CN102272027A - 用于转移工件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转移工件特别是预成型坯或瓶(2)的方法和装置。工件由钳状的保持装置(41)加载，所述保持装置具有至少一个能够相对于钳承载件(42)摆动地设置的钳臂(45，46)。所述钳臂为了实施抓取和释放运动而摆动。所述钳臂的摆动运动由至少一个磁体(68，69)特别是永磁体控制。

Description

用于转移工件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于转移工件的方法和装置，在该方法中，工件由钳状的保持装置加载，所述保持装置具有至少一个能够相对于钳承载件摆动地设置的钳臂并且所述钳臂为了实施抓取和释放运动而摆动。

本发明还涉及一种用于转移工件的装置，该装置具有至少一个用于加载所述工件的钳状保持装置，其中，所述保持装置设有至少一个能够相对于钳承载件摆动地设置的钳臂，所述钳臂具有用于保持所述工件的第一摆动位置和用于释放所述工件的第二摆动位置。

背景技术

这种方法和装置例如在用吹塑技术制造容器的情况下使用。在这种应用中，所述装置设置在吹塑机中。被保持装置加载的相关工件在此可以是预成型坯、吹塑后的容器或者是本身保持所述预制坯件或所述吹塑后的容器的承载元件。

在通过吹气压力的作用进行容器成型时，由热塑性材料制成的预成型坯、例如由PET(聚对苯二酸乙二醇酯)制成的预成型坯在吹塑机内部被输送给不同的加工站。通常这种吹塑机具有一个加热装置和一个吹塑装置，在该吹塑装置的区域中，先前被加热的预成型坯通过双轴定向膨胀为一个容器。该膨胀借助于导入到待膨胀的预成型坯中的压力空气来实现。在DE-OS 43 40 291中已阐述了预成型坯的这种膨胀成型的工艺流程。开头所述的处于压力作用下的气体的导入包括压力气体到展开的容器泡中导入以及压力气体在吹塑过程开始时到预成型坯中的导入。

在DE-OS 42 12 583中描述了用于容器成型的吹塑站的基本结构。在DE-OS 23 52 926中介绍了一些用于对预成型坯进行温度处理的方案。

在吹塑成型装置内部，预成型坯以及被吹塑成型后的容器借助于不同的操纵装置传送。公知的是使用传送芯轴，预成型坯可被插套在所述传送芯轴上。但是，也可以用其它的承载装置来操纵预成型坯。用于操纵预成型坯的夹钳的使用和可导入到预成型胚的开口区域中以进行夹持的卡钳的使用同样属于可使用的结构。

例如在DE-OS 199 06 438中描述了在使用转移轮的情况下对容器和预成型坯的操纵，其中在吹塑轮和输出段之间设置一个转移轮并且在加热段和吹塑轮之间设置有另一转移轮。

已经提及的对预成型坯的操纵一方面在所谓的两级工艺中进行，其中首先通过注射成型方法制造预成型坯，接着使这个预成型坯暂时存放并且之后对其温度进行条件处理并且将其吹塑成型为一个容器。另一方面，使用所谓的单级工艺，其中，预成型坯在通过注射成型技术制造出并且在足够地硬化后直接进行合适温度处理并且接着被吹塑成型。

在所使用的吹塑站方面，已经公知了不同的实施方式。在设置在旋转的传送轮上的吹塑装置中，经常出现模具承载件的像书一样的可翻开性。但是也可能的是，使用可相对彼此移动或者以其他方式被导向的模具承载件。在位置固定的吹塑装置(其特别是适合于容纳多个用于容器成型的空腔)中，典型的是使用彼此平行设置的板作为模具承载件。

用于操纵预成型坯的钳不仅可以独立使用，而且可以与其它承载元件或操纵元件组合使用。例如预成型坯可以沿其传送路径的一部分被传送芯轴夹持并且沿着所述传送路径的另一部分可以实现在使用钳的情况下的操纵。但是，迄今为止所使用的钳不能满足所有的要求，这些要求是针对预成型坯的受保护的并且同时允许的操纵提出的。

主要的要求在于，在每个时间单元中可以实现预成型坯的可靠并且无干扰的较高输送效率。符合目的要求的是，钳不仅适合于操纵预成型坯而且适合于操纵被吹塑成型后的容器。此外，应该避免或减小由钳的操纵引起的预成型坯的机械损伤。

钳状保持元件已被以多种实施方式公开。一方面存在被主动控制的钳，其中，例如通过机械凸轮控制装置或通过气动或电动调节元件预给出打开和闭合运动。此外也存在这样的钳，其中，钳臂不是被主动控制，而是钳臂设有倾斜的导入面，所述导入面在工件插入时导致钳臂的打开运动。于是，在工件的保持区域完全插入后，钳由于弹簧而咬合并且保持工件。工件的取出同样也可在使用倾斜引导面的情况下在引入预给定的拉力时进行。

不仅被主动控制的而且被动操作的钳的使用不仅导致优点也导致缺点。被主动控制的钳要求相应的调节元件，所述调节元件要求结构空间并导致相应的成本并且由于需要维护工作而提高了服务耗费。被动式控制的钳虽然通常结构非常简单，但是由于与工件直接接触会导致工件区域中的划痕或者磨损。

发明内容

本发明的目的在于，这样地改善开头所述类型的方法，使得可以在高的传送速度时支持工件的可靠且受保护的输送。

根据本发明，该目的是通过以下方式来实现，即钳臂的摆动运动由至少一个磁体来控制。

本发明的另一目的在于，这样地设计开头所述类型的装置，使得实现简单的装置结构并且同时实现工件的受保护的输送。

根据本发明，该另一目的是通过以下方式来实现，用于钳臂的定位装置具有至少一个相对于反元件可改变间距地设置的磁体。

通过使用磁体可以利用无接触地起作用的吸引力或排斥力。如果钳臂例如与操作元件耦合(一个永磁体以其磁性北极朝一个接触方向指向地设置在该操作元件上)，则该永磁体在接近另一永磁体(该另一永磁体的磁性北极朝第一磁体的方向指向)时可被加载压力。在相应地进行机械设置的情况下所述压力要么导致钳的打开运动要么导致钳的闭合运动。反过来，在接近一个其南极朝第一磁体的方向指向的第二磁体时会给第一磁体施加拉力，该拉力同样可被用来实施钳的打开或闭合运动。

一般为了产生相应的压力需要使用两个磁体，它们分别以相同的磁极彼此面向地设置。相反，为了产生拉力，仅仅使用一个磁体就足够。该磁体可以与铁磁材料例如铁相互作用。但是使用两个磁体来产生拉力会导致作用力的提高并且从而在预给定的调节力的情况下导致更紧凑的结构布置。

预成型坯在使用钳臂情况下的前述和后述的操作以相同的方式也涉及吹塑后的容器的操作，在此无需每次都分别陈述。通过钳臂相对于中心元件或相对于彼此的弹动夹紧支持预成型坯或瓶子在不使用单独的锁止装置或主动操作元件的情况下的自动夹持。同样也考虑，钳臂不是直接抓在预成型坯或瓶子上，而是抓在承载元件上，所述承载元件本身保持所述预成型坯或瓶子。

通过以下方式支持高的力发挥，即，至少两个磁体相互作用。

通过以下方式允许根据转移过程的进展来控制钳，即，所述磁体和一个反元件彼此相对可改变间距地运动。

通过以下方式支持每单位时间内转移大量的工件，即，所述钳承载件由旋转的传送轮的转移臂定位。

为了产生压力提出，所述磁体和一个构造为磁体的反元件在实施钳操作期间以同向的磁极彼此面向地定位。

通过以下方式允许拉力的产生，即，所述磁体和一个构造为磁体的反元件在实施钳操作期间以反向的磁极彼此面向地定位。

通过以下方式实现无磨损的工作，即，所述磁体和所述反元件无接触地彼此经过。

为了提高工作可靠性建议，所述钳臂与附加的机械操作装置耦合。

一个典型的应用在于，所述钳承载件设置在吹塑机的区域中。

同样考虑，所述钳承载件设置在灌装机的区域中。

附图说明

在附图中示意性地示出了本发明的实施例。其中：

图1是用于由预成型坯制造容器的吹塑站的透视图；

图2是吹塑模的纵剖面图，预成型坯在该吹塑模中被拉伸和膨胀；

图3是用于表明用于吹塑成型容器的装置的基本结构的草图；

图4是改型的、具有增大的加热能力的加热段；

图5是带两个钳臂和一个中心元件的传送元件的透视图，其中钳处于闭合状态中；

图6是根据图5的、钳处于打开状态的结构布置；

图7是打开的钳以及配属的可定位的反磁体的示意图，所述钳在操作元件的区域中具有永磁体；

图8是在所述可动磁体接近钳区域中的磁体之后根据图7的结构布置；

图9是在所述钳的闭合运动结束之后按照图7和图8的结构布置。

具体实施方式

下面以吹塑机为例阐述本发明的工件操作。

在图1和图2中示出用于将预成型坯1成形为容器2的装置的原理结构。其布置在此可以如图所示那样或者在一个竖直的平面中旋转180°。

用于成型所述容器2的装置主要包括一个吹塑站3，该吹塑站设有一个吹塑模4，预成型坯1可被插入到该吹塑模中。预成型坯1可以是由聚对苯二酸乙二醇酯制成的注射成型部件。为了允许将预成型坯1插入到吹塑模4中和并且允许将成品容器2取出，吹塑模4由一些半模5、6和一个底部件7组成，该底部件可以由一个提升装置8定位。预成型坯1可以在吹塑站3的区域中由一个保持元件9固定。例如可能的是，通过钳或其它的操作机构将预成型坯1直接插入到吹塑模4中。

为了允许压力空气的导入，在吹塑模4的下方设置了一个连接活塞10，该连接活塞将压力空气供入到预成型坯1并且同时进行密封。但是在改型的设计中原则上也可考虑的是，使用固定的压力空气导入装置。

在该实施例中，预成型坯1的拉伸借助拉伸杆11实现，该拉伸杆被一个缸12定位。根据另一种实施方式，拉伸杆11的机械定位通过凸轮段(Kurvensegmente)进行，这些凸轮段由分接辊(Abgriffrollen)加载。当多个吹塑站3设置在一个旋转的吹塑轮25上时，凸轮段的使用是特别符合目的的。

在图1所示的实施方式中，拉伸系统被这样构成，使得提供两个缸12的串联布置。拉伸杆11在实际的拉伸过程开始之前首先由一个主缸13一直移动到预成型坯1的底部14的区域中。在实际的拉伸过程中，具有移动出的拉伸杆的主缸13与一个承载该主缸13的滑块15一起被一个副缸16或通过一个凸轮控制装置定位。特别是考虑，副缸16被这样凸轮控制地使用，使得由导向辊17给出当前的拉伸位置，该导向辊在拉伸过程的实施过程中沿着一个凸轮轨道滑动。导向辊17由副缸16压靠到导轨上。滑块15沿着两个引导元件18滑动。

在设置于承载件19，20的区域上的半模5，6闭合之后，承载件19，20借助一个锁止装置20相对彼此锁止。

为了适配于预成型坯1的开口区段21的不同形状，根据图2，考虑在吹塑模4的区域中使用单独的螺纹插件22。

图2中除了被吹塑后的容器2外还用虚线示出了预成型坯1并且示意性示出了一个正在展开的容器泡23。

图3示出了一个吹塑机的基本结构，其设置有一个加热段24以及一个旋转的吹塑轮25。从预成型坯输入装置26开始，预成型坯1通过一些转移轮27，28，29传送到加热段24的区域中。为了对预成型坯1进行温度处理，沿着加热段24设置有热辐射器30以及风机31。在预成型坯1被充分加热之后，预成型坯1被转移给吹塑轮25，所述吹塑站3设置在该吹塑轮的区域中。完成吹塑的容器2被转移轮37，28，38供给到一个输出段32。

为了使一个预成型坯1成形为这样一个容器2——该容器2具有以下的材料特性：即可以保证装在容器2内的食品、特别是饮料具有较长的使用能力，那么必须在加热和定向预成型坯1时遵循特殊的工艺步骤。此外，通过特殊的尺寸规定的遵循可以实现有利的效果。

可以使用不同的塑料作为热塑性材料。可使用的例如有PET，PEN或PP。

预成型坯1在定向过程期间的膨胀是通过压力空气的供给实现的。压力空气的供给被分为一个预吹塑阶段和一个随后的主吹塑阶段，在预吹塑阶段中供入具有低压力水平的气体、例如压缩空气，在主吹塑阶段中供入具有较高压力水平的气体。在预吹塑阶段期间，典型的是使用压力区间在10bar到25bar之间的压力空气，而在主吹塑阶段期间供入压力区间在25bar到40bar之间的压力空气。

从图3中也可以看出，在所示的实施方式中，加热段24由多个环绕的传送元件33构成，它们链式地彼此按顺序排列并且沿着转向轮34被引导。特别是考虑，通过链式布置形成一个基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施方式中，在加热段24的向着转移轮27的伸展区域中使用了一个单独的、尺寸相对较大的转向轮34并且在邻近的转向区域中使用了两个尺寸相对较小的转向轮36。原则上也可以考虑其它任意的导向装置。

为了允许转移轮27和吹塑轮25相对彼此的尽可能紧密的设置，所示的布置方式被证实是特别符合目的要求的，因为在加热段24的相应延展的区域中定位了三个转向轮34，36，确切地说分别是在通往加热段24的直线延伸部分的过渡区域中的、较小的转向轮36和在通往转移轮27和通往吹塑轮25的直接过渡区域中的、较大的转向轮34。作为对链式传送元件33应用的替换，例如也可以使用一个旋转的加热轮。

容器2在完成吹塑之后被转移轮38从吹塑站3的区域中导出并且被传送到输出段32。

在图4中所示的改型的加热段24中，通过更大量热辐射器30可以在每个时间单位中对更大量的预成型坯1进行温度处理。在此，风机31将冷却空气引导到冷却空气通道39的区域中，这些冷却空气通道分别位于配属的热辐射器30的对面并且通过流出口输出冷却空气。通过流出方向的设置，可以对于冷却空气实现一个基本上横向于预成型坯1的传送方向的流动方向。冷却空气通道39可以在与热辐射器30相对的表面上提供用于热辐射的反射器，同样也可能的是，通过输出的冷却空气也实现热辐射器30的冷却。

预成型坯1和容器2穿过吹塑机的传送可以通过不同的方式实现。根据一个实施例变型，预成型坯至少沿着其传送路径的主要部分由传送芯轴承载。但是也可能的是，在使用钳的情况下进行预成型坯的传送，所述钳作用在预成型坯的外侧上，或者使用内部芯轴，该内部芯轴被导入到预成型坯的一个开口区域中。同样，在预成型坯的空间定向方面也可以考虑不同的变型方案。

根据一种变型方案，预成型坯在预成型坯输入装置26的区域中以其开口沿竖直方向朝上定向地被供入、接着被旋转、沿着加热段24和吹塑轮25以其开口沿竖直方向朝下定向地被输送并且在到达输出段32之前被再次旋转。根据另一种变型方案，预成型坯1在加热段24的区域中以其开口沿竖直方向朝下定向地被加热，但是在到达吹塑轮25之前被再次旋转180°。

根据一个第三实施变型方案，预成型坯在不进行翻转过程的情况下以其开口沿竖直方向向上定向地穿过吹塑机的所有区域。

图5以透视图的形式示出了一个由钳式传送元件41夹持的预成型坯1。传送元件41也能够以类似的方式定位一个被吹塑成型后的容器2。该传送元件41具有一个钳承载件42，该钳承载件通过转动铰链43，44与钳臂45，46相连接。钳臂45，46通过杠杆47，48与一个中心元件49相联接。这些杠杆47，48通过转动铰链50，51与钳臂45，46并且通过转动铰链52，53与中心元件49相联接。中心元件49具有一个空槽54，在该空槽中插入一个与钳承载件42相连接的保持元件55。根据一个替代的实施方式，保持元件55也可以与中心元件49一体地连接。

这些转动铰链43，44，50，51，52，53中的至少一个可以作为销-槽组合、铰链、薄膜铰链或固体铰链实现。在使用薄膜铰链或固体铰链时，可以使传送元件41的所有结构部件(除了弹簧56，57之外)单件式地构成或者使一些结构部件组合成一个或多个模块。

钳臂45，46附加地通过弹簧56，57与所述保持元件55相连接。优选这些弹簧56，57被构造为拉簧并且在其背离保持元件55的伸展区域中被销58，59保持，这些销被设置为转动铰链50，51的延长部分。

图5示出了处于闭合状态的传送元件41，在该闭合状态中，预成型坯1被钳臂45，46夹持。通过弹簧55，57，钳臂45，46以及中心元件49被稳定在所示的闭合位置中。特别是可以看到，不仅杠杆47，48以杠杆纵轴线60，61而且弹簧56，57以弹簧纵轴线62，63相对于中心元件49的中心纵轴线64倾斜地设置。在此，杠杆纵轴线60，61和弹簧纵轴线62，63关于中心纵轴线64向着预成型坯1的方向倾斜地朝前指向。

在图5所示的实施方式中，中心纵轴线64是传送元件41的对称轴线。在此，中心元件49设置于钳臂45，46之间并且钳臂45，46在所示的闭合位置中侧向靠触在中心元件49上。

图6示出图5中的结构布置，它是在钳臂45，46执行一个打开运动之后的视图。根据在此所示的实施例，保持元件55与中心元件49刚性连接并且与中心元件49一起相对于钳承载件42移动。通过中心元件49的定位运动，杠杆47，48并且从而钳臂45，46可以摆动并且释放预成型坯1。

图7示出传送元件41的细节结构的实施例。钳承载件42在此本身可通过摆动铰链65、66摆出地与元件底座67连接。这种布置在可能的碰撞时允许避开运动。在中心元件49的区域中设置一个构造为永磁体68的磁体。该永磁体68在所示的实施例中以其磁性北极朝背离所述元件底座67的方向指向地设置。与所述永磁体68有距离地设置一个反磁体69，该反磁体同样可构造为永磁体。在所示的实例中，所述反磁体69以其磁性北极朝向所述永磁体68。

由此在所述反磁体69接近所述永磁体68的情况下将压力施加到所述永磁体68上，其将所述压力传递到所述中心元件49上。该调节力导致所述钳臂45、46的闭合运动。

图8示出一个工作状态，在该工作状态中，所述反磁体69与图7中的布置相比除留下小的间距之外接近到所述永磁体68上。容器2以其嘴部区段21已经几乎完全插入到钳臂45、46的接收区域中并且所述钳臂45、46处于要开始闭合运动前不久的状态中。

图9示出在钳臂45、46完全闭合之后的传送元件41。容器2在此在嘴部区段21中例如在支撑环的上方由所述钳臂45、46固定。

按照一个典型的实施方式，钳承载件42或元件底座47由一个旋转的转移轮保持。同样，容器2或预成型坯1或者一般的工件由旋转的或以其他方式运动的传送元件输送到所述传送元件41的区域中或被输送离开所述传送元件。因此，符合目的要求的是，将所述反磁体69设置在这种用于工件的传送装置的区域中。

通过前面阐述的实现方案确保：一方面永磁体68相对于钳承载件42的位置并且另一方面反磁体69相对于待转移的工件的位置是确定的并且是恒定的。所述工件的待保持的部分在钳臂45、46之间的进入或脱出和反磁体69由永磁体68的接近和远离由此可以被协调一致，从而使得相应的运动彼此协调地进行。

按照一个实施例变型方案特别是考虑：永磁体68和反磁体69在该方法流程期间不接触任何部件。由此可以实现特别高的抗磨损性。

按照另一实施方式提出，允许永磁体68和反磁体69的接触，但是由于互斥作用的磁力只能实现轻微的反向力加载。补充地在此同样考虑，所述永磁体68和/或所述反磁体69设有薄的例如由塑料构成的涂层，以便在彼此接触的情况下避免损坏。

按照另一实施方式考虑，邻近永磁体68地和/或邻近反磁体69地设置机械的导向元件，所述机械的导向元件在所述磁体的力不足够时预给出钳臂45、46的强制导向的打开或闭合，以便即使在可能的功能故障的情况下也实现转移过程的可靠进行。

替代或补充地也考虑，对于通过磁体不能足够地发挥力的情况通过待转移的工件允许钳臂45、46的打开运动和/或闭合运动的直接操作，以便即使在出现干扰的情况下也支持转移过程的可靠功能。

在所有的实施方式中在位置固定地设置的磁体的情况下可以代替永磁体或者附加于永磁体地使用电磁体或电控制的磁系统。

Claims (20)

1.用于转移工件的方法，在该方法中，工件由钳状的保持装置加载，所述保持装置具有至少一个能够相对于钳承载件摆动地设置的钳臂并且所述钳臂为了实施抓取和释放运动而摆动，其特征在于，所述钳臂(45，46)的摆动运动由至少一个磁体(68)控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少两个磁体(68)相互作用。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磁体(68)和一个反元件(69)彼此相对能够改变间距地运动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述钳承载件(42)由旋转的传送轮的转移臂定位。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁体(68)和一个构造为磁体的反元件(69)在实施钳操作期间以同向的磁极彼此面向地定位。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁体(68)和一个构造为磁体的反元件(69)在实施钳操作期间以反向的磁极彼此面向地定位。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁体(68)和所述反元件(69)无接触地在彼此傍边经过。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述钳臂(45，46)与附加的机械操作装置耦合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述钳承载件(42)设置在吹塑机的区域中。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述钳承载件(42)设置在灌装机的区域中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，使用永磁体作为磁体(68)。

12.用于转移工件的装置，该装置具有至少一个用于加载所述工件的钳状保持装置，其中，所述保持装置设有至少一个能够相对于钳承载件摆动地设置的钳臂，所述钳臂具有用于保持所述工件的第一摆动位置和用于释放所述工件的第二摆动位置，其特征在于，用于所述钳臂(45，46)的定位装置具有至少一个能够相对于一反元件(69)改变间距地设置的磁体(68)。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述定位装置具有至少两个磁体(68)。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述钳承载件(42)由旋转的传送轮的转移臂保持。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述磁体(68)和一个构造为磁体的反元件(69)在实施钳操作期间以相同的磁极彼此面向地设置。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述磁体(68)和一个构造为磁体的反元件(69)在实施钳操作期间以反向的磁极彼此面向地设置。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述定位装置具有附加的机械式导向装置。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述钳承载件(42)构造为吹塑机的一部分。

19.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述钳承载件(42)构造为灌装机的一部分。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述磁体(68)构造为永磁体。

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