JPS6355197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は一般的には加熱吹込み式の成形設備に
関する。詳細には前述の成形設備において予備成
形品を再加熱する加熱装置に関する。

〔従来技術の説明〕

加熱吹込み式成形設備は、一般に射出成形でつ
くられた熱可塑性の予備成形品から成形製品を生
産するために使用される。予備成形品は製品の閉
鎖装置を受入れるための既成形部分と最終製品形
状に吹込み成形すべき成形可能部分とを有する。
予備成形品は吹込み成形機のコンベヤに仕込ま
れ、加熱セクシヨンを搬送されて予備成形品の材
料が分子配向を行う範囲まで温度上昇され、そこ
から成形ステーシヨンに運ばれ、そこで予備成形
品が最終製品の形状を形成するモールドの空洞内
に保持されている間に予備成形品へ膨張流体が導
入され、膨張の後、最終製品が排出され集められ
る。全体の生産工程において最も時間を消費する
作業は予備成形品を材料の分子配向温度まで加熱
することである。熱可塑性材料は熱伝導が劣り、
対流あるいは輻射加熱法が使用された場合、予備
成形品の温度は内壁部分の材料の温度以上に上つ
てしまう。したがつて加熱速度は材料の表面の熱
が壁部分の内部へ伝わることの可能な速度によつ
て限定される。許容しうる最終製品の温度上限は
材料の結晶化温度であつて、表面温度はこの限度
を上廻つてはならない。このように、加熱速度は
この表面温度の最大限度によつても制限される。

前述の加熱方法とは対照的に、誘電加熱は材料
の伝熱性に左右されることが少ない。むしろ、材
料を交番電界に位置させることにより、材料の本
質的に分極化した分子が電界の極性の瞬間的な変
化に伴つてその極と整合するにつれて、運動エネ
ルギが材料内の熱に転換されることにより材料の
自己加熱が行われる。誘電加熱はこれまでのある
時期知られてきているがこの技術を高速生産の吹
込み成形設備に適用することについてはこれまで
知られていなかつた。

〔本発明の目的および要点〕

したがつて本発明の目的は高速生産吹込み成形
設備に対して予備成形品を誘電加熱する装置を提
供することである。

本発明の別の目的は複数の対の電極を有する、
予備成形品誘電加熱装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は予備成形品の壁部分
の温度パターンを制御するため変形可能の電極を
有する。予備成形品の誘電加熱装置を提供するこ
とである。

本発明のその他の目的や利点は以下の説明から
明らかとなる。

前述の目的にしたがつて、高速生産吹込み成形
機用の誘電加熱部分が提供される。加熱部には複
数の加熱ステーシヨンがあり、それぞれ対の電極
により画成されている。電極の各対は高周波信号
発生器により付勢可能で付勢されるとそれらの間
で交番電界をつくる。予備成形品はキヤリヤによ
つて加熱ステーシヨンへ送られ、そこから予備成
形品は回転自在に支持されることによつて電極の
対の間で成形可能部分が配置される。各対の少な
くとも１個の電極は形状変化が可能であつて、そ
れらの間の電界部分の特性を変えることにより予
備成形品の壁部分の温度パターンを制御する。

好適実施例においては、各対の電極における双
方の電極とも加熱部の長手方向中心線に対して移
動可能であつてそれらの間の間隔を効果的に調整
する。

本発明の説明のために、加熱吹込み式の成形機
の誘電加熱ステーシヨンを若干詳細に説明する。

以下説明する特定の吹込み成形設備は本発明の
譲受人であるシンシナテイ ミラクロン会社
（Cincinnati Milacron lnc.）が製造しているも
のである。

本願の譲渡人による加熱吹込み成形機は、複数
のモジユラキヤリヤによつてコンベヤ装置が形成
され、１個あるいは複数の通路を吹込み成形機内
で形成している連続した軌道を前記キヤリアが横
切つている。作動ステーシヨン、即ち仕込みステ
ーシヨン、加熱ステーシヨン、吹込み成形ステー
シヨンおよび排出ステーシヨンは前記の連続した
通路に沿つて配置され、キヤリアが一方のステー
シヨンから次のステーシヨンへ順次進行できるよ
うにしている。このため必要なコンベヤ駆動機構
を簡素化し、かつコンベヤ駆動装置の順次送りは
作動ステーシヨンの機能完了時開始されるという
点で全体装置の制御プログラムを簡素化してい
る。モジユラキヤリヤを使用することにより、予
備成形品や製品のハンドリングが最小となり、比
較的高生産速度が達成される。

〔図面による説明〕

第１図を参照する。予備成形品キヤリヤ２０は
炉部分１０の密閉体１２の端板の開口を通して前
記炉部分内に支持された状態で示されている。掴
持チヤツク３０の下方で予備成形品１１３の成形
可能部分１１０が懸架されている。この図におい
て、予備成形品１１３は電極プレート５０と、ポ
スト５２に担持された変形可能の電極７６との間
に位置した状態で示されている。前述のように、
成形機のコンベヤは作動ステーシヨンを通してキ
ヤリヤを順次進行させる。本図においては、キヤ
リヤ２０はレール１６，１４上のローラ１８２，
１８４によつて支持されている。これらのレール
は支持ブラケツト１５４，１５６により密閉体１
２の上面から懸架されている。コンベヤを進行さ
せるチエイン１８，１９がキヤリヤ体部３１と係
合しているのが判る。成形機を通してキヤリヤを
前進させるために、コンベヤチエインはコンベヤ
駆動トレイン（図示せず）によつて順次送られ
る。電極５０と７６との間で成形可能部分１１０
を均一に加熱するための、予備成形品１１３を回
転させる必要がある。これはキヤリヤ体部３１か
ら突出し回転自在に支持されたスピンドル３２
と、スピンドル３２の上端に固定された回転駆動
用摩擦輪４２によつて達成される。摩擦輪４２は
回転駆動デイスク１４８と係合している。駆動デ
イスク１４８は密閉体１２の頂部カバーによつて
支持されたスピンドルベアリングブロツク１６４
においてスピンドル１６０の下端に装着されてい
る。スピンドル１６０の方はスピンドル１６０の
上端に取り付けられた駆動スプロケツト１６２に
より駆動される。スプロケツト１６２は回転駆動
チエイン１８０と係合することにより回転する。
コンベア送りチエイン１８，１９と異り、回転チ
エイン１８０は加熱ステーシヨン１０の外側限界
以上に延在しない。回転駆動チエイン１８０はチ
エイン駆動列（図示せず）により連続して駆動さ
れる。

引続き第１図を参照する。点線で高周波発生器
１０２と、該発生器と例えば５２のような変形可
能電極ポストとに電気接続されたＴ字形プレート
６０とが示されている。Ｔ字形プレートの支持部
材は、電極ポスト５２用の支持ブラケツト１４２
と基部材９０と同様点線で示されている。さらに
電極プレート５０の装着ブラケツト８２，８４が
本図で部分的に点線で示されている。

第２図を参照する。第１図の線２−２の方向に
見た内部はプレート６０に装着された電極ポスト
５２から５６によつて画成された３個の誘電加熱
ステーシヨンを示している。本図において、キヤ
リヤ２０から２４は誘電加熱ステーシヨンに位置
され、かつレール１４，１６に支持されているの
が判る。電極ポスト５２は丁度Ｔ字形プレート６
０の上方で破断され予備成形品１１３の細部を示
しており、該予備成形品はチヤツク３０の下方に
延びた成形可能部分１１０と、チヤツク３０の破
断部分の区域に見られる成形部分１１１とを含
む。摩擦輪３８から４２はそれぞれキヤリヤ２０
から２４までのスピンドル３６から３２までに装
着されている。摩擦輪３８から４２までは、それ
らが係合している回転駆動デイスクの後ろで示さ
れている。回転駆動組立体１６６と１６８はキヤ
リヤスピンドル３４，３６と、摩擦駆動輪４０，
３８を示すためにキヤリヤ２２，２４の上方で破
断されている。回転駆動組立体１６６，１６８の
スピンドルのスプロケツトは回転駆動チエイン１
８０ならびにスピンドル１６０のスプロケツト１
６２と係合した状態で示されている。電極ポスト
５２から５６までは支え部材１４２，１５０，１
５２を介して基部プレート９０から９４までに取
り付けられた状態で示されている。コロナリング
９８，１００が電極ポスト５４，５６の背後に見
られる。これらのコロナリングは電極ポストが高
周波発生器１０２により付勢した場合発生するア
ークを抑制する働きをする。電極ポスト５０は密
閉体１２の長さの範囲内で、端の電極ポスト５
２，５６の中心によつて画定される間隔よりわず
かにはみ出して延びていることが判る。支持柱５
８，６８は密閉体１２の頂部からＴ字形プレート
６０まで垂下しているのが判る。

コンベヤチエイン１８，１９が順次前進する
と、キヤリヤは変形可能電極７２から７６の中の
１個と電極プレート５０とにより画成される電極
の対の間の位置へ持つてこられる。コンベヤの進
行の完了時、機械作動サイクルの制御装置（図示
せず）が高周波発生器１０２により電極の対を付
勢する。成形機のその他の作動ステーシヨンの機
能が完了し、かつ加熱サイクルが完了しておれ
ば、成形機の作動サイクル制御装置がコンベヤチ
エイン１８，１９をさらに送り、作動サイクルが
繰返される。この状態で、第２図の左端において
予備成形品が加熱ステーシヨン１０へ入り、第２
図の右端から出ていくまで各種ステーシヨン間を
送られる。加熱ステーシヨン１０内では、コンベ
ヤのレール１４と１６に担持された列状のキヤリ
ヤ２０から２４までが予備成形品の通過する通路
を構成することが判る。

さて第３図を参照する。第２図の線３−３の方
向から視た加熱ステーシヨンの内部の下部分が示
されている。３個の電極の対が電極プレート５０
と変形可能電極７２から７６までによつて囲まれ
ているのが判る。予備成形品の通路はこれらの電
極の対の間の空隙により画成されている。第３図
において、Ｔ字形プレート６０の外形が示されて
いる。Ｔ字形とするようプレート６０を切断した
ことによつて、端の電極ポスト５６，５２の近傍
においてプレート６０と電極５０の間で発生しう
る損失を減少させる役目をしている。電極プレー
ト５０の支持ブラケツト７８から８４は加熱ステ
ーシヨン１０の長手方向中心線に対するプレート
５０の位置調整を許容する構造を示している。ブ
ラケツト８０と８４はブラケツト７８，８２に支
持され、かつ全ての支持ブラケツト７８から８４
に切設した位置調整スロツトを貫通したねじ８
８，８６により前記ブラケツトに固定されてい
る。同様に、電極ポスト５２から５６用の基部プ
レート９０から９４は取付けナツトと前記基部プ
レート９０から９４に切設したスロツトとによつ
てＴ字形プレート６０上で位置決め可能とされて
いる。本図において、コロナリング９８，１００
は基部プレート９２，９４の位置調整スロツトを
示すために省略してある。しかしながら、コロナ
スプリング９６はその支持ブラケツトを電極ポス
ト５２の上端に固定させた状態で示されている。
第１図に形状が示され、かつ部分的に点線で示さ
れた導体１０４は高周波発生器１０２と電極プレ
ート５０との間を延びるものとして示されてい
る。

第４図を参照する。加熱部１０の加熱ステーシ
ヨンを構成する高周波発生器と電極の概略ブロツ
ク図が示されている。電極プレート５０は高周波
発生器１０２用の３個の負荷コンデンサの各々に
おけるコンデンサプレートとして示されている。
これらのプレートは導体１０４を介して高周波発
生器へ一緒に接続されている。変形可能電極７２
から７６までが相手側のプレートを構成し、一端
で一緒に接続され、Ｔ字形プレート６０に対応す
る導体６０によつて高周波発生器に接続されてい
る。３対の電極５０と、７２から７６までは加熱
ステーシヨン１０内の３個の誘電加熱ステーシヨ
ンに電気的に相当する。コンベヤの割出しが完了
すると、成形機の作動サイクル制御装置（図示せ
ず）が高周波発生器１０２への配線１０６で使用
可能信号を発生し、その信号により高周波発生器
がその出力を電極の対の供給できるようにする。
この状態において、高周波発生器の出力における
交番電気ポテンシヤルが３対の電極における電極
の間で交番電界をつくり出す。電極の対における
電極間のいづれの点における電界の相対強度も部
分的には、電極の対における電極間に配置される
誘電伝導によるエネルギ損失によつて変る。こう
して、コンデンサプレートの間、即ち電極対にお
ける電極の間の間隔を調整することによりコンデ
ンサプレートによりつくり出される有効インピー
ダンスとそれに伴つた誘電界を横切る電流の増加
とを減少させることができる。当該技術分野の専
門家には、電極の間の誘電磁界を横切る磁界強度
勾配は電極の間の相対ポテンシヤルと電極の間の
距離との関数であることが認められる。本願の出
願人は予備成形品の壁部分内の好ましい温度パタ
ーンを達成するために電界における前述の本質的
な特性を利用している。

第５図を参照する。予備成形品１１３の成形可
能部分１１０を、予備成形品の長さに対して肉厚
の変化を示すために断面で示す。予備成形品は電
極５０と、電極ポスト５２に支持された変形可能
電極７６との間でチヤツク３０から懸架された状
態で示されている。電極７６は連続した帯片の形
態であつて、ねじ付きの値込ボルト、即ちロツド
１１２から１２０までにしつかりと固定されてい
る。これらのボルトの方はポスト５２における貫
通孔１７０から１７８を貫通して横方向に位置し
ている。ボルト１１２から１２０までにねじ込ま
れたナツト１２２から１４０までを使用したポス
ト５２に対する前記ボルト１１２から１２０まで
の横方向位置を調整し、かつ前記ボルトを適所に
ロツクする。本図に示すように、予備成形品の成
形可能部分の肉厚は既成形部分近くでより薄くな
つているので、変形可能電極７６は、電極７６と
前記予備成形品の前記壁部分との間の距離を大き
くするような形にしうる。さらに、予備成形品の
下端の閉鎖部分については、変形可能電極と電極
プレートとは、電極対の最下部が予備成形品の前
記閉鎖部分の上方で終るようにする。詳細には、
電極対の下限は予備成形品の閉鎖端の半径の始点
と概ね一致するようにする。この閉鎖された下端
は電極間の電界に対して抵抗の最小の部分を構成
するので、電界の磁束線は当然のことながらこの
部分の形状に追随しようとする。このため予備成
形品のこの部分の自己加熱が加速されるので、本
願の出願人は予備成形品のこの部分を電極の間で
つくり出される電界の周辺に位置するよう選定し
た。こうすることにより、壁部内の自己加熱が閉
鎖端での自己加熱を最小にしながら予備成形品の
閉鎖下端を伝熱できるようにする。同様に、変形
可能電極７６を第６図の断面図で示すように予備
成形品の内径よりわづかに幅を狭くすることによ
り加熱ステーシヨン１０を通る通路において横方
向に位置する予備成形品の側部も電極の対によつ
て画成される電界の周辺に来るようにしている。
電極の間の電界中に保持した状態で予備成形品を
連続して回転させることにより壁部分は制御され
た状態で均一に加熱される。

引続き第５図を参照する。変形可能の電極７６
は折り曲げられ、ねじ１４４によつてポスト５２
の上端の適所に保持されている。また、このねじ
の下にはコロナリング装着用のストラツプ１４６
が位置しており、このストラツプはコロナリング
９６の上端に接続されている。前述のように、コ
ロナリング９６の目的はポスト５２と電極７６の
形状を調整するボルト１１２から１２０までとの
間でのアーク発生を減少させることである。当該
技術分野の専門家には調整ボルト１１２から１２
０までと、ロツクナツト１２２から１４０とを組
合せることにより予備成形品の壁部分の変形可能
部分について広範囲の形状の組合せを許容する電
極７６の広範囲の形状を提供することが判るであ
ろう。

電界強度は電極間の距離と、その間に配置する
誘電界によつて瞬間的に変るので、予備成形品壁
部分の長手方向の長さに沿つたいづれの点におけ
る有効電界強度も変形可能電極の形状を変えるこ
とにより変化しうる。第５図に示すように、予備
成形品の壁部分が既成形部分近くで薄くなる場
合、この部分における材料の温度を分子配向温度
まで上昇させるのに要するエネルギは少ない。し
たがつて、変形可能部分を通して均一な温度を得
るには、肉厚の厚い部分に対して薄い部分での自
己加熱効果を下げる必要がある。このことは肉厚
の薄い部分の領域では電極間の空隙を増すことに
より達成される。このように、変形可能電極の形
状は予備成形品の壁部分の長手方向の長さにわた
り、かつ壁部分の構造によつて希望する温度パタ
ーンによつて決められる。電界強度を極度に変え
る必要がある場合、対の電極の双方を変形可能と
する必要があるかもしれない。本願の出願人は各
対の電極において、変形可能電極を１個使用して
予備成形品の広範囲の形状や寸法に対して成功を
収めた。この同じ調整方法によつて、ある環境下
では好ましいが、予備成形品の壁の長手方向の長
さに沿つた温度変化をつくり出すことができる。

本発明を好適実施例に関しかなり詳細に説明し
てきたが、本願の出願人は本発明の範囲をこの詳
細に限定する意図はない。誘電加熱ステーシヨン
１０における加熱ステーシヨンの数は、本明細書
に図示し、かつ説明した組合せを基本的に適合す
ることによりいくらでも収容できる。さらに、誘
電加熱は極性分子特性を示す材料に対して効果的
であるが、極性特性は非極性材料に添加剤を加え
ることによつても達成することが可能なので、本
願の出願人は本発明の応用をいづれかの特定の熱
可塑性材料に限定する意図はない。したがつて、
本願の出願人の意図は特許請求の範囲の精神と範
囲内の全ての修正、変更、および均等物を網羅す
ることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は高速生産吹込み成形機の誘電加熱部の
端面図、第２図は第１図の線２−２の方向にみ
た、第１図に示す加熱部の内部の正面図、第３図
は第１図の線３−３の方向にみた、第１図に示す
加熱部の内部の下部を示す図、第４図は高周波発
生器と電極の対との間の電気的な関係を示すブロ
ツク線図、第５図は第１図に示す加熱部の電極の
対における電極間に配置した予備成形品を断面で
示す拡大図、および第６図は第５図の線６−６で
示す方向に視た第５図に示す予備成形品と電極の
対との断面図である。 図において、１０……加熱ステーシヨン、１２
……密閉体、２０〜２４……キヤリヤ、５０……
電極プレート、５２〜５６……電極ポツト、６０
……Ｔ字形プレート、７２〜７６……電極、９０
〜９４……基部材、９８，１００……コロナリン
グ、１０２……高周波発生器、１１１……既成形
部分、１１０……成形可能部分、１１３……予備
成形品、１１２〜１２０……ボルト、１２２〜１
４０……ロツクナツト、１４８……回転駆動リン
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ既成形部分と成形可能部分を有する
   熱可塑性予備成形品の成形可能部分を分子配向温
   度まで誘電加熱し二軸膨張させて最終製品にする
   装置において、 (a) 高周波部の周波数を有する交番電気ポテンシ
   ヤルを発生させる高周波信号発生器と、 (b) 前記信号発生器により付勢可能で、それぞれ
   の対が少なくとも１個の変形可能電極を有し、
   前記信号発生器により付勢すると対の電極がそ
   の間で交番電界をつくるように配置されている
   複数の対の電極と、 (c) 予備成形品の成形可能部分が対の電極の交番
   電界に来るように各対における電極の間で１個
   の予備成形品を回転自在に支持する装置とを含
   むことを特徴とする誘電加熱装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、電極の対における電極を移動させてその間の
   相対距離を変える装置をさらに含むことを特徴と
   する誘電加熱装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置におい
   て、変形可能電極が、 (a) 支持ポストと、 (b) 前記ポストを貫通する複数の平行孔において
   前記ポストにより摺動自在に支持された複数の
   横棒と、 (c) 一端で前記横棒にしつかりと固定された電極
   プレートと、 (d) 前記ポストと電極プレートとの間の前記横棒
   の各々の突出相対長さを独立して固定し、前記
   電極プレートの形状を画成するロツク装置とを
   さらに含むことを特徴とする誘電加熱装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、前記電極プレートが予備成形品の内径より幅
   が狭いことを特徴とする誘電加熱装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の装置におい
   て、前記電極プレートの最下端と非変形電極の最
   下端とが一致し、かつその間に位置する予備成形
   品の閉鎖端の上方で終つていることを特徴とする
   誘電加熱装置。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、電極の対はその間で１個の概ね真直の通路を
   画成するよう配置されていることを特徴とする誘
   電加熱装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の装置におい
   て、非変形電極が前記通路の中心線に対して移動
   可能に支持された概ね平坦のプレートからなるこ
   とを特徴とする誘電加熱装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
   て、高周波発生器が前記通路の下方に装着され、
   かつ端の電極の対から概ね等距離に位置してお
   り、前記誘電加熱装置が前記ポストを支持し、高
   周波発生器を覆い、かつ前記通路の下方で、かつ
   前記発生器の外形部分を越えた区域では切断され
   ている電極装着プレートをさらに含むことを特徴
   とする誘電加熱装置。