JP3755893B2 - 圧力成形によるプラスティック製ねじ栓の製造装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、圧力成形によるプラスティック製品、特にねじ栓、の製造装置に関する。
背景技術
容器の口にねじ込みにより（ねじキャップ）又は圧力により（王冠キャップ）付けられるキャップで構成される栓を圧力成形する方法及び装置は、例えばドイツ公報第２，００７，７７７号、ヨーロッパ公報第１６２，４５６号及びアメリカ特許第２，１５５，３１６号、第２，８９１，２８１号、第４，３４３，７５４号及び第４，４９７，７６５号から既に公知である。
従来装置は、垂直軸線まわりに回転でき、同一角度に相互離間された複数の成形ユニットを上に取付ける、カルーセル（carousel;回転式ベルトコンベヤ)から成る。各ユニットは、雌下半型と整合する雄上半型から成る。１回分の半流体プラスチック材料を雌半型に導入し、両半型の相対動により押圧する。アメリカ先行特許第２，１５５，３１６号及び第２，８９１，２８１号（以下、先行特許Ｘと称す）では、相対動を雌半型の流体圧持上げにより行うのに対し、他の先行特許（以下、先行特許Ｙと称す）では雄半型の方を、カム手段の生み出す機械動により雌半型に押圧する。
先行特許Ｘに開示の装置では、不正開封防止(tamper-proof)リング付きのねじ栓を製造できない。他方、先行特許Ｙに開示の装置では、不正開封防止リングが形成できるようにするためには、雄半型が複合構造を有し、成形圧力を伝達でき且つ成形された栓を取出せるよう構成素子を可動にしなくてはならない。これが故に、先行特許Ｙに開示の装置では、成形時に生じる高応力のため雄半型を特に強固な構造にして、雌半型との完全な合体を損なう虞のある避けられない変形や機械的許容誤差を無効にする必要がある。更には又、不正開封防止リングを形成することを意図した型部分を開放するために作動素子(actuationelements)が必要である。しかし、この強固な複合構造では、特に異なる形の栓を生産するために前記半型を取替える必要がある場合、半型の交換や調整が非常に難しくなる。
発明の開示
本発明の主なねらいは、先行特許Ｘでのように押圧作用を雌半型に割り当てると共に、先行特許Ｙでのように雄半型を不正開封防止リングが形成できる構造とした、不正開封防止リングを備えたねじキャップの製造装置を提供することである。
このねらいの範囲内で、本発明の目的は、製造すべき栓の特性との関連で半型を容易に取替えできる装置を提供することにある。
このねらい及びこの目的は添付の請求項で特徴限定した装置により達成される。
図面の簡単な記述
本発明の更なる詳細は、添付図面に非限定的な例としてのみ示した、好適な実施の形態及び幾つかの改変例についての以下の記述から明らかになるであろう。図面において、
図１は不正開封防止リングを備えた栓を形成する成形ユニットの、垂直平面に沿った断面立面図であり、
図２及び３は図１の細部拡大図であり、
図４、５、６及び７は装置の更なる作動状態の図であり、
図８は別タイプの栓の断面図であり、
図９は図８の栓を製造する別の実施の形態の図であり、
図１０は型の更なる実施の形態の図であり、
図１１は成形した栓の放出手段に関する、更に別の実施の形態の図である。
発明の実施の形態
図１〜３に関して、装置は、垂直軸線まわりに回転することができ、プラスティック栓を成形する複数ユニットを周辺域に支持するカルーセルで構成される。以下では、前記栓を、栓を付けた容器の不正開封をはっきり示すよう構成された不正開封防止リングを備えたねじタイプと想定する。
各ユニットは、全般に参照番号１で示した雄上半型と、全般に参照番号２で示した雌下半型とで構成される。
半型１はパン(pan)３から成り、該パンが該パンの管状タング(tubular tang)４によりスリーブ５へとねじ込められ、スリーブは管状ステム６上にねじ付けられる。
管７が管状タング４に密閉挿入され、管状ステム６及びスリーブ５と共に、円筒隙間８を形成する。スリーブ５は、下端に、パン３に密閉芯決めされた広めの部分９を有し、管状タング４と共に室１０を形成し、該室１０が管状部の開口１１を介し隙間８に接続される。室１０は開口１２，１３により管７内側に接続され、該開口１２，１３はパン３直上の管状タング４の領域においてそれぞれ該タングの膜１４に形成される。
スリーブ５の部分９とパン３とがプランジャを形成し、該プランジャが栓の内側尾根部を生み出す。図示の例では、前記栓がキャップＡで構成され、該キャップＡは内ねじ山Ｃと不正開封防止リングＤとを備えた円筒カップＢにより構成され、不正開封防止リングＤは、ラジアル平面に沿って折られるリングＥにより構成される保持素子から成る。リングＥは内方に先細で、カップＢの円筒壁と鈍角を成す。別の製造段階で、不正開封防止リングＤは、付けられていた容器からのキャップねじり外し時に分離を可能とする境界切り込み線Ｆにより、カップＢから取外し可能にされる。注目すべきことは、容器にキャップを付ける前に保持リングＥをカップＢ内側に折って前記キャップ内壁と鋭角を成すようにするので、容器に付けられている時は保持リングがキャップねじ込み域直下の容器頸部に形成されたカラー等のアンダーカットに係合できることである。
管７上端が外ねじ山付きの円筒プラグ１５の座に密閉挿入され、該円筒プラグ１５にはラジアル開口１６，１７が異なるレベルに形成される。プラグ１５が管状ステム６上端にねじ込められるので、管７はプラグ１５と部分４との間に施錠される。
プラグ１５がスリーブ１８に密閉収容され、スリーブ１８下部には管状ステム６頂部が挿入される。スリーブ１８が内カラー１９を有し、該カラー１９がプラグ１５肩部２０とステム６上端との間にクランプされたままであるので、スリーブ１８もステム６に堅く連結され、それの軸方向動きに従う。
ラジアル開口２１，２２がスリーブ１８に形成され、プラグ１５とスリーブ１８との間に形成された環状溝２３，２４によりプラグ１５の開口１６，１７にそれぞれ接続される。ブッシュ２５がスリーブ１８上に密閉重ね合わされ、２つの溝２６，２７が該ブッシュ内側に形成され、第１溝が開口２１を相互接続し、第２溝が開口２２を相互接続する。ブッシュ２５に付けられた（図示しない）接続具により溝２６，２７が冷却液の供給部及び戻り部に接続され、冷却液は管７を介して室１０に運ばれてプランジャ３，９を冷却し、キャップＡを造るプラスティックを硬化させる。次いで、液体は、開口１１と隙間８を通して室１０から流出させられ、そこから開口１６，２１を通して外側に流出させられる。
ブッシュ２５は、スリーブ１８の環状溝２９に係合する弾性リング２８によりスリーブ１８上に軸線方向に保持される。
スリーブ５が円筒ジャケット３０内に摺動ガイドされ、該ジャケット３０が管状素子３１に堅く連結され、該管状素子３１内をステム６がねじカプリングにより摺動する。
ジャケット３０下端内側には円錐形面取り３２が、部分９をスリーブ５に接続するカラー３３に対し、軸方向に対向して備えられる。カラー３３は面取り３２面に対し相補的な円錐面を備えている。ジャケット３０の下端近くの内側には円筒座３３ａがあり、該座３３ａは肩部３３ｂを形成し、スリーブ５により内側に閉じられる。座３３ａがスペーサリング３３ｃを収容し、該スペーサリング３３ｃはスリーブ５上に重ね合わされ、部分９頂部に形成された段部３３ｄの上に載る。以下で明らかになるように、スペーサ３３ｃは、保持素子Ｅの形成を意図したキャビティを面取り３２とカラー３３との間に形成するようにキャップ成形時に肩部３３ｂに当接するサイズとする。
ジャケット３０と素子３１は、カルーセルの構造の一部を成す支持体の各円筒座３４と共軸である。実際には、該体は、軸線Ｇがカルーセルの回転軸線である縦シャフトに取付けられた一種の回転可能ドラム３５により構成される。
ブッシュ３６が座３４に挿入され、環状リップ３７で座３４の端に当接する。スペーサリング３９が弾性リング３８の介在で環状リング３７上に載り、管状素子３１は該管状素子３１の外フランジ４０により前記スペーサリング３９に載る。保持素子４１が（図示しない）ねじによりフランジ４０上に係合し、素子３１とブッシュ３６を、互いに共軸に且つ座３４と共軸に、ドラム３５上面に施錠する。
円筒室４２がブッシュ３６と、ジャケット３０及び要素３１の外面との間に形成され、スリーブ４３が下から該室の内側に延び、ジャケット３０上を軸方向に、内軸受４４とブッシュ３６内の外軸受４５とによりガイドされる。
スリーブ４３は、部分９のレベルで、環状セグメント又はリング４６に終わり、その内端が参照番号４７により示される。リング４６は、リングＤ及びカップＢ円筒壁の成形のために部分９外面との隙間を形成する。
スリーブ４３は、それに平行な柱又はステム４９に対しアーム４８により堅く接続される。柱４９はドラム３５の座５０内にガイドされ、頂部にはローラ５１を備えている。該ローラ５１が円形カムに従動し、該円形カムは装置の固定構造に堅く連結され、それ故に固定であり、カルーセルの回転軸線Ｇと共軸である。そのカム（図示せず）は、或る角度の間でのみプランジャ３，９によって形成された栓を取去るのに十分なスリーブ４３の下方動を確実に作動させ、残りの回転角の間では、スリーブ４３が弾性当接手段に逆らって上方移動可能である。
該手段は複数の皿ばね５２によって構成され、該皿ばね５２は管状素子３１のフランジ４０と、室４２に収容された管状ケース５４上に載る回転リング５３との間に挿入される。ケース５４は内リップ５５を有し、その上に、回転リング５３に対して作用するよう構成された円筒コイルばね５６が載る。
スリーブ５がジャケット３０に対して回転するのを防ぐため、スリーブ５の外側に軸方向長孔５７があり、それへとローラ５８が摺動係合し、該ローラ５８はジャケット３０内側に突出する。
下半型２はボウル５９で構成され、該ボウル５９は、リング４６を挿入して肩部６０に当接させキャップ成形室を閉じることのできるキャビティを形成する。孔６０ａがボウル５９の壁に形成されて、成形時に型に捕えられたままの空気を通気できるようボウルのキャビティと外部との接続を保つ。
外リング６１によりボウル５９が円板６２に対して施錠され、一緒にそれらは、冷却液体の供給ダクト６４及び排出ダクト６５に接続される室６３を形成する。
ダクト６４，６５が中空ステム６６の内側を走り、その上に円板６２が取付けられる。中空ステムはプランジャ３，９と共軸に装置構造内にガイドされ、プランジャ３，９に対してボウル５９を接近・離反動させるよう各流体圧アクチュエータによって作動させられる。
記述した装置の操作は次の通りである。
カルーセル回転時に、一回分Ｐの糊状プラスティックがボウル５９のキャビティ内に置かれる。この段階では、図４に示すように、ボウル５９がプランジャ３，９に対して下げられ、プランジャは弾性手段によりジャケット３０下端に対する停止位置へと作動される。示した例では弾性手段がばね６７により構成され、該ばね６７がフランジ４０とスラストワッシャ６８との間に挿入され、該スラストワッシャ６８はスリーブ１８の環状当接部６９に載って、ブッシュ２５基部を囲むように上方に折り曲げられた端を有する。ステム４９の行程を、従って、スリーブ４３の行程を制御する固定カムを調節することにより、この段階の時に、リング４６の端４７がプランジャのパン３より下側のレベルにある。
雌半型２を流体圧で上げると、リング４６が肩部６０に当接し、プランジャ３，９とボウル５９との間に形成される成形室が閉じる。
その時、下半型２に加えられる圧力により成形室内をプラスティックが漸次分配されることが引き起こされ、プラスティックが面取り３２とカラー３３との間に形成されるリングＥ成形用キャビティをも満たすまでになる。成形キャビティが満たされたら、プラスティック材料の非圧縮性のために、ボウル５９が図５に示した最終位置に止まる。この位置で、リング４６の端４７はカラー３３の円錐面と部分９の円筒面との間に形成される角度レベルにあり、それ故に、保持リングＥの突出するカップＢの端より上方にある。
室１０，６３に冷却液体を供給することによりプラスティックが十分な硬化点に達し、プラスティックの変形がもはや懸念されなくなったとき、ボウル５９の降下が始められる（図６参照）。しかしながら、ボウル５９が離間しても、キャップＡは落下せず、プランジャ３，９のみに付着したままである。
ボウル５９が離れてからステム４９の降下が始められ、キャップＡの端の端４７の軸方向推力によりスリーブ４３を下方に引くことにより、前記ステムによりキャップのプランジャからの分離が引き起こされる。キャップの分離は、材料の弾性特性により可能にされ、それにより、部分９の対応する溝からねじ山Ｃを外した結果としてカップＢが弾性膨張できるのに対し、保持リングＥは部分９の円筒壁上で摺動するようわずかに開くのみである。注目すべきは、最初、キャップがプランジャに付着する由縁である摩擦力により、キャップが少しプランジャを少し下方へ引いて、カラー３３からの面取り３２の離間を引起こすことである。この離間により、保持リングＥは外へ曲がることができ、プランジャからのキャップの抜出しを容易にする。キャップがプランジャから抜出されたら、プラスティックの弾性「記憶」の故に、リングＥはキャップ軸線に向かって先細の円錐形を復元する。
その間に、カルーセルは、取去られるキャップＡが、２半型１，２間に介在する（図示しない）取去りシュートへと落下する位置へとなる。記述したサイクルは、カルーセルが１回転する間に、成形ユニットのひとつひとつに関して繰返される。
実際には、３２個の成形ユニットをカルーセルに設けることにより、キャップ冷却段がほぼ３１５°に及び、他方、１回分のプラスティックをボウル５９のキャビティに挿入し、キャップ成形し、キャップ取去りする作業が残りの４５°で行われる。
装置から出たキャップＡは後処理を受ける。特に、図示した特定の型のカプセルＡでは、切込み線Ｆが形成され、リングＥが内側に反転されることにより該リングＥが、キャップの付けられた容器のカラーに対し縁方向に作用することができ、バンドＤが切込み線Ｆに沿って壊れるまでねじり外し時の引張り力に耐えることができる。
記述した装置の本質的な利点は、成形時にプランジャ３，９に作用する圧力がスペーサリング３３ｃと素子３０，３１及び４１によってドラム３５上に放出されることである。従って、スリーブ５及び管状ステム６により構成されたロッド部材は軸方向の高荷重に耐える必要がないので、圧縮達成がカルーセル回転軸線に共軸の作動カムで固定ボウル５９に対しプランジャを作動させることによって行われる従来装置の同等の素子よりも小さくできる。従来装置では、同等のロッド部材が、実際には、相当な成形圧力だけではなく、作動カムプロフィールへのロッド部材の係合により生じる接線成分から起こる横方向応力にも耐えなければならない。従って、記述した装置のロッド部材、即ち、スリーブ５と管状ステム６は作動カムへの従動が強いられる素子がないため、比較的軽く、構造的に比較的簡単にすることができる。これにより、組立てがより易しくなり、異なる不正開封防止リングを有する別形の栓を製造するため型の取替え作業が必要な場合に取替え作業が簡単になる。
別の本質的な利点は、円錐面３２，３３の離間が栓の取去り時に自動的に起きるのであって、カム手段によって始められるのではないということにある。
図８は、カップ内壁と鋭角を成すよう複数のフラップＨにより保持素子が形成されるキャップの実施の形態の図である。斯かるキャップを製造するには、円錐面を有するカラー３３の替わりに、上方に広がった円錐内面を備えたＶ字断面の溝７０、及び、ジャケット３０下端の、溝７０に正確に合体するよう溝７０の角度に等しい角度で下方にテーパーした円錐外面を有する端７１を提供すれば十分である。窪み７２が端７１の円錐外面に形成されて成形時のフラップＨを形成する。装置の操業の仕方は同じであり、違いは、型の閉止時にリング４６の端４７が、前記キャップの成形時にキャップ端を形成する内段部７３により限定される程度に、部分９上端の下方に降下できることである。スリーブ４３が下方へと作動させられる時、段部７３は、キャップ端に係合することによって、部分９から前記キャップを取り外すことができると共に、キャップはリングＤによってリング４３に付けられたままである。スリーブ４３が次いで上昇動することにより、プランジャのパン３に対して対照的に、キャップ内側へのフラップＨの折り曲げ及びキャップの最終的取去りが引き起こされる。
図１０に示した、装置の更なる実施の形態では、ボウル５９の内肩部は、平らな段部の替わりに、一回分の間にプラスティックの一部の滞りをも避けるよう構成された球形７４を持つことができる。もちろん、この場合、リング４６下端も、肩部７４の形を相補する球形７５を有する。
図１１に示した、別の、装置の実施の形態では弁により制御される圧縮空気が使われて、プランジャ３，９からのキャップの取去りを容易にしている。この目的のために通路７６があり、端部９、ジャケット３０及び管状素子３１の壁を軸方向に走り、部分９下端とパン３との間の空間により構成される出口７７を介して外に通じる。上方域では、通路７６は圧縮空気源に接続された孔７８に至る。ピストン７９が孔７８内を摺動でき、ピン８０が該ピストンに作用し、該ピンは孔７８内に固定されたブッシュ８１内にガイドされる。ねじ８２がピン８０に作用でき、アーム８３内へねじ込まれ、該アームはばね６７とリング６８との間に保持された回転リング８４から突出する。ピストン７９は、下半型がプランジャ３，９から離反したらすぐに圧縮空気をキャップ内に送るよう、装置のサイクルとの調和で出口７７への圧縮空気供給を開閉するシャッタとして働く。圧縮空気を供給することによりキャップが膨らみ、部分的にねじ山Ｃを部分９から離間させ、続いて起こるリング４６下降時にキャップの取去り抵抗を減らす。
斯くなる構想の本発明は多数の改変と変更が可能であり、それらすべてが本発明の概念の範囲内にある。
又、あらゆる細部が他の技術的同等物で置き換え可能である。
実際には、用いる材料並びに形状及びサイズは要件次第であり、それによって以下の請求項の保護範囲から外れることはない。

Claims (11)

1. 垂直軸線（Ｇ）のまわりを回転するカルーセル上に配されて雄上半型（１）及び雌下半型（２）からなる圧力成形ユニットにより、キャップの付けられる容器のカラー下方に係合するよう構成された保持素子（Ｅ）を有する不正開封防止リング（Ｄ）を備え、前記半型が前記カルーセルの回転軸線に平行な垂直軸線に沿って整合される、プラスチック製ねじキャップ（Ａ）の製造装置において、前記雌半型（２）が環状肩部（６０）を備えたキャビティを形成するボウル（５９）からなること、及び、前記雄半型（１）が回転するカルーセルの構造（３５）に固定されて雌半型（２）の摺動軸線に共軸である円筒ジャケット（３０）と、前記ジャケット（３０）上をガイドされ、前記ボウル（５９）内に係合するよう構成された環状下セグメント（４６）を有するスリーブ（４３）と、前記ジャケット（３０）内をガイドされ、行程上限位置において弾性手段（６７）により作動させられるプランジャ（３，９）とからなり、栓（Ａ）を形成するのに充分な一回分（Ｐ）のプラスティック材料を受けるため前記雌半型（２）を降下した位置から上昇した位置へと流体圧作動させる手段も設けられ、該上昇した位置では、前記スリーブ（４３）の前記環状セグメント（４６）が前記ボウル（５９）に入って前記環状肩部（６０）に当接し、前記プランジャ（３，９）と共に栓成形室を形成するまでとなり、前記プランジャ（３，９）及び前記ジャケット（３０）は、相互に軸方向に対向して前記不正開封防止リング（Ｄ）の保持素子（Ｅ）を形成する面（３２，３３）を備え、手段（４８〜５１）が前記スリーブ（４３）の作動のために備えられ、弾性当該手段（５２）も備えられて雌半型（２）の上方行程を許すことにより前記雌半型が前記一回分（Ｐ）のプラスティックの圧縮により、前記一回分のプラスティックの圧縮を引起こしてプラスティックが成形室の全てを占めるまでとなり、雌半型（２）の下方行程の後に前記スリーブ（４３）を下げて、栓（Ａ）に軸方向に作用して前記弾性手段（６７）の作用に反して前記面（３２，３３）を相互に離間させて前記栓を前記プランジャ（３，９）から取去るようにした、ことを特徴とする装置。
2. 前記プランジャ（３，９）が、前記ジャケット（３０）の端（３２）に軸方向に対向したカラー（３３）を形成するため、前記管状ジャケット（３０）内にガイドされ且つ外径が前記スリーブ（５）のそれよりも大きい端部（９）を有するスリーブ（５）からなることを特徴とする請求項１による装置。
3. 前記ジャケット（３０）及び前記カラー（３３）の対向して配している面が、前記不正開封防止リング（Ｄ）の保持素子（Ｅ）を成形する窪みを造り出す形状をしていることを特徴とする請求項１又は２による装置。
4. 前記面（３２，３３）が円錐形であることを特徴とする請求項３による装置。
5. 前記環状セグメント（４６）が、前記下半型（２）が上昇した位置にある時に栓の端を形成する内端（４７）を形成する端を有することを特徴とする請求項３による装置。
6. 前記環状セグメント（４６）が、前記下半型（２）が上昇した位置にある時に栓の端を形成する内段（７３）を有することを特徴とする請求項１による装置。
7. 前記ボウル（５９）の前記肩部（６０）及び前記環状セグメント（４６）の下端が、相補する丸みを帯びた当接面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかによる装置。
8. 前記ボウル（５９）が、流体圧作動されるステム（６６）の端に取付けられた円板（６２）に対し、外リング（６１）により施錠されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかによる装置。
9. 室（１０，６３）が前記プランジャ（３，９）内に前記ボウル（５９）のまわりに形成され、冷却流体供給・排出ダクト（７，８，６４，６５）に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかによる装置。
10. 前記スリーブ（４３）がアーム（４８）により、前記カルーセル内にガイドされて固定作動カムにより制御される柱（４９）に接続されることを特徴とする請求項１による装置。
11. 装置が、圧縮空気源に接続された入口と前記プランジャの前記端部（９）外側に至る出口（７７）とを有する通路（７６）からなり、下半型（２）が前記プランジャ（３，９）から離反する時に前記成形された栓内側への圧縮空気の供給を制御するよう前記通路（７６）が弁（７８〜８０）により制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかによる装置。

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