专利名称：热成形压力机和热成形方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对可热成形的片状材料(行话中也称为“薄片”)进行热成形以获得热成形的中空物体的物品或模具的压力机，以及能够通过该压力机获得的热成形方法。
背景技术：
在现有技术中，已经提出了各种类型的热成形压力机，这些热成形压力机配有能够相互接合和能够相互脱开的阳模和阴模，所述阳模和阴模通过相互正面的打开-闭合运动在模打开之后取出在模内切割(即，从薄片切断)的热成形物体，并且将新的片状材料进给到阴模与阳模之间。这能够通过可从正面彼此闭合在一起-彼此移开的阳模和阴模来执行，或者能够通过在模打开后可相对于阳模来回(直线运动或梭式系统)横向地移动的阴模来执行，或者通过可相对于阳模以大约75° -90°的前后角度移动(倾斜运动)的阴模来执行。在任一情况下，阳模都能够执行线性的打开-闭合运动，而阴模在模制位置与取出和卸取位置之间移动，在该模制位置中，阴模位于阳模处，并且通过插入可热成形的片状材料而准备好接纳阳模，以便执行对片材进行的热成形操作以及因阳模的作用而对阴模中的物体或物体的模具进行切割；在所述取出或卸取位置中，阴模从阳模移除，并且热成形物体或热成形物体的模具从阴模卸取并移除。物体或物体的模具在从阴模卸取后必须通过在阴模内部或模外部进行切除或切割而从薄片切除或与薄片分离。上述技术方案(梭式系统或倾斜运动系统)要求热成形物体或热成形物体的模具必须在热成形阴模内与薄片分离，以便能够首先进行从模中的取出，然后进行物体自身的随后堆叠。其它技术方案是已知的，根据这些方案，热成形物体在其仍然全部地或部分地附接至薄片的废料时被从模卸取并且随后在模的外部与废料分离。然而，这种在模的外部的分离技术在本发明中是不适用的。在荷兰专利NL-1004 852中，公开了一种用于获得碗盖的方法和压力机，该方法和压力机通过使用阳模和具有单个成形座的两个阴模从片状材料开始，这两个阴模设置成彼此相对(可能地由中间模保持器支撑)并且设计成进行每次180°的步进式旋转。以此方式，阴模(在上述专利中称为相对模)在与阳模靠近并与阳模相对的模制位置与远离阳模并且在直径方向上与阳模相对的模制物体(碗盖)的取出位置之间顺序地角度运动。适当的卸取装置穿入位于取出位置的阴模中，以接合并卸取模制在其内的碗盖，而同时，在另一阴模中，执行模制操作以获得另一碗盖，以此类推。更特别地，专利NL-1004 852要求在将片状材料通过横向带传输装置进给至阳模与阴模之间之前，片状材料已经被切割，直到其相对于模居中定位。该片材于是因阳模在模闭合阶段期间的作用通过在横向带上滑动而被完全地“取走”。由于其已经切割成需要的尺寸，整个片材被用于成形为碗盖。不需要进行碗盖与废料的剪切或分离操作。模的功能唯一地就是使片材成形，因此模的结构——其必须支撑和抵制其闭合力——不必非常坚固，其可以具有限于所要获得的碗盖的尺寸的小的体积和高度；因此，其并不需要用于确保模内部的切割元件之间的高精度联接所必需的在压力下的高的抗变形能力的特性。然而，由于一系列的原因，这是一种生产率极低的解决方案。首先，模设置有单个成形印模。其次，考虑到为使阴模进行角度移动所需的扭转力矩，运动源(电动马达)与负载之间的联接——这在专利NL-1004 852中示出为直接联接——需要使用在加速和减速阶段中能够产生相当大的扭矩的非常大的电动马达；为了克服质量(模的质量以及马达转子的质量)的总合的惯性，这是必须的，并且由于“过度移开”效应，也涉及到不期望的现象，该“过度移开”效应甚至在最复杂的控制系统中也出现在阴模的停止到达位置处。第三，在热成形操作后，为了能够执行需被热成形的片材的后续进给，必须等待旋转的模完成其角度位移，这涉及循环时间的显著延述。根据目前市场上可获得的具有最高生产率的热成形机的版本，其使用了在模内进行热成形及剪切的技术，当物体在模内被热成形和剪切时——其需要约450毫秒的模的有效或闭合时间间隔一可获得每分钟至多40个模制循环。这种速度值能够在具有740与780mm之间的宽度范围和420与480mm之间的阴模厚度范围，即具有所谓的“中等尺寸”的模的热成形压力机中获得。另一方面，在能够设置适于确保明确地更高的生产率水平的热成形压力机方面存在增长的需求。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种新构思的热成形压力机，该热成形压力机具有中等尺寸，适于用可热成形的片状材料如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、部分再生的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Apet)、来自可再生源的生物聚合物材料如聚乳酸(PLA)，模制多种中空物体类型，既包括所谓的一次性类型也包括用于包装的类型，具有非常高的时间生产率，以执行高达每分钟57次循环而没有问题，闭模时间为450毫秒。本发明的另一目的为提供具有相对简单的结构和操作的热成形压力机，以便在制造和运行成本方面也具有优势。本发明的另一目的为提供一种新的热成形方法，该方法允许执行热成形物体从热成形阴模中快速的、非接触的取出。根据本发明的第一方面，提供了一种用于可热成形片状材料的热成形压力机，以获得至少一个热成形物体，该热成形压力机具有:-支撑基座；-一对阴模，所述一对阴模被支撑在所述支撑基座上以绕旋转轴线旋转，所述一对阴模具有至少一个形成在其内的热成形腔，所述模被设置成相对于所述旋转轴线在直径方向上对置，-用于所述一对阴模的驱动装置，其包括:-设计成驱动初级动力驱动轴的可逆的旋转运动源，以及-传动装置，该传动装置设计成将运动从初级动力驱动轴传递至设计成驱动所述一对阴模的次级轴，使得在初级动力驱动轴与所述次级轴之间存在角位移比，该角位移比大于360° /180°，优选地为405° /180°，以使所述阴模对完成180°交替的连续的角行程，从而，在角度上将每个阴模移动到模制位置中和卸取位置中，在模制位置处，所述片状材料的至少一部分热成形为相应的中空物体，而所述卸取位置用于取出所述至少一个热成形物体；-从所述支撑基座延伸的支撑框架；-阳模，该阳模在所述一对阴模处可移动地支撑在所述支撑框架中并且具有至少一个模制衬垫元件，所述至少一个模制衬垫元件用于设置在每个阴模中的相应的热成形腔；以及-用于阳模的驱动装置，该驱动装置设计成与所述阴模对的角行程同步地移动该阳模以使其打开-闭合，从而当阴模停止在所述上模制位置时使阳模与该阴模顺序地接合，并且，该驱动装置设计成在阴模朝向下卸取位置的角位移之前将阳模从该阴模移除。根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过上述的热成形压力机对可热成形的片状材料进行热成形，以获得热成形物体的方法，该方法包括:-间歇地将片状材料进给到处于模制位置的阴模与处于从该阴模移除的位置的阳模之间；-移动阳模靠近阴模，并且同时，伴随着阳模在片状材料上施加变形作用以穿入到阴模内的其中至少一个热成形腔中而进行热成形；-移动阳模离开阴模；-通过驱动装置的传动装置进行所述阴模对绕其旋转轴线的180°的角行程，以将该阴模连同容置在该阴模内的热成形物体转移至与模制位置在直径方向上相对的卸取位置，并且同时将所述阴模对中的另一阴模转移到其模制位置，-同时将新的可热成形的片状材料进给到处于移除位置的阳模与移向模制位置的阴模之间；-从处于卸取位置的阴模中卸取热成形物体；以及-开始新的热成形循环。
根据本发明的当前的优选实施方式的以下详细描述，本发明的进一步的特征及优点将更清楚，这些描述是参照附图而做出的，在附图中:-图1为联接至片状材料加热和进给器组的根据本发明的热成形压力机的侧视简图及沿竖向平面的截面视图；-图2示出图1的压力机在放大比例后的侧视图；-图3为当观查者从右侧观察时的图1的热成形压力机的侧视图，其上部部分相对于阳模一半处于降下的模制位置中且一半处于升高的停止位置中；-图4示出图3的放大比例后的细节；-图5为图3的压力机的上部部分的局部立体图；-图6为与图5相似但从相反的前部观察所得的局部立体图；-图7为图1的热成形压力机的平面图；-图8为基座、由该基座支撑的所述阴模对以及用于所述阴模对的驱动和传动装置的立体图；-图9示出了所述阴模对，其中图8的中间支撑元件、驱动和传动装置以放大的比例示出；
-图10为类似于图8，但在另外的位置中从相反侧观察所得的视图；-图11为所述一对阴模及中间支撑元件的放大比例的立体图；-图12为阴模及中间支撑元件的分解图；-图13为与图11相似但零部件以截面图示出的立体图；-图14为图12的阴模和中间支撑元件的侧向视图，其中零部件以截面图示出；-图15与图11相似，但涉及的是具有两个阴模而没有中间支撑元件的旋转元件的实施方式；-图16示出图8的放大比例的细节,涉及处在初级动力驱动轴与受控轴或次级轴之间的传动装置；-图17示意性地示出了组成图8的传动装置的一部分的高性能凸轮传动装置；-图18和图19分别为阴模和中间支撑元件的的示意性正视图和示意性侧视图；-图20为示出使用根据本发明的热成形压力机，在每分钟57个循环的生产节奏下，1.05秒的热成形循环的图形；-图21为示出热成形循环期间该阳模与所述阴模对的运动的同步的图形；-图22示出由现有技术的热成形压力机执行的热成形过程的两个相继的工作循环；-图23示出根据本发明的热成形过程的两个相继的工作循环；-图24示出在根据本发明的压力机的热成形腔中形成热成形物体以及特别地，在阴模和阳模中的热成形腔处设置的冷却系统的截面图。在附图中，相同或相似的部件用相同的附图标记表示。
具体实施例方式首先，参照图1至图7，示意性地示出了根据本发明的热成形压力机1，该热成形压力机I适于热成形可热成形的片状材料以获得中空的模制物体，通常既有一次性使用的物体又有包装物体，比如玻璃器皿、碗、花瓶、盖、有盖或无盖的盆、盘等。该热成形压力机I由下述部件组成:支撑基座2，该支撑基座2优选地构造成桥式；置于支撑基座2上方的上支撑框架3 对阴模4和5，所述一对阴模4和5彼此相同并由支撑基座2支撑，使得其在使用中能够绕大致水平的旋转轴线x-x旋转；用于所述一对阴模4和5的驱动装置6 ;阳模7，该阳模7配备至少一个模制衬垫7a，并且在所述上支撑框架3中被可移动地支撑在所述一对阴模4和5的顶部上；以及用于阳模的驱动装置8，该驱动装置8被设置成与所述阴模对的角行程同步地升起和降下该阳模。优选地，热成形压力机I包括上游的任何适当类型的进给器组9，所述进给器组9设计成通过由适当的步进电机92控制的适当的运动传动装置组91间歇地并且同步地将片状材料9a进给到所述一对阴模4和5与阳模7之间的区域中。有利地，片材或带状物9a通过一对滑动和支撑引导件9c和9d在其在压力机区域I中的接合部分中被支撑，所述一对滑动和支撑引导件9c和9d受与模保持器58进行适当的运动连接的支座9g和9f的约束，该模保持器58将阳模7支撑在其下部上。部分地在支撑基座2中以及部分地在该支撑基座2的侧部上设置有用于堆叠(10)该热成形物体TO并且将该热成形物体TO从热成形压力机I移除(11)的装置。所述堆叠和移除装置可以是任何适当类型的。在适当的位置中，优选地在热成形压力机I的外侧，还以使操作者容易接近的方式设置有用于容置配电板(包括CPU或程序控制单元)的箱体12。如在图8至图15中更佳地示出的，阴模4和5设置成相对于旋转轴线x_x在直径方向上对置，并且以现有技术中标准的方式构造，即阴模4和5都具有一个、或者通常为多个的热成形腔或热成形座13。通常，热成形腔13具有使其能够模制具有215mm(8.5英寸)的最大高度的热成形物体的深度。每个热成形腔13都配备有优选地呈倒置的玻璃杯的形状的可动底部14，底部14在与相应的腔13相对的一侧上例如通过适当的六角固定螺钉15a被固定至控制杆14a的端部(图13和图14)。在使用中，热成形阴模4和5必须被保持一定温度，并且为此目的在热成形阴模4和5中形成有用于流体的迷宫式管路，优选地通过冷流体(水)调节温度，这是现有技术中标准的实践。在图1、图3和图12至图14中示出的实施方式中，支撑构件或模保持器16设置在阴模4和5之间，这种构件/保持器被设计成确保有利于抵抗压力下的变形的完全安全的结构刚性，并且有利于设置用于模的联锁部件的更大的实用性。支撑构件16有利地通过将在下面进一步描述的由轻质合金制成的纵向和横向部件的组件而获得，或者作为通过铸造获得的单件。如在图12中更佳观察到的，模保持器构件16有利地具有界定出至少一个空间或隔室17—优选地由纵向肋18a与横向肋18b分隔的朝向其两个相反面敞开的多个隔室——的中空平行六面体结构，该结构设计成支撑相应的阴模4、5。在模保持器构件16的各个隔室中可以设置各种附属部件，比如用于阴模的低温冷却流体的供给回路的以及用于气动回路的导管19。无论是否设置有模保持器构件16，每个阴模4、5均配备有相应的板21，称作底板，控制杆14a的另一端抵靠所述底板21 ;该控制杆通过螺栓15b——相应的平台23置于控制杆与所述板之间——固定至所述板，为此，该相应的平台23具有相应的多个用于接纳和引导控制杆14a的通孔23a (图13)。在与底板21相反的一侧上，阴模4、5抵靠平台23，该阴模例如通过多个适当地分布的固定螺钉(未示出)以能够移除的方式固定至平台。底板21具有比阴模4、5小的体积并且由相应的平台23支撑，并且具有相对于相应的阴模4、5执行小的接近或离开位移的自由度；这是为了控制可动底部14从工作位置朝向相应的热成形腔13的口部的相应的小的行程，以便在可动底部14返回到工作位置之前执行腔13中的热成形物体的取出-卸取。为此，板21例如可以具有沿旋转轴线x-x的方向的两个延伸部或附属部21a，并且每个延伸部或附属部21a均例如通过螺栓而固定至一对简单的或双作用式气动起重器22的相应的杆，气动起重器22设计成控制板21执行上述运动。在图15的实施方式中，每个阴模4、5的底板21均保持容置于在相应的延伸平台23中设置的适当的凹口或座中，而当设置有模保持器构件16时，该底板有利地容置在模保持器构件中，在此情况下，平台23能够具有较低的厚度。另外，用于接纳阴模4、5用的附属联锁部件的空间17中的一个保持界定于平台23与平台23的配合侧壁之间。在平台23的两个相反端部处，例如靠近每个辊或滑块24处，每个平台23还支撑固定块或附件25，在固定块25中形成有对中凹口或孔26，该对中凹口或孔26的功能将在下面进一步解释。在侧向上，所述阴模对4和5(图15)或者模保持器构件16 (图13)具有沿旋转轴线X-X设置并且与旋转轴线X-X同心的两个相对的支撑毂27和28。作为示例，每个毂均可包括用于抵接的冗余凸缘29并且包括末端附接件29，末端附接件29以任何适当的方式，例如通过螺栓30(图12)固定至模保持器构件16的端部(图13)或固定至两个面对且对置的平台23 (图15)。在每个抵接凸缘29的外部面处，与抵接凸缘29 —体地抵接有圆筒形毂29a，在该圆筒形毂29a上装配有适当的轴承32，例如滚子轴承。凸缘衬套33被插入到轴承32上，使末端凸缘33a指向相对于凸缘29的相反方向，从而在凸缘29与凸缘33a之间界定出接合凹槽，如以下将进一步解释的。保持及覆盖盘34抵靠凸缘衬套33的小的内边缘，该盘34的固定能够通过与抵接板29的圆筒形毂29a接合的螺栓35固定。围绕盘34设置有锚固至凸缘衬套33的用于旋转密封件36的环。由阴模4、5形成并且可能由模保持器构件16形成的可旋转元件的驱动装置6包括:旋转运动源，该旋转运动源优选地为可逆型的，通常为由控制面板12控制的无刷扭矩电动马达37(图3和图16)，且具有输出轴或初级动力驱动轴38 ;以及用于运动也适于充当减扭器-定位器组的传动装置。该传动装置包括(图16和图17):双轮廓凸轮41，该双轮廓凸轮41有利地具有45°的停止角以及315°的工作角，并且能够通过滚动摩擦与一组辊39接合，以便将运动从与旋转轴线y_y同轴的初级动力驱动轴38传递至次级轴40,该次级轴40通过凸缘40a连接至与旋转轴线x_x同轴的凸缘29的圆筒形毂29a，并且设计成驱动所述一对阴模4和5旋转。通过该传动装置，在初级动力驱动轴38与毂27和28(轴线x-x)之间存在405° /180°的角位移比，使所述一对阴模4和5能够完成连续的180°角行程，以便在上模制位置与下卸取位置之间在角度上移动每个阴模，在该上模制位置处，至少一个热成形物体TO在阴模中被模制，而该下卸取位置用于在阴模中热成形的所述至少一个热成形物体TO的取出。有利地，为了获得这种条件，设置有可逆运动源，其适于在模制位置与卸取位置之间——即沿两个旋转方向来回地——以交替的方式执行连续的角行程，如将在下面进一步说明的。驱动装置6优选地支撑在从基座2向上延伸的箱形侧体43中(图3-10)。优选地，基座2由下述部件形成(图8):-通常具有矩形轮廓并设置成彼此间隔开且沿纵长方向彼此平行的一对地面支撑及锚固板2a、2b ；-四个脚部:两个较宽的脚部2c和两个较窄的脚部2d(在图8中只有两个脚部是看得见的)，用于锚固至相应的板2a、2b ；-箱形侧体43，该侧体43受约束并且以任何适当的方式从所述一对较宽脚部2c向上延伸，并且例如包括一对大的板43a和43b，所述一对大的板43a和43b在脚部2c的两个面对的端部处向上延伸，并且各自均优选地通过一对台面2e和2f来加强，例如，台面2e和2f两者都焊接至相应的脚部2c和相应的大的板43a、43b ;侧体43还包括联接件43c (联接件43c在图10中可见)，该联接件43c与大的板43a和43b —起界定出用于减扭器-定位器组的接纳和支撑座，接纳和支撑座在图8和图9中总体上用45标示；以及-侧体46，该侧体46大致平行于侧体43，并且例如由两个直立部46a和46b组成，直立部46a和46b在脚部2d的两个面对的端部处各自向上延伸并且通过联接件46d (图8)刚性地连接。在侧体43和减扭器-定位器组45的外侧，例如通过用螺栓紧固的方式固定有支撑板44，该支撑板44设计成以任何适当的方式悬突地支撑电动马达37的定子。有利地，侧体43和46具有其相应的上部部分43h和46h，所述上部部分43h和46h能够在相应的凸缘部分处例如通过螺栓可移除地锚固至下部部分的顶部。上部部分43h和46h组成相应的下部部分的延伸部，并且具有其相应的联接件43m和46m。在一侧上的联接件43c和43m之间以及另一侧上的联接件46d和46m之间的区域中形成有相应的通孔，通常，一半为下联接件43d和46d中的支架形，一半为帽形，后者通过分别组装-拆卸在相应的凸缘衬套33处保持接合的毂27和28而能够移除。由阴模4、5形成并且可能由模保持器构件16形成的可旋转元件因而绕轴线x-x成直线地安装，使其毂29通过与定位器组45的凸轮41连接的凸缘40A而与轴40啮合地接合。沿着减扭器-定位器组45并且在减扭器-定位器组45内部，还有多个用于阴模4和5的联锁导管19沿着轴线x-x方向延伸，所述导管优选地通至在图8和图9中总体上用47标示的一系列快速接头，所述快速接头分别用于与阴模4和5的低温流体(水)的供给回路以及设计成提供各种用途的气动回路的连接，所述用途例如为热成形物体TO的排出以及气动起重器22的驱动。快速接头47有利地组装在支撑板48上，支撑板48固定至定位器组45的轴40的接收空间的壁。快速接头47能够通过导管19连接至凸缘29，导管19接纳在定位器组45的中空轴40的开口中。如现有技术中常规的那样，阳模7配备有一个或多个衬垫元件，即，一个衬垫元件7a(图3)用于一个设置在阴模4、5中的热成形腔13。衬垫元件以能够滑动的方式安装并且能够由线性致动器62控制，使得当阴模4、5处于上模制位置时，该衬垫元件7a能够与阴模4、5可控制地接合，并且在阴模4、5开始其朝向其卸取位置的角位移之前从阴模移除。用于阳模7的支撑架3优选地支撑在支撑基座2的侧体43和46的顶部处。在框架3的上部部分中安装有通常借助于多个滚子轴承48和49旋转的控制轴50，该控制轴50具有大致平行于轴线x-x的旋转轴线。控制轴50通过适当的减速器51a由伺服电机51驱动，该减速器51a由控制面板12控制成与驱动装置6和电机92同步，该电机92又控制进给器组9。在控制轴50上，一对间隔开的连接杆52、53的头部安装成进行旋转；其脚部铰接至由一对相应的突出部56、57支承的相应的铰接销54、55，所述一对相应的突出部56、57从在下部支撑阳模7的模保持器框架58向上突出。阳模7能够例如通过六个螺钉固定至模保持器58。当控制轴旋转时，模保持器58通常能够完成接近(降下)或远离(升起)处于上模制位置的阴模4、5的优选固定或预定的150_的行程。模(在薄片的宽度的方向上)之间的安装平行度的调节通过调节与连接杆52、53成一体的两个偏心凸缘52a和53a来执行。通常，能够进行例如+/-0.02mm的中间调节。阳模7和阴模4、5之间的联接水平的设定通过借助于连接杆52、53的旋转而在连接杆52、53的脚部的偏心销54、55上施加作用来执行。模保持器58由四个引导部或柱体59 (图1)竖直地引导，在滑动接触区域插入有衬套60，所述衬套60优选地由陶瓷或碳化钨制成。四个销61从阳模7向下延伸(图4)，所述四个销61设计成例如通过伸入在下面的阴模4、5上的相应的孔26中约45mm而被接
八
口 ο控制轴50的驱动以及因此设计成升起和降下阳模7的所述一对连接杆52、53的驱动与所述一对阴模4、5的角行程同步地发生，使得阳模与下面的停止在上模制位置的阴模接合，并且，在该阴模朝向卸取位置的角位移之前从阴模移除。用于将热成形在其内的物体与废料9b分离的模内切割装置的驱动装置与用于升起-降下阳模7的驱动装置相同，因为剪切作用发生在阳模-阴模的最终闭合部分的结束处。该模内切割系统为任何适当的类型，优选地具有穿透性的模具冲孔元件。用于闭合阳模7和阴模4、5的应力或负荷主要在毂27、28处——在毂27、28容置在相应的轴承32中的情况下——，但也通过优选地为可微调类型的横向滑块或轴承24传递至可旋转元件，横向滑块或轴承24有助于使整个可旋转元件(阴模4、5和可能的模保持器构件16)的弯曲变形减至最小。热成形中空物体TO的取出在相应的阴模4、5的下部卸取位置中发生，即，使热成形印模13的口部和在其内热成形的物体TO的口部向下指向。为此，起重器22使相应的底板21移动靠近处于卸取位置的阴模4、5 ;底板21朝向外侧推动杆14a并因此推动底部14，该动作将热成形物体TO从其热成形印模13处移除。起重器22还具有在可旋转元件的角行程期间将底板21保持在稳定位置的功能，对抗并中和其离心力，否则该离心力会引起物体TO的过早的卸取。物体TO —旦移除将落在阴模外侧并被朝向用于形成物体TO的小的堆块63的下面的容器或堆叠笼64引导。如果需要，可以通过使用多个导管19在每个热成形腔13的底部上供给干燥压缩空气而使用气动排出或卸取，导管19用于控制专门用于这种目的的适当装置并且具有任何适当的类型。优选地，为了加速热成形物体TO的下落，通过收集器64a在堆叠容器64中生成减小的压力，使得热成形物体TO从模的离开速度与射出物体的速度相当。热成形物体优选地被堆叠:首先堆叠成小的堆块63 (图1和图3)，并且随后堆叠在位于阴模4、5的下部卸取位置的径直下方的另一堆叠笼64中，该堆叠笼64运动地连接至杠杆系统93和94以便与借助于连接杆95和96连接至杠杆系统93和94的模保持器58同步地移动。一旦堆块63中的物体达到预期数量，热成形物体TO便从堆叠笼64转移至设置在堆叠笼64下方的具有更大容量的容置笼65。容置笼65适于接纳并容置长度等于多个形成在堆叠容器64中的堆块63的长度的堆块63a。一旦加载，容置笼65便通过马达驱动的线性传递系统66相对于热成形压力机I横向地移动，并且随后例如通过齿轮和齿条装置67旋转90°，以水平地布置容置在其中的物体的堆块63，然后，例如通过任何适当类型的推动器将其转移至移除输送器，移除输送器例如为皮带型，在图中未示出。上述热成形压力机I适于完成随时间的非常高数量的热成形循环，以及确保热成形物体TO在其卸取之前的延长的模内稳定性。实际上，卸取发生在物体被热成形之后的热成形循环期间，即特点在于行话中被称为“梭式”(shuttle)的循环的稳定。以下将参照在图19和图20中示出的图描述热成形压力机I的功能:在图20中，曲线A描绘了在第一热成形循环期间，由电动马达51控制的阳模7的打开-闭合运动或行程的正弦变化，其中电动马达51驱动所述一对连接杆52和53，而曲线B描绘了在该第一热成形循环期间，由扭矩马达37控制的阴模4、5在其例如沿顺时针方向的角行程期间其角位移的变化。在从0(位置1A)至0.65秒(位置5A)的时间段期间，上部阳模7的直线运动与所述一对阴模4、5的角位移以及与将被热成形的薄片的前进运动一起同步地执行。从0.65秒(位置5A)至1.05秒(位置1A)，热成形在进行热成形物体TO的模内切割的阴模中进行，而对于另一阴模中的大部分后续热成形循环，热成形物体的材料的模内冷却时间或结构稳定时间被延长，直到物体本身被取出(卸取)。在随后的循环(与上述完全类似)中，在马达37停止后以及在停止期间一在停止期间，位于上热成形位置的阴模被阳模接合——，马达37反转其旋转方向，并重复上述循环。图21的图表为图20的图表的一部分，并且详细示出在预定的执行时间范围内阳模7(曲线A)以及阴模4和5(曲线B)的位移运动的相位点。在曲线A的点IA处，马达51启动以启动上部阳模7的打开行程。在时间IB处，马达37以及因此初级驱动轴38启动，而在点2A对应的时间2B处，阳模7已经执行完48mm(点2A)的打开行程。在后一个点处，即在时间2B处，开始由凸轮41驱动的具有轴线x-x的次级轴40的180°旋转运动。在时间3B = 3A处，阳模7已经完成了其距离阴模4、5的150mm的最大的移除行程(在上模制位置的情况下考虑)，而旋转的所述一对阴模4、5已经完成了 90°的角行程。在时间4B =4A处，马达37继续其旋转，而次级输出轴40绕所述阴模对4、5的轴线χ-χ的180°的角行程终止(曲线中的点4Β)，而在相同时刻，处于接近或闭合运动中的阳模7处于距离下面的已经在上部热成形位置中的阴模48mm处。阳模7开始就位时的48mm(曲线A的点4A)的距离对应于点2A处的先前距离；在点4A处，将阳模约束于下面的阴模4、5的四个销61仍与相应的引导衬套26完全断开螺纹连接或完全没有约束(但即将被约束)，而在点2A处，其仍受约束，但即将被释放。在曲线B的点5B (0.595秒)处，马达37停止并因此初级驱动轴38也停止，并且阳模7仍位于距离下面的阴模4、5 —定距离(在闭合阶段)处。在时间5A(0.65秒)处，阳模7的驱动马达51停止并且为热成形操作设置的停止开始；在这种操作结束时，下一循环开始。从O至650毫秒的时间间隔组成时间周期，在该时间周期期间，热成形模(阴模4、5和阳模7)保持打开，即未相互接合。为了更清楚地描述运动系统6，S卩，具有双轮廓凸轮41和位于初级动力驱动轴38和次级控制轴40之间的辊39的平行轴线传动装置(参照曲线B)，强调以下特性:在时间IB处，随着马达37启动，初级驱动轴38控制凸轮41，该凸轮41在角位移的第一个45° (所谓的凸轮41的停止角)中不将运动传递至轴40。停止角(1B-2B段)以及相应的时间间隔(在示出的情况中为60毫秒)的功能是允许马达37能够加速其惯性质量(马达自身的转子，主驱动轴38和凸轮41)从O速开始上升至预定速度(在本示例中为125g/min)。因此，马达37必须提供的扭矩通常是为此目的所需要的。换句话说，马达37不可以也使与次级旋转轴40相关联的其余的旋转质量也旋转。一旦加速阶段完成(点2A =时间2B)，当初级驱动轴38以125g/min的预定速度旋转时，对于周角的其余315°，双轮廓凸轮41将加速度传递至一系列的辊39，以使次级轴40完成180°角行程(曲线B的点4B)。在2B至4B段中，初级驱动轴38的凸轮41以恒定速度执行315°的角行程(125g/min，且持续420毫秒的时间)，驱动次级轴40旋转，该次级轴40然后完成180°的角行程。在此阶段(2B-4B)中具有十分重要意义的是由于在马达37加速步骤之后已经处于旋转中的质量导致的可获得的动能的作用；在这个阶段，马达37仅设计成提供为了克服与次级轴42相连接的惯性——S卩，由阴模4、5形成的旋转组的惯性——所必需的扭矩。在4B-5B段中，次级轴40的角位移已经完成，对与初级驱动轴38相关的质量的旋转进行制动，而马达37为了达到其完全停止(点5B)的状态而利用双轮廓凸轮41的额外45°的旋转；这种45°构成凸轮41的停止角部分，该部分在一旦已经执行完一个完整的360°旋转时便再次出现。这种操作是可能的，因为为了执行后续的角位移，马达37反转了其旋转方向。上述运动传递因而允许优化加速度、速度和扭矩值，因为周角的第一个45°得到了利用，在该45°范围内，必须产生完整的运动循环以便加速，并且随后的315°用于维持在恒定速度下的操作，而后续的周角的第一个45° (沿相同方向)用于停止。次级轴40的180°的角位移，即，所述一对阴模4、5的180°的角位移通过利用凸轮41的315°旋转而被专门地控制。这样做是为了确保模的高精度定位，优化马达37上的扭矩使其分为两个不同的阶段并且在初级驱动轴38上获得315° /180°的扭矩减少，这允许使用相对小尺寸的马达37。除了克服由旋转密封圈的摩擦引起的外部摩擦外以确保对用于旋转支撑件的润滑剂的泄漏的密封之外，由于传动构件(包括马达37的转子)的飞轮质量的动能得到开发和利用以用于由阴模4、5以及可能由模保持器构件16形成的旋转对的旋转运动(180°的角行程)，还获得了进一步的扭矩减小。由于180°的角行程受到凸轮41的唯一控制而与马达37的旋转精度的水平无关，所以确保了构成阴模4、5与阳模7的联接交替中的基本要求的定位精度；定位精度也因辊39而得到确保，辊39—其在与凸轮41的接触表面上被预加载并且因而缺乏间隙一具有例如275mm的半径Rr，半径Rr比与旋转质量的总和的重心相关的半径Ri (例如，254mm)大，从而使其不允许弹性的位置扩大。传动装置或减扭器-定位器组的产出率由于仅仅滚动传动接触(与当前使用的精度齿轮减速器不同)而有利地处于98.5%左右。如已知的，为了使所述阴模对4、5的运动得到良好的优化，有必要使旋转质量的转动惯量Jr尽可能地小。根据公式Jr = m X Ri2,参照旋转轴线x_x的Jr的值至少在第一逼近中取决于旋转体的质量的总和(即，总质量m)与其距旋转轴线x-x的距离Ri的平方根的乘积。旋转质量因而在尺寸和重量方面得到优化，但也有必要设置旋转质量的结构，以确保在与距轴线X-X的最小距离Ri相匹配的模制负载下的最小弹性弯曲。因此，选择必须落在低密度且高弹性模量的材料上，使得在旋转元件的负载下的弹性变形不超出可接受的值，例如不超过0.04mm。图18和19示意性地示出了旋转元件的实际的实施方式，S卩，两个阴模4和5加一个中间支撑元件16，其中，m为阴模4和5的质量ml = m2 = 470kg的总和给出的总质量，
Ra = Rb表示主轴承32对侧体43和46的结构的反作用力，Ral = Rbl表示可调节滑块或辊24对侧体43和46的结构的进一步的冗余反作用力，Hl = H2表示阴模4和5的厚度，Ht为整个旋转元件的总厚度，Ls = 770为模的成形区域的正面宽度，L = 1220表示阴模的主支撑件之间的距离，LI = 800mm表示施加在阴模4和5上的可调节滑块或辊24的支撑件之间的距离，Bs = 480mm为沿薄片的前进方向上的成形区域的宽度，B = 500mm为沿薄片的前进方向上的阴模的宽度，Jr = 0.94kg x m2为与轴线χ-χ相关的惯性的总的质量矩(受到所涉及的动力的上述质量的结果)，以及F(N) = 600, 000Ν为分布在位于上热成形位置中的阴模的表面上的最大闭合力，通常对于具有上述尺寸的模来说是必需的。由于可获得的高速动力及良好的热成形循环的效果(如由图20和图21的图表所示出的)，根据本发明的热成形压力机I的生产能力(以下出于简洁也以通过简写OMV modRS77来表示)比相同市场区域中的常规的热成形压力机大得多且非常高；所有的这种压力机均基于热成形技术和模内切割技术，以及将热成形物体以堆叠的方式收集。基准热成形压力机(在模中成形及切割)为TFT mod.FT700, TFT mod.FT900,ILLIG mod.75K (具有“倾斜运动”功能的压力机)，OMV mod.F87和OMV mod.E76 (使用“梭式系统”的压力机)，所有这些对本领域技术人员而言是公知的。比较市场上的典型产品的可获得的生产数据，比如由聚丙烯制成的重量为2.5g、对每种压力机型号具有大致等同的热形成时间(400-450毫秒)的一次性200-230ml的杯，便立刻清楚在各种热成形压力机类型之间存在明显的生产能力差异，如在下表中提出的。表
权利要求
1.一种压力机，用于对可热成形的片状材料(9a)进行热成形以获得至少一个热模制物体，所述压力机具有: -支撑基座⑵； -一对阴模(4、5)，所述一对阴模(4、5)被支撑在所述支撑基座(2)上以绕旋转轴线旋转，所述一对阴模(4、5)具有至少一个形成在其内的热成形腔或座(13)，所述模被设置成相对于所述旋转轴线(x-x)在直径方向上对置； -用于所述一对阴模(4、5)的驱动装置￠)，所述驱动装置(6)包括: -设计成驱动动力驱动轴(38)的旋转运动源(37)，以及 -传动装置(41)，所述传动装置(41)设计成将运动从所述动力驱动轴传递至所述一对阴模(4、5)，由此，在所述动力驱动轴(38)与阴模对(4、5)之间存在角位移比，所述角位移比大于360° /180°，优选地为405° /180°，以使所述阴模对完成连续的180°角行程，从而在角度上且顺序地将每个阴模(4、5)移动到模制位置中和卸取位置中，在所述模制位置处，所述片状材料的至少一部分被热成形为相应的中空物体(TO)，所述卸取位置用于所述至少一个热成形物体(TO)的取出； -从所述支撑基座(2)延伸的支撑框架(3)； -阳模(7)，所述阳模(7)在所述一对阴模(4、5)处可移动地支撑在所述支撑框架(3)中，并且所述阳模(7)具有至少一个设计成与设置在每个阴模(4、5)中的相应的热成形腔(13)接合的模制衬垫元件(7a)； -用于所述阳模(7)的驱动装置(8)，所述驱动装置⑶适于与所述一对阴模(4、5)的角行程同步地移动所述阳模(7)以使其打开-闭合，从而当阴模停止在所述模制位置时使所述阳模与阴模顺序地接合，并且在所述阴模朝向所述卸取位置的角位移之前将所述阳模从所述阴模移除；以及 -用于所述驱动装置(6、8)的程序控制装置(12)。
2.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述一对阴模(4、5)被支撑成在使用中绕大致水平的旋转轴线(X-X)旋转。
3.根据权利要求2所述的压力机，其特征在于，所述驱动装置(8)适于与所述一对阴模(4,5)的角行程同步地升起和降下所述阳模(7)。
4.根据权利要求1所述的热成形压力机，其特征在于，每个阴模(4、5)均包括: 相应的平台(23)，在所述平台(23)中形成有多个通孔(23a)， 位于每个热成形腔中的可动底部(14)，所述可动底部(14)配备有相应的控制杆(14a)，所述控制杆(14a)延伸到所述平台(23)的通孔(23a)中， 底板(21)，所述底板(21)在相对于相应的阴模(4、5)的相反侧可动地安装在相应的平台(23)上，并且所述控制杆(14a)的另一端抵靠所述底板(21)，以及 由所述平台(23)支撑的线性驱动装置(22)，由此使所述底板(21)移动以靠近-远离所述平台(23)，从而引起所述底部(14)的相应的运动。
5.根据权利要求4所述的压力机，其特征在于，所述控制杆(14a)被固定至所述底板(21)。
6.根据权利要求4所述的压力机，其特征在于，在所述阴模对(4、5)的所述底板(21)之间设置有至少一个用于接纳所述模的附属联锁部件的空间(17)。
7.根据权利要求4所述的热成形压力机，其特征在于，在所述阴模对(4、5)的所述平台(23)之间设置有支撑件或模保持器构件(16)。
8.根据权利要求7所述的热成形压力机，其特征在于，所述支撑件或模保持器构件(16)是中空的，以在其中界定至少一个用于接纳附属部件(19、20)的空间(17)。
9.根据权利要求4所述的压力机，其特征在于，每个阴模(4、5)均由多个滑块或横向辊(24)支撑，所述多个滑块或横向辊(24)锚固至相应的平台(23)并且设计成抵靠所述支撑基座⑵。
10.根据权利要求7所述的热成形压力机，其特征在于，每个平台(23)均在其两个相反端具有多个对中凹口(26)。
11.根据权利要求7所述的热成形压力机，其特征在于，所述一对阴模(4、5)或所述模保持器构件(16)具有与所述阴模(4、5)的旋转轴线(X-X)成直线的一对对置的毂(27、28)。
12.根据权利要求11所 述的热成形压力机，其特征在于，每个毂(27、28)均包括: 抵接凸缘或抵接板(29)，所述抵接凸缘或抵接板(29)固定至所述阴模(4、5)或所述模保持器构件(16)的端部， 固定至所述抵接板(29)的毂构件(29a)， 由所述毂(29a)支撑的轴承装置(32)， 衬套(33)，所述衬套(33)围绕所述轴承装置(32)设置，并且界定出所述支撑基座(2)中的接合区域。
13.根据任一项前述权利要求所述的热成形压力机，其特征在于，所述旋转运动源(37)为可逆型，设计成在每旋转约405°之后反转旋转方向。
14.根据任一项前述权利要求所述的热成形压力机，其特征在于，所述旋转运动源(37)设计成驱动输出轴或动力驱动轴(38)，并且所述传动装置用作包括两个平行的轴线(x-x ；y-y)和凸轮(41)的减扭器-定位器组，所述凸轮(41)在周角中具有45°的停止角和剩余的315°的工作角。
15.根据权利要求14所述的热成形压力机，其特征在于，所述减扭器-定位器组包括: -支撑板或支撑轮(40)，所述支撑板或支撑轮(40)装配在所述动力驱动轴(38)上并具有与所述动力驱动轴(38)同轴的旋转轴线(y_y)；-一组辊(39)，所述一组辊(39)安装在所述支撑板或支撑轮(40)上以进行旋转，并且沿着中心位于所述支撑轮(40)的旋转轴线(y-y)上的椭圆分布在所述支撑板或支撑轮(40)上，所述凸轮构件(41)能够与所述辊(39)接合以将运动从所述动力驱动轴(38)传递至毂(27、28)，所述毂(27、28)与所述旋转轴线(x_x)成直线地被控制以驱动所述一对阴模(4,5)旋转。
16.根据权利要求15所述的热成形压力机，其特征在于，所述热成形压力机包括: -控制轴(50)，所述控制轴(50)安装在所述框架(3)中以旋转，并具有与所述一对阴模(4、5)的旋转轴线(x-x)大致平行的旋转轴线， -由所述程序控制装置(12)驱动的伺服电机组(51)， -联接至所述伺服电机组(51)的减速器(51a)，-支撑所述阳模(7)的模保持器框架(58)，以及 -至少一个连接杆(52、53)，所述至少一个连接杆(52、53)使其头部安装在所述控制轴(50)上以进行旋转并且使其脚部铰接至固定于所述模保持框架(58)的相应的铰接销(54、55)，由此，随着所述控制轴(50)的旋转，所述模保持器(58)和所述阳模(7)完成与所述阴模对(4、5)的角行程同步的靠近或远离行程，从而使所述阳模可控制地与位于模制位置的阴模接合，并且在所述阴模朝向所述卸取位置角度地移动之前使所述阳模从所述阴模移除。
17.根据权利要求16所述的热成形压力机，其特征在于，所述热成形压力机包括用于引导所述模保持器(58)的多个引导部或柱体(59)。
18.根据任一项前述权利要求所述的热成形压力机，其特征在于，所述热成形压力机包括位于所述阴模(4、5)中的模内切割装置，所述模内切割装置由所述驱动装置(8)控制。
19.根据任一项前述权利要求所述的热成形压力机，其特征在于，所述基座(2)被构造为桥状。
20.根据权利要求19所述的热成形压力机，其特征在于，所述基座(2)使其至少一部分可移除地固定至所述基座的其余部分并使所述至少一部分设计成支撑所述框架(3)。
21.根据权利要求16所述的热成形压力机，其特征在于，所述热成形压力机包括进给器组(9)，所述进给器组(9)设计成与所述阳模(7)的运动同步地将所述片状材料(9a)间歇地进给到所述阴模对(4、5)与所述阳模(7)之间的区域中，在所述区域中，所述片状材料(9a)由操作性地连接至所述模保持器(58)的一对滑动引导装置支撑。
22.一种用于通过根 据权利要求1所述的热成形压力机对可热成形的片状材料进行热成形以获得热成形物体的方法，所述方法包括: -间歇地将可热成形的片状材料(9a)进给到处于模制位置的阴模(4、5)与处于从所述阴模(4、5)移除的位置的阳模(7)之间； -移动所述阳模⑵靠近所述阴模(4、5)，并且同时，伴随着所述阳模(7)在所述片状材料(9a)上施加变形作用以穿入到所述阴模(4、5)内的至少一个热成形腔或座(13)中而进行热成形； -移动所述阳模(7)离开所述阴模(4、5)； -通过所述驱动装置￠)的所述传动装置(41)进行所述阴模对(4、5)绕其旋转轴线(x-x)的180°的角行程，以将所述阴模(4、5)连同容置在其内的所述热成形物体(TO)转移到与所述模制位置在直径方向上对置的卸取位置，并且同时将所述阴模对中的另一个阴模(5、4)转移到模制位置； -同时将新的可热成形的片状材料(9a)进给到在处于移除位置中的阳模(7)与移向模制位置的阴模(4、5)之间； -从处于卸取位置的所述阴模卸取所述热成形物体(TO);以及 -开始新的热成形循环。
23.一种用于通过根据权利要求18所述的热成形压力机对可热成形的片状材料进行热成形以获得热成形物体的方法，所述方法包括: -间歇地将可热成形的片状材料进给到处于模制位置的阴模与处于从所述阴模移除的位置的阳模之间；-移动所述阳模靠近所述阴模，并且同时，伴随着所述阳模在所述片状材料上施加变形作用以穿入到所述阴模内的至少一个热成形腔或座中而进行热成形； -对每个热成形物体进行模内切割以使其与废料分离； -移动所述阳模离开所述阴模； -通过所述驱动装置的所述传动装置进行所述阴模对绕其旋转轴线的180°的角行程，以将所述阴模连同容置在其内的所述热成形物体转移到与所述模制位置在直径方向上对置的卸取位置，并且同时将所述阴模对中的另一个阴模转移到模制位置； -同时将新的可热成形的片状材料进给到在处于移除位置中的阳模与移向模制位置的阴模之间； -从处于卸取位置的所述阴模卸取所述热成形物体；以及 -开始新的热成形循环。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述热成形物体(TO)的卸取通过每个热成形腔(13)的所述底部(14)的运动而发生。
25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述热成形物体(TO)的卸取通过对所述热成形物体(TO)的强制性抽吸而发生。
26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述阳模(7)离开所述阴模(4、5)的时间间隔约 为650毫秒。
全文摘要
一种用于对可热成形的片状材料(9a)进行热成形，以获得至少一个热模制的物体的压力机，该压力机具有支撑基座(2)；一对阴模(4、5)，所述一对阴模(4、5)被支撑在该支撑基座(2)上以绕旋转轴线旋转；用于所述一对阴模(4、5)的驱动装置(6)；从该支撑基座(2)延伸的支撑框架(3)；阳模(7)，该阳模(7)在所述一对阴模(4、5)处可移动地支撑在该支撑框架(3)中；用于该阳模(7)的驱动装置(8)，该驱动装置(8)适于与所述一对阴模(4、5)的角行程同步地移动该阳模(7)以使其打开-闭合；以及用于所述驱动装置(6、8)的程序控制装置(12)。
文档编号B29C51/00GK103085258SQ201210419048
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月26日 优先权日2011年10月27日
发明者贾恩卡洛·比索利 申请人:奥姆维机械有限公司