JP4852217B2 - プラスチック製プリフォーム用処理および冷却装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はプラスチック製品、即ち所謂「プリフォーム」製造用の高生産性プラントに関し、特に好ましくは、ブロー成形工程により適当な完成品容器、特にプラスチック壜を製造するための所謂「プリフォーム」を複数同時に成形する装置に利用される。
【０００２】
本発明は本願出願者による２０００年１月２６日に出願のイタリア国特許出願第ＰＮ２０００Ａ０００００６号に記載の発明の簡略な別形である。
従って本発明の背景の説明、最新技術、これに関連した問題は上記のイタリア国特許出願で徹底的に開示しているので、簡潔を理由にここには繰返さない。
【０００３】
上記特許出願で提示した解決法はプリフォーム製造でのみ実際、非常に効果的であったが、同じく完成したブロー成形容器の製造にはそうではなかった。換言すれば、上記特許出願で開示された解決法は排出前のプリフォーム冷却の際高性能であることが特徴であり、これはプリフォーム製造プラントでは明らかに限定的要素である。
【０００４】
この種の解決法は明らかに所謂ワンステージまたはワンステップ製造プラントに適用することも可能であるが、この場合、プリフォームをひき続いて再び調整しなければならない、即ちブロー成形のために約１０５℃の温度に上昇させなければならないので、プリフォームの冷却程度は勿論ずっと小さくする必要があることを当然考慮しなければならない。
【０００５】
従って明らかに、このような解決法は実際に目的とする効果の観点からすればかなり大仰に思える。従って、このような解決法は、あらゆる観点からかなり複雑であり、費用が掛かり過ぎて厳しいと最終的に判明することを考慮すれば、ワンステッププラントは、たとえ、より複雑でない解決法が射出成形金型から排出されるプリフォームを短時間に冷却することにあまり適合してないとしても、その実施の方に遥かに大きな利点があるのであるから、このような複雑な解決法に対するワンステッププラントの最適化を可能にすることはできないのはさらに明らかであろう。
【０００６】
これに関連して他の主要な欠点、即ち上記の特許出願に記載の解決法は、近代型のワンステッププラントへの取付けや統合にはスペースが無いために一般的に適合していない事実、についても考慮する必要が生じるが、この特定の適用例の劣等性を考慮しなくとも、この状況は、この解決法をこの種のプラントに使用するには不利なほどである。
【０００７】
米国特許第ＵＳ ＲＥ．３３，２３７号における開示より公知であるのは、プラスチック材のほぼ中空の製品の製造用プラントであるが、この文献の初めの部分に説明されるように、実質的に射出成形のプリフォームの製造用プラントである。この特許文献に開示されるのは、特に構造的解決法であり、これは各プリフォーム用に適当な冷却カップを備えたプレートを設け、このようなプリフォームを製造する２つの半割り金型が交互に開き互いから離れてこれからプリフォームを取出すことを可能とすることを特徴とする。この半割り金型が互いから離れる距離は、これらが完全に開いた状態の時、全冷却カップを備えた上記プレートをこの２つの半割り金型間に丁度位置させることが可能となるような程度の距離である。
【０００８】
これによりプリフォームは射出成形金型から直接上記カップ装備のプレートに移送され得るので、必要な操作時間を短縮し、プラント自体の構造を単純化できる。
【０００９】
然しながらこの解決法は、この種のプリフォーム冷却プレートを射出成形用半割り金型間に配置するプラントにのみ採用することができ、実際にこのような可能性を考慮する余地が無いような構造上の制約や操作上の制約があるようなプラントには明らかに使用することはできない。
【００１０】
従って本発明の主たる目的は、原初のサイクル時間を大幅に短縮するプリフォーム冷却工程を導入し実施するように適用され、ワンステッププラントと共に使用して特に効果的、有利であり、上記欠点を無くすことが可能であり、かつ高信頼性であって、容易に入手可能であるため費用効率が高い材料や技術を使用して容易に実施することが可能であるプラントおよびその処理工程を提供することにある。
【００１１】
本発明のこのような目的およびその他の特徴は、添付の「特許請求の範囲」の記載のように作製され作動するプラントに実現される。
【００１２】
本発明は、添付の図面を参照しながら、非限定的な例として以下に詳細に記述され、図示されたもののような好適な実施の形態をとるだろうが、然しながらこの１つだけに限定されるものではない。
【００１３】
添付の図面を参照しながら説明すると、本発明に係るプラントは、負荷支持構造体１と、回収・並進要素２と、上記回収・並進要素２に配設される複数の容器１０と、所定時間プリフォームを収容した後、他のプリフォーム処理手段に排出するようにした複数の冷却カップ６を備える冷却構造体３とを有する。
図１〜１２ａで図解を簡略にするために、容器１０とカップ６はこれらの位置を決める軸の交点だけで象徴的に表す。
【００１４】
回収・並進要素２は、水平移動が可能な手段（図示しない）を備えていて、
−２つの開いた水平の半割り金型２３、２４間の間隙内の位置（図１２参照）から
−上記容器手段内に保持されるプリフォーム３０を後に詳細に説明する方法および手段でそれぞれのカップ６内に重力により落下させるやり方で、この間隙の外側で冷却構造体３の上方の位置へ
−上記要素２が冷却構造体の上方の位置を完全に空にするような位置にさらに移動する、第３の外部で、全体が外側にある位置（図１および図６〜１１参照）へ−逆にこの外部で全体が外側にある位置から上記２つの半割り金型間の初期位置へ
交互に運ぶ。
【００１５】
回収要素２に設けられる容器１０は好ましくは次のような幾何学的パターンに従って分布する。回収・並進要素２の詳細な平面図である図１２を参照して説明すると、容器１０は互いに同間隔で整列して２つの列Ａ、Ｂをなす。
【００１６】
説明の便宜上、回収要素２の全容器１０の表す全体の図形的配列を「分布パターン」と定義する一方、製造され、同時にこの容器内に収容され、従って分布パターンを定義したのと同様に配列されるプリフォームを「群」と呼ぶことにする。
【００１７】
後に詳細に説明する理由により、２つの列Ａ、Ｂは、有利にまた利用可能空間を最大限に利用するために列自体の長さの許す限りで最大数の容器１０を有する。
【００１８】
図１３を参照すると、冷却構造体３は２つの別個の平行な列１１、１２のカップを交互に含み、両列のカップは、２つの別個の分布パターンによって概ね配列されていて、それぞれが容器１０の分布パターンに等しい。
【００１９】
換言すれば、第１分布パターンは、列１１の符号１００〜１０５で識別されるカップと列１２の符号２００〜２０５で識別されるカップの両方を含む。
【００２０】
同様に第２分布パターンは、列１１の符号３００〜３０５で識別されるカップと列１２の符号４００〜４０５で識別されるカップの両方を含む。
【００２１】
従って要素２の列の容器は、それ自体公知の手段を使用して上記の図解した２つの別個の分布パターンの内の１つに含まれるカップの上方に選択的に配置することができる。
【００２２】
これによって明らかに、冷却カップ６の各分布パターンが回収要素２の分布パターンの下方に交互に位置するように単に冷却構造体３を適切な位置に移動、配置することにより、毎回後続のプリフォーム群を違う分布パターンのカップ上に放出しつつ要素２をそれぞれのプリフォームで装填することが可能となり、後続のサイクルで冷却構造体３上の全てのカップを装填することが可能となる。
【００２３】
容器の役割は、
−上部半割り金型２３から排出されるプリフォームを捕捉し、
−プリフォームを整然と回収して垂直に、即ちその首の部分または開口部を上方に配向し、
−プリフォームを冷却構造体３の上方に移動させ、
−一般に公知の手段や技術を使用してプリフォームをそれぞれのカップ内に落下させる
ことであるので、容器、もっと一般的には、要素２は、上方から落下して来る単一群のプリフォームを選択的に保持し、下方に排出するようにされた適切な手段を備えている。
【００２４】
当業者にはよく知られていることであるが、射出成形工程における同一群のプリフォームの芯間距離は、種々の理由があるけれども良く知られているためにここには記さないが、ブロー成形工程前およびブロー成形工程における同プリフォームの芯間距離とかなり違っていて、詳細にはこれよりかなり小さい。
【００２５】
ブロー成形工程に要する新しいピッチを得るためにプリフォームの芯間距離を広げるようにされた「ピッチ変更」または「可変ピッチ」機構の用語で一般的に知られている、特定の装置および操作方式の存在は、更によく知られている。
【００２６】
従って射出成形金型から同時に排出されるプリフォームの急冷却と上記のピッチ変更操作の両方を単一のプラントや関連工程に統合できるとすれば有利である。
【００２７】
そのような結果は特に図１２および１３で示されるプラントで実現可能であり、このプラントにおいて回収要素２はプリフォーム収容用の２列Ａ、Ｂの容器を備え、同じ列内の隣接要素はプリフォームの射出形成工程に最適な距離Ｌで互いを分離する一方、冷却構造体３は２列１１、１２のカップを備えるが、列１１内において符号１００〜１０５で表されるカップはカップ３００〜３０５と交互に配置され、同様に列１２において符号２００〜２０５で表されるカップはカップ４００〜４０５と交互に配置されている。
【００２８】
容易に理解できることであるが、実際に所望の結果を得るには、同じ列内の隣接する容器間の距離Ｌは、不使用スペースの無駄を無くしてプリフォームを製造する観点から必要とされる最適な距離となる一方、同じ列内に同じ分布パターンで配置された、例えば１００〜１０５で示される、カップ間の距離Ｋは、ブロー成形工程におけるプリフォーム間の好ましい間隙として要する最適な距離となるが、例えば２００のカップと４００のカップのように２つの隣接するカップ、、従って２つの異なる分布パターンに属するカップ間の距離Ｍは、Ｋより十分に小さくすることが唯一の明確な制約であり、幾分は任意に決定することが可能である。
【００２９】
他方、同一群のプリフォームを冷却構造体３の別個の分布パターンに分布させる上記の「ピッチ変更」機構を実施するようにされた手段は、当業者には公知であるのは明らかであるのでここでは説明しない。
【００３０】
上記の図解したプラントの作動方法はこの時点で十分に明確であろう。とにかく、下記のように要約できる。
【００３１】
−最初の工程で同一の下位群のプリフォーム３０が、引き続いて後に開かれる半割り金型２３、２４内で成形されるが、一方、要素２の容器１０は空であり、要素はまだ半割り金型２３、２４の外側に位置している（図１、１ａ参照）。
【００３２】
−これに続く工程で要素２は、一群のプリフォーム、即ち上部半割り金型から同時に排出されるプリフォームを、要素２に設けられた相当する数の容器１０内に正確に落下させることを可能とするような位置にある２つの半割り金型２３、２４間に挿入される（図２、２ａ参照）。
【００３３】
−次の工程で要素２は、予め要素２のそれぞれの容器内に装填されたのと同じ群のプリフォームを第１分布パターンのカップ１００〜１０５、２００〜２０５の上方に位置付けすることが可能となるように冷却構造体３の上方に移されるが（図３、３ａ参照）、同時にその芯間距離を変えるピッチ変更工程が実施される。
【００３４】
−上記工程が終了すると、後に詳細に説明する理由によりＢ列のプリフォームだけを冷却構造体３の列１１のそれぞれのカップ６内に、即ち、図１３では符号１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５で示されるカップ内に落下させる（図４、４ａ参照）。
【００３５】
−次の工程では、所定期間の後、今度は列Ａのプリフォームだけを冷却構造体３上の対応する列１２のそれぞれのカップ６内に、即ち図１３では符号２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５で示されるカップ内に落下させる（図５、５ａ参照）。
【００３６】
−その後、回収要素２は冷却構造体３の上方の位置から後退するが（図６、６ａ参照）、図では、冷却構造体は、全てのカップがそれぞれのプリフォームで装填されているところが示されている（即ち符号３００、３０１…３０５、４００、４０１…４０５で識別されるカップをも含むが、それらは直前の工程で装填されず、以前のサイクルで装填されていたものとする。）
一方で、カップ内に予め装填されたプリフォーム３００〜３０５、４００〜４０５は所望の温度まで一様に、即ち所定時間かかって冷却され、その後、同プリフォームは順に、即ち実施例の構造体３に含まれる２つの分布パターンで装填された順序と同順で取出される。
【００３７】
次に各群のプリフォームは公知の手段と方法を使ってブロー成形工程に送られる。
【００３８】
好ましくはこれらは、構造体３の単一の列に含まれる互い違いの容器に含まれるプリフォームと正確に係合できるように互いから距離Ｋで離間し整列した適当な取出し手段を備えた、例えばスライド形ベルトコンベヤ等のコンベヤ手段２０を含む。
【００３９】
以前のサイクルで予めそれぞれのカップ３００、３０１…３０５に装填されたプリフォームが適切に冷却するための時間が経過した後、カップ内のプリフォームをそれぞれの取出し手段（当業者には良く知られているので図示しない）で捕捉してコンベヤ２０から搬出することができるように（図７、７ａ参照）、冷却構造体３を公知の手段で上昇させる。
【００４０】
次にそれぞれのカップに予め装填されたプリフォーム４００〜４０５も取付けるために、構造体３を
−下降させ（図８、８ａ参照）、
−列１２がここでコンベヤ手段２０と整列するように列１１と１２間の距離に等しい距離だけ横方向に並進させ（図９、９ａ参照）、
−プリフォーム４００〜４０５をそれぞれの取出し手段に捕捉させて次の処理工程に搬送できるように、最後に再び上昇させる（図１０、１０ａ参照）。
【００４１】
次に作動サイクルが図１に示すような初期状態から再開して繰返すことができるように、構造体３を再び下降させる（図１１、１１ａ参照）。
【００４２】
しかしながら、後続工程で同一群のプリフォームは、各プリフォームが排出されたばかりのカップ３００〜３０５、４００〜４０５内に装填され、この後続工程は装填されたばかりのカップ１００〜１０５、２００〜２０５内のプリフォームを適切に冷却するために使用されることに留意されたい。
【００４３】
カップ３００〜３０５、４００〜４０５の装填には、２つの別個の分布パターン間のカップに上記のように互いから距離Ｍのずれがあることを考慮すれば、２回目の装填のプリフォームが第２分布パターンの各カップ内に正確に装填できるようにするために列１１、１２の整列方向に同じ距離だけ冷却構造体３を移動させる必要が生じる。この目的には、選択的に作動する並進運動を構造体に付与する当業者に公知の手段が用意される。
【００４４】
この移動の後、第１分布パターンに属するカップの装填が可能となるように要素２は最初の位置に戻る。
【００４５】
当業者には明らかなように、冷却構造体３には実質的に３つの運動が備わるが、これは即ち以下のものである。
−冷却した後、プリフォームをベルトコンベヤ２０の各取出し手段で補足することを可能とする上方への運動
−連続的に第１の列１１と第２の列１２を整列した構成の取出し手段と整列させる横方向の運動
−第１の工程で第１分布パターンのカップを、また後続の工程で第２分布パターンのカップをそれぞれのプリフォームで装填することを可能とする、列に平行な方向に距離Ｋだけの移動。
【００４６】
これもまた明らかなように、同じ分布パターンに属する１列のプリフォームを最初に、次に第２の列のプリフォームをそれぞれの取出し手段に装填する状況では、カップが同時に装填されるならば各列に対して違う冷却時間を設けなければならないだろう。
【００４７】
然しながらプリフォームの冷却の不均一、従って温度の不均一は連続的製造環境、特にワンステッププラントでは許容されないので、冷却時間を均一化する必要が生じる。これは、ある時間にホットプリフォームの列１１を装填し、次にこの時間から所定時間経過後プリフォームを含む列１２のカップを装填することで解決できる。
【００４８】
このような遅延は公知の種々の手段で得られるのでこれ以上はここで論じない。
【００４９】
従って当業者には容易に理解できるように、上記の解決法によれば、多くの別個の分布パターンで適切に集められたような複数のプリフォームを、同じプリフォームの冷却用に十分に適合する非常に限られたスペースに収容することが可能となる。実際、全体の冷却構造体３上に可能な分布パターンの数をｎとして、技術的理由によってプリフォームの冷却工程の総時間をＴと設定すると、周期Ｔ／ｎ毎にプリフォームの排出が実施できるのは明らかである。
【００５０】
従ってプリフォーム射出、固化、金型からの除去を含む基本サイクルの時間つまり、サイクルにかかる時間の長さが実際に低減され得る限度はこのような周期Ｔ／ｎまでであり、従って、プリフォーム冷却時間を適正に低減することができ、それは、上記の特許出願第ＰＮ２０００Ａ０００００６号に記載の回転タレットプラントの問題解決法、制約に比べて、後続のブロー成形工程にはまだ十分に熱いうちにプリフォームを排出する可能性によって可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る一定の作動工程にあるプラントのＡ−Ａ断面の立面図である。
【図１ａ】 図１ａは、本発明に係る一定の作動工程にあるプラントのＡ−Ａ断面の平面図である。
【図２】 図２は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図２ａ】 図２ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図３】 図３は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図３ａ】 図３ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図４】 図４は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図４ａ】 図４ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図５】 図５は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図５ａ】 図５ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図６】 図６は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図６ａ】 図６ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図７】 図７は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図７ａ】 図７ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図８】 図８は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図８ａ】 図８ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図９】 図９は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図９ａ】 図９ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図１０】 図１０は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図１０ａ】 図１０ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図１１】 図１１は、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する立面図である。
【図１１ａ】 図１１ａは、一連の作動工程にある同プラントの同じ断面による相当する平面図である。
【図１２】 図１２は本発明に係るプラントの構成部材の詳細平面図である。
【図１３】 図１３は本発明に係るプラントの第２の構成部材の詳細平面図である。

Claims (8)

1. 垂直方向に開閉動作する２つの半割り金型（２３，２４）を含む射出成形金型において製造されるプリフォームを処理して冷却するだけでなく、前記プリフォームを更に加工するために後続の作業台に前記プリフォームを移送するための装置であって、
   冷却要素（３）と、
   分布パターン（（１００，１０１・・・１０５），（２００，２０１・・・２０５），（３００，３０１・・・３０５），（４００，４０１・・・４０５））に従って複数の第１の列（Ａ，Ｂ）に配列されて、前記射出成形金型から排出される対応する複数または群のプリフォームを収容し、下方に排出するようになっている複数の容器（１０）が配設される上面を備えて水平方向に配設され、並進運動で前記２つの半割り金型（２３，２４）の間の第１のプリフォーム装填位置から前記冷却要素（３）の垂直上方に並ぶ複数の位置へ移動するようにされ、また、プリフォームをそれぞれの前記容器に保持しまたはそれぞれの前記容器から排出するようにされた手段が備えられた回収・並進要素（２）と、を備え、
   前記冷却要素の表面には複数のカップ（６）が備えられ、前記各カップは、それぞれのプリフォームを収容し、冷却するようにされ、
   前記複数のカップは複数の分布パターン分の数があり、前記カップは複数の第２の列（１１，１２）に沿って互いに対して交互に配置され、これにより、前記第２の列のそれぞれに沿って、２つの異なる分布パターン（（１００，１０１・・・１０５），（２００，２０１・・・２０５），（３００，３０１・・・３０５），（４００，４０１・・・４０５））に属する２つの隣接したカップは互いに第１の距離（Ｍ）だけ離間し、同一の分布パターン（（１００，１０１・・・１０５），（２００，２０１・・・２０５），（３００，３０１・・・３０５），（４００，４０１・・・４０５））の２つのカップは互いに第２の距離（Ｋ）だけ離間していて、前記第１の距離（Ｍ）は前記第２の距離（Ｋ）より短い装置。
2. 前記容器から排出されるプリフォームがそれぞれの前記カップに挿入可能となるように、前記回収・並進要素（２）は複数の前記分布パターンに対応した位置に移動するようにされ、これにより容器のそれぞれがカップの真上に来るようにされる請求項１に記載の装置。
3. カップ（６）の前記第２の列（１１、１２）は、互いに平行であり、互いに同じ数のカップ（６）を含む請求項１に記載の装置。
4. 分布パターンの前記第１の列（Ａ，Ｂ）は互いに平行であり互いに同数の容器（１０）を含む請求項１に記載の装置。
5. 前記回収・並進要素（２）は、開いた状態の２つの射出成形用半割り金型（２３、２４）間に位置する第１の位置と、前記冷却要素（３）の上方に位置する第２の位置との間を交互に直線並進運動で移動するようになっている請求項１〜４の何れかに記載の装置。
6. 前記冷却要素（３）は以下の３種類の移動、即ち、
   最初の工程で前記複数の分布パターンのうち第１の分布パターンに属する前記カップが、また後続の工程で第２の分布パターンに属する前記カップがそれぞれのプリフォームで装填されることができるような距離（Ｍ）で、前記第２の列（１１，１２）に平行な方向の第１の移動と、
   前記第２の列（１１，１２）の一つの列（１１）と、次に前記第２の複数（１１，１２）の別の後続の列とを、交互に適当な取出し手段（２０）で整列させ、これらは交互に前記第２の列（１１，１２）と同じ方向に整列される、前記第１の移動に対して横断方向の第２の移動と、
   それぞれの前記カップに装填されるように、該プリフォームがそれぞれの前記取出し手段で捕捉することができるための第３の上方への移動と
   を選択的に行うようにされていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記３種類の移動は直線で互いに直交し、前記第３の移動は垂直方向上向きであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 請求項１〜７に記載の何れかの組合せによる装置で実施されるプラスチック製プリフォーム冷却方法であって、
   垂直方向に開閉動作する２つの適当な半割り金型（２３、２４）内で一群のプリフォーム（３０）を射出成形し、引き続いて半割り金型が垂直方向に開かれる工程と、
   上部半割り金型から同時に排出される前記一群のプリフォームが、回収・並進要素（２）に配設され、前記分布パターンを規定している相当する数の容器（１０）内に落下できるように、前記２つの半割り金型間に前記要素（２）を挿入し、前記上部半割り金型から該プリフォームを排出する工程と、
   複数の冷却カップ（６）を備えた冷却要素（３）の上方位置に、該プリフォームを前記分布パターンのうち１つのパターンの前記カップの上方に移動可能にするような方法で該要素（２）を移動させる工程と、
   前記それぞれのカップ内に該プリフォームを落下させるように該プリフォームを排出する工程と、
   前記第２の列（１１，１２）により配置された前記冷却要素（３）のカップ内に挿入された異なる下位群のプリフォームを、整列した取出し手段を備えた搬送手段（２０）に係止する工程であって、前記係止は、前記排出する工程に引き続き、前記冷却構造体（３）の垂直移動および水平移動により実施される工程と、
   を含むことを特徴とする冷却方法。

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