JP6632547B2 - パイプコルゲーターにおける熱膨張を識別する装置及び方法 - Google Patents

Description

本願は、金型トンネルを形成する一連の移動式金型ブロックを備える成形器具に関する。

移動式金型トンネルを形成する対向する第１の金型ブロック連続体及び第２の金型ブロック連続体を備える成形器具がよく知られており、管類を含む細長いプラスチック製品及びプラスチック製コルゲートパイプを成形するプラスチック押出機とともに用いられる。第１の金型ブロック連続体は、対向する第２の金型ブロック連続体と協働し、移動式金型トンネルを形成する。金型ブロックは、金型ブロック同士が係合して金型トンネルを形成する入口と、金型ブロック同士が分離して再び入口へと循環する金型トンネルの出口との間で効果的に循環する。第１の金型ブロック連続体及び第２の金型ブロック連続体は、通常、並列した金型ブロック又は上側金型ブロック及び下側金型ブロックとして循環する。

このタイプの成形機構は、パイプ及び他の細長い構造体を押出成形するのに用いることができ、コルゲートパイプ及び平滑な内壁と内壁に固定されるコルゲート状の外壁とを有する二重壁コルゲートパイプを押出成形するという特定の用途を有する。他の断面形状が用いられる場合があり、またそれらは既知である。

小径のコルゲートパイプ及び大径のコルゲートパイプの双方に対する需要は増え続けており、製造速度も上昇している。現在、コルゲーターは、１分間に５０メートルを超える速度で動作することができる。通常、こうした速度の上昇には、より長い金型トンネルと、それに応じた金型ブロックの数の増加とを必要とする。

通常、パイプコルゲーターにおいて、ガイドトラックに沿って移動するために駆動機構によって移動式金型ブロックの一端部が押され、またこの駆動機構が、金型ブロックを駆動機構に戻すように押し続ける。駆動機構の戻り経路には、駆動機構に係合したばかりの先頭の金型ブロックと、駆動機構へと押される後続の金型ブロックとの間に熱膨張ギャップが画定される。この熱膨張ギャップにより、金型ブロック同士が分離し、金型ブロックの動作温度によって引き起こされる金型ブロックの熱膨張が可能になる。熱膨張量は、金型ブロック連続体のそれぞれに付属する１つ又は複数の冷却機構の冷却効率の関数でもある。

本発明は、第１の金型ブロック連続体及び連係する下側の第２の金型ブロック連続体（垂直設計）に関して記載するが、このタイプの器具は、対向する金型ブロック連続体の水平設計又は他の角度設計のものとすることができることが理解され得る。

本発明に係るパイプコルゲーターは、押される第１の金型ブロック連続体が、押される対向する第２の金型ブロック連続体と協働及び当接して、第１の金型ブロック連続体及び第２の金型ブロック連続体の当接する金型ブロック間にコルゲート状の金型トンネルを画定する。第１の金型ブロック連続体及び第２の金型ブロック連続体は、金型トンネルの出口において互いに分離し、戻り経路に沿って押され、金型トンネルの入口の付近で対向する金型ブロックと当接状態になる。各金型ブロック連続体は、可変速度の金型ブロック駆動部を備え、可変速度の金型ブロック駆動部は、金型ブロック駆動部へと押される先頭の金型ブロックに係合するとともに、戻ってくる隣接した後続の金型ブロックから先頭の金型ブロックを分離して、先頭の金型ブロックと後続の金型ブロックとの間に熱膨張ギャップを形成する。各金型ブロック連続体は、センサーを備える処理機構を備え、このセンサーは、可変速度の金型ブロック駆動部に係合する先頭の金型ブロックが、これから可変速度の金型ブロック駆動部に係合するとともに先頭の金型ブロックから熱膨張ギャップによって分離する後続の金型ブロックから移動するのを感知する。押される金型ブロックの速度を感知する手段が設けられ、感知した速度に基づいて熱膨張ギャップのサイズを評価する。

本発明の一態様において、金型ブロックの移動を感知するセンサーはエッジ感知機構であり、このエッジ感知機構は、エッジセンサーが後続の金型ブロックの先頭エッジを検出する所要時間に対応する情報を提供する。

本発明の好ましい一態様において、時間情報及び感知された速度を用いて熱膨張ギャップの距離計算値を出力するプロセッサが設けられる。

本発明の一態様によれば、プロセッサは、測定された熱ギャップが所定の最小値よりも小さい場合に、オペレーター用の警報指示を提示する。さらに、プロセッサは、測定された熱ギャップが所定の最大値を超える場合に、オペレーター用の警報指示を提示することが好ましい。

本発明の更なる一態様において、金型ブロックの可変冷却機構に対する制御装置が設けられ、この制御装置は、プロセッサから信号を受信し、測定された熱ギャップが所定の最小値よりも小さい場合、可変冷却機構を増大させる。

本発明の一態様において、制御装置がパイプコルゲーターの自動長さ調整機構のために設けられる。この制御装置は、プロセッサから信号を受信し、測定された熱ギャップが所定の最小値よりも小さい場合、パイプコルゲーターの長さを増大させる。

本発明の一態様によれば、パイプコルゲーターの長さを調整する自動長さ調整機構及び制御装置が設けられ、この制御装置は、熱膨張ギャップを特定の範囲内に維持する。

本発明の一態様において、制御装置はプロセッサと通信状態にあり、このプロセッサは信号を生成するとともにこの信号を制御装置に通信し、測定された熱ギャップが所定の最大値よりも大きい場合、パイプコルゲーターの長さを減少させる。

また、本発明は、駆動機構によって駆動経路に沿って押され、また駆動機構へと戻されて、駆動機構に位置する２つの隣接する金型ブロック間に熱膨張ギャップを画定する、当接する循環金型ブロックを備えるパイプコルゲーターにおける使用の方法を含む。２つの隣接する金型ブロックのうちの先頭の金型ブロックは、駆動機構と係合状態であり、後続の金型ブロックは、先頭の金型ブロックから熱膨張ギャップによって分離される。本方法は、駆動経路に沿って押される際の金型ブロックの速度を感知することと、後続の金型ブロックが熱膨張ギャップにわたって移動して駆動機構に係合するのにかかる時間を感知することと、感知された速度及び感知された時間に基づいて熱膨張ギャップのサイズを求めることと、求められた熱膨張ギャップのサイズの少なくともオペレーター用の指示表示を与えることとを含む。

本発明の一態様において、本方法は、求められた熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値よりも小さい場合に、警報信号を与えることを含む。

警報信号は、求められた熱膨張ギャップのサイズが所定の最大値よりも大きい場合にも与えられることが好ましい。

本発明のまた更なる一態様において、パイプコルゲーターは、金型ブロックから熱を除去する可変冷却機構を備える。本方法は、求められた熱膨張ギャップのサイズに応じて可変冷却機構を変更し、求められた熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値を下回る場合に金型ブロックから熱を除去することを更に含む。

本発明の一態様において、パイプコルゲーターは、コルゲーターの長さを増減させ、それにより熱膨張ギャップを変化させる可変調整機構を備える。本方法は、求められた熱膨張ギャップのサイズに応じて可変調整機構を自動的に変更し、求められた熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値を下回る場合にパイプコルゲーターの長さを増大させることを更に含む。また、本方法は、求められた熱膨張ギャップのサイズに応じて可変調整機構を自動的に変更し、求められた熱膨張ギャップのサイズが所定の最大値を超える場合にパイプコルゲーターの長さを減少させることを含むことが好ましい。

本発明の好ましい実施形態が図面に示されている。

移動式金型トンネルを形成する第１の金型ブロック連続体及び連係する対向する第２の金型ブロック連続体の垂直図である。 金型ブロックと成形機構の動作パラメーターの一部として測定される熱膨張ギャップとの部分斜視図である。

パイプコルゲーター成形機構２は、駆動機構２０によって独立して駆動される第１の循環金型ブロック連続体４を備える。第２の循環金型ブロック連続体６は、第１の金型ブロック連続体の下に位置し、第１の金型ブロック連続体と協働して、入口１０及び出口１２を有する移動式金型トンネル８を形成する。移動式金型トンネル８は、第１の金型ブロック連続体及び第２の金型ブロック連続体の当接する金型ブロックによって形成され、当接した金型ブロックは、押出製品が十分に冷却されるまでこの押出製品とともに移動する。金型ブロックは金型トンネルの出口１２において分離され、この点において、プラスチックは十分に冷却されて成形形状を維持する。細長い押出製品１６が図示されているが、通常、この押出製品１６は、パイプ、コルゲートパイプ、又は様々な特別のコルゲートタイプの製品である。

第１の金型ブロック連続体４に対する駆動機構２０は、金型ブロックを押して金型トンネルに通し、製品とともに前進させ、駆動機構２０に戻るように金型ブロックを押し続ける。アイドラーギヤ２２は金型ブロックに係合し、経路７に沿って金型ブロックを駆動機構２０へと戻す。

先頭の金型ブロック４０は、駆動機構２０に係合しており、前進して、押される後続の金型ブロック４２から分離する。図１に示されているように、熱膨張ギャップ３０は、先頭の金型ブロック４０と後続の金型ブロック４２との間に存在する。同様の構成が、第２の金型ブロック連続体に関して見られる。

金型ブロックエッジセンサー５０が、熱膨張ギャップのサイズに関する情報を提供するのに用いられる。ブロックエッジセンサー５０は、先頭の金型ブロックの後方エッジを検出し、その後、後続の金型ブロックの前方エッジを検出する。これらの検出の間の時間は、駆動機構又は押される金型ブロックの感知された速度と組み合わされて、熱膨張ギャップ３０のサイズの評価又は計算を可能にする。

熱膨張ギャップ３０は、コルゲーターの動作温度、特に金型ブロックの動作温度に応じて変化する。これらの金型ブロックは熱膨張を受けるため、安全バッファーをもたらす膨張ギャップを有する必要がある。コルゲーターのサイズ（長さ）及び金型ブロックの数が増加すると、熱膨張ギャップはすぐに閉じる可能性がある。熱膨張ギャップを感知又は監視し、金型ブロックの熱膨張によりこのバッファー領域が消失していないことを確認することが望ましいことがわかっている。このバッファーが消失すると、コルゲーターの膠着又は係止が引き起こされる。このようなことが起こると、器具の相当な損傷、製造時間の損失、製品の損失又は廃棄、及び人員に危険が起こり得ることにつながりかねない。

これらのコルゲーターは、コルゲーターの長さを調整する様々な機構を備える。このようにして、オペレーターが熱膨張ギャップを所望の値に初期設定することが可能になり、必要であれば成形機構が動作温度に達する場合にコルゲーターの長さを調整することができる。１つのこのような調整機構が全体として２６で示されており、ここでは、アイドラースプロケット２２の位置調整によりコルゲーターの長さが調整される。他の調整機構がよく知られており、また用いることができる。

これらの成形機構は、金型ブロックを通して冷却流体を循環させる、好ましくは金型ブロックを通して冷却空気を循環させる１つ又は複数の冷却機構も備える。金型ブロックの戻り経路に関して補助的な冷却が用いられることも一般的である。また、熱膨張ギャップが小さくなりすぎる場合、動作温度を低減して、熱膨張ギャップのサイズを低減させている金型ブロックの熱膨張を低減するために、金型ブロックの冷却を調整することができる。

より小さいコルゲーターでは、膨張ギャップ及びギャップの動的変化はあまり顕著ではない。通常、ギャップは設定することができ、動作中の調整の必要は頻繁にはない。より大きいコルゲーター及びより高速のコルゲーターでは、これは当てはまらない。

エッジセンサー５０は、第１の金型ブロックの後方エッジ及び後続の金型ブロックの先頭エッジを検出するが、金型ブロックの速度も受信して熱膨張ギャップの実際のサイズを求めることが望ましい。様々な異なる機構を用いて電力駆動機構の速度をトラッキングすることができ、それにより、金型ブロックの前進する際の速度がわかる。金型ブロックが移動式金型トンネルを通して押される際の速度を求めるのに、他の機構を用いることができる。

図２は、先頭の金型ブロック４０が電力駆動機構２０に係合しており、後続の金型ブロック４２から分離している場合のいくつかの更なる細部を示している。これには３０として示されている熱膨張ギャップが形成されている。電力駆動機構２０の下側に向かう金型ブロックは、全て押されて金型トンネルを形成し、同様に、後続の金型ブロック４２と接触する金型ブロックも当接状態であり、駆動機構２０によって押される。図２は、電力駆動機構２０の速度及びまた金型ブロックエッジセンサー５０によって感知された金型ブロックのエッジに関する信号を受信する制御ユニット６０を示している。金型ブロックの速度は、金型ブロックの検出されたエッジ間の時間と組み合わされて、熱膨張ギャップ３０の実際のサイズを求めることが可能になる。このギャップをオペレーターが監視し、最小の熱膨張ギャップが存在することを確実にするようにコルゲーターの長さを変更すること及び／又は金型ブロックの冷却を調整することによって、ギャップを調整することができる。

より高速の成形機構では、エッジセンサー５０が先頭の金型ブロックの後方エッジを感知するのと、後続の金型ブロックの先頭エッジを感知するのとの間の時間は非常に短くなり得る。これにより、感知された熱膨張ギャップに大幅なばらつきが生じ得る。この測定誤差の可能性を克服するために、金型ブロックは、金型ブロックベース８０において、金型ブロックの後方エッジに感知リセス８２を備えるように改変されている。この構成により、センサー５０は、まず先頭の金型ブロックの金型ブロックエッジ８４を検出し、そして後続の金型ブロック４２の先頭エッジ８６を検出する。感知リセス８２により、後方エッジ８４の感知と先頭エッジ８６の感知との間により多くの時間が与えられる。リセス８２の長さはわかっており、そのため、制御ユニット６０は熱膨張ギャップ３０の評価を正確に提供することができる。

本システムは、一連の金型ブロックにおける熱膨張ギャップの感知に関して記載されており、通常、オペレーターにこのギャップに関する情報が与えられるように信号又はデジタル数字が与えられる。この信号を用いて、所望の熱膨張ギャップが維持されるように成形機構の長さを自動的に調整することも可能である。この信号をコルゲーターの延長又は短縮と組み合わせて用いて、所望の動作パラメーターを維持することができる。上記機構が熱膨張ギャップの減少を検出すると、金型ブロックの冷却機能を増大させて金型ブロックの温度を下げ、それにより、熱膨張ギャップをより許容可能なレベルに戻すことも可能である。

熱ギャップの感知をコルゲーターの自動調整に用いることができるが、この信号を用いて、熱膨張ギャップが小さくなりすぎている及び／又は場合によっては大きくなりすぎているという１つ又は複数の警報指示を提示することも可能である。

押出製品の場合、金型ブロックは、製品が押し出されている間、製品とともに移動を続ける必要がある。金型ブロックは、製品の成形を可能にし、押出材料の温度を低下させて、金型ブロックが分離する前にプラスチックを硬化させる。

このシステムの複数の様々な変形形態を用いることができ、それらの変形形態の全ては、熱膨張ギャップの検出及びその使用により成形機構が所望の様式及び所望の動作形態において動作するのを確実にすることを利用することが理解され得る。

本明細書において、本発明の種々の好ましい実施形態を詳細に記載したが、当業者には、特許請求されている本発明から逸脱することなく、これらの実施形態に対して変形を行うことができることが理解される。

Claims (15)

1. パイプコルゲーターであって、第１の金型ブロック連続体が対向する第２の金型ブロック連続体と協働及び当接して、前記第１の金型ブロック連続体及び前記第２の金型ブロック連続体の当接する金型ブロック間にコルゲート状の金型トンネルを画定し、
   前記第１の金型ブロック連続体及び前記第２の金型ブロック連続体は、前記金型トンネルの出口において互いに分離し、戻り経路に沿って押され、前記金型トンネルの入口の付近で対向する金型ブロックと当接状態になり、
   前記金型ブロック連続体のそれぞれは、可変速度の金型ブロック駆動部を備え、該可変速度の金型ブロック駆動部は、該金型ブロック駆動部へと押される先頭の金型ブロックに係合するとともに、戻ってくる隣接する後続の金型ブロックから前記先頭の金型ブロックを分離して、該先頭の金型ブロックと該後続の金型ブロックとの間に熱膨張ギャップを形成し、
   各金型ブロック連続体は、センサーを備える処理機構であって、前記センサーは、前記可変速度の金型ブロック駆動部に係合する先頭の金型ブロックが、これから前記可変速度の金型ブロック駆動部に係合するとともに前記先頭の金型ブロックから前記熱膨張ギャップによって分離する後続の金型ブロックから移動するのを感知する、処理機構と、前記戻り経路に沿って押される金型ブロックの前記速度を感知し、感知された該速度に基づいて前記熱膨張ギャップのサイズを評価し、測定された前記熱膨張ギャップに応じてオペレーター出力信号を与える手段とを備える、パイプコルゲーター。
2. 前記金型ブロックの移動を感知する前記センサーはエッジ感知機構であり、該エッジ感知機構は、エッジセンサーが前記後続の金型ブロックの先頭エッジを検出する所要時間に対応する情報を提供する、請求項１に記載のパイプコルゲーター。
3. 前記パイプコルゲーターは、前記情報及び感知された前記速度を用いて前記熱膨張ギャップの距離計算値を出力するプロセッサを備える、請求項２に記載のパイプコルゲーター。
4. 前記プロセッサは、測定された前記熱膨張ギャップが所定の最小値よりも小さい場合に、オペレーター用の警報指示を与える、請求項３に記載のパイプコルゲーター。
5. 前記プロセッサは、測定された前記熱膨張ギャップが所定の最大値を超える場合に、オペレーター用の警報指示を提示する、請求項４に記載のパイプコルゲーター。
6. 前記パイプコルゲーターは、前記金型ブロックの可変冷却機構に対する制御装置を備え、該制御装置は、前記プロセッサから信号を受信し、測定された前記熱膨張ギャップが前記所定の最小値よりも小さい場合、前記可変冷却機構を増大させる、請求項４に記載のパイプコルゲーター。
7. 前記パイプコルゲーターは、該パイプコルゲーターの自動長さ調整機構に対する制御装置を備え、該制御装置は、前記プロセッサから信号を受信し、測定された前記熱膨張ギャップが前記所定の最小値よりも小さい場合、前記パイプコルゲーターの長さを増大させる、請求項４に記載のパイプコルゲーター。
8. 前記パイプコルゲーターは、該パイプコルゲーターの前記長さを調整する自動長さ調整機構及び制御装置を備え、該制御装置は、前記プロセッサから信号を受信し、測定された前記熱膨張ギャップが所定の最小値よりも小さい場合、前記パイプコルゲーターの前記長さを増大させる、請求項３に記載のパイプコルゲーター。
9. 前記制御装置は前記プロセッサと通信状態にあり、前記プロセッサは信号を生成するとともに前記信号を前記制御装置に通信し、測定された前記熱膨張ギャップが所定の最大値よりも大きい場合、前記パイプコルゲーターの前記長さを減少させる、請求項８に記載のパイプコルゲーター。
10. 駆動機構によって駆動経路に沿って押され、また前記駆動機構へと戻されて、前記駆動機構に位置する２つの隣接する金型ブロック間に熱膨張ギャップを画定する、当接する循環金型ブロックを備えるパイプコルゲーターにおける熱膨張を識別する方法であって、前記２つの隣接する金型ブロックのうちの先頭の金型ブロックは、前記駆動機構と係合状態であり、後続の金型ブロックは前記先頭の金型ブロックから前記熱膨張ギャップによって分離され、該方法は、
    前記駆動経路に沿って押される際の前記金型ブロックの速度を感知することと、
    前記後続の金型ブロックが前記熱膨張ギャップにわたって移動して前記駆動機構に係合するのにかかる時間を感知することと、
    感知された前記速度及び感知された前記時間に基づいて、前記熱膨張ギャップのサイズを求めることと、
    求められた前記熱膨張ギャップのサイズの少なくともオペレーター用の指示表示を与えることと、
    を含む、方法。
11. 求められた前記熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値よりも小さい場合に、警報信号を与えることを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 求められた前記熱膨張ギャップのサイズが所定の最大値よりも大きい場合に、警報信号を与えることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記パイプコルゲーターは、前記金型ブロックから熱を除去する可変冷却機構を備え、前記方法は、求められた前記熱膨張ギャップのサイズに応じて前記可変冷却機構を変更し、求められた前記熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値を下回る場合に前記金型ブロックから熱を除去することを更に含む、請求項１０、１１又は１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記パイプコルゲーターは、該コルゲーターの長さを増減させ、それにより前記熱膨張ギャップを変化させる可変調整機構を備え、前記方法は、求められた前記熱膨張ギャップのサイズに応じて前記可変調整機構を自動的に変更し、求められた前記熱膨張ギャップのサイズが所定の最小値を下回る場合、前記パイプコルゲーターの前記長さを増大させることを更に含む、請求項１０、１１又は１２のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記方法は、求められた前記熱膨張ギャップのサイズに応じて前記可変調整機構を自動的に変更し、求められた前記熱膨張ギャップのサイズが所定の最大値を超える場合、前記パイプコルゲーターの前記長さを減少させる、請求項１４に記載の方法。

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