CN111132813A - 用于制造由塑料制成的中空体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用深冲工具或吹塑工具通过吹塑或深冲来制造由塑料制成的中空体的方法，该方法包括由热塑性塑料挤压预成型件，该方法包括对预成型件的壁厚控制，其中，在预成型件的至少一个参考点上，在模具腔侧上，在模具内对预成型件的壁厚进行测量，将所获得的测量值作为实际值与预定目标值进行比较，并且在挤出周期期间或挤出周期之间触发壁厚控制，以根据实际值与目标值之间的偏差改变预成型件的壁厚。

Description

用于制造由塑料制成的中空体的方法

技术领域

本发明涉及一种使用深冲工具或吹塑工具通过吹塑或深冲来制造由塑料制成的中空体的方法，该方法包括由热塑性塑料挤压预成型件，该方法包括对预成型件的壁厚控制。

背景技术

用于在挤出期间控制预成型件的壁厚的方法在现有技术中是公知的。在对预成型件的整个圆周或整个宽度(WDS)或预成型件的部分长度或圆周或宽度(PWDS)的壁厚控制中进行基本区别。壁厚控制用于保持具有沿着预成型件的纵向方向的不同量的塑料熔体的体积区域，使得可在随后的吹塑工艺或深冲工艺中制造具有均匀壁厚的中空体。具体地，在挤出吹塑的情况下，预成型件在重力方向上在敞开的工具上方挤出。因此，预成型件由于重量而伸长。当在工具内模制或重新模制时，存在预成型件的进行不同程度拉伸的区域，这意味着工具中的预成型件在不同点处具有不同的壁厚。

在所谓轴向壁厚控制的情况下，通常根据预成型件形成期间的要求遵循控制值曲线，其通过膨胀或减小喷嘴间隙来控制塑料熔体的通过。另外地或替代地，还可设置为改变提供塑料熔体的挤出机的挤出机螺杆的速度来增加或减少流。

预成型件的材料厚度通常在纵向方向上控制，并且在复杂模制体的情况下，通常也在圆周方向上通过在预成型件形成期间进行的壁厚程序来控制。在用于壁厚控制的已知方法中，通常使用重量测量作为控制变量。

用于通过吹塑制造由塑料制成的中空体的方法是已知的，例如从DE102008052608B3中可知，其中调节预成型件的形成以便产生在预成型件的纵向方向上变化的壁轮廓。从该文献中已知的方法使用中空体的净重、下段塞的重量和上段塞的重量作为壁厚控制的控制变量。

用于壁厚控制的已知方法不包括来自产品质量控制的任何反馈。

通常已知的是，不时地随机检查成品中空体的壁厚，并相应地调节挤压过程的参数。

该过程不可避免地导致生产中的浪费。

发明内容

因此，本发明的目的是改进一种用于制造由上述类型的塑料制成的中空体的方法，使得可制造具有限定的壁厚的中空体而不会浪费。

该目的通过权利要求1的特征来实现。本发明的有利设计由从属权利要求产生。

本发明的一个方面涉及一种使用深冲工具或吹塑工具通过吹塑或深冲来制造由塑料制成的中空体的方法，该方法包括挤出由热塑性塑料制成的预成型件，该方法包括对预成型件的壁厚控制，其中，在工具内在预成型件的至少一个参考点上在模腔侧上进行对预成型件的壁厚的测量，将所获得的测量值作为实际值与预定目标值进行比较，并且触发壁厚控制，从而在挤出期间或在挤出循环之间根据实际值与目标值之间的偏差改变预成型件的壁厚。

根据本发明的方法包括使用至少一个挤出头连续或不连续地挤出热塑性塑料，一个或多个挤出机可连接至挤出头。在本发明的意义上，应将不连续挤出理解为将热塑性物质挤出至所谓的储存头的储存容积中，储存头间歇地将组合物以预成型件的形式喷出。在本发明的意义上并且通常理解为连续挤出是指挤出的增塑的热塑性模塑组合物从挤出头连续出现。一旦一个或多个预成型件已达到预定长度，就将其从挤出头中取出，并且例如放置在工具的打开且随后关闭的部分之间。

该方法可包括挤出单层或多层预成型件。该方法可包括挤出管状预成型件或片状预成型件。该方法可包括挤出管状预成型件，其在从挤出头出来时或之后立即进行切割并展开成片状预成型件。

预成型件的壁厚的变化可动态地控制，即在挤出期间，但是也可循环地进行变化。可通过参数化存储在电子控制和调节设备中的壁厚程序来进行改变。

如果预成型件挤压成管状预成型件，则可通过放置在管状预成型件中的测量喷枪或通过设置在吹制心轴上的测量装置来进行测量。当在本专利申请中提到多个预成型件时，这意味着几个预成型件的平行挤压和几个预成型件的顺序挤压。

在根据本发明的方法的优选变型中，设置了将预成型件作为片状增塑预成型件放置在敞开的吹塑工具中，并且首先使用来自挤出的增塑热在吹塑工具内模塑成壳状中间产品，其中，在另一方法步骤中将中间产品连接在一起以形成封闭的中空体，其中，当吹塑工具打开或关闭时，在模塑中间产品之后进行测量。

在测量期间，壳状中间产品中的至少一个优选地固定在敞开的吹塑工具中。这种固定可例如通过向吹塑工具的相关局部腔施加负压来进行。替代地，可设置机械固定(底切、压紧装置)。

所使用的吹塑工具可具有例如三个或更多个工具部件，其中至少两个部件各自形成其中形成壳状中间产品的局部腔。根据本发明的方法，可设置的是，例如，由增塑热塑性塑料制成的扁平片状预成型件首先放置在各自具有局部腔的工具的部件之间，并且工具的部件靠着设置在预成型件之间的工具分隔器或中间框架进行封闭，以及预成型件插入至局部腔中，并且使用差压进行模制。

在单独的方法步骤中，可在壳状中间产品成形之后打开工具，并且可将内置部件或附加部件连接至至少一个壳状中间产品上，仅在实际值与目标值之间的偏差不超过预定变量的情况下进行连接内置部件的步骤。

通过再次关闭工具，可将壳状中间产品组装成成品中空体。

该方法可分两个或三个阶段进行。

在第一步骤中，工具的部件可靠着工具分隔件移动，该工具分隔件专门用于密封工具，以便首先通过施加压差来形成壳状中间产品。然后，可再次打开吹塑工具，并且在进一步的方法步骤中，可例如通过操作机器人或通过连接框架或任何类型的中心工具将内置部件连接至仍然是热塑料的壳状中间产品。如果先前记录的测量值不好，即在一个点或另一个点处的预成型件的壁厚不对应于预定目标值，则根据本发明的方法可用于排放根据本发明方法的壳状中间产品，其优点在于省略了连接内置部件的方法步骤。

在上述解释的意义上，两阶段意味着该方法可替换地用包括中心工具的工具来执行，其中，壳状中间产品的模制、测量以及如果合适的话内置部件的装配在吹模半模最初靠着中心工具闭合之后执行。在第二闭合运动中，在吹塑半模之间的中心框架或工具芯已移除之后，壳状中间产品被彼此焊接。

在本文中，三阶段意味着吹塑半模首先抵靠密封框架移动，然后，中间产品成形，然后，吹模工具抵靠连接框架打开和闭合，以便将至少一个内置部分紧固至至少一个壳状中间产品。在模制中间产品之后立即进行测量，即，在第二吹塑半模靠着连接框架闭合之前进行测量。在再次打开吹塑半模之后，移除连接框架，并且再次将吹塑半模彼此抵靠地关闭，以便连接壳状中间产品。

内置部件或附加部件的安装可通过焊接和/或铆接来进行。内置部件或附加部件的安装可借助于放置在工具的打开部件之间的操作机器人或连接框架来实现。

根据本发明，可设置的是，壁厚的测量可在安装内置部件之前进行，并且优选地在为内置部件设置的接合表面的区域中进行。在焊接或铆接内置部件的情况下，这也确保了该区域中的讨论中的壁厚的尺寸足以用于焊接或铆接。

方便地在模腔侧进行测量，即，当所讨论的预成型件从远离局部腔的侧部模制成工具的相应局部腔中的壳状中间产品时。

根据本发明的方法可使用选自包括触觉传感器、超声波传感器、电容传感器或光学传感器的一组测量装置中的至少一个测量装置来执行。

作为触觉传感器，例如，可考虑弹簧加载按钮，其可附接至连接框架、中间框架、工具分隔器或所谓的芯作为中心工具。

该测量优选地用光学传感器进行，例如通过激光传感器进行。为此目的，可设置的是，例如将用于距离测量的一个或多个激光传感器附接至中间框架、连接框架或工具分割器。激光传感器可安装在固定位置，例如在中间框架上，并且与要制造的中空体的内部对准。通过激光传感器，可测量到壳状中间产品内部的距离。

从光学传感器到所讨论的局部腔的内部的距离可通过传感器系统的初始零位置设置来确定，例如在生产开始时。到局部腔的距离和到壳状中间产品的距离之间的差异给出了在壳状中间产品的相应位置处的壁厚，并且，如果合适的话，给出了最终的中空体的壁厚。这种零位置设置可在生产期间不时地进行，例如在用于温度补偿的一天期间波动的温度下进行。工具的温度也可在特定的生产周期内变化，并使得有必要重复设定。当设置或校准传感器时，有意义的是，可考虑由塑料制成的冷却中空体的预期收缩延迟，例如在设置期间以所谓的偏移的形式。

该方法优选地包括使用多个激光传感器在不同点处进行一个或多个壳状中间产品的壁厚的测量。

合适的激光传感器例如是使用以一定角度照射待测量物体的激光源的传感器。作为激光传感器的一部分的电子图像转换器记录散射光，例如CCD或CMOS传感器或PSD。利用光束方向和传感器与光源之间的距离的知识，可确定从物体到传感器的距离。在本申请的意义上，术语激光传感器包括至少一个激光源和电子图像转换器，为了简单起见，在上面将其称为传感器。

壁厚控制或壁厚调节优选在机器控制中的控制和调节装置作用于挤出头上的喷嘴间隙调节时进行。用于壁厚控制的程序可存储在控制和调节装置中，例如，该程序在每个循环期间运行。壁厚控制可在轴向和径向上进行，在一个或多个预成型件的整个圆周或整个宽度上进行，或者在一个或多个预成型件的圆周或宽度的部分上进行。壁厚控制可在挤出过程中动态地进行，或者在各个挤出循环之间静态地进行。

附图说明

下面将参考附图中所示的实施方式来解释本发明。

在附图中：

图1是用于根据所谓的半壳方法生产中空体的吹塑工具的腔的示意图，其示出了在该方法中使用的测量装置的校准；

图2是对应于图1中的示意图，其示出了测量过程；以及

图3是在测量过程期间激光传感器的示意图，其示出了激光传感器的操作。

具体实施方式

下面使用所谓的半壳方法来解释根据本发明的方法。这是一种挤出吹塑方法，其中将两个预成型件作为由热塑性塑料制成的片状增塑预成型件放置在敞开的吹塑工具中，并且首先使用来自挤出的增塑的热量在吹塑工具内形成壳状中间产品，其中，中间产品在另一方法步骤中连接在一起，以形成封闭的中空体。或挤压管状预成型件，其在相对侧上纵向切割，或挤压两个片状预成型件。预成型件优选地在重力方向上挤出，一个或多个挤出头可直接布置在吹塑工具上方。如开始已经提到的是，根据本发明的方法也可作为常规的挤出吹塑方法或作为深冲方法进行。

在附图中，示意性地示出了吹塑工具的腔1。为了简单起见，省略了吹塑工具的部件。吹塑工具包括两个局部腔，每个腔均形成在所谓的吹塑半模3中。每个吹塑半模3均设置在吹塑机的模具夹紧台板上。

模具夹紧台板转而布置在锁定框架上，并且可经由锁定框架朝向彼此和远离彼此移动。吹塑工具还包括作为中间框架2的中心工具和可选的连接框架，该连接框架可设置在共同的机器框架上。

在图1中，仅示出了吹塑工具的空腔，由3表示的吹塑半模靠着中间框架2闭合。两个激光传感器4附接至中间框架2，具体是在为此目的而设置的中间框架2的预定位置上。图1示出了校准激光传感器4的过程。通过激光传感器4来测量从中间框架2的相关点至局部腔内部的距离。图1所示的传感器系统的校准或零位置设置的过程最初在生产开始时执行，然后以不规则的间隔不时地执行。这种校准每一次都是必需的，从而例如补偿一天中的温度变化。在校准期间，例如，还可设置偏移，其考虑例如要制造的中空体的收缩延迟。

图2示出了在中空体的制造方法期间的测量过程。测量过程还通过激光传感器4进行，由此，如图2中示意性示出的是，壳状中间产品5已在吹塑工具的腔1中形成。在图2所示的方法步骤中，壳状中间产品5仍然处于热塑状态，并且可选地使用负压固定在局部腔中。当壳状中间产品5处于图2所示的状态并且吹模半模靠着中间框架闭合时，执行测量过程。在各种情况下测量从中间框架的相关激光传感器4至壳状中间产品5的内侧上的参考点的距离，壳状中间产品5的内侧即指向腔中的侧部。用空工具的测量和紧接在壳状中间产品5形成之后的测量之间的差异导致壳状中间产品5的壁厚。

将测量值提供给调节和控制装置，根据与给定目标值的偏差，相应地触发壁厚控制，以便实现控制中的动作或壁厚程序中的动作。

在本发明的意义上，参考点选择为对于成品中空主体的壁厚或对于内置部件或附加部件的安装关键的参考点。

图3示出了使用激光传感器4的激光测量方法。该方法作为三角测量过程进行。从激光源6发射的激光束以一定角度射到物体上，在当前情况下，射到在局部腔中形成的壳状中间产品5上，由壳状中间产品5反射，并由电子图像转换器7检测。来自和到达物体的光线之间的连接形成三角形，这使得能够几何确定至物体的距离。

附图标记的说明

1 腔

2 中间框架

3 吹塑半模

4 激光传感器

5 中间产品

6 激光源

7 电子图像转换器

Claims (11)

1.一种使用深冲工具或吹塑工具通过吹塑或深冲来制造由塑料制成的中空体的方法，所述方法包括由热塑性塑料挤出预成型件，所述方法包括对所述预成型件的壁厚控制，其中，在所述工具内在所述预成型件的至少一个参考点上所述模腔侧上进行对所述预成型件的所述壁厚的测量，将所获得的测量值作为实际值与预定目标值进行比较，并且在挤出期间或挤出循环之间触发所述壁厚控制，以根据所述实际值与所述目标值之间的偏差来改变所述预成型件的所述壁厚。

2.根据权利要求1所述的方法，使用吹塑工具，其中，所述预成型件挤压成管状预成型件，其特征在于，所述测量通过放置在所述管状预成型件中的至少一个测量探针或通过设置在吹制心轴上的至少一个测量装置来进行。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述预成型件作为片状增塑预成型件放置在敞开吹塑工具中，并且首先使用来自挤出的增塑热量在所述吹塑工具内形成壳状中间产品，其中，所述中间产品在进一步的方法步骤中接合在一起，以形成封闭的中空体，其中，所述测量在模塑所述中间产品之后进行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述壳状中间产品接合以形成所述中空体之前，将至少一个内置部件接合至至少一个壳状中间产品，其中，在安装所述内置部件之前进行所述壁厚的测量，并且优选地在为所述内置部件设置的接合表面的区域中进行所述壁厚的测量，并且其中，接合所述内置部件的步骤仅在所述实际值与所述目标值之间的偏差不超过预定变量的情况下进行。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，所述壳状中间产品在所述测量过程中固定在所述吹塑工具内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量通过至少一个测量装置进行，所述测量装置选自包括触觉传感器、超声波传感器、电容传感器或光学传感器的测量装置组，所述光学传感器具体为激光传感器。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量通过至少一个测量装置进行，所述至少一个测量装置在为所述测量目的而设置的至少一个测量点处安装在所述吹塑工具的工具分隔器、接合框架或中间框架上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测量作为光学测量进行，具体作为激光测量进行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述壁厚控制引起挤压头上的喷嘴间隙调节。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，设置所述测量装置的初始且可能重复的零位置设置或校准。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述实际值与所述目标值之间存在差异的情况下，所述壳状中间产品从所述过程中以给定量排出产品。

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