CN1324291A - 模制设备和模制方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的设备(10)包括一个筒(12)其中有一个装在一根心轴(36)上的活塞(42)。该心轴可以轴向移动并由一个进给螺杆(14)所包围。在筒内有一个关闭阀(62)。进给螺杆被用以充满在活塞和阀之间的一个容纳腔(C)。阀于是被开启,而活塞迫使装料从腔(C)进入模腔(30)。

Description

模制设备和模制方法
发明的领域
本发明涉及模制设备和一种模制方法。
发明的背景
目前已知的模制设备有许多类型，最为广泛使用的是注模设备。虽然这种设备能够制出复杂的器件，但是就其能够模制的材料而言，它还是有一定的局限性的。本发明就是试图提供出一种模制设备，它具有注模设备所没有的属性。
发明的简短说明
根据本发明的一个第一内容，它提供了一种模制一个物件的方法，该方法包括通过一个腔壁上的进料口将一股入可模制的材料流馈入一个容纳腔内，直至一定容量的进料已装入该腔内，将一个活塞从一个缩回的位置(这时其表面形成所述容纳腔的一部分界壁)推进至一个在前的位置以便将所述可模制材料通过一个卸料口(该口使所述容纳腔与模腔连通)从容纳腔卸入模腔，所述活塞表面，当所述活塞处于在前的位置时，构成模腔的部分界面，所述容纳腔的横截面在活塞缩回的位置和所述卸料口之间是恒定不变的，活塞的前表面的横截面与容纳腔的恒定横截面相同。
根据本发明的一个第二内容，提供了一种模制方法，在这方法中可模制的材料被馈入一个容纳腔使该容纳腔充满，容纳腔的前端以一个阀结构为界限而后端以一个活塞，当容纳腔充满后，开启所述阀结构并将所述活塞从一个缩回的位置穿过容纳腔并穿过阀结构至一个在前位置，这样，活塞的所述前表面将所述可模制的材料从容纳腔推入一个模腔，所述活塞的所述前表面在活塞到达其在前位置时，构成模腔的一部分界壁。
当可模制材料的装料被压入模腔时，模腔内可施以真空。
根据本发明的一个第三内容，提供了一种模制方法，它包括将可模制的材料馈入一个筒内的容纳腔，该腔在一侧以一个活塞为界，在另一侧以一个阀装置为界，该阀装置具有一个开启状态和一个闭合状态，将活塞沿着筒推进，穿过处于开启状态的所述阀装置，从而将一股原先在所述容纳腔内的装料卸入至模腔内。
在一种形式下，装料是穿过活塞内的多个通道进入所述容纳腔的。另一种形式是活塞是可拆开的，而装料则在活塞与筒之间进入容纳腔。
根据本发明的一个第四内容，它提供了一种模制设备，该设备包括一种装置可将一股可模制材料穿过一个容纳腔的界壁上的一个馈入口馈入至所述容纳腔内，直至一个预定容量的装料被装入到所述腔内，一个具有一个在前位置和一个缩回位置的活塞，一个当活塞处于所述缩回位置时形成所述容纳腔的一部分所述界壁的活塞表面，一个在所述容纳腔界壁上的沟通所述容纳腔和模腔的开口，一种推进所述活塞的装置使其从所述缩回位置穿过所述容纳腔至所述在前位置从而将所述装料穿过所述开口从容纳腔被压出，所述容纳腔在活塞缩回位置至所述开口之间的横截面是恒定不变的，而活塞的前表面的横截面与所述容纳腔的横截面是相同的，当活塞在使用时被移至所述在前位置时，所述开口，所述表面就形成可模制材料被卸入的模腔的一部分界面。
所述进料口可以由使所述容纳腔与所述模腔相连通的所述开口构成。另一种方式是所述进料口是穿过所述活塞并从活塞的所述表面露出的一条通道。又一种形式，所述进料口是在所述容纳腔在所述开口和活塞的所述缩回位置之间的墙上。
根据本发明的一个第五内容，它提供了一种模制设备，该设备包括一个其中具有一个容纳腔的构件，一种将可模制材料馈入所述容纳腔内使容纳腔充满的装置，一个在其第一位置时容纳腔的前端是关闭的而在其第二位置时容纳的前端是开启的阀装置，一个具有一个前表面的活塞，该馈入装置用以当阀装置处于所述第一位置时将可模制材料馈入至限定在所述阀装置和所述前表面之间的所述容纳腔内，一个在使用时使所述容纳腔与一个模腔沟通的开口，和一种用以推进所述活塞从一个缩回位置穿过容纳腔和阀装置至一个在前位置从而使其前表面将可摸制材料穿过所述开口从所述容纳腔排出，活塞的所述前表面在使用时成为所述开口通向的模腔的界壁的一部分。
根据本发明的一个第六内容，它提供了一种模制设备，该设备包括一个筒，一个在筒内的关闭装置，该装置具有一个第一位置，在这位置时它阻塞该筒，阻止材料沿着筒流动，和一个第二位置在这位置时，允许材料沿着筒流动，一个在筒内的活塞，一个用以将可摸制材料馈入一个在所述关闭装置和所述活塞之间的衡量进料的容纳腔的装置，以及一个用以将所述活塞从缩回位置推向在前位置，从而使其将一股在所述腔内的可模制材料的进料推出通过关闭装置。
活塞缩回的位置是可以调节的，从而可以变换所述容纳腔的容积。
附图的简短说明
为了更好地理解本发明并指出如何将其实施，下面将通过实施例参照附图予以说明，附图中：
图1和2是纵向截面图，显示出处于不同操作情况的本发明的模制设备；
图3是一幅示意截面图，放大地说明模制设备的一部分；
图4放大地说明图1中设备的一个截流阀；
图5是图4中截流阀的一幅部件分解图；
图6示出图5中截流阀已装配好的状态；和
图7示意地说明另一种形成的模制设备。
附图和详细说明
首先参看图1和2，所示的模制设备10包括一个细长的熔化筒12，其中装有一个进给螺杆14，该螺杆包括一个带有一串螺旋叶片18的套筒16。一个加热套圈20包围着筒12。
一个漏斗22通向熔化筒12的后端，而合塑胶材料小粒从该漏斗22馈入至螺旋叶片18中。
一个模具24包括一个阳模26和一个阴模28共同限定一个具有想要模制的物件形状的模腔30。阴模28中具有一个通孔32，熔化筒12的前端插入在通孔32内并且紧密地适配在其中。筒12的前端面34与阴模28的表面28.1齐平，界定模腔30的一侧边。
一根心轴36(见图1,2和3)滑入在套筒16内。心轴36的两个端头部分在两个方向上突出在套筒16之外。一个气压或液压缸，或任何其它合适的驱动装置的液压或电动马达(如图1和2中以DM标示的)被提供用以使心轴36作向前和退后的冲程。在心轴36的后端，即图1和2的左端配置有控制心轴36的冲程长度的装置。这些装置可以是光学的，机械的或是机电的，它们控制着使心轴36在套角16内前后移动的动力供应。在一种简单的形式中，心轴36带有一突出的撞击器S，靠近心轴还有微型开关M1,M2。至少微型开关M1能够如双头箭A所示的调整就位。
心轴36在其前端有一个增大的头部38(见图3)和一个超出其头部38的截头锥形部分40。在心轴16的前端，有一个活塞42。活塞42包括两个部分44和46。这两个部分被拴住或用其它方法固定在一起。部分44和46中具有轴向的通孔48和50用以接纳心轴36。围绕着通孔48和50以及在那些相互邻接的部件44和46的那些面中，有着凹进部分52和54。心轴36的头部38位于由对准的凹进部分52和54所构成的空腔56内。通孔48是圆筒形的以适配心轴36的园形横截面而通孔50是逐渐缩小的圆锥形以适配截头锥形部分40。空腔56在轴向和径向上都大于头部38。
部分44内具有多条流道58，这些流道形成一个围绕着通孔48的圆形排列。流道58轴向地延伸。另一些流道60设置在部分46内。流道60也是形成圆形排列，流道60的入口对准流道58的出口。每一条流道60都从其入口处向内弯曲而其出口即在其通入通孔50处。
一个关闭结构(总的以62标示)位于熔化筒12内靠近熔化筒12的前端。关闭结构62在图1中仅以大概的轮廓示出，而在图4,5和6中则较为详细地示出。关闭结构62包括一个中空的块64位于熔化筒12的两个节段之间，该两个节为在图5和6中分别以12.1和12.2标示。中空块64有一个穿过其中的第一通孔66，其直径与熔化筒12的内径相同并与熔化筒同轴心。中空块64还有一个横向延伸的第二通孔68用以接纳一个可转动的关闭件70。关闭件70是圆柱形的并紧密地适配在通孔68内。关闭件70本身有一个横向通孔72，其直径与第一通孔66的直径和熔化筒12的内径相同。两个销74从关闭件70的一个端面上突出。销74通过两个杆78和80连接在一个致动器76(图4)上。致动器76可以是，例如，一个螺线管，它使杆78垂直地来回移动。杆80连接在销74上并绕着与关闭件70同一个轴心来回转动。
在使用这设备时，热塑材料的小粒从漏斗22进入熔化筒12并由螺旋叶片18的扭折动作在筒内进行混合。小粒在受到加热和扭折后即行熔化。
当心轴36处于图2中所示的缩回位置时，转动的螺杆14将熔化的塑胶材料推动至活塞42的后表面。活塞42被尽量地推至相对于心轴36的右方，只要头部38在空腔56中的余隙能够容许。塑胶材料于是通过流道58和60以及一部分的通道50进入处于活塞42和关闭结构62之间的腔室C(图2)。在这时，关闭件70被定位成使通孔72与通孔66成垂直状。这样关闭件70将熔化筒12的左边部分从右边部分和模腔关闭。心轴36缩回的位置决定腔室C的容积。
一个传感器(图中未示出)设置成与进给螺杆14相结合或与驱动其的马达相结合。当腔室C被注满时，对进给螺杆14的转动的阻力逐渐增加。这种增大的阻力可以临时被用来停止进给螺杆的转动。
关闭件70然后被转动90度以使通孔72与通孔66对齐。于是心轴推进至右方如图1和2中所示。心轴36移动的第一部分是相对于活塞42的。截头锥形部分40全部地进入通孔50内并且将流道60关闭，从而防止了熔化材料的倒流。
活塞42沿着熔化筒12移动，进入中空块64，穿过通孔72，然后穿过中空块64的其余部分。当活塞向前移动时，占据腔室C的塑胶材料被推入模腔30内。当心轴36处于完全被推进的位置时，部分46的前表面与熔化筒12的面34成齐平，形成模腔30的一部分界壁。
待模腔内的塑胶材料硬化后，阳模26就被撤回，使出坏杆(未示出)能够将模制成的物件从阴模28中取出。心轴36于是向后移至左方。在头部38和部分44之间的空隙先被占去，然后活塞42随同心轴移至左方，准备开始另一次操作过程。
腔室C的容积是由微型开关M1的位置确定的，该开关终止心轴36的缩回。如果微型开关移至图1和2中的右方，心轴的缩回就早早地停下了。这样，腔室C就是小容积的。如果心轴缩回至最大限度，腔室C就是较大的容积了。通过几次极小量塑胶做的试验模制，然后将微型开关M1移至左方，就有可能调整这设备使腔室C的容量等于模腔30的容量。
虽然在图示的设备形成中中有一个单独的腔室C，但最好提供多个熔化筒，腔室和心轴。这些心轴可以将可模制的材料推入一个模腔或多个膜腔。
在第一种形式中可以制出一个其容量等于各腔室C总容量的构件。在第二种形式中，可以形成多个相同的或不同的构件。例如，一个物件的所有构件可以在一个单独的操作过程中产生出。因为每个腔室C被个别地装以可模制材料，所以各个构件可以是不同的模制材料的，和/或不同的颜色的。
由于所描述的设备不包括有容易被阻塞的狭窄的铸口，浇口和流道，因此据相信此起目前常用的注模机，在所描述的设备中可以模制更为广泛的材料范围。例如，因为没有能被阻塞的销门，因此相信其中散布有纤维质的合成塑胶材料也照样可以被模制。假定用以制造该设备的材料能耐受必须达到的温度，则据相信用以模制玻璃和陶瓷物件将完全是可能的。
也可能将活塞制成可分拆的，其中没有通道。在这种形式，材料是从活塞的周边四周被馈入腔室C的。于是活塞在沿着熔化筒移动之前先被扩展。
在另一种改良的形式中，活塞是一个与所示的相似的单元，并包括一个纵向通孔和一个横向通孔。一个相同于关闭件70的关闭件被设置在横向通孔中。这横向关闭件包括有多个齿轮齿，这些齿轮齿与熔化筒中的固定齿相啮合。两组齿之间的啮合使关闭件在其开启和关闭位置之间转动。这样，当它向前移动时，不允许有经过活塞的流动，但是使腔室C充满的流动是允许的。还有可能是设置一个横向滑动的门，门上有一个孔，活塞42能从中穿过。
在图7中，标号110标示一个模具的固定构件，活动构件的标号为112，而模腔为114。模腔114是由一个第一模壁面116和一个第二模壁面120所界定，仅为说明的条因，第一模壁面上显示有一系列半球形的凹口118，而第二模壁面上显示有相应系列的半球形凸出122。所显示的模具处于开启状态，模具构件110和112是分开的。模具构件110上具有一个图形截面通孔124，通孔124通向模腔114。
一个固定的，也就是不能转动的套筒126紧固在模具构件110上，套筒126有一个狭长形缝口128穿过其壁。套筒126位于转动的套筒130之内并与其同轴心。套筒130也有一个缝口(图中未示出)在其壁上。当外套筒130处于一个第一位置时，两个套筒壁上的缝口就对准而当外套筒130处于一个第二位置时，则不对准。
一个活塞132滑入在内套筒内，活塞的横截面是图形的。活塞的前表面被标号为134。为说明的原因，活塞前表面134上被显示出包括有一个凹口136，在形状和大小上与凹口118相配。
活塞132在图示的缩回位置和一个向前位置之间可往复移动/在向前位置时，前表面134与模壁面116齐平，并形成一部分的模腔界面。
这个包括两个套筒126和130及活塞132的结构位于一个加热的套罩138内。套罩138被加热至一个温度足以使一股合成塑胶材料在套罩内维持成熔化形成。在套罩内的熔化塑胶材料，当它被用完时，被替代以另外的由螺旋挤压器(未示出)馈入的材料。
用以来回转动套筒130和往复推动活塞132的装置在图中未示出，但可以包括一个液压或气压缸，或是一个驱动一个与带活塞132的齿条相啮合的小齿轮的电动机。
在一个操作过程开始时，模具是闭合的，两个构件110和112夹在一起。模腔114是一个在一侧有多个凹口的薄的长方形形状，而另一侧的凸出进入在凹口中。活塞132处于图示的位置，而套筒126、130上的缝口没有对齐。在套筒126中有一股合成塑胶材料的装料。这股装料的体积正好等于模腔114的容积。
活塞132从图示的位置移动至其前表面134与模具表面116齐平的位置，从而成为模腔界面的一部分。因为装料的体积相同于模腔的容积，模腔被完全充满了。当活塞在套筒126中移动时，由前进的活塞所留出的套罩容积又重新被充满。
在冷却后，模具构件110和112就分开而活塞132开始退回至图7中所示的位置。同时，套筒130被转动使两个缝口对齐。缩回的活塞132在套罩138内占据的空间容量逐渐增加，结果可模制的材料被强行穿对过齐的缝口进入套筒126内。这样，装料的体积就等于活塞132的面积乘以其位移量。
活塞132一到达其冲程的终点，套筒130就转动使外缝口移至一个与缝口128不相对齐的位置。
模具构件112在制成的物件排出后就又移回至构件110，将模具闭合开始下一次的操作。
图7中所示的设备不需要铸口，浇口或热流道。活塞在其中移动的汽缸的横截面形状及尺寸从通孔124进入模腔处直至当活塞完全缩回时活塞面134所占的位置处是恒定不变的。当然汽缸一部分是由通孔124一部分是由套筒126形成的。
活塞132缩回的位置是可以变化的，以改变装料的体积，这可以根据上面参照图1和2的叙述予以实行。
当可模制材料的装料压入模腔时，模腔内可施以真空。

Claims (13)

1、一种模制一个物件的方法，该方法包括通过一个腔壁上的进料口将一股可模制的材料馈入一个容纳腔内，直至一定容量的进料已装入该腔内，将一个活塞从一个缩回的位置(这时其表面形成所述容纳腔的一部分界壁)推进至一个在前的位置以便将所述可模制材料通过一个卸料口(该口使所述容纳腔与模腔连通)从容纳腔卸入模腔，所述活塞表面当所述活塞处于在前的位置时，构成模腔的部分界面，所述容纳腔的横截面在活塞缩回的位置和所述卸料口之间是恒定不变的，活塞的前表面的横截在与容纳腔的恒定横截面相同。
2、一种模制的方法，在这方法中可模制的材料被馈入一个容纳腔使该容纳腔充满，容纳腔的前端以一个阀结构为界限而后端以一个活塞，当容纳腔充满后，开启所述阀结构并将所述活塞从一个缩回的位置穿过容纳腔并穿过阀结构至一个在前位置，这样，活塞的所述前表面将所述可模制材料从容纳腔推入一个模腔，所述活塞的所述前表面在活塞到达其在前位置时，构成模腔的一部分界壁。
3、如权利要求2中所述的模制方法，其特征在于它还包括当可模制材料的进料被压入模腔时，可向模腔施以真空的步骤。
4、一种模制的方法，该方法包括将可模制的材料馈入一个筒内的容纳腔，该腔在一侧以一个活塞为界，在另一侧以一个阀装置为界，该阀装置具有一个开启状态和一个闭合状态，将活塞沿着筒推进，穿过处于开启状态的所述阀装置，从而将一股原先在所述容纳腔内的装料卸入至模腔内。
5、如权利要求4中所述的方法，其特征在于其中装料是穿过活塞内的多个通道进入所述容纳腔的。
6、如权利要求4中所述的方法，其特征在于其中活塞是可拆开的，而装料则在活塞与筒之间进入容纳腔。
7、一种模制设备，它包括一种装置可将一股可模制的材料穿过一个容纳腔的界壁上的一个馈入口馈入至所述容纳腔内，直至一个预定容量的装料被装入到所述腔内，一个具有一个在前位置和一个缩回位置的活塞，一个当活塞处于所述缩回位置时形成所述容纳腔的一部分所述界壁的活塞表面，一个在所述容纳腔，界壁上的沟通所述容纳腔和模腔的开口，一种推进所述活塞的装置，使其从所述缩回位置穿过所述容纳腔至所述在前位置从而将所述装料穿过所述开口从容纳腔被压出，所述容纳腔在活塞缩回位置至所述开口之间的横截面是恒定不变的，而活塞的前表面的横截面与所述容纳腔的横截面是相同的，当活塞在使用时被移至所述在前位置时，所述开口，所述表面就形成可模制材料被卸入的模腔的一部分界面。
8、如权利要求7中所述的设备，其特征在于其中所述进料口可以由使所述容纳腔与所述模腔相连通的所述开口构成。
9、如权利要求7中所述的设备，其特征在于其中所述进料口是穿过所述活塞并从活塞的所述表面露出的一条通道。
10、如权利要求7中所述的设备，其特征在于其中所述进料口是在所述容纳腔在所述开口和活塞的所述缩回位置之间的墙上。
11、一种模制设备，该设备包括一个其中具有一个容纳腔的构件，一种将可模制材料馈入所述容纳腔内使容纳腔充满的装置，一个在其第一位置时容纳腔的前端是关闭的而在其第二位置时容纳腔的前端是开启的阀装置，一个具有一个前表面的活塞，该馈入装置用以当阀装置处于所述第一位置时将可模制材料馈入至限定在所述阀装置和所述前表面之间的所述容纳腔内，一个在使用时使所述容纳腔与一个模腔沟通的开口和一种用以推进所述活塞从一个缩回位置穿过容纳腔和阀装置至一个在前位置从而使其前表面将可模制材料穿过所述开口从所述容纳腔排出，活塞的所述前表面在使用时成为所述开口通向的模腔的界壁的一部分。
12、一种模制设备，该设备包括一个筒，一个在筒内的关闭装置，该装置具有一个第一位置，在这位置时，它阻塞该筒，阻止材料沿着筒流动，和一个第二位置，在这位置时，允许材料沿着筒流动，一个在筒内的活塞，一个用以将可模制材料馈入一个在所述关闭装置和所述活塞之间的衡量进料的容纳腔的装置，以及一个用以将所述活塞从缩回位置推向在前位置，从而使其将一股在所述腔室内的可模制材料的进料推出通过关闭装置。
13、一种根据权利要求6至12中任一项的模制设备，其特征在于其中活塞缩回的位置是可以调节的，从而可以变换所述容纳腔的容积。
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