ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕФОРМ
GRIPPING DEVICE FOR PREFORMS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к зажимному патрону, т.е. захватному устройству, предназначенному для сцепления с преформами, изготовленными из термопластичного материала, чтобы удерживать, ориентировать и транспортировать их во время нескольких этапов, которые должны пройти эти преформы для дальнейшей обработки, чтобы получить конечный продукт, в частности, во время этапов тепловой обработки и выдувания.
Уровень техники
На заводе по изготовлению бутылок из термопластичного материала, например, ПЭТ, преформы превращаются в конечный продукт на соответствующих выдувных машинах посредством способа выдувания. До того, как их можно обработать на этих выдувных машинах, которые хорошо известны по предшествующему уровню техники, преформы транспортируются в нагревательную печь посредством так называемых зажимных патронов, закрепленных вдоль цепи транспортера. Зажимной патрон служит для зацепления соответствующей преформы путем вставки в горлышко преформы, чтобы она затем могла удерживаться при транспортировке на различные станции обработки; наконец, он расцепляется в конце рабочего цикла, вытягиваясь из нее. Зажимной патрон удерживает и служит подставкой для преформы, в частности, ее горлышка, которое является единственным участком, который остается холодным внутри печи на этапе нагревания. Сила сцепления должна быть достаточной, чтобы обеспечивать пространственное перемещение преформы без отцепления из-за напряжений, которым преформа обычно подвергается при перемещении. Для различных устройств на заводе по изготовлению пластиковых бутылок, базовая плоскость для различных операций обычно представлена так называемой плоскостью "нулевого кольца на горлышке", т.е. плоскостью, соответствующей базовой плоскости наружного кольца на горлышке, окружающего преформу. Звездочка загрузки преформ, подающее колесо печи, цепной транспортер с зажимными патронами, звездочка загрузки преформ внутри подающего колеса для выдува, формы и звездочка выгрузки бутылок позиционируются по отношению к этой плоскости. На фиг. 1 показаны два зажимных патрона 1 предшествующего уровня техники, каждый поддерживает преформу 2, соответственно, когда зажимные патроны 1 закреплены на транспортировочном устройстве. Плоскость "нулевого кольца на горлышке" здесь указана номером 3 позиции. На фиг. 2 в деталях показана головка 4 зажимного патрона предшествующего уровня техники, вставленная в горлышко 5 преформы 2. Головка 4, в свою очередь, состоит из первого элемента 6 в форме колпачка, представляющего собой концевой участок зажимного патрона, и второго цилиндрического элемента 7, который служит для блокировки преформы в удерживаемом положении. Часть зажимного патрона 1, в которую вставлена головка 4, состоит из трубчатой цилиндрической части 8 с наружным диаметром, который несколько больше, чем внутренний диаметр горлышка 5 преформы, и, таким образом, также блокирующего элемента 7, чтобы образовать ступеньку 9 на высоте зоны, где вставлена головка 4. Сформированная таким образом ступенька 9 предназначена для примыкания к узкой части горлышка 5, образующей отверстие преформы 2. Тем самым, для всех преформ, которые обладают горлышком одной и той же заранее определенной длины Н, может быть образовано постоянное расстояние Н между плоскостью 3 "нулевого кольца на горлышке" и стыком 9 горлышка/зажимного патрона. Когда формат горлышка преформы изменен, зажимной патрон также нужно заменить, что обусловлено двумя причинами: либо поскольку изменен диаметр горлышка, либо поскольку изменена высота горлышка; часто необходимо заменить зажимной патрон просто потому, что изменена высота горлышка, а не его диаметр. Очевидно, что при описанной системе, независимо от того, должна ли быть изменена длина горлышка преформы, т.е. когда должны производиться бутылки разного формата, и если были использованы те же зажимные патроны, также должна ли быть изменена базовая плоскость 3 "нулевого кольца на горлышке", что приводит к нежелательным эффектам во всей производственной цепочке. Поэтому требуется замена всех зажимных патронов производственной цепочки другими зажимными патронами, подходящими для нового размера горлышка. Число зажимных патронов на высокопроизводительном предприятии по производству бутылок также может превышать 500 штук, тем самым, замена зажимных патронов, которая необходима из-за смены горлышка преформы, может потребовать времени простоя до нескольких часов. Поэтому на основе приведенных выше соображений ощущается потребность изготовить зажимные патроны, которые позволяют минимизировать или устранить эти недостатки, обеспечивая зажимные патроны, которые подходят для совместного использования с преформами с горлышками разной высоты.
Раскрытие изобретения
Основной целью настоящего изобретения является изготовление зажимного патрона, который может быть использован для разных форматов преформ, в частности, для преформ с горлышком различной длины для разных форматов. Этот зажимной патрон не нужно заменять при смене формата преформы, т.е. нет необходимости перехода с изготовления бутылок с горлышком определенной длины на изготовление бутылок с горлышком другой длины.
Такая цель достигается посредством захватного устройства или зажимного патрона преформы или емкости с горлышком по п. 1, которое содержит:
основную часть, предназначенную для позиционирования коаксиально внутри горлышка, с концевым участком,
средство, предназначенное для фрикционного сцепления с внутренней поверхностью горлышка для блокировки преформы или емкости неразъемно относительно захватного устройства,
отличающееся тем, что концевой участок содержит первую зону с первым диаметром и вторую зону со вторым диаметром, меньшим, чем первый диаметр, и соединительную зону, образующую кольцевую ступеньку, предназначенную для примыкания к ступеньке внутри горлышка преформы, обладающей формой, которая является комплементарной по отношению к форме ступеньке захватного устройства, чтобы захватное устройство подходило для вставки в горлышки разной длины преформ разного формата таким образом, чтобы плоскость под кольцом на горлышке преформ обязательно была расположена на одной и той же высоте независимо от формата.
Таким образом, захватное устройство по настоящему изобретению может быть использовано с преформами с горлышками разной длины, когда эти горлышки обладают, в свою очередь, сформированной в них ступенькой, которая может примыкать к ступеньке, сформированной на наружной поверхности основной части зажимного патрона, т.е. захватного устройства, чтобы для каждой преформы ступенька обязательно была расположена на одном и том же расстоянии от основания кольца на горлышке. Тем самым, относительное положение между плоскостью "нулевого кольца на горлышке" и зажимным патроном обязательно будет одним и тем же для каждой преформы независимо от длины горлышка.
Концевой участок основной части зажимного патрона может составлять единое целое с самим зажимным патроном, или он может представлять собой концевой элемент, например, колпачок, который может сниматься с остального участка основной части зажимного патрона.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение преформы, предназначенной для захвата устройством по настоящему изобретению, преформа обладает кольцевой ступенькой внутри, которая действует в качестве базового положения для устройства с точки зрения положения при захвате, когда ступенька преформы примыкает к ступеньке устройства по настоящему изобретению.
Поэтому настоящее изобретение также обеспечивает преформу с горлышком, предназначенным для введения по оси захватного устройства по настоящему изобретению, в котором на внутренней поверхности горлышка предусмотрена кольцевая ступенька, которая обладает формой, комплементарной по отношению к ступеньке захватного устройства, предназначенной для определения единственного положения концевого примыкания к захватному устройству при вставке.
Очевидно, что такой зажимной патрон также может быть использован для захвата формованных с раздувом бутылок или для других типов емкостей, если это необходимо.
Благодаря особенностям настоящего изобретения непрерывность изготовления бутылок обеспечивается даже в случае смены преформ на преформы с другой длиной горлышка, таким образом, достигается более высокая производительность.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны в свете подробного описания предпочтительного, но не всеобъемлющего варианта осуществления зажимного патрона по настоящему изобретению, показанного в качестве иллюстративного, но не подразумевающего ограничения им примера с помощью сопроводительных чертежей, на которых:
На фиг. 1 показаны два зажимных патрона предшествующего уровня техники, каждый из которых находится в положении захвата преформы, вид в разрезе.
На фиг. 2 показан зажимной патрон, изображенный на фиг. 1, вид в разрезе в увеличенном масштабе.
На фиг. 3а, 3b, 3с показан зажимной патрон по настоящему изобретению в положении захвата с преформами с разной высотой горлышка, виды в разрезе.
На фиг. 4 показано в деталях внутреннее примыкание горлышка/зажимного патрона по фиг. 3b.
На фиг. 5 показана система блокировки преформы, вид в перспективе в разобранном состоянии.
Осуществление изобретения
На фиг. 3а, 3b, 3с и 4 показано решение, предложенное в настоящем изобретении для устранения недостатков, связанных со сменой зажимных патронов, когда используются преформы с разной высотой горлышка, но при этом диаметр остается постоянным. В основе настоящего изобретения лежит идея обеспечения зажимного патрона 100 с обладающим определенной формой участком, чтобы зона примыкания горлышка/зажимного патрона оставалась внутри горлышка преформы, удобно сформованная комплементарным образом относительно участка определенной формы зажимного патрона, таким образом, сохраняется постоянным расстояние между таким стыком и "нулевым кольцом 30 на горлышке", даже когда изменен формат горлышка преформы. Тем самым, такое расстояние становится независимым от длины горлышка преформы. На фиг. 3а, 3b, 3с, и 4 показан такой зажимной патрон 100. Зажимной патрон 100, показанный на этих чертежах, относится к конкретному типу зажимного патрона по настоящему изобретению, но очевидно, что компоновка, в которой стык горлышка/зажимного патрона расположен внутри горлышка преформы и обязательно находится на одном и том же расстоянии от нулевого кольца на горлышке, может быть применена к любому типу зажимного патрона, например, к зажимному патрону, предусмотренному с блокирующим средством, отличающимся от показанного. На фиг. 3а, 3b, 3с зажимной патрон 100 по настоящему изобретению показан при блокировке горлышек преформ разной высоты. Важно отметить, что, хотя длина Н горлышка может меняться в различных преформах, расстояние h, т.е. расстояние между стыком и нулевым кольцом на горлышке предпочтительно остается постоянным, даже когда используются преформы с разной высотой Н горлышка. Как показано на чертежах, зажимной патрон 100 заканчивается на участке, обращенном к преформе 2, основной частью 40, предназначенной для вставки в горлышко преформы и ее блокировки. Как будет указано далее, концевой элемент 70 основной части 40 обладает двумя зонами 81, 82 с двумя разными наружными диаметрами, образуя, таким образом, периферийную, т.е. кольцевую ступеньку 71 в их зоне соединения или переходной зоне. В частности, первая зона 81, которая наиболее удалена от преформы, т.е. ближе всего к входному отверстию при захвате преформы, обладает диаметром, большим, чем диаметр второй зоны 82, которая расположена наиболее глубоко в преформе, т.е. удалена от входного отверстия в состоянии захвата. Концевой элемент 70 также обладает переходной зоной между первой зоной 81 и второй зоной 82, которая содержит ступеньку 71. Предпочтительно, но необязательно, первая зона 81 и вторая зона 82 обладают соответствующей длиной по оси, по существу вдоль оси X. Предпочтительно, но необязательно, длина по оси второй зоны больше, чем длина по оси первой зоны. Предпочтительно, но необязательно, первая зона обладает дополнительной соединительной зоной с концом, удаленным от второй зоны, такой конец обладает диаметром меньше, чем у участка первой зоны, который расположен около второй зоны. Предпочтительно, но необязательно, в переходной зоне имеется изменение вогнутости наружной стенки концевого элемента 70, следовательно, имеется точка перегиба Р. Предпочтительно, но необязательно, первая зона 81 сужается ко второй зоне 82, и/или вторая зона 82 сужается в том же направлении, т.е. вовнутрь преформы. Важно отметить, что точка перегиба относится к чертежам, показывающим виды в разрезе. На фиг. 5 показана в разобранном виде в перспективе основная часть 40 по одному варианту осуществления с системой блокировки преформы. Основная часть 40, предусмотренная с центральной осью X, состоит из трех элементов, верхнего элемента 50, который может быть сужен, центрального элемента 60 и концевого элемента 70 в форме колпачка; колпачок 70 представляет собой наиболее внутренний участок по отношению к преформе, когда зажимной патрон вставлен в нее. Центральный элемент 60, который может быть сужен, предусмотрен с несколькими полостями 61 в форме продольных канавок, параллельных центральной оси X. Полости 61 обладают внутренней стенкой 62 и отверстием на цилиндрической поверхности. Захватный элемент 63 и упругое средство 64, расположенное между внутренней стенкой 62 и захватным элементом 63, заключены внутри каждой полости 61. Захватные элементы 63 обладают внутренней стороной 65, обращенной к внутренней стенке полости 61, и противоположной стороной 66, обращенной наружу; наружная сторона 66 выступает за цилиндрическую поверхность центрального элемента 60. В настоящем варианте осуществления упругие средства 64 состоят из пружин, которые действуют между внутренней стенкой 62 соответствующей полости 61 и соответствующей внутренней стороной 65 соответствующего захватного элемента 63. В каждой из полостей 61 также имеется углубление 67, предназначенное для приема концевой ножки 68 соответствующего захватного элемента 63. Захватный элемент 63 удерживается концевой ножкой 68 внутри углубления 67, но он свободно поворачивается относительно оси Z, проходящей через такую концевую ножку 68; ось Z перпендикулярна и продольной оси X зажимного патрона 100, и радиальной оси R, проходящей через центр углубления 67 и через продольную ось X зажимного патрона. Тем самым, концевая ножка 68 образует центр вращения захватного элемента 63. Пружина 64 действует на внутреннюю сторону 65 захватного элемента 63, а именно на свободный конец 69, расположенный на противоположной стороне по отношению к концевой ножке 68. Захватный элемент 63 может, таким образом, поворачиваться относительно оси Z, проходящей через концевую ножку 68, и, тем самым, проталкиваться пружиной 64, он прижат наружной стороной 66 к внутренней поверхности горлышка 5 преформы 2, таким образом, блокируя ее. Наружная сторона 66 захватного элемента 63 несколько изогнута, что помогает вставить зажимной патрон в горлышко 5 преформы 2. Эта компоновка помогает вставить и отцепить зажимной патрон от горлышка 5 преформы, а также позволяет использовать один и тот же зажимной патрон с преформами с горлышками несколько отличающегося диаметра. Как показано на фиг. 3 и 4 и указано выше, можно отметить, что колпачок 70 основной части 40 содержит первую зону 81 с первым диаметром, и вторую концевую зону со вторым диаметром, который меньше, чем первый диаметр, чтобы сформировать кольцевую ступеньку 71. В частности, ступенька образована в переходной зоне между первой зоной 81 и второй зоной 82. При вставке зажимного патрона 100 в горлышко 5 преформы 2 ступенька 71 примыкает к соответствующей ступеньке 72, обладающей такой формой, чтобы она была по существу комплементарна ступеньке 71. Предпочтительно, стык между ступенькой 71 и ступенькой 72 является единственным стыком в осевом направлении между захватным устройством и преформой. Ступенька 72 сформирована на цилиндрической внутренней поверхности горлышка 5 преформы 2. Ступенька 72 внутри горлышка 5 бутылки сформирована переходом внутренней стенки горлышка 5 между первой частью 91 с первым диаметром и второй частью 92 со вторым диаметром, меньшим, чем первый диаметр; первая часть 91 продолжается от входного отверстия горлышка 5 до ступеньки 72, и вторая часть продолжается от этой ступеньки 72 до основания кольца на горлышке, образуя плоскость 30 "нулевого кольца на горлышке" преформы. Первый диаметр горлышка 5 преформы 2 является достаточным, чтобы обеспечивать вставку участка основной части 40 зажимного патрона 100 с самым большим диаметром в горлышко бутылки. Предпочтительно, но необязательно, ступенька 72 расположена в переходной зоне между первой зоной 91 и второй зоной 92. Предпочтительно в переходной зоне имеется изменение вогнутости внутренней стенки горлышка, следовательно, имеется точка перегиба. Первая зона 81, вторая зона 82 и переходная зона захватного устройства предпочтительно все обладают такой формой, чтобы она была комплементарна первой зоне 91, второй зоне 92 и переходной зоне преформы, соответственно. На фиг. 4, от входного отверстия до кольца на горлышке переходная зона внутренней стенки горлышка 5 обладает вогнутостью, за которой следует выгнутость того же радиуса кривизны. Переходная зона захватного устройства обладает комплементарной формой. Очевидно, что зона ступеньки 72 внутри горлышка 5 преформы 2 и соответствующая зона ступеньки 71 основной части 40, т.е. колпачок 70, может быть сформирована с профилями другого типа, чем указано, который представлен только в качестве примера. Для любого горлышка 5, независимо от его длины Н, зона ступеньки 72 обязательно будет расположена в одном и том же положении по отношению к нулевому кольцу на горлышке, т.е. на одном и том же расстоянии h от него (фиг. 3). Положение зоны ступеньки 72 в горлышке преформы очевидно определяется положением ступеньки 71 на наружной поверхности колпачка 70 основной части 40 зажимного патрона 100. Расстояние до ступеньки 71 от поверхности 31 (фиг. 4), соответствующей наружной поверхности колпачка 70, перпендикулярной оси X и также образующей конец зажимного патрона 100 на стороне, обращенной внутрь преформы 2, предпочтительно обладает размером, основанным на положении, требуемом, чтобы захватные элементы 63 захватывали внутреннюю поверхность горлышка; кроме того, такое расстояние до ступеньки 71 от поверхности 31 обладает размером, выбранным с учетом того, что должно предотвращаться проникновение концевого участка зажимного патрона 100 в часть преформы 2, которая подвергается нагреву внутри печи; другими словами, ступенька 71 позиционируется для обеспечения того, что поверхность 31 не превышает нагреваемой части преформы. Следовательно, ступенька 72 предпочтительно позиционирована вокруг положения, соответствующего зоне зажимного патрона 100, где расположена концевая ножка 68 захватного элемента 63, т.е. углублению 67. В примере, показанном на фиг. 3а, зона ступеньки 72 на горлышке преформы составляет примерно 4 мм от основания кольца на горлышке, образующего плоскость 30 так называемого "нулевого кольца на горлышке", т.е. как указано, в зоне, образующей центр вращения захватного элемента 63. На фиг. 3а, 3b, 3с показан зажимной патрон 100 по настоящему изобретению при трех различных условиях, соответствующих трем различным длинам Н горлышка. Как показано на этих чертежах, даже если длина Н горлышка преформы меняется, в примере от длины А, В, и С на фиг. 3а, 3b, 3с, соответственно, с А>В>С, положение зажимного патрона по отношению к плоскости "нулевого кольца на горлышке", т.е. высота h, остается неизменной. В описанном варианте осуществления ступенька 71 получена модификацией колпачка 70 зажимного патрона 100 с тем преимуществом, что зажимные патроны с этим концевым элементом могут, таким образом, быть предусмотрены для настоящего изобретения посредством модификации только этой части. Этот конкретный вариант осуществления зажимного патрона по настоящему изобретению описан только в качестве примера, зажимные патроны, изготовленные также другой формы, охватываются объемом настоящего изобретения при условии, что они обладают внутренним стыком горлышка/зажимного патрона, расстояние до которого от плоскости "нулевого кольца на горлышке" является постоянным, хотя при этом меняется высота горлышка преформы. В частности, хотя описание настоящего изобретения дано для зажимного патрона с использованием захватных элементов, приводимых в действие пружинными средствами, очевидно, что оно также может быть применено к зажимным патронам с использованием других захватных элементов, например, таких как резиновые кольца или другие упругие растягиваемые средства. Решения с использованием резиновых растягиваемых колец, вставленных в кольцевую канавку, приводят, например, к радиальному расширению кольца за счет аксиального сужения кольцевой канавки или к надуванию резинового кольца или другого средства, известного специалистам в этой области типа, создавая, таким образом, фрикционный контакт с внутренней стенкой горлышка преформы или бутылки.