CN112672869A - 用于形成气密性密封管帽的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种由管状构件形成容器的方法包括以下步骤：将管状构件定位在支撑结构上，移动注射模制模具的压板以接合管状构件从而形成腔体，并且将材料注射到腔体中。

Description

用于形成气密性密封管帽的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请根据《美国法典》第35章第119(e)条要求于2018年9月10日提交的名称为“用于形成气密性密封管帽的方法和设备”的美国临时专利申请号62/729,072的优先权，通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明涉及一种通过将一体式封端件模制到管状构件的开口端上而形成具有壁的容器的方法。

背景技术

尽管众所周知的使用具有带封端底部的环形圆柱形侧壁的容器，例如这样的药瓶，但用于生产这种容器的方法是广泛多样的。在一些情况下，圆柱形容器可使用吹塑或注射模制技术模制为单元。这样的方法需要大型的、专用的工具，该工具的尺寸适合于所需容器的特定容积。这样的方法要求在确认闸门位置和严格控制整个模具上的温度以正确地形成部件方面的大量投资。此类方法针对小批量是昂贵的并且成本过高。

一种替代方法是对圆柱形构件的端部应用圆柱形坯料并且粘合封端件或帽。该方法比上面讨论的模制方法需要更少的资本投资，但是更加劳动密集，并且需要严格控制圆柱形坯料和封端件的公差以保持一致的尺寸。在一些情况下，在添加封端件之后将完成的单元修整至一定长度。

现代精益制造的关键方面是需要维持最少的存货并且提供灵活的制造过程，以交付不同客户需求。由于客户订购了不同尺寸的容器，因此需要以低成本、快速周转以及针对客户需要定制尺寸的能力来提供那些容器。

发明内容

本公开包括一个或更多个在所附权利要求书中列举的特征和/或以任何组合形式可以包括可授予专利权的主题的以下特征。

根据本公开的第一方面，一种由管状构件形成容器的方法包括以下步骤：将管状构件定位在支撑结构上，移动注射模制模具的压板以接合管状构件从而形成腔体，以及将材料注入腔体中。将管状构件定位在定位器上的步骤包括将定位器定位在支撑件上，使得支撑件的定位器相对于支撑件的柱定位管状构件。柱被配置成限定腔体的用于接收被注射到该腔体中的材料的第一侧。移动注射模制模具的压板以与管状构件接合的步骤包括压板移动结构的一部分，该结构的一部分被配置成限定腔体的用于接收被注射到腔体中的材料的第二侧；并且限定腔体与管状构件的外表面对应的侧壁。将材料注入该腔体中包括形成塞子的材料，塞子接合管状构件的内表面以形成气密性密封。该材料进一步形成用于管状构件的帽，该材料填充管状构件的末端与腔体之间的任何空间以形成管状构件的壁的延伸部，使得容器具有由定位器与腔体的末端之间的距离限定的长度。

在一些实施例中，在压力下以增塑状态注射材料。

在一些实施例中，允许材料在腔体中冷却以形成容器的最终形状。

在一些实施例中，该方法进一步包括沿着柱的长度调节定位器的位置以便调节管状构件的长度的变化。

在一些实施例中，支撑件被定位在载体上，载体相对于压板能够移动，并且当压板被移动以与管状构件接合时，压板与载体的一部分接合，压板与载体的该部分的接合致使压板相对于支撑件和管状构件定位。

在一些实施例中，多个支撑件被定位在载体上，每个支撑件包括定位器和支撑对应管状构件的柱，并且压板的移动致使针对每个管状构件形成对应腔体。

在一些实施例中，当将材料注入每个对应的腔体中时，对应的管状构件中的每一个同时形成为容器。

在一些实施例中，该方法进一步包括沿着每个对应的柱的长度调整每个对应的定位器的位置，以便调节对应的管状构件的长度的变化。

根据本发明的第二方面，由具有可变长度的管状坯料形成具有固定长度的容器的方法包括相对于注射模制模具定位管状坯料的第一端，将管状坯料的开口端插入注射模制模具中，并且在管状坯料的内部中注射模制塞子以形成容器的底部，同时在管状坯料上形成帽以形成与管状坯料的现有壁重合的壁，以形成具有独立于管状坯料的长度的预定义长度的容器。

在一些实施例中，管状坯料的第一端的定位包括抵靠定位器定位管状坯料的第一端，定位器相对于注射模制模具支撑管状坯料。

在一些实施例中，该方法进一步包括调节定位器的位置以产生管状坯件的不同长度。

在一些实施例中，定位器是相对于柱能够调节，并且柱限定了塞子的至少一部分的边界，塞子形成于注射模制模具中。

在一些实施例中，注塑模制模具的一部分相对于柱移动。

附加特征可以包括可授予专利的主题，这些附加特征单独或与任何其他一个或多个特征(诸如以上列出的那些和/或在权利要求中列出的那些)组合，并且在考虑以下对各个实施例的详细说明之后，对于本领域技术人员附加特征将变得清楚，这些实施例例示了如目前所认识到的实施这些实施例的最佳模式。

附图说明

具体实施方式特别参考附图，在附图中：

图1是根据本公开形成的圆柱形容器的透视图；

图2是图1的圆柱形容器的剖视图；

图3是形成图1的圆柱形容器的方法的流程图；

图4是图3的流程图的方法的子方法的流程图；

图5是被配置成执行图3中公开的方法的一件设备的透视图；

图6是图5的这件设备的另一透视图；

图7是在图5和图6的这件设备中使用的注射模制模具的透视图，该模制模具处于打开位置；

图8是图7的模制模具的剖视图；

图9是类似于图8的图7的模制模具的剖视图，图9示出了处于闭合位置的模制模具；并且

图10是图9所示的模制模具的一部分的放大剖视图。

具体实施方式

本公开涉及一种工艺100，如图3所示，工艺100用于生产如图1所示的具有严格保持公差的圆柱形容器10。容器10的长度12不完全取决于图2所示的圆柱形构件16的长度14，而是通过工艺100进行控制，以允许克服长度14的变化并提供容器10的一致的长度12。通过注射模制将封端件18应用于容器10，使得封端件18和圆柱形构件16的组合配合以限定长度12，该长度12与圆柱形构件16在长度14上的变化是一致的。此外，如下面将进一步详细讨论的，工艺100利用调节以允许具有不同标称长度的圆柱形构件16，使得相同的工艺可用于生产具有不同长度的圆柱形容器10，而不需要不同的模具。说明性的容器10是透明的。材料的透明度是允许用户看到容器10中的内容物和材料量的功能方面。容器10的美学品质是重要的方面并且通过使用相对薄壁的材料来实现，该材料包括例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或PET的衍生物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)等，该材料保持了圆柱形构件16的良好的刚度。类似地，封端件18说明性地也由具有透明度的PET、PETG或聚氯乙烯(PVC)制成。当前公开的方法和设备被配置成用于加工容器10以便维持美学方面同时降低成本。

参照图2中的圆柱形容器10的剖视图，圆柱形构件16包括环形壁20，环形壁20限定内部区域22，该内部区域22在圆柱形构件16的第一端26处具有末端24。封端件18形成在圆柱形构件16的第二端28上，使得内部区域22由环形壁20的内表面30和封端件18的内表面32来界定。封端件18形成为包括塞子部分34和帽部分36。应当理解，封端件18是整体结构，并且塞子部分34和帽部分36一体式地形成为单个单元。然而，塞子部分34由界面38限定，该界面38接合圆柱形构件16的内表面30的一部分，从而在塞子部分34与圆柱形构件16之间形成气密性密封。塞子部分34进一步由内表面32限定。帽部分36具有在第二端28和封端件18的外表面42之间延伸的长度40。帽部分36由圆柱形外表面44限定，圆柱形外表面44与圆柱形构件16的圆柱形外表面46大致重合。塞子部分34的长度48与长度40配合以限定封端件18的长度50，但长度48和40“浮动”以允许圆柱形构件16的长度变化，同时维持容器10的长度12。

在维持容器10的总长度12的同时长度48和40变化的这种能力提供了最终产品容器10，最终产品容器10具有一致的外部尺寸，同时将任何变化移动到封端件18的内表面32和圆柱形构件16的第一端26之间的内部区域22的长度52。实际上，将长度上的变化移动至内部区域22不影响容器10的实用性，因为内部区域22的尺寸被确定成具有多于足够的容量来容纳可以储存在其中的任何量的材料。然而，以容器10的长度12的形式具有一致的外部尺寸允许在容器10用于储存之前容易地处理容器10。这样，一致地维持长度12的能力是优势。此外，保持长度12同时允许长度14变化的能力降低了生产圆柱形构件16的成本，因为圆柱形构件16被切割成一定长度而不需要严格的公差控制。这允许圆柱形构件16被高速挤出并切割成一定长度，从而降低成本。

参考图5和图6中所示的装置60，图3中示出了整个工艺100。生产循环在开始步骤102处开始，在步骤102中启动该循环。在工艺步骤104，圆柱形构件或管16被装载到载体62上，载体62包括多个支撑件64，如将在下文进一步详细描述的。载体62被定位在穿梭组件68的右手侧70上。管16被装载时，装置60前进到工艺步骤106，在工艺步骤106，载体62穿梭到垂直定向的注射模制机器66中。值得注意的是，一个单独的但类似的载体62’被穿梭出机器66以定位在穿梭组件68的左手侧72上。在随后的循环中，载体62、62’来回地穿梭，使得当在机器66中处理一个载体62或62’时，另一载体分别在穿梭组件68的相对侧70、72上卸载和再装载。

载体62定位在机器66中时，在工艺步骤108关闭压板74并且机器66将封端件18注射模制在管16上。下文参见图4更详细地描述工艺108。模制工艺108完成时，在工艺步骤110将载体62穿梭出机器66，而将载体62’穿梭入机器66。然后在工艺步骤112卸载已完成的容器10，并且在步骤114结束循环。可以启动另一循环并且重新运行工艺100。应该理解的是，载体62’可以在载体62被卸载和重新装载的同时被处理，从而在交替的循环中利用机器66，或者可以仅处理载体62或62’中的一个，而不存在或处理载体62、62’中的另一个。

当载体62(或62’)定位在机器66中时，在步骤116开始模制工艺108。当模制工艺108在步骤116开始时，模制模具80处于如图7所示的打开位置。模具80在工艺步骤118移动到如图8所示的闭合位置。在步骤118关闭压板时，在工艺步骤120将增塑的封端件材料在压力下注射入模具中。在工艺步骤122中，机器66停留一段时间，以允许注入的物质凝固成封端件18的最终形状。然后在步骤124打开模具80，并且在步骤126结束模制工艺108。

现在参考图7，载体62包括各自被配置成支撑圆柱形构件16的支撑件64。支撑件64包括柱82和固定到柱82以沿着柱82定位圆柱形构件16的定位器84。定位器84包括环86和定位螺钉88，定位螺钉88用于固定定位器84，以将定位器固定在柱82上。定位螺钉88允许定位器沿着柱82定位以改变定位器84的位置，从而产生不同长度的圆柱形构件16。因此，为了处理具有不同长度12的容器10，定位器84针对圆柱形构件16的原始长度14而适当地定位。尽管本公开示出定位器84全部对准柱82上的相同长度，但应理解的是，可以在单个循环中处理圆柱形构件16的不同长度，其中定位器84针对不同长度进行调整。在本公开的实施例中，载体62被配置成支撑两排的四个圆柱形构件16，以使得在单一循环中形成八个容器10。应当理解，支撑件64的数量可以随着模制模具80中的腔体的数量变化而变化，以对应于支撑件64的数量，使得根据客户需求和效率的要求，可以在单个循环中形成其他数量的容器10。

载体62包括板90，板90包括四个定位销92，定位销92由模制模具80接合以相对于载体62定位模制模具80。柱82支撑在安装到板90的块94上。应当注意，在模制工艺108期间，载体62有效地静止，柱82用作封端件18的腔体158的一侧。模制模具80的其余操作示于图8-图10的剖视图中。

参照图8，当模具80打开或缩回时，模制模具80包括在模具80与载体62接合期间闭合期间可移动的四个组件。模具80包括底座140，底座140被配置为在模具80相对于载体62移动时接合载体62的定位销92，相应的腔体142接合销92并将模具80与载体62对准。底座140与模具板144相接合，其中模具板144与多个引导销146相接合，引导销146在模具板144相对于底座140移动时对准模具板144。此外，模具板144接合密封组件148，密封组件148被固定到底座140的框架150上，以使得当模具板144移动到与框架150接合时，密封组件148的密封件152接合锥形表面154，锥形表面154在腔体的每一个中形成，以便致使模具板144与底座140之间的界面被压力密封。模具板144被形成为包括模具本体156，模具本体156延伸到框架150中的空间200中，以形成的腔体158的第二部分，腔体158用于形成封端件18。每个模具本体156具有中空通路160，注射的材料162被机器66推动通过中空通路160。通路160终止于尖端164，如图10最佳所示。

参照图9，当模制模具80关闭时，喷嘴166延伸穿过压力板168和喷射器板170以与埋头孔172对准，埋头孔172是通路160的与尖端164相对的端部。材料162被机器66推入通路160并用材料162填充腔体158。此外，通路160和埋头孔172还填充有材料162，使得材料162形成封端件18以及溢流材料178，溢流材料178的形式为通过滑行装置176互连的浇口174，如图8所示。如本领域已知的，喷射器板170将溢流材料178与喷嘴166分离。

现在参照图10，腔体158形成在柱82的上表面180和模具本体156的下表面182之间，并且大体上由圆柱形构件16的内表面30界定。圆柱形构件16定位成接触密封组件148的本体184的环形壁190。本体184形成为包括为腔体158提供边界的脊186。在一些情况下，圆柱形构件16可以稍微更短并且不足以接合脊186。在这些情况下，材料162流入脊186、圆柱形构件16、模具本体156的外环形表面188和环形壁190之间的间隙中，从而通过形成容器10的表面44使材料162形成表面46的延伸，如图2所示。因此，在腔体158中考虑了圆柱形构件16的长度14的变化，使得容器10的长度12以严格的公差被保持。

工艺108完成时，通过使用压缩空气的喷气将容器10从柱82射出，压缩空气的喷气穿过相应的柱82的中心通路192并穿过通道194，以使容器10被推离柱82并进入机器66的抓取器196中。抓取器196将容器10转移至滑槽198，在滑槽198处将容器10转移至包装操作。

尽管本公开描述了用于将封端件18模制到圆柱形构件16上的工艺，但是应当理解，构件16可以采取各种横截面形状，使得封端件可以应用于任何形状的挤出构件。例如，各种管状形状的非穷举性列表包括具有三角形、五边形、六边形或规则形状的形状。更进一步地，管状构件的横截面不限于规则的横截面形状，并且可应用于可具有注射模具的任何管状构件(例如，在其中具有通路的细长构件)，注射模具配置成接合该形状并施加封端件，诸如封端件18等。

尽管本公开引用了具体实施例，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的主题的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种由管状构件形成容器的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述管状构件定位在支撑件的定位器上，使得所述支撑件的定位器相对于所述支撑件的柱定位所述管状构件，所述柱被配置成限定腔体的用于接纳被注射到所述腔体中的材料的第一侧，

移动注射模制模具的压板以便与所述管状构件接合，所述压板移动结构的一部分，所述结构的一部分被配置成限定所述腔体的用于接纳被注射到所述腔体中的材料的第二侧，以及限定所述腔体的侧壁，所述侧壁与所述管状构件的外表面相对应，以及

将材料注射入所述腔体中，所述材料形成塞子，所述塞子接合所述管状构件的内表面以便与其形成气密密封，所述材料还形成用于所述管状构件的帽，所述材料填充所述管状构件的末端和所述腔体之间的任何空间，以形成所述管状构件的壁的延伸部，所述容器的长度由所述定位器和所述腔体的末端之间的距离限定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在压力下以增塑状态注射所述材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中允许所述材料在所述腔体中冷却以形成所述容器的最终形状。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括沿着所述柱的长度调节所述定位器的位置以调节管状构件的长度的变化。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑件被定位在载体上，所述载体相对于所述压板能够移动，并且其中当所述压板被移动以与所述管状构件接合时，所述压板与所述载体的一部分接合，所述压板与所述载体的一部分的接合致使所述压板相对于所述支撑件和所述管状构件定位。

6.根据权利要求5所述的方法，其中多个支撑件被定位在所述载体上，每个支撑件包括定位器和支撑对应管状构件的柱，并且所述压板的移动致使针对每个管状构件形成对应腔体。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当材料被注射到每个相应的腔体中时，相应的管状构件的每一个同时形成为容器。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括沿着每个相应的柱的长度调节每个相应的定位器的位置，以调节相应的管状构件的长度的变化。

9.一种由具有可变长度的管状坯料形成具有固定长度的容器的方法，包括：

相对于注射模制模具定位管状坯料的第一端，

将所述管状坯料的开口端插入所述注射模制模具中，

在所述管状坯料的内部中注射模制塞子以形成所述容器的底部，同时在所述管状坯料上形成帽以形成与所述管状坯料的现有壁重合的壁，以形成具有独立于所述管状坯料的长度的预定义长度的容器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中定位所述管状坯料的第一端包括抵靠定位器定位所述管状坯料的第一端，所述定位器相对于所述注射模制模具支撑所述管状坯料。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括调节所述定位器的位置以产生管状坯料的不同长度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述定位器相对于柱能够调节，并且所述柱限定所述塞子的至少一部分的边界，所述塞子形成于所述注射模制模具中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述注射模制模具的一部分相对于所述柱移动。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述定位器相对于柱能够调节，并且所述柱限定所述塞子的至少一部分的边界，所述塞子形成于所述注射模制模具中。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述注射模制模具的一部分相对于所述柱移动。

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