熱成形壓力機和熱成形方法

2023-06-18 01:16:11

專利名稱：熱成形壓力機和熱成形方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對可熱成形的片狀材料(行話中也稱為「薄片」)進行熱成形以獲得熱成形的中空物體的物品或模具的壓力機，以及能夠通過該壓力機獲得的熱成形方法。
背景技術：
在現有技術中，已經提出了各種類型的熱成形壓力機，這些熱成形壓力機配有能夠相互接合和能夠相互脫開的陽模和陰模，所述陽模和陰模通過相互正面的打開-閉合運動在模打開之後取出在模內切割(即，從薄片切斷)的熱成形物體，並且將新的片狀材料進給到陰模與陽模之間。這能夠通過可從正面彼此閉合在一起-彼此移開的陽模和陰模來執行，或者能夠通過在模打開後可相對於陽模來回(直線運動或梭式系統)橫向地移動的陰模來執行，或者通過可相對於陽模以大約75° -90°的前后角度移動(傾斜運動)的陰模來執行。在任一情況下，陽模都能夠執行線性的打開-閉合運動，而陰模在模製位置與取出和卸取位置之間移動，在該模製位置中，陰模位於陽模處，並且通過插入可熱成形的片狀材料而準備好接納陽模，以便執行對片材進行的熱成形操作以及因陽模的作用而對陰模中的物體或物體的模具進行切割；在所述取出或卸取位置中，陰模從陽模移除，並且熱成形物體或熱成形物體的模具從陰模卸取並移除。物體或物體的模具在從陰模卸取後必須通過在陰模內部或模外部進行切除或切割而從薄片切除或與薄片分離。上述技術方案(梭式系統或傾斜運動系統)要求熱成形物體或熱成形物體的模具必須在熱成形陰模內與薄片分離，以便能夠首先進行從模中的取出，然後進行物體自身的隨後堆疊。其它技術方案是已知的，根據這些方案，熱成形物體在其仍然全部地或部分地附接至薄片的廢料時被從模卸取並且隨後在模的外部與廢料分離。然而，這種在模的外部的分離技術在本發明中是不適用的。在荷蘭專利NL-1004 852中，公開了一種用於獲得碗蓋的方法和壓力機，該方法和壓力機通過使用陽模和具有單個成形座的兩個陰模從片狀材料開始，這兩個陰模設置成彼此相對(可能地由中間模保持器支撐)並且設計成進行每次180°的步進式旋轉。以此方式，陰模(在上述專利中稱為相對模)在與陽模靠近並與陽模相對的模製位置與遠離陽模並且在直徑方向上與陽模相對的模製物體(碗蓋)的取出位置之間順序地角度運動。適當的卸取裝置穿入位於取出位置的陰模中，以接合併卸取模製在其內的碗蓋，而同時，在另一陰模中，執行模製操作以獲得另一碗蓋，以此類推。更特別地，專利NL-1004 852要求在將片狀材料通過橫向帶傳輸裝置進給至陽模與陰模之間之前，片狀材料已經被切割，直到其相對於模居中定位。該片材於是因陽模在模閉合階段期間的作用通過在橫向帶上滑動而被完全地「取走」。由於其已經切割成需要的尺寸，整個片材被用於成形為碗蓋。不需要進行碗蓋與廢料的剪切或分離操作。模的功能唯一地就是使片材成形，因此模的結構——其必須支撐和抵制其閉合力——不必非常堅固，其可以具有限於所要獲得的碗蓋的尺寸的小的體積和高度；因此，其並不需要用於確保模內部的切割元件之間的高精度聯接所必需的在壓力下的高的抗變形能力的特性。然而，由於一系列的原因，這是一種生產率極低的解決方案。首先，模設置有單個成形印模。其次，考慮到為使陰模進行角度移動所需的扭轉力矩，運動源(電動馬達)與負載之間的聯接——這在專利NL-1004 852中示出為直接聯接——需要使用在加速和減速階段中能夠產生相當大的扭矩的非常大的電動馬達；為了克服質量(模的質量以及馬達轉子的質量)的總合的慣性，這是必須的，並且由於「過度移開」效應，也涉及到不期望的現象，該「過度移開」效應甚至在最複雜的控制系統中也出現在陰模的停止到達位置處。第三，在熱成形操作後，為了能夠執行需被熱成形的片材的後續進給，必須等待旋轉的模完成其角度位移，這涉及循環時間的顯著延述。根據目前市場上可獲得的具有最高生產率的熱成形機的版本，其使用了在模內進行熱成形及剪切的技術，當物體在模內被熱成形和剪切時——其需要約450毫秒的模的有效或閉合時間間隔一可獲得每分鐘至多40個模製循環。這種速度值能夠在具有740與780mm之間的寬度範圍和420與480mm之間的陰模厚度範圍，即具有所謂的「中等尺寸」的模的熱成形壓力機中獲得。另一方面，在能夠設置適於確保明確地更高的生產率水平的熱成形壓力機方面存在增長的需求。

發明內容
本發明的主要目的為提供一種新構思的熱成形壓力機，該熱成形壓力機具有中等尺寸，適於用可熱成形的片狀材料如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、部分再生的聚對苯二甲酸乙二醇酯(Apet)、來自可再生源的生物聚合物材料如聚乳酸(PLA)，模製多種中空物體類型，既包括所謂的一次性類型也包括用於包裝的類型，具有非常高的時間生產率，以執行高達每分鐘57次循環而沒有問題，閉模時間為450毫秒。本發明的另一目的為提供具有相對簡單的結構和操作的熱成形壓力機，以便在製造和運行成本方面也具有優勢。本發明的另一目的為提供一種新的熱成形方法，該方法允許執行熱成形物體從熱成形陰模中快速的、非接觸的取出。根據本發明的第一方面，提供了一種用於可熱成形片狀材料的熱成形壓力機，以獲得至少一個熱成形物體，該熱成形壓力機具有:-支撐基座；-一對陰模，所述一對陰模被支撐在所述支撐基座上以繞旋轉軸線旋轉，所述一對陰模具有至少一個形成在其內的熱成形腔，所述模被設置成相對於所述旋轉軸線在直徑方向上對置，-用於所述一對陰模的驅動裝置，其包括:-設計成驅動初級動力驅動軸的可逆的旋轉運動源，以及-傳動裝置，該傳動裝置設計成將運動從初級動力驅動軸傳遞至設計成驅動所述一對陰模的次級軸，使得在初級動力驅動軸與所述次級軸之間存在角位移比，該角位移比大於360° /180°，優選地為405° /180°，以使所述陰模對完成180°交替的連續的角行程，從而，在角度上將每個陰模移動到模製位置中和卸取位置中，在模製位置處，所述片狀材料的至少一部分熱成形為相應的中空物體，而所述卸取位置用於取出所述至少一個熱成形物體；-從所述支撐基座延伸的支撐框架；-陽模，該陽模在所述一對陰模處可移動地支撐在所述支撐框架中並且具有至少一個模製襯墊元件，所述至少一個模製襯墊元件用於設置在每個陰模中的相應的熱成形腔；以及-用於陽模的驅動裝置，該驅動裝置設計成與所述陰模對的角行程同步地移動該陽模以使其打開-閉合，從而當陰模停止在所述上模製位置時使陽模與該陰模順序地接合，並且，該驅動裝置設計成在陰模朝向下卸取位置的角位移之前將陽模從該陰模移除。根據本發明的另一方面，提供了一種用於通過上述的熱成形壓力機對可熱成形的片狀材料進行熱成形，以獲得熱成形物體的方法，該方法包括:-間歇地將片狀材料進給到處於模製位置的陰模與處於從該陰模移除的位置的陽模之間；-移動陽模靠近陰模，並且同時，伴隨著陽模在片狀材料上施加變形作用以穿入到陰模內的其中至少一個熱成形腔中而進行熱成形；-移動陽模離開陰模；-通過驅動裝置的傳動裝置進行所述陰模對繞其旋轉軸線的180°的角行程，以將該陰模連同容置在該陰模內的熱成形物體轉移至與模製位置在直徑方向上相對的卸取位置，並且同時將所述陰模對中的另一陰模轉移到其模製位置，-同時將新的可熱成形的片狀材料進給到處於移除位置的陽模與移向模製位置的陰模之間；-從處於卸取位置的陰模中卸取熱成形物體；以及-開始新的熱成形循環。


根據本發明的當前的優選實施方式的以下詳細描述，本發明的進一步的特徵及優點將更清楚，這些描述是參照附圖而做出的，在附圖中:-圖1為聯接至片狀材料加熱和進給器組的根據本發明的熱成形壓力機的側視簡圖及沿豎向平面的截面視圖；-圖2示出圖1的壓力機在放大比例後的側視圖；-圖3為當觀查者從右側觀察時的圖1的熱成形壓力機的側視圖，其上部部分相對於陽模一半處於降下的模製位置中且一半處於升高的停止位置中；-圖4示出圖3的放大比例後的細節；-圖5為圖3的壓力機的上部部分的局部立體圖；-圖6為與圖5相似但從相反的前部觀察所得的局部立體圖；-圖7為圖1的熱成形壓力機的平面圖；-圖8為基座、由該基座支撐的所述陰模對以及用於所述陰模對的驅動和傳動裝置的立體圖；-圖9示出了所述陰模對，其中圖8的中間支撐元件、驅動和傳動裝置以放大的比例示出；
-圖10為類似於圖8，但在另外的位置中從相反側觀察所得的視圖；-圖11為所述一對陰模及中間支撐元件的放大比例的立體圖；-圖12為陰模及中間支撐元件的分解圖；-圖13為與圖11相似但零部件以截面圖示出的立體圖；-圖14為圖12的陰模和中間支撐元件的側向視圖，其中零部件以截面圖示出；-圖15與圖11相似，但涉及的是具有兩個陰模而沒有中間支撐元件的旋轉元件的實施方式；-圖16示出圖8的放大比例的細節,涉及處在初級動力驅動軸與受控軸或次級軸之間的傳動裝置；-圖17示意性地示出了組成圖8的傳動裝置的一部分的高性能凸輪傳動裝置；-圖18和圖19分別為陰模和中間支撐元件的的示意性正視圖和示意性側視圖；-圖20為示出使用根據本發明的熱成形壓力機，在每分鐘57個循環的生產節奏下，1.05秒的熱成形循環的圖形；-圖21為示出熱成形循環期間該陽模與所述陰模對的運動的同步的圖形；-圖22示出由現有技術的熱成形壓力機執行的熱成形過程的兩個相繼的工作循環；-圖23示出根據本發明的熱成形過程的兩個相繼的工作循環；-圖24示出在根據本發明的壓力機的熱成形腔中形成熱成形物體以及特別地，在陰模和陽模中的熱成形腔處設置的冷卻系統的截面圖。在附圖中，相同或相似的部件用相同的附圖標記表示。
具體實施例方式首先，參照圖1至圖7，示意性地示出了根據本發明的熱成形壓力機1，該熱成形壓力機I適於熱成形可熱成形的片狀材料以獲得中空的模製物體，通常既有一次性使用的物體又有包裝物體，比如玻璃器皿、碗、花瓶、蓋、有蓋或無蓋的盆、盤等。該熱成形壓力機I由下述部件組成:支撐基座2，該支撐基座2優選地構造成橋式；置於支撐基座2上方的上支撐框架3 對陰模4和5，所述一對陰模4和5彼此相同並由支撐基座2支撐，使得其在使用中能夠繞大致水平的旋轉軸線x-x旋轉；用於所述一對陰模4和5的驅動裝置6 ;陽模7，該陽模7配備至少一個模製襯墊7a，並且在所述上支撐框架3中被可移動地支撐在所述一對陰模4和5的頂部上；以及用於陽模的驅動裝置8，該驅動裝置8被設置成與所述陰模對的角行程同步地升起和降下該陽模。優選地，熱成形壓力機I包括上遊的任何適當類型的進給器組9，所述進給器組9設計成通過由適當的步進電機92控制的適當的運動傳動裝置組91間歇地並且同步地將片狀材料9a進給到所述一對陰模4和5與陽模7之間的區域中。有利地，片材或帶狀物9a通過一對滑動和支撐引導件9c和9d在其在壓力機區域I中的接合部分中被支撐，所述一對滑動和支撐引導件9c和9d受與模保持器58進行適當的運動連接的支座9g和9f的約束，該模保持器58將陽模7支撐在其下部上。部分地在支撐基座2中以及部分地在該支撐基座2的側部上設置有用於堆疊(10)該熱成形物體TO並且將該熱成形物體TO從熱成形壓力機I移除(11)的裝置。所述堆疊和移除裝置可以是任何適當類型的。在適當的位置中，優選地在熱成形壓力機I的外側，還以使操作者容易接近的方式設置有用於容置配電板(包括CPU或程序控制單元)的箱體12。如在圖8至圖15中更佳地示出的，陰模4和5設置成相對於旋轉軸線x_x在直徑方向上對置，並且以現有技術中標準的方式構造，即陰模4和5都具有一個、或者通常為多個的熱成形腔或熱成形座13。通常，熱成形腔13具有使其能夠模製具有215mm(8.5英寸)的最大高度的熱成形物體的深度。每個熱成形腔13都配備有優選地呈倒置的玻璃杯的形狀的可動底部14，底部14在與相應的腔13相對的一側上例如通過適當的六角固定螺釘15a被固定至控制杆14a的端部(圖13和圖14)。在使用中，熱成形陰模4和5必須被保持一定溫度，並且為此目的在熱成形陰模4和5中形成有用於流體的迷宮式管路，優選地通過冷流體(水)調節溫度，這是現有技術中標準的實踐。在圖1、圖3和圖12至圖14中示出的實施方式中，支撐構件或模保持器16設置在陰模4和5之間，這種構件/保持器被設計成確保有利於抵抗壓力下的變形的完全安全的結構剛性，並且有利於設置用於模的聯鎖部件的更大的實用性。支撐構件16有利地通過將在下面進一步描述的由輕質合金製成的縱向和橫向部件的組件而獲得，或者作為通過鑄造獲得的單件。如在圖12中更佳觀察到的，模保持器構件16有利地具有界定出至少一個空間或隔室17—優選地由縱向肋18a與橫向肋18b分隔的朝向其兩個相反面敞開的多個隔室——的中空平行六面體結構，該結構設計成支撐相應的陰模4、5。在模保持器構件16的各個隔室中可以設置各種附屬部件，比如用於陰模的低溫冷卻流體的供給迴路的以及用於氣動迴路的導管19。無論是否設置有模保持器構件16，每個陰模4、5均配備有相應的板21，稱作底板，控制杆14a的另一端抵靠所述底板21 ;該控制杆通過螺栓15b——相應的平臺23置於控制杆與所述板之間——固定至所述板，為此，該相應的平臺23具有相應的多個用於接納和引導控制杆14a的通孔23a (圖13)。在與底板21相反的一側上，陰模4、5抵靠平臺23，該陰模例如通過多個適當地分布的固定螺釘(未示出)以能夠移除的方式固定至平臺。底板21具有比陰模4、5小的體積並且由相應的平臺23支撐，並且具有相對於相應的陰模4、5執行小的接近或離開位移的自由度；這是為了控制可動底部14從工作位置朝向相應的熱成形腔13的口部的相應的小的行程，以便在可動底部14返回到工作位置之前執行腔13中的熱成形物體的取出-卸取。為此，板21例如可以具有沿旋轉軸線x-x的方向的兩個延伸部或附屬部21a，並且每個延伸部或附屬部21a均例如通過螺栓而固定至一對簡單的或雙作用式氣動起重器22的相應的杆，氣動起重器22設計成控制板21執行上述運動。在圖15的實施方式中，每個陰模4、5的底板21均保持容置於在相應的延伸平臺23中設置的適當的凹口或座中，而當設置有模保持器構件16時，該底板有利地容置在模保持器構件中，在此情況下，平臺23能夠具有較低的厚度。另外，用於接納陰模4、5用的附屬聯鎖部件的空間17中的一個保持界定於平臺23與平臺23的配合側壁之間。在平臺23的兩個相反端部處，例如靠近每個輥或滑塊24處，每個平臺23還支撐固定塊或附件25，在固定塊25中形成有對中凹口或孔26，該對中凹口或孔26的功能將在下面進一步解釋。在側向上，所述陰模對4和5(圖15)或者模保持器構件16 (圖13)具有沿旋轉軸線X-X設置並且與旋轉軸線X-X同心的兩個相對的支撐轂27和28。作為示例，每個轂均可包括用於抵接的冗餘凸緣29並且包括末端附接件29，末端附接件29以任何適當的方式，例如通過螺栓30(圖12)固定至模保持器構件16的端部(圖13)或固定至兩個面對且對置的平臺23 (圖15)。在每個抵接凸緣29的外部面處，與抵接凸緣29 —體地抵接有圓筒形轂29a，在該圓筒形轂29a上裝配有適當的軸承32，例如滾子軸承。凸緣襯套33被插入到軸承32上，使末端凸緣33a指向相對於凸緣29的相反方向，從而在凸緣29與凸緣33a之間界定出接合凹槽，如以下將進一步解釋的。保持及覆蓋盤34抵靠凸緣襯套33的小的內邊緣，該盤34的固定能夠通過與抵接板29的圓筒形轂29a接合的螺栓35固定。圍繞盤34設置有錨固至凸緣襯套33的用於旋轉密封件36的環。由陰模4、5形成並且可能由模保持器構件16形成的可旋轉元件的驅動裝置6包括:旋轉運動源，該旋轉運動源優選地為可逆型的，通常為由控制面板12控制的無刷扭矩電動馬達37(圖3和圖16)，且具有輸出軸或初級動力驅動軸38 ;以及用於運動也適於充當減扭器-定位器組的傳動裝置。該傳動裝置包括(圖16和圖17):雙輪廓凸輪41，該雙輪廓凸輪41有利地具有45°的停止角以及315°的工作角，並且能夠通過滾動摩擦與一組輥39接合，以便將運動從與旋轉軸線y_y同軸的初級動力驅動軸38傳遞至次級軸40,該次級軸40通過凸緣40a連接至與旋轉軸線x_x同軸的凸緣29的圓筒形轂29a，並且設計成驅動所述一對陰模4和5旋轉。通過該傳動裝置，在初級動力驅動軸38與轂27和28(軸線x-x)之間存在405° /180°的角位移比，使所述一對陰模4和5能夠完成連續的180°角行程，以便在上模製位置與下卸取位置之間在角度上移動每個陰模，在該上模製位置處，至少一個熱成形物體TO在陰模中被模製，而該下卸取位置用於在陰模中熱成形的所述至少一個熱成形物體TO的取出。有利地，為了獲得這種條件，設置有可逆運動源，其適於在模製位置與卸取位置之間——即沿兩個旋轉方向來回地——以交替的方式執行連續的角行程，如將在下面進一步說明的。驅動裝置6優選地支撐在從基座2向上延伸的箱形側體43中(圖3-10)。優選地，基座2由下述部件形成(圖8):-通常具有矩形輪廓並設置成彼此間隔開且沿縱長方向彼此平行的一對地面支撐及錨固板2a、2b ；-四個腳部:兩個較寬的腳部2c和兩個較窄的腳部2d(在圖8中只有兩個腳部是看得見的)，用於錨固至相應的板2a、2b ；-箱形側體43，該側體43受約束並且以任何適當的方式從所述一對較寬腳部2c向上延伸，並且例如包括一對大的板43a和43b，所述一對大的板43a和43b在腳部2c的兩個面對的端部處向上延伸，並且各自均優選地通過一對臺面2e和2f來加強，例如，臺面2e和2f兩者都焊接至相應的腳部2c和相應的大的板43a、43b ;側體43還包括聯接件43c (聯接件43c在圖10中可見)，該聯接件43c與大的板43a和43b —起界定出用於減扭器-定位器組的接納和支撐座，接納和支撐座在圖8和圖9中總體上用45標示；以及-側體46，該側體46大致平行於側體43，並且例如由兩個直立部46a和46b組成，直立部46a和46b在腳部2d的兩個面對的端部處各自向上延伸並且通過聯接件46d (圖8)剛性地連接。在側體43和減扭器-定位器組45的外側，例如通過用螺栓緊固的方式固定有支撐板44，該支撐板44設計成以任何適當的方式懸突地支撐電動馬達37的定子。有利地，側體43和46具有其相應的上部部分43h和46h，所述上部部分43h和46h能夠在相應的凸緣部分處例如通過螺栓可移除地錨固至下部部分的頂部。上部部分43h和46h組成相應的下部部分的延伸部，並且具有其相應的聯接件43m和46m。在一側上的聯接件43c和43m之間以及另一側上的聯接件46d和46m之間的區域中形成有相應的通孔，通常，一半為下聯接件43d和46d中的支架形，一半為帽形，後者通過分別組裝-拆卸在相應的凸緣襯套33處保持接合的轂27和28而能夠移除。由陰模4、5形成並且可能由模保持器構件16形成的可旋轉元件因而繞軸線x-x成直線地安裝，使其轂29通過與定位器組45的凸輪41連接的凸緣40A而與軸40嚙合地接合。沿著減扭器-定位器組45並且在減扭器-定位器組45內部，還有多個用於陰模4和5的聯鎖導管19沿著軸線x-x方向延伸，所述導管優選地通至在圖8和圖9中總體上用47標示的一系列快速接頭，所述快速接頭分別用於與陰模4和5的低溫流體(水)的供給迴路以及設計成提供各種用途的氣動迴路的連接，所述用途例如為熱成形物體TO的排出以及氣動起重器22的驅動。快速接頭47有利地組裝在支撐板48上，支撐板48固定至定位器組45的軸40的接收空間的壁。快速接頭47能夠通過導管19連接至凸緣29，導管19接納在定位器組45的中空軸40的開口中。如現有技術中常規的那樣，陽模7配備有一個或多個襯墊元件，即，一個襯墊元件7a(圖3)用於一個設置在陰模4、5中的熱成形腔13。襯墊元件以能夠滑動的方式安裝並且能夠由線性致動器62控制，使得當陰模4、5處於上模製位置時，該襯墊元件7a能夠與陰模4、5可控制地接合，並且在陰模4、5開始其朝向其卸取位置的角位移之前從陰模移除。用於陽模7的支撐架3優選地支撐在支撐基座2的側體43和46的頂部處。在框架3的上部部分中安裝有通常藉助於多個滾子軸承48和49旋轉的控制軸50，該控制軸50具有大致平行於軸線x-x的旋轉軸線。控制軸50通過適當的減速器51a由伺服電機51驅動，該減速器51a由控制面板12控制成與驅動裝置6和電機92同步，該電機92又控制進給器組9。在控制軸50上，一對間隔開的連接杆52、53的頭部安裝成進行旋轉；其腳部鉸接至由一對相應的突出部56、57支承的相應的鉸接銷54、55，所述一對相應的突出部56、57從在下部支撐陽模7的模保持器框架58向上突出。陽模7能夠例如通過六個螺釘固定至模保持器58。當控制軸旋轉時，模保持器58通常能夠完成接近(降下)或遠離(升起)處於上模製位置的陰模4、5的優選固定或預定的150_的行程。模(在薄片的寬度的方向上)之間的安裝平行度的調節通過調節與連接杆52、53成一體的兩個偏心凸緣52a和53a來執行。通常，能夠進行例如+/-0.02mm的中間調節。陽模7和陰模4、5之間的聯接水平的設定通過藉助於連接杆52、53的旋轉而在連接杆52、53的腳部的偏心銷54、55上施加作用來執行。模保持器58由四個引導部或柱體59 (圖1)豎直地引導，在滑動接觸區域插入有襯套60，所述襯套60優選地由陶瓷或碳化鎢製成。四個銷61從陽模7向下延伸(圖4)，所述四個銷61設計成例如通過伸入在下面的陰模4、5上的相應的孔26中約45mm而被接
八
口 ο控制軸50的驅動以及因此設計成升起和降下陽模7的所述一對連接杆52、53的驅動與所述一對陰模4、5的角行程同步地發生，使得陽模與下面的停止在上模製位置的陰模接合，並且，在該陰模朝向卸取位置的角位移之前從陰模移除。用於將熱成形在其內的物體與廢料9b分離的模內切割裝置的驅動裝置與用於升起-降下陽模7的驅動裝置相同，因為剪切作用發生在陽模-陰模的最終閉合部分的結束處。該模內切割系統為任何適當的類型，優選地具有穿透性的模具衝孔元件。用於閉合陽模7和陰模4、5的應力或負荷主要在轂27、28處——在轂27、28容置在相應的軸承32中的情況下——，但也通過優選地為可微調類型的橫向滑塊或軸承24傳遞至可旋轉元件，橫向滑塊或軸承24有助於使整個可旋轉元件(陰模4、5和可能的模保持器構件16)的彎曲變形減至最小。熱成形中空物體TO的取出在相應的陰模4、5的下部卸取位置中發生，即，使熱成形印模13的口部和在其內熱成形的物體TO的口部向下指向。為此，起重器22使相應的底板21移動靠近處於卸取位置的陰模4、5 ;底板21朝向外側推動杆14a並因此推動底部14，該動作將熱成形物體TO從其熱成形印模13處移除。起重器22還具有在可旋轉元件的角行程期間將底板21保持在穩定位置的功能，對抗並中和其離心力，否則該離心力會引起物體TO的過早的卸取。物體TO —旦移除將落在陰模外側並被朝向用於形成物體TO的小的堆塊63的下面的容器或堆疊籠64引導。如果需要，可以通過使用多個導管19在每個熱成形腔13的底部上供給乾燥壓縮空氣而使用氣動排出或卸取，導管19用於控制專門用於這種目的的適當裝置並且具有任何適當的類型。優選地，為了加速熱成形物體TO的下落，通過收集器64a在堆疊容器64中生成減小的壓力，使得熱成形物體TO從模的離開速度與射出物體的速度相當。熱成形物體優選地被堆疊:首先堆疊成小的堆塊63 (圖1和圖3)，並且隨後堆疊在位於陰模4、5的下部卸取位置的徑直下方的另一堆疊籠64中，該堆疊籠64運動地連接至槓桿系統93和94以便與藉助於連接杆95和96連接至槓桿系統93和94的模保持器58同步地移動。一旦堆塊63中的物體達到預期數量，熱成形物體TO便從堆疊籠64轉移至設置在堆疊籠64下方的具有更大容量的容置籠65。容置籠65適於接納並容置長度等於多個形成在堆疊容器64中的堆塊63的長度的堆塊63a。一旦加載，容置籠65便通過馬達驅動的線性傳遞系統66相對於熱成形壓力機I橫向地移動，並且隨後例如通過齒輪和齒條裝置67旋轉90°，以水平地布置容置在其中的物體的堆塊63，然後，例如通過任何適當類型的推動器將其轉移至移除輸送器，移除輸送器例如為皮帶型，在圖中未示出。上述熱成形壓力機I適於完成隨時間的非常高數量的熱成形循環，以及確保熱成形物體TO在其卸取之前的延長的模內穩定性。實際上，卸取發生在物體被熱成形之後的熱成形循環期間，即特點在於行話中被稱為「梭式」(shuttle)的循環的穩定。以下將參照在圖19和圖20中示出的圖描述熱成形壓力機I的功能:在圖20中，曲線A描繪了在第一熱成形循環期間，由電動馬達51控制的陽模7的打開-閉合運動或行程的正弦變化，其中電動馬達51驅動所述一對連接杆52和53，而曲線B描繪了在該第一熱成形循環期間，由扭矩馬達37控制的陰模4、5在其例如沿順時針方向的角行程期間其角位移的變化。在從0(位置1A)至0.65秒(位置5A)的時間段期間，上部陽模7的直線運動與所述一對陰模4、5的角位移以及與將被熱成形的薄片的前進運動一起同步地執行。從0.65秒(位置5A)至1.05秒(位置1A)，熱成形在進行熱成形物體TO的模內切割的陰模中進行，而對於另一陰模中的大部分後續熱成形循環，熱成形物體的材料的模內冷卻時間或結構穩定時間被延長，直到物體本身被取出(卸取)。在隨後的循環(與上述完全類似)中，在馬達37停止後以及在停止期間一在停止期間，位於上熱成形位置的陰模被陽模接合——，馬達37反轉其旋轉方向，並重複上述循環。圖21的圖表為圖20的圖表的一部分，並且詳細示出在預定的執行時間範圍內陽模7(曲線A)以及陰模4和5(曲線B)的位移運動的相位點。在曲線A的點IA處，馬達51啟動以啟動上部陽模7的打開行程。在時間IB處，馬達37以及因此初級驅動軸38啟動，而在點2A對應的時間2B處，陽模7已經執行完48mm(點2A)的打開行程。在後一個點處，即在時間2B處，開始由凸輪41驅動的具有軸線x-x的次級軸40的180°旋轉運動。在時間3B = 3A處，陽模7已經完成了其距離陰模4、5的150mm的最大的移除行程(在上模製位置的情況下考慮)，而旋轉的所述一對陰模4、5已經完成了 90°的角行程。在時間4B =4A處，馬達37繼續其旋轉，而次級輸出軸40繞所述陰模對4、5的軸線χ-χ的180°的角行程終止(曲線中的點4Β)，而在相同時刻，處於接近或閉合運動中的陽模7處於距離下面的已經在上部熱成形位置中的陰模48mm處。陽模7開始就位時的48mm(曲線A的點4A)的距離對應於點2A處的先前距離；在點4A處，將陽模約束於下面的陰模4、5的四個銷61仍與相應的引導襯套26完全斷開螺紋連接或完全沒有約束(但即將被約束)，而在點2A處，其仍受約束，但即將被釋放。在曲線B的點5B (0.595秒)處，馬達37停止並因此初級驅動軸38也停止，並且陽模7仍位於距離下面的陰模4、5 —定距離(在閉合階段)處。在時間5A(0.65秒)處，陽模7的驅動馬達51停止並且為熱成形操作設置的停止開始；在這種操作結束時，下一循環開始。從O至650毫秒的時間間隔組成時間周期，在該時間周期期間，熱成形模(陰模4、5和陽模7)保持打開，即未相互接合。為了更清楚地描述運動系統6，S卩，具有雙輪廓凸輪41和位於初級動力驅動軸38和次級控制軸40之間的輥39的平行軸線傳動裝置(參照曲線B)，強調以下特性:在時間IB處，隨著馬達37啟動，初級驅動軸38控制凸輪41，該凸輪41在角位移的第一個45° (所謂的凸輪41的停止角)中不將運動傳遞至軸40。停止角(1B-2B段)以及相應的時間間隔(在示出的情況中為60毫秒)的功能是允許馬達37能夠加速其慣性質量(馬達自身的轉子，主驅動軸38和凸輪41)從O速開始上升至預定速度(在本示例中為125g/min)。因此，馬達37必須提供的扭矩通常是為此目的所需要的。換句話說，馬達37不可以也使與次級旋轉軸40相關聯的其餘的旋轉質量也旋轉。一旦加速階段完成(點2A =時間2B)，當初級驅動軸38以125g/min的預定速度旋轉時，對於周角的其餘315°，雙輪廓凸輪41將加速度傳遞至一系列的輥39，以使次級軸40完成180°角行程(曲線B的點4B)。在2B至4B段中，初級驅動軸38的凸輪41以恆定速度執行315°的角行程(125g/min，且持續420毫秒的時間)，驅動次級軸40旋轉，該次級軸40然後完成180°的角行程。在此階段(2B-4B)中具有十分重要意義的是由於在馬達37加速步驟之後已經處於旋轉中的質量導致的可獲得的動能的作用；在這個階段，馬達37僅設計成提供為了克服與次級軸42相連接的慣性——S卩，由陰模4、5形成的旋轉組的慣性——所必需的扭矩。在4B-5B段中，次級軸40的角位移已經完成，對與初級驅動軸38相關的質量的旋轉進行制動，而馬達37為了達到其完全停止(點5B)的狀態而利用雙輪廓凸輪41的額外45°的旋轉；這種45°構成凸輪41的停止角部分，該部分在一旦已經執行完一個完整的360°旋轉時便再次出現。這種操作是可能的，因為為了執行後續的角位移，馬達37反轉了其旋轉方向。上述運動傳遞因而允許優化加速度、速度和扭矩值，因為周角的第一個45°得到了利用，在該45°範圍內，必須產生完整的運動循環以便加速，並且隨後的315°用於維持在恆定速度下的操作，而後續的周角的第一個45° (沿相同方向)用於停止。次級軸40的180°的角位移，即，所述一對陰模4、5的180°的角位移通過利用凸輪41的315°旋轉而被專門地控制。這樣做是為了確保模的高精度定位，優化馬達37上的扭矩使其分為兩個不同的階段並且在初級驅動軸38上獲得315° /180°的扭矩減少，這允許使用相對小尺寸的馬達37。除了克服由旋轉密封圈的摩擦引起的外部摩擦外以確保對用於旋轉支撐件的潤滑劑的洩漏的密封之外，由於傳動構件(包括馬達37的轉子)的飛輪質量的動能得到開發和利用以用於由陰模4、5以及可能由模保持器構件16形成的旋轉對的旋轉運動(180°的角行程)，還獲得了進一步的扭矩減小。由於180°的角行程受到凸輪41的唯一控制而與馬達37的旋轉精度的水平無關，所以確保了構成陰模4、5與陽模7的聯接交替中的基本要求的定位精度；定位精度也因輥39而得到確保，輥39—其在與凸輪41的接觸表面上被預加載並且因而缺乏間隙一具有例如275mm的半徑Rr，半徑Rr比與旋轉質量的總和的重心相關的半徑Ri (例如，254mm)大，從而使其不允許彈性的位置擴大。傳動裝置或減扭器-定位器組的產出率由於僅僅滾動傳動接觸(與當前使用的精度齒輪減速器不同)而有利地處於98.5%左右。如已知的，為了使所述陰模對4、5的運動得到良好的優化，有必要使旋轉質量的轉動慣量Jr儘可能地小。根據公式Jr = m X Ri2,參照旋轉軸線x_x的Jr的值至少在第一逼近中取決於旋轉體的質量的總和(即，總質量m)與其距旋轉軸線x-x的距離Ri的平方根的乘積。旋轉質量因而在尺寸和重量方面得到優化，但也有必要設置旋轉質量的結構，以確保在與距軸線X-X的最小距離Ri相匹配的模製負載下的最小彈性彎曲。因此，選擇必須落在低密度且高彈性模量的材料上，使得在旋轉元件的負載下的彈性變形不超出可接受的值，例如不超過0.04mm。圖18和19示意性地示出了旋轉元件的實際的實施方式，S卩，兩個陰模4和5加一個中間支撐元件16，其中，m為陰模4和5的質量ml = m2 = 470kg的總和給出的總質量，
Ra = Rb表示主軸承32對側體43和46的結構的反作用力，Ral = Rbl表示可調節滑塊或輥24對側體43和46的結構的進一步的冗餘反作用力，Hl = H2表示陰模4和5的厚度，Ht為整個旋轉元件的總厚度，Ls = 770為模的成形區域的正面寬度，L = 1220表示陰模的主支撐件之間的距離，LI = 800mm表示施加在陰模4和5上的可調節滑塊或輥24的支撐件之間的距離，Bs = 480mm為沿薄片的前進方向上的成形區域的寬度，B = 500mm為沿薄片的前進方向上的陰模的寬度，Jr = 0.94kg x m2為與軸線χ-χ相關的慣性的總的質量矩(受到所涉及的動力的上述質量的結果)，以及F(N) = 600, 000Ν為分布在位於上熱成形位置中的陰模的表面上的最大閉合力，通常對於具有上述尺寸的模來說是必需的。由於可獲得的高速動力及良好的熱成形循環的效果(如由圖20和圖21的圖表所示出的)，根據本發明的熱成形壓力機I的生產能力(以下出於簡潔也以通過簡寫OMV modRS77來表示)比相同市場區域中的常規的熱成形壓力機大得多且非常高；所有的這種壓力機均基於熱成形技術和模內切割技術，以及將熱成形物體以堆疊的方式收集。基準熱成形壓力機(在模中成形及切割)為TFT mod.FT700, TFT mod.FT900,ILLIG mod.75K (具有「傾斜運動」功能的壓力機)，OMV mod.F87和OMV mod.E76 (使用「梭式系統」的壓力機)，所有這些對本領域技術人員而言是公知的。比較市場上的典型產品的可獲得的生產數據，比如由聚丙烯製成的重量為2.5g、對每種壓力機型號具有大致等同的熱形成時間(400-450毫秒)的一次性200-230ml的杯，便立刻清楚在各種熱成形壓力機類型之間存在明顯的生產能力差異，如在下表中提出的。表
權利要求
1.一種壓力機，用於對可熱成形的片狀材料(9a)進行熱成形以獲得至少一個熱模製物體，所述壓力機具有: -支撐基座⑵； -一對陰模(4、5)，所述一對陰模(4、5)被支撐在所述支撐基座(2)上以繞旋轉軸線旋轉，所述一對陰模(4、5)具有至少一個形成在其內的熱成形腔或座(13)，所述模被設置成相對於所述旋轉軸線(x-x)在直徑方向上對置； -用於所述一對陰模(4、5)的驅動裝置￠)，所述驅動裝置(6)包括: -設計成驅動動力驅動軸(38)的旋轉運動源(37)，以及 -傳動裝置(41)，所述傳動裝置(41)設計成將運動從所述動力驅動軸傳遞至所述一對陰模(4、5)，由此，在所述動力驅動軸(38)與陰模對(4、5)之間存在角位移比，所述角位移比大於360° /180°，優選地為405° /180°，以使所述陰模對完成連續的180°角行程，從而在角度上且順序地將每個陰模(4、5)移動到模製位置中和卸取位置中，在所述模製位置處，所述片狀材料的至少一部分被熱成形為相應的中空物體(TO)，所述卸取位置用於所述至少一個熱成形物體(TO)的取出； -從所述支撐基座(2)延伸的支撐框架(3)； -陽模(7)，所述陽模(7)在所述一對陰模(4、5)處可移動地支撐在所述支撐框架(3)中，並且所述陽模(7)具有至少一個設計成與設置在每個陰模(4、5)中的相應的熱成形腔(13)接合的模製襯墊元件(7a)； -用於所述陽模(7)的驅動裝置(8)，所述驅動裝置⑶適於與所述一對陰模(4、5)的角行程同步地移動所述陽模(7)以使其打開-閉合，從而當陰模停止在所述模製位置時使所述陽模與陰模順序地接合，並且在所述陰模朝向所述卸取位置的角位移之前將所述陽模從所述陰模移除；以及 -用於所述驅動裝置(6、8)的程序控制裝置(12)。
2.根據權利要求1所述的壓力機，其特徵在於，所述一對陰模(4、5)被支撐成在使用中繞大致水平的旋轉軸線(X-X)旋轉。
3.根據權利要求2所述的壓力機，其特徵在於，所述驅動裝置(8)適於與所述一對陰模(4,5)的角行程同步地升起和降下所述陽模(7)。
4.根據權利要求1所述的熱成形壓力機，其特徵在於，每個陰模(4、5)均包括: 相應的平臺(23)，在所述平臺(23)中形成有多個通孔(23a)， 位於每個熱成形腔中的可動底部(14)，所述可動底部(14)配備有相應的控制杆(14a)，所述控制杆(14a)延伸到所述平臺(23)的通孔(23a)中， 底板(21)，所述底板(21)在相對於相應的陰模(4、5)的相反側可動地安裝在相應的平臺(23)上，並且所述控制杆(14a)的另一端抵靠所述底板(21)，以及 由所述平臺(23)支撐的線性驅動裝置(22)，由此使所述底板(21)移動以靠近-遠離所述平臺(23)，從而引起所述底部(14)的相應的運動。
5.根據權利要求4所述的壓力機，其特徵在於，所述控制杆(14a)被固定至所述底板(21)。
6.根據權利要求4所述的壓力機，其特徵在於，在所述陰模對(4、5)的所述底板(21)之間設置有至少一個用於接納所述模的附屬聯鎖部件的空間(17)。
7.根據權利要求4所述的熱成形壓力機，其特徵在於，在所述陰模對(4、5)的所述平臺(23)之間設置有支撐件或模保持器構件(16)。
8.根據權利要求7所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述支撐件或模保持器構件(16)是中空的，以在其中界定至少一個用於接納附屬部件(19、20)的空間(17)。
9.根據權利要求4所述的壓力機，其特徵在於，每個陰模(4、5)均由多個滑塊或橫向輥(24)支撐，所述多個滑塊或橫向輥(24)錨固至相應的平臺(23)並且設計成抵靠所述支撐基座⑵。
10.根據權利要求7所述的熱成形壓力機，其特徵在於，每個平臺(23)均在其兩個相反端具有多個對中凹口(26)。
11.根據權利要求7所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述一對陰模(4、5)或所述模保持器構件(16)具有與所述陰模(4、5)的旋轉軸線(X-X)成直線的一對對置的轂(27、28)。
12.根據權利要求11所 述的熱成形壓力機，其特徵在於，每個轂(27、28)均包括: 抵接凸緣或抵接板(29)，所述抵接凸緣或抵接板(29)固定至所述陰模(4、5)或所述模保持器構件(16)的端部， 固定至所述抵接板(29)的轂構件(29a)， 由所述轂(29a)支撐的軸承裝置(32)， 襯套(33)，所述襯套(33)圍繞所述軸承裝置(32)設置，並且界定出所述支撐基座(2)中的接合區域。
13.根據任一項前述權利要求所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述旋轉運動源(37)為可逆型，設計成在每旋轉約405°之後反轉旋轉方向。
14.根據任一項前述權利要求所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述旋轉運動源(37)設計成驅動輸出軸或動力驅動軸(38)，並且所述傳動裝置用作包括兩個平行的軸線(x-x ；y-y)和凸輪(41)的減扭器-定位器組，所述凸輪(41)在周角中具有45°的停止角和剩餘的315°的工作角。
15.根據權利要求14所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述減扭器-定位器組包括: -支撐板或支撐輪(40)，所述支撐板或支撐輪(40)裝配在所述動力驅動軸(38)上並具有與所述動力驅動軸(38)同軸的旋轉軸線(y_y)；-一組輥(39)，所述一組輥(39)安裝在所述支撐板或支撐輪(40)上以進行旋轉，並且沿著中心位於所述支撐輪(40)的旋轉軸線(y-y)上的橢圓分布在所述支撐板或支撐輪(40)上，所述凸輪構件(41)能夠與所述輥(39)接合以將運動從所述動力驅動軸(38)傳遞至轂(27、28)，所述轂(27、28)與所述旋轉軸線(x_x)成直線地被控制以驅動所述一對陰模(4,5)旋轉。
16.根據權利要求15所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述熱成形壓力機包括: -控制軸(50)，所述控制軸(50)安裝在所述框架(3)中以旋轉，並具有與所述一對陰模(4、5)的旋轉軸線(x-x)大致平行的旋轉軸線， -由所述程序控制裝置(12)驅動的伺服電機組(51)， -聯接至所述伺服電機組(51)的減速器(51a)，-支撐所述陽模(7)的模保持器框架(58)，以及 -至少一個連接杆(52、53)，所述至少一個連接杆(52、53)使其頭部安裝在所述控制軸(50)上以進行旋轉並且使其腳部鉸接至固定於所述模保持框架(58)的相應的鉸接銷(54、55)，由此，隨著所述控制軸(50)的旋轉，所述模保持器(58)和所述陽模(7)完成與所述陰模對(4、5)的角行程同步的靠近或遠離行程，從而使所述陽模可控制地與位於模製位置的陰模接合，並且在所述陰模朝向所述卸取位置角度地移動之前使所述陽模從所述陰模移除。
17.根據權利要求16所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述熱成形壓力機包括用於引導所述模保持器(58)的多個引導部或柱體(59)。
18.根據任一項前述權利要求所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述熱成形壓力機包括位於所述陰模(4、5)中的模內切割裝置，所述模內切割裝置由所述驅動裝置(8)控制。
19.根據任一項前述權利要求所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述基座(2)被構造為橋狀。
20.根據權利要求19所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述基座(2)使其至少一部分可移除地固定至所述基座的其餘部分並使所述至少一部分設計成支撐所述框架(3)。
21.根據權利要求16所述的熱成形壓力機，其特徵在於，所述熱成形壓力機包括進給器組(9)，所述進給器組(9)設計成與所述陽模(7)的運動同步地將所述片狀材料(9a)間歇地進給到所述陰模對(4、5)與所述陽模(7)之間的區域中，在所述區域中，所述片狀材料(9a)由操作性地連接至所述模保持器(58)的一對滑動引導裝置支撐。
22.一種用於通過根 據權利要求1所述的熱成形壓力機對可熱成形的片狀材料進行熱成形以獲得熱成形物體的方法，所述方法包括: -間歇地將可熱成形的片狀材料(9a)進給到處於模製位置的陰模(4、5)與處於從所述陰模(4、5)移除的位置的陽模(7)之間； -移動所述陽模⑵靠近所述陰模(4、5)，並且同時，伴隨著所述陽模(7)在所述片狀材料(9a)上施加變形作用以穿入到所述陰模(4、5)內的至少一個熱成形腔或座(13)中而進行熱成形； -移動所述陽模(7)離開所述陰模(4、5)； -通過所述驅動裝置￠)的所述傳動裝置(41)進行所述陰模對(4、5)繞其旋轉軸線(x-x)的180°的角行程，以將所述陰模(4、5)連同容置在其內的所述熱成形物體(TO)轉移到與所述模製位置在直徑方向上對置的卸取位置，並且同時將所述陰模對中的另一個陰模(5、4)轉移到模製位置； -同時將新的可熱成形的片狀材料(9a)進給到在處於移除位置中的陽模(7)與移向模製位置的陰模(4、5)之間； -從處於卸取位置的所述陰模卸取所述熱成形物體(TO);以及 -開始新的熱成形循環。
23.一種用於通過根據權利要求18所述的熱成形壓力機對可熱成形的片狀材料進行熱成形以獲得熱成形物體的方法，所述方法包括: -間歇地將可熱成形的片狀材料進給到處於模製位置的陰模與處於從所述陰模移除的位置的陽模之間；-移動所述陽模靠近所述陰模，並且同時，伴隨著所述陽模在所述片狀材料上施加變形作用以穿入到所述陰模內的至少一個熱成形腔或座中而進行熱成形； -對每個熱成形物體進行模內切割以使其與廢料分離； -移動所述陽模離開所述陰模； -通過所述驅動裝置的所述傳動裝置進行所述陰模對繞其旋轉軸線的180°的角行程，以將所述陰模連同容置在其內的所述熱成形物體轉移到與所述模製位置在直徑方向上對置的卸取位置，並且同時將所述陰模對中的另一個陰模轉移到模製位置； -同時將新的可熱成形的片狀材料進給到在處於移除位置中的陽模與移向模製位置的陰模之間； -從處於卸取位置的所述陰模卸取所述熱成形物體；以及 -開始新的熱成形循環。
24.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述熱成形物體(TO)的卸取通過每個熱成形腔(13)的所述底部(14)的運動而發生。
25.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述熱成形物體(TO)的卸取通過對所述熱成形物體(TO)的強制性抽吸而發生。
26.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述陽模(7)離開所述陰模(4、5)的時間間隔約 為650毫秒。
全文摘要
一種用於對可熱成形的片狀材料(9a)進行熱成形，以獲得至少一個熱模製的物體的壓力機，該壓力機具有支撐基座(2)；一對陰模(4、5)，所述一對陰模(4、5)被支撐在該支撐基座(2)上以繞旋轉軸線旋轉；用於所述一對陰模(4、5)的驅動裝置(6)；從該支撐基座(2)延伸的支撐框架(3)；陽模(7)，該陽模(7)在所述一對陰模(4、5)處可移動地支撐在該支撐框架(3)中；用於該陽模(7)的驅動裝置(8)，該驅動裝置(8)適於與所述一對陰模(4、5)的角行程同步地移動該陽模(7)以使其打開-閉合；以及用於所述驅動裝置(6、8)的程序控制裝置(12)。
文檔編號B29C51/00GK103085258SQ201210419048
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月26日 優先權日2011年10月27日
發明者賈恩卡洛·比索利 申請人:奧姆維機械有限公司