用于制造容器的設備和方法
【專利說明】用于制造容器的設備和方法
[0001]本發明通常涉及用于制造容器的設備。本發明還涉及用于制造容器的方法以及所生產的容器。
[0002]眾所周知，通過吹制成型過程制造容器，其中空白坯料或“預成型件”定位在模具的腔內且注射有壓縮氣體，通常是空氣，使得空白坯料或“預成型件”膨脹并呈現模具腔的輪廓。模具的輪廓配置為容器的形狀，使得當預成型件在模具內膨脹時預成型件因此形成為容器。
[0003]對此的一個常見變形是拉伸吹制成型過程，其中預成型件在膨脹的同時沿著縱向軸線機械地拉伸。在拉伸吹制成型過程中使用的預成型件具有封閉端，使得預成型件通常類似于具有封閉端和在開放端處具有開口的試管。這些預成型件在開口處通常還設置有凸緣、螺紋等，以允許閉合裝置與完成的容器的開口的附接。
[0004]在拉伸吹制成型過程期間，拉伸桿或類似裝置插入預成型件的開口中并前進，當注射空氣時在預成型件處從預成型件內部推動并沿著預成型件的縱向軸線拉伸預成型件。預成型件的開口保持基本上不變形，但是預成型件的主體拉伸和擴張，以匹配預成型件置于其中的模具的輪廓。
[0005]拉伸吹制成型因此尤其適合于長型容器即用于包裝礦泉水和其他飲料的容器的制造。雖然本文涉及使用拉伸吹制成型過程制造飲料容器，但是應該理解的是，在此討論的原理可等同地應用于用于其他物質和用途的容器的制造。
[0006]用于拉伸吹制成型的設備至少包括前述的模具(最好設置為兩個或更多個活動部分以便于完成的容器的取出)以及用于將壓縮氣體注射到預成型件的腔中且可能插入或移除拉伸桿的注射頭。
[0007]設備可具有單個腔室，但是更經常的是，設備以多個腔室的形式設置多個模具。使用多個模具將提高容器制造過程的輸出，這在商業化的容器制造和裝瓶操作中是大為有利的。
[0008]在大容量的拉伸吹制成型實施中，這些模具傳統上設置在大的旋轉輪的圓周上。當輪到達某個角位置時，打開模具，插入預成型件以及使模具閉合包圍預成型件，而當輪旋轉時，注射頭將氣體注射到預成型件中，使得等到輪返回到初始角位置時，模具部分內的容器完全形成并移除，以進行清洗、填充和密封。
[0009]通過使用輪和多個模具并使多個注射頭作用在設置在模具內的多個預成型件上，相對于單模具設備，可連續地并以非常高的生產率生產容器。當與填充和密封線組合操作時，可如此生產成千上萬的填充的和密封的容器。一般來說，設置在輪上的模具腔的數量越大，可制造容器的速率越大。
[0010]本原理的一個【具體實施方式】在文獻EP1226017中找到，該文獻描述了一種模制設備，其中存在多個模具部分，每個模具部分配置為與相鄰的模具部分的對應面形成模具腔。這些模具部分沒有設置在輪的邊緣上，而是位于類似輻條的徑向支撐件的端部，以圍繞公共軸線轉動。
[0011]徑向支撐件可進一步改變為具有器件以允許模具部分的徑向移動，既在絕對意義上移動又相對于彼此移動，徑向支撐件可進一步改變以允許模具部分的軸向移動。通過這些移動器件，在模制設備的操作期間，打開和閉合模具部分之間的每個模具腔。
[0012]然而，當在容器制造和填充操作中實施時，現有技術中已知的設備需要相當大量的占地面積。伴隨輪形的模制設備的是，需要至少供應用于向容器填充液體產品的設備，以及用于使預成型件和容器在它們之間運動的運輸帶或輸送器。這限制了對于給定占地面積來說任一設施都可實現的產量，并可使產品價格過度增加。
[0013]此外，現有技術中已知的設備需要大量的能量來操作。具體地，在成型操作期間期望將模具部分夾持在一起，以防止標記沿著模具部分相遇處的分型線形成在容器的表面上。必須因此提供通過大的力將模具部分夾持在一起的器件。這需要大量的能量且需要增加更多的機械設備，進一步增加了模制設備所需的空間及其構造和操作的復雜性。
[0014]因此，本發明的目的在于提供模制設備，與現有技術中已知的模制設備相比，該模制設備的空間效率更高，且在容器生產期間消耗更少的能量。
[0015]因此，根據第一方面，本發明涉及用于制造容器的設備，該設備包括:多個模具部分，每個所述模具部分設置有至少兩個基本上相對的面，所述至少兩個基本上相對的面配置為在與另一模具部分的相對面緊靠時形成模具腔，所述模具腔基本上限定容器的形式；以及引導器件，配置為使所述多個模具部分沿著閉合路徑以循環連續的方式連續地行進，所述閉合路徑的長度大于所述模具部分當彼此緊靠時的總長度。
[0016]根據本發明，所述設備的特征在于，所述設備包括至少一個注射頭，所述至少一個注射頭配置為將一定量的液體注射到定位在兩個所述模具部分之間的、至少部分地設置在由所述模具部分形成的模具腔內的、基本上呈管狀的預成型件的腔中，從而使所述預成型件擴張為所述模具腔的輪廓并形成容器；其特征進一步在于，每個模具部分沿著所述閉合路徑、以相對于緊鄰的模具部分的速度增加的速度、行進通過所述閉合路徑的至少一個操縱區，所述設備包括:定位操縱區，其中，將所述預成型件插入所述設備中；以及取出操縱區，其中，將所述容器從所述設備取出。
[0017]這在以下方面是有利的:當注射到預成型件中的液體是包裝在容器內的液體時，通過單個設備在單個步驟中制造容器并給容器填充產品。根據本發明的設備將因此排除了對用于填充容器或將容器從形成設備運輸到填充設備的任何附加器件的需要。
[0018]本方面在以下方面是進一步有利的:所配置的容器制造設備將消耗比本領域中已知的能量少的能量來制造容器，其原因在于，在設備的操作期間模具腔內的壓力增加被用于確保每個容器適當地模制。
[0019]在設備的操作期間，隨著液體注射到預成型件中且預成型件擴張，模具腔內的壓力升高。當預成型件擴張以與模具腔本身的壁接觸時，需要將模具部分保持在一起，使得擴張的預成型件不會推動模具部分分離，而是呈現模具腔的形式的最小細節。
[0020]一旦具體預成型件擴張為與模具腔的表面接觸，則與其緊鄰的腔中的預成型件將從液體注射到定位在腔中的預成型件中而加壓。前一個腔內的容器將幾乎完全形成，它本身將壓力施加到前面的模具腔的壁上。形成具體預成型件擴張為接觸到的模具腔的兩個模具部分因此通過緊鄰的腔內的壓力而保持在一起。
[0021]按照這種方式，在預成型件擴張為模具腔的輪廓時將模具部分保持在一起所需的能量的量減少，提高了設備的操作的經濟性和效率。還提高了生產的容器的質量，其原因在于，通過模具部分上的壓縮力防止了模具分隔線形成在容器中。
[0022]根據特征，所述設備設置有至少兩個操縱區，在定位操縱區將所述預成型件插入所述模具腔中，在取出操縱區從兩個緊鄰的模具部分移除所述容器。
[0023]這在以下方面是有利的:在兩個不同的操縱區執行預成型件的插入和容器的移除，將產生一部分閉合路徑，其中在這一部分閉合路徑上，沒有預成型件或容器設置在模具腔內。這一部分閉合路徑可用于執行提高設備的操作的多個輔助步驟中的任何步驟。按照這種方式，提高了設備及其操作的性能和靈活性。
[0024]在優選實施方式中，用于清潔所述模具腔的器件設置在所述定位操縱區和取出操縱區之間。
[0025]這在以下方面是有利的:由此在不需要停止模制設備或以其他方式中斷容器的生產的情況下，定期地清潔模具腔。此外，設置用于清潔設備的器件確保了模具腔不存在污垢、油脂或其他這樣的污物，提高了生產的容器的清潔和質量并保持位于容器中的產品的純度。
[0026]根據另一特征，所述設備進一步包括用于將閉合件應用于容器的開口的至少一個閉合裝置，所述至少一個閉合裝置設置為與模具部分協作地運動。
[0027]這在以下方面是有利的:在單個設備中組合了生產準備銷售的容器所需的整個范圍的過程。與現有技術相比，容器制造和填充操作所需的空間因此減少，允許在不需要工廠占地面積相應地增加的情況下，增加了產量。此外，在單個機器上執行整個形成和填充過程總的來說減小了操作的復雜性。因此提高了填充的容器的容量和產品經濟性。
[0028]優選地，通過形成使所述容器形成的所述模具腔的所述模具部分的相對運動，所述至少一個閉合裝置相對于所述容器定位。
[0029]這在以下方面是有利的:在不需要附加的致動器或其他運動裝置的情況下，使閉合裝置相對于模具腔定位，通過模具部分沿著閉合路徑的運動例如經過操縱區來實現閉合裝置的定位。設備因此變得更簡單、更可靠和更便宜地操作。
[0030]根據另一特征，為每個模具部分設置一個閉合裝置。
[0031]這在以下方面是有利的:將設備可操作的速度最大化。由于每個模具部分存在一個閉合裝置，所以使該循環的、專用于將閉合裝置定位在容器上的那一部分最小化。按照這種方式，使設備的操作的每個周期的總時間最小化。因此提高了設備的輸出。
[0032]可選地，為每兩個模具部分設置一個閉合裝置。
[0033]這在以下方面是有利的:減小設備的整體復雜性。通過為每隔一個模具部分設置一個閉合裝置，減小了閉合裝置的總數量，導致設備中的部件對應地減少。因此使得設備的操作更可靠。
[0034]根據另一特征，每個閉合裝置安裝在模具部分上。<