由热塑性塑料制造空心体的方法和由热塑性塑料制造空心体的设备的制作方法

专利名称：由热塑性塑料制造空心体的方法和由热塑性塑料制造空心体的设备的制作方法
由热塑性塑料制造空心体的方法和由热塑性塑料制造空心体的设备本发明涉及一种由热塑性塑料制造空心体的方法，按此方法，将料幅状或条带状 的由塑化塑料组成的预成型坯在一个构成模腔的多件式模具中加以成型，该模具包括彼此 相对实施打开运动及关闭运动的两个外模和一个中间模，其中，中间模设有至少一个用以 容纳和操纵在空心体内部待材料接合和/或形状锁合地固定的构件的装置，其中，使预成 型坯首先在模具内借助于压差贴靠到外模的限定模腔的一部分的轮廓上并且成形，在下一 方法步骤中，借助于操纵装置将待固定于空心体内的构件固定在中间产品的面对模腔的壁 上，并且接着将分别构成空心体的各部分的中间产品连结成一个完工的产品。本发明还涉及一种由热塑性塑料制造空心体的设备，特别是用于实施上述方法。在塑料产品的挤吹成型(Extrusionsblasformen)中，通常使用这样的模具，该模 具包括两个模具半部，它们彼此互补地构造并且共同限定出一模腔。将热塑性挤出物(通 常以软管的形式)置入打开的各模具半部之间。模具包围着预成型坯关闭，后者在模具内 贴靠到由模具构成的模腔的内壁，从而，加工完成的制品具有一种符合于模具内轮廓的外 形。预成型坯在模具模腔内的成型或是借助于气压使预成型坯扩张或是借助于经由模具内 壁中的通道给予的负压使预成型坯在模具的内壁上贴靠来实现。如果要将一些构件定位在待这样完工的产品内，则将所涉及的元件借助于夹持架 定位在打开的各模具半部之间，使软管形挤出物包围待环绕吹制成型的构件。然后将模具 半部围绕软管和围绕由其容纳的部件关闭。按照构件在待完成的容器内的固定方式，还需 要其他的滑模、构件夹持器、凸模等。在一种同样已知的用于挤吹成型空心体方法中，将料幅状的或条带状的挤出物在 打开的模具的上方连续地挤入其中，或借助于机械手在仍可塑的状态下从挤出机取出并插 入打开的模具部分之间。对于将内装件装入待完成的容器中，这样的方法具有优点。这样的方法例如由DE 10 2006 031 902 (2006年7月7日在德国专利和商标局提 出申请)所公开。在这里参引该公开文献的全部内容。在由DE 10 2006 031 902已知的 方法中，将料幅状的或条带状的由塑化塑料组成的预成型坯在一个多件式的、构成模腔的 模具中通过扩张以及使预成型坯在模腔的内轮廓上贴靠而成型。首先实现两个相互互补的 薄壳形式的中间产品的构成。接着将内装件固定于各薄壳在安装位置分别面对的内面上。 紧接着将各薄壳组合起来，并在其环绕的法兰状的边缘上相互焊接，成为完工的空心体。内装件在由上述方法得到的中间产品的内壁上的置入例如从 US2008/006625A1 (于2007年7月3日在USPTO提出申请)也是已知的，在这里全面参引该 文献。最后，这样的方法例如由2006年6月9日在德国专利和商标局提出申请的DE 2006 027 256 Al所公开，在这里同样全部参引该文献。该文献涉及到一种模具，用以制造 挤吹成型的上述形式的产品。其中，该模具包括两个外模和一个中间模。外模和中间模在 模具的打开运动及关闭运动的方向上可以相互远离以及相互接近地移动。中间模设有从由 其确定的模具平面可移进和移出的构件夹持架作为操纵装置。该构件夹持架又设置在一个同样相对中间模可移动的支架上。上述所有方法的特征在于具备这样的优点，S卩，内装件在待完成的容器内的置入 是比较简单的。无疑，也可以设想和比较简单地实现在待完成的容器的内壁上的其他操作。不过在实际的应用中已证明，内装件在空心体内的固定是很困难的。通常用于 成型容器的热塑性材料由聚乙烯的挤出物构成，包括一个或多个阻挡层、增粘层以及外层 和内层。构件在中间产品的壁上的固定或形状锁合通过卡锁、通过铆接(如例如由DE 10 2006 006 469已知的那样)或通过焊接也是可能的。对于铆接的情况，其优选无附加铆冲 等部件地实施，将中间产品的热塑性材料压过内装件的圆弧形开口，在那里它在开口后面 按铆钉头的型式流动并且在冷却时形成一种形状锁合连接。其优点是，构件不必为了实现 可焊性而由相容的塑料构成。而对于焊接的情况，不仅内装件而且中间产品所使用的塑料 都必须是彼此相容的。在任何情况下，在这种型式的内装件的置入中，内装件与中间产品的 仍然热塑性的或热可塑的壁的接触是成问题的。在第一次接触时这便导致中间产品突然局 部冷却，这在建立焊接的情况下由焊接的质量负担。此外，由于中间产品的壁在不同点的不 同冷却，在完工的产品上会形成缩孔，其同样是不符合要求的。因此，本发明的目的在于，针对性地改进上述类型的方法。本发明的目的还在于， 提供一种改进的设备，用以实施这种方法。首先，上述目的通过这样一种由热塑性塑料制造空心体的方法得以实现，按此方 法，将料幅状的或条带状的由塑化塑料组成的预成型坯在一个构成模腔的多件式模具中加 以成型，该模具包括彼此相对实施打开运动及关闭运动的两个外模和一个中间模，其中，中 间模设有至少一个用以容纳和操纵在空心体的内部待材料接合和/或形状锁合地固定的 构件的装置，其中，使预成型坯首先在模具内借助于压差贴靠到外模的限定模腔的一部分 的轮廓上并且成形，在下一方法步骤中，借助于操纵装置将待固定于空心体内的构件固定 在中间产品的面对模腔的壁上，并且接着将分别构成空心体的各部分的中间产品连结成一 个完工的产品，该方法的特征在于，利用至少一个加热装置来对至少一个待固定于空心体 内的构件进行预热，并将其在预热的状态下固定在中间产品的壁上。本发明可以概括如下待固定于待完成的空心体内的构件的加热被整合于制造过 程中，具体来说，通过整合的加热装置的使用，从而确保容器壁在与待焊接的构件接触时 不会冷却到低于最佳的焊接温度。如果仍然很冷的构件与热可塑的或热塑性的容器壁进入 接触，则在某些情况下可能发生这种不允许的冷却。在这种情况下实现不了在构件与容器 壁之间的持久牢固的材料接合的连接。通过按照本发明对相关构件的加热，确保待连接的 各部分具有用于焊接的最佳温度，从而，不可能发生冷却到低于焊接所需要温度以下的不 允许情形。对构件的加热可以这样实现，即，也可以达到构件与容器壁之间涉及的接合面的 全表面焊接。按时本发明的方法的一个方案的特征在于，在模具中整合的加热装置的应用，借 其实现待固定的构件的自动加热。可以将待固定的构件材料接合和/或形状锁合地固定在中间产品的壁上。在构件 与容器壁仅仅形状锁合地连接时，对构件加热也是有利的，正如在开头已描述过的那样。适宜的是，借助于接触传热实现加热。为此可以例如设置一种电阻加热元件，使其 与所涉及的构件的接合面处于接触。或者可以借助于辐射热、例如借助于顶(红外线)辐射来实现加热。按照本发明的方法的一种优选方案，提出了对于汽车燃油容器的制造，其中，作为 待装入其中的构件，设置至少一个排气装置，其包括至少一个在容器中的连接点和至少一 个穿过容器壁的通口。作为排气装置，可以例如设置加油排气装置，其包括至少一个加油排气阀、一个加 油排气管道和一个连接配件。在本发明的范围内，以本发明提出的方式，可以固定全部其他的待设置在燃油容 器内的构件。按照本发明的方法的一个方案的特征在于，借助于操纵装置沿两个相互成角度定 位的空间轴实现排气装置的固定，其中，利用一操纵运动将一个构件材料接合和/或形状 锁合地固定在容器壁上，并且至少利用另一操纵运动与其成角度地将至少另一构件固定在 容器壁上。例如作为第二构件可以设置一种连接配件，借助于加热装置将其预热，接着使其 穿过容器壁与该容器壁连接。本发明的目的还通过一种由热塑性塑料制造空心体的设备得以实现，该设备特别 是用于实施上述方法，其包括至少两个构成模腔的外模和至少一个中间模，中间模可定位 在外模之间，其中，各外模可以按打开运动及关闭运动的方向相互接近和相互远离地移动， 并且中间模可横向于外模的打开运动及关闭运动移动，以及具有用以容纳和操纵待设置于 空心体内的构件的装置，该设备的特征在于，设置至少一个整合于中间模中的加热装置。适宜的是，加热装置可以设计为接触热加热装置。为此，可以例如在操纵装置上或 在操纵装置处设置电阻加热元件，其借助于接触传热实现对相关元件的加热。下文借助于在附图中示出的实施例来解释本发明。其中

图1按照本发明的设备的部分剖开的示意俯视图；图2相当于图1的视图，其中，图1和2说明了按照本发明的方法，以及图3按照本发明的操纵装置的放大的示意图。首先借助图1至2来说明按照本发明的方法。该方法包括从一个或多个未示出的 在模具2的上方设置的挤出机中挤出两个料幅状的或条带状的热塑性塑料的预成型坯1。 在此，可以通过切开一软管形的预成型坯得到所需预成型坯，或者按选择由相应构造的喷 嘴(宽开口喷嘴)挤出预成型坯。预成型坯1主要由一种包括聚乙烯、回收料(回用料/ 边角料)增粘剂层和用于碳氢化合物的EVOH阻挡层的六层共挤出物构成。要按照本发明 的方法制造的产品在所描述的实施例中是一个由热塑性塑料构成的燃油容器。预成型坯1可以直接在模具2的上方依重力方向挤出，或者可以借助于一操纵装 置在挤出头上取出预成型坯并将其转送到模具2中。在图1和2中部分剖开地示出了模具 2的俯视图。该模具包括两个外模3a、!3b和一个中间框架形式的中间模3c。外模3a、!3b可 按打开运动及关闭运动的方向相互接近和相互远离地移动。对此，中间模3c可横向移动。 以下参照附图1中绘出的坐标系说明外模3a、!3b和中间模3c的可能的运动自由度。沿X 轴实施各外模的打开运动及关闭运动，而沿Z轴实施中间模3c的移动运动。在这里描述的 方法中，模具2的运动学特点原则上是由现有技术公知的。对此可参阅上文所提到的现有 技术。在中间模3c内设置了一个可气动移动的构件支架4，它借助于气动缸可沿X轴和Z轴移动，在此，该构件支架4(图幻接纳后来的燃油容器的加油排气装置5。虽然在所描 述的实施例中构件支架是借助于气动缸移动，但代替气动缸也可以设置机电操作的操纵机 构。或者，液压操作的操纵装置的使用也是可能的。按照本发明构件支架4构造为用于待 定位于燃油容器内的构件的操纵装置，该构件在当前情况下即为加油排气装置5。在这里， 加油排气装置5拟代表提到的全部其他待设置在燃油容器内的构件。加油排气装置5包括一个作为液位限制阀的加油排气阀fe、一个排气管道恥和一 个连接配件5c，它们相互连接。为了直观清楚之目的，加油排气装置5是大大简化地示出 的，实际上，汽车的燃油容器具有不同的排气点，它们相互用排气管道相连接。各排气点或 者是构造为液位限制阀，带有翻转功能(Roll-over-Fimktion)，或者是构造为简单的操作 排气阀，它们经由一个或多个管路相互连接。在所示的实施例中，加油排气装置5的各元件可经由第一和第二气动缸12a、12b 沿空间轴移动。图1示出了在刚好关闭的模具中燃油容器的制造过程的时刻。外模3a、!3b确定了 决定容器轮廓的模腔。在第一方法步骤中，外模3a、北沿X轴的方向向中间模3c移动或者说关闭。将仍 然为热可塑的挤出物或仍然为热可塑的预成型坯1通过施加压差在通过外模3a、!3b确定的 模腔内在由外模3a、!3b所构成的空腔内扩张、成型并且贴靠模具壁，从而它们就居于图1中 绘出的位置。按这种方式，便得到了两个薄壳状的中间产品6。接着，经由构件支架4将加油排气装置5定位在一中间产品6a的内壁7a上。在 此，首先将加油排气阀如压向仍然为热可塑的内壁7a。加油排气阀fe为此在其圆周上设 有多个固定脚13，它们分别设有通口 14。在加油排气阀如配合到中间产品6a的仍然为热 可塑的内壁7a上时，热塑性的挤出物流过加油排气阀fe的各固定脚13的通口 14并在其 后面流动，从而，在加油排气阀fe与内壁7a之间得到一种形状锁合以及必要时也材料接合 的连接。图3中放大示出的构件支架4 (如上所述)包括至少一个第一和一个第二气动缸 12a、12b，它们与在其上固定的夹持器一起可以分别实施沿相互垂直延伸的空间轴的运动。按照本发明的构件支架4还设有一加热装置15，其包括圆柱形的热屏16。该加热 装置15在所描述的实施例中构造为接触加热环，它作为电阻加热的环形元件接触连接配 件5c的环绕的凸缘11，通过接触传热来加热凸缘11。利用在图3中绘出的Z轴方向上的第一操纵运动(其通过气动缸12a的操纵而起 动)，将连接配件5c移进加热装置15。接着，利用加热装置15来加热连接配件5c。通过 第二操纵运动，使连接配件5c脱离与加热装置15的嵌接。接着，通过操纵气动缸12b在X 轴方向上移动整个加油排气装置5或整个设置结构，此时将加油排气经由其接触面17 连接于中间产品6a的内壁7a。视加油排气阀fe所用的材料，它可以全表面地被焊接于中 间产品6a的内壁7a上。例如，如果如通常由POM(聚甲醛)构成加油排气阀fe，则不能进 行焊接。代之的是，实现一种形状锁合连接，即，中间产品6a的内壁7a的热可塑材料流过 各固定脚13的通口 14并在其后面流动。紧接在排气阀fe固定以后，是另一在Z轴方向上的操纵运动，此时借助于预热的 连接配件5c贯穿中间产品6的壁。6
在按照本发明的方法中规定，按照时间上紧接的顺序实现连接配件5c的预热和 实现用连接配件5c贯穿中间产品6的壁，从而不可能发生连接配件5c的明显冷却。这里，在外模3a中设置有用于连接配件5c的贯穿尖端9的容纳口 8。经由连接配 件5c的环绕的凸缘11与中间产品6a的内壁7a的焊接，得到了连接配件5c与中间产品6 的材料接合的连接。应该这样理解本发明，S卩，各操纵运动的顺序(它们经由气动缸12a、12b以及必要 时经由其他的气动缸起动)对于本发明来说并不是关键的。同样，只是针对于连接配件5c的加热说明了此方法。不言而喻，应该这样理解该 方法，即，有利的和值得追求的是，也利用相应的加热装置来预热排气阀6a。此外，该方法对加油排气装置的实例是以简化方式描述的，实际上要置入复杂的 管道及功能构件结构。此外，上文只是针对于两个相互垂直的操纵运动说明了本方法，当 然，按照构件支架的结构和设置情况以及按照待制造的容器的复杂性，可以以任意不同的 角度和任意的顺序来实施各操纵运动。附图标记清单1预成型坯7a内壁2模具8容纳口3a、3b外模9贯穿尖端3c中间模11凸缘4构件支架12a,12b气动缸5加油排气装置13固定脚5a加油排气阀14通口5b排气管道15加热装置5c连接配件16热屏6a、6b中间产品17接触面权利要求
1.由热塑性塑料制造空心体的方法，按此方法，将料幅状的或条带状的由塑化塑料组 成的预成型坯在一个构成模腔的多件式模具中加以成型，该模具包括彼此相对实施打开运 动及关闭运动的两个外模和一个中间模，其中，所述中间模设有至少一个用以容纳和操纵 在空心体内部待材料接合和/或形状锁合地固定的构件的装置，其中，使预成型坯首先在 模具内借助于压差贴靠到所述外模的限定模腔的一部分的轮廓上并且成形，在下一方法步 骤中，借助于操纵装置将待固定于空心体内的构件固定在中间产品的面对模腔的壁上，并 且接着将分别构成空心体的各部分的中间产品连结成一个完工的产品；其特征在于，利用 至少一个加热装置对至少一个所述待固定于空心体内的构件进行预热，并将该构件在预热 的状态下固定在中间产品的壁上。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于使用一种整合于模具中的加热装置，借助 它实现用于构件固定的自动加热。
3.按照权利要求1或2之一项所述的方法，其特征在于，将待固定的构件材料接合和/ 或形状锁合地固定在中间产品的壁上。
4.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，借助于接触传热实现加热。
5.按照权利要求1至4之一项所述的方法，其特征在于制造汽车的燃油容器，其中，作 为待装入其中的构件，设置至少一个排气装置，包括至少一个在容器中的连接点和至少一 个穿过容器壁的通口。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，借助于操纵装置沿两个相互成角度定位 的空间轴实现所述排气装置的固定，其中，利用第一操纵运动将第一构件材料接合和/或 形状锁合地固定在容器壁上，并且至少利用第二操纵运动与第一操纵运动成角度地将第二 构件固定在容器壁上。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，作为所述第二构件，采用的是连接配件， 它借助于一加热装置被预热并且接着穿过容器壁与该容器壁连接。
8.由热塑性塑料制造空心体的设备，特别用于实施按照权利要求1至7之一项所述的 方法，该设备包括至少两个构成模腔的外模(3a、3b)和至少一个中间模(3c)，所述中间模 能被定位在所述外模(3a、3b)之间，其中，所述外模(3a、3b)能够按打开运动及关闭运动的 方向相互接近和相互远离地移动，并且所述中间模(3c)能够横向于外模1(3a、3b)的打开运 动及关闭运动移动，以及具有用以容纳和操纵待设置于空心体内的构件的装置；其特征在 于设置有至少一个整合于所述中间模(3c)中的加热装置(15)。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，设置一电阻加热元件作为加热装置(15)。
10.按照权利要求8或9之一项所述的设备，其特征在于，设置一接触加热环作为加热装置。
全文摘要
本发明涉及一种由热塑性塑料制造空心体的方法，按此方法，将料幅状的或条带状的由塑化塑料组成的预成型坯(1)在一个构成模腔的多件式模具(2)中加以成型，该模具包括彼此相对实施打开运动及关闭运动的两个外模(3a、3b)和一个中间模(3c)。中间模设有至少一个用以容纳和操纵在空心体内部待材料接合和/或形状锁合地固定的构件的装置。在构件固定在待完成的空心体的内壁(7a)上之前，借助于辐射加热装置对其加热。辐射加热装置以有利的方式整合于所述模具的中间模中。
文档编号B60K15/035GK102056726SQ200980121572
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月6日 优先权日2008年6月11日
发明者D·奥伊利茨, G·沃尔特, H·洛伦茨, T·布赫霍尔茨 申请人:考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司