控制夹具模型打开和关闭的机构和包括该机构的机器 |
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| 申请号 | CN201080032863.7 | 申请日 | 2010-05-21 | 公开(公告)号 | CN102458799A | 公开(公告)日 | 2012-05-16 |
| 申请人 | 西德尔合作公司; | 发明人 | E·格罗森; V·布拉谢; | ||||
| 摘要 | 控制包括两个半模型(5)的夹具模型(2)的打开和关闭的机构(7)，所述半模型互相 铰链 安装，该机构包括：一对围绕共同轴(C)互相铰接的 连杆 (9)，并且每个连杆与各自的一半模型(5)转动联接；围绕固定的 转轴 (D)铰接并与连杆(9)联接的 曲柄 (23)；与曲柄(23)和连杆(9)转动联接的传动杆(27)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.控制包括两个半模型(5)的夹具模型(2)的打开和关闭的机构(7)，所述半模型在所述半模型(5)互相贴靠的关闭位置与所述半模型(5)互相角度分开的打开位置之间围绕共同铰链(A)互相铰接安装，该机构包括： |
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| 说明书全文 | 控制夹具模型打开和关闭的机构和包括该机构的机器技术领域[0001] 本发明涉及通过吹制或拉伸吹制从塑料制成的毛坯制造容器的技术。这些毛坯可以是已经经过第一次吹制并用于至少经过第二次吹制的预型件或中间容器。 背景技术[0002] 根据熟知的技术，使预先加热到高于材料(对聚乙烯对苯二酸酯或PET)的玻璃变态温度的温度的毛坯进入一些夹具模型中，这些夹具模型成星形安装在循环输送装置的周边，并且每个夹具模型都包括围绕共同轴铰接安装的两个半模型。每个模型都固定在一支架上，支架围绕循环输送装置的固定框架的中心轴相对该固定框架转动安装。模型的铰接轴相对支架固定。 [0003] 一机构控制每个模型的打开和关闭。法国专利FR 2843714(SIDEL)和它的相同美国专利US 7249944提供了该机构的一实施例。该机构包括两个长度相同的连杆，每个连杆在前端(模型侧)与各自的一半模型转动联接，通过围绕一共同轴相互铰接在后端(循环输送装置侧)连接。一致动系统控制连杆的共同轴径向移动。该系统包括一杠杆(本专利中叫做传动杆)，在一端带有在凸轮中滚动的滚轮，和曲柄(叫做控制臂)，所述曲柄通过第一端与传动杆连在一起并通过相对端与连杆的共同铰接轴联接。 [0005] 如今许多吹制机装备了该机构，其生产效率达到每小时几万个容器。在从毛坯进入模型的时刻到吹制的容器从模型排出时刻之间的吹制周期时间一般小于2.5秒。对每个设有鼓风机的模型，每小时进行的周期(包括模型的一次打开和一次关闭)数大于1500。因此，对于假设每天八小时分两阶段运行的鼓风机(假设鼓风机在第三阶段停止，以进行各种维修和调整作业)，在一整年内每周七天，每个装有该鼓风机的模型每年进行的周期数大于八百万。 [0006] 因此，可以理解，模型的打开和关闭机构是对于良好运行的关键部件，良好运行的很大部分在于鼓风机的可靠性和寿命。这就是为什么应正确确定该机构的元件尺寸，以提高它们的耐疲劳性，并且应很好地润滑，以提高它们的耐磨损性。 [0007] 但是，人们发现，对于鼓风机承受的生产率和寿命的要求，打开和关闭机构的元件的寿命非常有限，并且需要停止机器的非常多的干预是该机构失灵的根源。 [0008] 为了缩小间隙或减少间歇停顿，已经提出各种设计窍门，最终目的是可以提高生产效率。 [0010] 尽管这些措施确实构成进步，但是发明者希望进一步改进打开和关闭机构的设计。特别是法国专利FR 2843714提出的机构，加入一弹簧的确可以减少间歇停顿，但同时增加了机器的转动元件的质量，并因此增加了它们的惯性，这不合理地引入了生产效率的限制因素。 [0011] 发明者试图重新考虑机构的动力，以满足以下约束：轻巧、简单、速度、灵活性、耐疲劳性、耐磨损性、可靠性。 发明内容[0012] 为此，根据第一目标，本发明提出一种控制包括两个半模型的夹具模型的打开和关闭的机构，所述半模型在半模型互相贴靠的关闭位置与半模型互相角度分开的打开位置之间围绕共同铰链互相铰接安装，所述机构包括： [0013] -一对长度相同的连杆，所述连杆在后端围绕共同轴互相铰接，并且每个连杆在前端与各自的一半模型围绕各自的锚固轴转动联接； [0014] -包括曲柄的致动系统，所述曲柄围绕相对夹具模型的铰链固定的转轴铰接并且在所述连杆的后端与所述连杆联接； [0015] -间置在所述致动系统与所述连杆之间的传动系统，该传动系统包括传动杆，所述传动杆的后端与所述曲柄转动联接并且所述传动杆的相对的前端与所述连杆转动联接； [0016] 此外，在该机构中，所述连杆的共同转轴沿主轴线性引导，所述主轴在与所述夹具模型的铰接轴垂直的平面中与所述夹具模型的铰接轴和所述连杆的共同转轴相交。 [0017] 该机构不仅允许模型的对称打开，有益于机器的质量平衡，还可以减小打开模型所需的驱动力矩(couple moteur)，这可以减轻组成部件并降低它们的惯性，提高致动速度并从而提高效率。 [0018] 根据一优选的实施方式，传动系统包括横梁，所述横梁的后端与所述传动杆转动联接，而相对的前端与所述连杆转动联接。 [0019] 通过销钉实现所述连杆的共同转轴的线性引导，所述销钉滑动安装在相对所述夹具模型的铰接轴固定的滑轨中。 [0020] 例如该引导销在所述传动杆相对横梁转动的转轴一端形成。 [0021] 曲柄的长度优选小于或等于在模型的关闭位置时所述曲柄的转轴与所述传动杆的前端之间的距离的60％(和例如等于一半)。 [0022] 另外，在所述夹具模型的关闭位置，所述曲柄与所述主轴之间的角度优选大于或等于40°(和例如等于大约45°)。 [0023] 另外，在所述夹具模型的关闭位置，所述连杆之间的角度优选大于或等于120°。 [0025] 通过阅读下面参照附图进行的描述，本发明的其它目标和优点将显现出来，在附图中： [0026] -图1是俯视平面图，示出处于关闭位置的控制模型的打开和关闭的机构； [0027] -图2是图1的机构的后视放大透视图； [0028] -图3是图1和2的机构的放大细节平面图； [0029] -图4是与图1类似的图，示出处于打开位置的所述机构和模型； [0030] -图5是示出图3的机构和模型的透视图； [0031] -图6是示出在模型打开时打开和关闭系统的动力的简化示意图； [0032] -图7是与图6类似的图，作为比较示例示出已知致动系统的动力。 具体实施方式[0033] 图1部分示出从塑料如PET制成的毛坯吹制(或拉伸吹制)容器的机器1。 [0034] 该机器1的形状为包括框架的循环输送装置，多个支架(或托架)围绕一中心轴相对框架转动地成星形安装在所述框架上。为了清楚、简单的展示，机器1的这些不属于本发明的组成部分的结构元件没有示出。法国专利FR 2843714的图4给出机器结构的局部概况。 [0035] 在下文中，术语“前”表示远离机器1的轴的径向方向，术语“后”表示靠近机器1的轴的径向方向。同样，术语“外”和“外部”表示远离机器1的轴的位置，而相反地术语“内”和“内部”表示比较更靠近轴的位置。 [0036] 模型2固定在每个支架上。模型2为夹具型：其包括两个半模型3，在每个半模型中形成从平表面凹陷的最终容器的主体的半型腔4。半模型3以可拆卸方式固定在两个相应的模型架(porte-moule)或模型壳体(coquille)5中，所述模型架或模型壳体围绕共同铰链6互相转动地铰接安装，共同铰链形成相对托架固定的铰接轴A。 [0037] 机构7控制模型2的打开和关闭。该机构7第一包括具有两个长度相同的连杆9的脚规系统8，每个连杆9在前端10与各自的一半模型3围绕各自的锚固轴B转动联接，锚固轴B在相应模型壳体5上凸起的耳状物11中形成并且在后端12围绕共同轴C互相铰接。 [0038] 机构7第二包括转动安装在托架上的致动系统13，以及机构第三包括间置在致动系统13与连杆9之间的传动系统14，以便将致动系统13的转动运动转换为脚规8的铰接轴C的径向平移运动。 [0039] 致动系统13包括杠杆15，杠杆的一端16通过围绕铰接轴D相对该托架转动安装而固定在托架上。杠杆15在其相对端17带有凸轮随动器18，该凸轮随动器与凸轮19配合，该凸轮相对循环输送装置1的框架固定并且包括位于环形输送装置周边附近的连续封闭回路的凸轮路径20。 [0040] 如图1-4所示，凸轮路径20呈具有矩形截面的沟槽的形状，并且凸轮随动器18呈滚轮的形状，所述滚轮自由转动安装在杠杆15的端部17并且该滚轮在沟槽20中贴靠沟槽20的侧边之一滚动。模型2打开时，滚轮18贴靠沟槽的外侧边21，相反地，模型2关闭时，滚轮18贴靠沟槽20的内侧边22。 [0041] 致动系统13另外包括曲柄23，所述曲柄在前端24通过传动系统14与连杆9的后端12联接。通过后端25，曲柄23借助具有与杠杆15的铰接轴D同轴的方形截面的杆26与杠杆15刚性连在一起，使得杠杆15与曲柄23之间的角度是恒定的，在由凸轮19在滚轮18上的动作传递的围绕轴D的转动运动中曲柄伴随杠杆15。 [0042] 如图中可见，传动系统14包括传动杆27，传动杆的后端28在曲柄23的前端24与曲柄23围绕铰接轴E转动联接；以及包括间置在传动杆27与脚规8之间的横梁29，横梁的前端30与连杆9的后端12转动联接并且横梁的后端31与传动杆27的前端32转动联接。 [0043] 传动杆27和横梁29通过轴33连接，轴33的下部延伸凸出并形成销钉34，销钉以滑动方式与滑轨35配合，滑轨与托架连在一起并且沿着主轴X径向取向，主轴在与轴A、B、C、D、E、33(都平行)垂直的平面中与模型2的铰接轴A和连杆的共同转轴C相交(该主轴还与循环输送装置1的中心轴相交叉)。 [0044] 因此，迫使传动杆27与横梁29之间的连接轴33在模型2的打开和关闭运动的过程中沿主轴X线性移动。由于连杆9-模型壳体3的整体形成可变形的平行四边形，并且模型2的铰接轴A与主轴X相交，相应地迫使连杆9的共同转轴C沿主轴X线性移动，因此在每个时刻与连杆9之间形成的角的平分线重合。因此模型2在包含轴A和X的交汇平面(plan de joint)36的两侧对称打开(和关闭)。因此，模型2不承受围绕铰接轴A的任何固有转动，有益于机器1的质量平衡。 [0045] 模型2的打开和关闭如下。 [0046] 在模型2的关闭位置，半模型3在交汇平面36的两侧互相贴靠。模型2的该关闭位置示于图1、2、3以及图6上，图6中示意示出打开和关闭系统7在模型2打开的初始时刻而模型2仍处于关闭位置的运动。为了简洁起见，只示意示出连杆9和它的相应模型壳体5。 [0047] 在模型2的关闭位置： [0048] -滚轮18位于凸轮路径20的曲率半径恒定的部分37中，贴靠内侧边22； [0049] -销钉34位于滑轨35的前端38； [0050] -在与模型2的铰接轴A垂直并包含主轴X的平面中，连接模型2的轴A和连杆9的锚固轴B的段39(见图6)与主轴X形成角度α； [0051] -曲柄23与主轴X形成角度β； [0052] -每个连杆9与主轴X形成角度γ； [0053] -传动杆27与曲柄23形成角度δ。 [0054] 在模型2伴随循环输送装置1在循环输送装置的转动的第一角度部分(fraction angulaire)上转动的过程中，在模型2关闭前进入模型2中的预型件被吹制，模型2保持关闭和打开并且关闭机构7保持它的初始形态。 [0055] 吹制结束时，容器形成并且可以从模型2排出。模型2到达循环输送装置1的转动的第二角度部分，沿着该第二角度部分，滚轮18在凸轮路径20的可变曲率半径的部分40中滚动。则贴靠沟槽20的外侧边21的滚轮18承受凸轮19向后施加的力。 [0056] 凸轮19施加在滚轮18上的力在致动系统13上产生导致杠杆15和曲柄23围绕轴D连带转动的驱动力矩Г。因此，曲柄23在传动杆27上施加牵引力F，该牵引力施加在传动杆27的后端28，该牵引力向后取向并且与曲柄23沿其延伸的总体方向垂直。 [0057] 该牵引力F通过传动杆27传递给横梁29。图6中示出了该力F的轴向分量Fx和横向分量FY。由于销钉34在滑轨35中滑动，迫使横梁29的后端31轴向移动，只有力F的轴向分量Fx通过横梁29传递给连杆9，横向分量Fy被滑轨35在销钉34上的反作用力-Fy抵消。 [0058] 连杆9把力F的轴向分量Fx传递给贴靠在连杆9的锚固轴B上的相应的模型壳体5。 [0059] 模型壳体5本身被迫围绕模型2的铰接轴A简单转动，只有力Fx与锚固轴B的圆形路径(虚线表示)相切的分量Fxu对模型壳体5的转动是有用的，力Fx的径向分量Fxv被模型壳体5的反作用力-Fxv抵消。 [0060] 因此由通过打开和关闭系统7产生的驱动力矩Г产生的施加在模型壳体5上的力矩Ω1可以表达为： [0061] (1) [0062] [0063] 其中： [0064] ●AB是轴A与B之间的距离； [0065] ●DE是轴D与E之间的距离。 [0066] 作为比较示例，图7示意示出用于打开和关闭模型2’的已知类型的系统。表示在模型打开时刻的该系统包括具有滚轮的杠杆，杠杆与曲柄23’连在一起，曲柄23’与连杆9’的后端转动联接。为了清楚起见，这里重新使用前面使用的附图标记，附图标记加上“’”。因此： [0067] ●A’表示模型的铰接轴； [0068] ●X’表示连接机器的中心轴和模型的铰接轴A’的主轴； [0069] ●B’表示连杆(假设长度相同)在每个模型壳体5’上的锚固轴； [0070] ●C’表示连杆9’的铰接轴； [0071] ●D’表示杠杆和曲柄23’的共同铰接轴； [0072] ●Г’表示通过凸轮的动作在杠杆上产生的试图从模型的关闭位置打开模型的驱动力矩； [0073] ●α’表示在一水平剖面中与轴A’和B’相交的直线与主轴X’之间的角度； [0074] ●β’表示曲柄23’与主轴X’之间的角度； [0075] ●γ’表示连杆9’与主轴X’之间的角度。 [0076] 在前面描述的实施方式中看到，传动杆27的前端32沿主轴X的线性引导导致模型对称打开。 [0077] 在图7所示的现有设计中，相当于曲柄23’在连杆9’后端的锚固点的点C’被迫沿圆弧移动，其结果是模型2’不对称打开并且模型2’承受围绕其铰接轴A’的轻微的固有的转动运动。 [0078] 凸轮在滚轮上施加的力在杠杆上产生驱动力矩Г’，该力矩导致杠杆和曲柄23’围绕轴D’连带转动。因此，曲柄在连杆9’上施加牵引力F’，该牵引力施加在连杆的后端，该牵引力向后取向并且与曲柄23’沿其延伸的总体方向垂直。 [0079] 点C’没有被线性引导，该牵引力F’通过每个连杆9’整体传递给相应模型壳体5’，传递的力施加在连杆9’在模型壳体5’上的锚固轴B’上。 [0080] 模型壳体5’被迫只围绕其铰接轴A’转动，只有力与锚固轴B’的圆形路径相切的分量F’u对模型壳体5’的转动是有用的，力F’的径向分量F’v被模型壳体5’的反作用力-F’v抵消。 [0081] 因此由通过曲柄23’和连杆9’产生的驱动力矩Г’产生的施加在模型壳体5’上的力矩Ω2可以表达为： [0082] (2) [0083] [0084] 或(3)： [0085] [0086] 因此可以将前面描述的打开和关闭机构7在模型2打开时的静态性能与已知机构的性能进行比较，假设产生使模型2、2’打开的相同力矩，即Ω1＝Ω2。因此，根据等式(1)和(3)： [0087] (4) [0088] [0089] 或(5) [0090] [0091] 同样，假设不改变模型2本身的设计，即假设长度AB和A’B’基本相同，另外假设长度CD和C’D’基本相同，并另外假设角度α和α’基本相同，可以推出： [0092] (6) [0093] [0094] 因此，将上面描述的打开和关闭系统7引入到传统的模型中，对于该模型角度α’和β’大体分别为大约70°和75°，并选择尺寸比DE/CD小于或等于0.6，并且角度β大于或等于40°，则下面的不等式依然得到验证： [0095] (7)Г≤Г’ [0096] 换句话说，为了产生施加在模型2的铰链A上使模型2打开的相同力矩，上面描述的打开和关闭系统7可以减小需要施加在杠杆15上的驱动力矩。 [0097] 另外，减小曲柄23的长度DE，同时保持距离CD和角度β恒定，或在长度DE恒定时增加角度β，则成比例减小可以产生使模型2打开的相同力矩Ω1的驱动力矩Г。 [0098] 因此，对等于距离CD一半的长度DE并对45°的角度β，产生使模型2打开的相同力矩Ω1所需的驱动力矩Г比传统系统中产生使模型2’打开的相同力矩所需的驱动力矩Г’小25％左右，其它一切内容都相等(特别是C’D’＝CD并且β’＝β)。 [0099] 由于驱动力矩Г等于凸轮19施加在滚轮18上的力与杠杆15长度的乘积，因此通过保留相同的凸轮、减小杠杆15的长度，前面所述内容是可能的。 [0100] 同样，传动杆27和横梁29的间置可以使连杆9的共同铰接轴C靠近模型2，而杠杆15的转轴D不一定远离模型2，并因此可以增加它们相对主轴X的倾斜度γ，同时减小它们的长度。 [0101] 因此，从动态观点看，减小模型2的打开和关闭过程中转动的活动元件的质量，因此减小惯性。从而可以增加致动速度，这可以提高生产效率。 [0102] 要指出的是，可以考虑将传动杆27直接锚固在连杆9上(即取消横梁29)，销钉34被保留但设在连杆9和传动杆27的共同铰接轴C的下端。但是存在横梁29是优选的，因为迫使其进行相对托架的线性运动，因此横梁具有没有固有的旋转惯性同时又可以减小传动杆27的长度(并因此减小质量和旋转惯性)的优点。 [0103] 在正常生产条件下用上面主张的尺寸选择进行的试验可以使生产效率增加至少10％。 [0104] 上面已经研究了由打开和关闭系统7在模型2打开时产生的效果和优点。但是该系统7在模型2关闭时同样具有与已知系统相比更好的性能。 [0105] 实际上，传动杆27的间置和连杆9的铰接轴C的线性引导的结合的作用是只把由曲柄23施加的力的轴向分量传递给连杆9，径向分量被滑轨35在引导销34上的反作用力抵消。 [0106] 模型2从图4和图5所示的它的打开位置关闭时，凸轮19在滚轮18上施加向前的基本为径向的力。该力通过杠杆15和曲柄23传递给传动杆27，传动杆相应地将曲柄23施加给它的力的向前的轴向分量传递给连杆9(通过横梁29)。 [0107] 只要模型2打开，施加在连杆9的锚固轴和模型2的铰接轴A处的摩擦力产生的力矩导致的连杆9的阻力可忽略不计(假设轴A、B得到适当润滑)。 [0108] 相反，一旦模型2关闭，半模型3在交汇平面36两侧互相贴靠，连杆9被阻止转动。由于该阻止，在模型关闭后的一瞬间，临时需要保持在连杆9上施加力，以避免它们的互相锁定没有完成时半模型3回弹的现象(例如通过已知的锁定系统，参见法国专利FR2863930或名字为SIDEL的其相同的美国专利US 7384261)。 [0109] 连杆9被阻止转动，在其后端12施加轴向力导致每个连杆围绕它们在各自的模型壳体5上的锚固轴B的弯曲力矩与施加给它们的后端12的压缩力结合，该压缩力朝向它们的锚固轴B，模型壳体5在所述锚固轴上施加反作用力。如果弯曲力矩与连杆9相对主轴X的角度γ无关，则相反，该角度γ越大，该压缩力越小。 [0111] 试验表明，对角度γ大于或等于大约60°，并例如如图1和3所示为大约70°(即连杆之间的角度2γ大于大约120°，例如大约140°)，连杆9在正常运行条件下承受的压缩力足够小，以保证连杆9在机器1的整个寿命中不会失效。 |
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