发明领域
[0001] 本发明涉及用于打开和闭合旋转式吹塑机上的用于吹塑热塑性材料容器(例如，诸如PET瓶子)的模具的设备。
背景技术
[0002] 用于从由预加热的热塑材料制成的预制件来生产容器的吹塑或吹塑拉伸模具通常包括三个部分，以用于具有它们的通常为凹形的
基座的如今容器的特别的形状。因此，通常，所制成的模具包括使容器的主体成形的两个侧向的半模和使容器的底部成形的模具底部。因此，两个半模的下部区域和模具底部的上部部分设置有形状互补的固定装置，当模具处于闭合的
位置中时，该形状互补的固定装置相互可插入至彼此中以确保在存在吹塑压
力的情况下(当模制PET容器时，该吹塑压力通常达到40bar)处于闭合位置中的模具的轴向刚性。
[0003] 该两个侧向的半模构造成在在电控制致动装置的作用下或经由
凸轮在打开的位置和闭合的位置之间相对于彼此移动。相同的
致动器装置还布置成控
制模具底部的循环打开和闭合。借助于凸轮提供两个半模和模具底部的打开和闭合的解决方案是特别普遍的。
[0004] 通常，在达到两个侧向的半模的最大开口时待形成的最大
角αmax与在模制后待从两个半模抽出的容器的横截面的最大尺寸密切相关。因此，这对机构以及凸轮轮廓的几何形状产生影响。
[0005] 已知的是，在容器模制设备的情况下，最大生产率以容器/小时/腔来测量并表示为循环时间的函数，且所述循环时间由专用于预制件插入至模具中和专用于闭合并约束模具的移动的步骤，以及专用于吹塑工艺的步骤组成，且因此该循环时间还包括专用于释放(即，打开半模)和从吹塑模具抽出完成的容器的步骤。
[0006] 在热塑性容器的吹塑机的设计中，可以在这样的机器中生产的最大尺寸的容器和在该机器的各个部分上施加的最大力，以及特别是在操作过程中通过致动器装置的作用传递至凸轮的反作用力通常被界定。
[0007] 如果还有小的容器将要在设计成制造较大的容器的吹塑机上制造,比αmax小的打开角α1对于从模具抽出容器将是足够的,但是由于模具以与较大的瓶子相关的最大设计打开角度打开，由于需要更长的时间以上面的角度αmax打开和闭合半模，吹塑机可达到的最大理论生产率降低。这强烈地限制了吹塑机的生产率的增加。
[0008] 为了实现吹塑机的更高的生产率，已经提出了解决方案，对于该解决方案，模具设计成具有较小的最大打开角度αmax值，且因此能够生产较少数量类型的容器。
[0009] 例如，存在优
化成生产达到最大0.5升，或达到最大2.0升等的容器的模制设备。然而，在这些例子中，吹塑机将高生产率的实现放在首位，但是另一方面，它们在不同尺寸的容器的生产能力方面失去了灵活性。事实上，在相同的设备上不可能生产具有超出同一设备可利用的抽出的空间所赋予的极限的尺寸的容器。在该类型的吹塑机中，为了改变在两个半模之间的打开角度αmax，有必要对机械构件进行干预，例如，通过改变一些传动元件例如，
连接杆的尺寸。然而，由于安装机械构件以及对机械构件进行后续调节均需要长的时间，因此该操作是复杂的，且由于该操作迫使生产中断，因此该操作是不利的。
[0010] 旨在改善吹塑机的生产率的用于PET瓶子的模具的控制和循环闭合的系统的示例在文件EP2135726B1中被描述，该系统提供两个侧向半模以不等同于相对于模具的竖直对称的平面的方式打开和闭合。特别地，考虑到吹塑机的运动的方向，处于缩回位置的半模具有打开速度，该打开速度在先于该模具提前到达其最大值的步骤中达到其最大值。因此，当两个半模完全打开时到达该两个半模的两个最大打开角α和β的值相等，但是该半模达到这些最大角α和β的运动是连续的，即，不是同时发生的。
[0011] 用于在旋转式吹塑机中打开和闭合吹塑模具的控制系统的另一个示例在文件US7871259B2中公开。为了改善半模的打开和闭合动力学特征并减小隔开相邻的吹塑模具的距离，该文件提出了用于打开和闭合吹塑模具的吹塑模具的控制系统的构型，其中两个半模的隔离平面在吹塑机的前进方向上通过相对于吹塑机的径向方向的
选定的角度倾斜地定向，并且其中两个半模中的一个刚性地连接至吹塑轮(不是可移动的)。该解决方案的缺点是，由于在抽出步骤期间瓶子通过紧抓构件可能始终粘附至非可移动的半模，该解决方案可能造成从模具抽出瓶子的问题。
[0012] 因此，需要提供用于打开和闭合该模具的设备，该设备在改变待在同一吹塑机上吹塑的容器的形式方面提供较大的灵活性。
[0013] 发明概述
[0014] 本发明的主要目的是提供具有用于打开和闭合模具自身的控制设备的模具，该模具允许吹塑更宽范围形式的容器，且因此该模具在其生产能力方面更加灵活。
[0015] 该目的通过用于吹塑热塑性材料容器的吹塑模具实现，根据本发明的吹塑模具包括两个半模和包括第一凸轮轨道的鼓形凸轮、第一
凸轮从动件和用于传递由第一凸轮从动件的运动赋予的两个半模的打开和闭合运动的杆，该两个半模具有循环打开和闭合设备，该循环打开和闭合设备使该两个半模以靠近和远离彼此运动一打开角度，该打开角的范围从两个半模的闭合位置中的0°变化到两个半模的最大打开位置中的αmax值，其中，跟随第一凸轮轨道的第一凸轮从动件适合于产生具有第一最大打开角度α1的两个半模的第一循环打开和闭合运动以便允许抽出由所述吹塑模具确定的具有第一直径的容器，其特征在于，该鼓形凸轮包括第二凸轮轨道，第二凸轮轨道可以替代第一凸轮轨道被第一凸轮从动件跟随以产生两个半模的第二循环打开和闭合运动，第二循环打开和闭合运动达到比第一最大打开角度α1大的第二最大打开角度α2，以便允许从所述吹塑模具抽出具有比所述第一直径大的直径的容器。
[0016] 由于本发明的解决方案，取决于待吹塑的容器的尺寸，两个侧向半模的打开角度可以根据生产需要进行变化。例如，在优选的构型中，α是形成在两个侧向半模之间的打开角，α的最大值αmax可以根据需要采用两个不同的量值α1和α2，其中α2比α1大。
[0017] 通过这种方式，较小的最大打开角α1必须在两个侧向半模之间实现以进行小的容器的生产，并且这导致生产率的增加以及降低了用于吹塑机的机器循环时间。另一方面，比α1大的最大打开角α2被用在两个侧向半模之间以进行具有较大尺寸的横截面的容器的生产。
[0018] 通过合适地选择当还存在模具底部时可能与盘形凸轮相关的鼓形凸轮的两个凸轮轨道，确保了本发明的模具在必须制造减小的尺寸的容器的情况下具有容器形式的更大的生产灵活性，其中在循环时间上减少。考虑到已经通过吹塑机实现的每个腔的高的小时生产率，用本发明可获得的生产率的增加是相当大的。
[0019] 下面描述了本发明的优选实施方案。
[0020] 在一个实施方案中，所述吹塑模具包括所述两个半模的互补的模具底部，所述互补的模具底部能够用所述两个半模的所述打开和闭合运动同步地执行循环打开和闭合运动。
[0021] 在一个实施方案中，所述吹塑模具包括盘形凸轮和第二凸轮从动件，所述盘形凸轮一体地固定至所述鼓形凸轮，所述鼓形凸轮包含第三凸轮轨道和第四凸轮轨道以使所述模具底部运动，所述第二凸轮从动件适合于在两个不同的可选的运动中跟随所述第三凸轮轨道和所述第四凸轮轨道。
[0022] 在一个实施方案中，所述第三凸轮轨道通过所述第二凸轮从动件的运动产生第一预定长度的所述模具底部的第一位移，并且其中所述第四凸轮轨道通过所述第二凸轮从动件的运动产生不同于所述第一预定长度的长度的所述模具底部的第二位移。
[0023] 在一个实施方案中，所述鼓形凸轮和所述盘形凸轮能够围绕垂直于所述两个半模的铰接轴线的共同轴线一起振动。
[0024] 在一个实施方案中，所述两个半模各自包括模具保持器和半部壳体，或者所述两个半模各自包括模具保持器、壳体
支撑件以及半部壳体。
[0025] 在一个实施方案中，提供第三凸轮从动件，所述第三凸轮从动件适合于在第一操作循环中跟随第五凸轮轨道以将量值为β1的循环的角运动赋予所述鼓形凸轮和所述盘形凸轮。
[0026] 在一个实施方案中，所述第三凸轮从动件固定至以不同的角度方向
定位的杆的端部并且适合于在替代所述第一操作循环的第二操作循环中跟随所述第五凸轮轨道以将值为β2的角循环运动赋予所述鼓形凸轮和所述盘形凸轮。
[0027] 在一个实施方案中，所述鼓形凸轮和所述盘形凸轮能够以单件的形式制造。
[0029] 借助于附图，依据通过非限制性示例示出的具有打开和闭合设备的吹塑机的优选但不排他的实施方案的详细描述，本发明的另外的特征和优点将变得更明显，在附图中：
[0030] 图1示出在本发明的第一实施方案中的本发明的模具的轴侧视图，[0031] 图2示出在本发明的第二实施方案中的本发明的模具的轴侧视图，[0032] 图3是处于闭合操作状态下的模具的前视图，
[0033] 图4示出图3中的模具的侧视图，
[0034] 图5示出图3中的模具的平面图，
[0035] 图6示出图3中的模具的轴侧视图，
[0036] 图7和图7a示出图2中的模具的放大的细节的两个轴侧视图，
[0037] 图8和图8a示出图7中的放大的细节的变型的两个轴侧视图，
[0038] 图9a、9b、9c示出在图7中的细节的平面上的视图和投影，
[0039] 图10示出在第一最大开口操作位置中的图3中的模具的前视图，
[0040] 图11示出图10中的模具的侧视图，
[0041] 图12示出图10中的模具的俯视图，
[0042] 图13示出图10中的模具的轴侧视图，
[0043] 图14示出在第二最大打开操作位置中的图3中的模具的前视图，
[0044] 图15示出图14中的模具的侧视图，
[0045] 图16示出图14中的模具的俯视图，
[0046] 图17示出图14中的模具的轴侧视图，
[0047] 图18示出由本发明的模具制成的瓶子的可能的平面和轴侧视图，[0048] 图19示出用于使用本发明的模具制成的热塑性容器的生产的循环时间的图；
[0049] 图20示出根据本发明的模具在两个不同的工作位置a)和b)中的前视图；
[0050] 图21示出图20中的模具在两个另外的不同工作位置c)和d)中的前视图。
[0051] 发明优选实施方案的详细描述
[0052] 参考附图，模具总体上用参考编号10来表示。该模具是以本领域的技术人员已知的方式安装在吹塑机上的模具，该吹塑机通常是旋转的，其围绕它的竖直的轴线Z旋转，该吹塑机在附图中未示出。模具10以已知的方式包括两个侧向半模1和2以及模具底部8，当待吹塑的容器具有凹进的基部时，该模具底部8是必要的，以一旦完成吹塑循环允许容器抽出。侧向半模1和2各自由相应的外部模具保持器3、4、壳体支撑件5'、6'以及半部壳体5、6组成。半部壳体的使用允许保持相同的模具保持器3和4生产不同形式和尺寸的容器，仅改变半部壳体。
[0053] 在本发明的模具的变型中，提供在单个壳体
块中制造的壳体支撑件5'、6'和壳体5、6是可能的，从而该模具称为整体单元。在该例子中，形式的变化通过替换壳体块、保持模具保持器而发生。
[0054] 在模具10中，两个侧向半模1和2以及模具底部8的循环打开和闭合运动通过由振动和平移且合适地铰接至彼此的具有在轴线Y的方向上平移的凸轮从动件12的第一鼓形凸轮11以及连接杆和
曲柄传动系统29组成的机构以本领域中的技术人员已知的方式产生，该连接杆和曲柄传动系统29用于将由鼓形凸轮11围绕轴线Y的振动导致的凸轮从动件12的平移移动转换成两个侧向半模1和2围绕具有平行于吹塑机的旋
转轴线的轴线Z'的
铰链的最终的循环折叠打开和闭合运动。
[0055] 鼓形凸轮11优选地包括用于凸轮从动件12的两个凸轮轨道13和14，如在图9a中最佳地示出的，其中，鼓形凸轮以轴侧视图示出了其全部。图9b示出了在位置K的侧面上的鼓形凸轮11的细节的平面图，该位置K标出了两个半模1和2闭合的位置，即，其中α＝0°。鼓形凸轮11围绕轴线Y在顺
时针的方向上旋转角β1使凸轮从动件12在轨道13上沿轴线Y以冲程λ1产生平移，且因此由于运动传动系统29的存在，凸轮从动件12的平移转换成两个半模1和2的打开角度α1。通过在逆时针的方向上旋转鼓形凸轮11，使得凸轮从动件12在与冲程λ1相反的方向上沿轨道13移动，两个半模1和2再次闭合。凸轮从动件12的该模式借助于图9c被更加详细地示出，图9c示出在鼓形凸轮11的两个凸轮轨道13和14的平面上的投影。
[0056] 由于在鼓形凸轮11上存在第二轨道14，该第二轨道14从位置K开始并相对于凸轮轨道13在另一半圆周之上延伸，因此当凸轮从动件12位于在位置K处的初始静止位置中时，鼓形凸轮11逆时针围绕轴线Y旋转角度β2使凸轮从动件12沿轨道14产生长度为λ2的冲程的平移，且因此两个半模1和2产生打开角度α2，并且对于形成鼓形凸轮11的各个部分的设计尺寸的选择，α2大于α1。
[0057] 当模具10还包括模具底部8时，如果要求具有凹进底部的容器被模制，则模具底部8的平行于方向Z'从顶部至底部的循环平移移动和反之亦然的循环平移移动的产生通过联接至也在方向Z'上平移的凸轮从动件16的盘形凸轮15实现。盘形凸轮15包括用于凸轮从动件16的至少一个轨道，且盘形凸轮15通常优选地包括两个轨道17和18，但是该两个轨道17和18没必要是不同的形状。
[0058] 从对应于两个闭合的半模1和2的位置“K”，即其中打开角α＝0°，考虑前视图中的模具，盘形凸轮15在顺时针方向上围绕轴线Y旋转角度β1使凸轮从动件16跟随凸轮轨道17，且因此模具底部8的下降移动通过与两个侧向半模1和2的打开同时并同步的长度为δ1的冲程发生。用于同时闭合两个半模1和2的底部模具8的上升运动通过在盘形凸轮15逆时针旋转角度β1时使凸轮从动件16沿凸轮轨道17返回、将凸轮从动件16带回至对应于模具10的闭合的静止位置K而发生。这种上下移动针对每个循环时间发生。
[0059] 由于在盘形凸轮15上存在第二凸轮轨道18，因此当盘形凸轮15从位置K(在该位置K处，凸轮从动件16首先位于静止的位置中且两个半模1和2闭合，角度α＝0°)围绕轴线Y逆时针旋转角度β2时，凸轮15的这种旋转使凸轮从动件16沿轨道18产生冲程为δ2的平移，且因此产生模具底部8的朝下的移动，其中δ2>δ1。尽管具有更大的尺寸B的容器(图18)通常对应于更大高度的模具底部，但是对于本领域的技术人员清楚的是，δ1和δ2之间的这种比例还可以是不同的，因为这取决于容器主体的高度和圆周之间的比。盘形凸轮15设置有与具有两个不同的凸轮轨道的鼓形凸轮相关的单个凸轮轨道也是可能的，而不脱离本发明的范围。
[0060] 同样在该例子中，模具底部8的上升运动还通过盘形凸轮15在顺时针的方向上围绕轴线Y的旋转被控制，该旋转使模具底部8返回至静止的位置K。
[0061] 如图7、7a中所示，由于通过将两个凸轮
焊接至彼此使盘形凸轮15和鼓形凸轮11彼此是一体的，因此围绕轴线Y进行的每个旋转还以等量值的角度传递至另一凸轮。清楚地，如图8和8a所示，两个凸轮还可以以单件11'的形式来制造。
[0062] 在特别于图1中示出的本发明的第一实施方案中，模具10的循环打开运动通过伺服
电机30传递至鼓形凸轮11。这样的
伺服电机30还通常被界定英语的
扭矩。在本发明的模具的变型中(其中，提供盘形凸轮15来移动模具底部8)，伺服电机30还产生盘形凸轮15的运动。
[0063] 替代上面的实施方案，在实施方案的另一个变型中(图2)，组成模具10的各个部分的运动可以通过机械系统产生，该机械系统由至少一个凸轮轨道32、杆31和与杆31一体的并与凸轮轨道32相互作用的凸轮从动件33组成。
[0064] 在该例子中，特别参考图20，图20示出壳体安装在其上的、用于较小的容器形式的模具，杆31在由箭头ω表示的方向上旋转预定度γ1，并且该旋转通过凸轮轨道32的特殊的形状造成，该旋转通过使模具10从图20中的位置a)前进至图20中的位置b)而发生，杆31的该旋转导致了凸轮从动件从图20中用33表示的位置至由33'表示的位置的移动以及导致盘形凸轮15和鼓形凸轮11旋转角度β1。通过两个鼓形凸轮11和盘形凸轮15的该旋转，发生了模具底部8的打开以及同时发生的两个半模1和2以角度α1的打开，在图12中可见。
[0065] 同样，如果壳体如图21所示通过杆31自身的专
门的安装在使凸轮从动件33从另一个角度跟随凸轮轨道32的位置中安装在用于更大的容器样式的模具上，则该同一杆31旋转预定角度γ2(其通过使模具10从图21中的位置a)前进至图21中的位置b)完成)导致了凸轮从动件从图21中用33表示的位置至用33”表示的位置的移动以及导致盘形凸轮15和鼓形凸轮11在另一个方向上旋转角度β2。由于两个鼓形凸轮11和盘形凸轮15在箭头ω’的方向上的该旋转，发生了模具底部8打开且同时两个半模1和2打开角度α2，在图16中可见。
[0066] 作为该实施方案的替代方案，未示出的变型实施方案可以提供凸轮32具有两个不同的凸轮轨道，以获得与上面示出的实施方案相同的结果，其中该两个不同的凸轮轨道在模具的设计中界定的两个操作位置中被相同的凸轮从动件跟随。
[0067] 图19示出本发明为吹塑机提供的循环时间优势的图形。如上面已经提到的，对于容器模制设备，以容器/小时/腔测量的生产率与根据下面的表达式的循环时间T2有关：
[0068] 生产率[容器/小时/腔]＝3600/T循环[s]。
[0069] 该循环时间是以下之和：
[0070] -用于专用于将预制件插入到模具中并闭合和约束半模的第一步骤的时间，该时间用Tc2表示，
[0071] -专用于吹塑工艺的第二步骤的时间，该时间用Tp2表示，
[0072] -专用于模具的释放、侧向半模的打开和模具底部的下降以及从模具抽出完成的容器的第三步骤的时间，该时间用To2表示。
[0073] 用于生产例如诸如在图18中示出的瓶子的大的容器的循环时间在图19的图形中通过直线B2表示。对于这种情况，模具10的最大打开位置示出在图14至图17中。
[0074] 如果本发明的模具用于生产较小的容器，例如形状类似于图18中的形状但是具有更小的容积的瓶子，且其需要如在图10至图13中示出的侧向半模的较小的最大开口，则应注意，用T1表示并由直线B1代表的总的循环时间小于循环时间T2。由于执行吹塑步骤Tp1的时间差并非非常不同于步骤Tp2，其实际上主要取决于用于制造容器的材料的类型，因此该循环时间的减少通过分别减少比相应的时间To2和Tc2的时间小数值T4和T3的打开时间To1和闭合步骤时间Tc1来实现。由于这些时间增益，每当该模具用于制造尺寸比使用该模具自身可实现的那些最大尺寸小的容器时，存在模具的循环时间上的等于T5的减少。
