吹制期间制动拉伸棒的容器成型方法与流程

本发明涉及利用塑料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或称pet)制的粗坯通过拉伸吹制粗坯来制造容器。

背景技术：

通常，容器具有主体、在主体下端封闭主体的底部、以及在主体上端敞开以允许容器灌装和排出的颈部。

为制造容器，将预先加热至高于材料玻璃化转变温度(在pet的情况下约为80℃)的温度的粗坯(未经加工的预型件或由未经加工的预型件经过预先成型作业获得的中间容器)引入模具中，模具配有限定具有容器型腔的模腔的壁；以及由颈部将压力流体如压力气体(一般是空气)注入到粗坯中，以使材料贴靠在模具壁上。注入一般以两道工序进行：预吹制工序，预吹制工序在于以一般为5至10巴之间的所谓预吹制压力注入流体；接着是吹制工序，其在于以高于预吹制压力、一般为20至40巴之间的所谓吹制压力注入流体。

在预吹制时，通过加热软化的材料形成泡体，泡体同时沿与模具的主轴线平行的轴向方向、及沿与模具的轴线垂直的径向方向膨胀和展开。当吹制启动时，材料已经与模具壁接触，但是成型尚不完全。吹制允许材料紧贴在壁上，从而完全成型。

为避免任何的容器偏离轴线及确保材料的良好分布，使用可在模具中轴向移动的棒迫使粗坯轴向拉伸。该棒具有的远端会推压粗坯底部，直至使之贴靠在具有容器底部型腔的模底上。

长时间以来已知用气动作动筒控制拉伸棒的运动，例如参见法国专利fr2662631(dynaplast)。作动筒的气动供给一般通过简单连接于7巴(100psi(磅/平方英寸))压缩空气管线加以确保，拉伸棒的速度由凸轮进行机械调节。

近来提出过用电磁控制取代气动控制，参见法国专利fr2798093或者其美国同族专利us6722868，这两者皆在sidel公司名下。该技术具有既节省压力空气又限制使用磨损部件(磁控制无接触地进行)的双重优点，趋向于逐渐取代较早的性能不太好的气动控制。

优选的是，拉伸棒在吹制期间保持靠于模底上(而容器材料位于拉伸棒与模底之间)，以避免材料在吹制压力的作用下发生任何滑动，当容器底部(因而模底)具有复杂凸起时尤其如此。实际上，滑动会导致材料在底部上的不均匀分布，从而产生容器的机械强度和平衡问题。

但是，容器中的压力对拉伸棒的远端产生轴向阻力，这种轴向阻力趋向于使拉伸棒离开模底(即使拉伸棒上升)。因此，在气动控制时，作动筒尺寸必须确定成使得对拉伸棒施加大于阻力的驱动力。而在电磁控制时，拉伸棒保持就位要消耗大量电流，而容易引起控制磁路过热。

技术实现要素：

因此，一种目的是在吹制期间方便保持拉伸棒，使得避免控制系统的机械组成件的任何尺寸过大(在气动控制的情况下)或者限制电耗量(在电动控制的情况下)。

为此，首先提出一种容器制造方法，用于在成型设备中利用塑料制的粗坯制造容器，成型设备配有：

－模具，其配有壁和模底，壁限定具有容器型腔的模腔，沿主轴线延伸，模底在壁的下端封闭模腔；

－注入装置，其具有预吹制回路和吹制回路，预吹制回路配有预吹制压力流体源，吹制回路配有吹制压力流体源，吹制压力高于预吹制压力；

－拉伸单元，其具有活动部件，活动部件包括拉伸棒，拉伸棒能相对于所述壁在高位和低位之间轴向移动，在高位，拉伸棒在模腔之外延伸，在低位，拉伸棒的远端位于模底附近；

该方法相继包括：

－在拉伸棒高位进行的将粗坯引入到模具中的工序；

－预吹制工序，预吹制工序包括以下操作：

-通过预吹制回路注入预吹制压力流体到粗坯中；

-使拉伸棒从高位移动到低位；

－吹制工序，其包括通过吹制回路注入压力高于预吹制压力的吹制压力流体到粗坯中的操作；以及

－拉伸棒在低位的机械制动操作。

该方法还可包括在吹制工序之后的容器降压工序，在这种情况下，在降压工序启动的同时完成拉伸棒的机械制动操作。

拉伸棒的机械制动优选在吹制工序的至少一部分期间进行。

另外，拉伸棒在低位的机械制动操作可启动于：

－预吹制工序结束之前，

－预吹制工序结束时，或者

－吹制工序启动之后。

模底可安装成能相对于壁在模底脱离模腔的收起位置与模底封闭模腔的伸出位置之间活动；在这种情况下，制造方法可包括冲击操作，冲击操作在于在吹制工序的至少一部分期间使模底从模底的收起位置起向其伸出位置移动。在这种情况下，对拉伸棒的制动足以防止拉伸棒从模底移开，同时允许拉伸棒在模底推力作用下升高。

其次还提出一种容器制造机，用于利用塑料制的粗坯制造容器，容器制造机包括成型设备，成型设备配有：

－模具，其配有壁和模底，壁限定具有容器型腔的模腔，沿主轴线延伸，模底在壁的下端封闭模腔；

－注入装置，其具有预吹制回路和吹制回路，预吹制回路配有预吹制压力流体源，吹制回路配有吹制压力流体源，吹制压力高于预吹制压力；

－拉伸单元，其具有活动部件，活动部件包括拉伸棒，拉伸棒能相对于所述壁在高位和低位之间轴向移动，在高位，拉伸棒在模腔之外延伸，在低位，拉伸棒的远端位于模底附近；

－控制单元，其被程控以控制拉伸棒从高位向低位或反过来从低位向高位移动，以及控制相继注入来自预吹制回路和吹制回路的流体到置于模具内的粗坯中；

在容器制造机中：

－拉伸单元具有由控制单元控制的机械制动器，机械制动器配有致动器和固连于致动器的制动块，制动块能在释放位置与制动位置之间活动，在释放位置，制动块脱离活动部件，在制动位置，制动块与活动部件接触；

－控制单元被程控以在将来自吹制回路的流体注入到粗坯中的期间控制所述制动块向其制动位置移动。

附图说明

根据下面参照附图对实施方式所作的说明，本发明的其他目的和优点将体现出来，附图中：

图1是成型设备的局部剖面透视图，所述成型设备配有拉伸单元，表示在拉伸和预吹制启动之前；

图2类似于图1，其中，成型设备示出在吹制工序期间并且拉伸棒处于低位，而圆圈中表示定中心在拉伸棒的远端上的放大细部图；

图3是沿图2的iii-iii剖面的成型设备的横向剖面细部图，示出活动部件的机械制动器，其配有制动块，这里，制动块处于释放位置；

图4是定中心在制动块一端上的根据图3方框iv的剖面细部图；

图5类似于图4，示出制动块处于制动位置，在该制动位置，制动块贴靠在活动部件的互补部分上；

图6是线图，示出拉伸棒在一个完整成型周期期间的位置变化；在该线图上用数字标示出不同的容器成型工序和拉伸单元供电或断电工序。

具体实施方式

图1中示出通过拉伸吹制由塑料、尤其是pet(polyéthylènetéréphtalate)制的粗坯3成型容器2的成型设备1。粗坯3可以是未经加工的注射预型件(如在示例中)、或者是通过对未经加工的预型件进行一道或多道预先成型操作所获得的中间容器。

实际上，成型设备1与其他类似的成型设备一起安装在成型机的转动的循环输送装置上。

成型设备1由控制单元4自动地操控，控制单元4具有至少一个配有致动器的控制器(例如工业可编程自动化控制器api型：aut-matepr-grammableindustriel的首字母缩写)。

首先，每个成型设备1具有模具5，模具配有壁6和模底9，所述壁6限定具有待成型容器2型腔的模腔7，沿主轴线8延伸，所述模底9配有上表面10，该上表面具有待成型容器2底部的型腔。

模具5例如是文件夹型，具有两个半模5a、5b，这两个半模围绕一条公共铰链铰接在一起，打开这两个半模以允许相继地排出形成的容器2和引入一个粗坯3，所述粗坯3预先在布置于成型机上游的热调节机中进行过加热。

其次，每个成型设备1具有注射装置11，注射装置具有限定注射室13的喷嘴12。喷嘴12对准模具5安装，能相对于模具在分离位置与接合位置之间轴向活动，在分离位置，喷嘴12脱离模具以既可引入粗坯3到模具中，同时又可排出形成的容器2，在接合位置(图1至2中所示)，喷嘴12围绕粗坯3密封地贴靠在模具5上，以确保注射室13与粗坯3的内部流体连通。

另外，注射装置11具有预吹制流体回路14，其通过由控制单元4操控的预吹制电动阀16，使注射室13与预吹制压力流体源15进行流体连接。实际上，流体是气体，例如空气。预吹制压力例如为5至10巴之间。

另外，注射装置11具有吹制流体回路17，其通过由控制单元4操控的吹制电动阀19，使注射室13与吹制压力流体源18进行流体连接，其中吹制压力高于预吹制压力。实际上，流体是空气。吹制压力例如为20至40巴之间。最后，注射装置11具有除气回路20，除气回路通过也由控制单元4操控的通气电动阀21，使注射室13与自由空气进行流体连接。

第三，每个成型设备1具有拉伸单元22，拉伸单元配有：

－机架23，其固定在成型机的循环输送装置上，大致对齐模具5延伸；在示例中，机架在横截面上呈u形；

－活动部件24，其配有滑架25和拉伸棒26，拉伸棒26由近端27固连于滑架25，用于在成型过程中由与近端27相对的圆形远端28沿模具5的轴线8保持容器2；

－电动机29，其联接于活动部件24，用于在一些条件下确保该活动部件移动。电动机29连接于控制单元4，控制单元确保通过电路30控制对其供给交流电。

如图1和2所示，拉伸棒26穿过喷嘴12轴向延伸。在拉伸棒26与喷嘴12之间实现来自主源15和次源18的流体的密封性，例如通过由喷嘴12承载、且不管拉伸棒轴向位置如何都与拉伸棒26稳定接触的动态密封圈。

电动机29例如是线性感应电动机，具有：

－直线定子31，定子固连于机架23，通过回路30被供给电流以产生磁场，其在控制单元4的控制下直线移动，

－线性转子32，其固连于滑架25，面对定子31安装，承载一系列永久磁铁，这些永久磁铁与定子磁场同步地移动。

因此，滑架25(与拉伸棒26一起)安装成能相对于机架23(因而相对于模具5)在下列位置之间平移活动：

－高位(图1)，在该高位，拉伸棒26完全脱离模具5，甚至在安装于模具5中的粗坯3之外；

－低位(图2)，在该低位，拉伸棒26被接纳在模具5中，其远端28位于模底9附近，形成的(或者成型过程中的)容器2被夹置在模底9与拉伸棒26的远端28之间。

对活动部件24相对于机架23的直线导向由一个或多个卡箍33加以确保，所述一个或多个卡箍33固连于滑架25及与固连于机架23的一个或多个导轨34配合。这种导向足够精确以在定子31和转子32之间保持恒定的气隙35。

第四，成型设备1具有机械制动器36，其能使活动部件24相对于机架23固定不定，从而使拉伸棒26相对于模具5和模底9固定不动。

根据图3所示的实施方式，制动器36具有制动块37，制动块安装成能在制动位置(图5)与释放位置(图4)之间活动，在制动位置，制动块37与固连于活动部件24(更准确的说固连于滑架25)的导块(piste)38进行平面接触，以在制动块37与导块38之间的接合面处产生阻止它们相互运动的摩擦力，在释放位置，制动块37脱离导块38。

制动器36具有致动器39，致动器39配置成根据控制单元4的控制，使制动块37置于其位置中的一位置或另一位置。该致动器39可以是电动的，但是，根据图3所示的优选实施方式，致动器39是流体(液压或气动)式。更准确的说，在所示的实施例中，致动器39呈单作用作动筒的形式，具有筒体40和杆41，杆上安装有制动块37。

杆41固连于活塞42，活塞安装成能在筒体40中在制动位置与释放位置(图3)之间滑动，所述制动位置相应于制动块37的制动位置，所述释放位置相应于制动块37的释放位置。

筒体40固定(尤其是通过螺钉固定)在机架23上、例如机架外部上。开口43于是开在机架23中，以允许杆41通过。

筒体40由前壁44和后壁45封闭。杆41密封地穿过前壁44，与前壁一起限定室46，室中可注入压力流体。室46通过由控制单元4控制的电动阀48，与压力流体(例如空气或油)源49进行流体连通。在所示的实施例中，流体是空气，电动阀48是三通式：一通连接至电源49，二通连接至室46，三通连接到自由空气。

在活塞42与后壁45之间布置有至少一个复位弹簧47，这里，复位弹簧压缩工作，在所示的实施方式中，复位弹簧47是复式弹簧，具有两重同轴簧圈，从而增大弹簧刚度和其施加于活塞42上的压缩力。在室46中没有压力时(即当控制单元4通过电动阀48使室46连通到自由空气时)，复位弹簧47使活塞42(从而使制动块37)置于其制动位置。相反，在由控制单元4通过电动阀48控制的对室46中进行的流体注入则致使活塞42(从而致使制动块37)在抵抗弹簧47施加的复位力下向其释放位置转换。

制动导块38可以呈安装于活动部件24的附接件的形式，固定在滑架25上。根据图3、4和5中所示的实施方式，导块38呈t形，具有芯部50和板51，导块38由芯部50固定在滑架25上，板51相对于芯部50横向延伸。

制动块37具有端面52，在制动位置，端面52抵靠在板51上以对板施加摩擦力。

关于材料，制动块37可以如同盘式制动器摩擦片一样，用复合材料或者甚至陶瓷制成，复合材料包括加有纤维、尤其是玻璃纤维或碳纤维的有机基料。至于导块38，它如同制动盘一样，用钢、铸铁、碳纤维复合材料、或者甚至陶瓷制成。

由粗坯3(尤其是预型件)制造容器2，这首先包括在模具首先处于打开位置、然后处于闭合位置并且拉伸棒26处于高位(图1)下进行的将粗坯3引入到模具中的预备工序。

接着设置粗坯3的预吹制工序100，其包括以下操作：

-注入预吹制压力流体到粗坯3中；为此，控制单元4控制预吹制电动阀16开启，以使预吹制压力流体源15与注射室13(从而与粗坯3)进行流体连通；

-在拉伸棒26的下降工序110的过程中，使拉伸棒26从其高位移动到其低位(图2)；为此，控制单元4控制对电动机29供电。

预吹制致使粗坯3膨胀，直至粗坯与模具壁6和模底9仅部分地接触，预吹制压力不足以使粗坯3完全贴靠在壁6上。换句话说，不足以使粗坯成型。

用r标示阻力的合力(图2的细部圆圈中的白色箭头)，这些阻力是由在成型过程中在粗坯3中延伸的拉伸棒26的远端28、必要时对其可能具有的任何凸肩(或阶台)施加的压力(图2的细部圆圈中的黑色箭头)而产生的。

如图6所示，即便预吹制工序100和拉伸棒26的下降工序110交叠，但它们各自的开始时间和结束时间并不必然重合。特别是，拉伸棒26的下降工序110有利地在预吹制工序100之前启动，当拉伸棒26的远端28到达(通过估测)粗坯3的底部时则启动预吹制工序100，否则会产生粗坯3偏离轴线。在拉伸棒26的下降工序110的期间，制动器36保持在释放位置。

接着设置粗坯3的吹制工序200，其包括以下操作：

-在粗坯3中注入吹制压力流体；为此，控制单元4控制预吹制电动阀16关闭并控制吹制电动阀19开启，以使吹制压力流体源18与注射室13(从而与粗坯3)流体连通；

-在拉伸棒26的所谓锁紧工序210的过程中，使拉伸棒26在其低位固定不动(图2)，以便使夹置在拉伸棒26与模底9之间的材料保持于容器2底部中央，而避免该材料在吹制压力作用下发生任何滑动。

吹制使粗坯3材料紧密贴靠在模具5的壁6上和模底9上，从而使容器2成型。

吹制电动阀19在预定的时间(实际上为零点几秒)期间保持开启，在该时间期间，材料经历与壁6接触、冷却(或者相反退火，这取决于壁6要冷却还是要加热)，其趋向于使材料固化，从而固定容器2形状。

当拉伸棒26接触到模底9(通过夹置在棒与模底之间的容器2材料)时——控制单元4可检测或者估测这种接触，为此被编程控制的控制器控制停止对电动机29供电，以避免其任何过热。因此，设置拉伸棒26在低位的机械制动操作。这种机械制动这样实现：根据为此被程控的控制单元4的指令激活制动器36，即通过电动阀48向致动器39的室46供给流体(来自流体源49)，从而致使制动块37转换到制动位置。制动块37上因与制动导块38接触而产生的摩擦力补偿所述合力r，足以确保拉伸棒26在吹制期间的固定不动。

制动器36的激活启动拉伸棒26的锁紧工序210。根据一种实施方式，锁紧工序210的启动与吹制工序200的启动同时进行。但是，拉伸棒26的锁紧工序210的启动与吹制工序200的启动不是必然同时进行，因为拉伸棒26与模底9的接触可比预吹制工序100的结束更早进行，或者如图6所示更晚进行。

因此，在更晚进行的情况下，如图6所示，吹制工序200的启动(即控制吹制电动阀19开启)则先于拉伸棒26在低位的锁紧工序210的启动。鉴于电动阀(特别是吹制电动阀19)的响应时间以及在粗坯3中建立吹制压力所需的时间(零点零几秒)，拉伸棒26的锁紧工序210的开始相对于吹制工序200的开始的延迟仅为表观的。由于制动块37的行程短，其从释放位置到制动位置的转换也极短(约为零点零一秒)，以致实际上在粗坯3中的压力达到吹制压力之前，拉伸棒26被有效固定在低位。换句话说，合力r绝不会达到足以使拉伸棒26从其低位升高的数值。

在变型中，当拉伸棒26在预吹制工序100结束之前到达模底9时，预吹制工序200的启动可晚于拉伸棒26的锁紧工序210的启动。

可以看出，拉伸棒26在吹制期间未被机械制动的情况下，需要在吹制期间保持对定子31完全供电，这会引起定子31快速过热，由于拉伸棒26挡靠在模底9上，转子32则会保持被锁紧在位。

但是，可考虑在锁紧工序210期间保持对定子31部分供电，以为制动器36对拉伸棒26施加的机械力增添电磁分力(而这不会引起定子31过热)。

拉伸棒26的锁紧工序210在吹制工序200的至少一部分期间延续。在图6所示的实施例中，锁紧工序210与吹制工序200同时结束，控制单元4同时控制(考虑响应时间)制动器36向其释放位置转动和控制吹制电动阀19关闭。

在变型中，锁紧工序210可在吹制工序200结束之前终止。在这种情况下，控制单元4提早控制制动器36向其释放位置转动并控制给定子31供电以使拉伸棒26上升。因为合力r有助于使拉伸棒上升，所以定子31不必满供电，从而可节省拉伸单元22消耗的电能。

只要粗坯3(然后是容器2)中的压力等于吹制压力，拉伸棒26就可保持固定不动。

根据一种具体实施方式，模底9安装成能相对于壁在模底9脱离模腔7的收起位置与模底9封闭模腔7的伸出位置之间活动，以便在吹制工序的至少一部分期间允许进行冲击(boxage)操作，冲击操作在于使模底从模底9的收起位置起向其伸出位置移动，以利用模底9对材料进行增大其机械强度的辅助拉伸。在这种情况下，拉伸棒26的制动布置成足以防止拉伸棒26从模底9移开，同时允许使拉伸棒26在冲击过程中在模底9的推力作用下升高。

吹制工序200之后是降压工序300，其包括以下操作：

-使容器2与自由空气连通；为此，控制单元4控制吹制电动阀19关闭和通气电动阀21开启；

-必要时，(在容器与空气连通的同时)通过拉伸棒26在容器2中注入流体来为容器2扫气，为此，拉伸棒26配有侧向(即垂直于主轴线8)通孔。在这种情况下，注入装置11具有扫气回路和电动阀，所述扫气回路包括扫气压力流体源，扫气压力等于或小于吹制压力而大于预吹制压力，所述电动阀由控制单元4控制以使扫气流体源与拉伸棒26(因而与容器2)连通；

-在拉伸棒26的升高工序310时，使拉伸棒26从其低位向其高位移动，以允许在开模之后从模具5排出容器2。

如果仅设置容器与空气连通，则称为除气，容器2中的压力由于压力平衡而快速达到大气压力。在这种情况下，如图6所示，拉伸棒26的升高可与除气同时启动。如果设置扫气，那么扫气在中断之前要进行一段预定的时间(零点零之几秒)。在这种情况下，拉伸棒26的升高延迟以便允许扫气，然后中断扫气以启动拉伸棒的升高。接着，保持通气以便对容器2进行最后除气。

为了排出容器2，控制单元4控制喷嘴12的升高、模具5的开模以及通气电动阀21的关闭。容器2排出，周期可重新开始。