改進的用於塑性錠料的固定塞的製作方法
2023-05-31 23:10:01 4
專利名稱：改進的用於塑性錠料的固定塞的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種特殊類型的固定塞，即適於接合相關塑性錠料的裝置，在錠料進行進一步加工的各種步驟中特別是在溫度調節和吹塑成形過程中對其進行支承，定向和轉運。
術語「固定塞(pick-up plug)」來源於一般的技術說法，用於特定的領域，這樣的其它術語，如「小旋板」、「芯棒」、「錠料夾」、「轉運工具」也用於表示同樣的裝置。
因此，術語「固定塞」在本文中的使用不會對本領域技術人員造成困難或者迷惑。
需要固定塞完成的任務是通過插入錠料，使其接合相關的錠料，然後支承該錠料，並在各種加工步驟中轉運該錠料，最後在加工周期結束時，從錠料中滑出而與該錠料分離。
當一連串固定塞被用在吹塑成形裝置中時，通常這樣的固定塞用量很大，而且由於明顯的成本和可靠性原因，要儘可能採用簡單的結構。
固定塞可分成兩個主要類別，即內接合裝置和外接合裝置。
用於內接合工作的固定塞插入錠料的頸部，而用於外接合工作的固定塞則使錠料的頸部進入固定塞的一部分。
一般而言，使用這樣的固定塞具有以下問題和缺點-個別部分的頸部尺寸實際上是可變的，而且經常超出規定的尺寸容差極限；-可以證明將固定塞插入到超出容差或者在容差極限尺寸很小的錠料中相當困難，幾乎多半做不到，因為這會需要許多應變，使錠料具有破壞的危險。
-超出容差或者容差極限尺寸太大的錠料，在其輸送過程中脫落。
所有這些可導致整個生產設備的停機和造成相關的停機時間的危險，從而帶來嚴重的可以想像的經濟後果。
固定塞在本領域人所公知，它設有一個環形彈簧，滑入其中後，可確保牢固地夾持錠料，這種彈簧可以是環形的或者是圓筒形的。
但是，這些固定塞具有以下缺點-夾持力，即彈簧作用力，在很大程度上取決於錠料的實際直徑；事實上，很容易產生這種後果，即從一種狀態到另一種狀態的變化太快，一種狀態是在錠料太大時夾持不當或者甚至沒有夾持，另一種狀態是夾持過緊，因此在錠料太小時，由於阻塞而導致停機。
-在這樣一種阻塞或者停機的狀況下，相當大的軸向插入或者脫開推力，將環形彈簧推靠在相關殼體邊緣，從而增大反抗其收縮的摩擦力(該力事實上能使錠料移動)。
此外，被壓縮的環形彈簧弧度產生的作用會造成一種不利後果，這在
圖1中慨略示出。
使用這樣的環形彈簧的裝置，由於其固有的特性，不便於以相當精確的方式使其軸線保持在應有位置(該環能移動，並且在其殼體內位移)，並且在通過調節爐期間，錠料以繞著偏心軸轉動這樣的方式出現；這自然會造成錠料承受不對稱的熱效應。
所有上面提到的缺點都是關於錠料內接合固定塞的。在錠料外接合固定塞中，存在著類似的缺點，不過這種缺點以相反的方式描述，因為在外接合固定塞與錠料之間存在不同的對稱聯接。但是，由於這種描述是完整的，容易被本領域技術人員所理解，所以，為簡潔起見在此省略。
本領域的人們大多知道，內接合固定塞也有採用彈性聚合材料環的，雖然這些固定塞目前似乎在減少或者克服上述缺點，但是它們仍然具有一些其它的缺點，概述如下-難於得到一種穩定不變的質量，以及調整和精加工困難，-聚合材料對調節爐中產生的熱敏感，導致材料質量和性能很快惡化，
-需要提供附加的機械作用，以確保環形彈性接頭的壓縮和膨脹。
本領域的人們還知道，例如從名為Cincinnati Milacron公司的US4,678,425專利所公開的固定塞，其中，接合相關錠料的作用，由插入到錠料中的固定塞的一個圓柱形彈性部分擔當，以及由設在所述彈性部分上的一個適當環形突起(突起70)擔當。但是，這種方法存在一些嚴重的缺點，例如首先是相對於錠料頸部的內徑甚至是非常小的誤差具有最大剛度(在符合性能的意義上)。
總之，可以證明，當今使用的固定塞難於調整和幾乎沒有適合於錠料的尺寸誤差，結果使得使用該固定塞的生產工廠的生產效率降低，因為在錠料插入或分離時，甚至在輸送過程中頻繁出現故障。
另外，只要被加工的錠料種類有所變化，不管這種錠料的尺寸與以前加工的有多少相似，都需要對工廠中所有的固定塞及時更換。
基於上述考慮，因此理想的是以及本發明的主要真正目的是提供一種能夠將上述缺點自動減至最少或者予以克服的內接合型及外接合型固定塞。
而且，這樣的固定塞應能容易地實現，採用容易得到，因而成本效益高的材料和工藝。
本發明的這種目的以及其特性可以如權利要求中所述的製造和操作的這類固定塞來達到。
本發明可以採取優選的形式，儘管不是唯一的實施例，例如在下面通過參照附圖，採用非限定實例，說明和詳述的一個實施例，其中圖2是根據本發明固定塞傾斜的外部透視圖；圖2a是圖1所示固定塞一部分的中心剖視圖；圖2b是圖2a所示固定塞一部分的特定狀態和位置的視圖；圖3是根據本發明改進的固定塞中心剖視圖；圖4是圖3所示固定塞一個部件的透視圖；圖4a是圖4所示部件垂直於軸線的橫剖面圖5是圖3所示不同部件的透視圖；圖6是圖5所示部件的平面側視圖；圖7是牢固地用在本發明固定塞上的作用於錠料上的力慨略矢量圖；圖8是在錠料被插入到本發明固定塞及與其分離的過程中，作用在錠料上的力的慨略矢量圖；圖9是兩條曲線的示意圖，分別表示包括在現有技術(A)中的固定塞和本發明(B)中的固定塞兩個彈性件的彈性強度值特性演變；圖10是本發明固定塞外接合型的中心垂直剖視圖；圖11是圖10所示固定塞一部分的放大圖；圖12是圖10所示固定塞的平面剖視圖，其沿垂直於固定塞的軸線B-B平面剖取。
參照上面列出的附圖，一種根據本發明的內接合型固定塞包括一個中心體1，在其圓柱形外表面上設有多個徑向向外開的槽狀凹部2。
在這些槽狀的凹部的每一個中，布置一個相關的單一且獨立的夾持件3，其適於從所述中心體的圓柱形表面向外突出。
為了確保所述夾持件都能夠同時徑向向外膨脹，從而接合錠料的內表面，這樣的夾持件的每一個被迫由一個相關的彈簧4向外壓，該彈簧4設在每個這樣的夾持件的內壁5與朝向相關槽狀凹部外面的表面6之間形成的間隙。結果是，每個這樣的槽狀凹部都裝有一個相關的夾持件和相關的彈簧。
如圖2和2a所示，最簡單的可能實施例包括一個固定塞，其中在所述槽狀凹部的邊緣設有一個適合的突起7，而相關的夾持件則設置相應的附件8，以此使有可能在彈簧4的作用下，所述突起7和所述附件8相互接合，其中所述夾持件同時被卡住，防止從相關的槽狀凹部脫開。
通過各種有關部件相互合適地按尺寸精加工，使固定塞能夠得到保證，其中接合裝置能使固定塞在很小插力作用下便可插入，即使錠料可能實際上有一些微小的誤差，即其內徑有容差也可這樣插入。
但是，這種方法還存在前面描述的兩個缺點，即a)依然證明，當錠料直徑減小時，錠料的插入引起的應變還相當大，當上述錠料而後必須分離時，即從中取下時，則排出應變最好儘可能低，不管怎樣，都要滿足防止錠料不意外地分離和脫落的需要，因為這種情況有可能發生，例如由于振動或在定向突變時發生。很明顯這些是相互對立的需要，而且提出的解決辦法不能解決這樣的矛盾。
b)當加工具有不同內徑的錠料時，為了便於適當考慮最大的內徑，需要夾持件3突出一定距離h(見圖2b)，相反，當最小直徑(當然指的是固定塞本體的直徑)的錠料被加工時，實際證明，該距離可能過大，因為由此產生相當大的幹擾；所以，在這樣的情況下，需要固定塞每次都要更換相應的尺寸，這又迫使整個設備停機，結果造成整個生產效率重大損失。
所以，為了克服這樣的缺點，採取下面描述的改進措施參見圖3，4，4a，槽狀凹部2在其末端設有一個壁龕22，其優選是末端指向將被插入到錠料的固定塞邊緣13，下面將詳細描述。
相應地，夾持件3還要這樣成型，以便提供一個具有下列特性的附件33a)所述附件33能夠容納在相應的壁龕22中；b)選定用於附件和相關壁龕的尺寸和幾何形狀，從而便於夾持件3繞軸線Y局部轉動。軸線Y以所述壁龕22為中心，並且基本上與固定塞的軸線X和徑向直線R垂直，該徑向直線R使所述壁龕中心與所述軸線X連接起來。
本質上，夾持件似乎是「靠鉸鏈轉動」和被限定繞其本身的附件在相關壁龕中轉動，使得事實上沒有實際的物理鉸接件存在，但是瞬時的轉動軸靠約束決定，使附件恆定地保持在相關的壁龕裡。
就彈簧4而言，它布置的非常合理，以便能作用在所述夾持件的自由側；這樣的裝置以及其它結構相關的方法可從圖3中容易地表示出來，不需要特別解釋。
反之，夾持件3的優選幾何形狀在圖5和6中表示出來。
另外，考慮到相對於錠料實現最大可能的穩定性和對中效果，所述槽狀凹部和相關的夾持件數量應當至少是三個，並且進一步優選為沿著固定塞的外表面均勻分布。
圖4和4a表示固定塞的環形部分12，該部分包括三個槽狀凹部2，未示出相關的夾持件。
以此方式完成的夾持件轉動軸相對於錠料摩擦區的定位使所謂的「標槍效應」(harpoon effect)能實現配料合理，以利於錠料的插入，另一方面也防止錠料的分離和脫落。
對上面提到的「標槍效應」可以簡化作如下解釋參照圖7，夾持件3用OA段表示，錠料用本體15表示，作用在所述夾持件3上的力是唯一的轉動力矩F(事實上，除了總體平衡的那些力，沒有其它力作用在夾持件3上)。
當錠料15靜止時，所述轉動力矩F則用力G作用到接觸點A，該力G可以分解為分力G1和切向力G2，前者垂直於錠料15的接觸壁16，後者，自然與壁16同一方向，即成直線。
所述力G2會引起錠料垂直位移，繼而受到一個相應摩擦力的反作用；但是，由於錠料受約束而保持靜止，故這樣的摩擦力沒有出現，並且所述力需要補償。
當錠料在插入方向垂直位移時，如圖8所示，反抗摩擦力的力T同樣作用到點A上，而且如果這樣的力恢復到力G的力矢量最大程度B，則得到用s表示的力G和T的總力矢量，即由AD段矢量表示。
因此，應當清楚地理解，在錠料插入過程中，作用在錠料上的切向力用CD段表示，該段明顯低於CB段。
如果錠料此時，朝脫開方向，即分離的方向垂直位移，則仍如圖8所示，力U同樣作用到點A上，從而增大了摩擦力，而這樣的力如果再次恢復到力G的力矢量最大程度B，則得到由Z表示的兩個力G和U的總力矢量，即用AN段矢量表示。
因此，應當清楚地理解，在錠料分離過程中，作用在錠料上的切向力用CN段表示，該段明顯高於CD段。
不管怎樣，這種「標槍效應」，除了通過描述其工作機制提出技術特徵的解釋外，是被共同經驗驗證的普遍公認的事實。
一種更有利的改進是彈簧4適當地預加載，這樣以便得到所述夾持件3的永久加力，即偏動進入最外面的位置，使所有能夠插入到固定塞中心體中的錠料，都能同時通過所述夾持件，用合理的恆壓，(sensibly constant pressure)，並在一定極限範圍內接合起來，而不管其內徑如何。
參見圖9特性曲線，可以看出該圖包括兩條曲線，表示夾持件的壓力演變，作為一般錠料內徑的函數。其中用A表示關於未預加載彈簧4的情況的曲線，而B表示關於預加載彈簧的情況的類似曲線給出所述直徑實際可達到的最小和最大誤差，可以迅速看出，如果以正確的方式相對於所述誤差選擇彈簧，則彈簧壓力達到的最小值和最大值，分別是min和max(曲線B)幾乎是不變的，而且總要比未預加載彈簧(曲線A)取得的壓力最小值和最大值，分別是MIN和MAX相互非常接近。
上面描述的本發明的實施例可以有許多進一步的改進事實上已經看出前面提到的「標槍效應」能夠被加強，如果夾持件3的外表面9這樣成形，從而構成向外突出的曲率，如圖6最佳所示；另外，參見圖3，同樣發現，為了有利於插入最小內徑的錠料，對於靠近所述槽形凹部且對著其插入邊緣的固定塞圓柱形部分的外表面10，相對於所述槽狀凹部採取截頭錐體或者漏鬥式形狀證明是合適的。
本發明的另一個有利的實施例是在所述單一獨立的夾持件3，103與所述相關終端附件33相對的末端設置一個止擋面14，1014，以適於當被彈簧推壓時，移動並抵靠中心體1，101的表面10，1010一部分；所述表面自然位於相對於所述終端邊13的相對側。
通過在加工中適合地精製和成形有關部件，能使夾持件3的移動及因此向內或總要向錠料頸部的偏移受到限制；這樣的值因此可以自由地選擇，以確保夾持件3突出到一個適當的範圍，從而能夠接合其頸部小到預先設定值的錠料，但不是小到妨礙錠料的移動，或者損壞那些其頸部較大或非常接近仍能使錠料應用到固定塞上的最大值的錠料。
不言而喻，所有結構和各種改進的相關方法均能由本領域技術人員容易地了解，適用和實施，他們在解釋相關的編號時不會遇到任何困難，因為這些編號與內接合錠料相應部件採用的編號相同；參見圖10，11和12，這些圖中表示有外接合的固定塞，所有上面所述情況均採用模擬的方式，事實上應當考慮錠料外接合用的固定塞主要由中心體101構成，該中心體101成外形隆起，其內部設有一個筒形空腔，相關的錠料插入其中，然後牢牢固定。
這種隆起的筒形內側設置槽狀凹部102和夾持件103以及彈性裝置104，根據前面事例所描述的情況，基本上採取對稱的方式。事實上，這時槽狀凹部和夾持件朝向內部，即向著插入錠料的內腔。
從圖11所示可易於斷定，在錠料外接合用的固定塞中，這種固定塞明顯地用其夾持件103接合錠料外表面的相應部分，因此也與相關的螺紋30接合。
因此本領域技術人員易於理解，就這樣的功能件和作為凹部102，夾持件103，彈簧104，壁龕122和相關的附件133，以及止擋面1014的有關部件而言，圖10，11，12所示的錠料外接合用固定塞與錠料內接合用固定塞基本上是鏡象的，例如本說明書中前面所述和圖示的類型。事實上，固定塞是一個裝置，它包括設有適當裝置的表面，該裝置適用於將一個控制壓力作用在錠料頸部的壁上，其中所述控制壓力由適當的彈簧反作用產生，當彈簧從外面作用時，壓靠所述頸部的壁外表面，而當彈簧從裡面作用時，則壓靠相關的內表面。如果從外面施加這樣的夾持裝置，則將支承在相應的承載件上，即通常定義為外接合固定塞，或其他同類件。如果相反，從內部施加這樣的夾持裝置，則相應的承載件被稱為內接合固定塞，或其他同類件。不管怎樣，所有這樣的裝置和部件都可以以完全相同的方式或等效的方式設計，製造和描述。
權利要求
1.一種用於支承和輸送熱塑樹脂錠料的內接合的固定塞，包括一個中心體(1)，接合裝置，應用於到所述中心體，並且適於接合該錠料的頸部，其中彈性件設在所述裝置上，從而將該裝置壓靠到所述頸部的壁上，其特徵在於所述中心體(1)設有多個槽狀凹部(2)，這些凹部朝向其表面，該表面適於接合相關的錠料的頸部，所述接合裝置由單一且獨立的夾持件(3)構成，該夾持件容納在相關的所述槽狀凹部中，所述彈性件由相關的彈簧(4)構成，這些彈簧作用在相關的所述槽狀凹部的內壁(6)與所述的單一且獨立的夾持件(3)相應的相對壁(5)之間。
2.一種用於支承和輸送熱塑樹脂錠料的外接合的固定塞，包括一個筒形中空中心體(101)，接合裝置，應用於所述中心體，並且適於接合該錠料的頸部，其中彈性件設在所述裝置上，從而將該裝置壓靠到所述頸部的壁上，其特徵在於所述中空中心體(101)設有多個槽狀凹部(102)，這些凹部朝向其表面，該表面適於接合相關錠料的頸部，所述接合裝置由單一且獨立的夾持件(103)構成，該夾持件容納在相關的所述槽狀凹部中，所述彈性件由相關的彈簧(4)構成，這些彈簧作用在相關的所述槽狀凹部的內壁(6)與所述的單一且獨立的夾持件(103)的相應的相對壁(5)之間。
3.根據權利要求1或2所述的固定塞，其特徵在於，有至少三個所述槽狀凹部和所述相應的單一且獨立的夾持件。
4.根據前面任一項權利要求所述的固定塞，其特徵在於，所述槽狀凹部設有一個相應的壁龕(22)，該壁龕適於容納相關一個所述單一且獨立的夾持件(3)的終端附件(33)，使得相關的終端附件適於因其用樞軸固定在相關一個所述壁龕(22)中而部分地轉動。
5.根據權利要求4所述的固定塞，其特徵在於，所述壁龕(22，122)和所述相應終端附件(33，133)布置在朝向施加到相關錠料的相關固定塞終端邊緣(13，113)的相關殼體末端。
6.根據前面任一項權利要求所述的固定塞，其特徵在於，所述彈性件(4，104)被預加載，使得所述單一且獨立的夾持件(103)被永久推向相關的錠料頸部。
7.根據前面任一項權利要求所述的固定塞，其特徵在於，朝向相關錠料頸部的所述單一且獨立的夾持件表面(9，109)至少部分具有凸形曲率。
8.根據前面任一項權利要求所述的固定塞，其特徵在於，所述中心體(1，101)的表面(10，1010)向著相關錠料頸部並且相對於相應的所述單一且獨立的夾持件(3、103)位於所述終端邊緣(13)相對側的部分是截頭錐體形狀。
9.根據前面任一項權利要求所述的或者其任何組合所述的固定塞，其特徵在於，所述的單一且獨立的夾持件(3，103)在其與所述相關的終端附件(33，133)相對的末端設置一個止擋面(14，1014)，該止擋面適於在預定的位置被位於相對於所述終端邊緣(13)相對側的中心體(1，101)外表面(10，1010)的所述部分接合和停止。
全文摘要
支承和輸送熱塑樹脂錠料用的固定塞，包括一個中心體，適於滑入錠料頸部的接合裝置，其中彈性件設在所述裝置上，以便將所述裝置緊壓在所述頸部的壁上，其中所述中心體則設有至少三個，朝向外部的槽狀凹部，而所述接合裝置則由單一獨立的夾持件構成，這些夾持件容納在相關的所述槽狀凹部中；所述彈性件由相關的預加載彈簧構成，該彈簧作用在各個槽狀凹部的內壁與相關的單獨夾持件內壁之間。所述槽狀凹部設有一個，適於接合相關所述單一獨立的夾持件終端部分的相關壁龕，使得該夾持件能夠隨著用樞軸固定在相關所述壁龕中的相關終端部分轉動。
文檔編號B29C49/06GK1471457SQ01818234
公開日2004年1月28日 申請日期2001年10月11日 優先權日2000年11月7日
發明者馬泰奧·佐帕斯, 馬泰奧 佐帕斯 申請人:塞帕公司