用于对塑料进行旋转模塑的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于生产由包含可固化原料的材料制成的目标物品的旋转模塑装置，其中，该根据权利要求1的装置包括被可动地布置的模具和供料装置，所述模具具有被模具型腔包围的模具壁，所述供料装置用于将可固化原料供给到模具型腔中。
【背景技术】
[0002]在大量相同形式的塑料的生产中，经常使用的技术包括例如吹塑和通过将塑料压入模具中的注射模塑。另一种常用的用于小批量制造无张力中空物品的外壳的技术是旋转模塑。旋转模塑提供生产中空形状或外壳厚底局部不同的物品的可能性，所述中空形状的外壳由一层或不同材料构成的多层组成，例如下层为塑料而上层为饰面材料(例如，玻璃片)。在已知的用于塑料的旋转模塑的技术中，模具被填充一定量的塑料，随后模具被置于加热炉中以进行加热并将塑料熔化。一旦塑料被熔化，模具将被旋转和可选地摆动以取得熔化的塑料在模具中所需的分布。随后，模具被冷却并且物品被脱模。包含两层或更多层的外壳通常使用连接料斗或投料箱的模具生产，所述料斗包含用于生产第二层的原料。虽然模具和投料箱是隔热的，但是它们和模具之间的连接会导致产生大量的不合格产品。当加工使用多个模具和投料箱时，旋转模塑是非常不方便的技术。旋转模塑技术的其它缺点是当使用间接加热的模具时的高能耗(其中，例如通过将模具置于加热炉中而被加热)、当使用火焰直接加热时的不安全状况以及受限的自动化和过程控制能力。
[0003]作者名为Krauss Maffei的W02006/103179中公开了用于冷凝模塑或浇注模塑的装置以及用于制造中空物品的塑料外壳的方法。该装置包括用于成形塑料外壳的模具，所述模具安装在中心布置的机械臂上。根据第一实施例，模具可被附接至具有塑料存料的容器。根据一个替代性实施例，塑料容器和模具被安装在单独的机械臂上，并且它们被联接以投加量的塑料到达模具。加热装置被布置成:使其能够容纳空模具，以便间接加热该模具。间接加热模具的使用要求该模具以及外围(液压)部件是耐热的。机械臂被设置用于将模具转移到加热炉的内部空间中以加热该模具，以及将模具从加热炉中移动到塑料供给装置以形成用于将塑料从塑料供给装置供给到模具的链接。使用经加热的模具的链接带来在隔热不足的情况下的混合物堵塞的风险。被填充的经加热的模具与塑料供给装置一同进行旋转、摇晃和枢转运动以形成目标物品。之后，模具和塑料供给装置被分离并且被送到加热炉以进行塑料的胶化。这种分为两个步骤的模具和塑料的加热是费时的并且不利于最终产品的质量。在第二加热步骤之后，模具被移动到冷却装置，并且从冷却装置移动到脱除工位以将塑料物品从模具中脱除。在胶化和冷却步骤期间可将模具从机械臂上拆下，使得机械臂能够用于操纵其它模具。塑料供给装置、加热炉、冷却装置和脱除工位被安装在围绕机械臂的圆形轨道上。这些已知装置的另外的缺点在于，模具必须从一个工位移动到另一个工位以进行所有的周期步骤(包括填充、加热、冷却和脱除塑料外壳)。如果使用多个模具，进行所有步骤的总周期时间因此由最慢的模具的周期时间决定。
[0004]举例而言，一种具有不同的工位但是用于旋转模具的相似的转盘系统(carrouselsystem)还被公开在 XP002681519 中。
[0005]US2007/0063370A1公开了用于旋转模塑的装置，该装置的目标是使用不同的工位来替代所述转盘系统。但是，US2007/0063370A1也具有以下缺点:在多个操作、移动和转移过程期间，模具不能足够同时地进行温度-时间工序。为了将可固化原料供给到模具，温度-时间工序仍必须被打断以在机械臂的帮助下执行到供给装置的附加操作。这样的后果是:如果期望在待生产的物品中具有数个材料层，仍然对温度-时间工序的控制不足。
[0006]作者名为Persico SpA的EPl.649.997公开了一种用于旋转模塑的装置，其中模具的壁包括集成的用于热的或冷的液体的流动通道，所述热的或冷的液体分别用于加热和冷却该模具。
[0007]因此，存在对适于旋转模塑的装置的需求，这实现了生产包含多个材料层的物品的可能性，其中所述多个材料层相互叠置并使得最终产品可被配置成由难以用现有技术实现的原材料组合制成。此外，存在对具有增加的生产能力的用于生产大批量相同物品的装置的需求。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目标在于提供对于使用旋转模塑生产大批量物品(优选地，中空物品)能够取得更高生产能力的装置。
[0009]根据本发明，这通过展示权利要求1的特征部分的技术特征实现。
[0010]为此，本发明的装置的特征在于，模具被可动地安装在与该模具相关联的机械臂上，其中，模具的运动由与机械臂通信的控制装置控制，并且所述模具配置有用于控制模具的温度并且与所述模具成一体的装置。
[0011]通过将用于控制温度的装置形成为与模具成一体并且将模具可动地安装在与其相关联的机械臂上，能够使模具同时经历温度-时间工序和多个操作、运动及转移过程。因此，通过将对用于形成物品的材料的加热以及将它们分布在用于形成物品的模具内同时地进行，可以实现时间的重要的节约。控制单元确保所需的温度-时间工序自始至终与模具的所需的转移和运动相结合，并且有益于生产过程的再现性。经改善的过程控制能力使得物品具有可再现的质量、可再现的机械性能和更少数量的不合格件。
[0012]因为模具被安装在与其相关联的机械臂上，所以可使得每个模具执行自己的工序，并且独立于装置中存在的其它模具。这使得有可能使用相同或不同的原料来制造物品，以及有可能使单个模具执行单独的温度-时间工序和运动-时间工序。将模具安装到与该模具相关联的机械臂上，因此有利于每个模具的各自的可操纵性。
[0013]使用于控制温度的装置和模具成一体能够取得到模具壁和模具中的原料的更快和更佳的热传递。因此，生产物品所必须的周期时间被缩短，并且热损失可被减少。与被布置在外部加热炉中相比，将温度控制装置实施成与模具成一体能够改善模具的可接近性，并且使得能够就地实施模具的另外的操纵(例如，使用诸如塑料之类的原料来填充该模具)以及添加额外的材料(例如，为了获得装饰性或技术效果)。因为使得诸如下述操作变的不必要而致使不仅能节约时间而且能改进加工的能效，所述变的不必要的操作，即，将模具转移到加热炉并进一步转移到该加热炉中的位置、操作打开和关闭加热炉。
[0014]可以通过领域内技术人员已知的多种方法来使温度控制装置与模具成一体，例如通过将该装置集成到模具的壁中来实现，或通过将该装置安装到模具壁的外侧或内侧来实现，或通过将该装置集成到模具壁的内侧来实现。技术人员在选择安装方法时应当考虑加热装置和冷却装置的性质。
[0015]优选地，所述模具进一步包括内部空间，在所述内部空间中配置有温度传感器，以便对所述模具的内部空间中的温度进行测量，使得能够取得基于模具空间内的实际温度(代表了塑料的实际物理状态)的过程控制。发明人确定的是，这种基于模具空间中的实际温度的过程控制有益于加工的再现性并且使得具有外壳的中空物品具有可再现的质量、可再现的机械性能并且减少不合格件的数量。与现有技术中的已知的装置相比，现有技术中的已知的装置使用预定的温度-时间策略(regime)，即，假定塑料将在以一特定功率加热一特定时段之后达到特定的温度，而不考虑环境温度并且不对装置进行实际控制或设置。
[0016]根据一个优选实施例，所述模具相对于所述机械臂可动地布置。更优选地，模具相对于机械臂的运动由机械臂或控制单元控制，或者由机械臂或控制单元的组合控制。目的是改进模具的移动性并且限制机械所进行的运动。
[0017]优选地，凹模(matrix)利用机械臂而可在下述的一个或多个位置之间移动:即，用于将可固化原料填充到模具的位置、用于使模具经受一个或多个温度-时间过程的位置、使模具进行一个或多个运动的位置以及对形成在模具中的物品进行脱模的位置。这提供了下述可能性:即，模具能够以独立于装置中存在的其它模具的方式执行自己的过程。
[0018]本发明的装置适于以多种材料生产完整物品、中空物品、中空物品的外壳。所述物品可由一层相同的材料或者两层或更多层的相同或不同的材料构成，其中，至少一层由可固化原料形成，所述可固化原料例如为塑料、热塑性材料、金属、营养物或任何其它能够通过旋转模塑来成形的原料，其中，所述营养物例如为可熔化的脂肪(例如，黄油