用于通过吹塑来制造塑料制品的机器的制作方法

本发明涉及包装领域并且更具体地涉及通过对半硬质塑料片材进行吹塑来制造瓶子或其他制品，即，该半硬质塑料片材倾向于在变形后恢复其初始形状。聚丙烯或高密度聚乙烯或同等类型的材料与本发明特别相关。

背景技术：

在文献fr2851227中描述了对由可热成型塑料条带形成的容器进行吹塑的装置和方法。该方法提出将该条带成形为管，该管被加热，随后被插入到模具中。注入到该管中的空气通过将该管的壁压靠模具型腔的内表面而使得该管能够变形。根据该原理，在该早先文献中描述了一种机器，在该文献中所公开的该机器包括：框架，该框架沿着条带的直线轨迹连续地安装在该机器中；吹针，该吹针连接至空气分配装置，并且该吹针与该条带的纵向方向同轴；成型器，该成型器绕吹针布置以便使条带的纵向边缘结合在一起，以使该条带形成绕吹针的管；对管形形状的条带的相邻边缘进行焊接的装置；至少一个对条带进行加热的装置；模具，该模具具有能够相对于彼此移动的两个部分；以及用以沿着条带的纵向方向驱动条带的装置。吹塑装置、焊接装置、加热装置、模具和驱动装置连接至控制单元，该控制单元布置成对它们进行控制以实施吹塑方法。

此外，基于相同原理的许多其他机器也是已知的。

例如，文献fr3018723描述了能够通过对半硬塑料片材进行吹塑来制造塑料制品的机器。该机器被称为“循环”直列式机器，并且该机器包括至少一个导杆，所述至少一个导杆与用以从条带形成管的成型器、对制品的边缘进行焊接的装置、加热装置、在模具中对管进行吹塑的装置相关联。

还已知的是文献fr2933958，该文献fr2933958说明了筒形成形装置，该筒形成形装置设置有绕针布置的两个特征性的可动钳口，钳口中的一个钳口具有狭槽，其中，焊接装置面向该狭槽安置。

明显的是，尽管现有技术能够制造无缺陷的塑料瓶子，但是现有技术在生产量和可靠性方面存在限制性。此外，这项技术不允许对塑料片材的厚度进行容易的管理，该塑料片材可以生产容积大于500毫升或类似容积的包装。这种装置的技术特征使其成本很高。

技术实现要素：

本发明旨在弥补现有技术的缺点，并且特别地旨在提出一种通过吹塑来制造塑料制品的机器，该机器沿着制造路径依次包括：呈至少一个条带的形式的塑料材料的卷材，以及以旋转方式驱动所述卷材的装置；至少一个成型器，所述至少一个成型器能够从所述条带形成管。

为此，根据本发明的第一方面，提出了一种机器，该机器还包括：对所述管进行纵向焊接的装置，所述管相对于可移动管固定；对管进行横向切割的装置，该管布置成形成管部段或预成型件；保持管部段并且使管部段垂直于其纵向轴线移动的装置；至少一个炉，在所述至少一个炉中，所述管部段(预成型件)沿着水平轨迹在竖向位置上移动；第一支承回转台，该第一支承回转台用于模具，该第一支承回转台的旋转速度通过控制单元而与从炉离开的管部段的速度同步，以便将所述部段安置在模具中；对第一支承回转台处的管部段(预成型件)进行加工的装置；将加压流体吹入到模具中以便给予预成型件确定的形状，即形成瓶子的装置；第二回转台，该第二回转台的速度与所述第一回转台的速度同步，并且该第二回转台布置成从所述模具排出瓶子，所述同步由控制单元实现。

在此描述了下述机器：在该机器中，塑料在已经成型之后且在被切割成部段之前连续地在固定的焊接工位的前面行进，该固定的焊接工位位于通常水平并且因此便于触及特别是便于维护的炉的上游。特别是与人体工程学有关的许多优点都是由如在下文中将详述的这些特征元件带来的。通过待制造的产品的连续行进的该操作使得能够限制磨损和机械故障、以及避免振动问题并以高生产率工作。

根据本发明，该机器还包括位于卷材与成型器之间的用于将塑料材料切割成纵向条带的装置。

根据本发明，所述焊接装置包括至少一个超声波焊头，所述至少一个超声波焊头布置成通过对所述管进行纵向焊接来执行连续焊接，所述超声波焊头与砧座和约束塑料片材的装置配合。更具体地，所述砧座具有轮廓，该轮廓布置成使焊接能量沿着一条线集中。

换句话说，塑料在被固定的焊接工位的前面连续行进(缝纫机中的缝纫原理)。焊接速度较高、高于现有技术中的机器的焊接速度，在现有技术中的机器中，每次传送塑料时都必须提升超声波焊头(其能够进行焊接)。此外，需要更少数目的焊接头，从而减少了对焊接头的位置进行调整的次数。

此外，成型器包括安置在焊接装置的上游的成形装置，比如轮。

更好地控制塑料在管状成型器中的定位。被朝向其焊接位置直接导引的塑料抵接在其两个侧边缘上。由于塑料材料滑动到焊接位置，因此根据本发明的成型器不会在每个周期都打开和闭合。改善了塑料重叠的定位的可靠性，并且因此改善了焊接本身的可靠性。

有利地，将管部段保持在炉中的所述装置所述部段在所述炉中循环时进一步使得所述部段能够绕其纵向轴线旋转。这确保了所述部段在其整个轮廓上的加热的均匀性。此外，由于部段的高度大致等于瓶子的最终高度并且部段被分别保持在顶部和底部处，因此炉中的下垂和/或扭曲和/或变形的风险被减至最小。

有利地但可选地，所述炉包括靠近于所述部段的轨迹布置的装置、比如辐射热灯。有利地，在所有其他条件相同的情况下，可以添加面向加热灯的镜子，这进一步降低了炉的能耗。

此外，控制单元使得能够实现所述第一回转台的旋转速度与用于将管部段保持在所述炉中的装置的行进速度之间的同步。

此外，在第一回转台中加工所述预成型件的装置包括下述装置：该装置用于以与将所述流体吹入到安置在模具中的所述预成型件中同步的方式打开和闭合所述模具。

优选地但可选地，炉中的塑料被加热至约150℃的平均温度。

根据本发明的一个实施方式，梭子在靠近它们的纵向端部的两点处与预成型件保持装置配合。

根据另一实施方式，对第一回转台中所述预成型件进行加工的装置还包括以与将所述流体吹入到所述预成型件中同步的方式将颈规定位在安置在所述模具中的所述预成型件的一个纵向端部处的装置。可选地，该机器包括专用于该颈规的温度调节装置。

附图说明

通过参考附图阅读以下描述，可以看出本发明的其他特征和优点，在附图中：

-图1是根据本发明的第一实施方式实施的主要功能工位的总体视图；

-图2是用于纵向切割、焊接和切割成部段的工位的视图；

-图3是焊接工位的立体图；

-图4是焊接工位的正视图；

-图5是焊接装置的详细视图；

-图6至图11是由根据本发明的机器执行的主要步骤；

-图12是对根据本发明的机器使用的颈规进行安装的步骤；以及

-图13是图12的步骤的变型。

为了更清楚起见，在所有附图中，相同或相似的元件用相同的附图标记来标识。

具体实施方式

以本身已知的方式，塑料片材材料的卷材1表示原料的供应，所述卷材被机动化以产生绕其主轴线的旋转。图2中的箭头2表示以旋转方式的驱动。以同样已知的方式，在卷材1的紧下游设置有纵向切割、即沿着塑料片材的长度纵向切割的装置3。装置3在图2中可见且被描绘为两个筒形件。可以在此选择任何已知的装置。由此形成的塑料材料条带100然后被保持并朝向至少一个成型器4移动，以便由所述条带形成管。每个条带100的宽度对应于待制造的管的周长。

作为实施方式的一种变型，塑料材料的卷材1包括单个条带，该单个条带的宽度对应于待制造的管的周长。在实施方式的另一变型中，塑料材料的卷材1包括两个或多个相邻的条带，相邻的条带中的每个条带的宽度对应于待制造的管的周长。在这两种变型中，条带或多个条带被预切割为适当的宽度，纵向切割装置3不再是必需的。

以创新的方式，条带或每个条带100然后通过适当的焊接装置5而被连续地纵向焊接；优选地，使用基于超声波的技术、比如超声波焊头来执行所述连续焊接。

图3至图5图示出了根据本发明的焊接工位。更确切地，图3示出了，成型和焊接工位(在本文中也被称为焊接装置)特别地包括用于成形的固定轮40，该固定轮40保持每个条带100呈管状，同时允许沿着成形的管的纵向轴线平移。选择适当数目的轮来封围条带并且给予该条带其最终或接近最终的形状。在成形轮40的下游，设置有超声波焊头50或任何技术上等效的装置，从而构成超声模块的振动部分。振动通过条带100的两个侧边缘之间的摩擦产生了对塑料的加热。图5更好地示出了半刚性条带100的定位，并且特别地可以看到，该半刚性条带100的两个侧边缘侧向抵接，以便完美地对焊缝紧上游的一个边缘在另一边缘上的重叠宽度进行控制。以一者位于另一者上的方式定位的两个边缘随后滑动到被称为砧座52的部件上，该砧座52是固定且刚性的对应物。此处，良好地控制了条带的侧边缘的定位。这使得可以利用砧座52的轮廓，砧座52的该轮廓适合于将焊接能量集中在一条线上并且相对于条带的两个边缘的重叠定位。将理解的是，砧座52的轮廓是精心选择和计算的。此外，在超声波焊头50处和下方还设置有用于将塑料100约束抵靠砧座52的止挡部的轮53。在砧座52的上方安置有滚轮54，以便加强条带在该高度处——即紧邻超声波焊头50的——的定位。当被停止时，超声波焊头50被提升以便允许对条带100进行定位；当然在焊接阶段，超声波焊头50以恒定压力被施加于条带100的两个侧边缘的塑料重叠上，以便在该高度处熔融塑料并且实现焊接。因此，塑料是连续成形的，然后用短的超声波焊头以尽可能靠近的方式焊接。所获得的焊缝在其长度上是完全均匀的，因为边缘到边缘的重叠是恒定的并且在焊接过程中受到控制。

这种连续焊接使得能够避免从一个步骤到另一步骤的焊缝重叠。以一种已知的方式，在所谓的循环操作中，为了确保质量良好的连续焊缝，在每一步骤之间都需要焊缝重叠区域。焊缝的该重叠区域是机械薄弱区域。这种已知的技术带来了问题，因为瓶子具有不同的高度，超声波焊头必须定尺寸成适合最大的瓶子规格，使得在待制造的最小瓶子与最大瓶子之间的高度差很大的情况下，重叠区域可以很大。本发明通过连续纵向焊接而避免了这一问题。此外，焊接速度可以大于现有技术中已知的焊接速度。为了说明这一点，根据本发明的焊接速度为大约每秒300mm至500mm，而已知方法的所述速度小于每秒100mm。

与现有技术相比，在所有其他条件相同的情况下，焊接头的数目减少。因此，为了每小时制造20000个瓶子，本发明提供了三个或四个焊接头，这具体取决于瓶子的尺寸和塑料的厚度；现有技术需要14个焊接头。换句话说，焊接头的数目除以3或4，这表示肯定地节省了成本，因为焊接头是设备中的最昂贵的器材。此外，选择小尺寸的焊接头和低功率的发电机，并且因此成本更低。举例来说，即使在高生产量下，也可以使用以branson，hermann或dukane品牌销售的设置有低于1000瓦发电机的20千赫的超声波焊头。

这种与焊接头的数目减少有关的简化也减少了对焊头的位置的调整。此外，启动时的材料损失较低。还需要注意的是，焊接头是被固定的；优选地，在焊接头下方是下述塑料材料：该塑料材料向前运动并且该塑料材料容易以受控的方式定位。因此根据本发明实现了焊接可靠性。此外，连续的向前运动导致通过定位的精度提高了焊接精度，在此，易于运用能量导向器，以便优化超声波焊接。能量导向器是焊接砧座上的允许超声波集中在一条线上的轮廓。

在管道成形工位的下游，相对于根据本发明的制造机器中的塑料材料的行进方向，装置6设置成用于对能够形成管部段10的管进行横向切割。这种切割本身是已知的。

根据本发明，每个部段10——在本文的其余部分中也被称为预成型件——被竖向地保持并通过被称为梭子的特定装置来运输。特别地，预成型件10绕其纵向轴线转动，该纵向轴线是竖向的。从各种切割工位离开的预成型件被分组并且沿着输送线对准，如图1中所示。

有利地，预成型件10在梭子中被朝向炉8运输并穿过炉8，在该炉8中，它们通过任何已知的装置——因此将不详细描述——移动。在此需要单个炉8，这与每个轨道需要一个炉的已知的现有技术不同。在炉8中，预成型件10优选地通过靠近于预成型件的轨迹布置的辐射热灯(在附图中未示出)来加热。此外，可以面向灯放置镜子，以便通过减少灯的数目并且因此减少电的消耗来改善加热。作为说明，炉8中的塑料的平均温度为约150℃。此外，通常具有大致水平体积的炉8因此是能够触及的。

预成型件10只有在它们在下一步骤中被模具11接纳时才离开梭子。

在炉8的出口处，对预成型件10进行支承的梭子允许它们通过与第一回转台9或圆盘传送带同步而以一个接一个的方式被转移到安置于第一回转台9上的模具11中，第一回转台9绕其主竖向轴线旋转。更确切地，在每个模具11通过梭子的时候，梭子被转移到模具中。在模具11被闭合的时候，梭子与第一回转台9同步。控制单元能够实现所述同步。图6至图11图示了在吹塑步骤之前预成型件10在其安置于模具11中之前的流程。实际上，梭子由安装于预成型件10的每个端部处的端盖12组成，端盖12在对预成型件10支承的同时使它们绕它们的纵向轴线xy转动。本领域的技术人员将适当地选择本身已知的能够进行所述支承和所述旋转的任何装置；因此，将不进一步描述这种装置。作为说明，梭子的控制和同步可以通过与第一回转台9同步的蜗杆来实现。

圆盘传送带9的模具的数目理论上独立于焊接头5的数目；然而，为一个焊接头5提供约四个到五个模具，或者为四个焊接头提供十六个到二十个模具。

本发明的特征构型使得能够适当地控制预成型件10在模具11中的焊缝的位置。因此，可以在模具11被闭合的时候精确地为预成型件10的位置定向，并且因此将焊缝定位在最终瓶子上的精确位置处。这对于椭圆形瓶而言特别有用，以便避免焊缝位于主要面的中间。

在炉8的出口处，预成型件10是热的，并且预成型件10被封围在优选地呈两个部分的模具11(该模具沿着竖向正中面被打开)中。图7至图11说明了这一步骤。

如图11中所示出的，在模具11被闭合之后，在模具11的上部部分处安置有吹塑喷嘴13。模具11的上部部分处的密封是在所述吹塑喷嘴13与模具11之间通过将塑料片材置于所述两个构件之间而实现的。一旦模具被闭合并且喷嘴被安置在顶部处，则喷嘴13吹出加压空气，该加压空气将塑料推靠于模具11的冷内壁。在与模具11的内壁接触的时候，塑料硬化，从而形成所需形状。因此形成瓶子，并且瓶子随后被朝向第二回转台14被导引，该第二回转台14的旋转与第一回转台9的旋转同步。被称为旋转式吹塑的这种技术使得吹塑步骤与焊接步骤分离。因此，可以具有大量的模具，从而与吹塑的持续时间无关地提高了焊接速度。因此，高生产量是可能的，例如每小时大约20000个到30000个瓶子。

根据图12中所图示的实施方式的变型，在安置吹塑喷嘴13之前，颈规15在预成型件10的(附图中)上端部处定位在模具11的上部部分中。当模具11被闭合时，执行颈规15的安置。然后，吹塑喷嘴13如前述描述的那样被定位。颈规15同轴地包括导管16，空气被吹塑喷嘴13吹出而穿过该导管16。根据实施方式的变型，吹塑喷嘴13的梢部具有与颈规15的上端部的形状互补的形状，使得一旦吹塑喷嘴13就位就确保了吹塑喷嘴13与颈规15之间的密封。此外，颈规15的这种布置允许在颈规15就位的情况下对因此成形的瓶子的颈部进行切割。

可选地，根据本发明的机器包括专用于颈规15的温度调节装置。这使得能够自主地且独立地设定颈规15的温度，以便在瓶子的颈部处优化瓶子的成形。

作为图13中所图示的实施方式的变型，颈规151与吹塑喷嘴13被一体安装。在此，一旦模具11被闭合，则吹气喷嘴13和颈规151以单个操作放置就位。作为一种变型，颈规151和吹塑喷嘴13是相同材料的单件。

此外，吹塑控制装置——比如电磁阀——可以被安置成尽可能靠近模具1；吹塑的持续时间较短、为大约2秒到3秒；吹塑的流量较高；压力损失低吹塑之后的瓶子中的超压的排出的持续时间较短、为大约0.2秒。此外，旋转式吹塑使得能够在不必降低机器的速度的情况下加工大约1mm至1.5mm的大厚度；等效的现有技术加工大约0.8mm至1mm的厚度。

在第二回转台14处，每个瓶子被从其模具11中取出。

通过上述内容，可以看到的是，根据本发明的机器使得能够限制磨损和故障、避免振动问题、并且获得例如每小时大约20000个到30000个瓶子的高生产量，并且具有非常有利的可靠性且易于制造。