專利名稱：具有三位置閥元件的多層注塑裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及閥澆口注塑裝置，更特別的是涉及這樣的裝置，它具有三位置閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用以進(jìn)行多層模塑。
用于制作食品多層保護(hù)容器或飲料瓶預(yù)型件或塑料型坯的閥澆口注塑裝置是人們所熟知的。內(nèi)、外層常常由聚乙烯對苯二酸鹽(PET)類型的材料制成，而一個或多個阻擋層則由諸如乙撐乙烯醇共聚物(EVOH)或尼龍的材料制成。例如，1987年4月14公開的Ozeki等人的美國專利4,657,496披露了一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它具有一個在外缸體中往復(fù)運(yùn)動的外活塞和一個在內(nèi)缸體中往復(fù)運(yùn)動的內(nèi)活塞。內(nèi)活塞驅(qū)動細(xì)長的閥元件，而外活塞驅(qū)動一根環(huán)繞細(xì)長閥元件的短柱，它們按受控的注射周期運(yùn)行，以便順序地首先注射PET，然后注射阻擋層材料以模塑三層制品。雖然這對某些應(yīng)用令人滿意，但順序模塑具有循環(huán)時間較長的缺點(diǎn)。
如公開于1990年4月24日的Gellert的美國專利4,919,606可見，齒條和齒輪閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)也是人們了解的。但是，其早先的缺點(diǎn)是只能提供打開和關(guān)閉位置，而這對多層模塑是不夠的。
因此，本發(fā)明的一個目的是通過提供一種閥澆口注塑裝置，它具有三位置的齒條和齒輪閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)來進(jìn)行多層模塑，以便至少局部克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
為此目的，根據(jù)其一個方面，本發(fā)明提出一種多層模塑用的閥澆口注塑裝置，它具有一塊或多塊導(dǎo)管板，以及安裝在模具中的一個或多個加熱過的噴嘴。加熱過的噴嘴具有后端、前端、一個伸展至前端的中心熔料通道、以及一個或多個環(huán)繞中心熔料通道伸展至噴嘴前端的環(huán)形熔料通道。加熱過的噴嘴從導(dǎo)管板向外伸展，其中心熔料通道與引向模具中腔的澆口對準(zhǔn)并相鄰。第一熔料通道由第一熔料源通過導(dǎo)管板及加熱過的噴嘴中的熔料通道中的一條通道伸展至對準(zhǔn)的澆口。一根具有后端和前端的細(xì)長閥元件通過加熱過的噴嘴中的中心熔料通道而伸展。齒條和齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)使每一細(xì)長閥元件在第一關(guān)閉位置、第二部分打開位置和第三全部打開位置之間往復(fù)移動。驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一個齒條元件，它可滑移地安放在導(dǎo)管板中以嚙合具有一列面向外的齒的細(xì)長閥元件的后端。可繞軸轉(zhuǎn)動地安裝著的齒輪元件具有外端和內(nèi)端，并具有若干嚙合齒條元件齒的齒。驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括一個前缸體、一個與前缸體相鄰并對準(zhǔn)的后缸體、裝配在前缸體中并與齒輪元件的外端相連接的前活塞和裝配在后缸體中的后活塞。后活塞具有一根短柱，它從后缸體伸出進(jìn)入前缸體以維持在前、后活塞之間至少一個預(yù)定的最小距離。第一和第二流體管線從流體壓力源連接至前缸體中活塞的相對兩側(cè)，而第三流體管線則從流體壓力源連接至后缸體中的后活塞的后側(cè)。通過第一、第二和第三流體壓力管線施加流體壓力使細(xì)長閥元件根據(jù)連續(xù)注射循環(huán)在第一關(guān)閉位置、第二部分打開位置和第三全部打開位置之間往復(fù)移動。假如首先從第一流體管線中釋放流體壓力，而從第三流體管線施加流體壓力以便將后活塞驅(qū)動至完全向前的位置，從而短柱將前活塞驅(qū)動至一個中間位置。這將細(xì)長閥元件從第一關(guān)閉位置向后驅(qū)動至第二部分打開位置，此時細(xì)長閥元件的前端縮回到足以使熔料得以從第一熔料源通過外環(huán)形熔料通道流過至少一個加熱過的噴嘴和澆口。在一個短暫的時間間隔后，從第二流體管線施加流體壓力以便將前活塞驅(qū)動至完全向前位置。這將細(xì)長閥元件向后驅(qū)動至第三全部打開位置，這時細(xì)長閥元件的前端縮回至足以使熔料從第二熔料源通過中心熔料通道和澆口同時流動。當(dāng)腔被幾乎充滿時，從第二流體管線釋放流體壓力，而從第一流體管線施加流體壓力，以使前活塞回復(fù)至中間位置，這將細(xì)長閥元件回復(fù)至第二部分打開位置直至腔被充滿。然后從第三流體管線釋放流體壓力，以便將前、后活塞驅(qū)動至完全縮回位置。這將細(xì)長閥元件驅(qū)動至第一關(guān)閉位置，這時細(xì)長閥元件的前端裝配在澆口中使已模塑零件得以出模。
結(jié)合附圖由下述說明可使本發(fā)明的其它目的及優(yōu)越性變得更為清晰。
圖1是根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例提出的一種閥澆口注塑裝置的一部分的截面圖；圖2是沿圖1中2-2線截取的截面圖，它表示細(xì)長閥元件處于第一關(guān)閉位置；圖3是一個類似視圖，它表示細(xì)長閥元件處于第二部分打開位置；以及圖4是一個類似視圖，它表示細(xì)長閥元件于第三全部打開位置。
首先請參考圖1和2，圖中表示了一種閥澆口單腔注塑模具的一部分，這種注塑模具通過依次和同時進(jìn)行的共同注塑方法的組合以模塑三層預(yù)型件和其它產(chǎn)品。加熱的鋼噴嘴10安裝在噴嘴夾持板14的孔12中，此夾持板14構(gòu)成模具16的部分。雖然根據(jù)用途的不同，模具16可具有好幾塊板，但是在此實(shí)施例中，為展示方便起見，只展示了由螺栓20連接在一起的一塊噴嘴夾持板14和一塊導(dǎo)管板夾持板18，以及一塊腔夾持板22。加熱過的噴嘴10具有一個整體式電加熱元件24和一個環(huán)繞中心融熔液通道28而伸展的環(huán)形融熔液通道26。加熱過的噴嘴10具有一個環(huán)領(lǐng)部分30，它安放在環(huán)繞孔12的環(huán)形座32中。這使加熱過的噴嘴10及其中心融熔通道28置于與通過冷卻澆口插入板36伸至腔38的澆口34對準(zhǔn)的位置。并在加熱過的噴嘴10及周圍的模具16之間形成一個空氣絕緣空間40，模具16由通過冷卻管道42泵送的冷卻水的冷卻。腔38用于制作飲料瓶預(yù)型件，并按一般的方法伸展于腔插入物44及模具芯46之間。
加熱過的噴嘴10具有前端48和后端50，后端50抵靠著加熱鋼導(dǎo)管板54的前表面52。在這一通常作為制作整個多腔系統(tǒng)前試驗(yàn)的單腔實(shí)施例中，加熱過的導(dǎo)管板54具有由螺栓60連接在一起的前板部分56和后圓柱形部分58。在其它一些單腔模具的實(shí)施例中，導(dǎo)管板54全然為一整件。在另一些具有不同溫度特性的兩種材料的多腔模具的實(shí)施例中，存在兩塊導(dǎo)管板，且其一塊伸展到另一塊之前。導(dǎo)管板54由整體式電加熱元件62進(jìn)行加熱。導(dǎo)管板54由模具定位環(huán)64固定在位，定位環(huán)64則由螺絲65連接至導(dǎo)管板夾持板18上。加熱過的導(dǎo)管板54由定位銷釘68精確定位，并在其與相鄰的冷卻模具16之間具有一個空氣絕緣空間70。
一根細(xì)長的鋼質(zhì)閥元件72從中心熔料通道28向后伸入導(dǎo)管板54后部分58的窄縫74中。細(xì)長閥元件72的前端76裝配在澆口34中，而其后端78則與下述的齒條齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)80嚙合。細(xì)長閥元件72通過中心孔82裝配在閥套管84中，該套管84從加熱過的噴嘴10向后伸入導(dǎo)管板54前板部分56中的匹配支座86中。溢流孔88從支座86伸出以排放熔料或由于細(xì)長閥元件72在孔82中往復(fù)運(yùn)動時摩擦可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體。細(xì)長閥元件72還向后通過導(dǎo)管板54前板部分56中的對準(zhǔn)孔90及固定安裝在導(dǎo)管板54的另一套管94中的對準(zhǔn)中心孔92而伸展。
在此實(shí)施例中，第一熔料通道96通過第一入口98接受熔料，并如圖所示地通過加熱過的導(dǎo)管板54及加熱過的噴嘴10而延伸以便與閥套管84之前的環(huán)形熔料通道26相連接。第二熔料通道100通過第二入口102接受熔料，并如圖示地通過加熱過的導(dǎo)管板54的前板部分56及加熱過的噴嘴1O而延伸以便與閥套管84之前的中心熔料通道28相連接，并環(huán)繞細(xì)長閥元件72伸展至澆口34。一塊絕熱且有彈性的隔塊66承受來自第二入口102的機(jī)械壓力。這樣，如下文將詳細(xì)描述的那樣，來自第一入口98的熔料通過環(huán)形熔料通道26環(huán)繞來自第二入口102、流過中心熔料通道28的熔料流至澆口34。
還請參看圖2，閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)80包括一件齒條元件104，它裝配在導(dǎo)管板54后部分58的窄縫74中；和一件齒輪元件106，它伸入在窄縫74中。齒條元件104具有一個嚙合細(xì)長閥元件72頭部110的T形缺口108。齒條元件104還具有兩個面向內(nèi)的滑動平面112，它們抵靠在閥元件套管94上的兩個面向外的滑動表面114上，以及一列面向外的齒116。齒輪元件106繞軸可轉(zhuǎn)動地安裝在銷釘118上，并且有一個由窄縫74向外伸出的外端120和一個內(nèi)端122，該內(nèi)端122具有嚙合齒條元件104上的齒116的齒124。
閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)80還包括一個前缸體126、一個與前缸體126對準(zhǔn)的后缸體128、一個安裝在前缸體126中的前活塞130、和一個安裝在后缸體128中的后活塞132。如圖所示，對準(zhǔn)的缸體126、128由銷釘136裝配至固定安裝的支架134上，在運(yùn)行期間銷釘136使對準(zhǔn)缸體126、128得以繞軸轉(zhuǎn)動。前缸體126具有第一和第二空氣管線138、140，它們連接至前活塞130的相對兩側(cè)。后缸體128具有一個在后活塞132前側(cè)上伸展的排放孔142和一條連接在后活塞132后側(cè)上的第三空氣管線144。雖然表示的是一個氣壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)80，但在其它實(shí)施例中，液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)也可應(yīng)用。前活塞130由一根連桿146連至齒輪元件106的外端120。后缸體128的長度短于前缸體126的長度，后活塞132具有一根短柱148，它通過壁152中的孔150突出并伸入前缸體126，以便在前、后活塞130、132之間至少保持一個預(yù)定的最小距離。
在使用中，注塑系統(tǒng)如圖1和2所示地加以組裝，并進(jìn)行運(yùn)行以制作三層預(yù)型件或其它產(chǎn)品，其中一層如以EVOH或尼龍等材料制成的阻擋層位于兩層如下述的PET類型材料層之間。電功率施加在噴嘴10的加熱元件24和導(dǎo)管板54的加熱元件62上，以便將它們加熱至適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行溫度。水供應(yīng)至冷卻管道42和模具核心46以冷卻模具16、澆口插入板36和腔38。第一注塑缸體(未示出)安裝在第一入口98上，將如聚乙烯對笨二酸鹽(PET)類型材料的壓力熔料注射進(jìn)第一熔料通道96中，而第二注塑缸體(未示出)則安裝在第二入口102上，按照預(yù)定的注射周期將適于作阻擋層材料的如乙撐乙烯醇共聚物(EVOH)或特殊尼龍等的壓力熔料注射進(jìn)第二熔料通道100中。如上所述，當(dāng)模塑材料是如那些具有不同熔點(diǎn)的材料時，使用兩塊導(dǎo)管板，一塊安裝在另一塊之前，且加熱至不同溫度。來自壓力源的受控氣動壓力也施加至空氣管線138、140、144，以根據(jù)注塑周期往復(fù)移動細(xì)長閥元件72。
首先，將空氣壓力從第一空氣管線138放出，然后通過第三空氣管線144施加空氣壓力，它將后活塞132驅(qū)動至完全向前的位置。短柱148突入前缸體126中，它將前活塞130驅(qū)動至一個中間位置，轉(zhuǎn)而又將細(xì)長閥元件72從圖2所示的第一關(guān)閉位置往后驅(qū)動至圖3所示的第二部分打開位置。在此第二位置，細(xì)長閥元件72的前端76向后縮到足以使PET得以從第一熔料通道96流動通過加熱過的噴嘴10中的環(huán)形熔料通道26。在少量PET被注射進(jìn)入腔38之后，通過第二空氣管線140施加空氣壓力以將前活塞130驅(qū)動至完全向前的位置。這將細(xì)長閥元件72向后驅(qū)動至圖4所示的第三全部打開位置，在此位置細(xì)長閥元件72的前端76向后縮到足以使阻擋層材料得以從第二熔料通道100流過中心熔料通道28，并與從第一熔料通道96流過環(huán)形熔料通道26的PET同時流過澆口34。與PET同時流動的阻擋層材料將PET流動一分為二，并在兩層PET外層之間設(shè)置了一阻擋層材料的中心層。
當(dāng)腔38幾乎被充滿時，從第二空氣管線140釋放空氣壓力，并從第一空氣管線138施加空氣壓力，以便將前活塞130回復(fù)至中間位置，這又將細(xì)長閥元件72回復(fù)至第二部分打開位置。這關(guān)掉阻擋層材料通過中心熔料通道28的流動，且只使PET得以從第一熔料通道96通過環(huán)形熔料通道26流出直至腔38被充滿。在短暫的灌注期后，空氣壓力從第三空氣管線144釋放，從而將兩個活塞130、132驅(qū)動到完全收回的位置。這反過來將細(xì)長閥元件72驅(qū)動至圖2所示的第一關(guān)閉位置，這時其前端76裝配在澆口34中，使模具得以打開進(jìn)行出坯。出坯之后，模具16關(guān)閉，且每15至30秒鐘連續(xù)重復(fù)進(jìn)行循環(huán)，其頻率則根據(jù)壁厚、腔38的數(shù)目及尺寸、以及模塑的材料而定。
雖然對具有三位置齒條和齒輪閥元件驅(qū)動機(jī)構(gòu)的閥澆口注塑裝置的描述是相對最佳實(shí)施例進(jìn)行的，但只要不偏離由以下權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍，顯然可能有其它各種改進(jìn)方案，這對該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是可理解的。例如，給出的三位置驅(qū)動機(jī)械的說明是針對應(yīng)用一塊單獨(dú)導(dǎo)管板以進(jìn)行三層模塑的，但也可應(yīng)用具有分隔的前、后導(dǎo)管板的裝置。還可通過有兩條PET熔料通道以及一個閥以進(jìn)行五層模塑，如本申請人1997年10月23日申請的名稱為“鑄口五層注塑裝置”的加拿大專利2,219,257中所示。此外，通過對每一加熱過的噴嘴10設(shè)置一個分隔的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，此三位置驅(qū)動機(jī)構(gòu)可用于多腔場合。
權(quán)利要求
1.一種用于多層模塑的閥澆口注塑裝置，其中至少有一塊導(dǎo)管板及至少有一個安裝在模具中的加熱過的噴嘴，此至少一個加熱過的噴嘴具有一個后端、一個前端、一個伸展至前端的中心熔料通道、以及至少一個環(huán)繞中心熔料通道而伸展至噴嘴前端的環(huán)形熔料通道，該至少一個加熱過的噴嘴從至少一塊導(dǎo)管板向外伸展，該至少一塊導(dǎo)管板帶有與通向模具中腔的澆口對準(zhǔn)并相鄰的中心熔料通道，第一熔料通道由第一熔料源通過至少一塊導(dǎo)管板及至少一個加熱過的噴嘴中的熔料通道中的至少一個通道伸展至對準(zhǔn)的澆口，第二熔料通道由第二熔料源通過至少一塊導(dǎo)管板及至少一個加熱過的噴嘴中的熔料通道中的至少一個通道伸展至對準(zhǔn)的澆口，一根細(xì)長閥元件具有后端和前端，并通過至少一個加熱過的噴嘴中的中心熔料通道而伸展，其改進(jìn)還包括齒條和齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用以使每一細(xì)長閥元件在第一關(guān)閉位置、第二部分打開位置和第三全部打開位置之間往復(fù)運(yùn)動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括(a)一齒條元件，此齒條元件可滑移地安放在至少一塊導(dǎo)管板中，以嚙合細(xì)長閥元件的后端，此齒條元件具有一列面朝外的齒；(b)一件可繞軸轉(zhuǎn)動地安裝的齒輪元件，該齒輪元件具有外端和內(nèi)端，內(nèi)端具有若干嚙合齒條元件上齒的齒；以及(c)一個前缸體、一個與前缸體相鄰并對準(zhǔn)的后缸體、一個裝配在前缸體中并與齒輪元件的外端連接的前活塞、一個裝配在后缸體中的后活塞，此后活塞具有一根從后缸體突出并進(jìn)人前缸體的短柱，用以維持在前、后活塞之間至少一個預(yù)定的最小距離，由流體壓力裝置出發(fā)的第一和第二流體管線連接至前缸體中前活塞的相對兩側(cè)，而從流體壓力裝置出發(fā)的第三流體管線則連接至后缸體中后活塞的后側(cè)，從而通過第一、第二和第三流體壓力管線施加流體壓力，使細(xì)長閥元件按照連續(xù)注射循環(huán)在第一關(guān)閉位置、第二部分打開位置和第三全部打開位置之間往復(fù)運(yùn)動，其特征在于，假如首先從第一流體管線釋放流體壓力，并從第三流體管線施加流體壓力以將后活塞驅(qū)動至完全向前的位置，從而短柱將前活塞驅(qū)動至一個中間位置，它將細(xì)長閥元件從第一關(guān)閉位置向后驅(qū)動至第二部分打開位置，其中細(xì)長閥元件的前端縮回到足以使熔料得以從第一熔料源通過至少一個環(huán)形熔料通道中的一個外通道流過至少一個加熱過的噴嘴和澆口，在一個短暫的預(yù)定時間間隔后，從第二流體管線施加流體壓力，以便將前活塞驅(qū)動至一個完全向前位置，這將細(xì)長閥元件向后驅(qū)動至第三全部打開位置，其中細(xì)長閥元件的前端縮回到足以使熔料得以從第二熔料源通過中心熔料通道和澆口同時流出，當(dāng)腔被幾乎充滿時，從第二流體管線釋放流體壓力，而從第一流體管線施加流體壓力以便將前活塞回復(fù)至中間位置，這將細(xì)長閥元件回復(fù)至第二部分打開位置直至腔被充滿，然后從第三流體管線釋放流體壓力，以便將前、后活塞都驅(qū)動至完全縮回位置，這將細(xì)長閥元件驅(qū)動至第一關(guān)閉位置，其中細(xì)長閥元件的前端安放在澆口中以使已模塑零件得以出坯。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多層模塑的注塑裝置，其特征在于，至少一個加熱過的噴嘴具有一個環(huán)繞中心熔料通道而伸展的環(huán)形熔料通道，第一熔料通道從第一熔料源通過環(huán)形通道而伸展，第二熔料通道從第二熔料源通過中心熔料通道而伸展，當(dāng)細(xì)長閥元件處于第二部分打開位置時，熔料由第一熔料源通過環(huán)形熔料通道流出，當(dāng)細(xì)長閥元件處于第三全部打開位置時，熔料由第二熔料源通過中心熔料通道同時流出。
3.如權(quán)利要求2所述的用于單腔模塑的注塑裝置，其特征在于，它只包括一塊導(dǎo)管板，并只包括一個從導(dǎo)管板伸出的加熱過的噴嘴。
4.如權(quán)利要求1所述的注塑裝置，其特征在于，它有一個裝配在至少一個噴嘴中的閥元件套管，閥元件套管具有一個向后伸展并進(jìn)入至少一塊導(dǎo)管板中的部分；一個閥元件孔，此孔由此穿過并與通過至少一個加熱過的噴嘴的中心熔料通道對準(zhǔn)，以安放由此通過的細(xì)長閥元件；以及至少一個面向外的表面，其特征在于齒條元件至少有一個面朝內(nèi)的表面，此表面可滑移地緊靠著閥元件套管的至少一個面向外的表面。
全文摘要
一種閥澆口注塑裝置有用以多層模塑的三位置閥驅(qū)動機(jī)構(gòu)。第一熔料通道通過環(huán)形通道伸至澆口,第二熔料通道環(huán)繞細(xì)長閥。嚙合閥的齒條由與前缸體中的前活塞相連的齒輪驅(qū)動。后缸體中的后活塞有一短柱伸入前缸體。首先氣壓施于后活塞后將閥從第一關(guān)閉位置縮至第二部分打開位置,熔料只流經(jīng)環(huán)形通道,然后氣壓施于前活塞后將閥縮至第三全部打開位置,熔料同時流經(jīng)兩條通道以實(shí)現(xiàn)三層模塑。腔快滿時,將閥回復(fù)至第二位置,直至腔充滿。最后釋放氣壓將閥移至第一位置出坯。
文檔編號B29C45/28GK1220206SQ98123360
公開日1999年6月23日 申請日期1998年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月18日
發(fā)明者喬布斯特·烏爾里克·蓋勒特, 海倫·莊 申請人:標(biāo)準(zhǔn)模具有限公司