CN109968595A - 将聚合物包覆成型到窗格模块上的模具及操作模具的方法 - Google Patents

将聚合物包覆成型到窗格模块上的模具及操作模具的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种注射模具和使用该注射模具生产窗格模块的方法。该注射模具包括第一模具部件和第二模具部件，第一模具部件和第二模具部件一起限定用于将窗格元件接纳就位以将边框元件围绕窗格元件的周向部分包覆成型的空间，其中，第一模具部件包括用于限定窗格元件在该空间内的预定位置的支承装置，其中，第二模具部件包括压力板，该压力板能够在所述空间内移动以用于使窗格元件压靠第一模具部件并用于限定出用来接纳注射的聚合物从而对边框元件的一部分的形状进行限定的腔，并且其中，一个或更多个主致动器操作性地连接至压力板以用于控制压力板在腔的位置。

Description

将聚合物包覆成型到窗格模块上的模具及操作模具的方法
技术领域
本发明涉及要被安装在窗框或窗扇中的窗格模块的制造。具体地，本发明涉及将聚合物包覆成型到窗格元件上、用于这种包覆成型的模具，以及操作所述模具的方法。
背景技术
在为竖向窗以及屋顶窗装玻璃时，窗格元件通常借助于通过螺钉被紧固至框架的窗玻璃型材连接至承载玻璃的框架，即，传统的窗扇。窗格元件借助于玻璃间隔件和玻璃夹件被保持就位。尽管已经证明该方法非常有效，但是该方法存在许多缺点，尤其是安装玻璃需要大量的不同的部件，以及不连续的支承可能对窗格元件造成潜在的破坏性应变的事实，特别是在使用传统的玻璃片窗格元件时，更是如此。这在窗格密封的破损和失效方面影响了窗格元件的寿命，并且窗格密封的破损和失效导致在片状元件之间的空间中形成冷凝。
近来，已经尝试为窗格元件设置模制的边框元件，从而形成窗格模块，并且将边框元件附接至框架。通过WO2010/088904已知的这种类型的窗格模块在生产窗时允许更大的灵活性，原因在于需要更少的部件，并且模制的边框元件沿着窗格元件的整个边缘提供连续的支承，从而在设计窗扇和/或框架构件时允许更高的自由度。先前与窗扇和/或框架构件相关联的某些功能——比如载荷承载——可以完全地或部分地由边框元件承担，并且可以通过以不同的方式将不同的窗格模块和不同的窗扇和/或框架构件组合来实现众多的窗产品。例如，PCT/DK 2008/050186涉及一种用于制造窗格模块的方法，该窗格模块适于安装在窗框中且包括窗格元件，该窗格元件包括在安装状态下要面向建筑物外部的第一片状元件和要面向建筑物内部的第二片状元件，所述片状元件、比如玻璃片被一个或更多个间隔构件分隔开。
EP 0384462中已经提供了一种就在不使用传统部件的情况下固定窗格元件的问题类似的解决方案。
然而，将聚合物包覆成型到窗格模块上并不容易。窗格元件被在单独的过程中制造——该单独的过程生产了尺寸和几何形状略有变化的窗格元件。例如，多层窗格元件的厚度在不同生产批次的窗格元件之间可能略有变化。此外，玻璃并不总是完全平坦的。总之，这些变化有时会在边框元件与玻璃相接的位置处引起毛边的形成。这在窗上是不被接受的，原因在于毛边在窗的正常使用中可能是可见的，并因此需要进行后处理来消除毛边，或者甚至更糟的是需要丢弃受毛边影响的窗格模块。
发明内容
因此，本发明的目的在于就窗格模块的生产而言减少毛边的形成，其中窗格模块包括模制到窗格元件上的聚合物边框元件。
该目的和其他目的通过根据本发明的第一方面的注射模具和根据本发明的第二方面的操作模具的方法来实现。
注射模具包括第一模具部件和第二模具部件，第一模具部件和第二模具部件一起限定适于接纳窗格元件的空间。此外，第一模具部件包括支承装置，该支承装置用于限定窗格元件在所述空间内的预定位置。另外，第二模具部件包括压力板，该压力板能够在所述空间内移动以用于使窗格元件压靠第一模具部件并且用于限定出用来接纳注入的聚合物从而对边框元件的要被模制到窗格元件的周向部分上的部分的形状进行限定的腔。一个或更多个主致动器操作性地连接至压力板以用于控制压力板在所述空间内的位置。通过将窗格元件布置在所述空间中使得能够实现将边框元件模制到窗格元件的周向部分上。模制到已经存在于模具中的部件上的这种类型的模制有时被称为包覆成型。在将聚合物注射到模具中之前，主致动器被操作成推动压力板靠着窗格元件的玻璃，使得压力板限制腔并以适合的压力相对于玻璃进行密封。压力板的可移动性使得能够实现窗格元件的厚度略微变化，从而允许窗格元件的生产公差不那么严格。
压力板还包括周向板部分，该周向板部分用于使窗格元件的周向部分压靠第一模具部件，其中，多个副致动器操性作地连接至压力板的周向板部分的相应的附接部分以用于控制各个相应的附接部分在所述空间内的位置。通过使各个相应的主致动器和副致动器以不同的方式移动，压力板可以以可控的方式变形至期望的形状，比如平的、非平的或略微穹顶形/凹形/凸形/双曲面形形状。在本公开的上下文内，穹顶形形状是双曲面形形状。此外，压力板的凹形或凸形形状是具有凹形或凸形横截面的形状。这允许该注射模具用于具有不同厚度和/或不同曲率的更大范围的窗格元件。因此，主致动器的运动独立于副致动器的运动被控制以使压力板变形。
压力板可以包括周向板部分，该周向板部分用于使窗格元件的周向部分压靠第一模具部件。另外，周向板部分呈大致矩形并因而包括两对相对的长形部分。此外，注射模具包括构造成用于使各个相应的长形部分弯曲的一个或更多个副致动器。通过使长形部分弯曲，可以使压力板更好地符合窗格元件的不同曲率并且由此更好的密封，从而使得减少毛边。
周向板部分可以呈大致矩形，从而包括在相应的拐角部分处接合的两对相对的长形部分。每个拐角部分操作性地连接至构造成控制压力板的相应的拐角部分的位置的一个或多个副致动器。此外，每个长形部分的相应的中央部分操作性地连接至至少一个主致动器以用于控制各个相应的中央部分的位置。通过调节拐角部分相对于中央部分的位置，周向板部分的每个长形部分可以被弯曲成使得矩形部分符合凸形或凹形的窗格元件。主致动器独立于拐角部分来控制相应的中央部分。如图4中所示，中央部分不是各个纵向部分的中点，而是从相邻的拐角部分16延伸得足够远以允许主致动器8和副致动器13使相应的纵向部分14、15相对于相邻的拐角部分16变形的较宽部分。针对中央部分的另一术语是“中间部分”，即，位于拐角部分16之间的部分。
成对的相对的中央部分可以借助于交叉杆被连接，所述交叉杆操作性地连接至所述至少一个主致动器，使得交叉杆的运动控制所连接的中央部分的运动。因此，这种构型允许所连接的中央部分同时移动，从而提供周向板部分的对称变形。此外，交叉杆允许使用仅一个致动器来控制两个中央部分。
这两对相对的中央部分可以借助于操作性地连接至所述至少一个主致动器的刚性结构被连接，使得刚性结构的运动同时控制所连接的这四个中央部分的运动。因此，这种构型允许所连接的这四个中央部分同时移动，从而提供周向板部分的对称变形。此外，刚性结构允许使用仅一个主致动器来控制所有四个中央部分。
刚性结构可以包括交叉形载荷分配构件。该交叉形载荷分配构件对使中央部分移动所需的力进行有效的分配且同时保持较轻的重量。
此外，交叉杆或刚性交叉形结构可以与压力板一体地形成。例如通过对具有一致的厚度的板进行机加工以移除交叉杆或交叉形结构周围的材料，交叉杆或交叉形结构可以与压力板一体地形成。材料可以例如通过铣削、激光切割或水喷射被去除。通过保持与压力板成一体的交叉杆或交叉形结构，以低成本实现了稳固的压力板。
致动器中的至少一些致动器可以是液压缸，这些液压缸设置有感测施加在各个缸中的压力的压力传感器。液压缸和压力传感器的设置使得能够改善对施加至压力板的各个部分和拐角的压力的控制。
压力板的周向部分可以设置有用于相对于窗格元件的玻璃进行密封的弹性垫圈。弹性垫圈很好地相对于窗格元件的玻璃密封并将施加的压力分布在限于变形垫圈区域的明确限定区域上。因此，基于由相应的致动器施加的力，更容易地确定密封压力。
如上所述，本发明的第二方面涉及使用根据上面第一方面的注射模具来生产窗格模块的方法。该方法包括下述步骤：
打开注射模具，
将窗格元件靠着支承装置定位在形成于第一模具部件与第二模具部件之间的空间中，
操作所述主致动器和副致动器中的至少一些致动器以使压力板移动至使窗格元件的可用空间增大的位置，
闭合模具，
操作所述致动器中的至少一些致动器以对压力板的形状进行调节，
操作致动器以使压力板压靠窗格元件，以及
将聚合物注射到模具的腔中以形成边框元件。
通过调节压力板的形状，注射模具适于一系列的窗格元件或适于具有不同厚度和曲率。这又改善了注射模具与窗格元件之间的密封，从而使得减少了毛边的形成。
该方法可以包括对由相应的致动器施加的压力进行测量且同时移动致动器以使相应的所测量的压力达到相应的预定阈值。通过研究所施加的压力，可以对窗格元件的周向部分的每个部分施加合适的压力，从而促使对压力板与窗格元件之间的密封的更好控制。例如，如果需要相对较小的压力来使压力板变形，则所测量的压力主要取决于窗格元件的抗变形性，其中，可以将适合的压力均匀地施加在窗格元件周围。
此外，阈值是基于与压力板的固有抗变形性相关的基准数据的。在压力板的抗变形性相对于由压力板作用在窗格元件上的所需表面压力不可忽略的情况下，先前对压力板的固有抗变形性的研究是有帮助的。先前对压力板的固有抗变形性的研究于是可以获得由致动器增加的压力有多少被压力板的变形吸收并且因此由致动器施加的压力有多少被窗格元件吸收。因此可以在不破坏窗格元件的情况下实现窗格元件与压力板之间的适当密封。
附图说明
现在将参照示意图中所示的非限制性实施方式对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的注射模具的分解立体图；
图2是示出了配装在第二模具部件中的压力板的立体图；
图3是示出了第二压力板的顶部和第一压力板的支承装置的立体图；
图4是示出了其中定位有用于包覆成型的窗格元件的第一模具部件和示出了其中一些部件被隐去以使主致动器和副致动器被示出为连接至压力板7的第二模具部件的立体图；
图5是其中定位有用于包覆成型的窗格元件的第一模具部件的俯视图；以及
图6是从上方观察的示出了也在图5中示出的具有窗格元件的第一模具部件的立体图。
附图标记列表
1 注射模具 11 衬套
2 第一模具部件 12 (压力板的)周向板部分
3 第二模具部件 13 副致动器
4 窗格元件 14 一对纵向部分
5 边框元件 15 一对纵向部分
6 支承装置 16 拐角部分
7 压力板 17 中央部分
8 主致动器 18 窗格模块
9 纵向轴线 19 第一模具部件的侧芯
10 导引轴 20 窗格模块
具体实施方式
图1至图4中示出了根据本发明的第一实施方式的注射模具1。注射模具1包括第一模具部件2和第二模具部件3，第一模具部件2和第二模具部件3一起限定了用于将窗格元件4接纳就位以用于将边框元件5围绕窗格元件4的周向部分的包覆成型的空间。此外，第一模具部件2包括用于限定窗格元件4在该空间内的预定位置的支承装置6。支承装置6包括用于可选地将窗格元件保持至第一模具部件的周向脊部和连接至气动系统的多个球支承件和吸盘。在其他实施方式中，支承装置可以具有一些其他合适的构型。此外，第二模具部件3包括压力板7，该压力板7能够在所述空间内移动以用于使窗格元件4压靠第一模具部件2并且用于限定出用来接纳注射的聚合物从而限定边框元件5的一部分的形状的腔。主致动器8操作性地连接至压力板7以用于控制压力板7在所述空间内的位置，但是可以代替地使用若干主致动器8。压力板7被相对于第二模具部件3导引成沿着法向于第一模具部件2与第二模具部件3或窗格元件4之间的分型面的纵向轴线9(参见图1)移动。压力板7由可滑动地支承在第二模具部件3中的相应的衬套11中的两个导引轴10导引(参见图1、图3和图4)，但是也可以代替地使用任何其他合适的导引装置。在该实施方式中，控制压力板7的运动的主致动器8通过可移动轴——主致动器8的该可移动轴延伸穿过第二模具部件3中的孔而延伸至主致动器8的该可移动轴所附接的压力板7——而附接至第二模具部件3的外部。然而，可以代替地使用用于借助于致动器而实现压力板7沿着纵向轴线9的受控运动的任何其他合适的装置。
压力板7包括用于使窗格元件4的周向部分压靠第一模具部件2的周向板部分12。多个副致动器13操作性地连接至压力板7的周向板部分12的相应的附接部分，以用于控制各个相应的附接部分在所述空间内的位置(参见图4，在图4中第二模具部件被隐去以便更好地示出用于控制压力板的变形的致动器13)。每个附接部分的位置基本上沿着纵向轴线9(即平行于纵向轴线9)变化。
由于窗户通常是矩形的，因此周向板部分12通过形成为大致矩形而相应地适配，从而包括在相应的拐角部分16处接合的两对相对的长形部分14、15。每个拐角部分16操作性地连接至构造成控制压力板7的相应的拐角部分16的位置的一个或更多个副致动器13。此外，每个长形部分14、15的相应的中央部分操作性地连接至主致动器8以用于控制各个相应的中央部分的位置。这两对相对的中央部分14、15借助于操作性地连接至主致动器8的刚性结构连接，使得刚性结构的运动同时影响所连接的这四个中央部分的运动/旋转。例如，如果所公开的实施方式的所有副致动器13保持静止在相同的水平处而同时主致动器8移动，则中央部分和拐角部分不会移动太多，而是会略微地旋转或扭曲以与被加载的刚性结构的变形形状一致。当然，致动器的所有运动都是相对运动，使得相应的变形也可以通过保持主致动器静止同时代替地移动副致动器13来实现，或者通过主致动器8和副致动器13两者的相对运动来实现。此外，应当理解的是，对于本发明的所有实施方式而言，任何主致动器和副致动器可以是相同的致动器，并且术语主和副仅用于在描述致动器的相互关系时对其进行引用。因此，主致动器和副致动器可以单独使用或一起使用，以用于在所述空间内移动压力板和/或用于使压力板变形。压力板7然后将变成略微呈穹顶形形状，即双曲面形状，其中，在聚合物注射之前和/或聚合物注射期间，如果窗格元件4的形状呈穹顶形/双曲面，则压力板7的穹顶形状可以被适应。压力板7的形状的进一步适应可以通过操作主致动器8或副致动器13来完成。刚性结构包括与压力板7一体地形成的交叉形载荷分配构件。交叉形结构的四个“端部”中的每个端部与长形部分的四个中央部分中的相应的一个中央部分接合。主致动器8和副致动器13可以是液压缸。液压缸可以设置有用于感测施加在各个液压缸中的压力的压力传感器。压力板的周向部分12可以设置有用于密封抵靠窗格元件的玻璃的弹性垫圈(未示出)。弹性垫圈在压力板的面向窗格元件4的那一侧上完全围绕压力板的周向部分延伸。弹性垫圈很好地相对于窗格元件的玻璃密封。并且将施加的压力分配在限于变形的垫圈的区域的明确限定的区域上。因此，基于由相应的致动器施加的力，更容易确定密封压力。
如上所述，本发明的第二方面涉及一种使用根据上述第一方面的注射模具1生产窗格模块18的方法。该方法包括以下步骤：
打开注射模具1，
将窗格元件4靠着支承装置6定位在形成于第一模具部件2与第二模具部件3之间的空间中，
操作所述致动器8、13中的至少一些致动器以将压力板7移动至使窗格元件4的可用空间增大的位置，
闭合模具1，
操作所述致动器8、13中的至少一些致动器以调节压力板7的形状，操作致动器8、13以迫使压力板7抵靠窗格元件4，以及
将聚合物注射到模具1的腔中以形成边框元件5。对压力板7的形状进行调节以使压力板7的形状配合窗格元件4从而在窗格元件4上施加均匀的压力或者使压力板7密封抵靠窗格元件4从而避免形成毛边。
本领域技术人员应理解的是，模具的任何侧芯19或其他移动部件必须以正确的顺序移动以便正确地相互作用、导引互锁和打开。例如，四个可见的侧芯19与第二模具部件3和第一模具部件2相互作用，以共同限定使边框元件5成形的模具腔。根据边框元件设计的要求，可能需要更少或更多数量的侧芯19、或者完全不需要侧芯。
此外，压力板7的形状的调节可能仅对于来自同一生产批次的窗格元件中的较大系列的窗格元件中的第一窗格元件(第一系列的窗格元件)而言是必要的，这是因为来自同一生产批次的窗格元件往往具有相同的厚度和形状。因此，第一次包覆成型可能会呈现毛边，然后可以相应的地调节压力板7并且随后用新的窗格元件再次测试。因此，一旦毛边开始形成，就必须调节压力板7的形状以解决形成的毛边。了解压力板需要进行何种调节的替代性方式是对要包覆成型的窗格元件4进行3d扫描，然后使用这些测量结果来获得压力板7的合适形状，其中，通过知晓压力板7对于特定变形的力需求，或者通过对压力板7进行连续/迭代3d扫描且随后通过操作致动器来调节压力板7的形状直到实现压力板7的期望形状为止，压力板7可以被相应地调节。
该方法可以包括测量由相应的致动器8、13施加的压力同时移动致动器8、13以使相应的测量压力达到相应的预定阈值。阈值基于与压力板的固有抗变形性相关的基准数据。该基准数据可以通过使压力板7在多种预定构型——例如在多个步骤中从松弛的平面形状变形至略微正或负的穹顶形状，其中每个步骤对应于一种构型——之间逐渐变形来获得。对于每种构型而言，针对主致动器和副致动器中的每一者记录感测到的压力。随后，通过研究在移动致动器时感测到的压力并将该压力与基准数据进行比较，可以获得窗格元件与压力板的每个相应的拐角部分或中央部分之间的压力/力。因此，可以将压力板7逐渐朝向窗格元件4移动，直到在一个或更多个致动器处压力增大为止。然后压力被允许增大至预定阈值，然而这时相关的致动器被调节成释放或保持压力，同时其他致动器被操作以将压力板的相应的部分移动得更靠近窗格元件，直到那些致动器的相应的压力也增大到其相应的阈值为止。替代性地或附加地，致动器的运动可以被限制于预定的构型，使得压力板首先被置于第一构型，并且通过感测到致动器的压力增大而使压力板降低以探测窗格元件的形状，然后压力板被略微移动远离窗格元件并且压力板的形状被改变到第二构型，该第二构型随后被用于探测。通过相应地反复探测，通常可以发现与窗格元件4的形状最相匹配的构型，其中，窗格元件4与压力板7之间的压力被均匀地分布在压力板7上或压力板7的周向部分12上。此处，通过将测量的压力与当前使用的构型的基准压力进行比较，基准数据被用来确定压力是否均匀分布。

Claims (13)

1.一种注射模具(1)，所述注射模具(1)包括第一模具部件(2)和第二模具部件(3)，所述第一模具部件(2)和所述第二模具部件(3)一起限定适于接纳窗格元件(4)的空间，
其中，所述第一模具部件(2)包括支承装置(6)，所述支承装置(6)用于限定所述窗格元件(4)在所述空间内的预定位置，
其中，所述第二模具部件(3)包括压力板(7)，所述压力板(7)能够在所述空间内移动以用于使所述窗格元件(4)压靠所述第一模具部件(2)并且用于限定出用来接纳注射的聚合物从而对边框元件(5)的要被模制到所述窗格元件(4)的周向部分上的部分的形状进行限定的腔，
其中，一个或更多个主致动器(8)操作性地连接至所述压力板(7)以用于控制所述压力板在所述空间内的位置，
其中，所述压力板(7)包括周向板部分(12)，所述周向板部分(12)用于使所述窗格元件(4)的周向部分压靠所述第一模具部件(2)，以及
其中，多个副致动器(13)操作性地连接至所述压力板(7)的所述周向板部分(12)的相应的附接部分，以用于控制各个相应的附接部分在所述空间内的位置。
2.根据权利要求1所述的注射模具(1)，其中，所述压力板(7)包括周向板部分(12)，所述周向板部分(12)用于使所述窗格元件(4)的周向部分压靠所述第一模具部件(2)，其中，所述周向板部分(12)呈大致矩形并因而包括两对相对的长形部分(14、15)的，以及
其中，所述注射模具(1)包括构造成用于使各个相应的长形部分弯曲的一个或更多个副致动器(13)。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的注射模具(1)，其中，所述周向板部分(12)呈大致矩形，从而包括在相应的拐角部分处接合的两对相对的长形部分(14、15)，
每个拐角部分操作性地连接至构造成控制所述压力板(7)的相应的拐角部分的位置的一个或更多个副致动器(13)，其中，每个长形部分的相应的中央部分操作性地连接至至少一个主致动器(8)以用于控制每个相应的中央部分的位置。
4.根据权利要求3所述的注射模具(1)，其中，成对的相对的中央部分(14、15)借助于交叉杆被连接，所述交叉杆操作性地连接至所述至少一个主致动器(8)，使得所述交叉杆的运动控制所连接的所述中央部分的运动。
5.根据权利要求4所述的注射模具(1)，其中，所述两对相对的中央部分(14、15)借助于操作性地连接至所述至少一个主致动器(8)的刚性结构被连接，使得所述刚性结构的运动同时控制所连接的这四个中央部分的运动。
6.根据权利要求5所述的注射模具(1)，其中，所述刚性结构包括交叉形载荷分配构件。
7.根据权利要求5或6所述的注射模具(1)，其中，所述交叉杆或刚性交叉形结构与所述压力板(7)一体地形成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的注射模具(1)，其中，所述主致动器(8)和所述副致动器(13)中的至少一些致动器为液压缸，所述液压缸设置有用于感测施加在各个缸中的压力的压力传感器。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的注射模具(1)，其中，所述压力板的所述周向部分(12)设置有用于相对于所述窗格元件的玻璃进行密封的弹性垫圈。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的注射模具(1)，其中，所述压力板(7)由以可滑动的方式支承在所述第二模具部件(3)中的对应的衬套(11)中的两个导引轴(10)导引。
11.一种使用注射模具(1)生产窗格模块(20)的方法，所述注射模具(1)包括第一模具部件(2)和第二模具部件(3)，所述第一模具部件(2)和所述第二模具部件(3)一起限定适于接纳窗格元件(4)的空间，
其中，所述第一模具部件(2)包括支承装置(6)，所述支承装置(6)用于限定所述窗格元件(4)在所述空间内的预定位置，
其中，所述第二模具部件(3)包括压力板(7)，所述压力板(7)能够在所述空间内移动以用于使所述窗格元件(4)压靠所述第一模具部件(2)并且用于限定出用来接纳注射的聚合物从而对边框元件(5)的要被模制到所述窗格元件(4)的周向部分上的部分的形状进行限定的腔，以及
其中，一个或更多个主致动器(8)操作性地连接至所述压力板(7)以用于控制所述压力板在所述空间内的位置，
所述方法包括下述步骤：
打开所述注射模具，
将所述窗格元件(4)靠着所述支承装置(6)定位在形成于所述第一模具部件(2)与所述第二模具部件(3)之间的空间中，
操作所述主致动器(8)和所述副致动器(13)中的至少一些致动器以使所述压力板(7)移动至使所述窗格元件(4)的可用空间增大的位置，
闭合所述模具(1)，
操作所述致动器(8、13)中的至少一些致动器以对所述压力板(7)的形状进行调节，
操作所述致动器(8、13)以迫使所述压力板(7)靠着所述窗格元件(4)，
将聚合物注射到所述模具(1)的所述腔中以形成所述边框元件(5)。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括对由相应的所述致动器施加的压力进行测量且同时移动所述致动器以使相应的所测量的压力达到相应的预定阈值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述阈值是基于与所述压力板(7)的固有抗变形性相关的基准数据的。
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