CN102438804A - 改进的塑料物品的注塑成型及冷却 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑成型设备，包括：可打开的模具(1，3)，该模具具有用于注塑成型物品(6)的多个型腔；和多个后冷却空腔(13)，所述多个后冷却空腔设置在所述型腔下方，在使用中，当从所述型腔释放时，释放后的注塑成型物品(6)能够在重力下至少部分地通过。

Description

改进的塑料物品的注塑成型及冷却

技术领域

本发明涉及一种采用注塑模具外部进行额外的冷却以减少生产周期时间来改善塑料物品的注塑成型的方法和设备。

背景技术

注塑成型机和模具商业上可用于注模塑料物品的生产。在模制周期期间，熔融的塑料被注入在模具的型腔中，并且通常被循环冷却水冷却的所述模具保持封闭，直到注塑物品被充分冷却以从模具出模并通过重力自由落下。

当模制物品的壁较厚时，需要更多的冷却时间，从而使得周期时间更长而减小生产量。为了克服此问题，可获得如下所述一种系统，其中模具在物品被完全冷却并出模到机械臂中之前打开，其中所述机械臂使热物品在模具外在注塑成型机旁边的一个或多个后冷却站或装有冷却装置的机械臂自身中被进一步冷却(后冷却)。这样，模具可以很快打开以节省周期时间，然而提供具有快速移动和复杂冷却装置的机器人导致成本非常大。后冷却这种方法被广泛使用，并且在CN 101072667(HUSKY)中涵盖了具体的版本。虽然能够提供良好的后冷却，但是该方法涉及成本非常高的机器人和装卸设备。

在提供后冷却的其它现有方法中，物品留在注模的型芯(凸模部分)上持续一个或多个另外的周期，而不是将物品出模到机械臂上。在此情况下，必须设置两组或更多组型芯和用于使每一组型芯在注射位置和后冷却位置之间交替移动的机构。由于型芯及其它模具部件，包括出模制物品的分离装置，的重复，这种方法使得注模的成本更加昂贵。

JP 2000289098(NISSEI)中描述了使用垂直而不是水平后冷却位置以利用重力保持物品与后冷却位置的冷却表面接触。然而，在这种情况下，使用非标准注塑成型机，且垂直夹持单元代替通常的水平夹持单元。此外，需要复杂的输送设备。

发明内容

因此，需要一种有效地实现注模外的物品的冷却以缩短周期时间，但是不需要昂贵机器人和/或冷却设备和/或输送设备和/或模具的方法和设备。

一方面，本发明提供了一种注塑成型设备，包括：可打开的模具，所述模具具有用于注塑成型物品的多个型腔；和多个后冷却空腔，所述多个后冷却空腔设置在所述型腔下方，在使用中，当从所述型腔释放时，释放后的注塑成型物品可以在重力下至少部分地通过。

优选地，所述注塑成型设备包括多个导向装置，所述导向装置用于在使用中将释放后的物品引导成与后冷却空腔对准。所述多个导向装置包括槽阵列，所述槽阵列具有上端和下端，所述上端可被定位成容纳从所述型腔释放的相应物品，所述下端可被定位成将物品排放到所选择的后冷却位置。优选地所述型腔成行布置，并且所述槽阵列成阶梯状，使得所述槽阵列的上端位于与相应型腔中的每一个大致相同的相对方向(relativeorientation)上。所述多个导向装置优选地可在上容纳位置与下输送位置之间一起移动。所述导向装置中的每一个都可以包括可释放保持元件，用于将物品至少部分地保持在所述导向装置中，但是能够释放以允许所述保持的物品落入到相应的后冷却腔中。所述可释放保持元件可以被构造成当所述导向装置靠近或到达所述下输送位置时通过所述导向装置的垂直移动被释放。

注塑成型设备有利地包括夹持元件，所述夹持元件用于夹持所述后冷却腔中的冷却物品，从所述空腔取出所述冷却物品并释放所述物品。所述夹持元件安装在所述导向装置处或邻近所述导向装置安装，并且可在所述夹持元件可操作以在使用中夹持在所述后冷却空腔中的冷却物品的相应上部的位置与被夹持的物品被提升离开所述空腔的位置之间垂直移动。

在所述模制物品具有在一端开口而在另一端封闭的中空管状形状的情况下，每一个所述夹持元件便利地包括用于在使用中接合所述物品的封闭端的内表面的细长元件。所述细长元件可以相对于所述夹持元件移动并相对于所述夹持元件被向下偏压，以将向下力施加到在所述后冷却空腔中的物品。夹持元件和/或所述细长元件中的至少一些可以被冷却，因此在使用中从所述物品提取热量。

所述后冷却空腔在冷却区中可以被设置成一个或多个阵列。后冷却空腔的数量优选地是型腔数量的整数倍，从而允许在使用中所述物品留在所述冷却空腔中持续大致等于模制加工周期持续时间的相应倍的持续时间。便利地，为所述冷却区设置冷却装置。优选地，所述冷却区(9)可水平移动以与使所述导向装置与选择的后冷却空腔对准。

另一方面，本发明提供了一种注塑成型方法，包括以下步骤：

提供可打开的注塑模具，所述注塑模具具有用于注塑成型物品的多个型腔；

在所述型腔中模制多个物品；

打开所述模具以释放所述注塑物品；以及

允许所述释放的注塑物品在重力下至少部分地通行到大致设置在所述模具下方的相应的后冷却空腔中。

附图说明

可以以多种方式执行本发明，并且以下参照附图仅以示例的方式说明本发明的具体实施例。

图1是根据本发明的在模具位于打开位置的情况下用于通过(包括后冷却步骤的)注塑成型法制造物品的设备的侧视图；

图2是根据本发明的在模具位于打开位置的情况下用于通过包括后冷却步骤的注塑成型法制造物品的设备的立体图；

图3a和3b示出了根据本发明的在注模打开的制造周期阶段期间用于通过包括后冷却步骤的注塑成型法制造物品的设备的操作；

图4a至4际出了根据本发明的在注模关闭的制造周期阶段期间用于通过包括后冷却步骤的注塑成型法制造物品的设备的操作；

图5是用于从物品的冷却位置移除该物品的输送装置的立体图，其中该输送装置还包括用于将物品推动到冷却面上并冷却物品的浇注口区的凸模状(male shaped)部分。

具体实施方式

在所示的实施例中，以示例的方式，模制物品是通常在瓶子的拉伸吹塑中使用的试管状预成型件，因此，该模制物品具有带螺纹的颈状部。为了释放预成型件的螺纹部分，注模的颈状部(公知为颈环)必须被分裂开，从而使得便于使型腔成行布置。在所示的实施例中，型腔在注塑模具中被布置成两行。

在图1和图2中所示的装置中，注塑模具制造物品6，其中所述注塑模具具有安装在注塑成型机的固定台板2上的固定部分1和安装在注塑成型机的移动台板4上的可移动部分3，并且移动台板4由四个系杆5以传统的方式被引导，物品6从模具移动部分3的型芯12出模并通过重力落到导向槽7中。物品6以如传统的注塑成型机中使用的任何适当的方式从型芯出模。

导向槽7使物品与位于冷却区9中的冷却位置对准，所述冷却区位于模具1、3的下方。夹持器阵列8的被设置成从冷却位置移除冷却物品14，从而使冷却位置变空以便容纳新的模制物品6。

图1和图2中以示例的方式所示的为注塑模具1、3的优选装置包括总共八个型腔，所述型腔在每四个型腔形成的两条水平线上居中地布置在夹紧台板2、4中。容纳在冷却区9中的冷却位置13能够在平行于图1中的箭头‘A′所示的模具打开方向的水平方向上前后移动。导向槽7能在图1中的箭头‘B’所示的垂直方向上移动。夹持器8也能够在由图1中的箭头‘C’所示的垂直方向上移动。

如图2中所示，具有三组每一组八个冷却位置13合计为二十四个冷却位置，所述冷却位置被布置成六行每行四个位置。三组冷却位置13中的每一个都可以收取在连续生产周期中模制的物品，因此在三个生产周期期间每一个物品都在冷却区9中被冷却。导向槽7由八个导向室组成，一个室用于在每一个生产周期中被模制的每一个物品6。夹持器8阵列具有八个夹持器，所述夹持器能够从冷却区9移除一组八个冷却物品14。夹持器可以释放八个冷却物品14，使得所述冷却物品可以落到输送带10上，以便输送到储存箱11中。

图3和图4示出了在图1和图2的优选实施例的生产周期期间的操作顺序。在图3中，在两个侧视图中示出了一个生产周期的模具打开阶段期间的操作顺序。在图3a中，注塑成型机的移动台板4处于打开位置使模具1、3打开以露出正在从移动模具部分3的型芯12出模的模制后的预成型件6。夹持器阵列8保持一组八个预成型件，所述预成型件刚刚从冷却区9的三组冷却位置14的中部被取出，以便使这些位置变空而接受刚刚被模制的预成型件6。在夹持器阵列8移除冷却后的预成型件14之后，冷却区9在使自由冷却位置与导向槽7对准的位置水平移动，从而准备容纳新的模制预成型件6。

在预成型件6已经出模之后，导向槽垂直向下移动，移动台板4闭合，如图3b中所示。此时在生产周期中，预成型件6被保持在导向槽7的底部处，如图3b中的放大视图‘X’所示。预成型件6通过活板15被保持在导向槽7的底部处，所述活板可以在放大视图‘X’中的箭头的方向上移动以释放预成型件6，从而落到所述预成型件的冷却区9中的冷却位置。这可以发生在导向槽刚刚完成其向下移动之后。

在图4中，在六个侧视图中示出了一个生产周期的模具闭合阶段期间的操作顺序。当模具闭合并与注塑周期同时时，如图4a中所示，预成型件6通过活板15的作用已经落到导向槽7的底部中进入其冷却区9中的相应的一组冷却位置中。冷却区9接着移动到其远离夹持器阵列8的最远位置，如图4b所示。保持前面移除的预成型件14的夹持器阵列8接着向下移动到准备释放预成型件14的位置。最好不使预成型件掉落长距离，从而避免由于撞击而产生的表面磨损。在图4c中，预成型件14已经被夹持器阵列8释放，而接着夹持器阵列8向上移动。

一旦夹持器阵列8变空，冷却区9移动到与要被移除的下一组冷却预成型件对准的位置，而夹持器阵列8如图4d所示。为了最大化预成型件在冷却位置的冷却时间，夹持器阵列8在生产周期中尽可能晚地从冷却区9移除预成型件，比如刚刚在模具打开之前或模具打开期间。图4e显示夹持器阵列8已经从冷却区9移除冷却预成型件，因此使一组冷却位置变空，以便容纳下一个周期中的新模制的预成型件。在图4f中，冷却区9已经移动到使自由冷却位置与导向槽7对准以容纳新预成型件。模具则可以打开用于下一个周期，并且一旦模具打开则导向槽7向上移动以容纳新的预成型件。

作为示例，在本发明所述的实施例中，在冷却区中具有三组后冷却位置，但是本发明可以应用于任意整数组的后冷却位置，且该数量是应用后冷却的周期的数量。物品的厚度、注塑成型机的特性可能会影响最优的后冷却位置组的数量。

可以借助于可以具有两种功能的凸模状部分实施本发明。首先，所述凸模状部分可用于向下推动正在被冷却的物品，使得所述物品保持与冷却位置的冷却表面的良好接触以便更加有效地冷却。其次，因为模制物品的浇注口区最热，因此期望增强该区域处的冷却，因此可以根据物品靠近其浇注口的内部而使所述凸模状部分的末端成形，使得凸模状部分可以通过与物品的良好接触从浇注口区散热。为了实现此，类似于冷却水的冷却液可以在凸模状部分中循环。

在本发明的另一个实施例中，凸模状部分装有夹持器阵列8，如图5所示，其中图5是具有八个夹持器的夹持器阵列，也装有用于推动和冷却的八个凸模状部分20。夹持器19安装在主支撑板17上。在图5中所示的示例中，夹持器被设计成扩大以从颈状部的内表面接合预成型件。出模板18被设置成使得出模板可以相对于主板17和夹持器19向下移动，以推动由夹持器19接合的预成型件离开夹持器以便使预成型件出模。为了提高凸模状部分20的推动和冷却功能，凸模状部分20可以单独被弹簧加载，且弹簧相对于主板17向下推动凸模状部分。这样，当夹持器阵列在生产周期期间下降到一组预成型件中时，所有凸模状部分17的末端将与所有预成型件的浇注口区进行良好的接触，而不管预成型件的垂直位置可能会不相同的事实。

在优选实施例的前述描述中没有显示致动各种移动部件的装置，以对于本领域技术人员显而易见的方式可以使用实现致动的多种可能的方式。

因此，已经公开了能够将后模具冷却应用到物品(其通过可以通过标准机器和模具以简单且经济的方式来实施的)来节省塑料物品的注塑成型中的周期时间，从而避免复杂的机器人设备的方法和设备。通过另外使用辅助推动和/或冷却浇注口区的凸模状部分来实施本发明，还可以进一步节省周期时间和/或获得更好的物品质量。

公开的实施方式提供了一种用于通过将一个或多个后冷却位置定位在注塑模具下方，并引导通过重力落下的出模制物品从注塑模具到冷却位置下方，而在注塑模具外进行额外冷却的塑料物品的注塑成型的方法和设备。还提供了从冷却位置移除冷却物品的装置。

优选的方法的优点在于：借助于简单的导向装置而非复杂的机器人，通过重力实现了物品从模具到冷却位置的非常有效的输送。

另一个优点在于可以以较低的成本执行冷却位置(因为它们无须是轻质的)，因为不用必须通过机器人机构来非常快速地移动来节省周期时间，而是，用更加简单的致动装置在生产周期的空载时间期间以低速就可以形成任意需要的运动。

可以使用标准注塑成型机和标准设计的注塑模具实施优选的方法，从而获得标准机器和标准模具的已被验证的性能和有利的成本。

进一步的优点在于节省空间，因为冷却位置被设置在注塑成型机的合模单元下方通常不使用的空间中，而不是在如现有方法的情况设置机器的一侧或两侧。此外，所述冷却位置可以容易地被改型或应用到现有机器/模具装置。

因此，在优选的方法中，提供设置在注塑模具下方的后冷却位置，此外，提供创新性导向装置用于引导出模预成型件以至少部分地在重力的作用下从注塑模具通行到其相应的冷却位置。进一步地，设置物品输送装置，使得冷却物品可以从后冷却位置被移除。

术语“设置在下方”旨在涵盖后冷却位置在型腔下方垂直隔开的布置以及后冷却位置在下面和靠一侧的布置。

后冷却位置的数量可以是注射型腔数量的任意整数倍。因此，该整数倍是在模制物品从注塑模具出模之后可以应用于每一个模制物品的后冷却期间的注射周期的数量。所有这种冷却位置都可以便利地被定位成在一个紧凑的后冷却区中彼此非常靠近，其中所述后冷却区可以设有类似于循环冷却水的简单的冷却装置并低成本运行。导向装置可以将落下的预成型件引导到彼此靠近的位置，从而能够使相邻冷却位置之间的距离小于在注塑模具中的相应距离。

通常，在使用后冷却的现有技术方法中，模制物品留在注塑模具的型芯(凸模部分)上并被出模到机器人输送/冷却设备上的水平定向的凹模位置上。在优选的实施方式中，后冷却位置还为凹形，但是具有大致垂直方向而不是水平方向。这样，物品落到位置中，并且当物品在冷却期间收缩时，该物品被重力拉动以保持与冷却位置的凹状形状的冷却表面的良好接触，以便更加有效地冷却。在物品重量不足以通过重力获得此作用的情况下，可以设置辅助装置以拉或推物品从而与冷却表面接触。

一种这样的装置可以是设置在物品内部的凸模状部分，所述凸模状部分抵靠冷却表面推动物品，或是通过其自身重量或是通过诸如受载弹簧的致动而推动物品。这种凸模状部分同样可以例如被冷却水冷却，使得所述凸模状部分可以另外地具有从物品的内表面冷却物品的功能，从而能够增强后冷却位置中的冷却作用。具体地，这种凸模状部分在冷却物品的浇注口区时可以非常有效，其中所述浇注口区是最热区并通常需要额外的冷却，这是尤其有益的特征，因为当使用类似于PET等的结晶或部分结晶塑性材料时获得浇注口区的良好透明是重要的。

当要制造的物品在其设计时具有需要在模具中滑动以在出模期间释放物品的特征时，注塑型腔通常以线性阵列或行布置以有助于滑动移动。在一些实施例中，为了有助于将出模制物品向下引导到冷却位置，多行的腔在水平方向上延伸，而不是如现有方法的情况一样在垂直方向上延伸。

冷却位置可以设有致动装置，以使它们在下述位置中移动：冷却位置与导向装置(用于容纳新模制的物品)或输送装置(用于物品移除或凸模部分放置或移除)对准的位置，或允许物品从系统被释放的位置。在当模具闭合时的注塑周期期间可以产生所有这种移动，使得这种移动所需的时间不会使生产周期时间增加。因此，这种移动可以通过简单的低速度低成本装置而起作用。

优选的实施提供一种通过在注塑模具外应用后冷却的用于模制塑料物品的注塑成型设备，包括：

具有用于模制塑料物品的多个型腔的注塑模具；

注射装置，所述注射装置用于将塑性材料注射到所述注塑模具中；

模具打开装置，用于在使用中水平打开和关闭所述注塑模具以允许释放模制物品；

后冷却位置，所述后冷却位置位于所述型腔下方；

导向装置，用于引导被释放的物品以至少部分地在重力下通过朝向所述后冷却位置；和

输送装置，用于从后冷却位置移除物品并任选地将凸模状部分放置到物品上并移除所述凸模状部分。

注射装置和模具打开装置可以如传统的注塑成型机够造而成。后冷却位置可以位于模具的垂直下方或可以在下方并靠一侧。物品输送装置可以包括任意适当装置，但是典型地包括用于物品接合和释放的一个或多个装置阵列，和用于使所述阵列朝向后冷却位置移动和远离后冷却位置移动的致动装置。这种装置也可以合并所述凸模状部分和用于所述凸模状部分的致动装置。

优选的实施提供一种用于通过在注塑模具外应用后冷却的使塑料物品注塑成型的方法，包括以下步骤：

将塑性材料注射到设置的注塑模具中，从而模制塑料物品；

在对所述模具中的模制物品进行部分冷却之后，打开模具；

释放模制物品并允许通过设置的导向装置使所述模制物品至少部分地重力下通行到位于所述注塑模具下方的设置的后冷却位置；

在所述模制物品从所述后冷却位置释放之前移除冷却物品，从而使所述位置空出以容纳所述模制物品；

任选地将凸模状部分设置到所述冷却位置的物品上，并移除所述凸模状部分。

在模具闭合和模具打开之间的每一个周期中，物品在设置的注塑模具的注射型腔中被模制，并且前面的模制物品正在后冷却位置中被冷却。可以填充有待被冷却的物品的后冷却位置的数量决定每一个物品留在后冷却位置中期间的周期的数量。在要打开模具之前或在模具打开期间，输送装置从一组充分冷却的物品的冷却位置移走该充分冷却的物品，从而使这些位置空出，以便容纳从注塑模具出模的新模制的物品。

使用注塑成型机的移动台板的移动来获得导向装置和/或输送装置和/或冷却区所需的一些移动。这消除了对额外的致动装置的需要。例如，导向装置可以与移动台板联接，使得当移动台板打开时，移动台板使导向装置移动到正确位置以引导新模具并使物品朝向冷却位置出模。类似地，当移动台板闭合时，导向装置离开以使模具能够闭合。

Claims (19)

1.一种注塑成型设备，包括：能够打开的模具(1，3)，所述模具具有用于使物品(6)注塑成型的多个型腔；和多个后冷却空腔(13)，所述多个后冷却空腔设置在所述型腔下方，在使用中，当从所述型腔释放时，被释放的注塑成型物品(6)能够至少部分地在重力作用下进入所述后冷却空腔中。

2.根据权利要求1所述的注塑成型设备，包括多个导向装置(7)，在使用中所述导向装置将被释放的物品(6)引导成与所述后冷却空腔对准。

3.根据权利要求2所述的注塑成型设备，其中，所述多个导向装置包括槽阵列(7)，所述槽阵列具有上端和下端，所述上端能够被定位成接收从所述型腔释放的相应物品，所述下端能够被定位成将所述物品排放到选择的后冷却位置(13)。

4.根据权利要求3所述的注塑成型设备，其中，所述型腔成行布置，并且所述槽阵列(7)成阶梯状，使得所述槽阵列(7)的上端与各个型腔中的每一个处于大致相同的相对取向上。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的注塑成型设备，其中，所述多个导向装置(7)能够在上方的接收位置与下方的输送位置之间一起移动。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的注塑成型设备，其中，所述导向装置中的每一个都包括可释放保持元件(15)，所述可释放保持元件用于将物品至少部分地保持在所述导向装置中，但是能够释放以允许所述被保持的物品落入到相应的后冷却空腔(13)中。

7.根据权利要求6当引用权利要求5时所述的注塑成型设备，其中，所述可释放保持元件(15)被构造成当所述导向装置靠近或到达所述下方的输送位置时，通过所述导向装置(7)的垂直移动被释放。

8.根据前述权利要求中任一项所述的注塑成型设备，包括夹持元件(8)，所述夹持元件用于夹持所述后冷却空腔(13)中的冷却物品(14)，从所述空腔取出所述冷却物品并释放所述物品。

9.根据权利要求8所述的注塑成型设备，其中，所述夹持元件(8)安装在所述导向装置(7)处或邻近所述导向装置(7)安装，并且能够在下述两个位置之间垂直移动：在使用中所述夹持元件可操作以夹持在所述后冷却空腔中的冷却物品(14)的相应上部的位置，及被夹持的物品被提升离开所述空腔的位置。

10.根据权利要求8或9所述的注塑成型设备，其中，所述模制物品(6)具有在一端开口而在另一端封闭的中空管状形状，每一个所述夹持元件(8)包括用于在使用中接合所述物品的封闭端的内表面的细长元件(20)。

11.根据权利要求10所述的注塑成型设备，其中，所述细长元件(20)能够相对于所述夹持元件(8)移动并相对于所述夹持元件被向下偏压，以将向下的力施加到在所述后冷却空腔中的物品。

12.根据权利要求10或11所述的注塑成型设备，其中，所述细长元件(20)和/或所述夹持元件(8)中的至少一些被冷却，因此在使用中从所述物品提取热量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的注塑成型设备，其中，所述后冷却空腔(13)在冷却区(9)中被设置成一个或多个阵列。

14.根据权利要求13所述的注塑成型设备，其中，后冷却空腔(13)的数量是型腔数量的整数倍，从而允许在使用中所述物品留在所述冷却空腔中的持续时间大致等于模制加工周期持续时间的相应倍数。

15.根据权利要求13或14所述的注塑成型设备，其中，为所述冷却区(9)设置冷却装置。

16.根据权利要求2或根据权利要求2的从属权利要求中任一项所述的注塑成型设备，所述冷却区(9)能够水平移动以使所述导向装置(7)与选择的后冷却空腔(13)对准。

17.一种注塑成型方法，包括以下步骤：

提供能够打开的注塑模具(1，3)，所述注塑模具具有用于对物品(6)注塑成型的多个型腔；

在所述型腔中模制多个物品(6)；

打开所述模具以释放所述注塑物品(6)；以及

允许所述释放的注塑物品(6)至少部分地在重力作用下进入大致设置在所述模具下方的相应的后冷却空腔中。

18.一种参照附图大致如上所述的注塑成型设备。

19.一种参照附图大致如上所述的注塑成型方法。

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