(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1〜3は、いずれもネック部内にブローコア型を圧入することなくネック部を気密にシールする点で共通するが、気密シールする場所が異なる。
【0006】
特許文献1は、ネック部を包囲するアウターノズルの端面が、パッキン等の気密シール材を介してブローキャビティ型と接触するブローノズルを開示している。こうして、ネック部の周囲を気密空間に保持している。ただし、この気密空間は、ブローキャビティ型を構成する一対のブローキャビティ割型のパーティング面に臨んでいる。パーティング面からキャビティに漏れるブローエアーによる成形不良を防止するため、ブローキャビティ型に特殊なエアーベントを設け、パーティング面から漏れるブローエアーをキャビティでなく外気に逃がす必要がある。このような特殊構造のブローキャビティ型は高価であるばかりか、メンテナンスも煩雑となる。
【0007】
特許文献2は、ノズル本体と、それに固定された保持部材との間にて、Oリング等の弾性部材を介してアウターノズル(当接部材)を移動可能に支持したブローノズルを開示している。アウターノズル(当接部材)が弾性部材によってプリフォームのサポートリング(フランジ部の一例)と弾性的に接触することで、サポートリングを気密にシールしている。ただし、この方式によれば、気密シール能力はノズル本体の停止位置に依存する上に、ノズル本体が弾性部材の弾性範囲を超えてオーバードライブされるとサポートリングは破損してしまう。
【0008】
特許文献3は、ノズル本体と、それに固定されたアウターノズルとの間にて、圧縮コイルスプリング等の弾性部材を介してインナーノズルを移動可能に支持したブローノズルを開示している。インナーノズルが弾性部材によってプリフォームのネック部端面と弾性的に接触することで、ネック部端面(天面)を気密にシールしている。ただし、この方式でも特許文献2と同じく、気密シール能力はノズル本体の停止位置に依存する。
【0009】
また、特許文献1〜3では、ネック部を気密シールするのに、パッキン、Oリング、圧縮コイルスプリング等の弾性部材を必須としていた。
【0010】
そこで、本発明の幾つかの態様は、ノズル本体の停止位置を一定にして気密シール能力を安定させ、しかも、弾性部材を必ずしも用いなくても、気密シールされる成形品のフランジ部を破損させることがないブローノズル及びブロー成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
(1)本発明の一態様は、開口するネック部に設けられたフランジ部がブローキャビティ型に支持される成形品にブローエアーを導入するブローノズルであって、
昇降移動されるノズル本体と、
前記ノズル本体と一体的に連結され、前記ネック部の周囲に配置される筒状のアウターノズルと、
を有し、
前記アウターノズルは、
前記フランジ部に押圧接触されるとともに周方向で連続する第1面と、
前記第1面よりも径方向の外側に配置され、前記ブローキャビティ型と接触する第2面と、
を含み、
前記ノズル本体が移動されて前記第1面が前記フランジ部に接触してから、前記第2面が前記ブローキャビティ型に接触して前記ノズル本体の移動が停止されるまで、前記第1面がオーバードライブされて、前記第1面により前記フランジ部を気密シールするブローノズルに関する。
【0012】
本発明の一態様では、ノズル本体の停止位置は、ノズル本体と一体で移動するアウターノズルの第2面がブローキャビティ型に接触する位置にて一義的に決まる。ノズル本体が停止される前にアウターノズルの第1面が成形品のフランジ部と接触され、ノズル本体が停止するまでアウターノズルの第1面はオーバードライブされる。それにより、アウターノズルの第1面は、成形品のフランジ部に喰い込み、フランジ部を気密にシールできる。つまり、第1面とフランジ部との押圧接触により気密シール部が形成される。オーバードライブ量は、射出成形される成形品のフランジ部の厚さの寸法精度に依存するとしても、ノズル本体の停止位置が一定であるので、精度が高い。よって、オーバードライブ量に基づく気密シール能力は、ほぼ一定となる。しかも、上述した気密シール作用に、弾性体は不要である。弾性体を使用していないため、アウターノズルの第2面がブローキャビティ型に接触していても、そこでの気密シール性は不完全である。しかし、本発明の一態様では、上述した通り成形品のフランジ部にて気密シール部が形成されるので、アウターノズルの第2面とブローキャビティ型との接触部での気密シール性は不完全であっても問題はない。
【0013】
(2)本発明の一態様では、前記第2面の内縁から前記第2面の外縁に連通するエアーベント溝をさらに有することができる。つまり、アウターノズルの第2面とブローキャビティ型との界面は、特許文献1のように気密シール性は存在せず、エアーベント溝を介して大気と連通している。よって、第2面がブローキャビティ型と接触する直前に、アウターノズルとネック部との間の狭い空間から流出したエアーを、上述した気密シール部の形成後も大気に放出できる。このように、気密シール部よりも外側であってアウターノズルの内側に、比較的高圧なエアーが滞留することがない。それにより、ノズル本体が停止位置まで移動することを阻止する外力は生じない。
【0014】
(3)本発明の一態様では、
前記アウターノズルは、前記第2面より内方に窪む凹部を有し、前記凹部の底面に前記第1面が形成され、前記ブローノズル及び前記成形品の縦軸中心線から半径方向にて所定距離離れた位置において、前記第2面から前記第1面に至る前記凹部の深さをdとし、前記アウターノズルの前記第1面のオーバードライブ量をδとし、前記フランジ部の厚さをtとしたとき、d=t−δとすることができる。
【0015】
このように、アウターノズルの端面に形成される凹部の深さdを調整することで、第1面が接触する領域でのフランジ部の厚さtに合わせて所望のオーバードライブ量δを設定することができる。
【0016】
(4)本発明の一態様では、
前記アウターノズル内に配置され、前記ブローエアーを前記ネック部内に導く筒状のインナーノズルをさらに有し、
前記インナーノズルは、前記ノズル本体の移動に伴い、前記第1面が前記フランジ部に接触する前に前記ネック部内に挿入される挿入部を有し、前記挿入部が前記ネック部内に挿入されて前記成形品を芯出しすることができる。
【0017】
ここで、インナーノズルの挿入部は、ネック部の内径よりも僅かに小さい外径を有することで、ネック部に圧入されることはなく、ネック部に挿入されて成形品をセンタリングする芯出し機能を有すればよい。インナーノズルの挿入部は、成形品を芯出しすると共に、成形品のネック部が内側に膨張する変形を阻止できる。成形品の芯出しは、アウターノズルの第1面が成形品のフランジ部に接触する前に実施される。そのため、芯出しされた成形品のフランジ部に対して、アウターノズルの第1面を確実に押圧接触させることができる。このように、成形品のネック部はインナーノズルによって芯出しされるので、アウターノズルの内径を、ネック部の外径よりも僅かに大きい寸法とすることができる。それにより、アウターノズルの内表面によって、ネック部が外方に膨張する変形を規制できる。
【0018】
(5)本発明の一態様では、
前記インナーノズルは、
前記ノズル本体と前記アウターノズルとの間に挟まれて支持される基端フランジと、
前記基端フランジと前記ノズル本体との対向面間に設けられる気密シール部材と、
前記挿入部の外径よりも拡径されて形成され、前記気密シール部材によって弾性的に前記ネック部の端面と接触するとともに周方向で連続する第3面と、
を有することができる。
【0019】
インナーノズルは、ノズル本体とアウターノズルとの間に基端フランジが挟まれることで、ノズル本体に支持される。ブローエアー流路を形成するノズル本体とインナーノズルの接合面には気密シール部材が配置される。この気密シール部材は、ノズル本体とアウターノズルとの連結部を気密にシールする他、インナーノズルの第3面がネック部の端面に弾性的に接触する時の弾性部材として兼用される。成形品のネック部は、フランジ部及びネック部端面での二重の気密シール部によって、気密シール性がさらに高められる。
【0020】
(6)本発明の一態様では、前記インナーノズルは、前記基端フランジと前記挿入部との間の領域にて、前記インナーノズルの内表面より外表面に連通するエアー通路をさらに有することができる。
【0021】
こうすることで、ネック部の端面が気密シールされても、エアー通路によりネック部の内外圧を等しくすることができる。それにより、中空容器がブロー成形された後に、さらにネック部を外方に膨らませようとするようにブローエアーが働くことを防止して、ネック部の変形を防止できる。
【0022】
(7)本発明の一態様では、前記アウターノズルの前記第1面のオーバードライブ量をδとしたとき、0<δ≦0.1mmとすることができる。さらに好ましくは0<δ≦0.05mmとすることができる。これらの範囲のオーバードライブ量であれば、成形品のフランジ部に残る圧痕が、中空容器の外観を損なうことがなく、高圧のブローエアーに対しても気密シール性を確保できる。
【0023】
(8)本発明の他の態様は、ネック部にフランジ部を有する成形品を中空容器にブロー成形するブロー成形機において、
前記成形品の前記フランジ部を支持して、前記中空容器がブロー成形されるキャビティ内に前記成形品が配置されるブローキャビティ型と、
上述した(1)〜(7)のいずれかに記載のブローノズルと、
を有するブロー成形機に関する。
【0024】
本発明の他の態様に係るブロー成形機では、上述したブローノズルにより(1)〜(7)の作用・効果を奏しながら中空容器をブロー成形することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、ノズル本体の停止位置を一定にして気密シール能力を安定させ、しかも、弾性部材を必ずしも用いなくても、気密シールされる成形品のフランジ部を破損させることがないブローノズル及びブロー成形機を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0028】
1.ブロー成形部
図1〜
図3は、ブロー成形機のブロー成形部1を示している。
図1〜
図3では、型締めされた一対のブローキャビティ割型11,12から成るブローキャビティ型10内に、成形品例えば射出成形されたプリフォーム20が配置されている。
【0029】
プリフォーム20は、
図1に示すように、ネック部22と胴部24と底部26とを有する。ネック部22には、ネジ部22Aと、フランジ部例えばサポートリング22Bとが形成されている。ネック部22の開口端を端面(天面)22Cと称する。プリフォーム20は、型締めされた一対のブローキャビティ割型11,12の上面にサポートリング22Bが載置されて、ブローキャビティ型10に支持されている。
【0030】
ブローキャビティ型10は、
図1に示すように、プリフォーム20からブロー成形される中空容器の胴部及び底部の外形に相応するキャビティ面11A,112Aで区画されるキャビティ10Aを有する。
【0031】
2.ブローノズル
図1〜
図3には、プリフォーム20のネック部22よりプリフォーム20内にブローエアーを導入するブローノズル30が示されている。
図1では、ブローノズル30がプリフォーム20の上方にて待機されている。
図2では、ブローノズル30が降下し始めた状態が示されている。
図3では、ブローノズル30によりプリフォーム20のネック部22がシールされた状態が示されている。
【0032】
ブローノズル30は、
図1〜
図3に示すように、プリフォーム20の底部26の内表面に接触可能な先端部40Aを備えた延伸ロッド40を移動案内することができる。延伸ロッド40はプリフォーム20をブロー成形中に芯出しし、プリフォーム20を縦軸延伸させるために用いられる。
【0033】
ブローノズル30は、エアシリンダー等の往復駆動機構により昇降移動されるノズル本体50と、ネック部22の周囲に配置される筒状のアウターノズル80と、を有する。ノズル本体50は、ブローエアーの流路52を備える。ブローノズル30が延伸ロッド40を備える場合には、
図1に示すように、ノズル本体50内には、延伸ロッド40を摺動案内するブッシュ60を配置することができる。ブッシュ60は例えば二重管構造を有し、中心の孔62にて延伸ロッド40を案内し、周囲の孔64がブローエアーの流路となる。
【0034】
2.1.ブローノズルのアウターノズル
ノズル本体50に一体的に連結されるアウターノズル80は、
図1に示すように、例えば基端側に雌ネジ部82を有し、ノズル本体50の外表面には雌ネジ部82が螺合される雄ネジ部54が設けられる。ブローノズル30を組み立てるには、ノズル本体50内にブッシュ60及び圧受けリング70を挿入し、その後アウターノズル80をノズル本体50にねじ止めする。それにより、ブッシュ60及び圧受けリング70は、ノズル本体50の第1段差部50Aとアウターノズル80の第2段差部80Aとに挟まれて固定される。また、本実施形態では、インナーノズル90をさらに有することができる。インナーノズル90は、圧受けリング70と、アウターノズル80の第3段差部80Bとの間に挟まれて固定することができる。
【0035】
ノズル本体50の外表面とアウターノズル80の内表面との間には、
図1に示すように、気密シール材として例えばOリング56が装着される。なお、延伸ロッド40が配置される場合にのみ必要なブッシュ60と同様に、インナーノズル90も必須ではなく、インナーノズル90が設けられた場合の機能については後述する。
【0036】
アウターノズル80は、
図1及び
図3の部分拡大図である
図4に示すように、サポートリング(フランジ部)22Bに押圧接触されるとともに周方向で連続する第1面84と、第1面84よりも径方向の外側に配置され、ブローキャビティ型10と接触する第2面86と、を有する。本実施形態では、アウターノズル80の最端面が第2面86となる。
【0037】
本実施形態では、
図1の位置から
図2の位置を経て
図3の位置まで、ノズル本体50が下降移動される。
図3の状態に至る直前で、アウターノズル80の第1面84がフランジ部にサポートリング(フランジ部)22Bに接触する。このときの第1面84及び第2面86の位置を
図4にて二点鎖線で示す。二点鎖線で示す第1面84の位置は、サポートリング(フランジ部)22Bの上面の位置と一致する。このとき、第2面86は、
図4中に二点鎖線で示すように、ブローキャビティ型10の上面10Bに接触していない。
【0038】
引き続きノズル本体50が下降を続け、第2面86がブローキャビティ型10の上面10Bに接触することで(
図3の状態)、ノズル本体50の移動が停止される。つまり、アウターノズル80の第2面86は、ブローノズル30の下限ストッパーとなる。この停止時のアウターノズル80の第1面84及び第2面86は、
図4にて実施で描かれている。ただし、第2面86の二点鎖線−実線間の距離は、実際の寸法よりも誇張して大きく描かれている。
【0039】
つまり、アウターノズル80の第1面84は、二点鎖線で示す位置から、さらにオーバードライブされて実線の位置まで移動する。アウターノズル80の第1面84は、サポートリング(フランジ部)22Bを例えば圧縮変形させる程度に押圧接触される。それにより、アウターノズル80の第1面84によりサポートリング(フランジ部)22Bを気密シールすることができる。
【0040】
ここで、ノズル本体50の停止位置は、ノズル本体50と一体で移動するアウターノズル80の第2面86がブローキャビティ型10に接触する位置にて一義的に決まる。オーバードライブ量は、射出成形されるプリフォーム20のサポートリング(フランジ部)22Bの厚さの寸法精度に依存するとしても、ノズル本体50の停止位置が一定であるので、精度が高い。よって、オーバードライブ量に基づく気密シール能力は、ほぼ一定となる。しかも、このような気密シールを確保するために、特許文献1〜3に示すような弾性体は一切不要である。よって、本実施形態によれば、弾性体を不要とする簡易な構造でありながら、高い気密シール性を確実に実現することができる。弾性体を使用していないため、アウターノズル80の第2面86がブローキャビティ型10に接触していても、そこでの気密シール性は不完全である。しかし、本実施形態では、アウターノズル80の第2面84とブローキャビティ型10との接触部での気密シール性は不完全であっても問題はない。アウターノズル80の第1面84とサポートリング(フランジ部)22Bとの押圧接触による気密シール性が確保されているからである。
【0041】
アウターノズル80は、
図1及び
図4に示すように、最端面である第2面86より内方に窪む凹部88を有することができる。この場合、凹部88の底面に第1面84が形成されることになる。なお、
図4では凹部88の底面全面に第1面84を形成しているが、一部に形成しても良い。
【0042】
ここで、
図4に示すように、ブローノズル30及びプリフォーム20の縦軸中心線Pから半径方向にて所定距離xだけ離れた位置において、第2面86から第1面に至る凹部88の深さをdとし、アウターノズル80の第1面84のオーバードライブ量をδとし、サポートリング(フランジ部)22Bの厚さをtとする。なお、
図4では、中心線Pからアウターノズル80の内表面の位置までの距離をxとしているが、他の位置であっても良い。このとき、d=t−δが成立する。
【0043】
このように、アウターノズル80の最端面(第2面86)に形成される凹部88の深さdを調整することで、第1面84が接触する領域でのフランジ部の厚さtに合わせて所望のオーバードライブ量δを設定することができる。つまり、オーバードライブ量δは凹部88の深さdを調整することで変更できる。それにより所望の気密シール性を調整することができる。
【0044】
第1面84のオーバードライブ量δは、0<δ≦0.1mmとすることができる。この範囲のオーバードライブ量δであれば、高圧なブローエアーに対して気密シール性が確保されるうえに、サポートリング(フランジ部)22Bに残る圧痕が、中空容器の外観を損なうことがない。さらに好ましくは0<δ≦0.05mmとすることができる。こうすると、目視では確認が困難な程度の圧痕とすることができる。
【0045】
図5は、
図3の矢視A−A方向から見たブローノズル30の平面図である。アウターノズル80は、
図5にハッチングで示す例えば4か所の領域に、第2面86の内縁から前記第2面の外縁に連通するエアーベント溝89をさらに有することができる。エアーベント溝89は、
図1に示すように第2面86から所定深さ例えば0.2mmの深さで溝形成することができる。つまり、アウターノズル80の第2面86とブローキャビティ型10との界面では、特許文献1のように気密シール性は存在せず、エアーベント溝89を介して大気と連通している。よって、第2面86がブローキャビティ型10と接触する直前に、アウターノズル80とネック部22との間の狭い空間から流出したエアーを、第1面84とサポートリング(フランジ部)22Bとで形成される気密シール部の形成後も、大気に放出できる。このように、気密シール部22B,84よりも外側であってアウターノズル80の内側に、比較的高圧なエアーが滞留することがない。それにより、ノズル本体50が停止位置まで移動することを阻止する外力は生じない。
【0046】
2.2.インナーノズル
本実施形態では、アウターノズル80内に配置され、ブローエアーをネック部22内に導く筒状のインナーノズル90をさらに有することができる。インナーノズル90は、
図1に示すように、延伸ロッド40の通路とブローエアーの流路を兼ねる孔91を有する。
【0047】
インナーノズル90は、
図2に示すように、ノズル本体50の下降移動に伴い、第1面84がサポートリング22Bに接触する前にネック部22内に挿入される挿入部92を有する。インナーノズル90の第1の機能は、挿入部92がネック部22内に挿入されてプリフォーム20を芯出しすることである。
【0048】
ここで、インナーノズル90の挿入部92は、ネック部22の内径よりも小さい外径を有することで、ネック部22に圧入されることはなく、ネック部22に挿入されてプリフォーム20をセンタリングする芯出し機能を有すればよい。インナーノズル90の挿入部92は、プリフォーム20を芯出しする第1の機能と共に、プリフォーム20のネック部22が内側に膨張する変形を阻止する第2の機能を発揮することができる。プリフォーム20の芯出しは、アウターノズル80の第1面84がプリフォーム20のサポートリング22Bに接触する前に実施される。そのため、芯出しされたプリフォーム20のサポートリング22Bに対して、アウターノズル80の第1面84を確実に押圧接触させることができる。このように、プリフォーム20のネック部22はインナーノズル90によって芯出しされるので、アウターノズル80の内径を、ネック部22の外径(ネジ部22Aの最大径)よりも僅かに大きい寸法とすることができる。それにより、アウターノズル80の内表面によって、ネック部22が外方に膨張する変形を規制できる。
【0049】
インナーノズル90は、
図1に示すように、ノズル本体50とアウターノズル80との間に挟まれて支持される基端フランジ94と、基端フランジ94とノズル本体50との対向面間に設けられる気密シール部材96と、挿入部92の外径よりも拡径されて形成され、気密シール部材96によって弾性的にネック部22の端面22Cと接触するとともに周方向で連続する第3面98と、を有することができる。
【0050】
インナーノズル90は、ノズル本体50とアウターノズル80との間に基端フランジ94が挟まれることで、ノズル本体50に支持される。ブローエアー流路52を形成するノズル本体50とインナーノズル90の接合面には気密シール部材例えばOリング96が配置される。このOリング96は、インナーノズル90の第3面98がネック部22の端面22Cに弾性的に接触する時(
図3)の弾性部材として兼用される。プリフォーム20のネック部22は、ネック部22のサポートリング22B及び端面22Cでの二重の気密シール部によって、気密シール性がさらに高められる。
【0051】
本実施形態では、インナーノズル90は、基端フランジ94と挿入部92との間の領域にて、インナーノズル90の内表面より外表面に連通するエアー通路99をさらに有することができる。
【0052】
こうすることで、ネック部22の端面22Cが気密シールされても、エアー通路99によりネック部22の内外圧を等しくすることができる。それにより、中空容器がブロー成形された後に、さらにネック部22を膨らませようとするようにブローエアーが働くことを防止して、ネック部22の変形を防止できる。
【0053】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【0054】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【0055】
本実施形態では、ブローノズル30を、
図1に示す待機位置よりもさらに上方の退避位置と、
図1に示す待機位置と、
図3に示すシール位置との3か所に停止させることができる駆動機構を有することができる。
図1〜
図3に示すブロー成形部1には、プリフォーム20のネック部22を把持する受け渡し部材(図示せず)により、プリフォーム20が搬入される。退避位置から
図1に示す待機位置にブローノズル30を移動させて待機させておけば、受け渡し部材と干渉させずに、かつ、ブローノズル30を素早くネック部にシール装着可能にすることができる。このように、ブローノズル30を退避位置、待機位置及びシール位置の3か所に停止させることができる駆動機構として、本願出願人による特開2009−126130号に開示された駆動機構を好適に用いることができる。
【0056】
また、本発明の対象となるネック部を有する成形品とは、射出成形されたプリフォームに限らず、そのプリフォームが一次ブロー成形された一次ブロー成形品であっても良い。つまり、本発明のブローキャビティ型は二次ブローキャビティ型であってもよく、一次ブロー成形品から二次ブロー成形品(最終成形品)をブロー成形する際に本発明を適用してもよい。
【0057】
また、アウターノズル80の第1面84は、第2面86から内方に窪む凹部88の底面の一部または全部に形成するものに限らない。本実施形態は、
図1〜
図3に示すようにブローキャビティ型10の上面10Bが平坦であり、サポートリング22Bの載置面と第2面86の接触面とが同一平面10Bとなっているが、それに限定されない。サポートリング22Bの載置面と第2面86の接触面との異同に基づいて、アウターノズル80の第1面84は第2面86と同一面であってもよく、第2面86より外方に突出していても良い。
【0058】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2012年8月9日出願の日本特許出願・出願番号2012-176971に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。