０ａ〜ｂ（図３〜図５を参照）との間に電気通信インターフェースを提供している。位置センサー３３０ａ〜ｂは、例えばシリンダ２０１に対する伸張棒２０２の位置を示す信号を伸張棒制御弁２０３に提供するようになっていてもよい。
図２には、ケーブル２１２の一部がさらに示されている。ケーブル２１２は、弁２０４と外部処理システム（図示せず）の如き弁コントローラとの間に電気通信インターフェースを提供することができる。一実施形態によれば、弁２０３、２０４が電磁弁の如き電気駆動式弁である場合、ケーブル２１２はこれらの弁２０３、２０４にパワーをさらに供給するようになっていてもよい。外部処理システムは、マイクロプロセッサであってもよいし、ＣＰＵであってもよいし、または他の処理デバイスであってもよい。また、外部処理システムは複数のデバイスの間に分配されてもよい。また、外部処理システムは内部格納システムおよび／または外部格納システムを有していてもよい。また、外部処理システムは、さまざまなブローモールド成形用途に対処するためにさまざまな弁設定値および伸張棒位置設定値を有するようになっていてもよい。当該技術分野においてよく知られているように、外部処理システムは、モニター、キーボード、マウスなどの如きユーザインターフェースを有していてもよい。外部処理システムは、ユーザまたはオペレータに弁２０３、２０４を制御させることを可能とするようになっていてもよい。それに代えて、弁２０３、２０４の各々がプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）（図示せず）を有し、弁２０３、２０４にパワーを供給ためのケーブル２１２を設けるようになっていてもよい。当該ＰＬＣは、弁のソレノイドを制御し、および／または、弁のコントローラにフィードバックを送るために設けられてもよい。実施形態によっては、ＰＬＣを用いて弁２０３、２０４の応答時間を削減することにより精度を向上させるようになっている場合もある。当該ＰＬＣはケーブル２１２を介してユーザまたはオペレータに出力信号を送るようになっていてもよい。

図３は、一実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システム２００を示す断面図である。図３では、弁２０３が概略的に示され、弁２０４が部分断面図として示されている。さらにいうまでもなく、図面の複雑さを単純化するために、図３には電気ケーブル２０９、２１０、２１２が示されていない。
図３に記載の実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３は、シリンダ２０１内に形成されている第一のポート３２１および第二のポート３２２と流体連通している。一実施形態によれば、ピストン３０２はシリンダ２０１を第一のチャンバ３３１と第二のチャンバ３３２とに分離している。一実施形態によれば、ピストン３０２は伸張棒２０２と結合されている。ピストン３０２および伸張棒２０２がシリンダ２０１内で移動可能となっていてもよい。ピストン３０２は、当該ピストン３０２とシリンダ２０１との間に実質的に流体密封性のシールを形成しうるシーリング部材３０３を有するようになっていてもよい。さらに、シリンダ２０１は、伸張棒２０２との間に実質的に流体密封性のシールを形成するさらなるシーリング部材３５０、３５１、３５２を有していてもよい。シーリング部材３０３、３５０〜３５２は、加圧流体がチャンバ３３１とチャンバ３３２との間または第二のチャンバ３３２からモールド成形用キャビティ２０５へと通過するのを防止することができる。一実施形態によれば、第一のポート３２１は第一のチャンバ３３１と流体連通しており、第二のポート３２２は第二のチャンバ３３２と流体連通している。一実施形態によれば、加圧流体が第一のポート３２１へ供給されると、第一のチャンバ３３１が加圧され、それによりピストン３０２、ひいては伸張棒２０２が第一の方向に向けて移動される。それに対して、加圧流体が第二のポート３２２へ供給されると、第二のチャンバ３３２が加圧され、それによりピストン３０２、ひいては伸張棒２０２が第一の方向とは略反対の第二の方向に向けて移動される。

図３には、位置センサー３３０がさらに記載されており、当該位置センサー３３０は、シリンダハウジング２０１と結合されている第一のセンサー部分３３０ａと、ピストン３０２と結合されている第二のセンサー部分３３０ｂとを有している。図３には示されていないが、第一のセンサー部分３３０ａはケーブル２１０を介して伸張棒制御弁２０３と通信可能となっていてもよい。一実施形態によれば、位置センサー３３０の第一の部分が１つ以上の磁気センサー３３０ａであり、第二の部分が磁石３３０ｂであってもよい、本出願の出願人に譲渡された米国特許第７,２６３,７８１号には、本実施形態に用いられうる位置センサーの一例が開示されている。しかしながら明らかなように、本施形態の技術範囲から逸脱することなく他の位置センサーを用いてもよいのはいうまでもないことである。

先に簡潔に説明されているように、一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３は比例弁である。しかしながら、伸張棒制御弁２０３が比例弁である必要はなく、他のタイプの弁が用いられてもよい。図３に記載の実施形態では、伸張棒制御弁２０３は５／３比例弁である。伸張棒制御弁２０３は例えば５／３比例スプール弁であってもよい。一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３はソレノイド駆動式比例スプール弁である。伸張棒制御弁２０３を停止するまたは弁２０３をデフォルト位置へ移動するためにバネ３６５’または他の付勢部材が設けられてもよい。他の実施形態では、第二のソレノイド（図示せず）が設けられてもよい。一実施形態によれば、停止位置では、伸張棒制御弁２０３は閉じられている。一実施形態によれば、停止位置では、加圧流体が第一のチャンバ３３１又は第二のチャンバ３３２に供給されないようになっているか、又はそれらから排出されないようになっている。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３を１つ以上の作動位置まで開くためにソレノイド３６５が用いられてもよい。さらに、伸張棒制御弁２０３が比例弁で一実施形態では、ソレノイド３６５は、当該ソレノイド３６５に送られる設定値信号に基づいて、停止位置と完全作動位置との間の複数の位置へ弁２０３を移動させるために用いられるようになっていてもよい。先に簡潔に説明されているように、設定値信号は、所望の操作パラメータに応じて処理システムにより提供されるようになっていてもよい。一実施形態によれば、ソレノイド３６５が伸張棒制御弁２０３を第一の作動位置へ移動すると、加圧流体が第一のポート２０３ａから第二のポート２０３ｂへ供給される。図示されている実施形態では、第一のポート２０３ａは加圧流体を受け取るように構成されている。例えば、第一のポート２０３ａが加圧流体供給源３６３と流体連通しているように示され、第二のポート２０３ｂがシリンダ２０１に形成されている第一のポート３２１と流体流路３４１を介して流体連通している。第一のポート２０３ａは、伸張棒制御弁２０３が第一の作動位置に向けて開かれると、第二のポート２０３ｂと選択的に流体連通するようになっている。さらに、加圧流体を第三のポート２０３ｃから第四のポート２０３ｄへ排出することができる。従って、伸張棒制御弁２０３が第一の作動位置に移動するにつれて、加圧流体が、加圧流体供給源３６３から第一のチャンバ３３１へ供給され、第二のチャンバ３３２から排出される。いうまでもなく、伸張棒制御弁が、部分的に開かれ、停止位置と第一の作動位置との間にある時、第一のポート２０３ａと第二のポート２０３ｂとの間の流体連通用の流路は部分的に開かれるのみである。従って、加圧流体供給源３６３から伸張棒制御弁２０３の第一のポート２０３ａへ供給される全圧に満たない圧力が、伸張棒制御弁２０３の第二のポート２０３ｂへ供給される。それに加えて、第一の作動位置に完全に到着する前は、第三のポート２０３ｃと第四のポート２０３ｄとの間の流体連通用の流路が完全には開かれていないので、第二のチャンバ３３２から排出される流体は限られている。有利なことには、伸張棒２０２の微少な移動のみを望むような場合、伸張棒制御弁２０３を停止位置と第一の作動位置との間の位置へ移動して、部分的にのみ開くようにすることができる。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３を第二の作動位置に向けて移動して開くと、第一のポート２０３ａは第三のポート２０３ｃと流体連通され、第二のポート２０３ｂは排気口を構成する第五のポート２０３ｅと流体連通される。従って、伸張棒制御弁が第二の作動位置に向けて開かれると、当該伸張棒制御弁２０３は、第二のチャンバ３３２へ加圧流体を供給し、第一のチャンバ３３１を空にし、ピストン３０２、ひいては伸張棒２０２を長手方向に沿った第二の方向に向けて移動させる。いうまでもなく、伸張棒制御弁２０３が第二の作動位置に到着する前は、第一のポート２０３ａに供給される全圧に満たない圧力が第三のポート２０３ｃへ供給される。
伸張棒２０２の位置が伸張棒制御弁２０３により制御されるように記載されているが、他の実施形態では、電気リニアモーター、ソレノイドなどの如き他の構成部品により伸張棒２０２が制御されるようになっていてもよいことは理解されるべきである。従って、伸張棒制御弁２０３を必要とすることに本実施形態が限定されるべきではない。

図３には、ブローモールド成形弁２０４がさらに示されている。先に説明されているように、ブローモールド成形弁２０４は、第一の加圧流体供給源３６４ａおよび第二の加圧流体供給源３６４ｂと流体連通するようになっていてもよい。このことは、図１に示されている先行技術システムを含む別個の低圧弁と高圧弁とを備えた複数の先行技術システムと対照的である。さらに、本実施形態は、単一のブローモールド成形弁を提供するだけでなく単一の圧力源のみを提供する上述の’３２６特許出願とは異なっている。

一実施形態によれば、ブローモールド成形弁２０４はスプール弁である。一実施形態によれば、ブローモールド成形弁２０４はグランドレススプール弁（ｇｌａｎｄｌｅｓｓ ｓｐｏｏｌ ｖａｌｖｅ）である。グランドレススプール弁は、当該技術分野において一般的に知られており、スプール３０４とスリーブ３０５との間に別個のシールを必要としない。従って、別個のシールを備えた弁と比較して、作動中に僅かな摩擦しか生じない。例えば、本出願人らにより現在販売されているＩｓｏ＊ｓｔａｒグランドレススプール弁は、アルミニウム製のスリーブ内を摺動するテフロン（登録商標）コーティングされたスプールを有している。テフロン（登録商標）コーティングされたスプールは、別個のシールを必要とすることなく必要なシーリング機能を提供することができる。しかしながら、スリーブ３０５とハウジング３１６との間に１つ以上のシール３１５を設けることもできる。いうまでもなく、他の弁が用いられてもよく、記載されている特定の具体例に本実施形態が限定されるべきではない。グランドレススプール弁を用いると摩擦、ひいては弁に生じる摩耗を削減することができる。従って、ブローモールド成形弁２０４の寿命を延ばすことができる。さらに、スプール３０４とスリーブ３０５との間の摩擦が削減されるので、弁を動かすのに必要とされるエネルギーは少なくなる。しかしながらいうまでもなく、他の実施形態では、ブローモールド成形弁２０４は、スプール３０４とスリーブ３０５との間にシールを有していてもよい（図６を参照）。

一実施形態によれば、ブローモールド成形弁２０４は４／３方向弁（４／３−ｗａｙ ｖａｌｖｅ）である。しかしながら、他の構成も可能であり、図示されている実施形態が添付の特許請求の範囲を限定するべきではない。
図３に示されている実施形態では、ブローモールド成形弁２０４は第一の（停止）位置にある。第一の位置では、第一の流体ポート２０４ａおよび第二の流体ポート２０４ｂが閉じられ、第三の流体ポート２０４ｃが第四の流体ポート２０４ｄと流体連通している。一実施形態によれば、第一の流体ポート２０４ａが第一の加圧流体供給源３６４ａと流体連通し、第二の流体ポート２０４ｂが第二の加圧流体供給源３６４ｂと流体連通する。一実施形態によれば、第三の流体ポート２０４ｃが開口部２０８を介してモールド成形用キャビティ２０５と流体連通し、第四の流体ポート２０４ｄが排気口と流体連通する。従って、ブローモールド成形弁２０４が第一の位置にある時、キャビティ２０５は、排気口に向けて開き、第一の加圧流体供給源３６４ａおよび第二の加圧流体供給源３６４ｂから閉鎖されている。いうまでもなく実施形態によっては、キャビティ２０５から排出される空気を再循環し、その後のブロー成形前行程時に用いることができるように、第四の流体ポート２０４ｄがリサイクル弁（図示せず）などとさらに流体連通するようになっていてもよい。例えば、排出空気の一部は第一の加圧流体供給源３６４ａへ戻るようになっていてもよい。そのような再循環構成は、当該技術分野において一般的に知られているので、図面を単純化するために省略されている。

ブロー成形前行程を開始するため、シリンダ２０１にモールド成形用キャビティ２０５またはプリフォーム２１１との間に実質的に流体密封性のシールを形成させ、伸張棒制御弁２０３を第一の作動位置へ移動させ、ブローモールド成形弁２０４を図４に示されているような第二の位置へと移動させることができる。
図４は、他の実施形態にかかるストレッチブローモールド成形システム２００を示す断面図である。上述のように、図４はブロー成形前行程を示す図である。一実施形態によれば、ブロー成形前行程時、伸張棒制御弁２０３を第一の作動位置へ移動させることができるので、伸張棒２０２は上述のようにモールド成形用キャビティ２０５の中まで移動することができる。伸張棒２０２がモールド成形用キャビティ２０５の中まで移動すると、プリフォーム２１１も長手方向に伸ばされる。

一実施形態によれば、伸張棒制御弁２０３が移動することに加えて、ブローモールド成形弁２０４も第一の位置から第二の位置へと移動する。一実施形態によれば、第二の位置では、第四の流体ポート２０４ｄが閉鎖され、第一の流体ポート２０４ａが第三の流体ポート２０４ｃと選択的に流体連通する。低圧流体は、弁２０４を通って当該弁のスプール３０４とスリーブ３０５とにより形成される中央チャンバ４０４の中へ移動する。図から分かるように、スプール３０４は、中央チャンバ４０４を部分的に形成する第一の端壁４０５ａと第二の端壁４０５ｂとを有している。これらの端壁４０５ａ、４０５ｂは、第一の加圧流体供給源３６４ａからの圧力が端壁４０５ａ、４０５ｂに対して実質的に等しく作用するように、ほぼ同じサイズであってもよい。この実質的に等しい力が相殺されることにより、第一の加圧流体供給源３６４ａからの合力がスプール３０４に対して全く作用しないか、作用するとしてもごく僅かである。従って、スプール３０４が第一の加圧流体供給源３６４ａより一つの方向に向けて他の方向よりもより大きく付勢される場合、当該スプール３０４を移動させるのに必要とされる力は非常に小さくなる。この小さな力による移動は、パイロット圧力、ソレノイド、機械的手段などにより実現することができる。ブローモールド成形弁２０４の駆動にどのような方法が用いられるかは本実施形態の目的にとって重要なことではなく、それにより本実施形態の技術範囲が限定されるべきではない。

一実施形態によれば、伸張棒２０２がモールド成形用キャビティ２０５の中へ部分的に移動し、第一の加圧流体供給源３６４ａがプリフォーム２１１と流体連通している場合、圧力によって、プリフォーム２１１が長手方向に向けて伸ばされるとともに、半径方向外側に向けて拡大される。一実施形態によれば、いったん伸張棒２０２が位置センサー３３０により測定される所望の位置に到着すると、伸張棒制御弁２０３が停止されるようになっていてもよいし、またはそれに代えて、伸張棒制御弁２０３を第二の作動位置へ移動して第一のチャンバ３３１と第二のチャンバ３３２の圧力を等しくすることにより伸張棒２０２がさらに移動するのを防止するようになっていてもよい。それに代えて、伸張棒制御弁２０３が、伸張棒２０２の位置に基づくのではなく前もって決められた時間に基づいて、停止されるようになっていてもよいしまたは第二の作動位置へ移動するようになっていてもよい。
一実施形態によれば、ブロー成形前行程の終了時、ブローモールド成形弁２０４を第三の位置へ移動させてブロー成形行程を開始するようになっていてもよい。一実施形態によれば、前もって決められた時間後、ブロー成形前行程が終了するようになっていてもよい。他の実施形態によれば、いったん伸張棒２０２が位置センサー３３０により測定される位置しきい値に到着すると、ブロー成形前行程が終了するようになっていてもよい。

図５は、ブロー成形行程中の一実施形態かかるストレッチブローモールド成形システム２００を示す断面図である。一実施形態によれば、ブロー成形行程時、ブローモールド成形弁２０４を第三の位置へ移動させるようになっていてもよい。第三の位置では、スプール３０４がさらに移動して第二の加圧流体供給源３６４ｂを第二の流体ポート２０４ｂおよび第三の流体ポート２０４ｃを介してキャビティ２０５と流体連通させる。一実施形態によれば、第一の流体ポート２０４ａは、第二の流体ポート２０４ｂおよび第三の流体ポート２０４ｃに依然として暴露されている。従って、実施形態によっては、第二の加圧流体供給源３６４ｂのより高い圧力が第一の加圧流体供給源３６４ａに対して影響を与えるのを防止するための逆止弁５０４が設けられるようになっている場合もある。

いうまでもなく、第二の加圧流体供給源３６４ｂが約４０バー（５８０ｐｓｉ）であったとしても、ブローモールド成形弁２０４を駆動させるのに必要な力は実質的に一定のままである。というのは、実質的に等しい高圧が対向する壁４０５ａ、４０５ｂの両方に加えられるからである。従って、弁に作用する圧力が増大した場合に駆動力の増大も必要となる従来の弁とは異なり、本明細書に記載のブローモールド成形弁２０４の駆動力は、弁に作用する動作圧力にかかわらず実質的に同じままでありうる。
第二の加圧流体供給源３６４ｂがモールド成形用キャビティ２０５と流体連通している場合、プリフォーム２１１は、さらに拡大し、モールド成形用キャビティ２０５の形状に形成され、それによりストレッチブローモールド成形容器の最終形状を実現するようになっている。

一実施形態によれば、ブロー成形行程の終了時、ブロー成形された容器は、ブローモールド成形弁２０４を第一の位置へ戻して容器内の圧力を除去して取り除かれる。上述のように、実施形態によっては、排出される気体の一部は、第一の加圧流体供給源のために再利用され、その後のブロー成形前行程時に用いられるようになっている場合もある。それに加えて、ストレッチブローモールド成形弁２０３を第二の作動位置へ移動させて伸張棒２０２をシリンダ２０１の中へ引き戻すようになっている場合もある。
図６は、他の実施形態にかかるブローモールド成形弁２０４を示す断面図である。図示されている実施形態では、ハウジング３１６は省略され、スプール３０４およびスリーブ３０５のみが示されている。図６に示されているブローモールド成形弁２０４は、前の図に記載のブローモールド成形弁と類似している。しかしながら、図６に示されているブローモールド成形弁２０４は、スプール３０４とスリーブ３０５との間に実質的に流体密封性のシールを形成する複数のシーリング部材６１５を有している。従って、ブローモールド成形弁２０４は前に記載の実施形態に示されているようなグランドレススプール弁である必要はない。

上述の実施形態は、必要なエネルギーを削減したストレッチブローモールド成形システム２００を提供している。必要なエネルギーは、２つの異なる圧力を有する第一の加圧流体供給源および第二の加圧流体供給源と流体連通する単一のブローモールド成形弁を用いることにより削減することができる。すなわち、第一の圧力源が約１２バー（１７４ｐｓｉ）である低圧を有し、第二の圧力源が約４０バー（５８０ｐｓｉ）である高圧を有することができる。単一の弁で制御される２つの圧力源を提供することにより、モールド成形サイクルをブロー成形前行程からブロー成形行程に変えるスピードを上げることができ、また、空気の一部を後のブロー成形前行程のために再利用することを可能とすることもできるようになる。それに加えて、圧力がスプール３０４の２つの対向する壁４０５ａ、４０５ｂに作用するので、弁を駆動させるのに必要なエネルギーを削減することができる。駆動エネルギーはグランドレススプール弁を用いる実施形態においてさらに削減することができる。というのは、別個のシーリング部材６１５を用いる実施形態と比較して、スプール３０４とスリーブ３０５との間の摩擦を削減することができるからである。

上述の実施形態の詳細な記載は、本発明者らにより本発明に含まれると考えられる実施形態すべてを網羅するものではない。もっと正確にいえば、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちのいくつかの構成要素をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を作成してもよく、また、このようなさらなる実施形態も本明細書の技術範囲内および開示範囲内に含まれる。さらに当業者にとって明らかなように、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせて本明細書の技術および教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成してもよい。
以上のように、特定の実施形態または実施例が例示の目的で本明細書に記載されているが、当業者にとって明らかなように、本明細書の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示を上述のかつそれに対応する図に記載の実施形態のみでなく他のブローモールド成形システムにも適用することができる。従って、上述の実施形態の範囲は添付の特許請求の範囲により決定されるべきである。

Claims (13)

1. ストレッチブローモールド成形システム（２００）であって、
   移動可能な伸張棒（２０２）を有するシリンダ（２０１）と、
   ブローモールド成形弁（２０４）とを備えており、
   前記ブローモールド成形弁（２０４）が、
   第一の加圧流体供給源（３６４ａ）と流体連通する第一の流体ポート（２０４ａ）と、
   第二の加圧流体供給源（３６４ｂ）と流体連通する第二の流体ポート（２０４ｂ）と、
   前記シリンダ（２０１）と流体連通するとともに、前記第一の流体ポート（２０４ａ）と前記第二の流体ポート（２０４ｂ）とのうちのいずれかと選択的に流体連通する第三の流体ポート（２０４ｃ）とを有してなり、
   前記ブローモールド成形弁（２０４）がスプール弁である、ストレッチブローモールド成形システム（２００）。
2. 前記第一の加圧流体供給源（３６４ａ）が第一の圧力にあり、前記第二の加圧流体供給源（３６４ｂ）が前記第一の圧力よりも高い第二の圧力にある、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
3. 排気口と流体連通するとともに、前記第三の流体ポート（２０４ｃ）と選択的に流体連通する第四の流体ポート（２０４ｄ）をさらに備えてなる、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
4. 前記ブローモールド成形弁（２０４）のスプール（３０４）が、前記第一の加圧流体供給源（３６４ａ）または前記第二の加圧流体供給源（３６４ｂ）から前記スプール（３０４）に加えられる付勢力を実質的にキャンセルするための対向する第一のおよび第二の対向する壁（４０５ａ、４０５ｂ）を有してなる、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
5. 前記ブローモールド成形弁（２０４）がグランドレススプール弁である、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
6. 前記第一の加圧流体供給源（３６４ａ）と前記第一の流体ポート（２０４ａ）との間に配置される逆止弁（５０４）をさらに備えてなる、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
7. 前記シリンダ（２０１）と結合されるとともに、前記第三の流体ポート（２０４ｃ）と流体連通するモールド成形用キャビティ（２０５）をさらに備えてなる、請求項１に記載のストレッチブローモールド成形システム（２００）。
8. シリンダおよび該シリンダ内で移動可能な伸張棒を有するストレッチブローモールド成形システムと結合するモールド成形用キャビティ内のプリフォームをストレッチブローモールド成形するための方法であって、
   ブローモールド成形弁を第一の位置から第二の位置へ移動させるステップであって、前記ブローモールド成形弁の第一の流体ポートが第一の加圧流体供給源と流体連通し、第三の流体ポートが前記プリフォームと流体連通し、前記ブローモールド成形弁がスプール弁である、ステップと、
   前記第一の加圧流体供給源から前記ブローモールド成形弁を介して供給される加圧気体を用いて前記プリフォームを第一の圧力へ加圧するステップと、
   前記シリンダから外方に前記伸張棒を移動させて前記プリフォームを長手方向に向けて伸ばすステップと、
   前記ブローモールド成形弁を前記第二の位置から第三の位置へ移動させるステップであって、前記ブローモールド成形弁の第二の流体ポートが第二の加圧流体供給源と流体連通する、ステップと、
   前記第二の加圧流体供給源から前記ブローモールド成形弁を介して供給される前記加圧気体を用いて前記プリフォームを第二の圧力へ加圧するステップと
   を有する、方法。
9. 前記第一の加圧流体供給源が第一の圧力にあり、前記第二の加圧流体供給源が前記第一の圧力よりも高い第二の圧力にある、請求項８に記載の方法。
10. 第四の流体ポートを前記第三の流体ポートと選択的に流体連通させるように前記ブローモールド成形弁を前記第一の位置に移動させるステップであって、前記第四の流体ポートが排気口と流体連通する、ステップをさらに有する、請求項８に記載の方法。
11. 前記第一の加圧流体供給源および前記第二の加圧流体供給源が前記ブローモールド成形弁のスプールの第一の壁に作用している状態で、第一の方向に向けて前記スプールを付勢するステップと、前記第一の加圧流体供給源および前記第二の加圧流体供給源が前記第一の壁とは反対側の前記スプールの第二の壁に作用している状態で、反対方向である第二の方向に向けて前記スプールを付勢するステップとをさらに有する、請求項８に記載の方法。
12. 前記ブローモールド成形弁がグランドレススプール弁である、請求項８に記載の方法。
13. 前記第一の加圧流体供給源と前記第一の流体ポートとの間に逆止弁を配置するステップをさらに有する、請求項８に記載の方法。

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