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発明の名称 樹脂製品のハンドリング装置および方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−18274(P2001−18274A)
公開日 平成13年1月23日(2001.1.23)
出願番号 特願2000−194735(P2000−194735)
出願日 平成12年6月28日(2000.6.28)
代理人 【識別番号】100087701
【弁理士】
【氏名又は名称】稲岡 耕作 (外2名)
発明者 リヒャルト ヘルプスト
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】プラスチック射出成形装置(10)の金型(12)からの離型後に、少なくとも1つの平坦面部分(24a)を有するプラスチック製品(20)を取り扱う方法であって、前記平坦面部分(24a)を冷却プレート(36)に当接させることによって一様に冷却するようにし、前記冷却プレート(36)の当接後に、前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)を前方にして受口(32)に挿入され、前記受口(32)が前記プラスチック製品(20)を取り囲み、そして、前記プラスチック製品(20)の少なくとも1つの他の表面部分(22a)が冷却されることを特徴とする方法。
【請求項2】前記プラスチック製品(20)が、前記プラスチック製品(20)と前記受口(32)との間に空隙(52)が残存するところまで、前記受口(32)に向かって案内され、その後、前記空隙(52)を介して流体流(54,56)を導入することによって、前記他の表面部分(22a)が冷却されることを特徴とする請求項1の方法。
【請求項3】前記冷却プレート(36)が、真空によって前記平坦面部分(24a)に当接されることを特徴とする請求項1または2の方法。
【請求項4】前記冷却プレート(36)が、機械的な抵抗なしに、前記プラスチック製品(20)と共に前記受口(32)に挿入されることを特徴とする請求項1ないし3の何れかの方法。
【請求項5】前記プラスチック製品(20)が、真空(50,51)によって前記受口(32)に挿入されることを特徴とする請求項1ないし4の何れかの方法。
【請求項6】前記プラスチック製品(20)が、アクチュエータ(70)によって前記受口(32)に挿入されることを特徴とする請求項1ないし4の何れかの方法。
【請求項7】前記アクチュエータ(70)が、前記プラスチック製品(20)と前記受口(32)との間に導入される流体のパラメータによって制御されることを特徴とする請求項6の方法。
【請求項8】前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)の反対側において流体流によって冷却されることを特徴とする請求項1ないし7の何れかの方法。
【請求項9】前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)の反対側において中空であり、そこが流体流により冷却されることを特徴とする請求項5または6の方法。
【請求項10】前記流体として空気が使用されることを特徴とする請求項2ないし9の何れかの方法。
【請求項11】前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)の領域において肉厚に形成されており、前記平坦面部分(24a)の反対側の内面(24b)が、そこに冷却面(84b)を当接させることによって冷却されることを特徴とする請求項8ないし10の何れかの方法。
【請求項12】プラスチック射出成形装置(10)の金型(12)からの離型後に、少なくとも1つの平坦面部分(24a)を有するプラスチック製品(20)を取り扱う装置であって、冷却プレート(36)と、前記冷却プレート(36)を前記平坦面部分(24a)に当接させるための手段とを備えており、さらに、前記プラスチック製品(20)に対してほぼ相補形状に構成された冷却可能な受口(32)と、前記平坦面部分(24)を前方にして前記プラスチック製品(20)を前記冷却プレート(36)と共に前記受口(32)に挿入して、前記プラスチック製品(20)の少なくとも1つの他の表面部分(22a)を冷却するための手段とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項13】前記プラスチック製品(20)が挿入位置にある時の前記プラスチック製品(20)と前記受口(32)との間の空隙(52)を設定するための間隔手段が設けられていることを特徴とする請求項12の装置。
【請求項14】前記プラスチック製品(20)および前記受口(32)が、挿入方向(z)に沿って先細りとなり、前記間隔手段が、前記挿入方向(z)に沿った前記受口(32)に対する前記プラスチック製品(20)の位置制御手段として構成されていることを特徴とする請求項13の装置。
【請求項15】前記間隔手段が、前記プラスチック製品(20)と前記受口(32)との間のスペーサ(33)として構成されていることを特徴とする請求項13の装置。
【請求項16】前記空隙(52)へと冷却流体流(54,56)を導入するための手段が設けられていることを特徴とする請求項13ないし15の何れかの装置。
【請求項17】前記冷却プレート(36)が、前記プラスチック製品(20)の前記平坦面部分(24a)に対向する前面(36a)に吸引オリフィス(46)を備えていることを特徴とする請求項12ないし16の何れかの装置。
【請求項18】前記冷却プレート(36)が、機械的な抵抗なしに、前記プラスチック製品(20)と共に前記受口(32)に挿入されるようになっていることを特徴とする請求項12ないし17の何れかの装置。
【請求項19】前記冷却プレート(36)が、無圧ピストン/シリンダユニット(60)に連結されていることを特徴とする請求項18の装置。
【請求項20】前記受口(32)内で真空を生成するための手段(50,51)が設けられていることを特徴とする請求項12ないし19の何れかの装置。
【請求項21】前記受口(32)内において前記冷却プレート(36)を変位させるための手段(58,70,72,74)が設けられていることを特徴とする請求項12ないし19の何れかの装置。
【請求項22】前記手段(58,70,72,74)が、前記挿入方向(z)に沿って動作するアクチュエータ(70)と、前記プラスチック製品(20)と前記受口(32)との間に導入された流体のパラメータを測定するためのセンサ(74)、前記センサ(74)からの出力信号によって制御される前記アクチュエータ(70)とを備えることを特徴とする請求項21の装置。
【請求項23】前記プラスチック製品(20)の前記平坦面部分(24a)の反対側を流体流により冷却するための手段が設けられていることを特徴とする請求項12ないし22の何れかの装置。
【請求項24】前記流体が空気であることを特徴とする請求項16ないし23の何れかの装置。
【請求項25】前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)の領域において肉厚に形成されており、冷却前面(84b)を有する冷却装置(80)が設けられており、前記平坦面部分(24a)の反対側の内面(24b)が、そこに前記冷却面(84b)を当接させることによって冷却されることを特徴とする請求項23または24の装置。
【請求項26】前記プラスチック製品(20)が、前記平坦面部分(24a)の反対側において中空であり、前記冷却装置(80)が、前記中空側に対してほぼ相補形状を有し、前記中空側に挿入されるようになっていることを特徴とする請求項25の装置。
【請求項27】前記冷却装置(80)が、冷却流体の流出開口部(88)を備えていることを特徴とする請求項26の装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック(樹脂)射出成形装置の金型からの離型後に、少なくとも1つの平坦面部分を有するプラスチック製品を取り扱う方法であって、前記平坦面部分を冷却プレートに当接させることによって一様に冷却するようにした方法に関する。さらに、本発明は、プラスチック射出成形装置の金型からの離型後に、少なくとも1つの平坦面部分を有するプラスチック製品を取り扱う装置であって、冷却プレートと、前記冷却プレートを前記平坦面部分に当接させるための手段とを備えた装置に関する。
【0002】
【従来の技術】前記のタイプの方法および装置は、DE 94 02 931 U公報に開示されている。本発明は、主として、プラスチック射出成形によって製造される肉厚の瓶タイプのプラスチック製品、特に、クリーム瓶などの化粧品用の瓶の取り扱いに関する。従来、この様なプラスチック製品は、円錐台形状であり、上から下に向かって先細りのデザインを有する。プラスチック製品の下端部は、平坦な底部となっており、上端部は、従来、スクリューキャップを螺合させるための螺条を有する。ただし、本発明は、この様な用途分野に限定するわけではない。
【0003】冒頭に記載のDE 94 02 931 U公報は、射出金型から射出成形品を離型するための装置を開示している。この従来装置において、射出金型内で製造された製品は、ハンドリング装置のハンドによって中空キャビティから離型される。この目的のために、ハンドは、型嵌めの射出成形品の隣接表面に係合、圧接される表面を有する把持プレートを備えている。把持プレートには、冷却装置が設けられている。冷却装置は、把持プレート内に設けられた、冷却流体が循環する冷却チャネルで構成されていることが好ましい。
【0004】したがって、従来装置は、平坦な射出成形品と共に利用される場合に限定される。EP 0 266 804 B1公報は、未だ暖かい予備成形体を保持、冷却するための担持装置を開示している。「予備成形体」という用語は、一端が閉鎖された管状のプラスチック製品であって、中間生成物として大量生産されるものを意味すると解釈される。予備成形体は、後で、飲料用ボトルや家庭用洗剤容器など、様々な形状のプラスチック中空体を製造するために利用される。従来装置は、開放端から閉鎖端に向かって、すなわち内部に向かって先細りの冷却受口を設け、その円錐形状は、予備成形体の外輪郭に対応している。予備成形体は、円錐受口との接触によって冷却されると収縮し、予備成形体の円錐形の外面全体が常に受口に接触するように冷却受口内に引き込まれる。予備成形体の引き込みには、吸引機構を利用することが好ましい。
【0005】したがって、従来装置は、表面の大部分が円錐周面を構成する円錐形の予備成形体と共に使用される場合にのみ適するという欠点を有する。冒頭に記載の種類のプラスチック製品、例えば、比較的小型の肉厚のクリーム瓶の場合には、状況が異なる。この様な製品は、一様に、表面が周面と平坦な底面に分けられる。したがって、この様なプラスチック製品は、上記の何れの装置によっても取り扱うことができない。すなわち、特に、プラスチック射出成形装置の金型からの離型時に冷却できない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の目的は、複雑な形状および設計のプラスチック製品も取り扱い可能な、特に冷却可能な冒頭に記載の方法および装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】冒頭に記載の方法によれば、この目的は、前記冷却プレートの当接後に、プラスチック製品が、前記平坦面部分を前方にして受口に挿入され、プラスチック製品が受口で取り囲まれ、そして、プラスチック製品の少なくとも1つの他の表面部分が冷却されることで達成される。冒頭に記載の装置によれば、この目的は、本装置が、プラスチック製品に対してほぼ相補形状に構成された冷却可能な受口と、前記平坦面部分を前方にしてプラスチック製品を前記冷却プレートと共に受口に挿入して、プラスチック製品の少なくとも1つの他の表面部分を冷却するための手段とをさらに備えることで達成される。
【0008】したがって、本発明の目的は、総じて解決される。本発明の方法および本発明の装置を用いることによって、初めて、プラスチック射出成形装置の金型からの離型時に、比較的小型で肉厚のプラスチック製品を効果的に冷却することが可能となった。この様にすると、この様な製品の製造サイクル時間が、大幅に、例えば50%短縮される。サイクル時間の大幅な短縮の結果、プラスチック射出成形装置の生産性が相応に増加し、多大な経済的利益が得られる。したがって、この種のプラスチック製品が数十年前から公知であることを考慮すると、従来のハンドリング方法および装置に基づく本発明の方法および本発明の装置の開発は自明ではない。
【0009】本発明は、さらに、金型の中空キャビティからの離型の直後または離型工程中に、少なくとも前記平坦面部分の領域に冷却プレートを当接させることによって、プラスチック製品が既に冷却され、受口へのプラスチック製品の挿入後、前記表面とは他の表面部分で更に冷却が行われるという利点を有する。本発明の方法の好適な実施形態において、プラスチック製品は、プラスチック製品と受口との間に空隙が残存するところまで、受口に向かって案内され、その後、空隙を介して流体流を導入することによって、前記他の表面部分が冷却される。
【0010】この目的のために、プラスチック製品が挿入位置にある時のプラスチック製品と受口との間の空隙を設定するための間隔手段が設けられている。これらの方策は、一方では、流体流によって効果的な冷却が可能となるという利点を有し、他方では、未だ暖かく比較的柔らかいプラスチック製品が、空隙によって受口から離隔されるので、不測にも受口の相補表面に付着することがないという利点を有する。
【0011】これらの実施形態で使用される間隔手段は、本発明の別の実施形態において、プラスチック製品および受口が挿入方向に沿って先細りとなり、間隔手段が、挿入方向に沿った受口に対するプラスチック製品の位置制御装置として構成されていることを特徴とする。この方策は、適切な制御によって、特定の射出プロセスの最適化に応じて、任意の幅の空隙を設定できるという利点を有する。
【0012】ただし、本発明の別の変形態様によれば、前記間隔手段は、プラスチック製品と受口との間のスペーサとして構成してもよい。この方策は、間隔手段を機械的要素として非常に簡単に設計できるという利点を有する。本発明の別の実施形態において、前記冷却プレートは、真空によって前記平坦面部分に当接される。装置的に言えば、前記冷却プレートは、プラスチック製品の平坦面部分に対向する前面に吸引オリフィスを備えている。
【0013】この方策は、プラスチック製品が、冷却プレートによって効果的に把持され、真空作用によって冷却プレートの冷却表面に圧接されるという利点を有する。前記冷却プレートが、機械的な抵抗なしに、プラスチック製品と共に受口に挿入されれば、さらに好ましい。これは、例えば、冷却プレートを無圧ピストン/シリンダユニットに連結することで行われる。これらの方策は、プラスチック製品が、殆ど力を受けることなく、受口内において冷却プレートと共に変位するという利点を有する。
【0014】プラスチック製品を受口に導入するために、様々な選択肢を利用できる。本発明のある変形態様によれば、これは、それ自体公知であるように、プラスチック製品を真空によって受口に引き込むことで行われる。この目的のために、受口内で真空を生成するための手段が設けられている。この方策は、挿入プロセスが、比較的簡単な手段によって実行されるという利点を有する。
【0015】あるいは、プラスチック製品をアクチュエータによって受口内に挿入することもできる。この目的のために、受口内において冷却プレートを変位させるための手段が設けられている。この方策は、受口内において、プラスチック製品の厳密な位置制御が可能となるという利点を有する。既述のように、これは、場合に応じて、所望の幅の空隙が、プラスチック製品と受口との間に設定されるという利点を有する。
【0016】前記アクチュエータに関しては、プラスチック製品と受口との間に導入される流体のパラメータによってアクチュエータを制御すれば更に好ましい。この目的のために、前記変位手段は、挿入方向に沿って動作するアクチュエータと、プラスチック製品と受口との間に導入された流体のパラメータを測定するためのセンサとを備え、前記アクチュエータがセンサからの出力信号によって制御されるようになっている。
【0017】この方策は、厳密な位置制御のために、複雑な位置検出手段を必要としないという利点を有する。この様な検出装置は、プラスチック射出成型装置の金型周辺の非常に暖かい環境で使用すると、その機能に何かと問題が起こる。その代わり、本発明のある実施形態で用いられているように、プラスチック製品の冷却のための流体流を用いる。なぜなら、プラスチック製品が受口に近接すると、出力、圧力、流動速度が変化するからである。これらのパラメータを適切な制御のために使用する。
【0018】本発明の別の実施形態において、プラスチック製品は、前記平坦面部分の反対側において流体流によって冷却される。このために、適切な手段が設けられている。この方策は、冷却時間を短縮するように、プラスチック製品が実質的に両側から冷却され、サイクル時間が短縮されるという利点を有する。これは、特に、プラスチック製品が、前記平坦面部分の反対側において中空であり、そこを流体流により冷却する場合に特に当てはまる。
【0019】この様な場合、上記のプラスチック製品の形状が使用され、冷却作用の更なる向上は、プラスチック製品内の前記中空空間によって、そして、この中空空間に冷却流体を導入することによって達成される。様々な液体あるいは気体を冷却流体として使用できるが、空気を使用するのが好ましい。本発明の別の実施形態において、プラスチック製品は、前記平坦面部分の領域において肉厚に形成されており、この平坦面部分の反対側の内面は、そこに冷却面を当接させることによって冷却される。この目的のために、相応の冷却装置には冷却前面が設けられている。
【0020】この方策は、冷却プロセスの更なる促進と、サイクル時間の更なる短縮が接触冷却によって達成されるという利点を有する。プラスチック製品が上記に従った形状である場合、前記冷却装置は、プラスチック製品の前記中空側に対して相補形状を有し、この中空側に導入される。この方策は、プラスチック製品が、実際に最短時間で全ての表面において冷却されるという利点を有する。
【0021】この目的のために、前記冷却装置は、その表面に出口開口部を備えている。更なる利点は、以下の説明と添付図面から明らかになるであろう。なお、上記および下記の特徴は、もちろん特定の所与の組み合わせにのみ限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく、その他の組み合わせ、あるいは、単独で利用可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図面に示されており、これについて以下の説明により更に詳細に述べる。図1において、参照番号10は、プラスチック射出成形装置の一部を示す。円柱部16と円錐部18を有するコア14が、金型部12上に配置されている。射出成形直後のプラスチック製品20が、コア14から離型されたところである。
【0023】プラスチック製品20は、外面22aと内面22bとを有する肉厚の円錐壁部22を備えている。さらに、プラスチック製品(20)は、外面24aと内面24bとを有する同様に肉厚の平坦な底部24を備えている。図1の左側において、円筒形の螺合部26が、円錐壁部22に隣接している。図示の実施形態におけるプラスチック製品20は、化粧品業界で使用されているクリーム瓶である。
【0024】図1の右側に、収容ユニット30が示されている。収容ユニット30は、円錐形の内壁32aと平坦な底部32bとを有する円錐受口32を備えている。リブ33またはフィンが、円錐壁部32a上に軸方向の表面ラインに沿って周囲に配設されている。収容ユニット30には、冷却チャネル34が設けられている。適当な冷却流体が冷却チャネル34内を通って流れると、円錐受口32が全体的に冷却される。
【0025】円錐受口32内にプレート36が設けられており、円錐受口の軸35に沿って変位するようになっている。冷却プレート36は、図1の左側に前面36aを備えている。冷却プレート36には、冷却チャネル38が設けられている。冷却媒体が冷却チャネル38内を流れると、前面36aが冷却される。冷却チャネル38は、冷却流体を供給、排出するための軸方向の供給チャネル40に接続されている。
【0026】軸方向の供給チャネル40は、図1において切欠いて示されているロッド42を貫通している。真空ライン44も、ロッド44を貫通しており、前面36aのオリフィス46で終端している。円錐受口32は、さらにチャネル50を介して外部に接続されている。チャネル50は、円錐受口32内に部分真空を生成するための真空ポンプ51に接続されている。
【0027】円錐受口32は、プラスチック製品20に対してほぼ相補形状である。したがって、図示の実施形態においては円錐角が同じである。ただし、図面は単なる例示であり、本発明の他の実施形態における受口20は、異なる形状であってもよい。受口20は、先細り形状を必ずしも先細り形状である必要はなく、先細りを全く有さずに軸方向に沿ってプラスチック製品を収容できればよい。受口32の横断面形状は、ほぼ任意に選択できる。図示の円錐形状の他に、ピラミッド形状、円筒形状、プリズム形状、長円形状などの形状とすることもできる。
【0028】さらに、プラスチック製品20の外面24aは、平面である必要はなく、例えば、膨出(凹面、凸面)形状であってもよい。ただし、唯一重要なことは、冷却プレート36が、全面的にプラスチック製品20の外面22aに当接するように、その前面36aが相補形状となっていることである。プラスチック製品20を受口32内に挿入するために、冷却プレート36は、軸方向の左側へと変位し、前面36aが底部24の外面24aに係合するまでプラスチック製品20に近接する。真空ライン44内で部分真空が生成されると、結果的に、プラスチック製品20の平坦な底部24が冷却プレート36に密に圧接され、効果的に冷却される。
【0029】同時に、プラスチック製品は、冷却プレート36を右側に変位させることによって受口32に挿入される。この最終位置は、図2に示されている。プラスチック製品20は、空隙52が円錐壁部22の外面22aと受口32の円錐壁部32aとの間に残存するように、受口32内に挿入されるのが分かる。例えば空気などの流体が、矢印54で示すように空隙52に導入される。流体が、プラスチック製品20の円錐外面22a全体の周囲を流れ、例えば、矢印56で示すように、チャネル50を通って外部へと流出する。
【0030】真空ポンプ51がチャネル50に接続されていれば、真空ポンプ51によって空気が空隙52内へと引き込まれ(矢印54)、排出される(矢印56)。力の適用なしに、所定位置に安定的に冷却プレート36を軸方向に案内するためには、接続部58によってロッド42をピストン/シリンダユニット60に接続することが好ましい。ユニット60は、2つのシリンダ空間62a,62bをピストン64の両側に有するシリンダ62を備え、ピストン64はシリンダ62内を貫通している。空間62a,62bは、ダクト66によって相互接続されている。これは、冷却プレート36が、最小の軸方向の力によって軸35の方向に変位することを意味し、この様な場合、油圧流体が、ダクト66を介して空間62a,62b間で交換される。
【0031】プラスチック製品20と受口32との間の空隙52を設定するために、様々な選択肢を用いることができる。図1に関連して既に述べたように、受口32には、軸方向に延びるリブ33が設けられており、その高さは、所望の空隙52の幅に厳密に対応する。プラスチック製品20は、受口32に挿入されると、リブ33上で静止する。そして、前述のように、冷却流体が、プラスチック製品20の周囲でリブ33の間を流れる。
【0032】図3に示す更に洗練された方策においては、直線アクチュエータ70(zユニット)を利用して、接続部58を介して冷却プレート36を変位させる。直線アクチュエータ70は、従来の設計であるので詳述の必要はない。直線アクチュエータ70は、制御装置72によって制御される。制御装置72は、センサ74から制御信号を受け取る。センサ74は、チャネル50内のパラメータ、例えば、そこから排出される流体の圧力を測定する。ただし、チャネル50中の圧力差、流体の流量、流体の最終流速などを測定してもよい。これらのパラメータは、プラスチック製品20がどれだけ受口32に近接したかを示す尺度となる。この様にして、厳密な位置制御が可能である。
【0033】数回にわたり既に述べたように、プラスチック製品20は、小型の円錐台形状の肉厚中空部材である。したがって、冷却作用を高めるために、「裏面」すなわち図面においてプラスチック製品の左側にも冷却流体を適用してもよい。図2の位置において、左側から中空内面22bまたは底部24の内面24bへと流体を案内することによって、これは非常に簡単に実行できる。
【0034】しかし、図3の実施形態においては、円柱部82および円錐部84を備えた別個の冷却装置80を用いる。その形状は、プラスチック製品20の中空内面に対して相補形状となっている。したがって、円錐部84の円錐外面84aおよび平坦前面84bが、プラスチック製品20の内面22b,24bの形状に対応している。冷却装置80は、空気などの冷却流体が導入される内部チャネルシステム86を備えていることが好ましい。この様な場合、冷却流体は、外面84aおよび前面84bの周囲に配設された開口部88を介してチャネルシステム86からも排出される。さらに、冷却装置80の円錐部84および円柱部82をプラスチック製品20の内面に当接させれば、接触による冷却も考え得る。




 

 


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