一种紧凑式滚塑生产线的制作方法

本发明涉及一种滚塑机，特别涉及一种紧凑式滚塑生产线。

背景技术：

滚塑成型是制造各种中空塑料零件的多用工艺，其广泛应用于聚氯乙烯塑料球、容器等小型制品的生产。其原理是利用加热以及沿两条轴线的旋转生产中空的单个零件，将熔化的塑料注入正在旋转的模具内，离心力迫使熔化的塑料贴在模具内壁上。通过对模具的加热和纵横向的滚动旋转，使物料借自身重力作用和离心力作用均匀地布满模具内腔并且熔融，待冷却后脱模而得中空制品。

传统的球型制品生产过程中，工艺步骤多，大部分工序都需要工人手工操作完成，劳动强度高，生产效率低，且由于塑料在加工过程中会产生一些有害气体，因此工作环境差，长时间在上述工作环境中工作，会对工人的身体健康造成影响。

后来出现了滚塑流水线，例如专利申请号201320526902.X公开了一种全自动滚塑机，包括机架以及滚塑机工作室，机架上设置模具，其特征在于：所述的机架上设有操作工位、进出模工位以及冷却工位，操作工位与进出模工位之间设置第一中转工位，进出模工位与冷却工位之间设置第二中转工位，滚塑机工作室设置在进出模工位的一侧；机架上还设有第一纵向气缸、第一横向气缸、第二纵向气缸和第二横向气缸，以便实现模具在各工位的转运。

该滚塑机结构采用6工位布局，并在各工位之间设置第一驱动气缸作为工位间驱动机构来实现模具的转运。其通过一体化设计，将各个工艺步骤结合到一条生产线上，从而实现了全自动球型模具的生产，大大解放劳动力，具有生产效率高。但是仍然存在一定的缺陷：

（1）作为滚塑机核心部分的滚塑机工作室设置在循环式流水线一侧，需要设置专门的进出模工位来将模具送入工作室中，工位较多，增加了设备的占地面积和设备制造成本；其次，模具需要在进出模工位与工作室之间移动两次，且工作室内有模具在滚塑时，下一个模具只能在第一中转工位等待，进而影响到整个流水线的运转流畅度，因此生产效率受到影响；

（2）为顺利实现模具在各工位之间的转运，第一驱动气缸的有效行程较长，进而使得第一驱动气缸整体长度较大，长度甚至超过设备的工位边缘，且同时需要配备相应的导向组件，制造成本进一步增加；

（3）由于各工位与第一驱动气缸之间的空间限制，第一驱动气缸无法安装在工位的下方，只能设置在滚塑机的外边缘上，进一步增加了设备的尺寸；

（4）滚塑模具在滚塑机工作室内进行回转成型过程中，需要锁定机构对模具座进行锁紧，避免翻转过程中被甩出，目前已知的锁定机构绝大部分需要人工手动操作锁紧或解锁，影响滚塑生产效率，也有部分采用气缸、电机等执行器来实现自动锁紧，但由于滚塑机工作室内温度较高，使用寿命收到很大的影响，需要频繁维护；同时，会进一步增加工作室的尺寸，不利于小型化、紧凑化设计。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、占地面积小且生产效率高的紧凑式滚塑生产线。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种紧凑式滚塑生产线，包括机架和滚塑模具，其特征在于：所述机架上设置人工操作工位、等待工位、回转成型工位、出炉换向工位和冷却工位，

各工位呈矩形布局在机架上，在矩形的四个角依次分布有人工操作工位、等待工位、出炉换向工位和冷却工位，在等待工位、出炉换向工位之间设置回转成型工位，回转成型工位安装有通过式回转成型滚塑机。

进一步的，所述各相邻的工位之间分别设置有工位间驱动机构，并在各工位上以及相邻工位之间均设置有输送辊筒；所述滚塑模具通过模具座支承在输送辊筒上，并通过各工位间驱动机构驱动实现在各工位间的循环流转。

进一步的，所述工位间驱动机构包括第一长行程驱动机构、第一短行程驱动机构、第二短行程驱动机构、第二长行程驱动机构和第三长行程驱动机构；

所述第一长行程驱动机构设置在人工操作工位、等待工位之间；

所述第一短行程驱动机构设置在等待工位与回转成型工位之间；

所述第二短行程驱动机构设置在回转成型工位与出炉换向工位之间；

所述第二长行程驱动机构设置在出炉换向工位与冷却工位之间；

所述第三长行程驱动机构设置在冷却工位与人工操作工位之间。

进一步的，所述第一长行程驱动机构、第二长行程驱动机构和第三长行程驱动机构为结构相同的长行程驱动机构，均包括第一驱动气缸，第一驱动气缸的缸体安装在机架上，第一驱动气缸的长轴沿对应的相邻工位间输送方向设置；

双驱动限位组件，双驱动限位组件包括与第一驱动气缸连接的第一驱动座，以及安装在第一驱动座上的第一单向拉动活动限位块、第一单向推动活动限位块，限定第一驱动座在相邻工位间输送方向上靠近输送起点的一端为第一端，靠近输送终点的一端为第二端，第一单向拉动活动限位块通过销轴铰接在第一驱动座的第一端，并在第一单向拉动活动限位块上设置有第一复位机构；所述第一单向拉动活动限位块的上部具有一个导向斜面，在初始状态下，所述第一单向拉动活动限位块的导向斜面在相邻工位间输送方向上自输送起点侧向输送终点侧向上倾斜；第一单向推动活动限位块通过销轴铰接在第一驱动座的第二端，并在第一单向推动活动限位块上设置有第二复位机构；所述第一单向推动活动限位块的上部同样具有一个第二导向斜面，在初始状态下，所述第一单向推动活动限位块的导向斜面在相邻工位间输送方向上自输送起点侧向输送终点侧向上倾斜。

进一步的，所述通过式回转成型滚塑机内具有一可支承模具和模具座的模具座托架，该模具座托架由三维旋转机构驱动在水平面和垂直面进行旋转，限定在相邻工位间输送方向上，模具座托架中靠近等待工位的一侧为模具座入口侧，靠近出炉换向工位的一侧为模具座出口侧，在模具座出口侧安装出口模具锁；

出口模具锁包括：

锁臂、锁钩、锁臂弹性复位件和解锁联动杆，锁臂设置在模具座托架内，锁臂远离模具座出口的一端通过锁臂销轴与模具座托架铰接，锁臂销轴的轴线为水平方向且垂直于相邻工位间输送方向，在锁臂与模具座托架之间安装锁臂弹性复位件；锁臂靠近模具座出口的一端设置一锁钩，在锁钩的下方设置一解锁联动杆，该解锁联动杆轴线为水平方向且垂直于相邻工位间输送方向；在初始状态下，锁臂在锁臂弹性复位件弹性形变力作用下绕锁臂销轴旋转使得锁钩伸出模具座托架上表面，解锁联动杆位于模具座托架上表面以下；

第二短行程驱动机构包括：

第二驱动气缸，第二驱动气缸的缸体安装在机架上，第二驱动气缸的长轴沿对应的相邻工位间输送方向设置；

驱动限位组件，驱动限位组件包括与第二驱动气缸连接的第二驱动座，以及安装在第二驱动座上的第二单向拉动活动限位块，限定在在相邻工位间输送方向上，模具座托架中靠近等待工位的一侧为模具座入口侧，靠近出炉换向工位的一侧为模具座出口侧，第二单向拉动活动限位块通过销轴铰接在第二驱动座上，并在第二单向拉动活动限位块上设置有第三复位机构；该第二单向拉动活动限位块具有一个上导向斜面，在初始状态下，该上导向斜面在相邻工位间输送方向上自模具座入口侧向模具座出口侧逐渐向上倾斜；该上导向斜面在相邻工位间输送方向上正对模具座托架上表面；第二驱动座具有一个下导向斜面，该下导向斜面在相邻工位间输送方向上自模具座入口侧向模具座出口侧逐渐向下倾斜；该下导向斜面在相邻工位间输送方向上正对解锁联动杆。

本发明的优点在于：

（1） 本发明中，采用矩形布局，各工位之间设置合理，在顺利实现滚塑工艺路线的同时，使得结构紧凑，能够在回转成型工位实现同时进出炉，减少开门时间，降低能耗，提升生产节拍，进而将传统的8步循环：准备、换向、进炉、回转、出炉、换向、进水、出水工序，缩短为6步：准备、进炉、回转、出炉、进水、出水工序，工艺路线更加合理，有利于降低生产周期；

（2） 本发明的长行程驱动机构中，通过气缸两次往返驱动滚塑模具，不仅仅实现2倍气缸有效行程的移动距离，减少第一驱动气缸的长度；更为重要的是，由于其设置了单向拉动活动块和单向推动活动块，利用一次拉动和一次推动的错位使得单个长行程驱动机构的有效行程大于滚塑模具的2倍宽度，进而满足了本发明中紧凑式工位布局的要求；

（3） 由于本发明中长行程驱动机构在满足滚塑模具转运行程要求的同时长度较小， 其能够顺利安装在相邻的两工位之间且不需要延伸至工位深处中心位置，因而，无需将驱动机构安装在滚塑机的外边缘处来避免与对应工位内部件干涉的方式，进而实现驱动机构内置，结构更加紧凑，进一步减少占地面；

（4） 本发明中，模具座托架上设置不带气动或电动执行机构的出口模具锁，第二短行程驱动机构上设置第二单向拉动活动限位块，该第二单向拉动活动限位块具有一上导向斜面和一个下导向斜面，在第二单向拉动活动限位块向模具座托架移动时，利用上导向斜面将第二单向拉动活动限位块的前端压下，同时，通过下导向斜面推动出口模具锁的解锁联动杆，实现自动解锁，无需人工手动操作，大大提高了流水线的整体生产效率，也无需在通过式回转成型滚塑机内设置气缸或电机等执行机构，提高可靠性。

附图说明

图1为本发明中紧凑式滚塑生产线俯视图。

图2为本发明中长行程驱动机构主视图。

图3为本发明中长行程驱动机构俯视图。

图4为本发明中长行程驱动机构初始状态示意图。

图5为本发明中长行程驱动机构完成一次驱动状态示意图。

图6为本发明中长行程驱动机构一次返程状态示意图。

图7为本发明中长行程驱动机构准备第二次驱动状态示意图。

图8为本发明中长行程驱动机构完成二次驱动状态示意图。

图9为本发明中第二短行程驱动机构、通过式回转成型滚塑机的模具座托架及出口模具锁结构示意图。

图10为本发明中第二单向拉动活动限位块向模具座托架移动状态图。

图11为本发明中第二单向拉动活动限位块移动至模具座的后侧框外侧状态图。

图12为本发明中第二单向拉动活动限位块与出口模具锁联动状态图。

图13为本发明中第二单向拉动活动限位块移动至模具座的后侧框内侧状态图。

图14~15为本发明中第二单向拉动活动限位块拉动模具座移出回转成型工位状态图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的紧凑式滚塑生产线，包括机架1和滚塑模具，机架1上设置人工操作工位2、等待工位3、回转成型工位4、出炉换向工位5和冷却工位6，

各工位呈矩形布局在机架1上，在矩形的四个角依次分布有人工操作工位2、等待工位3、出炉换向工位5和冷却工位6，在等待工位3、出炉换向工位5之间设置回转成型工位4。

人工操作工位2用于操作人员通过自动开模机构进行开模，并在进行拔球、清理后由自动加料机构进行注料；等待工位3用于等待加料后的模具进入一下工位；回转成型工位4设置通过式回转成型滚塑机7，通过式回转成型滚塑机7两端分别设置正对等待工位3、出炉换向工位5的炉门，滚塑机内置两个方向的旋转机构，以及热风循环系统；出炉换向工位5用于等待进入冷却工位6，冷却工位6配备空冷和水冷双重冷却。

各相邻的工位之间分别设置有工位间驱动机构，并在各工位上以及相邻工位之间均设置有输送辊筒；滚塑模具的模具座支承在输送辊筒上，并通过各工位间驱动机构驱动实现在各工位间的循环流转。

本发明中，工位间驱动机构主要包括第一长行程驱动机构8、第一短行程驱动机构9、第二短行程驱动机构10、第二长行程驱动机构11和第三长行程驱动机构12；

其中，第一长行程驱动机构8设置在人工操作工位2、等待工位3之间；第一短行程驱动机构9设置在等待工位3与回转成型工位4之间；第二短行程驱动机构10设置在回转成型工位4与出炉换向工位5之间；第二长行程驱动机构11设置在出炉换向工位5与冷却工位6之间；第三长行程驱动机构12设置在冷却工位6与人工操作工位2之间。

为缩小驱动机构长度，进而顺利实现行程驱动机构内置，本发明中：

第一长行程驱动机构8、第二长行程驱动机构11和第三长行程驱动机构12为结构相同的长行程驱动机构，

如图2、3所示，均包括：

第一驱动气缸81，第一驱动气缸81的缸体安装在机架1上，第一驱动气缸81的长轴沿对应的相邻工位间输送方向设置；

双驱动限位组件，双驱动限位组件包括与第一驱动气缸81连接的第一驱动座82，以及安装在第一驱动座82上的第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84，限定第一驱动座82在相邻工位间输送方向上靠近输送起点的一端为第一端，靠近输送终点的一端为第二端，第一单向拉动活动限位块83通过销轴85铰接在第一驱动座82的第一端，并在第一单向拉动活动限位块83上设置有第一复位机构86；第一单向拉动活动限位块83的上部具有一个导向斜面，在初始状态下，将相邻工位间输送方向设定为水平方向，则该导向斜面在相邻工位间输送方向上自输送起点侧向输送终点侧向上倾斜，且第一单向拉动活动限位块的导向斜面露出第一驱动座上表面；第一单向推动活动限位块84通过销轴87铰接在第一驱动座82的第二端，并在第一单向推动活动限位块84上设置有第二复位机构88；第一单向推动活动限位块84的上部同样具有一个导向斜面，在初始状态下，将相邻工位间输送方向设定为水平方向，该导向斜面也在相邻工位间输送方向上自输送起点侧向输送终点侧向上倾斜，且第一单向推动活动限位块的导向斜面也露出第一驱动座上表面。

作为本发明中更具体的实施方式：第一复位机构86、第二复位机构88可采用复位弹簧，例如压缩弹簧、扭簧，安装在第一单向拉动活动限位块83与第一驱动座82之间，以及第一单向推动活动限位块84与第一驱动座82之间；在初始状态，通过复位弹簧使得第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84绕各自的销轴转动至上限位，使得第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84的导向斜面与相邻工位间输送方向之间形成一个夹角，第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84上部露出第一驱动座82，而当第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84被模具座压住时，则克服复位弹簧的弹性形变力嵌入第一驱动座82内；

当然，这里所说的复位弹簧仅仅是示例性的，不是局限性的，也可以利用重力来实现，即在初始状态下，利用第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84的重心偏移对应的销轴，使得第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84上部的导向斜面与相邻工位间输送方向之间存在一个夹角，第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84上部露出第一驱动座82，而当第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84被模具座压住时，则克服重力嵌入第一驱动座82内。

长行程驱动机构工作原理如图4~8所示，图中，在相邻工位间输送方向上以输送起点工位所在的一端为前，输送终点工位所在的一端为后，将第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84之间的距离加上模具座15的宽度设计成约等于第一驱动气缸81的有效行程；

如图4所示，在初始状态下，模具座15处于输送起点位置，第一驱动气缸81的活塞处于前止点位置，此时，第一单向拉动活动限位块83在第一复位机构86的弹性作用下处于伸出状态，且刚好处于模具座的后侧框内侧；第一单向推动活动限位块84在第二复位机构88的弹性作用下处于伸出状态，且刚好处于模具座的后侧框外侧；

如图5所示，第一驱动气缸81的活塞第一次从前止点移动至后止点，模具座被第一单向拉动活动限位块83推动移动一个距离，该距离为第一驱动气缸的有效行程；

如图6、7所示，然后，第一驱动气缸81的活塞返程，在移动过程中，由于第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84均具有一个自前向后向上倾斜的导向斜面，在模具座的压迫下，第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84分别克服第一复位机构86、第二复位机构88的弹性形变力，绕各自销轴转动而低于模具座下表面，使得第一驱动气缸81的活塞顺利从后止点移动至前止点；此时，由于第一驱动气缸81的有效行程约等于第一单向拉动活动限位块83、第一单向推动活动限位块84之间的距离加上模具座的宽度，因此，第一单向推动活动限位块84刚好移动至模具座的前侧框外侧；

如图8所示，第一驱动气缸81的活塞第二次从前止点移动至后止点，模具座被第一单向拉动活动限位块83推动移动一个距离，该距离为第一驱动气缸的有效行程；使得模具座被移动了两个第一驱动气缸的有效行程，而非两个模具座宽度，刚好到达终点位置，完成一次工位间转运。

滚塑模具及其模具座在由第二短行程驱动机构驱动从回转成型工位4移动至出炉换向工位5前，需要对锁定在通过式回转成型滚塑机内的滚塑模具及其模具座进行解锁。

本发明中，利用第二短行程驱动机构实现自动联动解锁，无需在通过式回转成型滚塑机内设置气动、电动执行器件，其结构如下：

回转成型滚塑机包括炉体、模具座托架71和三维旋转机构，模具座托架71设置在炉体内，该模具座托架71由三维旋转机构驱动在水平面方向和垂直面方向进行旋转，限定在在相邻工位间输送方向上，模具座托架71中靠近等待工位的一侧为模具座入口侧，靠近出炉换向工位的一侧为模具座出口侧，在模具座出口侧安装出口模具锁；这里的相邻工位间输送方向具体是指回转成型工位与出炉换向工位之间的输送方向。

如图9所示，出口模具锁包括：

锁臂131、锁钩132、锁臂弹性复位件和解锁联动杆134，锁臂131设置在模具座托架71内，锁臂131远离模具座出口的一端通过锁臂销轴135与模具座托架71铰接，锁臂销轴135的轴线为水平方向且垂直于相邻工位间输送方向，在锁臂131与模具座托架71之间安装锁臂弹性复位件；锁臂131靠近模具座出口的一端设置一锁钩132，在锁钩132的下方设置一解锁联动杆134，该解锁联动杆134轴线为水平方向且垂直于相邻工位间输送方向；在初始状态下，锁臂131在锁臂弹性复位件弹性形变力作用下绕锁臂销轴135旋转使得锁钩132伸出模具座托架71上表面，解锁联动杆134位于模具座托架71上表面以下；

第二短行程驱动机构10包括：

第二驱动气缸101，第二驱动气缸101的缸体水平安装在机架上，第二驱动气缸101的长轴沿对应的相邻工位间输送方向设置；

驱动限位组件，驱动限位组件包括与第二驱动气缸101连接的第二驱动座102，以及安装在第二驱动座102上的第二单向拉动活动限位块103，限定在在相邻工位间输送方向上，模具座托架中靠近等待工位的一侧为模具座入口侧，靠近出炉换向工位的一侧为模具座出口侧，第二单向拉动活动限位块103通过销轴104铰接在第二驱动座102上，并在第二单向拉动活动限位块上设置有第三复位机构105；

该第二单向拉动活动限位块103的前端具有一个上导向斜面103a，在初始状态下，该上导向斜面103a在相邻工位间输送方向上自模具座入口侧向模具座出口侧逐渐向上倾斜；该上导向斜面103a在相邻工位间输送方向上正对模具座托架上表面，即模具座的后框下边沿；

第二驱动座102的前端具有一个下导向斜面102a，该下导向斜面102a在相邻工位间输送方向上自模具座入口侧向模具座出口侧逐渐向下倾斜；该下导向斜面102a在相邻工位间输送方向上正对解锁联动杆134；作为本发明更具体的实施方式，在下导向斜面102a后方还具有一水平设置的下压保持面。

本领域技术人员应当了解，在设计上导向斜面103a和下导向斜面102a时，需要考虑到当第二单向拉动活动限位块103向回转成型工位4移动时，下导向斜面102a先接触到解锁联动杆134，上导向斜面103a后碰触到模具座的后框下边沿。

此外，锁臂弹性复位件、第三复位机构105不仅仅可以通过复位弹簧来实现，也可以利用重力来实现，即在初始状态下，利用第二单向拉动活动限位块103的重心偏移对应的销轴，使得第二单向拉动活动限位块103的上导向斜面与相邻工位间输送方向之间存在一个夹角，第二单向拉动活动限位块103上部露出第二驱动座102，而当第二单向拉动活动限位块103被模具座压住时，则克服重力嵌入第二驱动座102内。

第二短行程驱动机构与模具锁联动解锁原理：

在相邻工位间输送方向上以输送起点工位所在的一端为前，输送终点工位所在的一端为后，即回转成型工位所在一端为前，出炉换向工位所在一端为后；

如图10所示，第二驱动座102在第二驱动气缸101的驱动下，沿水平方向自出炉换向工位5向回转成型工位4移动；第二单向拉动活动限位块103在第三复位机构105的作用下上部露出第二驱动座102上表面；模具座15通过出口侧模具锁和入口侧模具锁限位在模具座托架71上表面；

如图11、12所示，第二单向拉动活动限位块103继续向回转成型工位4的模具座托架71移动，

第二驱动座102的下导向斜面102a先接触到出口模具锁的解锁联动杆134，使得锁臂131、锁钩132克服锁臂弹性复位件的形变力绕锁臂销轴135转动，使得锁钩132离开模具座15的后侧框外侧并低于模具座15下表面；

之后，上导向斜面103a接触到模具座托架71上模具座15的后侧框下边沿，使得第二单向拉动活动限位块103克服第三复位机构105的弹性形变力，绕其销轴转动而低于模具座的下表面；

如图13所示，当第二单向拉动活动限位块103继续移动，使其通过模具座15的后侧框，此时，第二单向拉动活动限位块103由于脱离模具座15的限制，其在第三复位机构105的作用下，又再次绕其销轴转动露出第二驱动座102上表面，并位于模具座15的后侧框内侧；此过程中，通过下导向斜面102a、下压保持面一直压住解锁联动杆134；

如图14所示，第二驱动气缸101驱动第二驱动座102沿水平方向自回转成型工位4向出炉换向工位5移动，由第二单向拉动活动限位块103拉动模具座15向移出回转成型工位4；此时，锁钩132被模具座15上正对锁钩132的加强筋压住；

如图15所示，当模具座15移出回转成型工位4后，锁钩132在锁臂弹性复位件的形变力下绕锁臂销轴135转动，伸出模具座托架71上表面。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。