МАШИНА ДЛЯ КОМПРЕССИОННОГО ФОРМОВАНИЯ КРЫШЕК
INJECTION MOULDING MACHINE TO PRODUCE COVERS

Данное изобретение относится к машине для компрессионного формования крышек, имеющих отверстие в стенке основания оболочки.
Предшествующий уровень техники и задачи изобретения
Машины для компрессионного формования крышек в типичном случае содержат поворотный барабан или магазин, который вращается вокруг вертикальной оси. Множество пресс-форм, расположенных вокруг периферии поворотного магазина, содержат секции пресс-форм в виде пуансона и матрицы, которые направлены вдоль вертикальных осей, параллельных оси вращения. Копиры приводят одну или обе секции пресс-форм каждой пары в движение между разомкнутым положением, в котором сформованную деталь выталкивают из пуансона и размещают заготовку в матрице, и сомкнутым положением, в котором пуансон и матрица сомкнуты друг с другом для компрессионного формования заготовки с целью образования крышки. В число патентов США, где проиллюстрированы этого типа машины для компрессионного формования пластиковых крышек, входят патенты №№5670100, 5989007, 6074583 и 6478568.
Есть изделия, в которых желательным является наличие отверстия в стенке основания крышки. Например, в заявке US 2004/0108294 А1 описана пластмассовая крышка, которая имеет стенку основания с центральным отверстием и юбку, по меньшей мере, с одним витком или валиком для крепления укупорочного средства к горлышку тары. Внутри оболочки удерживается пластмассовый диск, параллельный стенке основания крышки, но отстоящий от нее. Один или несколько проходящих в осевом направлении прокладочных элементов на этом диске контактируют с нижней поверхностью стенки основания укупорочного средства и отделяют диск от стенки основания оболочки. На нижней стороне диска находится упругое уплотнение для обеспечения контакта с горлышком тары. После установки укупорочного средства на горлышко тары можно направлять жидкость в отверстие в стенке основания укупорочного средства между диском и нижней поверхностью стенки основания мимо прокладочных элементов, а затем - между юбкой укупорочного средства и горлышком тары, чтобы смыть мусор или что-либо подобное из промежутка между оболочкой укупорочного средства и диском и горлышком. Другим примером может быть крышка, имеющая отверстие для установки в нем дозировочного клапана или аналогичного средства. При компрессионном формовании крышек этого типа возможно ее изготовление с диском в стенке основания, который извлекают в ходе соответствующей операции после формования, чтобы обеспечить желаемое отверстие в стенке основания оболочки. В патенте США №6673295 описана крышка этого типа и способ ее изготовления. Обобщенная задача данного изобретения в соответствии с одним его аспектом состоит в том, чтобы разработать машину и способ компрессионного формования крышки, имеющей стенку основания с отверстием, обеспечивая при этом возможность извлечения диска из крышки внутри пресс-формы для компрессионного формования и исключая потребность в проводимой после формования операции извлечения диска из крышки.
Раскрытие изобретения
Данное изобретение включает в себя ряд аспектов или новых признаков, которые могут быть воплощены отдельно друг от друга или в совокупности друг с другом.
В соответствии с первым аспектом данного изобретения машина для компрессионного формования, предназначенная для компрессионного формования крышки, имеющей стенку основания с отверстием, содержит секцию пресс-формы в виде пуансона и секцию пресс-формы в виде матрицы, имеющие соответствующие поверхности, которые противоположны друг другу, образуя полость для компрессионного формования стенки основания крышки. Кольцевой валик на одной из этих поверхностей взаимодействует с противоположной другой поверхностью для компрессионного формования диска, соединенного со стенкой основания с помощью тонкой хрупкой перемычки. Диск и оболочку выталкивают из пресс-формы по отдельности таким образом, что крышка выходит из машины, имея отверстие, образованное в стенке основания оболочки за счет удаления диска внутри машины.
В соответствии с одним предпочтительным в настоящее время вариантом осуществления другого аспекта изобретения машина непрерывного действия для компрессионного формования включает в себя барабан, установленный с возможностью вращения вокруг оси, и множество разнесенных на одинаковые углы пресс-форм, расположенных вокруг барабана. Каждая из пресс-форм включает в себя пуансон и матрицу, расположенные напротив друг с друга. Секции пресс-форм имеют соответствующие поверхности, которые противоположны друг другу, образуя полость для компрессионного формования стенки основания оболочки. Каждый из пуансонов включает в себя стержень, имеющий торцевую поверхность, и кольцевой валик на торцевой поверхности стержня, выталкивающую втулку и выталкивающий пуансон внутри стержня. Рядом с барабаном расположен копир для контакта с пресс-формами и перемещения, по меньшей мере, одной из секций пресс-формы, имеющихся в каждой пресс-форме, последовательно между разомкнутым положением для выталкивания отформованных крышек со стержней и размещения заготовок в пресс-формы и сомкнутым положением для компрессионного формования заготовок. Пуансон и матрица взаимодействуют для компрессионного формования диска в пределах валика на торцевой поверхности стержня, который соединен со стенкой основания крышки с помощью тонкой хрупкой перемычки. Выталкивающая втулка и выталкивающий пуансон выполнены с возможностью перемещения отдельно друг от друга относительно стержня в каждой матрице для выталкивания крышки и диска по отдельности со стержня таким образом, что крышка выходит из машины, имея отверстие, образованное в стенке основания крышки за счет удаления диска. Барабан может представлять собой горизонтальный барабан как в машине карусельного типа для компрессионного формования, или вертикальный барабан, который выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения машина для формования крышки, имеющей стенку основания с отверстием, включает в себя пуансон и матрицу, имеющие соответствующие поверхности, которые противоположны друг другу, образуя полость для формования стенки основания оболочки. Пуансон содержит стержень, имеющий конец, образующий, по меньшей мере, часть его поверхности, и валик на упомянутом конце, образующем поверхность, для взаимодействия с противоположной поверхностью матрицы для формования диска, соединенного с возможностью разрушения со стенкой основания крышки с помощью тонкой хрупкой перемычки. Диск и крышка выполнены с возможностью их выталкивания по отдельности со стержня таким образом, что крышка выходит из машины, а диск при этом удален и в стенке основания крышки образовано отверстие. Способ компрессионного формования крышки, имеющей стенку основания с отверстием, заключается в том, что осуществляют компрессионное формование крышки в пресс-форме таким образом, что диск оказывается соединенным со стенкой основания крышки с помощью тонкой хрупкой перемычки, и выталкивают крышку из пресс-формы отдельно от диска таким образом, что в стенке основания, где был сформован диск, имеется отверстие. Диск можно выталкивать из пресс-формы либо раньше, либо позже, чем выталкивают крышку из пресс-формы.
Краткое описание чертежей
Изобретение с его дополнительными задачами, признаками, преимуществами и аспектами представлено в нижеследующем описании, прилагаемой формуле изобретения и сопроводительных чертежей, при этом:
на фиг.1 представлен вид спереди машины для компрессионного формования в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг.2 представлен вид сбоку машины для компрессионного формования, изображенной на фиг.1;
фиг.3A-3D иллюстрируют вид в разрезе по линии 3-3 на фиг.2;
на фиг.4 представлена в увеличенном масштабе часть фиг.3В;
на фиг.5 представлена в увеличенном масштабе часть фиг.4;
на фиг.6-8 представлены фрагментарные виды в разрезе, которые иллюстрируют другой вариант осуществления данного изобретения;
на фиг.9 представлен фрагментарный вид в разрезе пресс-формы для компрессионного формования в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг.10 представлен фрагментарный вид в разрезе дополнительного варианта осуществления данного изобретения; и
на фиг.11 представлен фрагментарный вид в разрезе другого варианта осуществления данного изобретения.
Осуществление изобретения
Изобретение согласно вышеупомянутой заявке US 2004/0108294 А1 упоминается здесь для справки.
Фиг.1-2 иллюстрируют машину 20 для компрессионного формования пластиковых крышек в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Машина 20 содержит барабан 22, установленный на валу 24 между разнесенными опорами 26, 28. Вал 24 связан посредством шкива 30, ремня 32 (фиг.2) и редуктора 34 с электродвигателем 36 для вращения вала 24 и барабана 22 вокруг горизонтальной оси. Барабан 22 содержит ступицу (которая может быть частью вала 24) и опору 39, расположенную в радиальном направлении от ступицы. Опора 39 может представлять собой сплошной диск или аналогичное средство, либо, что предпочтительнее, множество опорных спиц 38, расположенных в радиальном направлении на одинаковом угловом расстоянии. Каждая опорная спица 38 является полой на своем внешнем конце, как показано на фиг.3A-3D. Внутри полого внешнего конца каждой спицы 38 расположен, например, на подшипниках 42 скольжения шток 40. С внешним концом каждого штока связана поперечина 50, так что совместно шток 40 и поперечина 50 образуют Т-образную конструкцию, как показано на фиг.3В. На каждой стороне каждой спицы 38 имеется множество расположенных в радиальном направлении опор 44, 46. Последовательность внутренних опор 44 образует непрерывные в окружном направлении опорные кольца, как показано на фиг.2. Внешние опоры 46 предпочтительно отстоят друг от друга в окружном направлении. По всей периферии барабана 22 расположено множество расположенных на равных угловых. Каждая пресс-форма находится на соответствующей спице 38 между опорами 44, 46 и концом поперечины 50 на штоке 40. Все пресс-формы 52 предпочтительно идентичны. С той степенью подробности, с какой она до сих пор описана, машина 20 аналогична той, которая раскрыта в одновременно рассматриваемой американской заявке (дело №18565) под названием "Compression Molding Machine" («Машина для компрессионного формования»), причем это изобретение упоминается здесь для справки.
Каждая пресс-форма 52 предпочтительно содержит радиально расположенный первый сегмент или секцию 54 пресс-формы и второй радиально расположенный сегмент или секцию 56 пресс-формы, расположенную соосно с первой секцией 54 пресс-формы. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, в котором оно воплощено в машине с вертикальным барабаном, радиально расположенная внутренняя первая секция 54 пресс-формы является пуансоном, а радиально расположенная внешняя вторая секция 56 пресс-формы является матрицей, хотя эти секции пресс-формы можно поменять местами в соответствии с толкуемыми в самом широком смысле принципами изобретения. Пуансон 54 пресс-формы включает в себя стержень 58 (фиг.3В, 4 и 5), имеющий наконечник 60, установленный на конце втулки 62. Внутри отверстия 65 на конце наконечника 60 установлен с возможностью скольжения выталкивающий пуансон 64, предпочтительно соосно с наконечником стержня и втулкой стержня. Выталкивающий пуансон 64 имеет полый хвостовик 66 (фиг.5), который направлен от головки 67 в охлаждающий вкладыш 68 стержня (фиг.3В и 4), установленный внутри втулки 62 стержня. От охлаждающего вкладыша 67 через вал 71 стержня (фиг.3В и 3С) проходит воздушная трубка 70, установленная на вкладыше 68 стержня внутри втулки 62 и заходящая в коллектор 72, установленный на валу 71 стержня. Коллектор 72 в этом варианте осуществления имеет входной патрубок 74 для подачи воздуха по давлением по трубке 70 в канал 76 в выталкивающем пуансоне 64. Канал 76 (фиг.5) является в целом Т-образным, имеющим ответвления 78 на конце пуансона 64 для подачи воздуха через кольцевой зазор 79 между головкой 67 пуансона и концом наконечника 60 стержня.
Шпонка 80 (фиг.3В и 4) направлена вбок от хвостовика 66 пуансона 64 через паз 82 (фиг.4) во втулке 62 в паз 84 в выталкивающей втулке 86, которая охватывает с возможностью скольжения стержень 58. Паз 84 в выталкивающей втулке 86 предпочтительно выполнен в форме кольцевого внутреннего кармана, который проходит по всей внутренней поверхности выталкивающей втулки. В зацеплении с внутренним пазом 89 в выталкивающей втулке 86 находится выступ 88. От выступа 88 через отверстие в поперечине 50 проходит, по меньшей мере, один шток 90. На штоке 90 установлена с возможностью регулирования шайба 92 (фиг.3А) для введения в зацепления с поперечиной 50, когда матрица 56 пресс-формы отводится радиально наружу, чтобы разомкнуть пресс-форму, как будет описано далее. Между шпонкой 80 и концом наконечника 60 стержня расположена одна или несколько предварительно напряженных пружин для смещения выталкивающего пуансона 64 в сомкнутое положение, в котором головка 67 пуансона упирается во внутренний поясок 91 (фиг.5) отверстия 65. Коллектор 72 имеет входной и выходной патрубки для хладагента, предназначенные для его циркуляции через стержень 58, как подробнее описано в вышеупомянутой одновременно рассматриваемой заявке.
Ролик 94, перемещающийся по копиру (фиг.1, 2 и 3А), установлен с возможностью вращения на опоре 95, которая расположена в радиальном направлении наружу от поперечины 50. Опора 95 сдвинута от оси штока 40, на котором установлена поперечина 50, таким образом, что перемещение ролика 94 направлено по оси штока 40. Таким образом, каждый ролик 94 на каждой поперечине 50 в иллюстрируемом варианте осуществления связан с двумя пресс-формами 52, находящимися на противоположных сторонах барабана 22. Вдоль нижней дуги периферии барабана 22 расположен копир 96, как показано на фиг.2, обеспечивающий последовательный контакт с ним роликов 94 при вращении барабана 22 вокруг своей горизонтальной оси. Во время вращения барабана 22 по часовой стрелке в ориентации, показанной на фиг.2, ролик 94 каждой пресс-формы 52 последовательно входит в контакт с копиром 96 и захватывается им, обеспечивая отвод матриц 56 наружу и вниз от пуансонов 54. Когда каждая пресс-форма в свою очередь оказывается полностью разомкнутой, из полостей формы удаляют крышку с помощью соответствующего механизма 98 (фиг.2). Затем новую пластмассовую заготовку размещают в каждой пресс-форме с помощью соответствующего подающего устройства 100. Когда барабан 22 продолжает вращение, матрицы 56 пресс-форм последовательно перемещаются кверху и внутрь в свои сомкнутые положения относительно пуансонов тем концом копира 96, который в ориентации согласно фиг.2 расположен в направлении по часовой стрелке. Механизм 98 удаления отформованных изделий и устройство 100 подачи заготовок могут относиться к любому типу. Вместо копира 96 для перемещения матриц внутрь и наружу на каждой спице 38 можно использовать гидравлические, пневматические или электрические исполнительные механизмы.
Каждая матрица 56 включает в себя формообразующий вкладыш 102 (фиг.4 и 5) на установочном блоке 104, расположенном на поперечине 50. Поток хладагента из поперечины 50 в блок 104 и вкладыш 102 и из них предпочтительно является таким, как описано в вышеупомянутой одновременно рассматриваемой заявке. На блоке 104 установлена формовочная шпилька 106, смещаемая через отверстие 107 во вкладыше 102 к пуансону 54 предварительно поджатой пружиной 108 между шпилькой 106 противоположной поверхностью поперечины 50. Шпилька 106 имеет торцевую поверхность 110, которая предпочтительно является практически плоской. Противоположная торцевая поверхность 112 наконечника 60 стержня имеет внутренний валик 114. Валик 114 имеет кольцевое внутреннее поднутрение, изображенное на фиг.5 и окружающее плоскую область 116, которая приподнята относительно торцевой поверхности 112 наконечника 60. Валик 114 предпочтительно соосен со шпилькой 106 стержня на матрице 56. Шпилька 106 выполнена с возможностью перемещения для поглощения малых вибраций в гранулах заготовок. Барботер 107 (фиг.3В, 4 и 6) обеспечивает охлаждение для шпильки 106.
Во время работы, когда секции 54, 56 пресс-форм отделены друг от друга, внутри пресс-формы размещают заготовку подходящей пластмассы, например, размещая ее внутри вкладыша 102 полости пресс-формы в варианте осуществления, показанном на фиг.3А-5. Когда сегменты пресс-формы после этого смыкают, происходит компрессионное формование заготовки между пуансоном 54 и матрицей 56. Валик 114 сдавливает пластмассу у поверхности 110 шпильки 106 для образования тонкой хрупкой кольцевой перемычки 117 (фиг.5) между диском 118, образованным у плоской области 116, и стенкой 119 основания крышки. Стенка 119 основания является кольцевой и соединенной с диском 118 с помощью хрупкой перегородки 117. Стенка 119 основания (а также перегородка 117 и диск 118) получается посредством компрессионного формования между противоположными поверхностями шпильки 106 и вкладыша 102 в матрице 56, а также наконечником 60 стержня, втулкой 62 стержня и выталкивающим пуансоном 64 на пуансоне 54. Плоская область 116 предпочтительно сдвинута от окружающей кольцевой поверхности 112 наконечника 60 стержня, что уменьшает количество материала в диске 118. Внешняя поверхность головки 67 пуансона предпочтительно находится в одной плоскости с областью 116 в сомкнутом положении пресс-формы.
Когда секции пресс-форм после этого размыкают друг относительно друга, например, путем перемещения наружу матрицы 56 в иллюстрируемом варианте осуществления изобретения, зацепление поперечины 50 с шайбой 92 на штоке 90 (фиг.3А) приводит к тому, что отводится выступ 88 и выталкивающая втулка 86, которая введена в зацепление с осевым краем юбки 121 (фиг.5) отформованной крышки. Поэтому выталкивающая втулка 86 выталкивает крышку (128 на фиг.7) со стержня 58 пресс-формы. При этом диск 118 в центре крышки удерживается внутри кольцевого валика 114, так что хрупкая перемычка 117, которая соединяет диск с оболочкой, разрушается, оставляя диск на стержне пресс-формы, а крышка выталкивается со стержня пресс-формы. Продолжающееся движение выталкивающей втулки 86, в конечном счете, вводит конец паза 84 в зацепление со шпонкой 80, вследствие чего дальнейшее перемещение выталкивающей втулки также вызывает перемещение шпонки 80 и пуансона 66 относительно наконечника 60 стержня и втулки 62 стержня. Это движение пуансона 66 выталкивает диск 118 изнутри валика 114 для повторного использования или утилизации. Соединение, обеспечивающее перемещение с отставанием, между выталкивающей втулкой 60 и выталкивающим пуансоном 64, обеспечиваемое в этом варианте осуществления шпонкой 80 и пазом 84, гарантирует, что оболочка укупорочного средства будет снята со стержня пресс-формы до удаления диска со стержня пресс-формы. Таким образом, крышка выходит из пресс-формы, имея центральное отверстие, образованное в стенке 119 ее основания. Когда выталкивающий пуансон 64 движется наружу в этом варианте осуществления, воздух под давлением подается через патрубок 74 и коллектор 72 (фиг.3С), воздушную трубку 70 (фиг.3В, 3С и 4), канал 76, 78 в пуансоне 64 (фиг.4 и 5) и зазор 79 (фиг.5), что способствует выталкиванию диска 118 изнутри валика 114.
На фиг.6-8, 9, 10 и 11 изображены соответствующие дополнительные варианты осуществления данного изобретения. На каждом из этих чертежей компоненты, идентичные или аналогичные тем, которые изображены на фиг.1-5, обозначены соответственно идентичными позициями.
На фиг.6-8 изображена пресс-форма 120, которая включает в себя пуансон 122 и матрицу 124. Одним различием между пресс-формой 120, представленной на фиг.6-8, и пресс-формой 52, представленной на фиг.3А-5, является отсутствие воздушной трубки 60 (фиг.3В-3С и 4), способствующей удалению диска 118 с конца наконечника 60 стержня. Кроме того, в этом варианте осуществления выталкивающая втулка 86 установлена на держателе 126, который поддерживается неподвижным, а стержень 58 пресс-формы выполнен с возможностью отвода для выталкивания крышки 128 (фиг.7). Одна или несколько пружин 129 поджимают выталкивающую втулку 86, блокируя полость пресс-формы. (Аналогичные пружины 129 показаны на фиг.3В.) Соединение, обеспечивающее перемещение с запаздыванием, между шпонкой 80 и втулкой 86, обеспечиваемое пазом 84, позволяет активировать выталкивающий пуансон 64 только после того, как крышка будет полностью снята (фиг.8Е).
На фиг.9 изображена пресс-форма 130, которая аналогична пресс-форме 120, показанной на фиг.5-9, но дополнительно включает в себя воздушную трубку 70, соединенную с патрубком 74 на блоке 72 коллектора, для подачи сжатого воздуха через выталкивающий пуансон 64, чтобы способствовать удалению диска с наконечника стержня, как описано ранее.
На фиг.10 изображена пресс-форма 132, которая аналогична пресс-форме 52, показанной на фиг.3А-5, за исключением того, что выталкивающая втулка 86 и выталкивающий пуансон 64 приводятся в действие независимо друг от друга. То есть, выталкивающая втулка 86 связана посредством выступа 88, штока 90 и шайбы 92 с поперечиной 50, как в предыдущем варианте осуществления. Вместе с тем, в варианте осуществления согласно фиг.10 шпонка 80 не связана с пазом в выталкивающей втулке 86, как в предыдущих вариантах осуществления, а связана посредством штока 134 и шайбы 136 с поперечиной 50. Шайбы 92, 136 в предпочтительном варианте независимы друг от друга и расположены с возможностью регулирования на соответствующих штоках 90, 134 для чередования работы выталкивающей втулки 86 и выталкивающего пуансона 64. Таким образом, выталкивающая втулка 86 может срабатывать либо раньше выталкивающего пуансона 64, либо позже него, выталкивая оболочку укупорочного средства со стержня пресс-формы либо раньше, либо позже выталкивания диска со стержня пресс-формы.
На фиг.11 изображена модификация варианта согласно фиг.10, в которой выступ 88, связанный со штоком 90, расположен ближе к концу выталкивающей втулки 86 и в котором между шпонкой 80 и поперечиной 50 заключена сжатая винтовая пружина 138 для отклонения выталкивающего пуансона 64 в посадочное положение.
Таким образом, здесь описаны способ и машина для компрессионного формования пластиковых крышек, которые включают в себя отверстие в стенке основания крышки и полностью удовлетворяют вышеуказанным задачам и целям. Объект изобретения описан в связи с несколькими предпочтительными в настоящее время вариантами осуществления, а также описан ряд дополнительных модификаций и изменений. В свете вышеизложенного описания специалисты в данной области техники могут предложить другие модификации и изменения. Например, хотя в настоящее время предпочтительна установка пресс-форм на вертикальном барабане, вращающемся вокруг горизонтальной оси, изобретение можно легко воплотить в машине с горизонтальным барабаном или машине карусельного типа, в которой вращение происходит вокруг вертикальной оси и в которой пресс-формы направлены вдоль осей, параллельных оси вращения. Аналогичным образом, хотя объект изобретения описан в связи с работой выталкивающей втулки и выталкивающего пуансона, обуславливаемой перемещением противоположных секций пресс-формы, ясно, что можно приводить в действие выталкивающую втулку и выталкивающий пуансон с помощью одного или нескольких копиров, расположенных рядом с барабаном, чтобы размыкать и смыкать секции пресс-форм, а также приводить в действие выталкивающую втулку и выталкивающий пуансон в зависимости от вращения барабана вокруг либо вертикальной, либо горизонтальной оси. Использование внутреннего кольцевого кармана для паза 84 в выталкивающей втулке 86 также допускает вращение выталкивающей втулки относительно стержня, чтобы свинтить крышку со стержня, как показано, например, в патенте США №6707231. Данное изобретение следует считать охватывающим эти и все остальные альтернативы и модификации, как находящиеся в рамках существа и объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.