CN102189669B - 一种带反压补偿的拉伸吹塑成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使塑料预制件(10)膨胀成塑料容器的装置(1)，包括：吹塑模具，在吹塑模具中可以将塑料预制件(10)膨胀成塑料容器，将气体介质输送给塑料预制件(10)使其膨胀的进料单元(4)，将塑料预制件(10)沿其纵向(L)拉伸的拉伸杆(6)，还包括电动机(8)形式的驱动马达(8)，驱动马达使拉伸杆(6)沿其纵向(L)向前运动以便拉伸塑料预制件。根据本发明，所述装置除了电动机，还包括力补偿设备(20)，至少部分且至少暂时补偿作用在电动机(8)上的由容器中气体的内部压力产生的力。

Description

一种带反压补偿的拉伸吹塑成型装置

技术领域

本发明涉及一种使塑料预制件形成塑料容器的仪器，由其涉及一种拉伸吹塑成型装置。

背景技术

现有技术中常用吹塑成型方式制造容器，其中开始将热塑性塑料预制件例如聚酯(PET)在加热站中加热，使它们接着能够在吹塑模具中被吹塑成型或拉伸成型，从而通过这种方式获得所需容器外形。

在这个过程中，预制件在加热站中传输，例如在具有把持芯轴的环链上。然后，利用传输设备将加热的预制件提供给吹塑轮，吹塑轮的圆周上分布有一些吹塑模具。吹塑模具具有可以被旋开的两个半模具(halve)以及其中形成有凹槽的模具底，该凹槽对应于要制造的容器的形状。

将预制件放入打开的吹塑模具中后，将打开的吹塑模具关闭，通过吹塑成型或通过拉伸成型就可以形成容器。然后再次打开吹塑模具，并将得到的容器通过输出星形轮(outlet star)传输给容器排出口。

在上述过程中，通常还使用拉伸杆，以便在其纵向拉伸塑料预制件。

综上所述，若线性拉伸吹塑成型装置工作在循环方式，即，若装置中的预制件或容器不能连续传输但以循环方式传输时，可以不再利用气动拉伸气缸，而利用电动机。在拉伸过程中，拉伸***不仅要施力拉伸塑料预制件，还要克服容器内的吹压作用在拉伸杆端部的力。完成拉伸过程后，拉伸杆不再移动，因此机械性能输出等于零。但是，由于电动机继续施力以便在拉伸杆上有压力的情况下仍能保持在该位置，电能来自供电网络，这些电能将因为功耗而完全丢失，并最终转为热能。

发明内容

因此，电动机需要被设计为足够大，以便补偿持续的反向力。由于这些损失更大，常常需要另外冷却。这些附加措施将会增加***的成本，并使其不经济。因此，本发明基于设计这样的拉伸吹塑成型装置以便达到更经济的目的。

根据本发明，这些目的是通过权利要求1的内容来实现的。优选实施例和进一步的拓展构成了从属权利要求的内容。

根据本发明的一种使塑料预制件膨胀成塑料容器的装置，包括吹塑模具，在吹塑模具中可以将塑料预制件膨胀成塑料容器。此外，所述装置还包括将气体介质尤其是空气提供给塑料容器使其膨胀的进料单元。此外，所述装置还包括将塑料预制件沿其纵向拉伸的拉伸杆，所述拉伸杆还包括电动机形式的驱动马达，电动机可以使拉伸杆沿其纵向向前移动以便拉伸塑料预制件。

根据本发明，除了电动机，所述装置还包括力补偿设备，力补偿设备至少部分并至少暂时补偿作用在电动机和/或拉伸杆上的由于容器中气体的内部压力而产生的力。在现有技术中电动机本身被用来将这种力转换为电能，例如通过在拉伸杆的反向运动过程中转变为生成器操作，或通过应用静转矩，根据本发明，最好使用附加力补偿设备，所述附加力补偿设备至少减小作用在电动机上的力。拉伸杆的长期向前运动(term forward movement)被认为是拉伸塑料预制件的运动。

因此，最好至少部分补偿由于吹压而施加到拉伸杆上的反向力，使得电动机在实际拉伸过程中仅需施加实际拉伸力。优选地，补偿力作用在拉伸杆的拉伸运动方向。但是，力补偿优选地作用在所述方向或暂时尤其是拉伸杆反向运动时或拉伸杆被完全拉伸时(即容器被拉伸杆拉伸到最大程度时)作用在所述方向。

在一个优选实施例中，当拉伸杆反向运动时电动机的生成器操作至少暂时停止并最好完全停止。这样，可以避免生成器操作时的产热。这样在反向运动时才可以脱离电动机，但是还可以在非生成器操作下驱动，即特别是在不再生成电流的情况下驱动。

优选地，力补偿设备与电动机分离。

在一个优选实施例中，所述装置包括用于移动拉伸杆的丝杠驱动(leadscrew drive)或线性电动机。在这种连接下，电动机可以翻转拉伸杆本身，并且在这种方式中，可采用螺母组件代替它，但是反过来，驱动还可以旋转在拉伸杆的纵向上静止的螺母组件并以这种方式影响拉伸杆的运动。然而，可以想象的是，还可以是其它驱动诸如线性电动机、通过齿条以及齿轮或皮带传动来进行传输运动的伺服驱动。

例如，可以由螺杆产生线性拉伸运动，该方法在整个拉伸运动中需要一定次数的旋转，例如5-15次，但还可能是8-12次旋转。优选地，所述装置被设计为将容器内部压力产生的能量缓存起来，而不是丢弃。

在另一个优选实施例中，力补偿设备具有能够产生力的弹簧元件，产生的力至少暂时抵消作用在电动机上的力。

弹簧元件可以是例如螺旋弹簧，它可以在拉伸杆的纵向或其运动方向压缩并产生反向力。然而在一个优选实施例中，可以通过旋转动作偏置弹簧元件。例如，特别可以在用来移动拉伸杆的旋转轴上端区域(例如电动机和该轴间的接口)连接螺旋弹簧。该螺旋弹簧被设计为能够完全接收上述最高拉伸点的全部力。这样，回程力运动将不再驱动电动机，特别是伺服电动机，进入生成器操作，因为所有的制动能量都由弹簧接收并存储。

为了初始化回程力，只能将电动机断电，且电动机将不会转为生成器操作。弹簧元件还可以被设计为能够接收最大吹塑压力。这将导致电动机甚至能够支持最终或完整的回程力。但是，因此消耗的能量并没有丢失，因为它将在接下来的拉伸循环中释放或从存储在弹簧中的能量中恢复。这些(可能地)额外的能量可以由电动机在拉伸运动中接收。这样至少在实际拉伸运动的时间间隔内，而不是回程运动中可能进入生成器操作。该能量还可以用于中间电路中。这样可以避免回程运动中电动机的生成器操作，然而同样回程运动的能量可以按简单方式(特别是机械方式)存储及利用。

优选地，弹簧元件可以由拉伸杆的回程运动拉紧。更具体地，在这里可以使用拉伸杆的回程运动中产生的旋转运动。这里的回程运动理解为拉伸杆在膨胀过程结束以后缩回。

这样，可以避免回程运动中的上述生成器操作，但是回程运动的能量可以按简单方式存储及利用，特别是机械方式。

优选地，提供了安全件或锁定件来确保存储在弹簧元件中的能量不会被偶然释放。由于拉伸杆存储了运动最高点的全部能量，或更准确地说，弹簧元件存储了该能量，可以确保在该实施例中——例如当断电或处于服务操作时——所述全部能量不会被偶然(inadvertently)释放。在该实例中，可能发生偶然的拉伸运动。

在另一个优选实施例中，可以将气动操作力补偿设备作为力补偿设备。在该实施例中，例如可以按下述方式转移容器的内部压力：将其至少作用在拉伸杆的拉伸方向。例如，这样可以将吹塑压力施加到与拉伸杆相连的活塞上。按这种方式，力补偿设备可以利用容器中的内部压力来进行力补偿。

优选地，力补偿设备包括与拉伸杆相连的活塞元件，该活塞元件相对于活塞座移动。这样，可以将吹塑压力施加到上述与拉伸杆相连的活塞。优选地，提供连接管道来连接容器内部空间和相应的活塞座，使得容器内的吹塑压力可以被导入活塞。优选地，所述活塞具有与拉伸杆相同的截面，使得施加同样地容器内部压力时能够达到力的平衡。

活塞区域，施加压力的地方，优选地背对拉伸杆区域或底部区域，使得按这种方式有效地抵消力。

但是，可以想象的是，还可以利用不同的活塞截面或工作在不同的压力下。以这种方式，可以产生比作用在拉伸杆上的力略小或略大的力。但是优选地，如上所述，截面是相同的，以便不需任何复杂的措施而在相同的压力下产生相同的反向压力。作用在拉伸杆上的压力可以被提取并导向活塞以便通过简单的方法产生反向压力。优选地，在给活塞提供加压空气的所述连接管道上或内提供阀门，使得仅仅暂时产生反向压力，例如仅在拉伸杆的回程运动时。

在一个优选实施例中，相应的设备具有多个吹塑模腔或多个用于将塑料预制件拉伸为塑料容器的设备。可以共同作用提到的活塞以便产生成环状管道上的所有模腔的反向压力。所述环状管道可以通过调压器设置在特定压力水平。按这种方式，例如，拉伸杆可以在拉伸方向保持平衡。只要其中一个拉伸杆收缩，另一模腔上的拉伸杆同时拉伸，该拉伸过程由空气排放来助力。

这样，由于一个拉伸杆的运动，可以帮助另一拉伸杆的运动。该实施例的优点是更小的死区体积，因为不需提供新的空气，从而降低了能耗。另外，若所有的拉伸杆同时收缩，必须克服气垫，因为拉伸杆不再在最高位置平衡且因此必须被固定。

在另一个优选实施例中，力补偿设备工作在以下方式：在限定拉伸杆的位置前，即当拉伸杆几乎完全收缩时，进行具有一定加速度的制动，例如，最大“加速度”-1g(减速度)。该减速度力可以由拉伸架(stretching carriag)本身的重量引起。还可以在减速前立即将电动机关闭，且在该例子中拉伸气缸将优选地相对机械阻尼***移动。原则上，可以使用具有电子拉伸***所有变型的本发明，例如线性电动机、轴承、轴螺母(spindle nut)、皮带和传动装置。

上述设备的优点是拉伸气缸在所有位置均高度地平衡，尤其在没有预制件或塑料瓶中的压力时。按这种方式，伺服电动机仅有较低能耗且可以将伺服电动机设计得更小。

在另一个实施例中，所述装置包括压力供应管道且该压力供应管道优选地与几个加压空气供应管道共同排布在环状管道中。特别优选地，环状管道包括压力控制器。

因此，压力供应管道优选地与活塞元件连接，或与其进行吹塑通信。更具体地，用于将塑料预制件形成塑料容器的***可以包括多个上述类型的设备，且这些独立的设备可以分别具有上述压力供应管道。

本发明还涉及一种使塑料预制件膨胀成塑料容器的方法。这里，塑料预制件在吹塑模具中膨胀成塑料容器，且在该过程中，通过进料单元将气体媒介引入塑料预制件使其膨胀，通过拉伸杆将塑料预制件沿其纵向拉伸。这里，提供电动机形式的驱动马达，使拉伸杆沿其纵向向前运动以便拉伸塑料预制件。

根据本发明，作用在电动机上的力和容器中气体的内部压力产生的力至少部分并至少暂时通过力补偿设备作用在电动机上而进行补偿。优选地，力补偿设备帮电动机减轻负担或减少作用在电动机上的力，尤其是在拉伸杆的回程运动时。优选地，以这种方式可以避免电动机进入生成器(产热)操作。

附图说明

更多的优点和实施例将结合附图进行阐述，附图中：

图1是用于膨胀塑料容器的***的示意图；

图2是根据现有技术的用于膨胀塑料容器的装置的侧视图；

图3a和3b是根据本发明的装置的两个原理视图；

图4a和4b是根据本发明的装置的两个详细视图；

图5是根据本发明的装置的第一实施例的视图；

图6a和6b是根据本发明的装置的第二实施例的两个视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的将塑料预制件膨胀成塑料容器的***的示意图。其中，附图标记52是加热设备例如烘炉，塑料预制件通过烘炉并被加热。接下来，将塑料预制件传送给实际吹塑***54，吹塑***54包括多个将塑料预制件膨胀成塑料容器的设备。在该过程中，塑料预制件一个接一个传送。为了这个目的，还要提供在吹塑***54中传送塑料预制件的的传输设备。特别地，可以提供所谓的吹塑轮，在吹塑轮上排布有多个吹塑站，吹塑站沿环路运动。该运动要么持续地要么更好地以循环方式进行。

图2是根据现有技术的将塑料预制件膨胀成塑料容器的设备1的侧视图。该设备具有模具载体15，模具载体内(未示出)有吹塑件。吹塑件形成腔，在腔内将加压空气施加到塑料预制件上以便使其膨胀。

附图标记4是进料单元诸如吹塑喷嘴，用于提供加压空气给塑料预制件。附图标记6是拉伸杆，任何情况下均在容器的纵向L上移动，以便在膨胀过程中在其纵向拉伸塑料预制件。拉伸杆6的驱动可以是例如通过驱动9完成的，驱动9在这里是气动驱动。附图标记5是载体，载体上设有拉伸杆组件。

图3a和3b示出了该设备的工作过程。这里，附图标记46指的是拉伸架，拉伸架上安装有拉伸杆6。附图标记36是吹塑架，在膨胀过程中可以使吹塑喷嘴向容器10移动(图3b)。

可以看出，两个架36和46在这里分别沿箭头P1和P2移动。图3a是拉伸杆还没有移动到容器中的视图，图3b是拉伸杆已经移动到容器中的视图。

图4a和4b是用于膨胀塑料容器的设备的详细视图。其中，附图标记8指的是由控制器45控制的电动机，用于移动拉伸杆6。附图标记42是散热器，用于冷却电动机8和控制器45，附图标记38是轴承座。拉伸架46沿箭头P1移动，所述拉伸架的向上运动被挡板44限制。附图标记32是用于输送吹塑架36的输送器。吹塑架36通过导辊34和导轨(未示出)移动。

附图标记4是(部分示出)用于膨胀塑料容器10的吹塑活塞或吹塑喷嘴。附图标记48是阀门块，通过阀门块可以控制提供给容器的加压空气。使用消音器35来减少噪声(图4b)。

图5是根据本发明第一实施例的装置的另一视图。可以看到螺杆12，螺杆12上有拉伸杆(未示出)。附图标记14是螺母，在拉伸杆运动时静止，使得通过旋转螺钉，同时可以获得拉伸杆在箭头P3方向的运动。伺服电动机8驱动螺杆12。

螺旋弹簧22一端固定在螺杆12上，另一端固定在静止的接收轴承24上。这里，螺旋弹簧22可以被设计为拉伸杆的完全拉伸状态，即当拉伸杆完全拉伸塑料预制件时，弹簧处于无载或仅轻载状态。

在拉伸杆的回程运动时，螺旋弹簧被预先拉紧并最终当拉伸杆在最高点时，即完全收缩状态时，被拉紧至它的最大限度。这样当下一拉伸运动时，还可以使用螺旋弹簧的力，以便向下移动拉伸杆。另外，这样还可以实现对作用在拉伸杆的有效管道段上的吹塑压力的补偿。另外，还可以存储该能量，以便在接下来的拉伸过程中还可以使用。螺旋弹簧形成了力补偿设备20。

通过偶然释放，制动机构(arresting mechanism)可以使拉伸杆的运动被阻挡在上部的某个位置，并因此停止偶然的拉伸运动。

图6a示出了根据本发明的装置的另一个实施例。其中，提供伺服电动机8使拉伸杆6移动到容器10中，并从其中返回出来。另外，还可以看到吹塑喷嘴4，它将吹塑空气施加到塑料预制件上。其中，提供活塞16作为力补偿设备，活塞与拉伸杆6一起运动，且关于活塞座18可替代。还可以在吹塑过程中将吹塑压力施加到活塞座18上，并引起容器的膨胀，以便加强拉伸杆的向下运动。

只要容器被完全拉伸，而其内产生了压力，拉伸杆6就可以被该压力推向前。然而同时，活塞座18内也可以产生压力，该压力与前一压力抵消。若拉伸杆6的底端和活塞16的顶端具有相同的截面，这些压力将相互抵消。利用加压空气供应管道26，可以通过管道段23给活塞座18提供加压空气，还可以通过管道段25给容器10提供加压空气。这里，活塞16、活塞座18和压力供应管道22形成了力补偿设备20。

要声明的是，只要本申请文件中公开的各特征与现有技术相比本身或组合具有新颖性，则其对于本发明均是必不可少的。

附图标记列表

1     设备

4     进料单元，吹塑活塞

5     载体

6     拉伸杆

8     电动机，伺服电动机

9     气动驱动(现有技术)

10    容器

12    螺杆

14    螺母

15    模具载体

16    活塞

18    活塞座

20    力补偿设备

22    螺旋弹簧

24    接收轴承

23，25管道段

26    加压空气供应管道

32    输送器

34    导辊

35    消音器

36    吹塑架

38    轴承座

43，42散热器

44    挡板

45    控制器

46    拉伸架

48    阀门块

52    加热设备

54    吹塑***

L     纵向

P1，P2，P3箭头

Claims (11)

1.一种使塑料预制件(10)膨胀成塑料容器的装置(1)，包括：吹塑模具，在吹塑模具中将塑料预制件(10)膨胀成塑料容器，将气体介质输送给塑料预制件(10)使塑料预制件(10)膨胀的进料单元(4)，将塑料预制件(10)沿其纵向(L)拉伸的拉伸杆(6)，所述装置(1)还包括电动机形式的驱动马达，驱动马达使拉伸杆(6)沿其纵向(L)向前运动以便拉伸塑料预制件(10)，其特征在于，所述装置还包括力补偿设备(20)，至少部分且至少暂时补偿作用在电动机上的由容器中气体的内部压力产生的力；电动机在实际拉伸过程中仅需施加实际拉伸力；所述力补偿设备(20)在所述拉伸杆(6)的回程运动时减少作用在所述电动机上的力；所述力补偿设备(20)包括与拉伸杆(6)连接的活塞(16)、活塞座(18)和连接管道，其中活塞相对活塞座(18)移动；提供连接管道来连接容器内部空间和相应的活塞座，使得容器内的吹塑压力可以被导入活塞。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述拉伸杆(6)的回程运动中，电动机的生成器操作被停止。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(1)具有用于移动拉伸杆(6)的丝杠驱动或线性电动机。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述力补偿设备(20)包括弹簧元件(22)，弹簧元件(22)产生与作用在所述电动机上的力相抵消的力。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹簧元件(22)能够通过旋转运动被预先压紧。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹簧元件(22)能够通过拉伸杆(6)的回程运动而被压紧。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述力补偿设备(20)是气动操作力补偿设备。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述力补偿设备(20)利 用容器中的内部压力进行力补偿。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(1)包括加压空气供应管道(26)，加压空气供应管道(26)与其它压力供应管道一起位于环状管道中。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述环状管道包括压力控制。

11.一种使塑料预制件膨胀成塑料容器的方法，其中，在吹塑件中将塑料预制件(10)膨胀成塑料容器，利用进料单元(4)将气体介质输送到塑料预制件(10)使其膨胀，并利用拉伸杆(6)在其纵向(L)上拉伸塑料预制件(10)，还提供电动机形式的驱动马达，使拉伸杆(6)沿其纵向(L)向前运动以拉伸塑料预制件(10)，其特征在于，由容器中气体的内部压力作用在电动机上的力至少部分且至少暂时通过力补偿设备(20)作用在电动机上来补偿；电动机在实际拉伸过程中仅需施加实际拉伸力；所述力补偿设备(20)在所述拉伸杆(6)的回程运动时减少作用在所述电动机上的力；所述力补偿设备(20)包括与拉伸杆(6)连接的活塞(16)、活塞座(18)和连接管道，其中活塞相对活塞座(18)移动；提供连接管道来连接容器内部空间和相应的活塞座，使得容器内的吹塑压力可以被导入活塞。