JP2010525969A - 押出機のための位置合わせ可能な冷却プラグ - Google Patents

Abstract

パイプの製造のための成形装置は、再循環成形ブロックに対する押出ヘッドのミスアライメントを補正するために、押出ヘッドに調整可能に固定された冷却プラグを有利に使用する。これによって、成形パイプの壁の厚み変動を補正するための成形装置を調整するための簡略な調整がもたらされる。この装置を、既存の位置合わせシステムと組み合わせて使用することができる。

Description

本発明は、プラスチック・パイプ、より詳細には高強度プラスチック・パイプの製造のための方法および装置に関する。

２重壁波形パイプを形成するのに様々な方法が使用されてきた。２重壁パイプの波形は、最初に、波形の形状を画定する成形ブロックと接触するように第１のプラスチック流が引き込まれて形成される。第２のプラスチック流が続いて押し出されて、パイプの内壁を形成し、波形の内側縁と合流する。２重壁波形プラスチック・パイプは、材料の効果的な配置によって、かなりの軸荷重に耐えることができ、一般に様々な直径のプラスチック・パイプを形成するのに使用される。その高強度に加えて、２重壁パイプは、パイプの長さに沿って液体が流れやすいように、パイプの内壁が滑らかな内側表面を提供するという利点を有する。

成形プラスチック・パイプにおける所望の強度を得るために、押出機、具体的には押出機のヘッドを、コルゲータの循環または移動する成形ブロックに対して効果的に心合わせすることが重要である。この位置合わせによって、パイプの片側からパイプの反対側までの壁の厚みの公差変動が決定される。パイプ周囲の周りのパイプ壁の厚みにおける変動がほぼないかまったくないとき、改良され一貫した強度が得られる。

押出ヘッドと再循環している成形ブロックとの位置合わせを調整するために様々な方法が使用されてきた。押出ヘッド、押出機、およびコルゲータの組合せは、大きく高質量を有する。したがって、押出機装置をコルゲータに位置合わせすることは難しく、やや複雑である。その他の方法は、押出機を固定したままで、コルゲータの成形ブロックを調整することである。コルゲータ装置の製造および使用する成形ブロックのタイプによって、この方法はやや有利かもしれないが、依然として難しく、時間を要する。さらに、不十分な位置合わせは、必要な強度を得るために余分なプラスチック材が使用されるので、コストがかかる。余分なプラスチックはまた、製造速度の低下および／または高コストの原因となる。

２重壁パイプ、一部のリブ付きパイプおよび可変厚の固体壁パイプなどの高強度プラスチック・パイプの製造では、冷却プラグが押出機ヘッドに関連付けられ、最初にパイプの内壁を支持するように、またそこから熱を取り除くように設計される。

本発明は、パイプの壁の厚みにおける過度の公差変動につながる、成形ブロックに関連する問題を減少する高強度パイプの製造のための改良された方法および装置を開示する。

本発明によるパイプを形成するための成形装置は、押出機と、押出ヘッドと、冷却プラグと、パイプの外側表面を画定する移動成形ブロックとを含む。冷却プラグは、押出ヘッドの端部に対して冷却プラグをシフトするために、調整機構によって押出ヘッドに調整可能に固定される。調整機構は、パイプの成形中に、押出ヘッドの位置とは独立に、冷却プラグと成形ブロックとの位置合わせを調整するように動作可能である。

本発明の一態様では、冷却プラグの端部は、押出ヘッドに隣接したテーパ状の遷移面を含む。テーパ状の遷移面は、押出ヘッドと冷却プラグの本体部との間にプラスチック流動遷移経路を形成する。

本発明の好ましい一態様では、テーパ状の遷移面の上流端は、前記押出ヘッドの長手方向軸に対する冷却プラグの長手方向軸の最大のずれに対処するように、押出ヘッドと冷却プラグの接合部で、押出ヘッドの横断面外周内に依然として入るように寸法決めされている。

本発明の別の態様では、押出ヘッドは、２つの押出経路を含み、第１の押出経路はパイプの外側波形を形成するようにプラスチックを押し出し、第２の下流経路はパイプの滑らかな内壁を形成するようにプラスチックを押し出す。

本発明の別の態様では、押出機の長手方向軸に対して冷却プラグの長手方向軸を調整するために制御器が提供される。制御器は、操作者が冷却プラグの調整を制御するために、角度入力および寸法入力を含むことが好ましい。

本発明の一態様では、調整機構は、冷却プラグおよび押出ヘッドを係合し、その間の長手方向の位置合わせを制御する少なくとも２つの調整可能な位置決め部材を含む。

本発明の別の態様では、調整機構は、各カム部材が異なる回転軸の周りを回転する２つのカム部材を含み、これらのカム部材は押出ヘッドに対する冷却プラグの位置を調整するために協働する。

本発明の別の態様では、調整機構は、押出ヘッドの一端部上の冷却プラグの位置を変更するために、少なくとも２つのピストン部材を含む。

本発明の別の態様では、調整機構は、異なる角度位置で配設された少なくとも３つのピストン部材を含み、これらのピストンは押出ヘッドの一端部上の冷却プラグの位置を制御する。

本発明の好ましい態様では、調整機構は、冷却プラグの内側表面および押出ヘッドを係合するように配置された、少なくとも第１対の向かい合うピストンおよび第２対の向かい合うピストンを含む。

本発明の一態様では、調整機構は、第２のカム内で回転可能な第１のカムを含み、第１のカムは、第１のカムの回転軸に対してずれた位置で冷却プラグに係合し、第２のカムの回転軸は第１のカムの回転軸に対してずれている。各カムは、押出ヘッド内で回転可能に支持された制御部材を利用することによって回転可能であることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態を図面に示す。

２重壁波形パイプの製造のためのコルゲータの概略図である。 押出ヘッドおよび冷却プラグならびにそれに関連するコルゲータの成形ブロックの部分断面図である。 冷却プラグと成形ブロックの間の位置合わせを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 押出ヘッドと成形ブロックのミスアライメントを示す、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 押出ヘッドに対する冷却プラグの調整を可能にする一方法を示す部分分解斜視図である。 押出ヘッドに対する冷却プラグの位置を調整するのに使用される２重カム調整機構の端面図である。 押出ヘッドに対して冷却プラグをシフトするために、押出ヘッドに対する冷却プラグの調整を示す断面図である。 押出ヘッドに対して冷却プラグを調整するための異なる配置を示す部分分解斜視図である。 押出ヘッドに対する冷却プラグの調整を示す端面図である。

図１に示す成形装置２は、２重壁パイプを形成するためのコルゲータである。成形装置は、押出機４、パイプの波形を形成するために第１のプラスチック流を押し出すための第１の押出経路８を有する押出ヘッド６を含む。押出ヘッド６は、２重壁パイプの内壁を形成するための第２のプラスチック流を押し出す第２の押出経路１０を含む。

押出ヘッド６は、押出ヘッドに調整可能に固定され、押出ヘッド６の中心線または長手方向軸に対して冷却プラグの長手方向軸を調整する、かつずらすことができる冷却プラグ１４を含む。成形装置２は、波形パイプの外壁を決定する２組の再循環成形ブロック２０、２２を含む。連続的な一連の対向する移動成形ブロックが示されているが、成形ブロックに移動成形トンネルを形成させるためのその他の構成、例えば、脈動成形ブロックを使用することができる。したがって、本明細書で開示するシステムを、移動成形トンネルを形成するように協働する、公知のどの成形ブロックとも併せて使用することができる。

外側波形および連続内側パイプを有する２重壁波形パイプを生産するための成形装置２を示す。内側パイプと組み合わされた外側波形は、協働してパイプの強度および耐久性を最大限にする。具体的には、外側波形はパイプの径方向の剛性を増大し、パイプのつぶれに抗する。２重壁波形パイプの強度を最大限にするため、または一貫した強度を生成するために、パイプの壁の厚みに大幅な公差変動がないことが重要である。

これらの機能はまた、リブ付きパイプ、３重壁パイプ、外側に段のある外形を有する固体壁パイプおよびその他の高強度パイプの製造に重要である。２重壁パイプに関して示した装置および方法を、他の高強度プラスチック・パイプに使用することもできる。

従来技術では、押出機４は、押出ヘッド６を再循環成形ブロックの中心線と効果的に位置合わせするように、再循環成形ブロック２０および２２に対して調整可能であった。いくつかのシステムは、成形ブロックを押出ヘッドに対して位置合わせすることを好む。これらのシステムのそれぞれの重量および質量により、その調整は難しい。従来技術のシステムでは、冷却プラグは押出ヘッドの端部上に固定され、押出機とともに動かされる。

図２の断面図は、２重壁パイプの製造のための押出ヘッド６、冷却プラグ１４および再循環成形ブロック２０および２２の関係を示す。基本的に、再循環成形ブロックはパイプの外側外周を画定し、これらの成形ブロックは、互いに係合したとき、４２で示す中心線で移動成形トンネルを画定する。２つの押出開口部を有する押出ヘッド６は、パイプの波形を形成するためにプラスチックを押し出す第１のプラスチック流動経路８、およびパイプの内壁を形成するためにプラスチックを押し出す第２の流動経路１０を有する。再循環成形ブロック２０および２２は、通常第１のプラスチック流を成形ブロックの波形に引き込むために真空配置を有し、成形ブロックはまた、プラスチック・パイプの波形を冷却し凝固させるために成形ブロックから熱を取り除くための冷却構成を含む。異なる押出ヘッドを使用することができる。

第２のプラスチック流は、経路１０を通って押し出し成形し、パイプの内壁を生成する。冷却プラグ５０は、内壁から熱を取り除き、内壁の十分な安定が得られるまでパイプの内壁の支持も行う。冷却プラグ１４は５０で示す独自の中心線を含む。本構造では、冷却プラグ５０は押出ヘッドの中心線４０に対して径方向に調整可能であり、それに対してずらすことができる。

図２に示すように、押出ヘッド６および循環第１経路８は、成形ブロック２０および２２の中心線５０に対して心合わせされていない。押出ヘッド６の中心線４０から、図２の下端に提供された成形ブロック２２の内側縁までの距離Ａは、押出ヘッドの中心線４０から再循環成形ブロック２０の上側最内側縁までの距離Ａ’に対して等しくない。示した例では、距離Ａは距離Ａ’よりも小さい。同様に、押出ヘッド６の中心線４０から波形を形成するプラスチックの内側縁までに相当する距離Ｂは距離Ｂ’と等しくない。この場合、距離Ｂは距離Ｂ’より小さい。

冷却プラグ１４を押出ヘッド６と位置合わせするなら、成形ブロック２２の上縁に隣接して形成された波形パイプの内壁の厚みは、成形ブロック２０の下縁に隣接して形成された内壁の厚みより大きくなるはずである。したがって、冷却プラグ１４を押出ヘッド６の中心線と位置合わせするなら、パイプの壁の厚みに幅広い変動が生じ、パイプの強度が減少するはずである。

この問題は、冷却プラグ１４の中心線５０がシフトされたか、押出ヘッド６の中心線４０に対してずれているとき、図２の構成において克服される。第２の経路１０から出るプラスチックは、成形ブロックの中心線と今や位置合わせされている冷却プラグ１４と協働する。この構成により、冷却プラグ１４は内壁の溶融プラスチックを分配する手助けをし、壁の厚みの公差の変動を低減する。成形ブロック２０および２２は、波形を形成するプラスチックを引き込み、押出ヘッドとのミスアライメントを受け入れることができる。

図２に示す冷却プラグは、押出ヘッド６と冷却プラグの外壁５２の間にプラスチックを案内し分配するための遷移領域５３を含む。基本的に、冷却プラグ１４は押出ヘッドに対してミスアライメントし得るので、冷却プラグ１４の当接端部でテーパ状の遷移領域が形成される。このテーパ状の遷移領域は、テーパ状、曲線状、または円錐状のものでもよく、典型的にはどの鋭い接合点も適切な曲線状にされる。いくつかの場合では、空気流を使用して、プラスチック流動を冷却プラグの本体へ案内するさらなる手助けをする。

上記構造によって、再循環成形ブロック２０および２２と冷却プラグ１４の間の位置合わせをもたらすために、押出ヘッド６の中心線に対して冷却プラグ１４の位置が調整される。パイプが製造されるときに様々な品質管理ステップを実施することができ、押出ヘッドに対して冷却プラグを適切に調整することによって、パイプの壁の厚みにおける許容できない公差変動を補正することができる。

図３は図２の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、冷却プラグ、具体的には、冷却プラグの外壁５２と、移動成形トンネルの中心線を画定する再循環成形ブロック２０および２２の内側表面３０の効果的な位置合わせを示す。

図４は図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であり、押出ヘッド６と再循環成形ブロック２０および２２の内側表面３０のミスアライメントを示す。図４から明らかなように、成形トンネルの底縁に対して、成形トンネルの上側縁に、成形ブロックと押出ヘッドとの間により大きな隙間がある。上記概略のように、このミスアライメントはヘッドの冷却プラグを調整することによって修正することができる。

押出ヘッド６に対する冷却プラグ１４の中心線の径方向の調整をもたらす一構成を図５に示す。押出ヘッド６は、押出ヘッド６のベアリング１１７内に回転可能に取り付けられた第１の偏心カム１１０および第１の偏心カム１１０内に回転可能に取り付けられた第２の偏心カム１１２を含む。偏心カム１１０はシャフト１１４を回転させることによって調整され、第２の偏心カムはシャフト１１６の回転によって調整される。これらのシャフトは押出ヘッドの中を通って延びるか、押出ヘッドの中を通って、あるいはその内部で適切な方法において調整可能である。冷却プラグを再循環成形ブロック２０、２２と位置合わせするために、制御器２００は、２つの偏心カム１１０、１１２を調整して、押出ヘッド６に対して冷却プラグ１４を適切に移動させることができる。冷却プラグ１４は、冷却プラグの中心線上にあり、かつ偏心カム１１２の中心線に対してずれた位置にある位置決めスタブ１２１を含む。

制御器２００は、冷却プラグを移動させるのに使用する角度入力２０４および距離調整２０６を入力するためのキーパッド２０２を含む。

図６は、押出ヘッド６と位置合わせされた冷却プラグ１４を示す最初の図であり、図７は押出ヘッド６に対する冷却プラグ１４のずれを示す。

図８では、押出ヘッド６に対する冷却プラグ１４の調整のための異なる構成を示す。この実施形態では、４つのピストン１３０、１３２、１３４および１３６が押出ヘッド６内に配置され、冷却プラグ１４を移動させるように調整可能である。冷却プラグ１４は、調整可能ピストンの各端部と係合する内側循環接触面１３８を含む。これらのピストンの動きによって、冷却プラグの位置は変更され、冷却プラグと成形ブロックの位置合わせが可能になる。

図９で示す例では、ピストン１３０および１３２は第１対のピストンとして協働し、ピストン１３４および１３６は第２対のピストンとして協働する。押出ヘッドに対して冷却プラグを移動させるためのその他の構成が可能であることも理解できよう。具体的には、図８および図９に示す４つの調整可能なピストンのかわりに、３つの調整可能なピストンでも同様の機能を果たすことができる。

操作者は、押出ヘッドに対する冷却プラグの必要な適切なシフトを、押出パイプの公差変動およびパイプの向きに基づいて決定することができる。補正調整は、通常、角度入力および距離調整を使用して制御器２００に入力することができる。例えば、最大の壁の厚みは、特定の角度にあることになる。この角度を所望のシフトと組み合わせて、押出ヘッドに対する冷却プラグの補正移動を決定することができる。制御器は次いで機械的アクチュエータの必要な移動を計算して、冷却プラグ１４を適切にシフトすることができる。

冷却プラグ１４と成形ブロック２０および２２との位置合わせは、唯一の調整として動作する必要はない。例えば、成形ブロックに対する押出機または押出機ヘッドの移動、または押出機に対する成形ブロックの移動と組み合わせて、この調整を使用することができる。

このシステムは、５０ｃｍ以上の直径を有するパイプを成形するのに特に有利である。高強度プラスチック・パイプは、依然として段のある外側表面を有していながら、中実壁であることができる。一定の厚みの厚壁パイプでは冷却プラグが望ましく、押出ヘッドとは独立に、冷却プラグを移動成形トンネルと位置合わせする能力によって、製造性能および製造コストを改善することができる。示した装置はまた、その他の高強度パイプの製造にも使用することができる。

本発明の様々な好ましい実施形態を本明細書で詳細に説明してきたが、本発明の精神または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、変更を加えることができることが当業者には理解されよう。

Claims (15)

1. パイプを形成するための成形装置であって、押出機と、押出ヘッドと、冷却プラグと、前記２重壁パイプの外側表面を画定する移動成形ブロックとを含み、前記冷却プラグが、前記押出ヘッドの端部に対して前記冷却プラグをシフトする調整機構によって前記押出ヘッドに調整可能に固定され、前記調整機構が、前記パイプの成形中に、前記押出ヘッドの位置とは独立に、前記冷却プラグと前記成形ブロックとの位置合わせを調整するように動作可能である、成形装置。
2. 前記冷却プラグの一端部が、前記押出ヘッドに隣接したテーパ状の遷移面を含み、前記テーパ状遷移面が、前記押出ヘッドの長手方向軸に対する、前記冷却プラグの長手方向軸のずれに対処するプラスチック流動遷移経路を形成する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記テーパ状の遷移面の露出端部が、前記押出ヘッドに対する冷却プラグの前記長手方向軸の最大のずれに対処するように、前記押出ヘッドと前記冷却プラグとの接合部で、前記押出ヘッドの横断面外周内に依然として入るように寸法決めされた、請求項２に記載の成形装置。
4. テーパ状の前記冷却プラグが、プラスチックを前記押出ヘッドから前記冷却プラグのより幅広い本体部へと分配する前記押出ヘッドの一端部に隣接した、テーパ状の遷移面を含む、請求項１に記載の成形装置。
5. 前記押出ヘッドが２つの押出経路を含み、第１の押出経路が前記パイプの外側波形を形成するためにプラスチックを押し出し、第２の下流経路が前記パイプの滑らかな内壁を形成するためにプラスチックを押し出す、請求項１に記載の成形装置。
6. 前記押出ヘッドに対する前記冷却プラグの位置を調整するための制御器を含む、請求項５に記載の成形装置。
7. 前記制御器が、操作者が前記冷却プラグの調整を行うことができるように角度入力および寸法入力を含む、請求項６に記載の成形装置。
8. 前記角度入力および前記寸法入力が、成形されたパイプの公差変動に基づいて決定される、請求項７に記載の成形装置。
9. 前記調整機構が、前記冷却プラグおよび前記押出ヘッドを係合し、その間の長手方向の位置合わせを制御する、少なくとも２つの調整可能な位置確認部材を含む、請求項１に記載の成形装置。
10. 前記調整機構が、各カム部材が異なる回転軸の周りを回転する２つのカム部材を含み、前記カム部材が、前記押出機器ヘッドに対する前記冷却プラグの位置を調整するために協働する、請求項１に記載の成形装置。
11. 前記調整機構が、前記押出ヘッドの端部上にある前記冷却プラグの位置を変更するために、少なくとも２つのピストン部材を含む、請求項１に記載の成形装置。
12. 前記調整機構が、異なる角度位置で配設され、前記押出機器ヘッドの一端部上にある前記冷却プラグの前記位置を制御する、少なくとも３つのピストン部材を含む、請求項１に記載の成形装置。
13. 前記調整機構が、少なくとも第１対の対向するピストンおよび第２対の対向するピストンを含み、各ピストンが前記冷却プラグの内側表面および前記押出ヘッドの中心領域と係合する、請求項１に記載の成形装置。
14. 前記調整機構が、前記押出ヘッドのベアリング内に回転可能に受けられた第２のカム内で回転可能な第１のカムを含み、前記第１のカムが前記第１のカムの回転軸に対してずれた位置で前記冷却プラグと係合し、前記第２のカムの回転軸が、前記第１のカムの前記回転軸に対してずれている、請求項１に記載の成形装置。
15. 各カムが、前記押出ヘッド内で回転可能に支持された制御部材を含み、そこで前記制御部材の回転によって前記各カムが回転する、請求項１４に記載の成形装置。

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