CN108367484A - 由配有扭转缓冲器的轴控制开模的模制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模制装置(12)，其沿生产路径活动安装，并具有两个模支架(16)，模支架在开模位置和合模位置之间被控制，模制装置(12)配有控制模支架(16)向其位置中至少一个位置移动的控制轴组体(26)，控制轴组体(26)围绕轴的轴线(C)枢转地安装，且具有：扭矩输出部分(28)；扭矩输入部分(36)；其特征在于，扭矩输出部分(28)和扭矩输入部分(36)形成控制轴组体(26)的彼此同轴枢转的两个不同构件，所述扭矩输入部分(36)通过至少一个扭转缓冲器(42)与扭矩输出部分(28)联接。

Description

由配有扭转缓冲器的轴控制开模的模制装置

技术领域

本发明涉及模制装置，其配有控制模支架开模的控制轴，其中枢转由凸轮控制。

本发明特别是涉及一种模制装置，尤其用于热塑性材料制的容器的成型，模制装置沿生产路径活动安装并具有至少两个模支架，模支架被控制在开模位置和合模位置之间，模制装置配有控制模支架向模支架的位置中至少一个位置移动的控制轴组体，控制轴组体围绕轴线枢转地进行安装，且具有：

-扭矩输出部分，扭矩输出部分机械地连接于至少一个模支架，用于传递枢转运动；

-扭矩输入部分，扭矩输入部分具有凸轮随动件，凸轮随动件用于与凸轮槽配合。

背景技术

本发明涉及一种用于多系列容器制造设备的模制装置，尤其是热塑性材料制的瓶子、例如聚对苯二甲酸乙酯制的瓶子的制造设备。容器由一般称为预型件的坯件成型获得，预型件在插入到模型中之前预热至适当的温度。成型例如用吹制或者拉制吹制进行。

这种设备一般配有成型工位，成型工位具有若干连续活动的模制装置。成型工位例如是一个转盘，在其周边配有多个匀称分布的模制装置。因此，每个模制装置沿一条封闭路径这里是圆形路径活动。连续活动的成型工位可获得容器的高生产进度。

每个模制装置具有一个模型，模型制造成至少两个主要部分，一般制成三个主要部分：或者两个主要部分形成整个容器(其颈部除外)，或者当容器具有复杂形状的底部时(此后差不多全部情况如此)，两个主要部分用于形成容器主体，一个第三主要部分由一个模底构成，沿模型的轴向或者纵向方向活动，形成容器的底部。“主要”意味着所述部分中一个或者另一个部分本身可由多个构件构成。

本发明尤其涉及围绕或者形成整个容器、或者仅形成主体的两个部分的布置。

模型的这两个部分各由一个相关的模支架有时称为模座支承。一个模制装置的两个模支架彼此相对活动地安装在合模位置和开模位置之间，在合模位置，两个模型部分接合，可进行成型操作，在开模位置，两个模型部分脱离，可输出一个成品容器，插入一个热预型件。

模支架横向分开，或者通过彼此围绕一条竖直铰链轴线枢转分开，或者通过横向滑动分开。

模支架的开模与从一个成品容器的卸载角位置进入一个预热预型件的装载角位置必须同步，然后，尽可能快速地在生产线上关闭每个支架。为此，通常由一个凸轮控制装置控制模支架开模。

这种控制装置具有一个固定凸轮，其沿模制装置从一个成品容器的卸载角位置到一个预热预型件的装载角位置的路径进行布置。然后，模支架在生产线的其余部分上向其合模位置弹性恢复。

凸轮一般布置在模支架的下面或上面。一个竖直控制轴由凸轮通过一个曲柄进行枢转控制，曲柄的一端具有一个凸轮随动件，例如一个导轮。与曲柄相对的轴端部由连杆机械连接于模支架，所述连杆使轴的枢转转换成模支架的开模运动。轴形成单独一个构件，其一方面刚性地连接于曲柄，另一方面刚性地连接于机械连接件。

在成型操作期间，模支架必须完全合模。结束后，凸轮在生产线的专用于该操作的部分上停止工作。因此，凸轮随动件不会例如由于震动或者凸轮机加工允差的原因而发生使模支架意外控制在开模位置的危险。为此，当模制装置到达其卸载位置时，已经脱离凸轮的凸轮随动件连接凸轮。

我们发现，凸轮随动件在凸轮上的对接会产生很大冲击。该冲击释出的能量非常大，因为转盘的转动速度高。实际上，模制装置可以6米/秒以上的速度移动。冲击很大，模支架是非常重的构件，约为数十千克，其相对于铰链轴线偏心布置。因此，相对于控制轴的枢转，模支架具有很大的惰性。

由于所有这些原因，凸轮随动导轮是一个快速磨损件，必须常常更换。

另外，尽管选择极具刚性的材料制造控制轴，但是，控制轴仍具有一定的扭转弹性。凸轮随动件对接的冲击激发控制轴扭转。轴围绕其轴线扭转振动，引起凸轮随动导轮相对于凸轮进行振动。其也使导轮过早磨损。

另外，这些不受控制的振动可致使模支架的开模和/或合模非常态地延误。然而，在力求提高生产进度的情况下，延迟即使略有延迟，可能具有严重后果。实际上，这种延迟会损坏容器，甚至卡住机器，从而强制中断生产，以解决问题。

另外，轴的这些扭转振动也可影响连杆与控制轴、模支架的机械连接。

为了解决这些问题，已经提出在凸轮上制成一个渐斜斜坡，以缓和连接。但是，这种斜坡不能完全消除对接冲击。

另外，不大大增大模制装置的路径长度，斜坡则不能具有很大的长度。这会延长装载位置与卸载位置之间的路径部分，限制生产进度。

另外，US2011/0117237和DE60219464都提出一种模座开模机构。FR3000155提出一种扭转缓冲器，其用于汽车的扭矩传输装置。

发明内容

本发明涉及前述模制装置，其特征在于，扭矩输出部分和扭矩输入部分形成控制轴组体的两个不同的构件，彼此相对地同轴枢转，所述扭矩输入部分通过至少一个扭转缓冲器与扭矩输出部分进行联接。

根据模制装置的其他特征：

-扭转缓冲器具有至少一个弹性机构，弹性机构在圆周上间置在扭矩输入部分与扭矩输出部分之间；

-每个弹性机构由螺旋弹簧形成；

-扭转缓冲器大致轴向布置在凸轮随动件处；

-扭矩输出部分的一联接区段同心地插入在扭矩输入部分的接纳槽座中；

-扭矩输出部分的联接区段配有外突径向止挡件，外突径向止挡件在圆周上间置在扭矩输入部分的接纳槽座的内突径向止挡件之间，弹性机构预加应力地安装在两个相邻的止挡件之间。

-扭转缓冲器的弹性机构的刚度，根据控制轴组体围绕其轴线的部分的固有扭转频率加以确定，以便当模制装置工作期间凸轮随动件对接相关的凸轮槽时，缓冲控制轴组体的扭转振动；

－扭转缓冲器允许仅仅在控制模支架开模的枢转方向中缓冲对接冲击。

附图说明

根据下面为了理解而参照附图所作的详细说明，本发明的其他特征和优越性将显而易见，附图如下：

-图1以俯视图示意地示出成型工位，成型工位具有控制模支架开模的凸轮；

-图2是立体图，示出模制装置，模制装置具有根据本发明控制开模的控制装置；

-图3是俯视图，示出三个模制装置，模制装置的模支架从右向左处于合模位置、开模之前不久的合模位置、以及开模装置；

-图4是轴向剖面示意图，示出控制轴，控制轴配有符合本发明的扭转缓冲器；

-图5是沿图4的剖面5-5的横剖视图，示出扭转缓冲器；

-图6是曲线图，示出第一实线曲线和第二虚线曲线，第一实线曲线示出配有扭转缓冲器的控制装置在凸轮随动件连接在凸轮上时对轴施加的扭矩，第二虚线曲线示出没有扭转缓冲器的控制装置在凸轮随动件连接在凸轮上时对曲柄施加的扭矩；

-图7是示意图，示出由扭转弹簧控制轴组体的模型。

具体实施方式

在下面的说明中，具有相同结构或类似功能的构件用相同的附图标记标示。

下文中，非限制性地采用模制装置有关的用附图的三面体L、V、T示出的纵向方向、竖直方向和横向方向。纵向方向沿模制装置12的移动方向定向，而横向方向朝支承模制装置12的转盘的中央径向地定向。

图1示出在生产线上连续从热塑性材料制的预型件生产容器的生产设备(未示出)的一个成型工位10。下面，使预型件转变成成品容器的操作称为“成型操作”。

成型工位10具有多个模制装置12，模制装置沿一条公共的生产路径活动。每个模制装置12用于接纳一个预型件，预型件的主体足够热，以便例如通过吹制或者拉制－吹制进行成型。这里，模制装置12连续活动。

在图1所示的实施例中，模制装置12以均匀间距安装在一个转盘14的周边，这里，转盘14沿着箭头F0所示的逆时针方向，围绕中央竖直轴线A连续转动。因此，生产路径为圆形，以轴线A为中心。

如图2所示，每个模制装置12具有至少两个模支架16。每个模支架16用于接纳一个半模型17，半模型具有半模腔，半模腔或者是成型操作之后获得的成品容器的除底部外的主体的半模腔，或者是整个容器的半模腔。每个模制装置12的模支架16用于被控制在开模位置和合模位置之间，在开模位置，半模型17彼此横向分开，在合模位置，半模型17接合成模腔。图2示出模支架16处于合模位置。

在开模位置，成品容器可从模制装置12输出，新的热的预型件可定位在两个半模型17之间。在合模位置，接纳在模腔中的预型件可在成型操作时，成形成成品容器。

如图1所示，模制装置12的生产路径分成两个部分。在第一开模部分Po上，模支架16被控制在开模位置，而在这里构成生产路径的其余部分的合模部分Pf上，模支架16处于其合模位置。第一开模部分从位于输出成品的容器输出区域的一个上游点，延伸至位于插入新的热的预型件的插入区域的一个下游点。

这里，两个模支架16通过安装在朝向轴线A一侧的具有竖直轴线B的铰链18进行彼此铰接。模支架16通过铰链的轴线B由转盘14承载，，因此，铰链的轴线B相对于转盘14是固定的。在开模时，两个模支架16围绕铰链的轴线B反向地枢转，如图2的箭头F1所示。模支架16的合模通过反方向的各自的枢转来进行。

显然，本发明适于模支架进行其他运动，其中，开模和合模运动由一个凸轮控制。

公知地，每个模制装置12还具有增压预型件以允许其成型的增压装置(未示出)，例如吹管。

模制装置的模支架16向其合模位置自动地恢复，例如弹性地恢复。

模支架16由与控制轴组体26连接的凸轮控制装置向开模位置进行控制。因此，该凸轮控制装置具有凸轮20，凸轮20相对于输出区和插入区域是固定的。凸轮20尤其竖直地布置在模支架16和控制轴组体26通过扫掠的空间之下。

凸轮20为所有模制装置12所共用。该凸轮20具有凸轮槽21，凸轮槽围绕轴线A在一角扇形上延伸，角扇形对应于生产路径的开模部分Po。因此，凸轮槽从布置在开模部分Po的上游端的上游对接区域22，延伸至布置在开模部分Po的下游端的脱离区域24。

凸轮控制装置还具有控制轴组体26，控制轴组体控制模支架16向其位置中至少一个位置、这里是向其开模位置移动。该控制轴组体26沿轴线C竖直地延伸，以允许从凸轮20到模支架16传递控制运动。每个模制装置12单独地具有各自的一控制轴组体26。因此，每个控制轴组体26与相连的模制装置12一起装载在转盘14上。

控制轴组体26围绕上述轴线C枢转地安装，在所示的实施例中轴线C是竖直的。轴线C相对于铰链的轴线B沿一个方向或者沿另一个方向纵向地错开。

一般而言，控制轴组体26的上部部分具有上部的扭矩输出部分28，扭矩输出部分围绕所述轴线C相对于转盘14轴向枢转地进行安装。该扭矩输出部分28构成严格意义上的轴。扭矩输出部分28机械地连接于至少一个模支架16，以至少沿控制轴组体26的开模方向传递枢转运动，以控制模支架16的开模。

在未示出的本发明的实施变型中，扭矩输出部分也可至少沿控制轴组体的合模方向传递枢转运动，控制模支架16的合模。

这里，扭矩输出部分28通过上臂30机械地连接于每个模支架16，上臂30从控制轴组体26的轴线C纵向延伸，以使上臂30的至少一部分相对于铰链的轴线B横向布置。上臂30与扭矩输出部分28进行刚性连接。

第一连杆32的第一端部偏离轴线C地围绕一条竖直轴线枢转地安装在上臂30上，第一连杆32的第二端部偏离铰链的轴线B地围绕一条竖直轴线枢转地安装在一模支架16上。

第二连杆34的第一端部偏离轴线C地围绕一条竖直轴线枢转地安装在上臂30上，第二连杆34的第二端部偏离铰链的轴线B地围绕一条竖直轴线枢转地安装在另一模支架16上。

这里，两个连杆32、34围绕相对于铰链的轴线B大致横向布置的一条公共竖直轴线，安装在上臂30上。

因此，在扭矩输出部分28沿开模方向、这里是沿图3所示的顺时针方向枢转时，上臂30拉动连杆32、34，从而驱动模支架16开模，如图3左部所示。

一般来说，控制轴组体26的下部部分还具有下部的扭矩输入部分36，扭矩输入部分围绕轴线C相对于转盘14枢转地、与扭矩输出部分28同轴地进行安装。扭矩输入部分36具有控制控制轴组体26枢转的下部控制曲柄38，下部控制曲柄相对于轴线C径向地延伸。下部控制曲柄38与扭矩输入部分36进行刚性连接。

下部控制曲柄38承载凸轮随动件40，凸轮随动件径向地偏离轴线C，竖直地布置在凸轮槽21处。因此，下部控制曲柄38相对于上臂30竖直错开，这里是向下错开。为此，允许控制模支架16开模的枢转扭矩，通过具有控制轴组体26的不同构件围绕轴线C的枢转，从下部控制曲柄38传输到上臂30。

这里，凸轮随动件40由导轮形成，导轮围绕一条竖直轴线旋转地进行安装。凸轮槽21成型成，在生产路径的整个开模部分Po上，即在对接区域22和脱离区域24之间，凸轮随动件40沿模制装置12的移动方向与凸轮20接触。在脱离区域24之后，和在模制装置12沿生产路径的合模部分Pf移动的过程中，凸轮随动件40用于不与凸轮接触。

扭矩输出部分28和扭矩输入部分36形成控制轴组体26的两个不同构件。扭矩输入部分36相对于扭矩输出部分28同轴枢转。扭矩输入部分36通过至少一个扭转缓冲器42与扭矩输出部分28进行联接。

这种布置允许在控制轴组体26中具有更大的扭转灵活性。这尤其可在凸轮随动件40与凸轮槽21高速接触时，缓和对接冲击的最大强度。实际上，对接冲击的一部分能量在分期释出之前，弹性贮存在扭转缓冲器42中。

另外，如后所述，扭转缓冲器42的刚度K2的适当确定，可减小甚至去除由对接冲击引起的控制轴组体26的扭转振动。

在图4和5所示的实施方式中，扭转缓冲器42具有弹性机构44，弹性机构在圆周上间置在扭矩输入部分36和扭矩输出部分28之间。在此涉及的是螺旋弹簧，螺旋弹簧的轴线沿圆周布置，螺旋弹簧进行压缩工作。

这里，扭转缓冲器42轴向布置在下部控制曲柄38处。为此，扭矩输入部分36的轴向长度非常短，而扭矩输出部分28在控制轴组体26的整个长度上延伸。这里，扭矩输出部分28具有围绕轴线C回转的圆柱形形状。

位于扭矩输出部分28的下端部的联接区段46，同心地插入在扭矩输入部分36的中央的接纳槽座48中。在扭矩输出部分28和扭矩输入部分36之间保持一径向空间，以接纳扭转缓冲器42。

联接区段46配有外突辐射状叶片，外突辐射状叶片形成围绕轴线C匀称分布的径向止挡件50。扭矩输入部分36的接纳槽座48具有向内径向突出的叶片，向内径向突出的叶片形成围绕轴线C匀称分布的径向止挡件52。接纳槽座48的径向止挡件52的数量，等于联接区段46的径向止挡件50的数量。联接区段的每个径向止动件50在圆周上间置在接纳槽座48的连续的两个径向止挡件52之间。

这种布置可使扭矩输入部分36相对于扭矩输出部分28进行相对枢转，相对枢转的行程由其相邻的相应止挡件50、52之间的圆周间隙加以确定。弹性机构44压缩安装在分属于扭矩输入部分36和扭矩输出部分28的两个相邻的止挡件50、52之间。

特别是，弹性机构44布置成对抗扭矩输入部分36沿开模方向的枢转。弹性机构预加应力地安装，使得扭矩输入部分36相对于扭矩输出部分28沿逆时针方向枢转，直至扭矩输出部分28的径向止挡件50与扭矩输入部分36的径向止挡件52沿圆周向接触。因此，弹性机构44仅在传输的扭矩超出一确定阈值例如250000牛顿·毫米时，开始贮存能量。

为此，扭转缓冲器42可仅沿控制模支架16开模的方向缓冲冲击。

另外，为了可以缓冲甚至去除由对接冲击引起的对激励的连续扭转振动，扭转缓冲器42的扭转刚度K2根据控制轴组体的不同部分28、36围绕轴线C扭转的固有频率f0加以确定。

在附图所示的实施例中，扭矩输入部分36非常短，因此，其扭转刚性远大于扭矩输出部分28的扭转刚性。扭转缓冲器的刚度计算，意味着计算每个部分的挠性。公知地，挠性等于刚度的相反情况。由于其刚性非常大，扭矩输入部分36的挠性小得完全可以忽略。

如图7所示，为了满足计算扭转缓冲器42的刚度K2的需要，控制轴组体26由第一扭转弹簧54模型化，第一扭转弹簧54与扭矩输出部分28具有相同的刚度K1。该第一扭转弹簧54与同轴的第二扭转弹簧56串联布置，第二扭转弹簧56与扭转缓冲器42具有相同的刚度K2。与模支架16围绕扭转弹簧54、56的枢转轴线C具有相同角惯量J的压载物58，布置在第一扭转弹簧54的自由端，象征扭矩输出部分28，而与凸轮随动件40施加的扭矩类似的扭矩施加于象征扭转缓冲器42的第二扭转弹簧56的自由端。

起初非常高的固有频率f0，这里通过间置扭转缓冲器42而被减小，以最大限度地减小第二扭转弹簧56的自由端的扭转振动。扭转缓冲器42的刚度K2的这种确定是现有技术人员公知的，这里不予赘述。扭转缓冲器42的扭转刚度K2例如等于扭矩输出部分28的扭转刚度K1的一部分，例如约为1/5。

扭转缓冲器42的刚度K2的这种确定，旨在始终保持凸轮随动件40在对接区域22之后与凸轮槽21接触。

现在参照图3来说明模制装置12的工作情况。

当模制装置12经过生产路径的合模部分Pf时，如位于图3右部的模制装置12所示，凸轮随动件40不与任何凸轮槽接触。为此，模支架16弹性地恢复在其合模位置。在这种状态下，弹性机构44沿顺时针方向，使扭矩输入部分36的径向止挡件52限制在扭矩输出部分28的径向止挡件50上。

当模制装置12到达生产路径的开模部分Po的上游端时，如位于图3中部的模制装置12所示，凸轮随动件40以高速例如高于6米/秒的速度对接凸轮20的凸轮槽21。尽管凸轮槽21是弯曲的以缓冲对接冲击，但是，对接冲击仍足够强，以使由下部控制曲柄38产生的开模扭矩大于扭转缓冲器42的弹性机构44的预应力阈值。为此，通过压缩弹性机构44，扭矩输入部分36略快于扭矩输出部分28地沿逆时针方向枢转。

弹性机构44的这种压缩可减小对接冲击的强度，如曲线图6的实线所示，该曲线图以虚线示出对接冲击对于无扭转缓冲器的整体轴的强度。

由冲击产生的能量由弹性机构44贮存然后逐渐但是足够快速地释出，以使扭矩输出部分28完全枢转，直至模支架16的开模位置。

另外，扭转缓冲器42的挠性是这样的，当模制装置12沿凸轮20移动时，如图3左部所示，控制轴组体26中产生扭转振动，凸轮随动件40基本上始终保持与凸轮槽21接触。

在未示出的本发明的其他实施变型中，扭转缓冲器为机械型，轴向布置在上臂处。在这种情况下，扭矩输出部分竖直尺寸非常小，而扭矩输入部分的轴线从曲柄竖直延伸至上臂。因此，扭矩输入部分的一部分上端部接纳在扭矩输出部分的中央的槽座中。为了确定扭转缓冲器的刚度，只考虑扭矩输入部分的扭转刚度，而扭矩输出部分的挠性视为可以忽略。

根据未示出的其他实施变型，扭转缓冲器竖直布置在上臂与下部控制曲柄之间。在这种情况下，扭矩输入和输出的两个部分具有竖直延伸形状，它们各自的刚度保持用于确定扭转缓冲器的刚度。

根据另一个实施变型，控制轴组体具有两个扭转缓冲器，它们彼此竖直地错开。因此，一个中间部分竖直布置在扭矩输入部分和扭矩输出部分之间。

因此，本发明的布置可获得模支架16快速和精确的开模响应，也可避免凸轮随动件40过早磨损，尤其是限制对接冲击的强度，和避免凸轮随动件40在凸轮槽21上振动。

Claims (8)

1.模制装置(12)，尤其用于热塑性材料制的容器的成型，模制装置沿生产路径活动安装并具有至少两个模支架(16)，模支架在开模位置和合模位置之间被控制，模制装置(12)配有控制模支架(16)向模支架的位置中至少一个位置移动的控制轴组体(26)，控制轴组体(26)围绕轴线(C)枢转地进行安装，且具有：

-扭矩输出部分(28)，扭矩输出部分机械地连接于至少一个模支架(16)，用于传递枢转运动；

-扭矩输入部分(36)，扭矩输入部分具有偏心的凸轮随动件(40)，凸轮随动件(40)用于与凸轮槽(21)配合；

其特征在于，扭矩输出部分(28)和扭矩输入部分(36)形成控制轴组体(26)的两个不同的构件，彼此相对地同轴枢转，所述扭矩输入部分(36)通过至少一个扭转缓冲器(42)与扭矩输出部分(28)进行联接。

2.根据权利要求1所述的模制装置(12)，其特征在于，扭转缓冲器(42)具有至少一个弹性机构(44)，弹性机构在圆周上间置在扭矩输入部分(36)与扭矩输出部分(28)之间。

3.根据权利要求2所述的模制装置(12)，其特征在于，每个弹性机构(44)由螺旋弹簧形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模制装置(12)，其特征在于，扭转缓冲器(42)大致轴向布置在凸轮随动件(40)处。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的模制装置(12)，其特征在于，扭矩输出部分(28)的一联接区段(46)同心地插入在扭矩输入部分(36)的接纳槽座(48)中。

6.根据权利要求5所述的模制装置(12)，其特征在于，扭矩输出部分(28)的联接区段(46)配有外突径向止挡件(50)，外突径向止挡件在圆周上间置在扭矩输入部分(36)的接纳槽座(48)的内突径向止挡件(52)之间，弹性机构(44)预加应力地安装在两个相邻的止挡件(50，52)之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的模制装置(12)，其特征在于，扭转缓冲器(42)的弹性机构(44)的刚度，根据控制轴组体(26)围绕其轴线(C)的部分(28，36)的固有扭转频率(f0)加以确定，以便当模制装置(12)工作期间凸轮随动件(40)对接相关的凸轮槽(21)时，缓冲控制轴组体(26)的扭转振动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的模制装置(12)，其特征在于，扭转缓冲器(42)用于仅仅在控制模支架(16)开模的枢转方向中缓冲对接冲击。