JP6864164B1 - ブロー成形装置およびブロー成形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
搬送機構26は、図1の紙面垂直方向(Z方向)の軸を中心に回転する回転板26a(図1では不図示)を備える。回転板は、単一の円盤状の平板部材または成形ステーション毎に分割された複数の略扇状の平板部材から構成される。回転板26aには、プリフォーム11または樹脂製容器(以下、単に容器と称する)の首部を保持するネック型27(図1では不図示)が、所定角度ごとにそれぞれ1以上配置されている。搬送機構26は不図示の回転機構を備え、回転板26aを回転させることで、ネック型27で首部が保持されたプリフォーム11(または容器)を、射出成形部21、温度調整部22、ブロー成形部23、取り出し部24の順に搬送する。なお、搬送機構26は昇降機構(縦方向の型開閉機構)やネック型開き機構をさらに備え、回転板26aを昇降させる動作や、射出成形部21におけるプリフォーム11の型閉じや型開き(離型)に係る動作も行う。
射出成形部21は、それぞれ図示を省略する射出キャビティ型、射出コア型を備え、プリフォーム11を製造する。射出成形部21には、プリフォーム11の原材料である樹脂材料を供給する射出装置25が接続されている。
ここで、プリフォーム11の全体形状は、一端側が開口され、他端側が閉塞された有底円筒形状である。プリフォーム11の開口側の端部には、首部が形成されている。
温度調整部22は、射出成形部21で製造されたプリフォーム11の均温化や偏温除去、温度分布の調整を行い、プリフォーム11の温度を最終ブローに適した温度(例えば約90℃〜105℃)に調整する。また、温度調整部22は、射出成形後の高温状態のプリフォーム11を冷却する機能も担う。
温度調整部22は、プリフォーム11に挿入(または当接)されるコア型31(エア導入出用コアまたは温調コア)と、プリフォーム11を収容可能な温度調整空間33を有するキャビティ型32(温調ポット)とを備える。また、温度調整部22は、コア型31を図2の上下方向(Z方向)に駆動させる第1の駆動部34と、キャビティ型32を図2の上下方向(Z方向)に駆動させる第2の駆動部35とを備える。
また、コア型31および第1の駆動部34は、回転板26aの上側(例えば上部基盤)に配置され、キャビティ型32および第2の駆動部35は、回転板26aの下側(例えば機台(下部基盤))に配置されている。
なお、キャビティ型32は、例えば、プリフォームの長手方向に沿って分割され図中Y方向に開閉する一対の割型で構成されていてもよい。
第1の駆動部34は、第1の可動板41と、第1の固定板42と、シャフト43と、第1のロッド44と、第1の駆動シリンダ45と、第1のロック部46と、第1のストローク変更部47とを備える。
図4(A)に示す非ロック状態において、第1のロック部46のロック片46aは第1のロッド44の位置から退避した位置にある。この非ロック状態では第1のロッド44はロック片46aと干渉せず、第1の可動板41は上下方向に移動可能である。
このとき、第1のロック部46のロック片46aを第1のロッド44の位置まで移動させて、図4(B)に示すロック状態にすることができる。このロック状態では、第1の可動板41を上方向(第2の方向)に移動させようとすると、第1のロッド44の上端がロック片46aに突き当たって干渉する。そのため、第1のロック部46のロック状態においては、ストロークの下端側に位置している第1の可動板41の上方向への移動がロック片46aにより規制される。
一例として、図3(C)は、図3(A)と異なる高さのスペーサー部材49aを取り付けた状態を示している。図3(C)のスペーサー部材49aの高さha2は、図3(A)のスペーサー部材49の高さha1よりも大きい(ha2>ha1)。そのため、図3(C)の場合には、図3(A)と比べると第1の可動板41がより下側の位置にあるときにストッパー48とスペーサー部材49aが接触するので、第1の可動板41の移動範囲が小さくなる。つまり、プリフォーム11が短い場合は長いスペーサー部材49aを用いてコア型31の移動量を小さくし、プリフォーム11が長い場合には短いスペーサー部材49を用いてコア型31の移動量を大きくする。この構成により、プリフォーム11の長さに応じて、コア型31の移動量(ストローク量)を最適に調整することができる。
第2の駆動部35は、第2の可動板51と、第2の固定板52と、第2のロッド54と、第2の駆動シリンダ55と、第2のロック部56と、第2のストローク変更部57とを備える。
図6(A)に示す非ロック状態において、第2のロック部56のロック片56aは第2のロッド54の位置から退避した位置にある。この非ロック状態では第2のロッド54はロック片56aと干渉せず、第2の可動板51は上下方向に移動可能である。
このとき、第2のロック部56のロック片56aを第2のロッド54の位置まで移動させて、図6(B)に示すロック状態にすることができる。このロック状態では、第2の可動板51を下方向(第1の方向)に移動させようとすると、第2のロッド54の下端がロック片56aに突き当たって干渉する。そのため、第2のロック部56のロック状態においては、ストロークの上端側に位置している第2の可動板51の下方向への移動がロック片56aにより規制される。
一例として、図5(C)は、図5(A)と異なる高さのスペーサー部材59aを取り付けた状態を示している。図5(C)のスペーサー部材59aの高さhb2は、図5(A)のスペーサー部材59の高さhb1よりも大きい(hb2>hb1)。そのため、図5(C)の場合には、図5(A)と比べると第2の可動板51がより上側の位置にあるときにストッパー58とスペーサー部材59aが接触するので、第2の可動板51の移動範囲が小さくなる。つまり、プリフォーム11が短い場合は長いスペーサー部材59aを用いてキャビティ型32の移動量を小さくし、プリフォーム11が長い場合には短いスペーサー部材59を用いてキャビティ型32の移動量を大きくする。この構成により、プリフォーム11の長さに応じて、キャビティ型32の移動量(ストローク量)を最適に調整することができる。
図1に戻って、ブロー成形部23は、温度調整部22で温度調整されたプリフォーム11に対してブロー成形を行い、容器を製造する。
ブロー成形部23は、容器の形状に対応した一対の割型であるブローキャビティ型と、延伸ロッドを兼ねるエア導入部材(いずれも不図示)と、容器内からブローエアを排気するための排気路(図1では不図示)を備える。ブロー成形部23は、プリフォーム11を延伸しながらブロー成形する。これにより、プリフォーム11がブローキャビティ型の形状に賦形されて容器を製造することができる。
取り出し部24は、ブロー成形部23で製造された容器の首部をネック型から開放し、容器をブロー成形装置20の外部へ取り出すように構成されている。
図7は、本実施形態のブロー成形装置20によるブロー成形方法の工程を示すフローチャートである。本実施形態では、ブロー成形方法の後述の各工程(S101〜S104)が実施される前に、温度調整部における第1の駆動部34および第2の駆動部35の移動範囲を変更するストローク変更工程(S1〜S2)が行われる。
ストローク変更工程において、第1の駆動部34の移動範囲を変更するときに、以下の作業が行われる。
まず、第1の駆動部34の最大移動範囲の値から、コア型31を挿抜するのに必要なストロークを減じた値を求める。そして、第1の駆動部34で使用するスペーサー部材49として上記の求めた値に相当する高さの部材を準備する(S1:スペーサー部材の準備工程)。そして、準備したスペーサー部材49を第1の可動板41の上面に取り付ける(S2:スペーサー部材の取付工程)。これにより、第1の駆動部34の移動範囲がコア型31を挿抜するのに必要なストロークと一致するようになる。
まず、第2の駆動部35の最大移動範囲の値から、キャビティ型32からプリフォーム11を挿抜するのに必要なストロークを減じた値を求める。そして、第2の駆動部35で使用するスペーサー部材59として上記の求めた値に相当する高さの部材を準備する(S1:スペーサー部材の準備工程)。そして、準備したスペーサー部材59を第2の可動板51の下面に取り付ける(S2:スペーサー部材の取付工程)。これにより、第2の駆動部35の移動範囲がキャビティ型32からプリフォーム11を挿抜するのに必要なストロークと一致するようになる。
上記のストローク変更工程が完了すると、以下に示すブロー成形方法の各工程(ブロー成形サイクル)が実行される。なお、ストローク変更工程は、ブロー成形装置20に射出成形部用金型、温度調整部用金型、ブロー成形部用金型および取り出し部用金型を取り付ける金型の取付工程時に、同時に実施されることが望ましい。
まず、射出成形部21において、射出キャビティ型、射出コア型および搬送機構26のネック型27で形成されたプリフォーム形状の型空間に射出装置25から樹脂を射出し、プリフォーム11が製造される。
なお、ブロー温度は、ブロー成形に適した温度であり、例えばPET樹脂では90℃〜105℃に設定される。ただし、ブロー温度は低温の方がプリフォームの延伸配向性が良好になり容器の強度(物性)を高めることができる。そのため、ブロー温度は、例えばPET樹脂では90℃〜95℃に設定することが好ましい。
比較例では、射出成形部21の金型内でプリフォームをブロー温度よりも低いか略同程度の温度まで冷却する。その結果として、比較例では射出成形工程の時間が本実施形態よりも長くなる。そうすると、各工程の時間は最も長い射出成形工程の時間に合わせて設定されることから、結果的に容器の成形サイクルの時間も長くなってしまう。
続いて、温度調整部22において、プリフォーム11の温度を最終ブローに適した温度に近づけるための温度調整が行われる。
続いて、第1の駆動部34の駆動によって、プリフォーム11にコア型31が挿入される。このとき、第1のロック部46がロック状態となり、第1の可動板41に支持されたコア型31は、上側への移動が規制される。
続いて、ブロー成形部23において、容器のブロー成形(最終ブロー)が行われる。
まず、ブロー成形金型を型閉じしてプリフォーム11を型空間に収容し、プリフォーム11の首部にブローコア型および延伸ロッドが挿入される。そして、延伸ロッドを降下させつつ、ブローコア型からプリフォーム11内にブローエアを導入する。これにより、プリフォーム11は、ブロー成形金型の型空間に密着するように膨出して賦形され、容器にブロー成形される。
ブロー成形が終了すると、ブロー成形金型が型開きされる。これにより、ブロー成形部23から容器が移動可能となる。
続いて、搬送機構26の回転板26aが所定角度回転し、容器が取り出し部24に搬送される。取り出し部24において、容器の首部がネック型27から開放され、容器がブロー成形装置20の外部へ取り出される。
ホットパリソン式のプリフォームを結晶性の熱可塑性樹脂(透明の非晶質状態と白濁した結晶質状態とになりうる樹脂)を材料として成形すると、材料によっては冷却不足により白化(白濁)してしまう場合がある。例えば、PET樹脂を材料とした場合、結晶化が促進される温度帯(120℃〜200℃)でプリフォームを徐冷(例えば室温で数十秒冷却)すると、球晶生成による結晶化が生じ、白化する傾向を示す。
そのため、従来は、プリフォームの射出成形型を急冷(例えば10℃で5秒)することで上記の結晶化温度帯の通過時間を短くし、射出成形工程で十分に冷却させてプリフォームの白化を抑制していた。
これにより、温度調整部22の第1の駆動部34や第2の駆動部35のストロークをプリフォームの寸法に合わせて最適化でき、このような調整を行わない場合と比べて温度調整工程(S102)で第1の駆動部34や第2の駆動部35を余分に移動させずにすむ。そのため、本実施形態では、プリフォーム11の温度調整および冷却の前後で機械の動作時間が短縮される。
これにより、温度調整工程においてプリフォーム11内に冷却用エアを導入するときにコア型31やキャビティ型32の型開きを抑制できる。また、上記の型開きの対策としてアクチュエータの大型化を図る必要がない。第1のロック部46および第2のロック部56により、これらの構成を有しない標準の場合と比べて温度調整部22の金型保持力を高めることができる。
つまり、本実施形態によれば、アクチュエータの大型化に伴う装置の動作速度の低下を避けつつ、コア型31やキャビティ型32の型開きを抑制できる。しかも、本実施形態によれば、アクチュエータの大型化に伴う動作速度の低下や占有スペースの大型化なども回避できる。
Claims (10)
- 有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
前記射出成形部から離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整部と、
温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備え、
前記温度調整部は、
前記冷却用エアを供給するコア型を第1の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入する第1の駆動部と、
前記プリフォームを収容するキャビティ型を前記第1の方向と対向する第2の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容する第2の駆動部と、
前記コア型が前記プリフォームに挿入される第1位置において、前記第1の駆動部の前記第2の方向への動きを規制する第1のロック部と、
前記プリフォームが前記キャビティ型に収容される第2位置において、前記第2の駆動部の前記第1の方向への動きを規制する第2のロック部と、を有する
ブロー成形装置。 - 前記第1の駆動部は、
前記コア型を支持する第1の可動板と、
前記第1の可動板から前記第2の方向に延び、前記第1の可動板とともに移動する第1のロッドと、を有し、
前記第1のロック部は、前記第2の方向と交差する方向に進退するロック片を有し、
前記ロック片は、前記第1の方向に移動した前記第1のロッドと伸長時に干渉して前記第1の可動板の前記第2の方向への動きを規制する
請求項1に記載のブロー成形装置。 - 前記第2の駆動部は、
前記キャビティ型を支持する第2の可動板と、
前記第2の可動板から前記第1の方向に延び、前記第2の可動板とともに移動する第2のロッドと、を有し、
前記第2のロック部は、前記第1の方向と交差する方向に進退するロック片を有し、
前記ロック片は、前記第2の方向に移動した前記第2のロッドと伸長時に干渉して前記第2の可動板の前記第1の方向への動きを規制する
請求項1または請求項2に記載のブロー成形装置。 - 前記第2のロック部は、前記ロック片の伸長方向への動きを前記第2の方向への力に変換する受け部をさらに有する
請求項3に記載のブロー成形装置。 - 有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
前記射出成形部から離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整部と、
温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備え、
前記温度調整部は、
前記冷却用エアを供給するコア型を第1の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入する第1の駆動部と、
前記第1の駆動部の前記第1の方向への移動範囲を変更する第1のストローク変更部と、
前記プリフォームを収容するキャビティ型を前記第1の方向と対向する第2の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容する第2の駆動部と、
前記第2の駆動部の前記第2の方向への移動範囲を変更する第2のストローク変更部と、を有するブロー成形装置。 - 前記第1のストローク変更部には、前記コア型を退避させたときの前記第1の駆動部の停止位置を規定する第1のスペーサー部材が交換可能に取り付けられ、
前記第2のストローク変更部には、前記キャビティ型を退避させたときの前記第2の駆動部の停止位置を規定する第2のスペーサー部材が交換可能に取り付けられる
請求項5に記載のブロー成形装置。 - 有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
射出成形後に離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整工程と、
温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程部と、を有し、
前記温度調整工程では、
前記冷却用エアを供給するコア型を第1の駆動部により第1の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入し、
前記プリフォームを収容するキャビティ型を第2の駆動部により前記第1の方向と対向する第2の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容し、
前記コア型が前記プリフォームに挿入される第1位置において、第1のロック部により前記第1の駆動部の前記第2の方向への動きを規制し、
前記プリフォームがキャビティ型に収容される第2位置において、第2のロック部により前記第2の駆動部の前記第1の方向への動きを規制する
ブロー成形方法。 - 請求項5または請求項6に記載のブロー成形装置を用いたブロー成形方法であって、
前記第1のストローク変更部により前記第1の駆動部の前記第1の方向への移動範囲を変更し、前記第2のストローク変更部により前記第2の駆動部の前記第2の方向への移動範囲を変更するストローク変更工程を行い、
前記ストローク変更工程の後に、
有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
射出成形後に離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整工程と、
温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を行うブロー成形方法。 - 前記射出成形工程において、樹脂材料の射出が完了してから型空間内で前記樹脂材料を冷却する時間は、前記樹脂材料を前記型空間に射出する時間に対して1/2以下である
請求項7または請求項8に記載のブロー成形方法。 - 前記射出成形工程において、前記プリフォームの外形が維持できる程度の高温状態で前記プリフォームを型から離型させる
請求項7から請求項9のいずれか一項に記載のブロー成形方法。
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