Способ и устройство для постформовочного охлаждения пластмассовых деталей

Способ и устройство для охлаждения сформованных пластмассовых деталей предназначены для охлаждения множества сформованных пластмассовых деталей после окончания формования. Устройство для постфомовочного охлаждения содержит извлекающую конструкцию для удержания множества сформованных пластмассовых деталей таким образом, чтобы их закрытые концы были расположены по направлению к внутренней части извлекающей конструкции, а их открытые концы располагались по направлению в сторону от него, средство перемещения для относительного перемещения между извлекающей конструкцией и по меньшей мере одной первой станцией кондиционирования и второй станцией кондиционирования. Первая станция кондиционирования включает в себя первую конструкцию для охлаждения для подачи охлаждающей текучей среды внутрь охлаждаемого множества пластмассовых деталей через их открытые концы и подачи давления в ходе процесса на охлаждающую текучую среду внутри пластмассовых деталей для расширения пластмассовой детали. Вторая станция кондиционирования включает в себя вторую конструкцию для охлаждения, для подачи охлаждающей текучей среды внутрь охлаждаемого множества пластмассовых деталей и подачи давления в ходе процесса на охлаждающую текучую среду внутрь пластмассовых деталей для расширения пластмассовой детали напротив затворной области. Способ постфомовочного охлаждения множества пластмассовых деталей включает в себя этапы: извлекают множество пластмассовых деталей из формовочного узла, используя извлекающую конструкцию, осуществляют относительное перемещение между извлекающей конструкцией и по меньшей мере одной первой станцией кондиционирования и второй станцией кондиционирования, используя средство перемещения. На одной из станций кондиционирования уплотняют находящуюся под давлением текучую среду внутри каждой из множества пластмассовых деталей. На другой станции кондиционирования вводят охлаждающую текучую среду внутрь множества пластмассовых деталей. Технический результат, который достигается при использовании способа и устройства по изобретению, заключается в том, что при этом обеспечивают эффективное охлаждение сформованных пластмассовых деталей. 6 н. и 26 з.п. ф-лы, 78 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для охлаждения сформованных пластмассовых деталей после окончания формования. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для постформовочного охлаждения пластмассовых деталей, причем для охлаждения внутренности пластмассовых деталей предусматриваются, по меньшей мере, две станции охлаждения. Настоящее изобретение также относится к способу и устройству, при осуществлении которых создание уплотнения для повышенного давления каждой пластмассовой детали производится на станции охлаждения таким образом, что уплотнение для повышенного давления не контактирует с пластмассовой деталью. Настоящее изобретение также относится к способу и устройству, при осуществлении которых полые трубки для пластмассовых деталей снабжены вентиляционными средствами для предотвращения деформации пластмассовых деталей с отрицательным уклоном. В предпочтительном варианте пластмассовые детали представляют собой пластмассовые заготовки.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время на машинах литьевого формования (например, на столе машины с делительной оснасткой) применяется множество способов постформовочного охлаждения в различных последовательностях для оптимизации охлаждения свежесформованных пластмассовых деталей. Некоторые детали (например, пластмассовые заготовки), как правило, формуют из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), и они могут иметь толщины стенок, изменяющиеся от примерно 2,00 мм до более 4,00 мм, и поэтому для их затвердевания с получением бездефектных деталей требуются более длительные периоды охлаждения. Толстостенные детали (такие, как те, которые изготавливают из материала, имеющего большое сопротивление термической теплопередаче, подобного пластичной смоле) могут демонстрировать эффект "повторного нагрева", который может приводить к появлению дефектных деталей после их извлечения из технологической формы.

Некоторыми из дефектов в случае заготовок из ПЭТФ являются:

кристалличность: полимер рекристаллизуется из-за повышенной температуры полимера стержня, который охлаждается недостаточно быстро; белизна кристаллов негативно влияет на прозрачность готового изделия;

поверхностные дефекты: вытолкнутые заготовки, изначально имеющие затвердевшие поверхности, повторно нагреваются материалом стержня, что вызывает размягчение поверхности и беспрепятственную ее порчу; иногда этот повторный нагрев поверхности может быть достаточно серьезным, чтобы вызывать сваривание соприкасающихся деталей друг с другом;

геометрические неточности: манипуляции с частично охлажденными заготовками или попытки их дальнейшего охлаждения в устройствах, которые не поддерживают их геометрическую форму во время повторного нагрева их поверхностей, могут привести к возникновению овальности на диаметре окружности заготовки или к тому, что гладкая поверхность становится покоробленной или нелинейной.

Вышеуказанные проблемы можно в какой-то степени смягчить, увеличивая время охлаждения заготовок, получаемых литьевым формованием. Однако это приведет к продолжительному циклу охлаждения, как правило, 25 секунд или более, причем большинство этого времени будет потрачено только в целях охлаждения. При попытке повысить производительность этого процесса применяют несколько методов для выполнения функции "постформовочного охлаждения", при которых частично охлажденные заготовки выталкивают из технологической формы для литьевого формования после образования изначально охлажденной поверхностной корки, чтобы обеспечить выталкивание детали без деформации. Частично охлажденные заготовки затем передают в устройство, расположенное дальше по технологической цепочке, которое продолжает удерживать заготовку во время отвода остаточного тепла, так что можно проводить последовательные манипуляции с заготовкой, не повреждая ее. В типичном случае нужно понижать температуру поверхности заготовки примерно до 72°С, чтобы гарантировать безопасное манипулирование.

Раннее выталкивание частично охлажденных заготовок, высвобождаемых из оборудования для литьевого формования раньше в цикле формования, обуславливает значительное повышение производительности этого оборудования. Времена цикла литьевого формования в типичном случае уменьшаются вдвое - с 25 секунд до примерно 12 секунд или менее в некоторых случаях, в зависимости от конструкции формуемой заготовки.

Некоторые примеры технологии постформовочного охлаждения приведены в патентах США №№4729732, Re. 33237, 5447426 и 6171541, содержание которых упоминается в данном описании для справок.

Другой подход к увеличению времени охлаждения заготовок заключается в использовании формовочной машины револьверного типа, в которой используется более одного комплекта стержней для литьевого формования. Примером является машина с делительной оснасткой, описанная в патентах США №№5728409, 5830404, 5750162 и 5817345 (содержание которых упоминается в данном описании для справок), в каждом из которых говорится об использовании револьверной головки, имеющей четыре грани и четыре комплекта стержней, которые последовательно сопрягаются с одной группой полостей для удержания заготовок литьевого формования. Заготовки, сформованные на оборудовании этого типа, можно получать на протяжении времен цикла формования, составляющих в типичном случае 10-13 секунд.

Недостатком вышеописанного подхода является то, что приходится тратиться на дополнительную боковую оснастку в виде стержней. Чтобы уменьшить эти затраты, использовали машины с делительной оснасткой, имеющие меньше комплектов боковой оснастки в виде стержней. Однако для поддержания времен цикла требуются дополнительные устройства постформовочного охлаждения, предназначенные для завершения охлаждения заготовок. Примеры машин с делительной оснасткой, оснащенных устройствами постформовочного охлаждения, приведены в патентах США №№6059557, 6123538, 6143225 и 6113834, содержание каждого из которых упоминается в данном описании для справок.

Один способ повышения скорости теплопередачи от охлаждаемой заготовки заключается в повышении давления в ее внутреннем объеме при одновременном охлаждении ее в полости. Этот способ помогает поддержать внешнюю поверхность заготовки в контакте с поверхностью охлаждающей полости и учитывает усадку заготовки, создающую тенденцию к разделению двух поверхностей. Это обеспечивает поддержание надлежащей теплопередачи. Примеры охлаждения заготовок под повышенным давлением приведены в патентах США №№4950152 и 5679306, а также в документе ЕР 0900135, содержание каждого из которых упоминается в данном описании для справок.

Следовательно, существует потребность в способе и устройстве для постформовочного охлаждения, которые обеспечивают быстрое, эффективное охлаждение, сопровождаемое также сокращением времени цикла формования для дополнительного уменьшения затрат на изготовление формованных пластмассовых деталей.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать способ и устройство для постформовочного охлаждения, которые обеспечивают эффективное охлаждение сформованных пластмассовых деталей.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для охлаждения совокупности пластмассовых деталей, при этом извлекающее средство конфигурировано и/или этап извлечения конфигурирован для поддержания совокупности пластмассовых деталей ориентированными таким образом, что их закрытые концы расположены по направлению внутрь извлекающего средства, а их открытые концы расположены по направлению наружу из извлекающего средства. Перемещающая конструкция конфигурирована и/или этап перемещения конфигурирован для сообщения относительного движения между извлекающим средством и, по меньшей мере, одной первой станцией охлаждения и второй станцией охлаждения. Первая станция охлаждения включает в себя первую конструкцию для охлаждения и/или обеспечивает первый этап охлаждения, конфигурированную (конфигурированный) для подачи охлаждающей текучей среды внутрь совокупности пластмассовых деталей через их открытые концы. Вторая станция охлаждения включает в себя вторую конструкцию для охлаждения и/или обеспечивает второй этап охлаждения, конфигурированную (конфигурированный) для подачи охлаждающей текучей среды внутрь совокупности пластмассовых деталей через их открытые концы.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для постформовочного охлаждения матрицы пластмассовых заготовок, при этом извлекающая плита включает в себя первую совокупность принимающих трубок, конфигурированных для приема первой совокупности пластмассовых заготовок, и вторую совокупность принимающих трубок, выполненных с возможностью приема второй совокупности пластмассовых заготовок. По меньшей мере, одна из первой и второй совокупностей принимающих трубок конфигурирована для охлаждения внешних поверхностей соответствующей совокупности пластмассовых заготовок. Перемещающая конструкция конфигурирована и/или этап перемещения конфигурирован для сообщения относительного движения между извлекающей плитой и первой и второй станциями охлаждения. Первая станция охлаждения включает в себя (i) совокупность нагнетающих устройств, каждое из которых конфигурировано для нагнетания охлаждающей среды под давлением внутрь соответствующих пластмассовых заготовок и (ii) совокупность уплотняющих устройств, каждое из которых конфигурировано для создания уплотнения для повышенного давления между нагнетаемой охлаждающей средой под давлением и окружающей средой под меньшим давлением. Вторая станция охлаждения включает в себя (i) совокупность нагнетающих пальцев, каждый из которых конфигурирован для направления на конце внутренности соответствующей пластмассовой заготовки таким образом, что направленная охлаждающая среда течет вниз по внутренней поверхности соответствующей пластмассовой заготовки и выпускается наружу из извлекающей плиты. Регулирующая конструкция и/или этап регулирования обуславливает перемещение пластмассовых заготовок посредством перемещающей конструкции и/или этапа перемещения от первой станции охлаждения ко второй станции охлаждения.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, конструкция для литьевого формования пластмасс или этапы литьевого формования пластмасс включают в себя узел литьевого формования и/или процесс литьевого формования, обуславливающий наличие совокупности полостей пресс-форм и совокупности суппортов, конфигурированных для создания совокупности пластмассовых деталей. Извлекающее устройство и/или процесс извлечения обеспечивает удаление совокупности пластмассовых деталей из узла литьевого формования и/или процесса литьевого формования. Перемещающая конструкция конфигурирована и/или процесс перемещения конфигурирован для сообщения относительного движения между извлекающим устройством и/или процессом извлечения и, по меньшей мере, одной первой станцией охлаждения и второй станцией охлаждения. Первая станция охлаждения включает в себя первую охлаждающую конструкцию и/или предусматривает второй процесс охлаждения, конфигурированную (конфигурированный) для уплотнения охлаждающей текучей среды под давлением внутри каждой из совокупности пластмассовых деталей. Вторая станция охлаждения включает в себя вторую охлаждающую конструкцию и/или предусматривает второй процесс охлаждения, конфигурированную (конфигурированный) для подачи охлаждающей текучей среды внутрь совокупности пластмассовых деталей.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для постформовочного охлаждения совокупности пластмассовых деталей, при этом извлекающая ступень извлекает совокупность пластмассовых деталей из формовочной машины, причем эта извлекающая ступень включает в себя совокупность принимающих трубок, приспособленных для приема совокупности пластмассовых деталей таким образом, что открытый конец каждой заготовки оказывается раскрытым. С извлекающей ступенью соединена совокупность станций охлаждения, причем каждая станция охлаждения имеет совокупность охлаждающих пальцев для нагнетания охлаждающей текучей среды внутрь соответствующих пластмассовых деталей через раскрытые концы.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы работы станции охлаждения пластмассовых заготовок, включающей в себя держатель для удерживания совокупности пластмассовых деталей таким образом, что их открытые концы оказываются раскрытыми. Предусмотрена совокупность охлаждающих пальцев для подачи охлаждающей среды в раскрытые концы совокупности пластмассовых заготовок. Предусмотрена уплотняющая конструкция для уплотнения раскрытых концов совокупности пластмассовых деталей от давления окружающей среды. Предусмотрен контроллер для обеспечения нагнетания охлаждающего воздуха через посредство уплотняющей конструкции и совокупности охлаждающих пальцев в совокупность пластмассовых деталей и поддержания в них давления, превышающего давление окружающей среды, и последующего сброса давления.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для охлаждения пластмассовой заготовки, предусматривающие наличие принимающей трубки, которая принимает пластмассовую заготовку таким образом, что открытый конец пластмассовой заготовки оказывается раскрытым, при этом принимающая трубка находится в контакте с внешней поверхностью пластмассовой заготовки. Через открытый конец пластмассовой заготовки внутрь нее вставлен охлаждающий палец, осуществляющий нагнетание в нее охлаждающей текучей среды. Между принимающей трубкой и охлаждающим пальцем заключено уплотнение для повышенного давления, поддерживающее давление внутри пластмассовой заготовки превышающим давление окружающей среды. Уплотнение для повышенного давления конфигурировано для обеспечения сообщения посредством текучей среды между внутренностью пластмассовой заготовки и частью наружного пространства вокруг пластмассовой заготовки.

В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для охлаждения пластмассовой заготовки, предусматривающие наличие принимающей трубки, которая принимает пластмассовую заготовку таким образом, что открытый конец пластмассовой заготовки оказывается раскрытым, при этом принимающая трубка находится в контакте с внешней поверхностью пластмассовой заготовки. Через открытый конец пластмассовой заготовки внутрь нее вставлен охлаждающий палец, осуществляющий нагнетание в нее охлаждающей текучей среды. Между принимающей трубкой и охлаждающим пальцем заключено уплотнение для повышенного давления, поддерживающее давление внутри пластмассовой заготовки превышающим давление окружающей среды. В принимающей трубке предусмотрено вентилирующее средство для обеспечения сообщения посредством текучей среды между внутренностью пластмассовой заготовки и наружным пространством вокруг пластмассовой заготовки.

В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для охлаждения сформованной пластмассовой детали, предусматривающие наличие принимающей полости, конфигурированной для удержания пластмассовой детали таким образом, что отверстие в пластмассовой детали оказывается раскрытым. Предусмотрено средство подачи охлаждающей текучей среды, конфигурированное для подачи охлаждающей текучей среды во внутреннюю часть пластмассовой детали через отверстие в этой пластмассовой детали. Предусмотрено уплотнение для повышенного давления, конфигурированное для поддержания уплотнения для повышенного давления между внутренностью пластмассовой детали и давлением окружающей среды. Предусмотрен контроллер для регулирования средства подачи охлаждающей текучей среды, обуславливающего: (i) обеспечение уплотнением для повышенного давления надлежащего уплотнения для повышенного давления, а упомянутым средством подачи охлаждающей текучей среды - подачи охлаждающей текучей среды таким образом, что во внутренней части пластмассовой детали создается давление, превышающее давление окружающей среды; (ii) обеспечение уплотнением для повышенного давления сброса давления таким образом, что давление внутри пластмассовой детали снижается; и (iii) обеспечение средством подачи охлаждающей текучей среды подачи дополнительной охлаждающей текучей среды после сброса давления таким образом, что дополнительная охлаждающая текучая среда прокачивается внутри пластмассовой детали.

В соответствии с девятым аспектом настоящего изобретения, предложены конструкция и/или этапы для охлаждения сформованной пластмассовой детали, предусматривающие наличие конструкции и/или этапов для: (i) удержания пластмассовой детали в приемнике таким образом, что отверстие в пластмассовой детали оказывается раскрытым; (ii) расположения устройства подачи охлаждающей текучей среды с обеспечением подачи охлаждающей текучей среды внутрь пластмассовой детали через отверстие; (iii) уплотнения внутренности пластмассовой детали от давления окружающей среды; (iv) повышения давления внутри пластмассовой детали с помощью охлаждающей среды до величины, превышающей давление окружающей среды; (v) снижения давления внутри пластмассовой детали до давления окружающей среды; (vi) прокачки внутренности пластмассовой детали охлаждающей текучей средой; (vii) повторного повышения давления внутри пластмассовой детали с помощью охлаждающей текучей среды до величины, превышающей давление окружающей среды; (viii) повторного снижения давления внутри пластмассовой детали до давления окружающей среды; и (ix) повторной прокачки внутренности пластмассовой детали охлаждающей текучей средой.

Краткое описание чертежей

Предпочтительная конструкция и/или предпочтительное функционирование в соответствии с настоящим изобретением изложены в нижеследующем подробном описании предпочтительных конкретных вариантов осуществления и следующих прилагаемых чертежах.

На фиг.1 представлен вид сбоку системы формовочной машины, иллюстрирующий формовочную револьверную головку в открытом положении технологической формы, а также поворот револьверной головки для постформовочного охлаждения.

На фиг.2 представлено сечение охлаждающей трубки и заглушки для повышения давления с только что загруженной заготовкой.

На фиг.3 представлено сечение охлаждающей трубки и заглушки для повышения давления с загруженной заготовкой после повышения давления.

На фиг.4 представлено сечение охлаждающей трубки и продувочный палец, вставленный в заготовку.

На фиг.5 представлено сечение охлаждающей трубки и сборки заглушки для повышения давления и продувочного пальца с заготовкой во время кондиционирования заготовки.

На фиг.6 представлено сечение охлаждающей трубки и сборки заглушки для повышения давления и продувочного пальца с заготовкой, причем палец частично отведен для вентиляции внутренности заготовки.

На фиг.7 представлен вид сбоку системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в положении переноса (загрузки).

На фиг.8 представлен вид сбоку системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в положении поворота.

На фиг.9 представлен вид сбоку системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в одном из положений кондиционирования (обработки).

На фиг.10 представлен вид сбоку системы формовочной машины во время поворота формовочной револьверной головки, при этом револьверная головка для постформовочного охлаждения находится во втором положении кондиционирования (обработки).

На фиг.11 представлена схема последовательности для одной из рабочих последовательностей системы литьевого формования, в которой поворот револьверной головки для постформовочного охлаждения осуществляется приращениями по 90 градусов.

На фиг.12а-12m представлены схемы последовательности, отображающие рабочую последовательность для револьверной головки для постформовочного охлаждения, а также заготовки, которыми эта револьверная головка манипулирует на протяжении одного полного цикла обработки.

На фиг.13 представлен вид сбоку альтернативного конкретного варианта осуществления системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в положении переноса (загрузки).

На фиг.14 представлен вид сбоку альтернативного конкретного варианта осуществления системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в положении поворота.

На фиг.15 представлен вид сбоку альтернативного конкретного варианта осуществления системы формовочной машины с револьверной головкой для постформовочного охлаждения в одном из положений кондиционирования (обработки).

На фиг.16 представлен вид сбоку альтернативного конкретного варианта осуществления системы формовочной машины во время поворота формовочной револьверной головки, при этом револьверная головка для постформовочного охлаждения находится во втором из положений кондиционирования (обработки).

На фиг.17 представлена схема последовательности альтернативного конкретного варианта осуществления для одной из рабочих последовательностей системы литьевого формования, в которой револьверную головку для постформовочного охлаждения сначала поворачивают на 180 градусов, а потом - двумя дополнительными приращениями по 90 градусов.

На фиг.18а-18s представлены схемы последовательности альтернативного конкретного варианта осуществления, отображающие рабочую последовательность для револьверной головки для постформовочного охлаждения, а также заготовки, которыми эта револьверная головка манипулирует на протяжении одного полного цикла обработки.

На фиг.19 представлен вид сбоку предпочтительного конкретного варианта осуществления устройства для литьевого формования, иллюстрирующий формовочную револьверную головку в закрытом положении технологической формы, а также поворот револьверной головки для постформовочного охлаждения.

На фиг.20 представлена схема последовательности предпочтительного конкретного варианта осуществления для одной из рабочих последовательностей системы литьевого формования, в которой револьверную головку для постформовочного охлаждения сначала поворачивают на 180 градусов, а потом - двумя дополнительными приращениями по 90 градусов.

На фиг.21а-21b изображен конкретный вариант осуществления, иллюстрирующий револьверную головку для постформовочного охлаждения в двух положениях.

На фиг.22 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцом для заготовок с отрицательным уклоном.

На фиг.23 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцом для заготовок с отрицательным уклоном, иллюстрирующий модификацию формы заготовки.

На фиг.24а представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцевым телом для заготовок с отрицательным уклоном, иллюстрирующий вентиляцию.

На фиг.24b представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцом для заготовок с отрицательным уклоном при образовании уплотнения у тела заготовки.

На фиг.24 с представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцом для заготовок с отрицательным уклоном при частично отведенном пальце для обеспечения вентиляции внутреннего пространства.

На фиг.24d представлена альтернативная конфигурация уплотняющего элемента.

На фиг.24е представлена вторая альтернативная конфигурация уплотняющего элемента.

На фиг.25 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления охлаждающей трубки с продувочным пальцем и уплотняющим кольцом для уплотнения опорного уступа заготовки.

На фиг.26 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, показанный в первом положении.

На фиг.27 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, показанный во втором положении.

На фиг.28 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, показанный в третьем положении.

На фиг.29 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, показанный в третьем положении, с обрабатывающим устройством, введенным в зацепление.

На фиг.30 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, с иллюстрацией смещений полости.

На фиг.31 представлен альтернативный конкретный вариант осуществления, включающий в себя горизонтальную машину для литьевого формования и многопозиционный извлекающий робот с охлаждающими трубками, с иллюстрацией извлекающей плиты, повернутой в положение выталкивания.

На фиг.32а-32l представлены схемы альтернативного конкретного варианта осуществления, иллюстрирующие различные положения компонентов на протяжении одного цикла формования.

Осуществление изобретения

Ниже приводится описание настоящего изобретения в связи с несколькими конкретными вариантами осуществления, в которых в машине с делительной оснасткой для литьевого формования пластмасс используется (предпочтительно поворотная) извлекающая револьверная головка для извлечения пластмассовых заготовок из формовочного узла и последующего перемещения этих заготовок на первую и вторую станции охлаждения. В предпочтительном варианте, первая станция охлаждения представляет собой так называемое устройство переохлаждения SuperCool™, в котором в каждую заготовку вставляют охлаждающий палец, уплотняют каждую заготовку, чтобы она выдерживала повышенное давление, и нагнетают охлаждающий воздух вовнутрь заготовки. Давление вызывает контакт внешних стенок заготовки с внутренними стенками полости извлекающей конструкции, что приводит к осуществлению охлаждения и на внутренних, и на внешних поверхностях заготовки. В предпочтительном варианте, вторая станция охлаждения представляет собой так называемое устройство струйного охлаждения CoolJet™, в котором в каждую заготовку вставляют охлаждающий палец, нагнетают охлаждающий воздух во внутренний конец заготовки, и этот охлаждающий воздух протекает по внутренней поверхности заготовки наружу. Тем не менее, следует понять, что рекомендации и пункты формулы данного изобретения применимы и к другим процессам формования, используемым для изготовления относительно толстостенных полых изделий.

На фиг.1 показана общая компоновка системы формовочной машины, которая включает в себя машину 1 с делительной оснасткой для литьевого формования, имеющую узел 2 нагнетания, стационарную планшайбу 3, прикрепленную к станине 4, и подвижную планшайбу 5, которая включает в себя поворотный блок 6 для установки пресс-форм, имеющий цапфы, которые установлены в салазках 7 на каждом конце блока 6. Салазки 7 скользят по направляющим, установленным на станине 4, и соединены с возможностью разъединения со стационарной планшайбой посредством совокупности стопорных гаек и зажимных поршней. Сборка подвижной планшайбы перемещается к неподвижной планшайбе и от нее посредством цилиндров 8, а поворотный блок поворачивается посредством электродвигателя и ременного привода 9. Технологическая полуформа 10 для литьевого формования установлена на неподвижную планшайбу, а на противоположные грани поворотного блока 6 установлены, по меньшей мере, две сопрягаемые технологические полуформы 11а и 11b. На салазки также установлена, по меньшей мере, одна воздуходувка 12 для направления потока охлаждающего воздуха к технологической полуформе 11b с целью охлаждения на ней свежесформованных деталей.

Контроллер 100 (встроенный в виде части машины для литьевого формования) регулирует всю синхронизацию и исполняемые последовательности действий для механизмов постформовочного охлаждения, установленных на машине. Кроме того, он регулирует рабочие последовательности для всех кондиционирующих станций, включая определение положения и движения их соответствующих компонентов, синхронизацию, расходы, температуры и т.д. кондиционируемых текучих сред и вакуумных систем, в которых эти среды используются, и другие рабочие условия, которые следует регулировать для оптимизации цикла формования в целом. Контроллер предпочтительно содержит один или более процессоров, компьютеров общего назначения, процессоров прикладной ориентации, цифровых процессоров сигналов, а также жестко смонтированные ("зашитые") схемы, и т.д., с достаточной памятью (в виде ПЗУ, ОЗУ, диска, компакт-диска, и т.д.) для отработки одной или более программ программного обеспечения, содержащих код для выполнения функций, описываемых ниже.

Извлекающее средство 13 для постформовочного охлаждения включает в себя револьверную головку 14, имеющую цапфы, установленные в суппортах 15 на каждом конце револьверной головки, которая выполнена с возможностью поворота между ними. Суппорты также скользят по направляющим на станине 4 и перемещаются с помощью электродвигателя привода и ременных средств 16. На одном из суппортов 15 также установлен электродвигатель 178, который вызывает поворот револьверной головки. Револьверная головка имеет, по меньшей мере, две противоположные грани, на которых установлены принимающие трубки 19, пригодные для удержания сформованных деталей.

Эти трубки - см. фиг.2 - могут иметь такую внешнюю форму, что они окажутся немного крупнее, чем детали, для приема которых они предназначены, или могут иметь такую внешнюю форму, что они окажутся немного меньше, потому что деталь должна претерпеть некоторую усадку в диаметре прежде, чем она сможет полностью войти в приемник. Охлаждение трубок 19 может быть прямым или косвенным (например, посредством воды и/или воздуха), кроме того, можно предусмотреть источник 61 вакуума, который, когда его приводят в действие, вынуждает деталь оставаться в трубке, чтобы трубка могла переносить эту деталь во время поворота и поступательного движения револьверной головки по станине. Вакуум можно заменить воздушным дутьем в качестве одного возможного средства выталкивания детали из трубки, когда это потребуется. Конечно, для выталкивания заготовок из трубок можно использовать пневматические или механические средства.

Станция 20 кондиционирования установлена на станине 4 - на том конце станины, который удален от стационарной планшайбы 3. Станция 20 кондиционирования включает в себя кондиционирующие элементы 21, по одному для каждой сформованной детали, расположенные таким образом, что их можно ориентировать для ввода в сформованные детали, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения перемещается по станине, чтобы выровнять детали с элементами 21.

На фиг.21a показан только что описанный конкретный вариант осуществления формовочной системы, а на фиг.21b тот же конкретный вариант осуществления показан с повернутой револьверной головкой 14 для постформовочного охлаждения.

Вторая станция 22 кондиционирования установлена на револьверной головке 14 для постформовочного охлаждения и включает в себя подвижную плиту 23, которая несет кондиционирующие элементы 24, по одному для каждой сформованной детали, расположенные таким образом, что их можно ориентировать для ввода в сформованные детали, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения поворачивается, чтобы выровнять детали с элементами 24, и когда плита 23 продвигается посредством цилиндров 25. Поскольку вторая станция 22 кондиционирования опирается на револьверную головку 14 для постформовочного охлаждения, она может вводить кондиционирующие элементы 24 в зацепление с деталями, опертыми в трубках 19, в любой момент, когда они выровнены, включая моменты, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения перемещается по станине, тем самым оптимизируя время кондиционирования, доступное для станции 22.

На фиг.2 показан один из узлов станции кондиционирования, используемых для повышения давления внутри заготовки для воздушного охлаждения. Узел включает в себя основание 30, на котором установлена заглушка 31, имеющая сквозное отверстие 32. Заглушка также имеет внешнее уплотнение 33, так что когда заглушку вставляют в частично охлажденную заготовку, функция этого уплотнения заключается в поддержании давления текучей среды, нагнетаемой через отверстие 32 внутрь заготовки.

Текучая среда под давлением заставляет частично охлажденную заготовку расширяться и касаться внутренней стенки 34 охлаждающей трубки 19, как показано на фиг.3, тем самым гарантируя устойчивый контакт с этой стенкой, обеспечивающий эффективную термическую теплопередачу от заготовки к охлажденной трубке за счет теплопроводности. Внутреннее давление противодействует тенденции заготовки к усадке с отходом от стенки по мере ее охлаждения. Если допустить этот отход, то контакт между заготовкой и трубкой мог бы прекратиться в некоторых местах, что привело бы к неравномерной теплопередаче, поскольку охлаждение за счет теплопроводности в этих местах прекратилось бы, а в других - продолжалось бы. Известно, что такая неравномерная теплопередача приводит к образованию некруглого тела заготовки или к другим дефектам, связанным с неравномерной усадкой. Охлаждающая среда может представлять собой любую текучую среду (жидкость или газ), такую, как воздух, азот, вода, теплопередающая жидкость, и т.д.

После прохождения некоторого периода времени на этой станции (например, 1-15 секунд), текучая среда под давлением вентилируется изнутри заготовки, обеспечивая извлечение заглушки и извлечение детали в трубке. Охлаждение заготовки можно продолжать после вентиляции упомянутой среды и извлечения заглушки до тех пор, пока внешняя корка заготовки не охладится достаточно для того, чтобы поддерживать форму, которая сопротивляется усадке с отходом от стенки трубки, тем самым обеспечивая продолжение равномерного охлаждения за счет теплопроводности в состоянии, когда давление не повышено. Эффективность охлаждения при не повышенном давлении будет зависеть от толщины стенки конкретной обрабатываемой заготовки. После сброса давления, можно нагнетать дополнительную охлаждающую текучую среду вовнутрь заготовки на той же или другой станции охлаждения. Этот цикл повышения и сброса давления можно повторять любое количество раз с использованием любой комбинации времен цикла и станций охлаждения.

На фиг.4 показан узел второй станции кондиционирования, используемый для подачи внутренней охлаждающей текучей среды вовнутрь заготовки. Этот узел включает в себя основание 40 и охлаждающий палец 41, который содержит внутренний канал 42 с выпускным отверстием 43 напротив затворной области охлаждаемой заготовки. Охлаждающую текучую среду вводят через канал 42 и выпускают на открытом конце 44 детали. Охлаждающий палец 41 может иметь любую подходящую длину и может перемещаться в то время, когда через его посредство подают охлаждающую текучую среду, для изменения подачи этой текучей среды к разным частям внутренней поверхности детали. Для типичной заготовки типоразмера 0,5L, имеющей размеры 28 мм в диаметре на 100 мм в длину, охлаждающий палец 41 может иметь размеры 3-26 мм в диаметре на 0-99 мм в длину.

На фиг.5 и 6 представлен альтернативный и предпочтительный конкретный вариант осуществления узла станции кондиционирования. Этот узел объединяет в себе признаки двух узлов, описанных выше, и может работать в любом из двух описанных режимов или реализовать комбинацию обоих режимов. Узел включает в себя основание 50 и зонд 51, который представляет собой смонтированные в нем объединенные охлаждающий палец и заглушку. Заглушающая часть 52 зонда включает в себя двунаправленное уплотнение 53 "Quadring®", "Kantseal", или содержащее другой аналогичный эластомер, установленное в проточке 54, в которую можно подавать текучую среду под давлением через канал 55. Уплотнения Quadring® представляют собой уплотнения с четырьмя контактными кромками и специально разработанным уплотняющим профилем. Как для стандартных, так и для специальных приложений можно использовать широкий диапазон эластомерных материалов. Уплотнения Quadring® вулканизированы в форме неразрезного кольца, отличающегося кольцевой формой с профилем, имеющим четыре контактные кромки. Quadring® выполняет двойную уплотнительную функцию. Такие уплотнения работают в радиальном и осевом направлениях. Уплотнение может быть выполнено из акрилонитрилбутадиенового эластомера. Можно использовать уплотнение Quadring® типа X-sel®, которое имеет специальное тонкое, очень износостойкое пластмассовое покрытие голубого цвета. В качестве дополнения к Quadring или вместо него можно использовать Kantseal. Kantseal - это шайбообразное уплотнение, выполненное из эластомерных материалов. Уплотнение 56 предотвращает попадание текучей среды в центральный подающий канал 57, так что давление в канале 55 можно регулировать независимо от давления в канале 57.

Когда в канале 55 приложено давление, уплотнение 53 Quadring® расширяется в диаметре, уплотняя внутреннюю поверхность заготовки и одновременно поддерживая ее уплотнение внутри проточки 54, тем самым обеспечивая повышение давления во внутреннем пространстве заготовки с помощью охлаждающей текучей среды, подаваемой по каналу 57. Таким образом, внутри заготовки можно повышать давление, а ее внешнюю поверхность можно поддерживать в контакте с внутренней стенкой охлаждающей трубки 19, как описано выше.

Когда давление в канале 55 сбрасывается, уплотнение 53 Quadring® возвращается к своей первоначальной форме, обеспечивая вентиляцию внутреннего пространства заготовки и замену охлаждающей текучей среды, которая нагрета внутри этого пространства, свежим хладагентом, подаваемым по каналу 57. Как показано на фиг.6, рассматриваемый узел можно немного отвести, чтобы усилить вентиляцию потоком, проходящим мимо ненапряженного уплотнения 53 и через открытый конец 58 детали. Кроме того, перемещение зонда 51, когда через него продолжает течь охлаждающая текучая среда, обеспечивает подачу этой текучей среды к различным внутренним поверхностям детали. Таким образом, предпочтительный конкретный вариант осуществления обеспечивает наличие всех объединенных признаков двух вышеописанных конкретных вариантов осуществления.

На фиг.2-4 показан механический выталкиватель 60 для выталкивания деталей из принимающих трубок 19. На фиг.2-5 показан канал 61, который может обеспечить источник вакуума, способствующий загрузке заготовки, и источник воздуха под давлением для выталкивания заготовки из трубки.

Фиг.7-12 включительно иллюстрируют первую рабочую последовательность. Конфигурация первого конкретного варианта осуществления для этой последовательности предусматривает использование станции 22 кондиционирования того типа, которая показана на фиг.2-3, установленной на суппорте 15 револьверной головки для постформовочного охлаждения, и станции 20 кондиционирования того типа, которая показана на фиг.4, установленной на станине 4. В общем случае, суммарное время цикла от установки заготовки до выталкивания заготовки в предпочтительном конкретном варианте осуществления определяется временем цикла формования. Например, если время цикла формования составляет 10 секунд, то только что загруженная заготовка в охлаждающей конструкции будет непрерывно охлаждаться в своей трубке в течение приблизительно 39 секунд и будет с перерывами кондиционироваться станциями охлаждения в общей сложности приблизительно в течение 27 секунд перед выталкиванием. Обращаясь к фиг.20, отмечаем, что типичные времена загрузки или выгрузки трубок, а также зацепления или расцепления ступеней составляют примерно по 0,5 секунды, тогда как типичные времена поступательного движения охлаждающей конструкции к формовочной револьверной головке и от нее с одновременным поворотом револьверной головки изменяются от 0,5 секунды при повороте на 90 градусов до 1 секунды при повороте на 180 градусов.

На фиг.7 показано оборудование в положении загрузки, в котором свежесформованные заготовки передаются с формовочных стержней 11b на формовочной револьверной головке 6 в принимающие трубки 19 на револьверной головке 14 для постформовочного охлаждения. Станция 22 кондиционирования показана введенной в зацепление с деталями, сформованными в предыдущем цикле литьевого формования, а станция 20 кондиционирования показана расцепленной.

На фиг.8 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения совершила поступательное перемещение от формовочной револьверной головки с обеспечением зазора для ее поворота на 90 градусов с целью перемещения свежесформованных заготовок, теперь удерживаемых в принимающих трубках, в положение наверху револьверной головки для выравнивания со станцией 22 кондиционирования, которая выведена из зацепления с предыдущим комплектом деталей перед этим поворотом.

На фиг.9 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения введена в зацепление со станцией 20 кондиционирования, а станция 22 кондиционирования также введена в зацепление.

На фиг.10 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения совершила поступательное перемещение от станции 20 кондиционирования, выйдя из зацепления с ней. Однако станция 22 кондиционирования может остаться в зацеплении во время упомянутого поступательного движения. Между тем, формовочная револьверная головка совершила поступательное движение от стационарной планшайбы с обеспечением зазора для поворота этой головки на 180 градусов с целью подвода комплекта свежесформованных заготовок для их переноса на револьверную головку 14 для постформовочного охлаждения. Перед этим поступательным движением, во время его или после него, готовые детали в расположенных снизу принимающих трубках 19 можно вытолкнуть вниз на транспортер, расположенный под станиной машины (не показан), тем самым освобождая расположенные снизу трубки, чтобы они были готовы к приему следующего комплекта деталей.

На фиг.11 представлена схема последовательности, соответствующая вышеописанным этапам. Эта схема иллюстрирует взаимосвязь между циклом револьверной головки для литьевого формования и циклом револьверной головки для постформовочного охлаждения, а также ситуацию, когда происходит перенос деталей между ними. При осуществлении описанной последовательности револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения поворачивается на 90 градусов после переноса деталей с формовочной револьверной головки, поэтому станция 22 кондиционирования может сразу же обрабатывать свежесформованные детали. Это означает, что принимающие трубки, освобожденные ранее, остаются незаполненными до тех пор, пока не произойдет следующий перенос деталей с формовочной револьверной головки.

Вышеописанный незначительный недостаток легче рассмотреть на фиг.12а-12m, каждая из которых иллюстрирует событие, происходящее на средствах револьверной головки для постформовочного охлаждения на протяжении его полного цикла ее работы. Станция 22 кондиционирования названа средством переохлаждения, а станция 20 кондиционирования названа средством струйного охлаждения. Детали выталкиваются вниз с нижней стороны револьверной головки, а загрузка деталей производится горизонтально, с правой стороны револьверной головки. Путем слежения за заготовкой под конкретным номером на протяжении всей последовательности можно выяснить то, как проводятся различные обработки в этой конкретной рабочей последовательности.

Фиг.13-18 включительно иллюстрируют вторую рабочую последовательность. Конфигурация конкретного варианта осуществления для этой последовательности предусматривает использование станции 20 кондиционирования того типа, которая показана на фиг.2-3, установленной на суппорте 15 револьверной головки для постформовочного охлаждения, и станции 22 кондиционирования того типа, которая показана на фиг.4, установленной на станине 4.

На фиг.13 показано оборудование, покидающее положение загрузки, в котором свежесформованные заготовки передаются со стержней 11b литьевого формования на формовочной револьверной головке 6 в принимающие трубки 19 на револьверной головке 14 для постформовочного охлаждения. Станция 20 кондиционирования показана расцепленной с деталями, сформованными в предыдущем цикле литьевого формования перед поворотом револьверной головки для постформовочного охлаждения, и станция 22 кондиционирования тоже показана расцепленной.

На фиг.14 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения совершила поступательное перемещение от револьверной головки для литьевого формования с обеспечением зазора для ее поворота на 180 градусов с целью перемещения свежесформованных заготовок, теперь удерживаемых в принимающих трубках, в положение сзади револьверной головки для выравнивания со станцией 22 кондиционирования.

На фиг.15 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения введена в зацепление со станцией 22 кондиционирования, а станция 20 кондиционирования также введена в зацепление.

На фиг.16 показано оборудование на следующем этапе, когда револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения совершила поступательное перемещение от станции 22 кондиционирования, выйдя из зацепления с ней. Однако станция 20 кондиционирования может остаться в зацеплении во время упомянутого поступательного движения. Между тем, формовочная револьверная головка совершила поступательное движение от стационарной планшайбы с обеспечением зазора для поворота этой головки на 180 градусов с целью подвода комплекта свежесформованных заготовок для их переноса на револьверную головку 14 для постформовочного охлаждения. Перед этим поступательным движением, во время его или после него, готовые детали в расположенных снизу принимающих трубках 19 можно вытолкнуть вниз на транспортер, расположенный под станиной машины (не показан), тем самым освобождая расположенные снизу трубки, чтобы после поворота револьверной головки на 90 градусов они были готовы к приему следующей партии деталей.

На фиг.17 представлена схема последовательности, соответствующая вышеописанным этапам. Эта схема иллюстрирует взаимосвязь между циклом револьверной головки для литьевого формования и циклом револьверной головки для постформовочного охлаждения, а также ситуацию, когда происходит перенос деталей между ними. При осуществлении описанной последовательности револьверная головка 14 для постформовочного охлаждения поворачивается на 180 градусов после переноса деталей с формовочной револьверной головки, поэтому станция 22 кондиционирования может сразу же обрабатывать свежесформованные детали. Это означает, что после данного поворота револьверную головку нужно повернуть только на 90 градусов, чтобы ориентировать следующие приемники для переноса деталей.

Эту последовательность легче рассмотреть на фиг.18а-18s, каждая из которых иллюстрирует событие, происходящее на средствах револьверной головки для постформовочного охлаждения на протяжении полного цикла ее работы. Станция 22 кондиционирования названа средством переохлаждения, а станция 20 кондиционирования названа средством струйного охлаждения. Детали выталкиваются вниз с нижней стороны револьверной головки, а загрузка деталей производится горизонтально, с правой стороны револьверной головки. Путем слежения за заготовкой под конкретным номером на протяжении всей последовательности можно выяснить то, как проводятся различные обработки в этой конкретной рабочей последовательности.

На фиг.19 показан предпочтительный конкретный вариант осуществления, в котором две аналогичные станции 40 и 41 кондиционирования установлены на суппорте 15 револьверной головки для постформовочного охлаждения. Это означает, что обе станции можно одновременно ввести в зацепление в любой момент, когда револьверная головка 13 для постформовочного охлаждения не совершает поворот, и что исключается необходимость поступательного перемещения револьверной головки на всю длину станины для введения в зацепление с неподвижно установленной на ней станцией кондиционирования. В обеих станциях 40 и 41 применяется конфигурация с охлаждающим зондом, описанная выше и показанная на фиг.5-6, что обеспечивает применение одной и той же совокупности процессов на каждой станции кондиционирования. Это максимизирует функциональные возможности постформовочного кондиционирования и обеспечивает оптимальную гибкость при обработке широкой номенклатуры заготовок разных конструкций.

На фиг.20 показана схема типичной рабочей последовательности, которую можно применить при использовании конкретного варианта осуществления, соответствующего фиг.19.

Испытания показали, что в случае заготовок, имеющих толщину стенки 4 мм или более, возможны сокращения времени цикла, составляющие до 2-х секунд (примерно на 15%). Например, типичную заготовку типоразмера 0,5L из ПЭТФ со стенкой, имеющей толщину 4 мм, можно сформовать обычным способом в цикле длительностью примерно 17 секунд. Ту же заготовку в случае формования на машине с делительной оснасткой и конструкцией (револьверной головкой) для постформовочного охлаждения, имеющей четыре комплекта принимающих трубок, можно сформовать в цикле, длительность которого составляет лишь около 13 секунд. Ту же заготовку в предпочтительном конкретном варианте осуществления этого изобретения можно сформовать за время цикла, составляющее лишь около 11 секунд.

На фиг.22-24 показан альтернативный конкретный вариант осуществления, в котором предусмотрены принимающая трубка 60 и охлаждающий палец 61 для манипуляций с заготовками всех типов, включая заготовки 62 "с отрицательным уклоном". Такая заготовка имеет диаметр 63 тела, который уменьшается сразу же после опорного уступа 64. Это является отличием от конструкций заготовки, показанных на фиг.2-4.

В конкретном варианте осуществления, соответствующем фиг.22-24, также показана конструкция охлаждающего пальца 61, которая не требует уплотнения по внутреннему диаметру заготовки, чтобы обеспечить поддержание внутреннего пространства под повышенным давлением, как описано выше. Вместо этого к основанию 66 охлаждающего пальца посредством крепежной конструкции 67 прикреплена уплотняющая втулка 65. Эта втулка образует уплотнение на своей поверхности раздела с основанием 66, а также с концом принимающей трубки 60 с помощью уплотняющей конструкции 68. Таким образом, когда охлаждающая текучая среда вводится через центральный канал 69, она сможет протекать по всем (внутренней и внешней) поверхностям горловинной оконечной области 70 до тех пор, пока давление не вырастет до уровня, который воспрепятствует дальнейшему протеканию.

На фиг.23 показана ситуация, которая может возникнуть при некоторых конструкциях заготовок и рабочих условиях, которые приводят к получению частично охлажденной заготовки, так что когда охлаждающую жидкость вводят через центральный канал 69, вдоль диаметра тела заготовки происходит размягчение настолько, что начинается деформация, идущая до тех пор, пока не происходит касание внутренней поверхности принимающей трубки 60, что вызывает изменение внутренней поверхности 71 заготовки. В некоторых случаях это изменение внутренней поверхности оказывается приемлемым и будет допускать использование заготовки для получения приемлемой тары раздувом.

На фиг.24а показан конкретный вариант осуществления, который обеспечивает средство, способствующее уменьшению риска возникновения такого изменения внутренней поверхности заготовки. В этом конкретном варианте осуществления, в стенке принимающей трубки рядом с тем местом, где профиль внешней поверхности заготовки делает переход от имеющей уклон внутрь поверхности 74 к параллельной или имеющей нормальный уклон поверхности 75, предусмотрены вентиляционное кольцо 72 и вентиляционный канал 73. Вентиляция поступающей охлаждающей текучей среды в этом месте предотвращает приложение быстро растущего давления на внутренней стенке заготовки, одновременно допуская некоторое повышение внутреннего давления и обеспечивая циркуляцию охлаждающей текучей среды, как по внутренней, так и по внешней поверхности горловинной оконечной области 70. Размер вентиляционного кольца предпочтительно составляет 0,10-0,20 мм, но допустима любая конструкция, предусматривающая регулируемый сброс давления. Точно также, выпускное кольцо может иметь клапанную конструкцию для обеспечения линейного или нелинейного сброса давления с синхронизацией, подходящей для формуемой детали.

На фиг.24b и 24с показан конкретный вариант осуществления, в котором к концу трубки прикреплено деформируемое уплотнение 91, так что когда сборка 92 охлаждающего пальца вставлена на наибольшую ее длину, втулка 93 вызывает деформацию уплотнения 91 внутрь, его контакт с телом самой заготовки и герметизацию этого тела. Деформирующему воздействию способствует наклонная концевая стенка 94 втулки 93. Уплотнение у тела заготовки предотвращает проникновение охлаждающей текучей среды под давлением между телом заготовки и внутренней стенкой принимающей трубки 95.

На фиг.24с показана сборка охлаждающего пальца, частично отведенная и тем самым допускающая проникновение свежей охлаждающей текучей среды во внутреннее пространство из канала 96 и продолжение охлаждающего воздействия. Альтернативный вариант работы заключается в повторяющемся зацеплении и расцеплении сборки охлаждающего пальца с принимающей трубкой для чередующегося повышения давления во внутреннем пространстве и вентиляции внутреннего пространства, а также в прокачке охлаждающей текучей среды. Отношение времен зацепления и расцепления можно изменять от 10 до 90% от периода времени, в течение которого заготовка находится на этой станции кондиционирования.

На фиг.25 показан альтернативный конкретный вариант осуществления сборки принимающей трубки и охлаждающего пальца. Сформованную и частично охлажденную деталь загружают в принимающую трубку 19 до тех пор, пока опорный уступ 82 детали не вступит в контакт с принимающей трубкой. Нижняя охлаждающая заглушка 83 в принимающей трубке может не касаться загруженной детали в этот момент, чтобы гарантировать, что опорный уступ 82 будет полностью оперт на конец принимающей трубки. Следовательно, между концом детали и заглушкой 83 может существовать небольшой зазор 84.

Уплотняющая втулка 80 контактирует с уплотняющим элементом 81, выполненным из подходящего пластичного материала, такого, как резина, или мягкий эластомер, такой, как NBR (акрилонитрилбутадиеновый эластомер), который уплотняет опорный уступ 82 сформованной детали. Уплотняющий элемент 81 также контактирует с концом принимающей трубки 19 после того, как отклонение уплотняющего элемента 81 достигло предварительно определенной величины, тем самым предотвращая повреждение уступа 82 сформованной детали. На фиг.24d и 24е показаны альтернативные конструкции уплотняющего элемента 81, которые применимы во всех компоновках, показанных на фиг.22-25 включительно. На фиг.24d показан уплотняющий элемент 81а, имеющий полую внутренность, что позволяет ему деформироваться при контакте с другой конструкцией, или, в альтернативном варианте, обеспечивает его надувание путем введения текучей среды под давлением в полую секцию. На фиг.24е показан уплотняющий элемент 81b, имеющий откидную конфигурацию, который при контакте отклоняется предсказуемым и воспроизводимым образом, уплотняя сформованную деталь.

В процессе работы охлаждающую текучую среду вводят через канал 69 охлаждающего пальца, чтобы повысить давление внутри детали и тем самым гарантировать, что ее внешняя поверхность сохранит надлежащий контакт с внутренней поверхностью принимающей трубки 19, как описано выше. При некоторых конструкциях заготовок или условиях частичного охлаждения это внутреннее давление может оказаться достаточным, чтобы вызвать увеличение длины детали до тех пор, пока не исчезнет зазор 84, а закрытый конец детали не обопрется на охлаждающую заглушку 83, обеспечивая дальнейшую интенсификацию процесса охлаждения. Охлаждающая текучая среда вступает в контакт и с внутренней, и с внешней поверхностями открытого конца детали, а также обеспечивает источник одинакового давления на обеих поверхностях, предотвращая любую деформацию или изменение диаметра этой горловинной оконечной области 70.

На фиг.26-31 показан в альтернативный конкретный вариант осуществления, в котором устройства для постформовочного охлаждения установлены на обычной горизонтальной машине для литьевого формования, имеющей многопозиционную извлекающую плиту, оснащенную охлаждающими трубками.

В патенте США № Re. 33237 (упоминаемом в данном описании для справок) речь идет о горизонтальной машине для литьевого формования, имеющей многопозиционный робот, имеющий извлекающую (или несущую) плиту, оснащенную установленными на ней принимающими трубками. Несущая плита имеет расположенные внутри нее, по меньшей мере, две группы полостей для охлаждения полых пластмассовых изделий, причем количество полостей соответствует числу, по меньшей мере, вдвое превышающему количество полых пластмассовых изделий, изготавливаемых в цикле литьевого формования. Робот перемещает несущую плиту вертикально, чтобы выровнять одну группу полостей за раз для размещения каждой группы полостей рядом с полыми пластмассовыми изделиями, сформованными в цикле литьевого формования, и полые пластмассовые изделия переносятся в расположенные рядом с ними полости. За счет такой работы несущей плиты полые пластмассовые изделия можно сохранять на несущей плите на протяжении того же количества циклов, что и группы полостей в несущей плите, обеспечивая таким образом достаточное дополнительное охлаждение полых пластмассовых изделий, так что дальнейшие манипуляции с ними после извлечения не будут вносить повреждения.

В патенте США №6171541 (упоминаемом в данном описании для справок) речь идет о вставлении охлаждающего пальца во внутреннее пространство частично охлажденной сформованной детали, которая удерживается в принимающей трубке, и нагнетании охлаждающей текучей среды в упомянутую деталь. В этом патенте также идет речь о вставлении нескольких пальцев в детали, удерживаемые в нескольких трубках на многопозиционной несущей плите того типа, о котором говорилось в вышеупомянутом патенте США №33237. Удлиненные охлаждающие пальцы подают охлаждающую текучую среду внутрь сформованных изделий, удерживаемых с помощью извлекающей плиты. Охлаждающую текучую среду направляют в купольную часть (через вертикальный литник) заготовки. Охлаждающую текучую среду вводят таким образом, что создается кольцевая структура потока. Эта охлаждающая текучая среда представляет собой воздух под давлением, подаваемый через канал, находящийся внутри охлаждающего пальца. Охлаждающий палец вводят глубоко внутрь заготовки, так что этот охлаждающий палец действует как дополнительный охлаждающий стержень и вносит вклад в создание кольцевой структуры потока, которая обладает более высоким потенциалом охлаждения, чем другие структуры охлаждающего потока. Кроме того, за счет использования охлаждающего пальца поступающий продуваемый холодный воздух и выходящий теплый воздух полностью разделены, что предотвращает их смешение. Охлаждающий палец располагают по центру внутри заготовки, так что его центральная ось выровнена с центральной осью заготовки. Выходное сопло охлаждающего пальца отстоит от внутренней стенки купольной части на расстояние d. Для создания желаемой кольцевой структуры потока охлаждающей текучей среды предпочтительно иметь отношение d:D в диапазоне от примерно 1:1 до примерно 10:1. Также весьма желательно, чтобы выходное сопло охлаждающего пальца имело расширяющуюся конструкцию сопла. Охлаждающие пальцы могут иметь различные размеры и формы для достижения различных эффектов охлаждения. Охлаждающий палец может иметь боковые выпускные отверстия для выпуска охлаждающей текучей среды на боковые стенки сформованного изделия. Охлаждающий палец 74 может иметь спиральные канавки для получения специализированных эффектов охлаждения. Аналогично, охлаждающий палец может иметь совокупность ребер, расположенных вдоль его периферии, или совокупность контактных элементов.

На фиг.26 показан вид в плане горизонтальной машины 100 для литьевого формования и технологической формы 101, а также многопозиционного робота 103, имеющего извлекающую плиту 103, оснащенную принимающими трубками 104. Имеются три принимающие трубки 103 для каждой полости 105 технологической формы. Извлекающая плита 103 показана в ее крайнем внутреннем из трех выдвинутых положений. Устройства постформовочного охлаждения показаны установленными на подвижную плиту 106. Плита 106 может перемещаться к извлекающей плите 103 или от нее, направляясь по направляющим 107 и перемещаясь с помощью цилиндра 108. На плите 106 установлены заглушки 31 того типа, которые описаны выше и показаны на фиг.2, количество и компоновка которых достаточны для сопряжения с полостями 105 технологической формы. На плите 106 также установлены охлаждающие пальцы 41 того типа, которые показаны на фиг.4, количество и компоновка которых достаточны для сопряжения с двумя группами полостей 105 технологической формы.

На фиг.26 несущая плита 103 показана в ее крайнем внутреннем положении, в котором крайняя изнутри принимающая трубка 109 выровнена с крайним изнутри охлаждающим пальцем 110, так что при электрическом возбуждении цилиндра 108 плита 106 переводит заглушки и пальцы в зацепление с деталями в трубках на несущей плите 103. На фиг.29 показано это же зацепление, но с плитой 103 в ее крайнем наружном положении.

Сразу же после введения в зацепление заглушки 31 обеспечивают вышеописанное повышение давления в деталях, находящихся в своих введенных в зацепление принимающих трубках. Одновременно введенные в зацепление пальцы 41 подают охлаждающую текучую среду в соответствующие им трубки, причем давление в упомянутых деталях предварительно повышено с помощью заглушек 31 в ранее проведенном цикле.

По истечении предписанного времени, осуществляют электрическое возбуждение цилиндра 108 для отвода плиты 106, тем самым создавая зазор и обеспечивая поворот несущей плиты 103 на 90 градусов в положение выталкивания, как показано на фиг.31, после чего те детали, которые выбраны для выталкивания, удаляются из соответствующих им принимающих трубок. Несущую плиту 103 затем поворачивают на 90 градусов в обратном направлении, чтобы восстановить ее предшествующую ориентацию и обеспечить готовность к вводу в область технологической формы для сбора следующего комплекта сформованных деталей в ее свободном комплекте принимающих трубок.

На фиг.27 несущая плита 103 показана в ее среднем положении в выдвинутом состоянии, а на фиг.28 средняя плита 103 показана в ее крайнем наружном положении. В каждом из этих трех выдвинутых положений несущая плита 103 выровнена с заглушками и пальцами на плите 106, так что во время трех последовательных циклов формования детали, переносимые в принимающих трубках, последовательно вводятся в зацепление с первой заглушкой 31 для повышения давления, а затем - с двумя пальцами 41 для охлаждения, перед выталкиванием деталей.

Эту последовательность проще рассмотреть на фиг.32а-32l, которые иллюстрируют события, происходящие на протяжении одного цикла формования. Заглушка 31 названа средством переохлаждения, а охлаждающий палец 41 назван средством струйного охлаждения. Исполнение установочной поверхности раздела заглушек 31 и пальцев 41 для плиты 106 предпочтительно является одним и тем же, так что они могут быть взаимозаменяемыми. Например, можно было бы осуществить сборку конфигурации, в которой применяются два комплекта заглушек и один комплект пальцев, тем самым обеспечивая воздействие на детали в течение двух циклов охлаждения при повышенном давлении перед единственным циклом подачи охлаждающей текучей среды через пальцы. Такую конфигурацию можно с выгодой использовать при некоторых конструкциях деталей и изменениях толщины стенок. Аналогично, все пальцы и заглушки на плите 106 можно заменить комбинированными зондами, показанными на фиг.5-6 или фиг.22-25, описанных выше. Это могло бы обеспечить повышенную гибкость в работе.

Дополнительную гибкость при постформовочной обработке можно обеспечить путем вставления двух, трех или более комплектов принимающих трубок на плите 103, причем их количество зависит от промежутков между полостями 105 в технологической форме для литьевого формования. Аналогично, на плите 106 можно предусмотреть различные комбинации заглушек, пальцев или комбинированных зондов для дополнительного расширения круга вариантов обработки, обеспечиваемого ими.

Преимущественные признаки, соответствующие предпочтительным конкретным вариантам осуществления, включают в себя

револьверную головку для постформовочного охлаждения, несущую одну или более кондиционирующих станций, вводящую в зацепление детали, удерживаемые в принимающих трубках;

кондиционирующую станцию, которая включает в себя зонд, являющийся средством струйного охлаждения, объединенный с заглушкой в виде уплотнения для повышенного давления, которую можно регулировать с целью поддержания или сброса давления;

комбинацию принимающей трубки и охлаждающего зонда, которая не требует уплотнения трубки на внутренней поверхности заготовки, одновременно обеспечивая средство повышения давления, предназначенное для повышения давления внутри заготовки для улучшения теплопередачи путем поддержания контакта между, по существу, большей частью внутренней поверхности заготовки и внутренней поверхностью принимающего средства;

заготовку, которая имеет локально деформируемую часть поверхности рядом с опорным уступом, формируется в принимающей трубке и пригодна для изготовления готовой тары;

конструкцию для вентиляции принимающих трубок, препятствующую приложению быстро растущего давления внутри заготовки и одновременно обеспечивающую адекватное средство для циркуляции охлаждающей текучей среды;

способ, который предусматривает сначала повышение давления в заготовке для гарантии охлаждения за счет теплопроводности, с последующей подачей охлаждающей текучей среды, которая прокачивает нагретую текучую среду, использованную ранее для повышения давления; такие циклы можно повторять с использованием одной или более станций при одинаковой или разной синхронизации для каждого цикла;

способ, который предусматривает истечение некоторого периода времени при реализации последовательности постформовочного охлаждения для обеспечения миграции тепла от области внутренней стенки заготовки к ее поверхности, отводимого с помощью как внутренних, так и внешних охлаждающих средств, применяемых в оптимальных местах;

систему формования с делительной оснасткой, которая минимизирует количество инструментов, необходимых для высокоскоростного производства пластмассовых деталей, за счет наличия устройства постформовочного охлаждения, в котором используется минимум компонентов, применение которых необходимо в соответствии с формуемой деталью.

Таким образом, описаны способ и устройство для эффективного охлаждения сформованных пластмассовых деталей при уменьшенном времени цикла и сниженных затратах.

Все отдельные компоненты, показанные в общих чертах или обозначенные узлами на прилагаемых чертежах, хорошо известны в области литьевого формования, а их конкретная конструкция и работа не является критичной для работы или наилучшего варианта осуществления изобретения.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к тому, что в настоящее время рассматривается как предпочтительные конкретные варианты осуществления, следует понять, что изобретение не сводится к вышеописанным конкретным вариантам его осуществления. Наоборот, изобретение следует считать охватывающим различные модификации и эквивалентные компоновки, заключенные в рамках сущности и объема притязаний формулы изобретения. Объем притязаний формулы изобретения следует рассматривать в самой широкой интерпретации как распространяющийся на все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.

1. Устройство для постформовочного охлаждения множества пластмассовых деталей, содержащее

извлекающее средство (13, 103) для удержания множества пластмассовых деталей таким образом, чтобы их закрытые концы располагались по направлению к внутренней части этого извлекающего средства (13, 103), а их открытые концы располагались по направлению в сторону от указанного извлекающего средства(13,103);

средство (16, 108) перемещения, вызывающее перемещение между указанным извлекающим средством (13, 103) и, по меньшей мере, одной первой станцией (22, 106) кондиционирования и второй станцией (20, 106) кондиционирования;

первая станция (22, 106) кондиционирования, включающая первые элементы (24, 31) кондиционирования, для подачи охлаждающей текучей среды внутрь охлаждаемого множества пластмассовых деталей и подачи давления в ходе процесса на охлаждающую текучую среду внутри пластмассовых деталей для расширения пластмассовой детали; и

вторая станция (20, 106) кондиционирования, включающая вторые элементы (21, 41) кондиционирования, для подачи охлаждающей текучей среды внутрь охлаждаемого множества пластмассовых деталей и подачи давления в ходе процесса на охлаждающую текучую среду внутрь пластмассовых деталей для расширения пластмассовой детали напротив затворной области.

2. Устройство по п.1, в котором извлекающее средство (13, 103) является револьверной головкой (14).

3. Устройство по п.1, в котором извлекающее средство (13, 103) является извлекающей плитой (103).

4. Устройство по п.1, 2 или 3, в котором извлекающее средство (13, 103) включает множество принимающих трубок (19).

5. Устройство по п.4, в котором принимающие трубки (19) в ходе процесса охлаждаются для отвода тепла из пластмассовых деталей.

6. Устройство по п.4, в котором принимающие трубки (19) включают вакуумный канал (61).

7. Устройство по п.4, в котором принимающие трубки (19) имеют отводное кольцо (72) и отводной канал (73) для отвода текучей среды в ходе процесса.

8. Устройство по п.7, в котором отводное кольцо (72) имеет размер от 0,10 до 0,20 мм.

9. Устройство по п.1, 2 или 3, в котором, по меньшей мере, один из первых элементов (24, 31) кондиционирования или вторых элементов (20, 106) кондиционирования содержит

заглушку (31) и

уплотнение (33),

причем заглушка (31) выполнена с возможностью вхождения в открытые концы пластмассовых деталей,

уплотнение (33) устанавливается между заглушкой (31) и открытыми концами пластмассовых деталей и

заглушка (31) имеет отверстие (32) для направления в ходе процесса охлаждающей текучей среды внутрь пластмассовых деталей.

10. Устройство по п.1, 2 или 3, в котором, по меньшей мере, один из первых элементов (24, 31) кондиционирования или вторых элементов (20, 106) кондиционирования содержит

охлаждающий палец (41),

охлаждающий палец (41) выполнен с возможностью вхождения в открытые концы пластмассовых деталей и имеет канал (42) для направления в ходе процесса охлаждающей текучей среды внутрь пластмассовых деталей напротив затворной области.

11. Устройство по п.10, дополнительно включающее уплотнение (53), установленное между охлаждающим пальцем (41) и внутренней частью пластмассовых деталей.

12. Устройство по п.10, в котором охлаждающий палец (41) включает проточку (54) и уплотнение (53), расположенное в проточке (54), для уплотнения внутренней части пластмассовых деталей.

13. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один из первых элементов (24, 31) кондиционирования или вторых элементов (20, 106) кондиционирования содержит

уплотняющую втулку (65) для уплотнения в ходе процесса соединения с принимающими трубками (19).

14. Устройство по п.13, дополнительно включающее уплотнение (68), установленное между уплотняющей втулкой (65) и принимающими трубками (19).

15. Устройство по п.14, в котором указанное уплотнение (68) представляет собой деформируемое уплотнение(91).

16. Способ постформовочного охлаждения множества пластмассовых деталей, включающий в себя этапы, на которых

извлекают множество пластмассовых деталей из формовочного узла, используя извлекающее средство;

осуществляют относительное движение между указанным извлекающим средством и, по меньшей мере, одной первой охлаждающей станцией и второй охлаждающей станцией, используя средство перемещения;

на одной из охлаждающих станций уплотняют находящуюся под давлением текучую среду внутри каждой из множества пластмассовых деталей и на другой охлаждающей станции вводят охлаждающую текучую среду внутрь множества пластмассовых деталей.

17. Способ по п.16, в котором извлекающее средство содержит множество выемок и, когда на этапе повышения давления происходит расширение внешней поверхности множества пластмассовых деталей, эта поверхность приходит в контакт с поверхностью соответствующих выемок указанного извлекающего средства.

18. Способ по п.16, в котором первая охлаждающая станция подает охлаждающую текучую среду внутрь первого множества пластмассовых деталей в то же время, когда вторая охлаждающая станция подает охлаждающую текучую среду внутрь второго множества пластмассовых деталей.

19. Способ по п.16, в котором пластмассовые детали удерживаются в принимающих трубках, установленных в извлекающем средстве, причем принимающие трубки охлаждаются для отвода тепла из пластмассовых деталей.

20. Способ по п.19, в котором пластмассовые детали удерживаются в принимающих трубках с помощью разрежения, создаваемого по каналу в принимающих трубках.

21. Способ по п.19 или 20, в котором охлаждающая текучая среда отводится через отводное кольцо и канал.

22. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором на этапе уплотнения создается уплотнение вокруг внутренней поверхности отверстия пластмассовой детали.

23. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором на этапе уплотнения создается уплотнение вокруг внутренней поверхности отверстия пластмассовой детали с помощью уплотняющей втулки.

24. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором извлекающее средство устанавливается на револьверной головке и относительное движение является поворотом револьверной головки.

25. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором извлекающее средство является извлекающей плитой и относительное перемещение является смещением этой плиты.

26. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором этап повышения давления осуществляется на первой охлаждающей станции.

27. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором этап повышения давления осуществляется на второй охлаждающей станции.

28. Способ по п.16, 17, 18, 19 или 20, в котором этап повышения давления осуществляется как на первой охлаждающей станции, так и на второй охлаждающей станции.

29. Станция кондиционирования, предназначенная для использования с формовочной машиной, причем станция кондиционирования содержит

конструкцию, повышающую давление, и

принимающую трубку (19),

причем конструкция, повышающая давление, имеет отверстие (32) для приема текучей среды, повышающей давление в процессе эксплуатации,

причем принимающая трубка (19) имеет внутреннюю стенку (34), а частично охлажденная деталь при эксплуатации находится в принимающей трубке (19), но не касается внутренней стенки (34) принимающей трубки (19), причем внутренняя стенка (34) имеет окончательную форму для детали,

при этом конструкция, повышающая давление, при эксплуатации входит в зацепление с принимающей трубкой (19), обеспечивая уплотнение для повышенного давления вокруг открытого конца детали с целью повышения давления внутри детали, когда при эксплуатации подают охлаждающую текучую среду с помощью отверстия (32), заставляя частично охлажденную деталь расширяться и касаться внутренней стенки (34) принимающей трубки (19), таким образом поддерживая форму внутренней стенки (34) в детали при дальнейшем охлаждении детали.

30. Станция кондиционирования, предназначенная для использования с формовочной машиной, причем станция кондиционирования содержит

извлекающую конструкцию (13, 103),

охлаждающую конструкцию (20, 106),

конструкцию, повышающую давление, и

принимающую трубку (19),

причем извлекающая конструкция (13, 103) имеет, по меньшей мере, одну принимающую трубку (19), а, по меньшей мере, одна принимающая трубка (19) предназначена для приема, по меньшей мере, одной детали при эксплуатации,

причем охлаждающая конструкция (20, 106) имеет, по меньше мере, одну конструкцию, повышающую давление,

причем конструкция, повышающая давление, имеет отверстие (32) для приема текучей среды, повышающей давление, в процессе эксплуатации,

причем принимающая трубка (19) имеет внутреннюю стенку (34), а частично охлажденная деталь при эксплуатации находится в принимающей трубке (19), но не касается внутренней стенки (34) принимающей трубки (19), причем внутренняя стенка (34) имеет окончательную форму для детали,

при этом конструкция, повышающая давление, при эксплуатации входит в зацепление с принимающей трубкой (19), обеспечивая уплотнение для повышенного давления вокруг открытого конца детали с целью повышения давления внутри детали, когда при эксплуатации подают охлаждающую текучую среду с помощью отверстия (32), заставляя частично охлажденную деталь расширяться и касаться внутренней стенки (34) принимающей трубки (19), тем самым поддерживая форму внутренней стенки (34) в детали при дальнейшем охлаждении,

31. Способ кондиционирования частично охлажденной детали в узле станции кондиционирования формовочной машины, включающий в себя этапы, на которых переносят частично охлажденную деталь из технологической формы в принимающую трубку таким образом, что отверстие детали оказывается раскрытым,

повышают давление внутри детали с помощью текучей среды до достижения давления, превышающего давление окружающей среды, для расширения детали, при котором деталь касается внутренней стенки принимающей трубки,

поддерживают давление во время охлаждения детали в принимающей трубке для поддержания формы внутренней стенки,

сбрасывают давление внутри пластмассовой детали до достижения давления окружающей среды и

извлекают деталь из принимающей трубки.

32. Сформованная деталь (62), изготовленная способом по п.31, причем

сформованная деталь (62) имеет внутреннюю поверхность (71) и

сформованная деталь имеет внешнюю поверхность (74),

при этом внутренняя поверхность (71) и внешняя поверхность (74) сформованной детали (62) получены ранее в технологической форме между стержнем (10) и полостью (11а, 11b), а окончательная форма придана внешней поверхности, по существу, внутренней стенкой принимающей трубки.