(57)【要約】プリフォームからプラスチック容器を成形するための成形装置。上記成形装置は、金型キャビティを画定する金型と、上記金型キャビティ内で移動可能に配置された中心外部ロッドシステムとを備えている。上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な伸長位置と、プリフォームから離れた収納位置との間に位置することがでる。上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームの成形中に、プリフォームの中心の向きを保持する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームからプラスチック容器を成形するための成形装置であって、
金型キャビティを画定する金型と、
上記金型キャビティ内において移動可能に配置された中心外部ロッドシステムとを備え、
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な伸長位置と、プリフォームから離れた収納位置との間に位置することができ、
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームの成形中に、プリフォームの中心の向きを保持することを特徴とする成形装置。
【請求項２】
上記金型に圧力を印加可能に接続された圧力源をさらに備え、
上記圧力源は、プリフォームに加圧流体を導入することを特徴とする、請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
上記加圧流体が空気であることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
上記加圧流体が液体であることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
【請求項５】
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な位置決め部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項６】
上記中心外部ロッドシステムの上記位置決め部が凸部を有することを特徴とする請求項５に記載の成形装置。
【請求項７】
上記凸部は、円筒形であることを特徴とする請求項６に記載の成形装置。
【請求項８】
上記凸部は、先細形であることを特徴とする請求項６に記載の成形装置。
【請求項９】
上記中心外部ロッドシステムの上記位置決め部が凹部を有し、上記凹部は、プリフォームの構成がぴったり嵌まるような大きさおよび形状を有することを特徴とする請求項５に記載の成形装置。
【請求項１０】
上記中心外部ロッドシステムに対応する、上記伸長位置と上記収納位置との間の位置を検出するためのセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項１１】
上記センサは近接センサであることを特徴とする請求項１０に記載の成形装置。
【請求項１２】
上記センサは速度センサであることを特徴とする請求項１０に記載の成形装置。
【請求項１３】
上記中心外部ロッドシステムに対応する、上記中心外部ロッドシステムと上記プリフォームとの接触を検出するための、接触センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項１４】
上記中心外部ロッドシステムは駆動システムを備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項１５】
上記駆動システムはサーボ駆動システムを備えることを特徴とする請求項１４に記載の成形装置。
【請求項１６】
プリフォームからプラスチック容器を成形するための成形装置であって、
金型キャビティを画定する金型と、
上記金型キャビティ内で移動可能に配置された延伸開始ロッドシステムと、
上記金型キャビティ内で移動可能に配置された中心外部ロッドシステムとを備え、
上記延伸開始ロッドシステムは、プリフォームに接触可能であり、
上記延伸開始ロッドシステムは、プリフォームに延伸力を働かせるように動作可能であり、
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な伸長位置とプリフォームから離れた収納位置との間に位置することができ、
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームの成形中に、プリフォームの中心の向きを保持することを特徴とする成形装置。
【請求項１７】
上記延伸開始ロッドシステムおよび上記中心外部ロッドシステムは、互いに反対方向に力を加えるように動作可能であることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項１８】
上記金型に動作可能に接続された圧力源をさらに備え、
上記圧力源はプリフォーム内に加圧流体を導入することを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項１９】
上記加圧流体が空気であることを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
【請求項２０】
上記加圧流体が液体であることを特徴とする請求項１８に記載の成形装置。
【請求項２１】
上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な位置決め部をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項２２】
上記中心外部ロッドシステムの上記位置決め部が凸部を有することを特徴とする請求項２１に記載の成形装置。
【請求項２３】
上記凸部は、円筒形であることを特徴とする請求項２２に記載の成形装置。
【請求項２４】
上記凸部は、先細形であることを特徴とする請求項２２に記載の成形装置。
【請求項２５】
上記中心外部ロッドシステムの上記位置決め部が凹部を有し、上記凹部は、プリフォームの構成がぴったり嵌まるような大きさおよび形状を有することを特徴とする請求項２１に記載の成形装置。
【請求項２６】
上記延伸開始ロッドシステムと上記中心外部ロッドシステムとの少なくとも一方に対応する、上記延伸開始ロッドシステムと上記中心外部ロッドシステムとの少なくとも一方の位置を検出するためのセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項２７】
上記センサは近接センサであることを特徴とする請求項２６に記載の成形装置。
【請求項２８】
上記センサは速度センサであることを特徴とする請求項２６に記載の成形装置。
【請求項２９】
上記延伸開始ロッドシステムと上記中心外部ロッドシステムとの少なくとも一方に対応する、上記プリフォームとの接触を検出するための接触センサをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項３０】
上記延伸開始ロッドシステムは、プラスチック容器の全高より短い長さとなるように、プリフォームに延伸力を働かせるように動作可能であることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項３１】
上記延伸開始ロッドシステムは、プラスチック容器の全高の５０％より短い長さとなるように、プリフォームに延伸力を働かせるように動作可能であることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項３２】
上記延伸開始ロッドシステムは、プラスチック容器の全高の１０％より短い長さとなるように、プリフォームに延伸を働かせるように動作可能であることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項３３】
上記中心外部ロッドシステムは駆動システムを備えることを特徴とする請求項１６に記載の成形装置。
【請求項３４】
上記駆動システムはサーボ駆動システムを備えることを特徴とする請求項３３に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、米国実用出願第１３／３７２，５７２号（２０１２年２月１４日出願）および米国仮出願第６１／４４２，９０６号（２０１１年２月１５日出願）に基づく優先権を主張する。上記出願の開示全体が、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示は、固体または液体などの品を保持するための容器の成形等に関する。より具体的には、本開示は、異物の混入を最小限に抑え、プリフォームを所望の向きに保持する、ブロー成形によるプラスチック容器を成形するための成形装置とともに使用するセンタリング装置に関する。
【０００３】
〔背景技術〕
本項では、本開示に関連する背景技術について説明する。背景技術は必ずしも先行技術であるとは限らない。
【０００４】
環境問題等の理由により、プラスチック容器、より具体的にはポリエステル容器、さらに具体的にはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）容器が、ガラス容器に代わり、数々の品を収容するのに利用されるようになってきた。メーカーや販売者、そして消費者は、ＰＥＴ容器が軽量かつ低価格であり、再利用や大量生産が可能であることを認識してきている。
【０００５】
ブロー成形プラスチック容器は、数々の品を収容するのに、一般的に使用されるようになってきている。ＰＥＴは結晶化可能ポリマーであり、非結晶状態または半結晶状態にすることができる。ＰＥＴ容器の材料品質を維持する能力は、ＰＥＴ容器における結晶状態部分の割合、すなわちＰＥＴ容器の「結晶化度」に関係している。結晶化度（％）は、以下の式で体積分率として定義される。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
ここで、ρはＰＥＴ材料の密度、ρａは純非晶質ＰＥＴ材料の密度（１．３３３ｇ／ｃｃ）、ρｃは純結晶性材料の密度（１．４５５ｇ／ｃｃ）を表す。
【０００８】
容器メーカーは、機械加工および熱加工により、容器のＰＥＴポリマー結晶化度を向上させる。機械加工では、非晶質材料を配向させて、歪み硬化させる。この加工では、一般に、射出成形ＰＥＴプリフォームを長手軸に沿って延伸し、横軸または放射軸に沿って拡張することによって、ＰＥＴ容器を成形する。この組み合わせにより、容器において、メーカーが「分子構造の二軸配向」と呼ぶものが促される。現在、ＰＥＴ容器メーカーが行う機械加工では、製造されるＰＥＴ容器の側壁の結晶化度は約２０％である。
【０００９】
熱加工では、材料（非結晶または半結晶）を加熱することで結晶を成長させる。非晶質材料の場合、ＰＥＴ材料を熱加工すると、光の透過を妨げる球状形態になる。すなわち、得られる結晶性材料は不透明であるため、一般的に好ましくない。しかしながら、機械加工の後に熱加工を行うことにより、容器における、二軸分子配向を有する部分の結晶化度が向上し、優れた透明性が得られる。配向ＰＥＴ容器の熱加工（熱硬化として知られる）では、通常、約２５０°Ｆ〜３５０°Ｆ（約１２１℃〜１７７℃）の温度に加熱した金型に対して、ＰＥＴプリフォームをブロー成形し、上記加熱した金型に対してブロー成形した容器を約２〜５秒間押し付ける。ジュース用ＰＥＴボトルは、約１８５°Ｆ（８５℃）で熱間充填する必要があるため、現在メーカーは、熱処理を用いて、全体の結晶化度が約２５％〜３５％の範囲のＰＥＴボトルを製造している。
【００１０】
〔発明の概要〕
本項では、本開示の大まかな概要を記載する。これは、本開示のすべての範囲またはすべての構成を包括的に記載するものではない。
【００１１】
本開示の特徴によれば、プリフォームからプラスチック容器を成形するための成形装置が提供される。上記成形装置は、金型キャビティを画定する金型と、上記金型キャビティ内において移動可能に配置された中心外部ロッドシステムとを備えている。上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームに係合可能な伸長位置と、プリフォームから離れた収納位置との間に位置することができる。上記中心外部ロッドシステムは、プリフォームの成形中に、プリフォームの中心の向きを保持する。
【００１２】
さらなる適用範囲は本明細書の記載より明らかになる。本概要における記載および具体例はあくまで一例に過ぎず、これらによって本開示の範囲が限定解釈されるべきではない。
【００１３】
〔図面〕
ここで説明する図面はあくまで実施形態を説明するためのものに過ぎず、これらによって本開示の範囲が限定解釈されるべきではない。
【００１４】
図１Ａ〜１Ｃは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【００１５】
図１Ｄは、従来のセンターロッドのスリップ状態を示す概略側面図である。
【００１６】
図２Ａ〜２Ｄは、本教示の特徴である複数の位置決め部を示す図である。
【００１７】
図３Ａ〜３Ｂは、流体上にヘッドスペースを形成するために容器から引き出される延伸開始ロッドを示す図である。
【００１８】
図４Ａ〜４Ｂは、流体圧力スパイクを発生させるために容器に挿入される延伸開始ロッドを示す図である。
【００１９】
図５Ａ〜５Ｄは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【００２０】
図６Ａ〜６Ｄは、延伸ロッドを使用しない成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【００２１】
図７Ａ〜７Ｆは、各種バルブおよびセンサと組み合わせて、本教示を使用する場合を示す図である。本教示の使用は、さまざまな外形制御を実現する。
【００２２】
各図面において、同じ符号は同じ部材を示す。
【００２３】
〔詳細な説明〕
実施形態例について、添付図面を参照してより詳細に説明する。実施形態例を記載する目的は、本開示を十分に説明し、その範囲を当業者に十分に伝えることである。本開示の実施形態を十分理解できるように、具体的な構成部材、装置、方法の例などの、具体的内容を多数記載する。当業者に明らかであろうが、必ずしも具体的内容を採用する必要はなく、実施形態例は様々な異なる形態で実現することができ、本開示の範囲は実施形態例に限定解釈されるべきではない。
【００２４】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態例を説明することのみを目的とし、限定を意図するものではない。本明細書において、単数形“ａ”、“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、文脈より明らかである場合を除き、複数形をも含む場合があるものとする。「備える」、「備えている」、「含む」、および「有する」の用語は包括的である。そのため、記載した構成、整数、工程、操作、要素、および／または構成部材の存在を特定するが、その他の構成、整数、工程、操作、要素、構成部材および／またはこれらの組み合わせの存在や追加を除外するものではない。本明細書に記載する方法工程、プロセス、および操作は、実行順を具体的に特定しない限り、必ずしも記載または図示された特定の順序で実行する必要があると解釈すべきではない。また、追加工程または代替工程を採用してもよい。
【００２５】
ある要素または層が他の要素または層に対して、「上に」ある、「係合して」いる、「接続して」いる、「結合して」いるという場合、該要素または層は、該他の要素または層に対して、直接上にある、直接係合している、直接接続している、直接結合していることもあるし、介在する要素または層が存在することもある。一方、ある要素が他の要素または層に対して、「直接上に」ある、「直接係合して」いる、「直接接続して」いる、「直接結合して」いるという場合、介在する要素または層は存在しないことがある。要素間の関係を示すために使用する他の用語についても、同様に解釈すべきである（例えば、「間」と「直接の間」、「隣接した」と「直接隣接した」など）。本明細書において、「および／または」という用語は、列挙した関連項目の１つ以上を含む、あらゆる組み合わせを包含するものとする。
【００２６】
本明細書において、第１の、第２の、第３の等の用語は、様々な要素、構成部材、領域、層、および／または部を特定するために使用することがあるが、これらの要素、構成部材、領域、層、および／または部は上記用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成部材、領域、層、または部を、他の領域、層、または部と区別するためのみに使用することがある。本明細書で使用する「第１の」、「第２の」、およびその他の序数詞は、文脈より明らかである場合を除き、配列や順序を含意するものではない。したがって、以下に記載される第１の要素、構成部材、領域、層、または部は、実施形態例の記載から逸脱することなく、第２の要素、構成部材、領域、層、または部と称することもできる。
【００２７】
本明細書では、「内側に」「外側に」「真下に」「下に」「下方に」「上に」「上方に」などの空間に関する用語を、ある要素または構成が、図に示す他の要素または構成とどう関係するかを説明し易くするために使用することがある。空間に関する用語は、図に示す向きに加えて、装置が使用中のときまたは操作中のときの、別の向きをも包含する意図で使用されることがある。例えば、図に記載された装置を逆さにした場合、他の要素または構成の「下に」または「真下に」位置すると記載されている要素が、該他の要素または構成の「上に」位置することになる。したがって、例示した「下に」という用語は、上下両方の向きを包含し得る。当該装置は、別の向きに（９０度回転させて、または他の向きに）配置してもよく、この場合における空間に関する記述は、しかるべく解釈される。
【００２８】
本明細書は、成形プロセスにおいてプリフォーム容器に係合するように作動するセンタリング装置と、延伸開始領域をプリフォーム容器上に作成するように作動する延伸開始装置と、を備えた延伸ブロー成形機を教示する。延伸開始装置は、従来の成形機とは異なり、プリフォームの延伸を開始し、プリフォームが後でセンタリング装置に係合するようにする。本明細書に記載されるセンタリング装置は、従来の成形機とは異なり、プリフォームを所定の向きに保つための制御に優れており、完成容器への異物混入の原因となる、延伸ロッドのプリフォームへの接触を最小限に抑える。
【００２９】
本明細書において詳細に説明するが、本教示に関して記載される容器の形状は、多種の形状のうち、どの形状でもよい。一例として、本開示の容器は、飲料、食品、またはその他の熱間材料などの複数の品のうちいずれかを保持するよう構成することができるが、これらに限定されない。
【００３０】
センタリング装置の大きさおよび正確な形状は、成形する容器の大きさおよび形状によって異なることは言うまでもない。したがって、ここで示すデザインにはバリエーションが存在し得ることを認識する必要がある。
【００３１】
本教示は、一体型プラスチック容器の成形に関する。一般的に、成形後のこのような容器は、大まかに、口部を形成する円筒状の周壁を有する上部を含む形状の本体を有する。口部と一体化して形成されており、口部から下方に延在するのが肩部である。肩部は口部と周壁部との間の移行部であり、口部と周壁部と連続している。周壁部は、肩部から、有底の底部へ向かって下向きに延在する。一実施形態において、上側の移行部は、肩部と周壁部との間の移行部で定義し得る。一実施形態において、下側の移行部は、底部と周壁部との間の移行部で定義し得る。
【００３２】
例示する容器は、首部を有していてもよい。首部の高さは、極めて低い、つまり、口部を短く延長したものであってもよいし、または細長い、口部と肩部との間に延在するものであってもよい。上部には開口部があってもよい。容器は飲料用容器あるいは食品用容器として示されているが、本記載の特徴に従って、周壁や開口部などの形状が異なる容器を作成することができることは言うまでもない。
【００３３】
プラスチック容器の口部は、ねじ山を有するねじ領域、下方シーリングリッジ、およびサポートリングを有していてもよい。ねじ領域には、同様にねじ山を有する蓋またはキャップ（未図示）を取り付けることができる。または、プラスチック容器の口部に取り付ける押し嵌め式キャップまたはスナップ式キャップなど、他の適したものを備えていてもよい。これによって、蓋またはキャップ（未図示）が口部に取り付けられ、プラスチック容器を密封することが好ましい。蓋またはキャップ（未図示）は、密封容器を扱う業界で従来より使用されている、後の熱加工に適した、プラスチックまたは金属材料製であることが好ましい。
【００３４】
容器は、本記載の特徴に従って成形することができる。容器のプリフォームはサポートリングを有し、このサポートリングは、製造段階を通して、および製造の各段階において、プリフォームを運んだり、向きを調整したりするために使用してもよい。例えば、プリフォームを、サポートリングを使用して運んでもよい。サポートリングは、金型キャビティ内でプリフォームの位置決めをする際の補助に使用してもよいし、一旦成形した中間容器を運ぶのに使用してもよい。まず、サポートリングが金型キャビティの上端で捉えられるようにプリフォームを金型キャビティ内に配置してもよい。一般的に、金型キャビティは、ブロー容器の所望の外部形状に対応する内面を有している。より具体的には、本教示に係る金型キャビティは、本体成形領域、モイル形成領域（任意）、および開口部形成領域（任意）を画定している。得られる構造（以下、「中間容器」という）を成形した後、モイル形成領域で生じたあらゆるモイルを切断し、処分する。モイル形成領域および／または開口部形成領域は、必ずしもすべての成形方法で使用する必要はないことは言うまでもない。
【００３５】
一例において、機械は、約１９０°Ｆ〜２５０°Ｆ（約８８℃〜１２１℃）の温度に加熱したプリフォームを金型キャビティ内に配置する。金型キャビティは、約２５０°Ｆ〜３５０°Ｆ（約１２１℃〜１７７℃）の温度に加熱されていてもよい。内部延伸ロッド装置は、加熱したプリフォームを金型キャビティ内で中間容器程度の長さに延伸または拡張させ、容器の長手方向の中心軸にほぼ対応する軸方向に沿って、ポリエステル材料を分子配向する。延伸ロッドがプリフォームを拡張する際、１００ＰＳＩ〜１０００ＰＳＩの圧力を有する気体および／または液体（一般に「流体」ともいう）によって、プリフォームが、軸方向に拡張し、周方向または径方向に拡張する。それにより、ポリエステル材料が金型キャビティの形状に実質的に一致し、さらに、ポリエステル材料を、軸方向に略直交する方向に分子配向し、その結果、ほとんどの中間容器において、ポリエステル材料の二軸分子配向が生じる。中間容器を金型キャビティから取り外す前に、加圧流体によって、約２〜５秒間、大部分が二軸分子配向されたポリエステル材料を金型キャビティに押し付ける。このプロセスは、熱硬化として知られており、高温品の充填に適する耐熱容器を得ることができる。
【００３６】
特に図１Ａ〜４Ｂを参照して、従来の延伸ブロー成形システムにおいて、中心内部延伸開始ロッドシステム２０および／または中心外部ロッドシステム１００を使用することができる。中心内部延伸開始ロッドシステム２０は、プリフォーム１１２の内部構成または内面に係合可能であり、中心外部ロッドシステム１００は、プリフォーム１１２の外部構成１１０または他の部分に係合可能である。中心内部延伸開始ロッドシステム２０および中心外部ロッドシステム１００は、本記載の特徴に従って、個別にまたは組み合わせて使用することができることは言うまでもない。
【００３７】
特に図１Ａ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂを参照して、一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０をプリフォーム１１２に対して上下させ、プリフォーム１１２の内面に対して機械的な力を加えることができる。延伸開始ロッドシステム２０は、遠位端２４を有するロッド部材２２、細長シャフト２６、および細長シャフト２６に連結された駆動システム２８を備え、収納位置（図３Ｂおよび図４Ａを参照）および伸長位置（図１Ａ、図３Ａ、および図４Ｂを参照）との間で遠位端２４を作動することができる。駆動システム２８は、液圧駆動システム、機械駆動システム、空気圧駆動システム、サーボ駆動システム、またはロッド部材２２を動かすその他公知のシステムを備えることができる。一実施形態において、駆動システム２８は、サーボ機構またはポジティブストップを備え、位置決め情報を提供する。また、一実施形態において、各システムを使用して、ロッド部材２２の位置および／または駆動速度をリアルタイムで追跡し、リアルタイム制御を行うことができる。一実施形態において、このようなリアルタイム制御では、マイクロプロセッサに接続されたセンサおよび／または近接装置を使用して制御信号を出力することができる。さらに、ロッド部材２２は、先端が丸みを帯びた円筒形として説明・図示されているが、他の形状や先端の場合も想定されていることは言うまでもなく、ロッド部材２２の先端の形状は、例えば、円錐形、不均一形、先細形、先の尖った形、平らな形などが含まれ、または所定の体積を持つように変化させることもできるが、これらに限定されない。
【００３８】
ただし、延伸開始ロッドシステム２０は、ブロー成形システムの典型的なセンターロッドから分離することもできるし、センターロッドに接続することもできる。すなわち、延伸開始ロッドシステム２０は、センターロッドとは別に形成することもできるし、センターロッドと一体化して形成することもできる。しかしながら、延伸開始ロッドシステム２０は、遠位端２４をプリフォーム１１２に係合または接触させて、延伸開始領域の作成および／または予備延伸を行なうことができる。例えば、約４０ｍｍの予備延伸が有益であることが知られているが、これに限定されず、図１Ａの長さＸのような他の長さの予備延伸が適当である場合もある。これにより、従来の成形システムにおいてよくある予測不能な延伸反応ではなく、既知の延伸反応や材料分布を確実に行いながら成形することができる。この材料分布には、所定の設計基準の不均一な分布をも含まれる。
【００３９】
一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０は、特に液体成形媒体に関して使用する際には、プリフォームを最終容器の長さや高さにまで延伸する必要がないことが分かった。すなわち、延伸開始ロッドシステム２０は、当技術分野で行われてきたプリフォーム１１２の完全延伸を行う必要がなく、プリフォーム１１２の延伸を開始するためのみに使用することができることが分かった。実際、一実施形態において、延伸開始システム２０は、プリフォーム１１２を、容器の所望の全高より短い長さ（例えば、最終容器の高さの１００％未満）となるように延伸すればよいことが分かった。一実施形態において、延伸開始システム２０は、プリフォーム１１２を、最終容器の高さの７５％未満、５０％未満、２５％未満、または１０％未満となるように延伸すればよい。
【００４０】
図１Ａ〜１Ｄを参照して、理想的には、中心外部ロッドシステム１００を用いて、図１Ａ〜１Ｃに示す延伸ブロー成形プロセスにおいて、プリフォーム１１２を所定の向きで保持することができる。また、中心内部延伸開始ロッド２０を用いて、成形プロセスを開始することができる。このようにして、プリフォーム１１２は、まず延伸開始ロッドシステム２０によって延伸されて所定の成形反応を実現し、その後、中心外部ロッドシステム１００により、その中に伸びる延伸ロッドおよび／または延伸開始ロッドシステム２０と同心になるように保持され、延伸ロッドがこれ以上プリフォーム内面に接触しないよう、または少なくともプリフォーム内面への接触が制限されるようにする。このようにプリフォーム内において延伸ロッドが接触した場合、得られる容器に異物が混入する可能性があり、その結果、得られる容器を処分または消毒することが必要になる。したがって、一実施形態において、接触を制限する、または接触を避けることが有益となり得る。
【００４１】
さらに詳しくは、図５Ａ〜５Ｄを参照して、一実施形態において、中心外部ロッドシステム１００を、延伸開始ロッドシステム２０と協調させてまたはともに使用して、プリフォーム１１２の成形の制御を維持することができる。このように、図５Ａに示すように、延伸開始ロッドシステム２０を用いて、プリフォーム１１２の延伸を開始することができる。一実施形態において、延伸を開始する前に、プリフォーム１１２の遠位端は、中心外部ロッドシステム１００の遠位端から離れていてもよい（図５Ａの中心外部ロッドシステム１００の遠位端とプリフォーム１１２の遠位端の間の間隔を参照）。このように、延伸開始ロッドシステム２０を用いて、プリフォーム１１２の遠位端が中心外部ロッドシステム１１０の遠位端に接するように、またはプリフォーム１１２の遠位端を中心外部ロッドシステム１１０の遠位端が受けるように、プリフォーム１１２の最初の延伸を行うことができる。プリフォーム１１２と中心外部ロッドシステム１１０が接したら、中心外部ロッドシステム１１０を用いて、金型キャビティ２００内においてプリフォーム１１２を適切に位置合わせしておくことができる。
【００４２】
一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０は、プリフォーム１１２を延長方向（図５Ａ〜５Ｄにおいて下向き）にさらに延伸することができる。延伸開始ロッドシステム２０のこの動きは、中心外部ロッドシステム１００が同時に引っ込む動き（および一実施形態におけるプリフォーム１１２内の内部流体圧力の印加）に合うように調整することができ、プリフォーム１１２の拡張を最終容器の形状および構成になるよう制御することができる。一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０は、プリフォーム１１２が完全に拡張する前に中間位置で停止することができ、内部流体圧力の印加と中心外部ロッドシステム１００を引っ込める動きの制御とを組み合わせることより、プリフォーム１１２を継続して成形することができる（図５Ｃを参照）。この工程によって、成形プロセスにおいて、延伸開始ロッドシステム２０がプリフォーム１１２に接触する可能性を最小限に抑えることができ、これにより、成形プロセスにおいて、プリフォーム１１２を十分にガイドしながら、容器への異物混入の可能性を最小限に抑えることができる。最後に、図５Ｄに示すように、中心外部ロッドシステム２０は、金型キャビティ２００の基部内に完全に引っ込め、プリフォーム１１２が金型キャビティ２００内に完全に拡張するようにすることができる。また、図５Ｄに示すように、延伸開始ロッドシステム２０は、最終的に成形される容器外に完全に引っ込めることができる。
【００４３】
中心外部ロッドシステム１００は、収納位置（図５Ｄおよび図６Ｄを参照）と伸長位置（図５Ａ〜５Ｃおよび図６Ａ〜６Ｃを参照）との間に位置することができる。駆動システム１５０（図５Ａおよび図６Ａを参照）は、空気圧駆動システム、サーボ駆動システム、または中心外部ロッドシステム１００を動かすその他公知のシステムを備えることができる。一実施形態において、駆動システム１５０は、サーボ機構またはポジティブストップを備え、位置決め情報を提供する。また、一実施形態において、各システムを使用して、中心外部ロッドシステム１００の位置および／または駆動速度をリアルタイムで追跡し、リアルタイム制御を行うことができる。
【００４４】
一実施形態において、駆動システム１５０は、中心外部ロッドシステム１００を駆動するためのエアシリンダーを備えることができる。なお、中心外部ロッドシステム１００に関連して駆動システム１５０が記載されているが、駆動システム１５０、または駆動システム１５０同様の別の駆動システムを用いて、延伸開始ロッドシステム２０を作動させることもできる。したがって、駆動システム１５０および中心外部ロッドシステム１００に関する説明は、延伸開始ロッドシステム２０とともに使用する駆動システムにも同様に適用できることを理解すべきである。一実施形態において、駆動システム１５０は、約２０〜６０ｐｓｉの圧力を有するエアシリンダーを用いて作動することができ、これにより、プリフォーム１１２に対して約８０〜１２０ｌｂｓの力が加わる。一実施形態において、この力は、必ず、プリフォームの拡張に反する力より小さいため、外部ロッドはプリフォームに接触し（位置合わせおよびセンタリングを補助）、プリフォームが拡張するにつれて押し下げられる。空気圧が一定の場合は、動きの速度は、拡張するプリフォームおよび／または延伸開始ロッドシステム２０の力によって決まる。一実施形態において、空気圧は、力、圧力、および／または動きの速度を変化させるように変更することができる。
【００４５】
一実施形態において、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０は、近接および／または速度センサ３００（図５Ａおよび図６Ａを参照）を用いて、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０の位置を検出することができる。このように、近接センサを用いて、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０の各構成部材（細長シャフト２６など）の位置（伸長位置、収納位置および／またはいずれかの中間にある個別の位置など）、速度、負荷、タイミングを判断することができる。この近接センサからの情報は、オペレーターまたは制御システムに伝達および／または表示することができる。このように、オペレーターおよび／または制御システムは、プリフォームおよびブロー成形プロセスについて、様々な構成部材（ロッドなど）の位置を判断することができ、これにより、処理の調整および同期などが可能になる。一実施形態において、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０は、サーボ機構により制御することができ、前述の近接および／または速度センサを用いてサーボ機構を制御することができる。
【００４６】
特に図７Ａ〜７Ｇを参照して、一実施形態において、第１の中心外部ロッド近接センサ３００’や第２の中心外部ロッド近接センサ３００”などの近接センサ３００、並びに空気冷却バルブ５１２、ローブローバルブ５１４、ハイブローバルブ５１６、および排気バルブ５１８などの各種バルブを協調させて、プリフォーム１１２の処理を監視・制御することができる。近接センサ３００、３００’、３００”を用いて、中心外部ロッドシステム１００の位置を監視することができる。図７Ｆおよび図７Ｇに示すように、近接センサ３００’および３００”はそれぞれ近接度を検出して信号（図を参照）を出力するように構成することができ、バルブ５１２、５１４、５１６、および５１８は、閉止位置（図を参照）から開口・加圧位置（図を参照）に移動するよう制御することができる。各種センサに応じたいくつかのバルブの共同動作は、推移曲線を画定することができる（図７Ｆおよび図７Ｇを参照）。図７Ｆを参照すれば、プリフォーム１１２内の内圧は、時間尺度に対する形を決められることができる。その際、圧力は、所定の有益な圧力推移曲線が実現するように変更することができる。同様に、中心外部ロッドシステム１００の位置は、時間尺度に対する形を決められることができる。その際、中心外部ロッドシステム１００の位置は、そのプリフォーム１１２に対する相対位置が緩やかになるように（例えば、一定の速度で引っ込める）または変化するように（例えば、一定でない速度で引っ込める）変更することができる。
【００４７】
一実施形態において、図５Ａおよび図６Ａに示すように、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０に対して（例えば、対応するロッド（ロッド２６など）の遠位端などに対して）、接触および／または圧力センサ３１０を使用し、プリフォームまたは他の構造との接触を検出することができる。そして、マイクロプロセッサを使用して、信号の監視およびサーボ機構のタイミングや位置の制御を行うことができる。また、動きおよび変化率は、固定または変動させるように、コンピュータ制御することができ、これにより、中心外部ロッドシステム１００および／または延伸開始ロッドシステム２０の動きは、プリフォームの拡張に合った動きをしたりプリフォームの拡張を操作するように“時間尺度に対する形を決められる”ことができる。
【００４８】
さらに、一実施形態において、中心外部ロッドシステム１００は、エアシリンダーまたはサーボ方式によって、金型から最終容器の底部を取り出す際に役立てることができる。
【００４９】
しかしながら、図６Ａ〜６Ｄに示すような一実施形態において、十分な内部流体圧力の印加および中心外部ロッドシステム１００のみによってプリフォーム１１２を拡張、成形することができることを認識する必要がある。つまり、図６Ａに示すように、流体は、プリフォーム開口部からプリフォーム１１２の内部に導入され得る。この時点で、中心外部ロッドシステム１００の遠位端は、プリフォーム１１２に接触するまたは近くに位置することができ、その後、拡張する間、プリフォーム１１２に係合、接触、および／またはプリフォーム１１２をガイドすることができる。中心外部ロッドシステム１００は、プリフォーム１１２が、流体が圧力で内部に継続的に導入されることによって拡張する間、ゆっくり引っ込めることができる。なお、中心外部ロッドシステム１００の引っ込め速度は、所定の拡張特性を促進するように設定することができる。一実施形態において、中心外部ロッドシステム１００は連続的に引っ込めてもよいし、一実施形態において、容器の長さおよび幅両方の拡張が交互に行われるように、段階的に引っ込めてもよい。このような、中心外部ロッドシステム１００の引っ込めの制御は、成形される特定の容器に依存し得る。最後に、図６Ｃ〜６Ｄに示すように、中心外部ロッドシステム２０は、金型キャビティ２００の底部内に完全に引っ込めることができ、これにより、プリフォーム１１２が金型キャビティ２００内で完全に拡張できる。
【００５０】
一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０を用いて、最終的に容器が充填された際ヘッドスペースを正確に実現することができる。具体的には、図３Ａ〜３Ｂに示すように、延伸開始ロッドシステム２０は、プリフォーム１１２が最終容器に成形された後（商品を充填した後）、ロッド部材２２を引っ込めた際に、包装や出荷用の所望のヘッドスペースを確保できるような体積（すなわち、最終的な充填商品内に配置されたロッド部材２２の体積）をロッド部材２２が正確に有するように、作動および／またはサイズ調整される。このような正確なヘッドスペースは、複雑なバルブシステム等無しで実現される。
【００５１】
さらに、一実施形態において、延伸開始ロッドシステム２０を用いて、プリフォーム１１２の成形に役立つ流体圧力スパイクを実現することができる。具体的には、図４Ａ〜４Ｂに示すように、延伸開始ロッドシステム２０は、ロッド部材２２に置き換えられる流体容量がプリフォーム１１２内のヘッドスペースより大きくなるように作動させることにより、ロッド部材２２をプリフォーム１１２に挿入することでプリフォーム１１２内に圧力スパイクを生じさせることができる。このような圧力スパイクを利用して、プリフォーム１１２内の細部の最終的な調整をすることができる。
【００５２】
図１Ｄに戻り、一実施形態において、成形されるプリフォーム１１２が中心外部ロッドシステム１００かずれる、または外れる場合がある。これにより、中心外部ロッドシステム１００との接触によるプリフォームの損傷、および／または内部延伸ロッドによる異物混入が生じがちである。
【００５３】
この問題を解決するために、一実施形態において、図２Ａ〜２Ｄを参照して、中心外部ロッドシステム１００は、プリフォーム１１２に係合するまたは接触するための位置決め部１２０を備えることができる。一実施形態において、位置決め部１２０は、第１の形状を有する凸部１２２を備えることができる。対応する凹部１２４は、第１の形状に相補的な形状を有し、プリフォーム１１２の一部として形成することができる。このように、凸部１２２は、凹部１２４内に確実に嵌まり、凸部１２２と凹部１２４とを確実に接続する。一実施形態において、凸部１２２は、凹部１２４にぴったり合うような大きさ、形状とされ、横方向の動き（すなわち、径方向の動き）を最小限に抑える。凸部１２２の形状と、それに対応する凹部１２４の形状は、円筒形（図２Ａ〜２Ｂ）、先細形（図２Ｃおよび図２Ｄ）、幅広（図２Ｃ）、幅狭（図２Ｂ〜２Ｄ）、または中心外部ロッドシステム１００とプリフォーム１１２間を確実に接続するいかなる形状・大きさであってもよい。位置決め部１２０は、上記の構成と逆の向きであってもよい（類似の符号で示す）ことは言うまでもなく、位置決め部１２０は、プリフォームから突出する凸部（図２Ｃ〜２Ｄ）が、中心外部ロッドシステム１００の凹部に係合するようになっていてもよい。
【００５４】
また、熱可塑性高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタリン（ＰＥＮ）、ＰＥＴ／ＰＥＮ混合体または共重合体、および種々の多層構造物などの他の従来の材料を使用した、押出ブロー成形、ワンステップ射出延伸ブロー成形、射出ブロー成形などの他の製造方法が、プラスチック容器の製造に適している場合があり、これらを本記載の特徴に従って使用してもよい。
【００５５】
上記の実施形態の記載は、一実施形態に過ぎず、本発明を網羅、限定するものではない。特定の実施形態の個々の要素や特徴は一般的にそのような特定の実施形態に限定されるものではなく、具体的に説明がなくとも、適宜交換可能であり、選択した実施形態で使用可能である。これを様々に変更してもよい。そのような変更した内容は本発明からの逸脱ではなく、そのような変更はすべて本発明の技術範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】Ａ〜Ｃは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。Ｄは、従来のセンターロッドのスリップ状態を示す概略側面図である。
【図２】Ａ〜Ｄは、本教示の特徴である複数の位置決め部を示す図である。
【図３】ＡおよびＢは、流体上にヘッドスペースを形成するために容器から引き出される延伸開始ロッドを示す図である。
【図４】ＡおよびＢは、流体圧力スパイクを発生させるために容器に挿入される延伸開始ロッドを示す図である。
【図５】Ａ〜Ｄは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【図６】Ａ〜Ｄは、延伸ロッドを使用しない成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【図７】Ａ〜Ｆは、各種バルブおよびセンサと組み合わせて、本教示を使用する場合を示す図である。本教示の使用は、さまざまな外形制御を実現する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月16日(2013.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図７Ａ〜７Ｇは、各種バルブおよびセンサと組み合わせて、本教示を使用する場合を示す図である。本教示の使用は、さまざまな外形制御を実現する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【図１】Ａ〜Ｃは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。Ｄは、従来のセンターロッドのスリップ状態を示す概略側面図である。
【図２】Ａ〜Ｄは、本教示の特徴である複数の位置決め部を示す図である。
【図３】ＡおよびＢは、流体上にヘッドスペースを形成するために容器から引き出される延伸開始ロッドを示す図である。
【図４】ＡおよびＢは、流体圧力スパイクを発生させるために容器に挿入される延伸開始ロッドを示す図である。
【図５】Ａ〜Ｄは、成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【図６】Ａ〜Ｄは、延伸ロッドを使用しない成形プロセスにおいてプリフォームをガイドするセンターロッドを示す概略側面図である。
【図７】Ａ〜Ｇは、各種バルブおよびセンサと組み合わせて、本教示を使用する場合を示す図である。本教示の使用は、さまざまな外形制御を実現する。
【国際調査報告】
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