JP7221066B2 - 射出成形機用冷却装置及び成形品取出システム - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機用冷却装置及び成形品取出システムに関する。

例えばペットボトルの中間製品であるプリフォームを一度に多数成形する射出成形システムがある。このような射出成形システムには、成形品を金型から取り出す取出機と、取り出された多数の成形品にエアを吹き付け、成形品を冷却する冷却機とが備わる（特許文献１を参照）。

特開２０１６－１９０４７５号公報

冷却機がエアを吹いて成形品を冷却する際、結露が生じないよう、除湿されたエアが使用される。しかしながら、冷却機から吹き出されるエアの総量は多く、全てのエアを除湿機から生成していたのでは、大型で高い能力の除湿機が必要となる。

本発明は、除湿エアを生成する装置に要求される除湿エアの生成能力の低減を図れる射出成形機用冷却装置及びこのような冷却装置を備えた成形品取出システムを提供することを目的とする。

本発明に係る射出成形機用冷却装置は、
取出機によって取り出された成形品にエアを吹き付ける射出成形機用冷却装置であって、
除湿されたエアを生成する除湿エア生成部と、
前記除湿エア生成部から前記成形品の冷却機へエアを通す第１ダクトと、
金型が配置される空間を少なくとも覆うカバー内のエアを前記第１ダクトの途中から導入する導入口と、
を備える。

本発明に係る成形品取出システムは、
射出成形機により成形された成形品を金型から取り出す取出機と、取り出された成形品にエアを吹き付ける冷却機と、前記冷却機へエアを供給するエア供給装置と、を備え、
前記エア供給装置は、
除湿されたエアを生成する除湿エア生成部と、
前記除湿エア生成部から前記冷却機へエアを送る第１ダクトと、
少なくとも前記金型が配置される空間を覆うカバー内のエアを前記第１ダクトの途中から導入する導入口と、
を含む。

本発明によれば、除湿エア生成部に要求される除湿エアの生成能力の低減を図れるという効果がある。

本発明の実施形態に係る射出成形システムを示す平面図である。 図１の射出成形システムを示す側面図である。 取出機の取出板及び冷却装置の一部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る射出成形システムを示す平面図である。図２は、図１の射出成形システムを示す側面図である。図３は、取出機の取出板及び冷却装置の一部を示す図である。

本発明の実施形態に係る射出成形システム１は、成形品Ｆ（図３）として、例えばペットボトルの中間製品であるプリフォームを一度に多数成形する。射出成形システム１は、金型２０のキャビティに成形材料を射出する射出成形機１０と、金型２０から成形品Ｆを取り出す取出機３０と、取出機３０により取り出された成形品Ｆにエアを吹き付ける冷却機４０とを備える。さらに、射出成形システム１は、取出機３０から冷却された成形品Ｆを受け取り、コンベア等が配置された搬出部へ成形品Ｆを投入する受取機５０と、冷却機４０に除湿エアを供給するエア供給装置６０と、システムの可動部を覆うカバー７とを備える。図１では、カバー７の一部を、天井面を除いた破断面で示しているが、カバー７は可動部の上方も覆っている。エア供給装置６０は、本発明に係る射出成形機用冷却装置の一例に相当する。取出機３０、冷却機４０及びエア供給装置６０を含んだ構成が、本発明に係る成形品取出システムの一例に相当する。

射出成形システム１に組み込まれる金型２０には、一度に多数の成形品Ｆを成形するために、多数のキャビティが設けられている。金型２０は、固定金型２１と可動金型２２と含み、多数のキャビティは固定金型２１と可動金型２２とが対向する側に縦横複数列に並んで設けられている。可動金型２２は、固定金型２１に当接する位置から、固定金型２１から離間する位置まで往復移動する。可動金型２２と固定金型２１とが離間した状態で、これらの間に取出板３１が進入可能となる。金型２０が配置される空間を成形空間Ｖ１と表記する。なお、金型２０はキャビティごとに分割されていてもよい。

射出成形機１０は、成形材料を溶融させて射出する射出装置１１と、射出装置１１を移動させて射出口を固定金型２１に圧接させる可塑化移動装置と、可動金型２２を移動させて金型２０を開閉及び型締めする型締装置１３と、金型２０のキャビティ内で固化した成形品Ｆを可動金型２２から押し出すエジェクタ装置とを備える。

取出機３０は、可動金型２２から成形品Ｆを取り出し、冷却機４０及び受取機５０が動作する受取空間Ｖ３まで搬送する。具体的には、取出機３０は、図３に示すように、複数の筒体３２が設けられた取出板３１を有する。筒体３２には、成形品Ｆの外形に合わせた収容部３２ａと、冷却水を流す流路３２ｂと、成形品Ｆを吸引する吸引口３２ｃとが設けられる。筒体３２は、成形品Ｆを収容部３２ａに吸引し、成形品Ｆを外側から冷却する。取出板３１には、金型２０に設けられた複数のキャビティの整数倍（例えば４倍）の筒体３２が設けられている。これにより、取出板３１は、金型２０により一度に成形される複数の成形品Ｆを複数セット（例えば４セット）保持することができる。取出機３０は、さらに、取出板３１を、可動金型２２に対向する位置から冷却機４０及び受取機５０に対向する位置まで移動させるレール３５と、レール３５に沿って取出板３１を移動させる駆動部とを有する。取出板３１が移動する空間を受渡空間Ｖ２と表記する。

冷却機４０は、エアを吹く複数のパイプ４１と、複数のパイプ４１を保持する保持板４２と、取出板３１が対向配置された状態で取出板３１の方（図１、図２に矢印で示す）へ保持板４２を進退させる駆動部とを有する。複数のパイプ４１にはエア供給装置６０から供給口４３を介して除湿エアが送られる。パイプ４１が成形品Ｆの内側に挿入され、パイプ４１から除湿エアが吹き付けられることで、成形品Ｆが内側から冷却される。保持板４２には、金型２０に設けられた複数の型の数倍（例えば３倍）のパイプ４１が設けられている。これにより、冷却機４０は、金型２０により一度に成形される複数の成形品Ｆを、複数セット（例えば３セット）一度に冷却できる。保持板４２には、取出機３０が保持する複数セット分の成形品Ｆのうち、１セット分の成形品Ｆをそれぞれ通すことが可能な複数の貫通孔４２Ｂが設けられている。

受取機５０は、図１及び図２に示すように、取出機３０が保持した成形品Ｆを、例えば吸引により受け取る筒体５１と、筒体５１を保持する保持板５２と、取出板３１が対向配置された状態で取出板３１の方（図１、図２に矢印で示す）へ保持板５２を進退させる駆動部とを有する。保持板５２には、金型２０により一度に形成される複数の成形品Ｆと同数の複数の筒体５１が設けられている。複数の筒体５１は、冷却機４０の保持板４２の貫通孔４２Ｂ（図３）を介して、取出機３０から成形品Ｆを受け取ることができる。受取機５０の駆動部は、上述した進退駆動に加えて、筒体５１が下方を向くように保持板５２を９０°回動させる機構を有する。受取機５０は、複数の筒体５１が下方を向いて複数の成形品Ｆの吸着を開放することで、複数の成形品Ｆを下方の搬出部へ落とす。搬出部には、例えばコンベアが設けられ、複数の成形品Ｆがコンベアにより外部に搬出される。冷却機４０及び受取機５０が動作する空間を、受取空間Ｖ３と表記する。

射出成形機１０が金型２０に成形材料を射出して１度に１セット分の成形品Ｆを成形する周期を１サイクルとすれば、第１サイクルで成形された成形品Ｆは、第４サイクルで成形された成形品Ｆを取出機３０で取り出した後に受取機５０に受け取られる。取出機３０の取出板３１は、１サイクルごとに成形空間Ｖ１と受取空間Ｖ３との間を往復する。第１サイクルで成形された成形品Ｆは、第２、第３、第４サイクルで成形される成形品Ｆの成形中に冷却機４０で冷却される。第４サイクルで成形した成形品Ｆが取出機３０に取出されると、第１サイクルで成形された成形品Ｆが受取機５０に受け取られる。第１サイクルで成形された成形品Ｆの受取機５０への受渡しは、第５サイクルの成形中に行われる。第５サイクルで成形された成形品Ｆは、取出機３０の取出し位置のうち、第１サイクルで成形された成形品Ｆが収容されていた位置に取出される。すなわち、成形品Ｆの非成形中に、取出機３０が成形品Ｆを取り出し、成形品Ｆの成形中に、以前のサイクルで成形された成形品Ｆの冷却と受取機５０への受渡しが行われる。非成形中とは、１サイクルの成形品Ｆの成形が完了してから次のサイクルの成形品Ｆの成形を開始するまでの期間を意味する。受取機５０へ受け渡された成形品Ｆは、その後、搬出部へ送られ、１サイクルごとに１セット分の成形品Ｆが製造される。

本実施形態では、冷却機４０と受取機５０が別体に設けられ、受取機５０が成形品Ｆを受け取って搬出部まで成形品Ｆを移動させる間にも、冷却機４０が取出機３０が保持している他の成形品Ｆを冷却できる。これにより、冷却効率の向上及び成形サイクルの短縮化を図ることができる。また、冷却機４０は、可動金型２２を支持する可動プラテンに設けられ、金型２０が閉じている際に成形品Ｆを冷却するように構成されてもよい。

カバー７は、少なくとも、金型２０が配置される成形空間Ｖ１と、取出板３１が成形品Ｆを搬送する受渡空間Ｖ２と、冷却機４０と受取機５０とが動作する受取空間Ｖ３とを覆う。成形空間Ｖ１、受渡空間Ｖ２及び受取空間Ｖ３は、仕切り等により分断されておらず、エアが移動可能につながっている。カバー７は、内部を外部から完全に密封する構成でなくてもよく、外部のエアと内部のエアとが容易に混合しない構成であればよい。なお、カバー７は、少なくとも成形空間Ｖ１を覆っていればよい。金型２０の結露防止のため金型２０の周囲は低湿度雰囲気に制御されている。

カバー７の一部には、取出板３１を搬出及び搬入可能な搬出窓７１が設けられている。搬出窓７１は、例えば、受渡空間Ｖ２の一部範囲の上方、カバー７の天井面に設けられている。搬出窓７１は、射出成形システム１の通常動作時には閉じられ、成形品Ｆの形状に合わせて取出板３１を交換する際に開放される。

エア供給装置６０は、除湿エアを生成する除湿エア生成部６３と、除湿エア生成部６３で生成された除湿エアを冷却機４０へ送る第１ダクト６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）と、除湿エア生成部６３で生成された除湿エアを成形空間Ｖ１へ送る第２ダクト６２と、第１ダクト６１の途中でカバー７内のエアを導入可能な導入口６４ｂを有するジャンクションボックス６４と、第１ダクト６１のエアを流すファン６５ａ、６５ｂと、エアの流量を調整する調整弁６７とを有する。

除湿エア生成部６３は、例えば除湿機であり、所定量の除湿エアを生成し、その一部を第１ダクト６１から送出し、残りを第２ダクト６２から送出する。

第１ダクト６１は、除湿エア生成部６３からジャンクションボックス６４までに除湿エアを流す上流管６１ｃと、ジャンクションボックス６４から冷却機４０へエアを流す下流管６１ａ、６１ｂとを含む。特に制限されないが、第１ダクト６１はジャンクションボックス６４で２分岐され、ジャンクションボックス６４には２つの下流管６１ａ、６１ｂが接続されている。

ファン６５ａ、６５ｂは、下流管６１ａ、６１ｂの途中に設けられ、冷却機４０に除湿エアを圧送する。第１ダクト６１が２分岐されて、２分岐された各下流管６１ａ、６１ｂの両方にファン６５ａ、６５ｂが設けられることで、冷却機４０の多数のパイプ４１に供給されるエアの圧力の均一化を図れる。なお、第１ダクト６１は、３つ以上に分岐され、各下流管にファンが設けられていてもよい。

ジャンクションボックス６４は、カバー７の受渡空間Ｖ２を覆う天井部分において搬出窓７１を除く部位に配置されている。ジャンクションボックス６４の下部には導入口６４ｂが設けられ、導入口６４ｂを介して、ジャンクションボックス６４内とカバー７内とが連通している。導入口６４ｂには、ここを通過するエアから粉塵等を取り除くフィルタが設けられていてもよい。

調整弁６７は、第１ダクト６１の上流管６１ｃとジャンクションボックス６４との連結部分に設けられ、上流管６１ｃの開度を変更できる。開度の変更により、上流管６１ｃに流れるエアの流量が変化する。調整弁６７は、例えばスライド移動して流路の開度を変更する仕切り板、又は、回動して流路の開度を変更するフラップ板などから構成できる。

上記のように構成されるエア供給装置６０によれば、除湿エア生成部６３が生成した除湿エアの一部が第２ダクト６２を介して成形空間Ｖ１に送られ、残りの一部が第１ダクト６１を介して冷却機４０に送られる。

第１ダクト６１では、ファン６５ａ、６５ｂによるエアの圧送により、冷却機４０が必要とする量のエアが流される。これにより冷却機４０の複数のパイプ４１から所定の流量の除湿エアが吹き出される。この除湿エアの総量は、エア供給装置６０から第１ダクト６１に送られるエアよりも多く、これらの差分は、ジャンクションボックス６４の導入口６４ｂを介してカバー７内から導入される。カバー７内の受渡空間Ｖ２には、第２ダクト６２を介して成形空間Ｖ１へ送られた除湿エアと、冷却機４０から吹き出された除湿エアとが、エアの排出口（例えばカバー７と床面との隙間）に向けて流れている。このため、導入口６４ｂを介してカバー７内からジャンクションボックス６４に導入されるエアも低湿度を保っている。エアの排出口の位置を限定することで、除湿エアが多く導入口６４ｂへ流れるように制御されてもよい。ジャンクションボックス６４の導入口６４ｂは、水冷される取出板３１が往復移動する受渡空間Ｖ２を挟んで、高温になる金型２０が配置される成形空間Ｖ１の反対側に配置されている。これにより、導入口６４ｂから比較的に低温の除湿エアを導入することができる。したがって、これらが混合されたエアが第１ダクト６１を介して冷却機４０へ送られ、成形品Ｆの冷却に使用される。混合されたエアは、低湿度を保っており、比較的に低温であることから、冷却機４０からの除湿エアの吹き付けにより、結露の発生を抑制しつつ、成形品Ｆを十分に冷却することができる。

なお、第１ダクト６１のファン６５ａ、６５ｂよりも下流において、流路が分岐され、分岐された１つの流路がカバー７の開口に接続されて、受渡空間Ｖ２又は受取空間Ｖ３へ除湿エアを供給する構成が採用されてもよい。

成形空間Ｖ１に供給される除湿エアの量について、調整要求が生じた場合には、ジャンクションボックス６４の調整弁６７により対応できる。調整弁６７が第１ダクト６１の上流管６１ｃの開度を変化させることで、除湿エア生成部６３が生成する除湿エアのうち、第２ダクト６２へ送られる流量と、第１ダクト６１へ送られる流量との割合が変化し、第２ダクト６２へ送られる流量を変えることができる。除湿エア生成部６３から第１ダクト６１へ送られる除湿エアの流量が減っても、ファン６５ａ、６５ｂの作用により、導入口６４ｂから導入されるエアの量が増えることで、冷却機４０に送られる除湿エアの総量が減ることが抑制される。

以上のように、本実施形態の射出成形システム１及びエア供給装置６０によれば、除湿エア生成部６３から冷却機４０へ除湿エアを流す第１ダクト６１の途中に、少なくとも成形空間Ｖ１を覆うカバー７内からエアを導入する導入口６４ｂが設けられている。したがって、冷却機４０が必要とする除湿エアの流量の全てを、エア供給装置６０が供給する必要がなく、必要とする除湿エアの流量の一部をカバー７内から補うことができる。これにより、冷却機４０が必要とする除湿エアの流量を全てエア供給装置６０が供給する構成と比較して、除湿エア生成部６３の除湿エアの生成能力を低減でき、除湿エア生成部６３の小型化及びコストの低減を図ることができる。

さらに、本実施形態の射出成形システム１及びエア供給装置６０によれば、ファン６５ａ、６５ｂが、第１ダクト６１の導入口６４ｂよりも下流側（冷却機４０側）に配置されている。これにより、冷却機４０が必要とする除湿エアの流量よりも、エア供給装置６０から供給される除湿エアが少ないときに、その差分の除湿エアを導入口６４ｂから導入することができる。したがって、エア供給装置６０は、冷却機４０に必要な流量の除湿エアを供給できる。

さらに、本実施形態の射出成形システム１及びエア供給装置６０によれば、除湿エア生成部６３から成形空間Ｖ１へ除湿エアを送る第２ダクト６２を備える。これにより、成形空間Ｖ１を低湿度に維持し、導入口６４ｂから第１ダクト６１に導入されるエアの低湿度を確保できる。

さらに、本実施形態の射出成形システム１及びエア供給装置６０によれば、第１ダクト６１の導入口６４ｂよりも上流側に調整弁６７が設けられている。したがって、調整弁６７を用いた調整により、除湿エア生成部６３から第２ダクト６２を介して成形空間Ｖ１に供給される除湿エアの割合を調整することができる。

さらに、本実施形態の射出成形システム１によれば、第１ダクト６１の導入口６４ｂが、カバー７における取出板３１の搬出窓７１を除く部位に配置されている。これにより、取出板３１の交換の際に、第１ダクト６１の導入口６４ｂを取り外す必要がなく、効率的な取出板３１の交換作業を実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、第１ダクトの導入口と調整弁とを、１つのジャンクションボックス６４に設けた構成を一例にとって説明したが、ジャンクションボックス６４が無く、導入口と調整弁とが管状の第１ダクトに直接設けられていてもよい。また、導入口とカバーとの間に分岐ダクトが設けられ、カバー内のエアが分岐ダクトを介して第１ダクトの導入口へ送られる構成が採用されてもよい。また、上記実施形態では、冷却機と受取機とが別体の構成を示したが、冷却機と受取機とは一体的な構成であってもよい。また、受取機がなく、冷却機が成形品を冷却した後に、取出機が成形品の保持を解除することで、成形品が搬出される構成が適用されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 射出成形システム
７ カバー
１０ 射出成形機
２０ 金型
２１ 固定金型
２２ 可動金型
３０ 取出機
３１ 取出板
３２ 筒体
３５ レール
４０ 冷却機
４１ パイプ
４２ 保持板
５０ 受取機
５１ 筒体
５２ 保持板
６０ エア供給装置
６１ 第１ダクト
６２ 第２ダクト
６３ 除湿エア生成部
６４ ジャンクションボックス
６４ｂ 導入口
６５ａ、６５ｂ ファン
６７ 調整弁
７１ 搬出窓
Ｖ１ 成形空間
Ｖ２ 受渡空間
Ｖ３ 受取空間

Claims (6)

1. 取出機によって取り出された成形品にエアを吹き付ける射出成形機用冷却装置であって、
   除湿されたエアを生成する除湿エア生成部と、
   前記除湿エア生成部から前記成形品の冷却機へエアを通す第１ダクトと、
   金型が配置される空間を少なくとも覆うカバー内のエアを前記第１ダクトの途中から導入する導入口と、
   を備える射出成形機用冷却装置。
2. 前記第１ダクト内のエアを前記冷却機の方へ送るファンを更に備え、
   前記ファンが、前記第１ダクトにおける前記導入口よりも前記冷却機側の部位に配置されている、
   請求項１記載の射出成形機用冷却装置。
3. 前記除湿エア生成部から前記金型が配置される成形空間へエアを送る第２ダクトを更に備える、
   請求項１又は請求項２に記載の射出成形機用冷却装置。
4. エアの流量を調整する調整弁を更に備え、
   前記調整弁が前記第１ダクトにおける前記導入口と前記除湿エア生成部との間に配置されている、
   請求項３記載の射出成形機用冷却装置。
5. 射出成形機により成形された成形品を金型から取り出す取出機と、取り出された成形品にエアを吹き付ける冷却機と、前記冷却機へエアを供給するエア供給装置と、を備え、
   前記エア供給装置は、
   除湿されたエアを生成する除湿エア生成部と、
   前記除湿エア生成部から前記冷却機へエアを送る第１ダクトと、
   少なくとも前記金型が配置される空間を覆うカバー内のエアを前記第１ダクトの途中から導入する導入口と、
   を含む成形品取出システム。
6. 前記導入口は、前記取出機の取出板を搬出及び搬入可能な前記カバーの搬出窓を除く部
   位に配置される、
   請求項５記載の成形品取出システム。

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