CN1846974A

CN1846974A - 单工位的热成形设备

Info

Publication number: CN1846974A
Application number: CN 200510064172
Authority: CN
Inventors: 弗朗哥·拉索达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-10-18

Abstract

一种由热塑性材料的平薄片来成形具有三维工件的热成形设备，该设备包括：可下降位置与抬升位置之间垂直移动的模具(31，131)；在顶部由带有第一和第二孔口(12a，12b)的水平减压板(12)限定的下部增压腔(14)，第一和第二孔口水平间隔开并且允许模具穿过孔口；第一和第二反框架(29、30)保持待成形的薄片；三个加热面板(16、17、22)垂直对准并彼此间隔开，并且可在第一位置和第二位置之间水平地移动；上加热面板和中间面板设置在减压板之上，以便预热这两个面板之间的平薄片的相对表面；以及下加热面板设置在减压板之下，以便同时地加热另一薄片，该薄片围绕孔口保持并且从上方由该中间面板来加热。

Description

单工位的热成形设备

技术领域

本发明涉及一种用于由热塑性材料的平的薄片或板来成形三维工件的单工位的热成形设备，该工件具有大面积的表面而且较薄并且具有均匀的厚度。本发明尤其涉及一种用于真空成形的热成形设备。

背景技术

在现有技术中，操作者将用于成形的热塑性材料装载到常规的单工位的热成形设备中，其中辐射加热的面板将该材料加热到使得该材料处于弹性的可塑性状态的温度。一旦薄片已经被加热和软化，借助经由电磁阀从该设备基部供应的压缩空气使得薄片伸展。提升模具，并且利用真空使得该伸展的薄片粘附到其上。该热成形的工件随后利用空气和汽化的水来冷却并且由操作者取出。如果薄片大约为4毫米，则标准的单工位的大型热成形设备的制造能力在每小时40个工件的范围内。这种类型的设备具有以下的限制：

-仅由两个加热面板来提供加热，一个上面板和一个下面板；

-不可能同时加热薄片并且进行热成形；

-实际上只有供应给该设备的仅大约60％的总电功率被利用，这是因为在热成形步骤过程中向辐射加热的面板供应能量，但是该面板不加热薄片。

具有非常高的生产能力的热成形设备称为直列式热成形设备，这是工业上公知的。这些设备包括以下五个工位：

-冷的薄片装载到输送器系统上的第一工位；

-带有上面板和下面板以便预热该薄片的第二预热工位；

-带有上面板和下面板的第三最终加热工位；

-用于在模具中使得该薄片真空成形的第四工位；和

-用于对所形成的工件进行切边并取出的第五工位。

尽管直列式热成形设备具有较高的生产能力并且可利用100％的供应的电力以便加热薄片，但是它们是昂贵的、占用大量的空间、需要多个操作者、并且还涉及传输薄片的问题，薄片由链辊式系统夹持薄片的两个相对边缘来输送。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种单工位的热成形设备，其解决了优化用于预热和加热薄片的能量的问题。本发明的另一目的在于提供一种占用较小空间、制造成本低、仅需要一个操作者、运行成本低的热成形设备。

基于对本发明的理解，依据本发明通过提供具有权利要求所限定的特征的单工位的热成形设备，可实现这些和其它的目的和优点。

附图说明

参照对优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明的优选的但非限定性的实施例的结构特征和操作特征，在附图中：

图1-4是本发明的设备的第一实施例在四个不同的操作步骤中的侧视示意图；

图5是本发明的该设备的预热和加热面板的放大图；

图6是图1-4所示的替代提升装置的平面示意图；

图7是图6的局部细节、放大的且垂直截取的截面图；和

图8是本发明的设备的第二实施例的立体示意图。

具体实施方式

参照图1-4，热成形设备包括外壳体10，其带有限定在其内的相邻的左和右内部部分。该壳体由水平固定的带孔口的框架12分为上部分和下部分14，该框架在本领域称为“减压板”。借助未示出的电磁阀可以在气密腔14内实现空气过压(overpressure)。

(在图中仅示出了一个的)水平导向件13布置在该设备的上部分中，以便支承并引导上部加热和预热组件的水平平移，该组件通常由附图标记15表示并在图5中详细示出。

上部组件15包括上预热面板16和中间面板17，该中间面板具有两级的陶瓷电阻16a、17a，其分别布置在待预热的塑料材料制成的第一薄片A之上和之下并且围绕其边缘由周边凸缘18来支承。中间面板17同时预热该第一薄片A并加热第二薄片B，该第二薄片已经预热并且置靠在减压板12上，以下将描述中间面板。隔热层19位于上部预热面板16的电阻之上并且与其接触。

为了在预热步骤中均匀地加热塑料薄片A，两个相应的通风装置20a、20b设置在面板16和17的相对端部处，以便迫使薄片A周围的热空气沿图5中的箭头流通。因此，在预热步骤中垂直的周边壁21包围围绕薄片A的空间。

如上所述，本发明的结构的重要特征在于以下事实，即，由中间面板17发出的热量不仅用于预热该薄片A而且还同时从上方加热(已经被预热的)该薄片B，这时薄片B置靠在减压板12上。同时，该薄片B从下方由下部加热面板22来加热，该下部加热面板布置在减压板12的下面并且在其下侧面上涂敷有隔热层23。如果在本领域已知的结构中下面板22分为两个不对称的枢转安装的部分，这是优选的。

下加热面板22安装成沿附图标记23表示的导向件在该设备内在左和右部分之间水平平移(图1-4)，并且由其相对的端部连接到两个垂直的壁部24、25上，以便交替地与下垂直分隔部26、27配合，这将在以下进行描述。在预热步骤中，在减压板中的开口12a之上，可垂直平移的上部右侧反框架29保持支承在减压板12上位于稳定位置的薄片B的周边部分。

再次参照图1，所示的可垂直平移的上部左侧反框架30位于该设备的左侧部分的上部中，以便在减压板中的孔口12b之上保持支承在减压板12上位于稳定位置的薄片C的周边部分。薄片C已经在预热和加热工位被预热和加热，由于在该腔的左侧部分中的空气过压，薄片C呈现向上的圆形的构形(称为“囊体”构形)。

仍参照图1，热成形模具31在该腔的左侧部分中由框架32支承，该框架32可由伸缩提升机构33垂直地抬升。在图1中，所示的该机构处于缩回或下降的位置。该提升机构置靠在基部34上，在(图1-4中未示出的)流体压力致动器的作用下该基部可从左向右和从右向左平移。可平移的基部34承载布置在提升机构33的相对侧上的垂直分隔部26、27。

模具31以及构造成面板16、17、22的热辐射元件是本领域已知的并且不需要在此进行详细地描述。

模具31的表面具有与(未示出的)真空源连接的多个微孔，以便经模具向下抽吸空气。在此所述和所示的示例中，模具31是阳模。参照这种类型的阳模来进行描述当然不应理解为以任何方式来限定本发明，而且本发明还可应用于阴模。

以下将描述图1-4所示的热成形设备的操作；首先描述在热成形过程中薄片所经过的循环形式的顺序步骤，再描述对于在同一热成形设备中处理的多个薄片同时进行的各种步骤。

如图1所示，由塑料材料制成的初始为冷的第一平薄片布置在由附图标记A表示的位置处位于上部组件15的上面板16与中间面板17之间，并且预热到预定的温度。在该步骤中，加热面板16、17、和22处于该设备的右侧部分中。

一旦该薄片被预热，操作者使其置靠在减压板12上位于孔口12a之上位于图1的附图标记B的位置。在此，该薄片从上方由中间面板17加热并从下方由下面板22加热。该薄片围绕其边缘由右侧反框架29保持；软化；并呈现如图2中的附图标记B’表示的向下的圆形构形。

(未示出的)光电元件布置在下加热面板22正上方，该光电元件促动布置在该腔的右侧部分中的(未示出的)电磁阀，以便以一定的压力将压缩空气引入，该压力较低(大约0.2-0.5巴)但足以支承该薄片，从而阻止其充分地变形以便防止软化的薄片B’与下加热面板22的电阻接触。在该步骤中，软化的薄片处于本领域已知的“浮流(floating)”状态。在该位置中(见图2)，垂直壁24垂直地与分隔部27对准并且与分隔部27密封地接合，以便保持在该腔的右侧部分中的所需压力。

当(未示出的)最佳温度检测器表明已经达到预定的软化温度时，终止加热步骤；或者，在设定的加热时间段结束时自动地终止该加热步骤，以便代替对温度的测量。

一旦已经实现正确程度的软化，加热面板16、17、和22沿导向件13和23从该设备的右侧部分一起移动到左侧部分，而模具31及其提升机构33从该设备的左侧部分移动到右侧部分，与孔口12a垂直对准，右侧反框架29仍然围绕该孔口保持该软化的薄片。在该位置(参见图3)中，垂直的分隔部26与固定在下加热面板22上的垂直壁25对准并与其接合。

此刻，控制电磁阀以便以大约2-2.5巴的压力将压缩空气供应到该腔的右侧部分中，由此使得软化的薄片获得向上的圆形(囊体)构形，如图3中的附图标记B”所示，准备好接纳模具31。(未示出的)另一光电元件设置在比减压板的位置高的位置，并且与电磁阀连接以便自动地限制压缩空气的输入并且由此限制囊体B”的向上变形。

通过控制伸缩提升机构33的伸出，模具31随后穿过孔口12a抬升以便与进一步伸展的囊体B”接触，并且由于经模具中的微孔的抽吸作用，使得囊体附着到模具上并呈现其三维形状(由图4中的附图标记B”表示)。

由(未示出的)的风扇来控制工件的冷却和固化的后续步骤，该风扇使得环境温度的空气吹过在模具上所成形的工件的外表面。

为了使得工件与模具容易地分离，压力大约6巴的空气经模具中的微孔注入。同时使得模具下降，首先是提升机构33的下降，因此向下移动开始非常缓慢，以便确保工件平缓地离开，并且避免使得新成形的工具变形的所谓的吸罐效应。一旦模具与工件之间存在几个厘米的间隙，(其中该工件围绕其边缘由减压板支承)，则模具较快速地下降。热成形的工件随后从该设备中取出。

现在对该设备的整个操作进行描述，从图1中可以看出，在该设备的右侧部分中当第一薄片A预热并且第二薄片B被加热时，已经预热和加热的第三薄片C在引入到该腔的左侧部分中的压缩空气的作用下呈现“囊体”构形，压缩空气是由与该腔连通的另一电磁阀引入的。

在图2中，当第一薄片A进行预热并且第二薄片B’被加热且支承在浮流状态中时，第三薄片C’由抬升的模具31进行成形。

在图3中，加热面板和预热面板位于右侧部分中；由第三薄片C’获得的热成形的工件已经与模具分离，该模具移动到右侧部分以便对(处于囊体构形的)第二薄片B”进行模制。用于模具框架32的水平导向和移动装置由附图标记28示意地表示。进行预热步骤的新的(第四)薄片D已经引入到上预热面板16和中间面板17之间，而刚好预热的薄片A位于面板17与22之间以便进行加热。

在图4中，第二薄片B在该设备的右侧部分中成形，而在左侧部分中第四薄片D仍然在预热并且被加热的第一薄片A此刻处于浮流状态。

图6和7示意地示出了另一种模具移动系统，其可代替图1-4所示的系统。在图6中，该腔的左侧和右侧部分均具有垂直的导轨提升机构，由附图标记35、36表示，由附图标记37、38表示的两个水平板分别垂直地平移。水平的流体压力致动器40布置在地面高度处，该致动器包括固定到该设备的静止部分上的缸41以及带有杆42的可伸缩的活塞，以便在一端处支承U形的钩形件43(参见图7)，以与从模具框架32的底部突伸的垂直元件接合。为了使得模具在左侧和右侧部分之间移动，两个水平支承件下降到其相应的导轨的底部，与同一水平平面对准。通过控制该流体压力致动器40的伸出或缩回，模具的框架32从一个支承件横向地移动到另一支承件。当承载该模具的支承件提升时，该元件44与钩43脱开接合。

图8所示的本发明的设备的实施例不同于图1-4所示的实施例，其中设置有两个模具31和131(而不是仅一个模具)，一个模具布置在该设备的左侧部分中，另一个模具布置在该设备的右侧部分中。这些模具具有相关的部件，例如导轨35、36，以便使其垂直移动而不是水平移动。加热面板和预热面板水平地平移，作为图1-4所示的形式的变型。用于移动反框架29和30的气动致动器由附图标记45、46表示。图8的变型的优点在于单工位的热成形设备可以同时地制造两个不同尺寸且总体尺寸相似的三维工件，例如制冷装置的主体和门。

尽管详细地描述了本发明的最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员应当理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对实施本发明的结构和实施方式进行各种变型。

Claims

1.一种由热塑性材料的平薄片来成形具有大表面的、较薄的、且厚度均匀的三维工件的热成形设备，该设备包括：

至少一个可在不起作用的下降位置与抬升的成形位置之间垂直移动的模具(31，131)；

在顶部由带有第一和第二孔口(12a，12b)的水平减压板(12)限定的下部增压腔(14)，所述第一和第二孔口水平间隔开并且其尺寸确定成便于所述模具(31，131)穿过所述孔口；

第一和第二反框架(29、30)，每一反框架均围绕减压板(12)中的所述孔口(12a，12b)保持待成形的薄片；

三个加热面板(16、17、22)，所述加热面板垂直对准并彼此间隔开并且可在与第一孔口(12a)垂直对准的第一位置和与第二孔口(12b)垂直对准的第二位置之间水平地移动；

上加热面板(16)和中间加热面板(17)设置在减压板(12)之上，以便预热支承在这两个面板(16、17)之间的平薄片的相对表面；以及

下加热面板(22)设置在减压板(12)之下，以便从下方同时地加热另一薄片，该薄片围绕所述孔口中的一个孔口保持并且从上方由该中间面板(17)来加热。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，上加热面板(16)和中间面板(17)形成上部加热组件(15)的一部分，其可作为一个单元沿导向装置(13)在减压板(12)之上平移。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，该上部加热组件(15)包括周边凸缘(18)以便支承在上加热面板(16)和中间面板(17)之间悬伸的薄片的边缘。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包括可在该腔内在与第一孔口(12a)垂直对准的第一位置和与第二孔口(12b)垂直对准的第二位置之间水平地和垂直地移动的单个模具(31)。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，该模具可水平地平移，以便固定到两个间隔开的垂直且平行的分隔部(26、27)上，从而使得当该模具(31)处于与任一孔口(12a，12b)垂直对准的位置中的一个位置时，两个垂直的分隔部(26、27)中的一个分隔部与位于下加热面板(22)的相对端部的两个垂直壁(24、25)中的一个壁(24或25)密封地配合，以便在由这些配合的密封元件(24和27或25和26)限定的腔的两个隔室内保持不同的压力。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包括两个模具(31、131)，每一模具均可垂直地移动，以便与减压板(12)中的孔口中的一个孔口(12a或12b)垂直对准。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，两个模具(31、131)具有不同的形状但具有相似的总体尺寸。