用于调节由热塑性材料制成的管道的机器和相关方法与流程

本发明涉及用于调节由热塑性材料制成的管道的机器。

更具体地，本发明涉及扩口机，即，设计为成型由塑料材料制成的管道中的端部扩口。

本发明也涉及用于调节由热塑性材料制成的管道的方法。

背景技术：

在设计为制造用于递送和/或排放流体的管道(例如，在建筑工程、排水网络、饮用水分配网络和下水道网络中使用)的由热塑性材料制成的管道的生产中，扩口机用于将管道的端部部分成形为特征性的“钟(扩口)”的形状，其具有相对于管道的普通直径更宽的形状(所谓的“承插口，bellandspigot”)，并且用于将形成导管的管道相继连接在一起。管道未成形的端部通常插入在导管中上游或下游的管道的扩口形端部中。

扩口机一般是自动的，能安装在挤压成型生产线中，并且在该生产线中接纳待加工的一件或多件经切割的管道。

大部分扩口机用热成型工艺制成在管道的端部上的扩口。扩口机装备有用于加热待成形的管道的端部的至少一个炉子和成形设备，其通过使用合适的模具使管道经加热的端部成型为扩口的形状。

一种广泛的应用是通过用主轴、也称为垫(特别是在upvc管道的情况中，即未增塑的聚氯乙烯的情况中)来模制的管道的端部的成形。主轴或垫再现了待成型的扩口的内部形状。为了以扩口的形状成型管道的端部，垫被插入在管道内侧、在待成形的端部处。

在常规类型的扩口机之中，应注意的是与本发明相同申请人的专利文献ep0684124中示出的扩口机的类型。

上述专利文献描述了对于优化生产过程明显有利并且适于加工较短的管道(直到0.5m，其应加上扩口的长度)的自动扩口机的构造。典型地，其由多个工位构成，管道被运输到该多个工位以执行各种操作步骤。

第一工位接纳沿着挤压成型生产线的经切割的管道。在该工位中，通过使用合适的定位设备，管道纵向地移动，并且被从跟着它的管道分离，且然后停在始终与挤压成型的轴线对齐的精确的位置中。

管道然后从该工位该横向地移动，以将其放置在另一加工工位。

因此，更详细地，来自挤压成型生产线并且被切割成件的管道然后定位在两个加热工位中和成型工位中，这些工位并排放置。

当管道定位在第一加热工位中时，第一加热工位的炉子从初始的收回位置朝向管道前进，直至将待加热的管道的端部包封在其内侧。在第一加热工序结束时，炉子收回，并且被释放的管道横向地移动且定位在第二加热工位前，在该第二加热工位中执行与第一加热工位相同的运动。

在加热工序之后，在第二炉子收回的情况下，管道定位在成型工位处，并且接着在成型主轴前进穿透管道之前由夹持件夹持和锁定。根据待加工的管道的材料制成为不同类型的成型室与主轴一起朝向管道馈送。

更具体地，在通常用于建筑排水的由聚丙烯(pp)制成的管道的加工中，扩口的成型便利地借助例如与本发明相同申请人的名义的专利文献ep0700771中所示出的设备实现；在该设备中，成型室包括不同的元件：外模具(用于成型扩口的外部形状)、内垫(用于成形和校准扩口的内表面)和在垫上滑动的凸缘(用于成形扩口的边缘)。加热炉也可根据待加工的管道的材料制成为不同的类型。对于pp管道的加工，炉子一般是外部接触型，即，由金属夹持件构成、具有半圆形状，夹持件是热控制的，其在管道的端部部分的外表面上闭合以成型扩口。

当扩口的成型和冷却两者均已完成时，成型室收回，而从相应的夹持件释放的管道横向地移动也被排到扩口机之外。

为了优化处理周期的时间安排，借助刚才描述的解决方案已进行了对加热工序便利的划分。

为了进一步增大扩口机的生产力，采用了多扩口机解决方案，即，其中，在定位工位之后，管道能被以每组两个或更多个管道成组地拾取。管道的这些组然后同使移动，并且在用于加热和成型-冷却扩口的工位中同时加工。

出于加热装置和成型模具的尺寸和复杂性的原因，该解决方案通常仅用于加工小直径管道，即，通常是具有不大于160mm的直径的管道。

在准备用于多扩口的扩口机中，上述用于定位管道的装置因此构造为管理的不是单独的管道而是管道的组，例如三个管道的组，像通常对于更小的直径发生的那样，例如在直径小于125mm的情况下的，该装置目的是将管道在各个加工工位之间运送。

准备为用于多扩口的扩口机，由于设计为在每个工位中同时加工组中的各个管道的多重性，具有相当大的总体尺寸，特别是沿横向于挤压成型的方向的方向。

更具体地，按比例更大的总体尺寸的增加源自用于成型管道的工位的增加，由于在各工位处存在管道的形状的变宽，由于扩口的成型。

过大的横向尺寸会使得机器难以运输，并且难以安装在挤压生产线中，由此也使得销售是困难的。

此外，机器较高的横向延伸量涉及将管道从一个工位运送到下一个工位的较长路径的缺点，由此不利地影响了总体加工时间/周期。

发明公开内容

本发明的目的是提出一种扩口机和方法，其克服了现有技术的缺点。

本发明的另一目的是提出一种用于对由热塑性材料制成的管道进行扩口的机器，设定为用于多扩口，其允许了较高的生产速度。

根据本发明，由包括在一个或多个所附权利要求中描述的技术特征的扩口机和用于扩口的方法实现了在以下描述中更明了的这些目的及其它。

附图简述

参照上述目的，本发面的技术特征在以下权利要求中清楚地描述，而它们的优点从以下详细描述中、参照示出了作为非限制性示例提出的一个实施例的附图是明了的，在附图中：

-图1是根据本发明的用于调节由热塑性材料制成的管道的机器的优选实施例的示意立体图；

-图2是图1示出的机器的示意前视图，其中切去了一些部分以更好地示出其它部分；

-图3和图4分别是出于两个不同的使用构造中的、图1示出的机器的细节的从上方观察的示意立体图；

-图5是图3示出的细节的示意侧视图，其中切去了一些部分；

-图6是图4示出的细节的示意侧视图，其中切去了一些部分；

-图7是根据图5的线vii-vii的剖视图；

-图8是根据图5的线viii-viii的剖视图；

-图9是根据图6的线ix-ix的剖视图；

-图10示出根据图6的平面x-x的剖视图；

-图11是图1示出的机器的变型实施例的示意前视图，其中切去了一些部分以更好地示出其它部分。

本发明优选实施例具体描述

参照图1，附图标记1标示根据本发明制成的用于加工由热塑性材料制成的管道的机器整体，具体是所谓的扩口机，即，设计为成型相应的端部扩口。

如图1所示，机器1具有沿着预先确定的第一直线方向d1延伸的传送带2，来自位于机器1上游的未示出的挤压成型生产线的管道3被沿着该传送带进行馈送。

如图2所示，机器1具有下文中更详细地描述的多个操作工位(站)，其沿着预先确定的第二方向d2并排定位，该第二方向与上述第一方向d1成直角。

在本说明书中，术语“管道”优选地表示用已知的方式通过从由对热塑性材料挤压成型产生的连续管道切割制成的管道件。

方向d1也构成挤压成型的管道的延伸的纵向方向以及沿着带2馈送的、从其制成的件3的纵向方向。

再次参照图2，与传送带2相邻地，机器1包括用于积聚来自带2的、由热塑性材料制成的管道3的工位4。

在积聚工位4处，管道3布置为并排，并且相互平行和平行于纵向延伸的上述第一预先确定方向d1。

机器1包括用于拾取的臂p，设计为从传送带2拾取单独的管道3，并且将它们放置在上述积聚工位4处在相应的预先确定的位置中。

如图2所示，在积聚工位4的右边，机器1具有用于加热管道3的第一工位5和第二工位6。

在第二加热工位6的右边，机器1包括成型工位7，在该成型工位处，管道3的一个端部3a成形为扩口的形式。用于成形为扩口的形状的工位7也已知为扩口工位。

加热工位5、6包括已知类型的并且不更详细地描述的相应的加热装置，其设计为对抵靠它们的管道3的端部3a进行加热。

有利地，存在两个加热工位5、6从而优化机器1的生产能力。

换言之，如在介绍中提到的，对加热过程的划分有利地使得能够增加扩口机1的效率，由此由于对加热管道3的端部3a的等待时间的长度急剧减少而最大程度地利用了成型工位7的生产力。

如图1所示，机器1包括用于支承和滑动管道3的表面8，沿着表面8，管道3被保持出于平坦的水平位置中，并且此外具有相继滑动到在各个操作工位5、6和7处的位置的可能性。

表面8是基本已知的类型的，并且将因此不会进一步描述。

如图1和图2所示，机器1包括定位设备9，其设计为在积聚工位4处拾取管道3的组g，并且将它们在机器1的各个操作工位5、6、7之间运送，使它们在表面8上滑动。

定位设备9包括多个抓持元件10，设计为在上方与管道3接触。

每个抓持元件10具有接触部分11，接触部分具有凹入形状，以便确保与具有不同直径的管道有效接触。

上述抓持元件10根据第二预先确定的方向d2相继并排布置，数量上等于组g的管道3的数量，由此限定相应的架子12。

在附图中示出的机器1的示例实施例中，组g由三根管道3形成，并且因此存在构成每个架子12的的三个抓持元件10。

如图1所示，定位设备9包括用于支承上述架子12的许多支架13，支架13能在相应的架子上的各个位置4、5、6、7之间沿着预先确定的第二方向d2移动，支架13为已知类型且未详细示出。

在附图中示出的实施例中，每个支架13支承沿着上述第一方向d1彼此对齐的四个架子12，使得与组g的三个管道3接合的每个架子12的对应的抓持元件10保持管道3相互平行且平行于第一方向d1。

更具体地，如图3所示，每个支架13包括用于支承架子12的框架14。

如图3所示，框架14包括上梁15和从梁15下方伸出的多个臂16。

每个架子12一个的臂16具有三角形，带有中央开口17用于机械部件通过。

倾斜部12并且更具体是限定它的抓持元件10与臂16在相对的下侧16a处接合。

更具体地，如图7和图8清楚示出的，抓持元件10由相应的动子18、19弹性地支承。

抓持元件10的动子18以成一体的方式固定到臂16的下侧16a。

因此，动子18相对于固定框架14是固定的动子。

两个外抓持元件10的动子19固定到两个相应的滑动件20、21，其由臂16的下侧16a可滑动地支承。

更具体地，如图8所示，两个滑动件20、21具有相应的接合部分20a、21a，其可滑动地插入在制成在臂16的下侧16a中的引导槽22、23内。

也由于上述引导槽22、23，下侧16a限定了形成两个动子19的滑动引导件的直线部分。

动子19因此如下文中更详细地描述的是能相对于框架14移动的动子。

l形滑动件20、21出现在臂16的下侧16a上方，以部分地在具有相应的部分的上述开口17内延伸。

在上述相对的上部部分，两个相应的第一和第二连杆24、25的第一纵向端部24a、25a在滑动件20、21上枢转。

在与刚刚提及的相对的第二端部24b、25b附近，连杆24、25在曲柄26上枢转。

有利地，曲柄26是t形的。

曲柄26则又与相对的枢转轴线a一起由托架27可转动地支承，托架27固定到三角形臂16并且在上述开口17内突出。

如图3中的示例所示，曲柄26可操作地连接到驱动杆28，驱动杆平行于第一方向d1纵向延伸。

每个支架13有利地具有单个杆28，其设计为接合出现在支架13中的所有架子12。

杆28可操作地连接到致动器元件29的移动部分。

有利地，根据在附图中示出的实施例，致动单元29是气动型的。

有利地，根据未示出的可能的变型实施例，致动器单元29是电气型或液压型的。

如果要求致动器单元29的两个位置(如在附图中所示的情形的)，有利地选择气动型致动器。

当在另一方面需要许多位置时，电气或液压致动器是优选的，由于对其运动精确控制的容易性，例如通过编码位置传感器。

上述杆28、曲柄26、连杆24、25和滑动件20、21以其整体限定了运动学机构30，用于控制动子19和连接到它们的相关的抓持元件10。

运动学控制机构30可操作地插设在致动器单元29与可动动子19之间，可整体地借助相应的抓持元件10滑动。

运动学控制机构30和致动器单元29以其整体限定了用于倾斜部12的抓持元件10的相对运动的装置31，构造为改变抓持元件10和与抓持元件接合的管道3之间的相互距离。

图7和图9示出接着致动器单元29的操作，能沿着臂16的下侧16a移动的滑动动子19。

更具体地，从图7示出的构造开始，在该构造中，固定的和可动的动子18、19处于朝向彼此移动的状态中从而限定与相应的抓持元件10接合的管道3之间的、预先确定的第一中心到中心距离x1，致动器单元29被驱动，其沿箭头f1的方向收回相对可动的部分。

借助驱动杆28的致动器29的可动部分沿箭头f1的方向的运动(未示出)导致连接的曲柄26围绕其枢转轴线a逆时针的转动。

参照图7，曲柄26的转动被认为是逆时针的。

曲柄26的逆时针转动因此导致第一和第二连杆24、25沿图9中标示的相对箭头的方向移动，由此驱动相应的滑动件20、21。

接着由连杆24、25引起的拉动，滑动件20、21以滑动的方式相对于又臂16的下侧16a构成的引导件运动，运动远离彼此。

因为每个滑动件21、21由相应的可动动子19连接到相应的抓持元件10，所以抓持元件10将经历对应的远离彼此的运动，如图9所示。

为此原因，考虑图9和图10，固定的和可动的动子18、19处于运动远离彼此的状态中，从而限定在与相应的抓持元件10接合的管道3之间的预先确定的、第二中心到中心x2。

图3和图4参考示出上文参照单个架子12描述的整个支架13构造。

更具体地，图3示出与三根管道3的组g接合的支架13，该三根管道位于距彼此达由第一预先确定的中心到中心距离x1限定的相互距离。

另一方面，图4示出与三根管道3的同一组g接合的同一支架13，以及已成型在管道3上相应的端部3a上的扩口，三根管道处于距彼此达由预先确定的第二中心到中心距离x2限定的不同的相互距离。

有利地，第二预先确定的中心到中心距离x2大于第一预先确定的中心到中心距离x1。

参照图3、图4，上述参照架子12描述的可动动子19和相关的抓持元件10的运动在此应考虑为由支架13支承的所有四个架子12执行的。

换言之，关于支架13，每个架子12具有相应的可动抓持元件10，其以与相邻的倾斜部12的对应的抓持元件10同步的方式移动。

该同步性是通过运动学机构30实现的，其致动是由所有架子共用的杆28给出的。

上述致动器元件29和运动学控制机构30一起限定了用于抓持元件10的相对运动的装置31，用于定位设备9。

如上所述，运动装置32设计为在机器1的各个工位4、5、6、7之间运送期间，改变抓持元件10和在相关的组g中与它们接合的管道3的相互距离。

现在给出根据本发明的方法的简要描述，作为示例示出参照附图中示出的机器1的优选实施例的致动步骤。

根据本发明的用于调节由热塑性材料制成的管道3的方法包括多个步骤。

第一步骤是将具有相等直径的多个管道3馈送到积聚工位4，并且因此将管道3以预定数量定位在组g中，例如如附图中示出的三个。

在上述组g中，管道3定位为在一旁并且彼此平行，彼此间隔开第一预先确定的中心到中心距离x1。

随后的步骤是将管道3的组g从积聚工位4运送到第一操作工位，在第一操作工位处管道3经受第一调节。根据所示的实施例，第一操作工位由用于加热管道3的端部3a的第一工位5限定。

再次参照附图，这之后是将组g运送到另一加热工位6，在其中完善对管道3的端部3a的加热。

管道3的组g因此被运送到另一操作工位7，在该处每个管道3经受第二次调节：先前经加热的相关的端部3a成型为扩口的形状。

根据本发明的方法包括这样的步骤，在将管道3的组g从上述工位4、5、6之一运送到另一工位5、6、7期间，将组g的管道3之间的相互距离从上述预先确定的第一中心到中心距离x1改变为预先确定的第二中心到中心距离x2，管道例如在积聚工位4处处于该预先确定的第一中心到中心距离。

有利地，上述管道3之间的距离方面的变化发生在例如加热工位5、6处的较小的中心到中心距离x1与在成型工位7处较大的中心到中心距离x2之间。

根据本发明的方法便利地适于执行被抓持的管道3的相互运动远离，以在被抓持的管道3的组g从加热工位6到扩口工位7的平移运动期间或至少部分地与其同时地将它们从中心到中心距离x1运动到更大的中心到中心距离x2。以此方式，用于改变中心到中心距离的动作并不产生不利的影响，即，不会增加机器工作周期的时间。

下文中示出的是根据本发明的用于调节由热塑性材料制成的管道的机器1的某些功能性方面，举例通过附图中示出的优选实施例示出了工作周期。

图3中示出的构造示出了支架13，而它支承三根管道3的组g，其中，各管道3位于距彼此由第一中心到中心距离x1限定的距离。

然而，其中管道3处于朝向彼此运动的状态，中心到中心距离x1优选地表示了管道3之间的最小距离，在该最小距离下能够在工位5和6处执行它们的加热，这对于随后的成型步骤是要求的。

另一方面，图4中示出的构造是相对于同一支架13的，而它支承三根管道3的同一组g，其中，然而，各管道3位于距彼此由第二中心到中心距离x2限定的距离。

然而，其中管道3处于间隔开的状态，中心到中心距离x2优选地表示了管道3之间的最小距离，在该最小距离下能够在工位7处执行相关的端部3a上的扩口的成型。

如可从图3和图4中清楚地推断的，因为成形为扩口的形式的端部3a涉及管道3的形状的变宽，没有成型为扩口的形状的端部3a的管道3之间的最小距离(和相关的中心到中心距离x1)明显小于配备有成型为扩口的形状的端部3a的管道3之间的最小距离(相关的中心到中心距离x2)。

简而言之，通过使用根据本发明的机器1和方法，由于配备有用于管道3的运动的装置31的定位设备9，能够根据管道3必须经受的各种加工操作而使管道3之间的距离最小化。

换言之，如果在工位7处待执行的成型工序要求在管道3之间的预先确定的距离(中心到中心距离x2)，由于根据本发明的解决方案，能够在剩余的操作步骤期间将管道3定位在这样的情形中，其中它们彼此靠近，处于距彼此更小的距离(中心到中心距离x1)。

在图11中示出的变型实施例中，不像上文参照图1和图2描述的机器实施例(对于有所有剩余的部分共同地参考对于其的描述)，机器1包括定位为与成型工位7相邻的、用于在扩口内插入密封件的操作工位32。

换言之，在基本已知类型且未详细示出的操作工位32处，未示出地，执行步骤以将密封件插入在成型在管道3的端部处的扩口的也未示出的合适的座部中。

在这类机器中，相关的定位设备9包括配备有相关的架子12的特定的支架13，该支架构造为使管道3从成型工位7运动到用于插入密封件的工位32。

用于插入密封件的、位于相关的操作工位32处的设备的构造有利地这样在尺寸和构造效率方面优化，通过选择管道3之间合适的中心到中心距离，其一般与在成型工位7处存在的距离不同。

也是在该情况下，根据本发明的解决方案有利地应用于在将密封件插入在扩口中的步骤之前改变管道3之间的中心到中心距离。

更具体地，为了不增加工作周期时间，也在该情形中有利的是，在将管道3的组g从成型工位运送到用于插入密封件的操作工位32的步骤期间，执行抓持元件10的相对运动。

根据本发明的解决方案实现了预设的目的并且带来了重要的优点。

基础地，由于能够使在各个工位之间被运送的管道3之间的距离最小化，根据本发明的机器1也使横向尺寸、即根据第二方向d2的尺寸最小化。

实际上，借助根据本发明的机器和方法，由扩口成型工位7的设备设定的管道3之间的较大的中心到中心距离x2不一定必须也在其它积聚和加热工位4、5、6中重现，因为在这些工位中和在相关的运送期间可以维持较小的中心到中心距离x1。

机器1沿横向方向较小的总体尺寸也导致在一个工位与另一个工位之间、由每个支架13覆盖的较小的路径，由此对于相同的运送速度减小了完成管道3的加工所需的时间。

因此，借助根据本发明的方法实现的沿横向方向较小的总体尺寸也允许了机器改进的可运输性和在挤压成型生产线中较简单的相关安装。

由于成型工位7的形状而必需的、不同于且小于中心到中心距离x2的中心到中心距离x1的实现允许了安装在工位5和6中的加热炉更紧凑的构造。

该紧凑的构造是更有利的，因为它使得能够实现更好的能量效率，具有随之发生的由于电力消耗导致的更低的运行成本。炉子甚至将会更轻，并且因此对于实现在将炉子接合到加工的管道和从加工的管道脱开期间更短的用于使炉子运动的时间是有利的。

扩口机通常准备为用于加工具有不同直径和厚度的管道。对具有特定的直径和厚度的管道的加工是通过在各个工位中(进入、积聚、加热和密封件配装)使机器配备有合适的、成形为用于管道的特定尺寸的附件来执行的。当被加工的管道的尺寸改变时，这些附件必须被替换。

例如，设计为用于加工用于建筑的排水管的典型的扩口机能够配备有合适的附件、加工具有32、40、50、75、90、110、125和160mm的外直径的管道。为了在不对总体尺寸和各种操作工位之间的距离产生不利影响的情况下增大扩口机的生产能力，便利地仅对具有较小的直径的管道采用多扩口工序，保持在扩口机中相同数量的加工工位和它们之间相同的距离。明显地，加工的多重性越大，机器的生产能力越高。此外，制造相对于管道的尺寸较大的加热炉是不便利的，因为这会减小炉子的能量效率(具有对于尺寸过大的金属质量不必需的加热)。也显然的是，炉子相对于管道的尺寸越大，则热损耗越大。

扩口的多重性是在成型工位中通过将扩口的尺寸与能安装在成型工位中用于成型扩口的模具的最大尺寸进行比较而定义的，但是它也是在加热工位中通过将管道的尺寸与能安装在加热工位中的炉子的附件的最大尺寸进行比较而定义的。例如，关于直径75mm的管道，在具有预先确定的中心到中心距离x2的成型步骤期间三重扩口会是可行的，但是由于加热炉较小的尺寸，具有中心到中心距离x2的三个管道可能会确定炉子附件，其对于安装在加热工位的炉子中是过大的。因此，对于该直径，由于加热工位所施加的尺寸限制，在该扩口机中仅双重扩口是可行的。

借助根据本发明的解决方案，然而，小于x2的中心到中心距离x1可施加在构成组g的管道之间，其与一次加热三根管道可兼容；因此，在完成加热步骤时(其中炉子从管道分离)，将中心到中心距离从x1改变为x2因此导致了用三重扩口加工的可行性；所有这些带有扩口机生产速率的增长，其相对于双重扩口潜在地大30％。