具有圆柱形装配面的半模及制造方法与流程

本发明涉及一种半模，用于尤其是通过吹制或者拉吹来成型轴线竖直取向的热塑性材料制的容器，半模具有：

-前部竖直横向平坦的接合面，配有半模腔；

-相对的竖直的装配面。

背景技术：

已知通过对预型件进行吹制或者拉吹来大批量制造热塑性材料容器、尤其是瓶子。为此，热预型件插入到具有待制容器形状的模腔的模制单元中。

为了能大批量制造容器，多个模制单元布置在形成成型设备转盘的一主轮上。这允许在输入点与输出点之间的移动期间相继地形成多个容器。

在制造阶段，使预型件布置在成型设备的与成型装置相关的模制单元中，成型装置用于通过施加至少一种气态和/液态的压力流体到预型件中来进行成型。预型件的成型例如通过用如空气的压力气体进行吹制或者拉吹来实现。

在转盘式成型设备中，每个模制单元具有至少一个模具，模具配有模腔。模具由至少两个半模制成，每个半模载有模腔一半的型腔。这些半模由两个相关模座支承。模座能在开模位置与合模位置之间活动，在开模位置，两个半模分开以允许提取已模制好的容器及引入一预型件，在合模位置，两个半模处于接合位置以重新构成模腔。

两个模座安装成能相对于彼此枢转，由竖直铰链进行铰接。这种模制单元也以“皮夹式模具”之名已知。

容器生产厂家往往要改变成品容器的型式。对生产用于装保养或卫生用品(所谓“家庭个人护理品”)的容器或者瓶子的厂家尤其是这种情况。为了能进行这种型式改变，已知设计允许易于快速更换具有模腔的模具的构件的模制单元。

通常该领域中生产的一些容器——后面称为椭圆形容器，具有椭圆形横截面。另外，一些大尺寸容器具有非常大的容量，例如容量约为数升。例如，用于装洗涤剂的一些瓶子就是这种情况。

因此，模制单元设置用于允许生产大尺寸的椭圆形容器。为使转盘能够支承数量相当多例如十来个的模制单元并同时保持结构相当紧凑，已知制造具有所谓“椭圆形”模具的模制单元。这些椭圆形模具在纵向横剖面上，具有卵形轮廓。

卵形封闭曲线被定义为在任何点具有一条且仅有一条切线的连续曲线。如本专利申请中定义的卵形形状具有两条正交的对称轴线。下面，将在卵形的长度方向上沿第一对称轴线延伸的线段称为大直径d1，将在卵形的最窄小方向上沿第二对称轴线延伸的线段称为小直径d2。因此，根据本定义，椭圆形是一种特殊的卵形。

图1中示出根据现有技术实施的这种椭圆形模具。

模具10具有两个整体式的半模12a、12b，它们各由一相关模座(未示出)予以支承。由于两个半模12a、12b相对于接合面16对称相同，因此将仅说明左部的半模12a，该说明出于对称性可适用于右部的半模12b。

因此，半模12a在纵向上向前由前部竖直横向平坦的接合面18限定，接合面配有半模腔20。接合面18在接合平面16中延伸。在接合位置，两个半模12a、12b用于通过其相应的接合面18在纵向上彼此紧贴靠而接合在一起来构成模腔20，如图1所示。

半模12a还在纵向上向后由相对的竖直的装配面22限定。装配面22在纵向横剖面上具有凸形曲面形状。装配面22用于容置在相关模座(未示出)的互补接纳面中。装配面22一般具有圆柱形形状，由竖直的母线直线在导曲线上平移形成，导曲线由装配面22在图1所示的纵向横剖面上的弯曲形状形成。

已知地，装配面22在纵向横剖面上，具有半卵形的形状。因此，在接合位置，两个半模12a、12b的装配面22形成一个完整卵形。这里，大直径d1在接合面16中延伸。换句话说，在切割半模12a的横向纵平面中，装配面22的每个横向端部具有一条切线d，其垂直于接合面16进行延伸。另外，形成小直径d2一半的半个半径在装配面22直至半模12a的接合面18之间纵向延伸，其长度小于在装配面22的两个横向端部之间延伸的大直径d1的长度的一半。

有利地，根据现有技术实施的这种模具10可制造大尺寸椭圆形容器，相对于在截面上具有圆形轮廓的模具来说，可减小模具的纵向体积尺寸。

但是，半模12a、12b的装配面22实施起来很复杂。实际上，每个半模12a、12b一般通过模制而成。因此，装配面的所谓未经加工的铸造表面具有粗糙外观。因此必须对装配面22进行机加工，以使之具有功能性。对具有半卵形型廓的表面的机加工采用铣削进行。尤其是由于半模的尺寸，这种方法耗时长，成本高。

另外，必须使用相同的铣削操作来制造模座的接纳面。由于接纳面的可变曲率半径，使用的铣刀的直径必须小于接纳面的最小曲率半径。使用小尺寸铣刀来加工该接纳面增加模座制造时长，因此增加模座制造成本。

技术实现要素：

本发明提出一种半模，用于尤其是通过吹制或者拉吹来成型轴线竖直取向的热塑性材料制的容器，半模具有：

-前部竖直横向平坦的接合面，配有半模腔；

-沿纵向方向与接合面相对的竖直的装配面，呈凸形曲面，装配面用于容置在相关模座的互补的接纳面中；

其特征在于，在纵向横剖面上，装配面具有定中心在基准轴线上的圆弧形状，所述基准轴线相对于接合面在纵向上向前偏移。

根据按本发明教导实施的半模的其他特征：

-装配面具有多个竖直区段，竖直区段具有定中心在基准轴线上的圆柱扇形体的形状；

-装配面在纵向横剖面上具有：横向弦线，连接装配面的自由横向端部，在接合面的平面中延伸；和纵向平分线，通过横向弦线的中点，纵向平分线的长度小于横向弦线的长度的一半；半模的中央竖直轴线通过横向弦线与纵向平分线之间的交点；基准轴线布置在具有纵向平分线的平面中；

-装配面的每个竖直区段的基准轴线彼此同轴；

-装配面的至少两个竖直区段具有不同的曲率半径；

-半模为整体式；

-半模制成两部分：

--内模壳，在纵向上由前表面和后表面限定，所述前表面形成半模的接合面，所述后表面与接合面相对，后表面形成凸形的安装面；

--外模壳座，在纵向上由前接纳面和相对的后表面限定，所述前接纳面的形状与安装面的形状互补，内模壳的安装面容置在前接纳面中，外模壳座的后表面形成半模的装配面；

-在纵向横剖面上，内模壳的安装面具有定中心在基准轴线上的圆弧形状；

-安装面的基准轴线与包含于接合面的平面中的中央轴线同轴；

-安装面的基准轴线相对于接合面在纵向上向前偏移；

-内模壳的安装面具有多个竖直区段，安装面的竖直区段具有定中心在安装面的基准轴线上的圆柱扇形体的形状；

-安装面的基准轴线布置在具有纵向平分线的平面中；

-安装面的每个竖直区段的基准轴线彼此同轴；

-安装面的至少两个竖直区段具有不同的曲率半径；

-安装面的竖直区段的基准轴线和装配面的竖直区段的基准轴线均同轴于公共轴线；

本发明还涉及一种模具，其具有一对按本发明教导实施的半模，其特征在于，成对的两个半模具有两个互补的半模腔，用以在两个半模处于两个接合面在纵向上彼此紧贴靠的接合位置时形成符合待制成品容器的型腔；

根据按本发明教导实施的模具的另一特征，两个半模具有相对于在两个半模的接合位置通过接合面的接合平面对称的大致相同的结构；

本发明还涉及一种模制单元，其具有两个模座，每个模座都用于接纳按本发明教导实施的模具的两个半模之一，两个模座安装成能相对于彼此在开模位置与合模位置之间活动，在开模位置，两个半模的接合面分开，在合模位置，两个半模处于接合位置，其特征在于，每个模座具有一接纳面，模座的接纳面与相关半模的装配面具有互补形状。

根据按本发明教导的模制单元的另一特征，两个模座安装成能围绕铰链的竖直轴线相对于彼此枢转，两个半模的接合平面通过铰链的竖直轴线。

本发明还涉及一种成型设备，用于通过成型、尤其是通过吹制或者拉吹来形成热塑性容器，成型设备具有围绕中央旋转轴线旋转安装的主轮，主轮在周边具有多个按本发明教导实施的模制单元，其特征在于，每个模制单元的两个半模的接合平面通过主轮的中央旋转轴线。

本发明还涉及一种用于对按本发明教导实施的模具的一对模制构件的外部面进行机加工的方法，模制构件的外部面中有内模壳的安装面或者外模壳座的装配面或者整体式的半模的装配面，模制构件铸造而成，其特征在于，成对的模制构件安装在机加工撑隔件上，机加工撑隔件能围绕机加工轴线旋转地安装在机加工车床上，以便待机加工区段的基准轴线与机加工轴线重合。

本发明还涉及对按本发明教导实施的模座的接纳面或者对按本发明教导实施的模壳座的内接纳面进行机加工的方法，其特征在于，由围绕机加工轴线旋转的切削工具机加工内部面的每个区段，其中机加工轴线与机加工的区段的基准轴线重合，切削工具的半径等于机加工的区段的曲率半径。

附图说明

通过阅读为理解而将参照附图进行的详细说明，本发明的其他特征和优点将得以体现，附图中：

图1是纵向横剖面图，示出根据现有技术实施的椭圆形模具；

图2是俯视图，示出模制单元，其具有根据本发明第一种实施方式实施的模具，模具的半模处于接合位置；

图3类似于图2，其中，模座处于开模位置，半模从模座拆卸并处于接合位置；

图4是透视图，示出根据本发明第一种实施方式实施的模具的两个半模；

图5是沿图4中的剖面5-5的纵向横剖面图，示出按本发明教导实施的一个半模；

图6是沿图4中的剖面6-6的纵向竖直剖面图，示出按本发明教导实施的一个半模；

图7类似于图6，示出半模的一实施变型；

图8是俯视图，示出成型设备，其配有多个与图2模制单元相同的模制单元；

图9是沿图10中的剖面9-9的横向纵剖面图，示出图4的半模由机加工撑隔件安装在机加工车床中，以允许车削加工其装配面；

图10是沿图9中的剖面10-10的轴向剖面图；

图11是纵向横剖面图，示出按本发明教导实施的一个模座，模座的接纳面正在进行机加工；

图12是透视图，示出根据本发明第二种实施方式的呈两个部分制成的半模；

图13是纵向横剖面图，示出图12的半模在两个部分装配好时的情况；

图14类似于图13，示出本发明第二种实施方式的一实施变型。

具体实施方式

在本说明书中和权利要求书中，具有相同结构或者类似功能的构件用相同的标号标示。

在本说明书和在权利要求书中，将非限制性地采用正交坐标系，其与每个半模相关，具有如下取向：

-纵向l，朝处于接合位置的另一半模的方向由后往前定向；

-横向t，自左向右定向；

-竖直方向v，自下而上定向，竖直方向不取决于重力方向。

图2和3中示出模制单元24，用于通过吹制预型件(未示出)来制造轴线竖直取向的热塑性材料尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或者聚丙烯(pp)材料制的容器。

模制单元24具有两个模座26a、26b，它们安装成能在图2所示的合模位置与图3所示的开模位置之间活动。在附图所示的实施例中，两个模座26a、26b安装成能围绕铰链28的竖直轴线a相对于彼此枢转，所述铰链28沿模座26a、26b的一横向端部边缘布置。这种布设一般称为“皮夹式模具”。

尽管本发明使用皮夹式模具特别有利，但是其也可应用于相对于彼此平移活动的模座。

每个模座26a、26b在纵向上由竖直前接纳面30和竖直后表面32限定，例如图3中可看到的。在模座处于合模位置时，每个模座26a、26b的接纳面30朝向另一模座26b、26a。

模制单元24还具有模具34，模具的模腔具有待吹制成的容器的形状。模腔由用于接纳容器的孔36竖直向上开通。

模具34具有至少一对互补的半模38a、38b。尤其如图4所示，每个半模38a、38b具有前部竖直横向的接合面40，接合面中形成有半模腔42。当两个半模38a、38b处于接合位置时，如图2所示，两个半模38a、38b由它们的相应的接合面40彼此紧贴靠，以便其半模腔42构成模腔。接合面40于是在竖直横向的接合平面44中延伸。

在图4所示的实施方式中，模具34还具有与半模38a、38b区分开的底部38c。因此，每个半模38a、38b适于形成容器的主体，而底部38c适于形成容器的底部。

在未示出的变型中，模具仅具有两个半模。因此，每个半模的型腔适于形成容器的主体和底部。

再次参照图4，每个半模38a、38b还具有与接合面40相对的后竖直的装配面46。这里，装配面46具有圆柱扇形体的形状，其导线和母线将详述如后。

每个半模38a、38b安装在一相关模座26a、26b中，使半模的装配面46定位成抵靠模座26a、26b的相关接纳面30，如图2所示。为此，接纳面30的形状与相关半模38a、38b的装配面46的形状互补。采用在具有可替换模腔的模制单元领域中已知的任何装配装置，使每个半模38a、38b与其相关的模座26a、26b装配在一起。

在模座26a、26b的合模位置，半模38a、38b处于其接合位置，而在开模位置，半模38a、38b的接合面40彼此分开。

在铰链28的相反向上，模座26a、26b配有锁紧于合模位置用的锁紧机构。

两个半模38a、38b相对于接合平面44对称大致相同。表述“大致”意味着两个半模38a、38b在一些小细节上可以不同，例如在两个半模之一的装配面46中存在孔或者槽，而在另一半模上没有这类孔或者槽。当半模之一浮动地安装在其模座上并间置有补偿室、而另一半模固定地安装在其模座上时，尤其是这种情况。但是，这些轻微的结构差异用于在装配面46的机加工操作的下游进行，后文将对机加工操作予以详述。

由此，下面将仅说明两个半模之一，这里是说明图2左部所示的半模38a，该说明出于对称性可应用于另一半模38b。

按本发明教导，半模38a的装配面46在纵向横剖面上，具有定中心在基准轴线x上的圆弧形状，所述基准轴线x相对于接合面40在纵向上向前偏移一段距离s。

因此，如图5中虚线所示，装配面46在纵向横剖面上具有：

-横向弦线c，其为虚拟线段，在接合平面44中延伸，连接装配面46的横向自由端部；以及

-纵向平分线b，其为虚拟线段，从弦线c的中心延伸到装配面46。

在如图5所示的剖面图中，平分线b形成对于半模38a的装配面46的唯一的纵向对称轴线。

由于基准轴线x相对于接合面40偏离，平分线b的长度因而小于弦线c的长度的一半。

另外，将对于半模38a的在不同高度截取的竖直横剖面通过弦线c与平分线b之间的交点的轴线o称为半模38a的竖直中央轴线o。

优选地，基准轴线x布置在具有平分线b的平面中。

如图6所示，装配面46可以总体上具有定中心在轴线x上的回转圆柱扇形体的形状。在这种情况下，装配面46的竖直横剖面不管截取剖面的高度如何，在形状和尺寸上都大致相同。在图6所示的实施例中，其为回转圆柱扇形体。在这种情况下，半模38a具有为所有剖面所共有的单一基准轴线x。

在图7所示的实施变型中，装配面46具有多个竖直区段46a至46f，这里竖直区段数量为六个，竖直区段具有定中心在基准轴线x上的圆柱扇形体的形状。在这种情况下，装配面46的竖直横剖面在形状上大致相同，但它们可按截取剖面的高度而尺寸上不同。在图7所示的实施例中，每个区段46a至46f形成回转圆柱扇形体。

优选地，装配面46的每个区段46a至46f的基准轴线x彼此同轴。因此，如图7所示，半模38a具有为所有剖面所共有的单一基准轴线x。为此，装配面46的至少两个区段46a、46b具有不同的曲率半径。

根据本发明的一未示出的变型，当装配面具有多个竖直区段时，至少两个竖直区段均具有不同轴的基准轴线。

在未示出的本发明的变型中，可理解的是，装配面的竖直区段或者整个装配面可具有定中心在基准轴线x上的任意轴对称体积的角扇形的形状，例如为截锥体。

图8中示出通过成型、尤其是通过吹制或者拉吹来形成热塑性容器的成型设备50，该设备具有围绕中央竖直旋转轴线y旋转安装的主轮52。主轮52在其周边具有多个模制单元24，这里模制单元数量为十个，每个模制单元都如前所述实施。每个模制单元24布置成，在模座26a、26b的合模位置，其半模38a、38b的接合平面44通过主轮52的旋转轴线y。铰链28朝向旋转轴线y，以便模具38a、38b向主轮52外径向开启。

如后所述，实施具有这种装配面46的半模38a、38b，非常有利地允许保持椭圆形模具的优点，即具有小纵向体积尺寸，同时制造起来非常快速并且成本不高。因此，这允许在主轮52的周边上定位数量多的模制单元24，而这些模制单元在其打开时不会碰触。实际上，与现有的椭圆形模具相反的是，装配面46的每个区段在横向纵剖面上具有单一曲率半径，而现有技术的椭圆形模具在横向纵剖面上具有变化的曲率半径。

与现有技术的椭圆形模具相反的是，与每个半模38a、38b的装配面46的横向端部相切的切线d1和d2不是纵向定向的。因此，如图2所示，在半模38a、38b的接合位置，所述切线d1、d2形成不同于180°的角α。

根据图2至5所示的本发明的第一种实施方式，每个半模38a、38b是整体式的，即呈单一部件制成。

为了制造根据本发明的该第一种实施方式的模具34，每个未经加工的半模38a、38b预先铸造而成。如此获得的未经加工的每个半模38a、38b的表面具有采用这种制造技术获得的构件的典型的粗糙表面状态。尽管每个未经加工的半模38a、38b的形状非常接近最终形状，但是相对于成品半模38a、38b要略微加厚，以便能够通过在未经加工的半模38a、38b的每个表面上去除小厚度材料的机加工来获得功能性表面状态。

下面，仅说明对每个半模38a、38b的装配面46的机加工。非限制性地，接合面40的机加工这里按时间顺序是在装配面46的机加工之前进行。

有利地，两个半模38a、38b的装配面46在同一机床上同时进行机加工。

装配面46车削而成。为此，如图9所示，使用的机床是机加工车床54，其具有围绕机加工轴线旋转安装在基座58上的轴56。车床54还具有切削工具59，切削工具用于从未经加工的装配面46削取切屑，以获得最终的装配面46。切削工具59例如由薄板片形成。切削工具59安装成能相对于旋转轴56径向活动。

成对的半模38a、38b布置成如在接合位置那样，它们的接合面40面对面，并在两个接合面40之间纵向间置机加工撑隔件60，用以保持两个半模38a、38b彼此分开。撑隔件60的尺寸适于使半模38a、38b的相应的最终装配面46布置在同一周沿上。特别是，两个半模38a、38b的基准轴线x彼此重合。因此，撑隔件的纵向厚度等于基准轴线x相对于接合面40的偏移距离s的两倍。

两个半模38a、38b例如用紧固环62例如固定在撑隔件60上，紧固环62布置在每个半模38a、38b的竖直端部处，如图10所示。然后，两个半模38a、38b和撑隔件60形成的组装件安装在车床54的轴56上，以便两个半模38a、38b的装配面46的基准轴线x与轴56的机加工轴线重合。

当装配面具有尺寸不同而基准轴线x相同的多个竖直区段46a至46f时，半模38a、38b的这些竖直区段当然布置成彼此重合。

当半模的装配面具有定中心在不同的基准轴线上的多个竖直区段时，机加工操作使用不同尺寸的撑隔件以相继地使不同的基准轴线对应于机加工轴线而来分多个步骤进行。

再次参照图9，在实施机加工方法时，半模38a、38b被驱动围绕它们重合的基准轴线x旋转，如箭头f所示。切削工具59径向移动到所需位置，以在两个半模旋转时去除这两个半模38a、38b的装配面46上的材料。因此，半模38a、38b相对于切削工具59沿其基准轴线x移动，以便以仅一次操作就机加工两个半模38a、38b的全部装配面46。

与铣削操作相比，机加工操作特别快且成本低。

在本发明的未示出的变型中，当然可使用该方法来通过仅使单一半模固定在机加工撑隔件上而制造单一半模。在这种情况下，优选的是在撑隔件的相对侧上配置配重，以便在机加工车床的轴旋转时平衡质量。

图11中示出根据本发明教导实施的模座26a的内接纳面30的机加工方法。如同半模38a、38b那样，每个模座26a、26b铸造而成，其最终接纳面30由对未经加工的接纳面机加工而成。

如前所述，接纳面30的形状与相关半模38a、38b的装配面46的形状互补。为此，接纳面30在纵向横剖面上，具有定中心在基准轴线x上的圆弧形状。

接纳面30呈凹形，所述接纳面30的每个区段由围绕机加工轴线旋转的切削工具64进行机加工，所述机加工轴线与所述区段的基准轴线x重合。切削工具64的半径等于所述区段的曲率半径。

根据图12至14所示的本发明的第二种实施方式，每个半模38a、38b制成两个区分开的部分，这两个部分由模壳66和模壳座68形成。

内模壳66在纵向上由前横向竖直表面和后表面限定，所述前横向竖直表面形成半模38a的接合面40，所述后表面背对接合面40，形成凸形的安装面70。在纵向横剖面上，安装面70具有凸形形状。

外模壳座68在纵向上由前接纳面72限定，前接纳面72的形状与安装面70的形状互补。模壳66用于容置在模壳座68中，其安装面70紧贴靠在模壳座68的接纳面72上。模壳座68向后还由相对的后表面限定，该后表面形成半模38a的装配面46。

因此，模壳66具有半模腔42。一般来说，模壳座68配有用于冷却模壳66的冷却装置(未示出)。

一般而言，在纵向横剖面上，模壳66的安装面70具有定中心在竖直基准轴线z上的圆弧形状，所述竖直基准轴线z不一定与装配面46的基准轴线x重合。

根据图14所示的第二种实施方式的第一实施变型，安装面70的基准轴线z与接合平面44中包含的中央轴线o同轴。因此，安装面70在纵向横剖面上具有半圆形状。

根据图13所示的第二种实施方式的第二实施变型，安装面70的基准轴线z相对于接合面40在纵向上向前偏移。

优选地，安装面70的基准轴线z布置在具有平分线b的平面中。

如同图6中所示的装配面46那样，安装面70也可总体上具有定中心在轴线z上的回转圆柱扇形体的形状。在这种情况下，安装面70的竖直横剖面不管截取剖面的高度如何，在形状和尺寸上都大致相同。因此，其可以是一种回转圆柱扇形体。在这种情况下，安装面70具有为所有剖面所共有的单一基准轴线z。

根据本发明的未示出的变型，安装面70的基准轴线z和装配面46的基准轴线x同轴。

在变型中，如同图7中所示的装配面46那样，安装面70也可具有多个竖直区段，竖直区段具有定中心在基准轴线z上的圆柱扇形体的形状。在这种情况下，安装面70的竖直横剖面在形状上大致相同，但是它们可以根据截取剖面的高度而在尺寸上不同。因此，安装面的至少两个区段具有不同的曲率半径。

优选地，安装面70的每个区段的基准轴线z彼此同轴。因此，安装面70具有为所有剖面所共有的单一基准轴线z。

根据本发明的未示出的变型，当安装面具有多个竖直区段时，至少两个竖直区段均具有不同轴的基准轴线。

在本发明的未示出的变型中，将明白的是，安装面的竖直区段或者整个安装面可具有定中心在基准轴线z上的任意轴对称体积的角扇形的形状，例如为截锥体。

用于制造模壳66或者模壳座68的方法与制造根据本发明第一种实施方式实施的整体式半模38a的方法相同。

因此，未经加工的每个模壳66或者模壳座68预先铸造而成。如此获得的未经加工的每个模壳66或者模壳座68的表面具有采用该制造技术获得的构件的典型的粗糙表面状态。尽管未经加工的每个模壳66或者模壳座68的形状非常接近最终形状，但是相对于最终的模壳66或者模壳座68要略微加厚，以便能够通过在未经加工的模壳66或者模壳座68的每个表面上去除小厚度材料的机加工，获得功能性表面状态。

对模壳66的安装面70的机加工和对模壳座68的装配面46的机加工，按照与制成整体式半模38a的装配面46所描述过的方法相同的方法进行。为此将参照结合图9和10所进行过的描述，不过用“模壳66”构件或者用“模壳座68”构件代替“半模38a”整体式构件。

同样，对模壳座68的接纳面72的机加工，以与第一种实施方式中参照图11所描述过的对模座26a的接纳面30进行机加工的方式相同的方式进行。为此将参照结合图11进行过的描述，不过将用“模壳座68”构件代替“模座26a”构件。