УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫДУВАНИЯ И ЗАПОЛНЕНИЯ ПЛАСТИКОВЫХ КОНТЕЙНЕРОВ
DEVICE FOR SIMULTANEOUS BLOWING AND FILLING OF PLASTIC CONTAINERS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для выдувания и заполнения изготавливаемых из преформ пластиковых контейнеров.
Уровень техники
Пластиковые контейнеры, например бутылки для воды, изготавливают и заполняют различными способами, в частности выдувным формованием или выдувным формованием с вытяжкой.
Согласно одному из этих известных способов сначала проводят процесс инжекционного формования преформы из пластика, затем преформу нагревают и размещают в пресс-форме.
Как правило, преформа изготавливается в виде цилиндрической трубки с закрытым нижним концом и открытым противоположным концом.
После размещения преформы в пресс-форме только открытый конец преформы, формирующий горловой участок, выступает из пресс-формы и виден сверху.
В указанном способе используется вытягивающий стержень, который при перемещении вниз входит в преформу через открытый конец и упирается в ее закрытый задний конец. Затем вытягивающий стержень приводится в действие и, прикладывая усилие, обеспечивает вытяжку преформы.
Вслед за инициированием этапа вытяжки производится подача жидкости через открытый конец преформы. В процессе подачи жидкости происходит расширение преформы до непосредственного контакта со стенками пресс-формы, в результате чего окончательно формируется бутылка.
Далее изготовленная и заполненная таким образом в пресс-форме бутылка должна быть укупорена крышкой.
Пресс-форма открывается и заполненная жидкостью бутылка направляется к установке, оборудованной укупорочной головкой.
Укупорочная головка, удерживающая внутри крышку, приводится во вращение вокруг резьбового горлышка бутылки, в результате чего крышка навинчивается на горлышко.
Поскольку указанный способ зарекомендовал себя только как удовлетворительный, имеется насущная потребность в усовершенствовании процессов выдувания, заполнения и укупоривания.
Раскрытие изобретения
В изобретении предлагается устройство, определенное в пункте 1 формулы изобретения.
В устройстве согласно изобретению на этапе выдувания и заполнения контейнера укупорочная головка находится между нагнетательной головкой и пресс-формой. Таким образом, поскольку укупорочная головка занимает надлежащее местоположение между головкой и пресс-формой, после выдувания и заполнения контейнера отпадает необходимость в подъеме головки над пресс-формой, окружающей контейнер, и перемещении укупорочной головки.
Кроме того, в устройстве согласно изобретению отсутствует необходимость в перемещении заполненного и открытого контейнера к отдаленной установке, оборудованной укупорочной головкой, таким образом исключается или, по меньшей мере, предотвращается выплескивание жидкости, вызываемое указанным перемещением.
Таким образом, в устройстве согласно изобретению сравнительно с устройствами известного уровня техники проведение процессов выдувания, заполнения и укупорки пластиковых контейнеров существенно упрощается и ускоряется.
Один из признаков настоящего изобретения состоит в том, что укупорочная головка имеет продольный канал, который центрирован относительно продольной оси, вдоль которой выровнены нагнетательная головка и пресс-форма, благодаря чему обеспечивается введение жидкости в выдачное отверстие контейнера посредством нагнетательной головки.
Укупорочная головка расположена таким образом, что один конец продольного канала обращен к выходному отверстию нагнетательной головки, подающей жидкость, а другой конец обращен к выдачному отверстию контейнера.
Следует отметить, что центральная ось проходит через центр выдачного отверстия контейнера.
Другой отличительный признак настоящего изобретения состоит в том, что укупорочная головка может быть смонтирована на нагнетательной головке.
Таким образом, облегчается позиционирование укупорочной головки между нагнетательной головкой и пресс-формой.
Конкретнее, укупорочная головка расположена под нагнетательной головкой.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что укупорочная
головка, в частности, установлена с возможностью вращения относительно нагнетательной головки.
Благодаря указанной установке укупорочной головки облегчается последующий этап, который заключается в навинчивании крышки на горлышко бутылки для укупоривания выдачного отверстия.
Однако укупоривание бутылки может осуществляться другими методами без вращения укупорочной головки.
Следует отметить, что для укупоривания существует множество технологий, например укупоривание навинчиванием, укупоривание запрессовкой, укупоривание пайкой (с использованием алюминиевой фольги) и укупоривание ультразвуковой сваркой.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что устройство содержит приводные средства, обеспечивающие вращение укупорочной головки вокруг оси вращения, которая совпадает с центральной осью, вдоль которой выровнены нагнетательная головка и пресс-форма.
Таким образом, устройство содержит соответствующие приводные средства, обеспечивающие вращение укупорочной головки для закрепления крышки на горлышке контейнера с целью укупоривания выдачного отверстия.
Указанные приводные средства могут занимать постоянное месторасположение в устройстве, при этом не возникает необходимость в их приближении к укупорочной головке.
Конкретнее, указанные приводные средства смещены в поперечном направлении относительно оси вращения.
Таким образом, указанные приводные средства занимают постоянное местоположение, не создавая препятствий для перемещения нагнетательной головки в продольном направлении, при этом укупорочная головка постоянно находится между нагнетательной головкой и пресс-формой.
Следует отметить, что благодаря смещению приводных средств в поперечном направлении имеется возможность приводить во вращение укупорочную головку для укупорки контейнера сразу после выдувания и заполнения, при этом отпадает необходимость в перемещении укупорочной головки и приводных средств.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что соединение указанных приводных средств с укупорочной головкой может быть обеспечено, например, посредством зубчатого зацепления.
Другой признак настоящего изобретения состоит в том, что указанные приводные средства активируются, когда контейнер находится в зафиксированном положении внутри пресс-формы.
Указанный признак настоящего изобретения является предпочтительным, так как пресс-форма охватывает контейнер в процессе выдувания и заполнения и удерживает отформованный и уже заполненный контейнер в том же положении.
Таким образом, исключается выплескивание жидкости из контейнера.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что приводные средства содержат бесщеточный электродвигатель.
Указанные типы приводных средств обеспечивают точный контроль крутящего момента во время операции навинчивания крышки на резьбовое горлышко контейнера для укупоривания выдачного отверстия.
Альтернативно, может быть предусмотрен другой тип двигателя с магнитным сцеплением.
Следует отметить, что пресс-форма удерживает контейнер в требуемом положении во время операции укупоривания, предотвращая таким образом его вращение.
Другой признак настоящего изобретения состоит в том, что укупорочная головка имеет приемные средства для приема крышки, подлежащей установке на отверстие контейнера, и удерживающие средства для удержания указанной крышки внутри приемных средств, причем указанные приемные средства содержат продольный канал.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что указанные приемные средства представляют собой продольный канал.
Внутренние размеры продольного канала откалиброваны соответственно наружным размерам вмещаемой крышки, что обеспечивает плотную установку крышки в канале.
Дополнительный признак настоящего изобретения состоит в том, что удерживающие средства расположены вокруг продольного канала.
Функцию удерживающих средств могут выполнять, к примеру, сами внутренние стенки продольного канала и/или упругие элементы, предусмотренные в нем.
Еще один признак настоящего изобретения состоит в том, что вытягивающие средства содержат вытягивающий стержень.
На этапе вытягивания указанные вытягивающие средства традиционным способом воздействует на преформу внутри пресс-формы.
Следующий дополнительный признак настоящего изобретения состоит в том, что устройство содержит исполнительные средства для приведения вытягивающего стержня в движение вниз по направлению к приемным средствам, в которых крышка может быть заблокирована.
Таким образом, вытягивающий стержень имеет двойное назначение, а именно обеспечивает вытяжку преформы внутри пресс-формы в процессе выдувания и заполнения контейнера и обеспечивает высвобождение крышки, заблокированной в приемных средствах укупорочной головки.
Еще один дополнительный признак настоящего изобретения состоит в том, что нагнетательная головка является подвижной и способна совершать поступательное движение. Указанная головка способна совершать поступательное движение вдоль центральной продольной оси, вдоль которой выровнены нагнетательная головка и пресс-форма.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что нагнетательная головка и укупорочная головка смонтированы вместе и совершают поступательное движение так, чтобы доставить укупорочную головку вплотную к пресс-форме или отдалить ее от пресс-формы.
В результате поступательного движения укупорочная головка входит в контакт с пресс-формой, охватывающей выдачное отверстие контейнера. Конкретнее, указанный контакт обеспечивается в течение процесса выдувания и заполнения контейнера. При поступательном движении укупорочная головка перемещается, в частности, от пресс-формы для приема подаваемой к укупорочной головке крышки.
Следующий признак настоящего изобретения состоит в том, что устройство содержит:
- средства доставки для доставки крышки, подлежащей установке на отверстии контейнера между укупорочной головкой и пресс-формой после того, как укупорочная головка была отдалена от пресс-формы, и
- позиционирующие средства, обеспечивающие надлежащее положение указанной крышки в приемных средствах укупорочной головки.
Таким образом, после перемещения укупорочной головки от пресс-формы образуется соответствующее пространство между выдачным отверстием, выступающим из пресс-формы, и укупорочной головкой. Указанное пространство используется для действия указанных подвижных средств доставки и позиционирующих средств.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описываться только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематично показано устройство согласно изобретению с его основными компонентами, общий вид;
на фиг. 2 - то же, со средствами для подачи и позиционирования крышки на укупорочной головке, частичный вид;
на фиг. 3А-3D схематически показаны последовательные этапы процесса укупоривания, а именно подача и позиционирование крышки на укупорочной головке и закрепление крышки на горлышке контейнера для укупоривания выдачного отверстия;
на фиг. 4А и 4В - последовательные этапы выталкивания вытягивающим стержнем крышки, заблокированной в укупорочной головке.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлен схематичный частичный вид основных компонентов устройства 10 для одновременного выдувания и заполнения изготавливаемого из преформы пластикового контейнера.
Как показано на фиг. 1, контейнер представляет собой бутылку 12, заполненную жидкостью.
Устройство 10 содержит пресс-форму 14, охватывающую бутылку 12 в требуемом положении, как показано на фиг. 1.
Кроме того, устройство 10 содержит нагнетательную головку 16, обеспечивающую введение жидкости в процессе формирования бутылки.
Устройство 10, кроме того, содержит вытягивающие средства, в данном случае включающие вытягивающий стержень, который показан на фиг. 4А и 4В и будет описываться далее.
Кроме того, устройство 10 содержит укупорочную головку 18, которая установлена с возможностью вращения относительно нагнетательной головки 16.
Пунктирными линиями обозначен продольный канал 20 укупорочной головки 18, который центрирован относительно продольной оси А.
В представленной на фиг. 1 технологической конфигурации нагнетательная головка 16 и пресс-форма 14 выровнены в устройстве 10 вдоль указанной оси А.
Как показано на чертеже, продольный канал 20 имеет два противолежащих конца 20а и 20b. Конец 20а обращен к нагнетательной головке 16, при этом противоположный конец 20b обращен к пресс-форме 14 и, конкретнее к выдачному отверстию 22 контейнера 12.
Хотя на чертежах не показано, нагнетательная головка 16 имеет выходное отверстие, через которое жидкость поступает в продольный канал 20 и выдачное отверстие 22 контейнера, когда укупорочная головка 18 примыкает вплотную к пресс-форме 14 и продольный канал 20 располагается вокруг выдачного отверстия 22 контейнера.
При указанном расположении составных компонентов устройства, которое не показано на чертежах, обеспечивается их взаимодействие для проведения процесса одновременного выдувания и заполнения контейнера.
Устройство 10, кроме того, оснащено приводными средствами 24, обеспечивающими вращение укупорочной головки 18 вокруг оси вращения, которая совпадает с осью А выравнивания, вдоль которой выровнены укупорочная головки и пресс-форма.
Как показано на фиг. 1, приводные средства 24 смещены от оси А в поперечном направлении и соединены с периферией укупорочной головки 18.
Конкретнее, приводные средства содержат шестерню 26, которая взаимодействует с шестерней 28, предусмотренной на периферии укупорочной головки 18.
Указанные шестерни могут представлять собой, например, зубчатые колеса и могут находиться в зубчатом зацеплении.
Шестерня 26, в частности, установлена на выходном валу 30 электромотора 24.
Электромотор 24 представляет собой, например, бесщеточный двигатель.
Указанный двигатель обеспечивает точную регулировку величины усилия, прикладываемого к укупорочной головке 18, и, следовательно, к крышке во время процесса навинчивания, который будет описываться далее.
На фиг. 1 показан контейнер 12, изготовленный традиционным способом одновременного выдувания и заполнения, который описан в патентной заявке ЕР 1529620, поданной автором настоящего изобретения.
Следует отметить, что для изготовления контейнера 12 используется преформа из пластика.
Согласно указанному традиционному способу сначала проводится процесс инжекционного формования преформы из пластика, которая после нагрева размещается в пресс-форме 14 таким образом, чтобы был обеспечен доступ к горловому участку преформы.
Таким образом, горловой участок преформы выступает из пресс-формы, которая охватывает всю остальную часть преформы.
Пресс-форма 14 может быть сформирована из двух или более частей, в зависимости от технологического процесса.
Как правило, преформа изготавливается в виде цилиндрической трубки с закрытым нижним концом и открытым противоположным концом.
После размещения преформы в пресс-форме только открытый конец преформы, формирующий горловой участок, выступает из пресс-формы и виден сверху.
Таким образом, в открытом конце преформы формируется выдачное отверстие 22 контейнера.
В процессе выдувания и заполнения используется вытягивающий стержень, (показанный на фиг. 4А и 4В), который при перемещении вниз входит в преформу через открытый конец и упирается в ее закрытый задний конец.
Затем вытягивающий стержень приводится в действие для приложения контролируемого давления к закрытому концу преформы.
После инициирования этапа вытяжки, в котором задействован вытягивающий стержень, посредством нагнетательной головки 16 подается жидкость, поступающая в преформу через открытый конец преформы по периферии вытягивающего стержня.
При подаче жидкости одновременно с перемещением вытягивающего стержня происходит расширение преформы до ее контакта с внутренними стенками пресс-формы.
В результате указанных действий формируется контейнер 12.
После выдувания и заполнения контейнера вышеописанным способом необходимо обеспечить закрепление крышки на горлышке контейнера для укупоривания выдачного отверстия 22.
В связи с этим обеспечивается подъем нагнетательной головки 16 и укупорочной головки 18, которые смонтированы вместе и способны совершать поступательное движение вдоль оси А для создания достаточного свободного пространства между укупорочной головкой 18 и выдачным отверстием 22 контейнера.
Следует отметить, что нагнетательная головка 16 и укупорочная головка 18 смонтированы вместе посредством поворотного соединения с использованием игольчатых подшипников.
Указанное поворотное соединение известно специалистам в данной области техники.
Следует отметить, что горлышко 32 контейнера с выдачным отверстием 22 имеет наружную резьбу 34 и в основании горлышка сформирован фланец 36. Фланец 36 располагается в выемке, предусмотренной в верхней части пресс-формы 14.
На фиг. 2 показаны схематичный частичный вид контейнера 12, расположенного в пресс-форме 14, и укупорочная головка 18, отведенная от пресс-формы 14 и горлышка 32 контейнера.
Устройство 10 содержит средства 38 доставки для доставки крышки 40, подлежащей закреплению на горлышке контейнера для укупоривания выдачного отверстия 22. Средства 38 доставки способны перемещаться из исходного положения (не показано) в рабочее положение между укупорочной головкой 18 и выдачным отверстием 22 контейнера.
Средства 38 доставки могут представлять собой распределительную плиту, на верхней поверхности которой выполнено небольшое углубление для крышки 40, обеспечивающее позиционирование и удержание крышки 40 в требуемом положении на плите.
Указанная плита может быть поворотной плитой, вмещающей несколько крышек по своей периферии, или плитой, которая несет только одну крышку на одном конце и продолжается вдоль оси, перпендикулярной оси А.
На фиг. 3А-3D показаны последовательные этапы процесса укупоривания контейнера.
На фиг. 3А представлен вид, подобный виду на фиг. 2, когда крышка 40 расположена между укупорочной головкой 18 и горлышком 32 напротив конца 20b продольного канала 20. Обеспечивается перемещение нагнетательной головки 16, смонтированной с укупорочной головкой 18, к средствам 38 доставки, несущим крышку 40.
Как показано на фиг. 3В, укупорочная головка 18 приводится в движение и перемещается вниз к горлышку 32, по мере перемещения укупорочной головки 18 крышка 40 принудительно входит в продольный канал 20 укупорочной головки 18.
Внутренние размеры продольного канала 20 (внутренний диаметр) и наружные размеры крышки 40 (наружный диаметр) подобраны таким образом, чтобы крышка 40 с усилием входила в продольный канал 20 и фиксировалась в нем, как показано на фиг. 3С.
Следует отметить, что крышка 40 только частично входит в продольный канал 20.
Крышка 40 удерживается в требуемом положении внутри приемных средств благодаря силам трения. Крышка 40 плотно установлена внутри приемных средств.
Степень введения крышки 40 в продольный канал 20 зависит от соответствия размеров крышки и продольного канала. Чем больше приведены в соответствие размеры крышки и канала, тем меньше крышка 40 входит в продольный канал 20.
В одном из вариантов настоящего изобретения обеспечивается надлежащее положение крышки 40 в приемных средствах укупорочной головки 18 только за счет поступательного движения нагнетательной головки с укупорочной головкой.
При использовании указанных средств упрощается введение крышки в укупорочную головку без каких-либо дополнительных приспособлений. Кроме того, можно упростить конструкцию средств доставки, так как отпадает необходимость в их перемещении вдоль вертикальной оси А.
Однако могут быть предусмотрены другие позиционирующие средства для обеспечения надлежащего положения крышки внутри приемных средств укупорочной головки 18.
Альтернативно могут быть предусмотрены средства доставки другого типа, обеспечивающие доставку крышки 40 в промежуток между укупорочной головкой 18 и выдачным отверстием.
На фиг. 3С показано, что средства 38 доставки после введения крышки 40 вышеописанным способом в продольный канал 20 отводятся в направлении стрелки.
Затем приводится в движение нагнетательная головка 16, в результате чего укупорочная головка 18, удерживающая крышку 40, перемещается вниз вдоль оси А для позиционирования крышки 40 на горлышке 32 контейнера.
На следующем этапе, согласно фиг. 3D, активируются приводные средства 24, обеспечивающие вращение укупорочной головки 18, как уже описывалось выше.
Таким образом, укупорочная головка приводится во вращение вокруг оси А. Вращающаяся укупорочная головка 18 вращает крышку 40 вокруг горлышка 32, плотно навинчивая таким образом крышку 40 на горлышко контейнера.
Альтернативно укупоривание контейнера 12 можно проводить с применением других технологий укупоривания. К примеру, укупоривание контейнера можно обеспечить, применяя технологию запрессовки крышки или технологию ультразвуковой сварки. Ультразвуковая сварка применяется для укупоривания выдачного отверстия при изготовлении контейнера по технологии овермолдинг.
Следует отметить, что описанное устройство имеет достаточно простую конструкцию и содержит подвижные детали или компоненты, которые способны совершать лишь незначительные и не сложные перемещения (поступательное движение и вращение).
Кроме того, укупорочная головка способна совершать поступательное движение вдоль продольной оси А (например, вертикальной оси) при проведении процессов выдувания, заполнения и укупорки или приводится во вращение во время последнего этапа процесса укупорки контейнера (фиг. 3D).
На фиг. 4А и 4В показана только нагнетательная головка 16 и укупорочная головка 18. Для упрощения чертежей пресс-форма, охватывающая сформированный контейнер 12, не показана.
Как показано на фиг. 4А, устройство 10 содержит вытягивающий стержень 42, который установлен в нагнетательной головке 16 с возможностью скольжения.
Вытягивающий стержень 42 приводится в движение обычным приводным устройством, не показанным на чертежах, которое обеспечивает перемещение вытягивающего стержня вверх и вниз вдоль продольной оси А.
Нагнетательная головка 16 содержит внутреннюю камеру 44, которая имеет, по существу, цилиндрическую форму и вмещает вытягивающий стержень 42, а также имеет сопло, которое для упрощения чертежей не показано.
Когда больше не требуется введение жидкости в контейнер, сопло поджимается вплотную к участку внутренней поверхности 46 внутренней камеры 44, имеющему форму усеченного конуса, благодаря чему создается герметичное уплотнение.
Указанное сопло остается в указанном положении во время описанного выше процесса укупоривания.
Сопло перфорировано в средней части для прохождения вытягивающего стержня 42.
Как показано на фиг. 4А, крышка 48 удерживается в приемных средствах (продольном канале 20 укупорочной головки 18).
Следует отметить, что на чертеже показана крышка 48, неправильно позиционированная в укупорочной головке 18.
Например, крышка 48 может быть введена в продольный канал 20 слишком далеко, в результате чего она может заблокироваться в канале.
Альтернативно, крышка может заблокироваться в продольном канале 20, если была введена в канал с перекосом.
Указанное блокирование обнаруживается на этапе позиционирования крышки в укупорочной головке (фиг. 3В) или на этапе закрепления крышки на горлышке для укупоривания выдачного отверстия контейнера (фиг. 3D), например, после ее навинчивания и при попытке переместить нагнетательную головку из положения, показанного на фиг. 3D.
Для устранения указанной ситуации используется вытягивающий стержень 42, как показано на фиг. 4А и 4В.
Как показано на фиг. 4В, при обнаружении блокировки крышки 48 в укупорочной головке вытягивающий стержень 42 принудительно перемещается вниз к укупорочной головке 18, конкретнее, к приемному устройству 20.
Затем вытягивающий стержень 42 прикладывает усилие к крышке 48 в вертикальном направлении, выталкивая крышку из приемного устройства 20 вниз, как показано на фиг. 4В, удаляя таким образом заблокированную крышку и освобождая указанное приемное устройство.