CN113165228A - 用于压缩模制凹型物体的设备 - Google Patents

Abstract

一种设备，包括：‑分配装置(2)，用于分配至少一种聚合材料；‑切断元件(17)，用于从由分配装置(2)分配的聚合材料中切断成剂量的聚合材料(12)；‑输送元件(11)，用于输送成剂量的聚合材料(12)；‑模具(9)，包括凸形模具元件(20)和定位在凸形模具元件(20)上方的凹形模具元件(21)。输送元件(11)配置为通过沿着从分配装置(2)朝向模具(9)的路径运动来执行第一运动，以便将成剂量的聚合材料(12)带到模具(9)。此外，除了第一运动之外，输送元件(11)还配置为通过围绕轴线(H)旋转而执行第二运动，以便将成剂量的聚合材料(12)从第一取向转向到第二取向，在第一取向的情况下，成剂量的聚合材料(12)由输送元件(11)接收，在第二取向的情况下，成剂量的聚合材料(12)由输送元件(11)释放到凸形模具元件(20)上。

Description

用于压缩模制凹型物体的设备

本发明涉及用于通过压缩模制凹型物体，特别是容器的设备。

根据本发明的设备可以例如用于生产旨在容纳粉状或颗粒状物质诸如咖啡等的胶囊，该物质被布置用于制备饮料或其他食品流体。替代地，根据本发明的设备可以用于制造预制件，其旨在经受吹塑过程或拉伸吹塑过程，以便形成容器诸如瓶子。更一般地，根据本发明的设备可以用于制造任何类型的容器，例如杯、罐或碗。

根据本发明的设备允许从可以经受压缩模制的任何聚合材料开始制造由单一材料制成的凹型物体。替代地，根据本发明的设备允许制造具有多层结构的型形物体，即具有由两个或更多个并排放置的层形成的壁，该层由彼此不同的聚合材料制成。

已知通过压缩模制定量聚合材料来制造物体的设备。现有技术设备包括用于分配聚合材料的挤出机和多个模具，模具中的每个包括设有冲头的凸形元件和设有腔体的凹形元件。现有技术设备还包括多个输送元件，其中每个将成剂量的聚合材料(a dose ofpolymeric material)从挤出机输送到模具。

在已知设备的模具中，以使得凹形元件的腔体向上的方式将凹形元件定位在凸形部件的下方。从挤出机上切下成剂量的聚合材料通过输送元件在凹形元件的腔体内释放，该输送元件使该成剂量的聚合材料从上方朝向腔体的底部落下。随后，凸形元件和凹形元件朝向彼此移动以使成剂量的聚合材料变形，从而根据期望的几何形状使成剂量的聚合材料成型。

尽管现有技术设备能够在许多情况下以令人满意的方式工作，但是它们具有多个缺点，特别是当需要压缩模制多层成剂量的聚合材料时，即，包括由彼此不同的材料制成的多个层的成剂量的聚合材料。在这种情况下，将成剂量的聚合材料正确地定位在模具内部是特别关键的操作。

例如，应考虑图10所示的情况。在此情况下，成剂量的聚合材料D1已经沉积在模具101的腔体100内，模具101还包括位于腔体100上方的冲头102。成剂量的聚合材料D1具有多层结构且包括两个外层，中间层插置在两个外层之间，中间层由具有氧气阻挡性能的材料制成。为了使成剂量的聚合材料D1在被输送元件释放之后能够到达腔体100的底部而不与腔体100的侧壁相互作用，成剂量的聚合材料D1的宽度显著小于腔体100的底部的直径。如图10所示，因此可能发生的是，成剂量的聚合材料D1被布置在腔体100的底部上的非中心位置，即，成剂量的聚合材料D1被布置在相对于腔体100的竖直轴线的未对准位置。

图11以放大的比例示出在模具101中从成剂量的聚合材料D1开始制造的容器C1，其如图10所示被定位。容器C1可以是例如咖啡胶囊。图12示出容器C1的俯视图，其中在容器C1内的形成成剂量的聚合材料D1的中间层的材料(即具有阻挡特性的材料)的分布在上半部(以黑色)示出。可以清楚地看到，阻挡材料沿容器C1的凸缘103以非均匀的方式，特别是非对称地分布。这是成剂量的聚合材料D1在腔体100中不居中的结果。

图13示出类似于图10的模具101，其中已经沉积成剂量的聚合材料D2。成剂量的聚合材料D2相对于腔体100的垂直轴以倾斜的方式错误地定位。在此情况下，成剂量的聚合材料D2不仅以非对心的方式定位在腔体100内部，而且成剂量的聚合材料102的一部分位于腔体100的底部，而成剂量的聚合材料102的另一部分靠在腔体100的侧壁上，使得成剂量的聚合材料D2的中间层不平行于腔体100的底部。

图14和图15示出，在由成剂量的聚合材料D2获得的容器C2中，不仅阻挡材料沿凸缘103不均匀地，特别是不对称地分布，而且阻挡材料也出现在容器C2的侧壁的表面上，如图13中的黑点所示。这又是由于在模具101中的成剂量的聚合材料D2的位置不正确造成的。

图16示出模具101，类似于图10和图13的模具，其中已经插入成剂量的聚合材料D3，该成剂量的聚合材料D3的宽度非常接近腔体100的底部的直径，例如略大于底部的直径。在此情况下，在落入腔体100中时，成剂量的聚合材料D3将其相对于腔体100的底部倾斜布置并且搁置在腔体100的侧壁上而无法到达底部。这引起在从成剂量的聚合材料D3开始形成的容器C3上的阻挡材料的不可接受不对称分布，该成剂量的聚合材料D3不仅不能到达凸缘103的整个周边，而且还出现在容器C3的某些部分的侧壁的外表面上，如图17和图18所示。

上述示例表明，在某些情况下，已知的设备可产生有缺陷的物体，因为成剂量的聚合材料未正确地定位在模具内。应当注意，在现有技术的设备中，特别难于检查成剂量的聚合材料是否已经正确地定位在模具内(如果不是不可能的话)。

现有技术设备可具有的另一个缺陷是，在成剂量的聚合材料(无论是单层还是多层)首先接触模具的点上，会在形成的物体上产生斑点。实际上，首先接触模具的那部分成剂量的聚合材料比该成剂量的聚合材料的周围部分冷却快，且因此相对于该成剂量的聚合材料的周围部分以不同的方式结晶。从物理化学的观点和从结构形态的观点来看，这产生具有与周围区域的特征不同的特征的斑点。在已知的模具中，斑点布置在从外部界定模制物体的底壁的表面上并且容易由使用者看到。

本发明的目的是通过压缩模制成剂量的聚合材料(尤其但不排他地具有多层结构)来改进用于生产物体的设备。

另一个目的是提供用于压缩模制包含至少一种聚合材料的成剂量的聚合材料的设备，其中每个成剂量的聚合材料可以正确地定位在模具内部。

另一个目的是提供用于压缩模制包含至少一种聚合材料的成剂量的聚合材料的设备，其中可以及早检测模具内部可能不正确定位的成剂量的聚合材料。

另一个目的是提供用于压缩模制包含至少一种聚合材料的成剂量的聚合材料的设备，其使能够获得在使用期间意图保持可见的表面基本无可见缺陷的物体。

另一个目的是提供用于压缩模制多层成剂量的聚合材料的设备，其降低获得每个成剂量的聚合材料的层具有不均匀分布(特别是不对称分布)的物体的风险。

根据本发明，提供设备，其包括：

-用于分配至少一种聚合材料的分配装置；

-用于输送由分配装置分配的一定剂量的聚合材料的输送元件；

-包括凸形模具元件和凹形模具元件的模具，凹形模具元件定位在凸形模具元件上方；

其中，输送元件被配置为通过沿着从分配装置朝向模具指向的路径移动来执行第一运动，从而将成剂量的聚合材料带到模具，

其中，除了第一运动之外，输送元件还被配置为还通过绕轴线旋转而执行第二运动，以便将成剂量的聚合材料第一取向转向到第二取向，在第一取向的情况下，由输送元件接收成剂量的聚合材料，在第二取向的情况下，由输送元件将成剂量的聚合材料释放到凸形模具元件上。

由于本发明，相对于现有技术，可以在模具中更正确地定位成剂量的聚合材料。实际上，通过将剂量从第一取向转向第二取向，输送元件允许成剂量的聚合材料非常接近凸形模具元件被递送到模具。这防止成剂量的聚合材料自由下落相当长距离，这允许更好地控制成剂量的聚合材料相对于凸形模具元件的位置。因此，降低成剂量的聚合材料以非定心或不对称的方式定位在模具内的风险。

另外，由于剂量被释放到凸形模具元件上，所以首先接触模具的剂量部分是与凸形模具元件接触的部分，且因此旨在形成模制物体的内表面。因此，如果斑点形成在模制物体上，由于成剂量的聚合材料和模具之间的初始接触，这些斑点位于模制物体内部。它们在使用物体期间不保持可见，从而可以提高物体的质量。

凹形模具设有腔体，凸形模具元件将插入其中以使聚合材料成型，该腔体朝下。

输送元件被配置为执行第二运动，同时输送元件执行第一运动。

输送元件的第一运动可以是沿着至少部分地围绕轴线延伸的闭合路径的运动，用于将成剂量的聚合材料从分配装置朝向模具输送。

输送元件在第二运动期间绕其旋转的轴线可横向于闭合路径的轴线布置，输送元件在第一运动期间沿该闭合路径的轴线运动。

在一个实施例中，在第二方向上，成剂量的聚合材料位于基本水平的平面上。

由此，输送元件可以释放成剂量的聚合材料，其基本水平布置在从上方界定凸形模具元件的表面上。

此表面可以基本水平。

这防止成剂量的聚合材料以倾斜姿势布置自身，以倾斜姿势布置自身这可导致模具填充不均匀。

在一个实施例中，在第一取向上，成剂量的聚合材料位于基本竖直的平面上。

在此情况下，成剂量的聚合材料沿着基本竖直的方向离开挤出机，并由输送元件收集，而没有对其取向进行显著修改。

分配装置可包括挤出装置，其用于分配由单一材料制成的连续挤出结构，随后从中分离成剂量的聚合材料。

在替代实施例中，分配装置可包括用于分配连续多层共挤出结构的共挤出装置，该多层共挤出结构包括至少两层不同的材料。

在一个实施例中，设备包括至少一个切断元件，其用于切断来自由分配装置分配的聚合材料的一定剂量的聚合材料。

切断元件可以由输送元件支撑。

替代地，切断元件可以位于输送元件的上游并且与输送元件分开。

在一个实施例中，切断元件被配置为从由分配装置分配的连续结构中切断具有平行六面体构象的成剂量的聚合材料。

在不产生浪费情况下，仅通过切割扁平挤出物，特别容易获得具有平行六面体构象的成剂量的聚合材料。

此外，具有平行六面体构象的成剂量的聚合材料由平面限定。更具体地，在此情况下，旨在搁置在凸形模具元件上的成剂量的聚合材料的表面是平坦的。因此，即使在凸形模具元件没有定义的容纳侧壁的情况下，也可以在凸形模具元件上的成剂量的聚合材料位置上获得良好的稳定性。

如果凸形模具元件由限定用于支撑成剂量的聚合材料的平坦搁置区域的横向表面从上方界定，则将成剂量的聚合材料定位在凸形模具元件上的稳定性进一步提高。

在一个实施例中，设备包括控制装置，特别是视觉系统，其可以设置有摄像机，用于检查成剂量的聚合材料在凸形模具元件上的位置。

更具体地，视觉系统被配置为检查成剂量的聚合材料是否已经在凸形模具元件上的居中位置被释放。

替代地或作为上述的补充，视觉系统可以被配置为检查成剂量的聚合材料在被输送元件释放之后是否以倾斜的方式，特别是非水平地定位在凸形模具元件上，或更确切地说定位在是从上方界定凸形模具元件的上表面上。

视觉系统允许在模具仍处于打开状态时，尤其紧接着成剂量的聚合材料已被释放到凸形模具元件上后立即检查成剂量的聚合材料相对于凸形模具元件的位置。在此情况下，凹形模具元件处于比凸形模具元件更高的水平并且不会阻塞视觉系统，而后者则检查成剂量的聚合材料的位置。

因此，可以快速确定成剂量的聚合材料是否正确定位，并且，如果需要，可以在成剂量的聚合材料成型之前停止设备。

参考示出本发明的非限制性示例实施例的附图，可以更好地理解和实施本发明，并且其中：

图1是用于通过压缩模制生产物体的设备的透视图；

图2是示出图1的设备的一部分的透视放大图；

图3是图2的设备的一部分的侧视图；

图4是示出图1的设备的另一部分的立体图和放大图；

图5是示意性侧视图，其示出与图1的设备的模具类似的模具的替代实施例，该模具以其中成剂量的聚合材料被正确地定位在凸形模具元件上的构造的方式设置有用于控制成剂量的聚合材料位置的控制装置；

图6是类似于图5的视图，处于其中成剂量的聚合材料不正确地定位在凸形模具元件上的构造。

图7是由图1的设备生产的容器的侧视图；

图8是图7的容器的顶视图，在其上半部中，以黑色示出阻挡层在模制容器中的分布；

图9是可由图1的设备处理的成剂量的聚合材料的一部分的示意性透视图；

图10、图13和图16是示意性侧视图，均示出根据现有技术的模具，在该模具的内部存在不正确定位的成剂量的聚合材料；

图11、图14和图17是类似于图7的侧视图，示出分别通过图10、图13和图16的模具获得的相应容器；

图12、图15和图18是类似于图8的侧视图，示出分别通过图10、图13和图16的模具获得的相应容器。

图1示出用于通过压缩模制生产由聚合材料制成的物体的设备1。设备1允许生产的物体可以是凹型物体，特别是容器，例如用于咖啡或包含可以通过流体提取的成分的其他物质的胶囊、罐、杯或碗。替代地，设备1可以用于生产旨在通过吹塑形成容器的预制件。

设备1包括用于分配至少一种聚合材料的分配装置2。在所示的示例中，分配装置2包括共挤出装置3，其用于分配包括彼此不同的多层聚合材料的连续共挤出结构。

共挤出装置3可以包括共挤出头4，多个进料管道5终止在该挤出头4中，进料管道5中的每个旨在将相应聚合材料馈送到共挤出头4。每个进料管道5与相应挤出机6连通，在其中特别是以颗粒形式例如通过未示出的料斗将待挤出的相应聚合材料引入挤出机中。

共挤出装置3可以特别地被构造成分配连续共挤出结构，其包括插置两个外层之间的中心功能层。中心功能层可以包含材料，其具有例如对气体和/或氧气和/或光的阻挡性质。可以彼此相等或彼此不同的外层可以用旨在为将待获得的物体赋予期望机械和/或美学特性的材料制成。可以在外层和中心层之间插置相应辅助层，例如，相容性材料的层，其目的是改善中心层和外层之间的粘附性。

在所示的示例中，存在四个挤出机6。两个较小的挤出机6(即与直径较小的进料管5连通的挤出机6)被布置成分别分配阻挡材料和增容材料。两个较大的挤出机6(即与直径较大的进料管5连通的挤出机6)被布置成分配外层的材料。提供用于每个外层的挤出机6，以便能够独立于另一个外层的特征来改变一个外层的特征。例如，这允许对两个外层使用彼此不同的两种材料，诸如原始聚合材料和分别的回收聚合材料，或者较软的材料和分别的较硬的材料。作为上述的补充或替代，通过将两个不同挤出机6用于外层，可以产生连续共挤出结构，其中外层具有彼此不同的厚度，以便改变中间层相对于连续共挤结构的中心线的位置。

在未示出的替代实施例中，分配装置2可包括挤出装置，其被布置成挤出由单一材料制成的连续结构，即，由单一聚合材料制成，而不是由多种彼此不同的聚合材料制成。

分配装置2设置有具有矩形或正方形的出口开口，以便分配连续结构，其被构造为具有矩形或正方形横截面的条带。如果条带的截面是矩形，则即使不需要此条件，矩形的底面也可比高度大得多。

在所示的示例中，如图2可见，出口开口朝下。共挤出头4被构造成沿着垂直或基本垂直的离开方向E向下分配连续结构7。但是，此条件不必需。

设备1还包括模制装置，其在所示的示例中被构造为如图1所示的模制转盘8。模制转盘8可绕相应的轴线旋转，在所示的示例中，该轴线竖直布置。模制转盘8在其外围区域中设置有多个模具9，其中的每个被构造成以一定方式成型一定剂量的聚合材料，以便通过压缩模制来获得物体，该剂量是通过切割连续结构7而获得。

在共挤出头4和模制转盘8之间插置输送装置10，其在所示的示例中被构造为输送转盘。输送装置10包括多个输送元件11，在图2中更清楚地可见，输送元件中的每个被布置成将一定剂量12的聚合材料朝着模制转盘8输送，该一定剂量的聚合材料是从由分配装置2出来的聚合材料中切割出。

如下面更详细地描述的，运输装置10还可以被构造成使通过压缩模制成剂量的聚合材料12而形成的物体从模具9移开。

如图2所示，输送装置10包括中央本体13，在所示的示例中，该主体被构造为具有基本柱形几何形状的滚筒。由于未示出的电动机装置，中央本体13可绕轴线Z旋转。轴线Z可以呈基本竖直。

输送元件11在中央本体13的外围区域中由中央本体13支撑。

当中央本体13绕轴线Z旋转时，输送元件11沿着从分配装置2朝向模具9的路径运动，以将成剂量的聚合材料12带到模具9。此运动限定输送元件11的第一运动。在所示的示例中，输送元件11在第一运动期间所遵循的路径是闭合路径，特别是绕轴线Z的圆形路径。在未示出的替代实施例中，输送元件11的从分配装置2朝向模具9的路径可以为闭合非圆形路径，或非闭合路径，例如线性的。

如果希望输送元件11的路径不仅在一点处而且在较大长度的一部分上与模具9的路径重叠，则闭合的非圆形路径特别合适。这允许输送元件11保持叠置在模具9的元件上(更精确地，在凸形模具元件上，如下文更详细描述)达到足够长时间，以确保成剂量的聚合材料12在无定位缺陷的情况下被释放在模具9中。

每个输送元件11还被配置为(除了第一运动之外并且在第一运动期间)通过围绕输送元件11的轴线旋转而执行第二运动，该轴线在图2中用H表示并且仅针对一个输送元件11示出。此第二运动使得可以修改成剂量的聚合材料12的取向，如下面更详细地描述的。

为了执行第二运动，在所示的示例中，每个输送元件11由支撑件14支撑。提供多个支撑件14，支撑件14定位在中央本体13的外围区域中。支撑件14安装在中央本体13的侧表面上。支撑件14相对于中央本体13固定。每个支撑件14可以具有“L”形状。

每个外围支撑件14支撑借助于销钉15可旋转地固定到外围支撑件14的输送元件11。每个销钉15沿着相应轴线H延伸。

每个轴线H相对于轴线Z横向地，尤其垂直地定位。轴线H可以位于单个平面中并且例如可以围绕轴线Z径向地布置。

每个输送元件11由旨在与成剂量的聚合材料12接触以将成剂量的聚合材料输送至模具9的输送表面16界定。

在所示的示例中，输送表面16是平坦的。如图2所示，输送表面16的这种构造特别适合于输送具有平行六面体形状的成剂量的聚合材料12。然而，输送表面16也可以具有不平坦形状，例如成型为柱体的一部分，特别是在成剂量的聚合材料12的形状不是平行六面体的情况下。

输送元件11可以设置有未示出的抽吸装置，其可以在输送期间被选择性地致动以保持成剂量的聚合材料12与运输表面16接触。

输送元件11还可以设置有吹动装置(未示出)，其可以被选择性地致动以使成剂量的聚合材料12更容易地从输送表面16分离，使得可以将成剂量的聚合材料12输送至模具9。

在未示出的实施例中，代替吹动装置或与之结合，输送元件11可设置有某种活塞，即机械元件，其在适当的时刻将成剂量的聚合材料12向下推，从而帮助成剂量的聚合材料12从输送表面16分离以释放在模具9中。

输送元件11可以设置有热调节装置，特别是适于作为加热装置的热调节装置，以便防止在运输期间成剂量的聚合材料12的过度冷却。替代地，如果输送元件11趋于过热，则热调节装置可以形同冷却装置，以防止成剂量的聚合材料12过度粘附到输送元件11。

每个输送元件11与运动装置(未示出)相关联。可以例如容纳在中央本体13中的运动装置适合于使输送元件11围绕相应轴线H旋转，使得输送元件11可以执行第二运动。

在所示的示例中，对于围绕轴线Z的路径的大部分，以使得运输表面16面向下(特别是位于水平面上方)的方式定位输送元件11。

在输送元件11在其绕轴线Z的路径区域中，输送元件11靠近分配装置2通过，特别是在共挤出头4的出口开口下方通过，连续结构7从该出口开口流出。

在分配装置2的上游，输送元件11围绕相应的轴线H旋转，从而将其自身定位在如图2和图3所示的收集构造P中，其中输送元件11收集与连续结构7分开的成剂量的聚合材料12。在收集构造P中，输送表面16可以竖直地取向，或者相对于竖直方向略微向后取向。

因此，沿着基本竖直的离开方向E从分配装置离开的成剂量的聚合材料12搁置在也基本竖直布置的输送表面16上，从而因聚合材料的粘度而粘附到输送表面16。

更一般地，在收集构造P中，输送元件11被定位成使得输送表面16(或其轴线，如果输送表面16成型为圆柱部分)基本平行于来自分配装置2的成剂量的聚合材料12的离开方向E。

成剂量的聚合材料12在收集构造P中从输送元件11接收，而成剂量的聚合材料12具有在所示的示例中基本竖直的第一取向。在替代实施例中，成剂量的聚合材料12在收集构造P中可具有非竖直取向，例如因为离开方向E不是竖直的。

在以收集构造P接收成剂量的聚合材料12之后，在输送元件11通过中央本体13绕轴线Z移位(第一运动)时，输送元件11继续绕相应轴线H旋转(第二运动)。输送元件11围绕轴线H旋转，直到达到如图2所示的释放结构R，其中成剂量的聚合材料12在模具9内释放，如下文更详细地描述。在释放构造R中，输送表面16面向下并且尤其可以基本水平。

在释放构造R中，成剂量的聚合材料12具有第二取向，其使成剂量的聚合材料12适合于在模具9中释放。

在将成剂量的聚合材料12释放到模具元件9中之后，输送元件11可以保持在释放构造R中，即，在输送表面16面向下的情况下，直到输送元件11返回接近分配装置2的出口开口以及后者的上游为止。

设备1还包括至少一个用于从连续结构7切断成剂量的聚合材料12的切断元件。

在所示的示例中，提供多个切断元件17，每个切断元件17与输送元件11相关联，特别是由输送元件11支撑。例如，每个切断元件17可以被成形型为类似切割刃，其界定输送表面16。

当切断元件17通过分配装置2的出口开口下方时，切断元件17切割成剂量的聚合材料12，特别是通过从出口开口刮擦成剂量的聚合材料。成剂量的聚合材料12保持粘附到输送元件11，特别是粘附到输送表面16上，使得可以朝着模具9输送该成剂量的聚合材料。

切断元件17可以具有与所示的形状不同的形状。例如，每个切断元件17可包括固定至输送元件11的刀片。

还可以提供独立于输送元件11的切断元件17，特别是设置在输送元件11上游并且由输送元件11分开的切断元件，例如在插置在分配装置2输送元件11之间的位置旋转的刀片，或激光束。

如果出口开口具有矩形或正方形形状，则与连续结构7分开的成剂量的聚合材料12具有平行六面体形状。在此情况下，平行六面体的表面，例如相对于其他表面具有最大面积的表面，在向模具9输送成剂量的聚合材料2期间粘附到输送表面16。

如果连续结构7是多层的，即由彼此不同的多层聚合材料形成，则与连续结构7分开的成剂量的聚合材料12也具有多层构造。在所示的实例中，如图2和图9所示，成剂量的聚合材料12具有中间层18，其(在附图中以黑色表示)插置两个外层19之间，该外层在附图中以白色表示。中间层18可以由具有例如对氧气和/或气体和/或光的阻挡性能的材料形成。

在所示的示例中，中间层18具有平坦构造。在成剂量的聚合材料12被输送元件11输送时，中间层18平行于输送表面16。

如图9所示，成剂量的聚合材料12可以具有比其横向尺寸L1和L2小得多的厚度S，从而类似于“晶片(wafer)”。横向尺寸L1沿着成剂量的聚合材料12从分配装置2开始的离开方向E测量，而横向尺寸L2和厚度S横向于该方向来测量。横向尺寸L1和L2可以彼此相等。

在未示出的实施例中，厚度S可以等于横向尺寸L1或L2中的一个。厚度S也可以等于横向尺寸L1和L2这两者，在该情况下成剂量的聚合材料是立方体状。

在替代实施例中，成剂量的聚合材料可以具有大于横向尺寸L1和L2的尺寸S。此方案特别适用于这样的情况，在该情况下，由于要获得的模制物体的形状，使用相对于成剂量的聚合材料的体积具有较小直径的模腔。

如图2至图4所示，每个模具9包括凸形模具元件20和凹形模具元件21，它们沿着可以呈竖直的模制轴线Y彼此对准。可以成型为类似冲头的凸形模块元件20被布置为形成物体22的内表面，如图4所示，该物体在所示示例中是用于咖啡的胶囊。另一方面，凹形模具元件21被布置为形成物体22的外表面。为此，凹形模具元件21设有成形腔23，如图4所示，其中成剂量的聚合材料12成型。

相比于传统机器，凸形模块元件20位于凹形模块元件21的下方。成形腔23面向下。

凸形模具元件20具有横向表面，其被构造成在内部形成物体22的底壁。

如图2和图3所示，搁置区域24被限定在所述横向表面上，用于当成剂量的聚合材料12从输送元件11释放时静止地接收成剂量的聚合材料12。

搁置区域24是平坦的。

在所示的示例中，搁置区域24具有圆形形状。然而，还可为搁置区域24提供其他形状，该区域可以例如成型为类似圆形冠状或成形为例如沿着圆周定位的多个独立区域。

相对于模制轴线Y，搁置区域24横向地，特别是垂直地布置。搁置区域24界定凸形模具元件20的上端部分。换句话说，搁置区域24在其顶部界定凸形模具元件20。

当输送元件11处于释放构造R时，搁置区域24可以基本平行于输送表面16。

更具体地说，搁置区域24可以基本水平。

运动系统与每个模具9相关联，用于使凸形模具元件20和凹形模具元件21在图2至图4所示的打开位置P1和图4所示的闭合位置P2之间相互运动。

在打开位置P1中，凸形模具元件20和凹形模具元件21彼此间隔开，并且以彼此最大的距离定位。在打开位置P1，可以在凸形模具元件20和凹形模具21之间引入由输送元件11释放的成剂量的聚合材料12。这通过将输送元件11插置在凸形模具元件20和凹形模具元件21之间而发生，特别是通过将输送元件11定位在凸形模块元件20上方，成剂量的聚合材料12粘附到输送表面16并面向搁置区域24。

在闭合位置P2，在凸形模具元件20和凹形模具元件21之间限定形成腔体，其具有基本对应于物体22的形状。

允许每个模具9从打开位置P1行进到闭合位置P2或反之亦然的运动系统可以作用在凸形模具元件20上，或凹形模具元件21上，或这两者上。

在所示的示例中，运动系统作用在凸形模具元件20上，其沿着模制轴线Y可移动，以使得朝着凹形模具元件21移动或替代地远离该凹形模具元件21运动。

运动系统可以是液压的，机械的或其他类型的。

在所示示例中，运动系统包括致动器，特别是液压类型的致动器，其连接到杆25。凸形模具元件20相对于杆25固定。致动器沿着模制轴线Y使杆25移动，使得凸形模具元件20可以在距凹形模具元件21最大距离的位置(在模具9的打开位置P1中)或距凹形模具元件21最小距离的位置(在模具9的中闭合位置P2)之间运动。

如图2和图3所示，设备1被构造成使得在模具9的打开位置P1中，以释放构造R布置的输送元件11插置在讨论中的模具9的凸形模具元件20和凹形模具元件21之间。输送元件11在凸形模具元件20上方，其中成剂量的聚合材料12粘附到输送表面16上并且面向搁置区域24。在此构造中，成剂量的聚合材料12可以在凸形模具元件20上从输送元件11释放，使得成剂量的聚合材料12搁置在搁置区域24上。

设备1被构造成使得当模具9处于打开位置P1并且相应输送元件11处于释放构造R时，输送元件11(特别是其输送表面16)与凸形模具元件20(特别是其搁置区域24)之间的距离非常小，仅略微大于成剂量的聚合材料12的厚度。距离也可以等于成剂量的聚合材料的厚度，或者甚至略小于成剂量的聚合材料的厚度。

这在成剂量的聚合材料12从输送元件11行进到凸形模具元件20时防止成剂量的聚合材料12自由落下，或者至少防止成剂量的聚合材料12不长距离自由落下，以便防止或在任何情况下使变形和/或剂量位置不正确12最小化。

设备1还包括如图4所示的移除装置26，其用于从模具9去除刚形成的物体22。后者在从成剂量的聚合材料12通过压缩模制获得之后仍然与凹形模具元件21相关联。

移除装置26可以包括支撑盘27，其能够插置在凸形模具元件20和凹形模具元件21之间，以静止地接收从上面的凹形模具元件21落下的物体22。更具体地，支撑盘27被构造成在对应模具9的打开位置P1中插置在凸形模具元件20和凹形模具元件21之间。

移除装置26还可包括例如以形成星形传送机的方式彼此连接的多个移除元件28，每个移除元件28被定位成推动搁置在支撑盘27上的物体22朝向未示出的出口。

移除元件28相对于支撑盘27可旋转，使得由移除元件28推动的物体22在支撑盘27的上方滑动。

更具体地，移除元件28可围绕中央本体13的轴线Z旋转，输送元件11也围绕该轴线Z旋转。为此目的，由移除元件28限定的星形传送机可以相对于中央本体13同轴。然而，此条件非必需。上述星形传送机可以不与中央本体13同轴。

由移除元件28限定的星形传送机可以通过使输送装置10的中央本体13运动的相同的电动机装置旋转，使得中央本体13和星形传送机一体地旋转。

支撑盘27定位在输送装置10上方，特别是在中央本体13上方，使得在物体22从支撑盘27上的凹形模块元件21落下时，成剂量的聚合材料12可以沉积在所讨论的模具9的凸形模具元件20上。

容纳边缘29从支撑盘27向上突出，以防止物体22从支撑盘27落下。

在未示出的替代实施例中，移除装置26可以不存在。在此情况下，物体22可与凹形模具元件21分离并落在输送元件11的背面，即，落在输送元件11的与输送表面16相对的表面上。这发生在输送元件11插置在凸形模具元件20和凹形模具元件21之间，以在凸形模具元件20上释放新成剂量的聚合材料12。然后，由于输送元件11的第一运动，输送元件11将物体22从中形成物体的模具9中移开。

在操作期间，如图2所示，包括例如多层聚合材料的连续结构7由分配装置2分配并且从分配装置2的出口开口沿离开方向E出来。形成连续结构7的层位于彼此平行并且平行于离开方向E的相应平面中。

输送装置10的中央本体13例如围绕轴线Z连续旋转。因此，由中央本体13支撑的输送元件11沿闭合路径运动，该闭合路径在所示的示例中成型为类似轴线Z上定中心的圆。这是输送元件11的第一运动。

输送元件11的路径在分配区域中通过分配装置2的出口开口下方，在该分配区域中分配成剂量的聚合材料12。

在分配区域的上游，当输送元件11在分配装置2的出口开口下方时，每个输送元件11围绕相应轴线H旋转，从而处于收集构造P。在此构造中，输送元件11与连续结构7相互作用，由于切断元件17，成剂量的聚合材料12被从中分开。该切断元件切割成剂量的聚合材料12，特别是在出口开口的正下方。成剂量的聚合材料12搁置在输送表面16上，其平行于或几乎平行于成剂量的聚合材料12的面对输送表面16的表面。

在收集构造P中，输送表面16还平行于或几乎平行于成剂量的聚合材料12的中间层18定位。

输送表面16的面积大于成剂量的聚合材料12面对输送表面16的表面的面积。

成剂量的聚合材料12由输送元件11收集，而成剂量的聚合材料12具有第一取向，在所示的示例中该第一取向是基本竖直的。成剂量的聚合材料12粘附到输送表面16，而不经历明显变形。中间层18也保持基本未变形。

现在，输送元件11从分配装置2上移开，同时携带成剂量的聚合材料12，该成剂量的聚合材料由于其粘性以及(必要时)由于输送元件11的抽吸装置而仍粘附到输送表面16，该抽吸装置将成剂量的聚合材料与输送表面接触16保持接触。

同时，输送元件11继续围绕相应的轴线H旋转，从而改变成剂量的聚合材料12的取向，直到在释放构造R中将成剂量的聚合材料12移动到第二取向。这是输送元件11的第二运动。在释放构造R中，输送元件11的输送表面16面向下并且尤其是水平地取向，就像成剂量的聚合材料12粘附在其上。

因此，当成剂量的聚合材料12从收集构造P行进到释放构造R时，成剂量的聚合材料12从第一取向转向第二取向。

输送元件11的路径至少在一点上与模具9的路径重叠，在该一点上，成剂量的聚合材料12从凸形模具元件20上的输送元件11释放。

在此点上，输送元件11处于释放构造R中且还被插置在处于打开位置P1的凸形模块元件20和凹形模块元件21之间。

现在，输送元件11释放其正在输送的成剂量的聚合材料12。成剂量的聚合材料12沉积在凸形模具元件20上，特别是沉积在界定该模具元件顶部的搁置区域24上。这可以借助于吹动装置或机械元件来进行，该吹动装置或机械元件作用在成剂量的聚合材料12上，以便将其与输送表面16分离。

应当注意的是，当成剂量的聚合材料12处于第二取向(对应于释放构造R)时，搁置区域24呈水平，即，平行于成剂量的聚合材料12所面对的表面。此外，当输送元件20处于释放构造R时，凸形模块元件20的搁置区域24平行于输送元件11的输送表面16。

因此，当成剂量的聚合材料从输送元件11行进到凸形模具元件10时发生的成剂量的聚合材料12的变形被最小化。

此外，当输送元件11处于释放构造R(对应于成剂量的聚合材料12的第二取向)时，成剂量的聚合材料12与凸形模具元件20的搁置区域24之间的距离最小，或者甚至为零。因此，输送元件11被构造成将成剂量的聚合材料12放置在搁置区域24上，而不存在成剂量的聚合材料12从输送元件11上的自由落下，即不受控制落下。输送元件11允许成剂量的聚合材料12的位置受控制，直到成剂量的聚合材料12行进到凸形模块元件20上为止。这还使得可以避免成剂量的聚合材料12的不期望变形，该变形这可不利地影响成剂量的聚合材料12在搁置区域24上的正确定位。

成剂量的聚合材料12也可以由于其平行六面体形状而正确地搁置在搁置区域24上。如图5中更清楚地示出(但是这也适用于前面的附图)，成剂量的聚合材料12由多个平坦表面界定，包括旨在搁置在凸形模块元件20的搁置区域24上的下表面30。相对于具有圆形形状的剂量的情况，平坦形状下表面30允许成剂量的聚合材料12更稳定地搁置在搁置区域24上。

如在所示的示例中，当成剂量的聚合材料12的厚度S小于，甚至显著小于其横向尺寸L1和L2时，成剂量的聚合材料12的稳定性增加。当成剂量的聚合材料12搁置在凸形模具元件20上时，这可以降低成剂量的聚合材料12的重心的位置。

由于上述原因，在大多数情况下，可以将成剂量的聚合材料12正确地定位在凸形模具元件20上。

更详细地，成剂量的聚合材料12可以容易地以其下表面30基本水平的方式定位在凸形模块元件20上。

另外，成剂量的聚合材料12可以容易地以居中的方式定位在凸形模具元件20上。

因此，这产生高质量的物体22，在其中均匀地分布中心层22。在这方面，参考图7和图8，其示出通过设备1获得的作为咖啡胶囊的物体22。

在图7中可以注意到，以黑色表示的中心层18的材料未出现在物体22的外表面上。

图8示出物体22的平面图，其中，在上半部分中，中心层18的材料的分布以黑色突出显示。应当注意，材料也均匀地分布在物体22的上凸缘31中，该上凸缘31与相应底壁32相对，这证实中心层18的材料以均匀的方式分布在整个物体中22。

相对于现有技术，物体22的外观也得到了改善。

在这方面，已经通过实验验证上述设备1允许获得物体22而在物体的外表面上无斑点。

实际上，由于在物体22的内表面上形成由于快速冷却首先与模具接触的成剂量的聚合材料区域而可能产生的斑点，且该斑点因此在物体正常使用期间不可见。

通过设备1在目标产品中不存在由于剂量非常不精确处理而引起的任何斑点，特别是在切割和输送期间，因为将成剂量的聚合材料12从第一取向旋转到第二取向的输送元件11和位于凹形模块元件21下方的凸形模块元件20的组合允许剂量的变形(例如皱纹)最小化且允许以相对于现有技术低得多的压力方式处理成剂量的聚合材料。

如果输送元件11在将成剂量的聚合材料12从分配装置2输送到模具9时被加热，则成剂量的聚合材料处理的压力甚至更低。在此情况下，令人惊讶地发现，在物体22的外表面上未形成斑点，即使当物体22由特别临界的材料诸如聚丙烯(PP)制成时也是如此。

关于成剂量的聚合材料12在凸形模具元件20上的定位，设备1可以获得的精度还允许成剂量的聚合材料12的横向尺寸L1和L2最大化。如图5所示(但是这也适用于前面的附图)，这些尺寸可以稍小于、等于或大于物体22的底壁的尺寸，即，相比于凸形模具元件20的上端的横向尺寸。这使得优化模具9的填充成为可能，因为形成成剂量的聚合材料12的聚合材料甚至能够更快速地到达成形室中离搁置区域24最远的区域。

相比之下，在根据现有技术的设备中，如果成剂量的聚合材料的横向尺寸太接近模制物体的底壁的尺寸，则成剂量的聚合材料具有以倾斜方式定位(如图16的情况下)的风险，因此阻挡材料在模制物体中分布不对称(如图17和18所示)。因此，在根据现有技术的设备中，经常需要使用横向尺寸远小于物体的底壁尺寸的成剂量的聚合材料，这在任何情况下都会由于层的不正确分布而涉及缺点，如上文参考图10至图12所述。

在图5和图6所示的实施例中，提供控制装置，特别是视觉系统33，其可以配备用于检查成剂量的聚合材料12在凸形模具元件20上的位置的摄像机。

当模具9仍打开时，即当凸形模具元件20仍与凹形模具元件21间隔开并且成剂量的聚合材料12仍未变形时，视觉系统33允许检验成剂量的聚合材料12的位置。为此，视觉系统33可以定位在模具9的路径的点处，在该点模具仍处于打开状态。

视觉系统33被配置为检查成剂量的聚合材料12是否已经在凸形模具元件20上的居中位置被释放，即，垂直于其底面30的例如成剂量的聚合材料的轴线是否与凸形模具元件20的纵向轴线同轴。

作为上述的补充或替代，视觉系统33被配置为检查成剂量的聚合材料12在被输送元件11释放之后是否已经以倾斜的方式，特别是非水平地定位在凸形模块元件20上，即，其底面30是否平行于搁置区域24。

如果不满足这些条件中的一个或两个，则控制装置可以被配置为产生警报，以便将成剂量的聚合材料12的不正确定位条件通知给监督设备1的操作员。除了产生警报，控制装置可以被配置为停止设备1或拒绝从不正确定位的成剂量的聚合材料12开始形成的物体22。

图5示出成剂量的聚合材料12正确地定位在凸形模块元件20上的情况，而在图6的情况下，成剂量的聚合材料12以偏心且倾斜的方式定位在搁置区域24上。

应当注意，当模具9仍然打开时，视觉系统33可以容易地检查成剂量的聚合材料12的位置，因为在打开位置P1中或在接近打开位置P1的位置中，成剂量的聚合材料12(沉积在凸形模具元件20上)的可见性，其不会被凹形模具元件21中包括的成形腔的壁所阻挡。这些壁仍然远离成剂量的聚合材料12，更具体地讲，处于比成剂量的聚合材料12高的水平。

另一方面，如果成剂量的聚合材料已经沉积在凹形模具元件的成形腔体内，如现有技术中所发生的那样，则成形腔的侧壁将妨碍通过任何视觉系统来观察定位腔体底部上的成剂量的聚合材料。

Claims (13)

1.一种设备，包括：

-分配装置(2)，用于分配至少一种聚合材料；

-切断元件(17)，用于从由所述分配装置(2)分配的所述聚合材料中切断成剂量的聚合材料(12)；

-输送元件(11)，用于输送所述成剂量的聚合材料(12)；

-模具(9)，包括凸形模具元件(20)和凹形模具元件(21)，所述凹形模具元件(21)定位在所述凸形模具元件(20)上方；

其中，所述输送元件(11)配置为通过沿着从所述分配装置(2)朝向所述模具(9)的路径运动来执行第一运动，以便将所述成剂量的聚合材料(12)带到所述模具(9)，

并且其中，除了所述第一运动之外，所述输送元件(11)还配置为通过围绕轴线(H)旋转而执行第二运动，以便使所述成剂量的聚合材料(12)从第一取向转向到第二取向，在所述第一取向的情况下，所述成剂量的聚合材料(12)由所述输送元件(11)接收，在所述第二取向的情况下，所述成剂量的聚合材料(12)通过所述输送元件(11)被释放到所述凸形模具元件(20)上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分配装置(2)配置为分配具有平行六面体形状的成剂量的聚合材料(12)，所述凸形模具元件(20)的上端部由基本平坦的搁置区域(24)界定，所述搁置区域布置成静止地接收所述成剂量的聚合材料(12)的平坦下表面(30)。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述输送元件(11)能定位在释放构造(R)中，在所述释放构造中，以所述第二取向布置的所述成剂量的聚合材料(12)被输送至所述凸形模具元件(20)，所述输送元件(11)由旨在与所述成剂量的聚合材料(12)接触的输送表面(16)界定，所述输送表面(16)是平坦的且在所述释放构造(R)中基本平行于所述搁置区域(24)。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述输送元件(11)能定位在释放构造(R)中，在所述释放构造中，以所述第二取向布置的所述成剂量的聚合材料(12)被输送至所述凸形模具元件(20)，所述输送元件(11)在所述释放构造(R)中被布置成距所述搁置区域(24)一距离，所述距离基本等于所述成剂量的聚合材料(12)的厚度(S)，以便避免所述成剂量的聚合材料(12)从所述输送元件(11)向所述凸形模具元件(20)的不受控落下。

5.根据任一前述权利要求所述的设备，所述设备还包括视觉系统(33)，用于控制所述成剂量的聚合材料(12)如何搁置在所述凸形模具元件(20)的上端部上，所述视觉系统(33)定位成在所述模具(9)处于打开位置(P1)时检验所述模具(9)，在所述打开位置中，所述凹形模具元件(21)的成形腔体(23)处于比所述成剂量的聚合材料(12)高的水平，使得所述凹形模具元件(21)不妨碍所述成剂量的聚合材料(12)通过所述视觉系统(33)的可见性。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述视觉系统(33)配置为控制所述成剂量的聚合材料(12)相对于所述凸形模具元件(20)的所述上端部的居中和/或倾斜。

7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述分配装置(2)包括共挤出头(4)，用于分配连续多层共挤出结构(7)，从所述连续多层共挤出结构能够切断出多层的所述成剂量的聚合材料(12)。

8.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述输送元件(11)设置有热调节装置，用于在从所述分配装置(2)朝向所述模具(9)的输送期间对所述成剂量的聚合材料(12)进行热调节。

9.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述输送元件(11)设置有分离装置，用于促进所述成剂量的聚合材料(12)从所述输送元件(11)分离，使得所述成剂量的聚合材料(12)能够落在所述凸形模具元件(20)上，所述分离装置选自包括以下装置的组：吹动装置、机械推动元件或它们的组合。

10.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，在所述第二运动期间所述分配装置(2)能绕其旋转的轴线(H)相对于在所述第一运动期间所述输送元件(11)的所述路径围绕其至少部分地延伸的另一轴线(Z)横向地定位，优选地垂直地定位。

11.根据任一前述权利要求所述的设备，所述设备还包括移除装置(26)，所述移除装置具有能够插入在所述凹形模具元件(21)下方的表面，以静置地接收由所述成剂量的聚合材料(12)形成的物体(22)，当所述模具(9)打开时，所述物体(22)从所述凹形模具元件(21)落下。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述移除装置(26)包括定位在中央本体(13)上方的星形传送机，所述输送元件(11)被支撑在所述中央本体(13)的外围区域处。

13.根据任一前述权利要求所述的设备，所述设备还包括作用在所述凸形模具元件(20)上的运动系统，用于使所述凸形模具元件(20)朝向所述凹形模具元件(21)运动，或者替代地，用于使所述凸形模具元件(20)远离所述凹形模具元件(21)运动。

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