用于形成容器的基部的成形设备的制作方法

本发明涉及一种用于形成填充有可倾倒产品并用盖封闭的容器(例如塑料瓶)的基部的成形设备。

本发明有利地但不排他地适用于以下描述将涉及的塑料热填充容器的部分，但是这绝对不旨在限制由所附权利要求限定的保护范围。

背景技术：

如已知的，上述类型的容器在已经充满热的-例如约85℃的-可倾倒产品或液体之后，首先经受封盖操作，然后冷却，以便返回到室温。通过封盖操作的作用，存在于容器的顶部(“顶部空间”)中的加热空气膨胀，导致应力倾向于在侧壁和底壁产生容器的一般膨胀。

容器受到的接下来的冷却导致空气体积的减小以及容纳在容器中的产品的最小程度的减小，反之亦然；因此产生凹陷，其倾向于将容器的侧壁和底壁向内拉。这可以确定在容器的壁不足够刚性以抵抗上述公开的应力的作用的情况下容器的壁中的变形。

为了在不在容器上产生不期望的变形的情况下补偿在容器内的产品冷却期间产生的抑制应力(depressivestress)，容器通常在其侧壁处设置有一系列竖直面板，称为“真空面板”。在存在抑制应力的情况下，这些面板相对容器向内变形，从而允许其抵抗热填充过程，而不会在容器本身的其它区域中产生不期望的变形。

同样，旨在进行热填充过程的已知容器也可以具有适于在抑制应力作用下向上变形的优化的下部或基部。

即使所公开的解决方案使得能够“减轻”容器的特定部分(即竖直真空板或基部)上的压力应力，从而避免在容器的其他部分中出现不期望的变形，但是它们不允许消除上述所述应力；换句话说，容器在任何情况下都保持受到内部抑制应力，因此必须设置能够抵抗这种应力的结构。

专利申请wo2006/068511示出了具有可变形基部的容器，基部具有两种不同的形态：不稳定的第一形态，在该形态下该基部具有相对于与其紧邻的最外侧环形区域向下突出的中心区域；以及稳定的第二形态，在该形态下中心区域向容器的内部缩进，即其相对于相邻的环形区域布置在较高的位置。

在用可倾倒产品填充之后，容器的基部变形为不稳定的第一形态，并且必须由与其联接的特殊杯形元件支撑。因此，由于这种支撑由杯形元件提供，所以能够在不影响容器的稳定支撑的情况下使容器基部的向下变形最大化。在冷却之后，基部可以通过外部动作(例如由杆或柱塞向上执行的竖直推力)而位移到稳定的第二形态，随后可以移除杯形元件。

容器的基部从第一形态到第二形态的位移(displacement)决定容器的容纳容积的显著降低，远远高于在已知容器中将由通过单独的抑制应力的作用的基部的变形所获得的；因此，最终效果基本上消除了作用在容器内部的抑制应力。

申请人已经观察到，这种操作可能变得相当关键，特别是当(例如由于生产限制)必须强制限制或减少进行每个容器的基部的变形所需的时间时；在这种情况下，在释放柱塞之后，塑料材料可以至少部分地朝向初始的第一形态还原(return)；这通常发生在塑料材料的反应时间超过进行变形操作的时间的情况下。

因此，不正确地形成的容器在生产线的结束时被摈弃。

与所描述的容器相关的另一个问题是用于生产它们的工厂布局的复杂性。特别地，所公开的容器必须经受以下操作以实现其最终形状：

-在填充机上进行的热可倾倒产品的填充操作；

-在封盖机上进行的后续封盖操作；

-在适当站中进行的冷却操作；以及

-在成形机上进行的变形操作，其中容器的基部被机械地从第一形态位移到第二形态。

如已知的，填充机、封盖机和成形机通常是旋转机器，其中容器在相应的转盘上馈送。特别地，每个转盘设置有用于接收和处理容器的多个操作单元，该多个操作单元围绕转盘的旋转轴线均匀分布；更准确地说，每个操作单元通常设置有用于支撑相应容器的元件，该元件将相应容器保持在用于执行一或多个特定操作的预定位置。

可以容易地注意到，用于生产经填充的和封闭的容器的上述方法相当耗时，并且在相关工厂内需要相当大的空间；为了执行所示的不同操作，需要提供相对较多数量的转盘式机器和适于将容器从一个机器转移到另一机器的线性输送器和星形输送器。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是找到解决上述问题中的至少一个的简单且具有成本效益的解决方案。

该目的通过如权利要求1所述的成形设备来实现。

附图说明

在下文中，为了更好地理解本发明，优选实施方式仅通过非限制性示例并参照附图进行公开，其中：

-图1示出了根据本发明的成形设备的侧视图，为了清楚起见，去除了一些部件；

-图2示出了图1的成形设备的俯视图，为了清楚起见，去除了一些部件；

-图3示出了沿着图1中的iii-iii线的较大比例的截面；

-图4示出了图3的细节的较大比例的前视图，为了清楚起见，去除了一些部件；以及

-图5示出了沿着图1中的线v-v的较大比例的截面。

具体实施方式

参考图1和图2，附图标记1表示用于形成填充有可倾倒产品并用可移除的盖3封闭的容器(例如塑料瓶2)的总体上的成形设备。

如图3和图5中详细可见的，每个瓶2具有纵向轴线a、基部4和颈部5，颈部5限定了用于倾倒包含在瓶2中的产品并用盖3封闭的开口(不可见)。

在所示的情况下，每个瓶2的基部4具有环形区域6和凹入的中心区域7，环形区域6具有轴线a，位于径向外侧并且限定瓶2本身的环形搁置表面，凹入的中心区域7由环形区域6包围并且通常相对于环形区域6沿轴线a在瓶2的竖直位置(即，颈部5放置在基部4上方)布置得较高；换句话说，中心区域7沿着轴线a布置在距颈部5比颈部5与环形区域6之间的距离小的距离处。

每个瓶2的基部4是可变形的并且可以具有两个不同的形态，如图3和图5所示。在第一形态(图3)中，基部4的中心区域7变形并向下膨胀，即，布置成沿着轴线a与颈部5相距最大距离，以便限定相应瓶2的最大内部容积；在第二形态(图5)中，相反，相对于第一形态，中心区域7相对于相应瓶2向内缩进，即，中心区域7布置成沿着轴线a相对于第一形态距离颈部5较小的距离。显然，每个瓶2在其基部4的第二形态中具有比第一形态小的容纳体积。

在所示的情况下，在瓶2已经用热的-例如约85℃的-可倾倒产品或液体填充-用相应的盖3封闭并进行冷却操作以回到室温之后被供给到成形设备。

因此，每个瓶2的基部4被布置成第一形态，即其向下变形和膨胀，并且在瓶2内存在倾向于使相应基部4朝向第二形态转移的抑制应力。

每个瓶2在竖直位置上到达成形设备1，即其基部4相对于其颈部5及其盖3布置在底部。

每个瓶2在其竖直位置从成形设备1释放并且其基部4处于第二形态，其对应于期望的最终形态。

参考图1至3和5，成形设备1基本上包括：

-输送装置8，其用于在瓶2的竖直位置上沿着与瓶2本身的轴线a正交的路径p推进一系列瓶2；

-上保持装置9，其在使用中布置在沿着路径p移动的瓶2上方，并在使用中与这些瓶2的盖3(即顶部部件)配合；以及

-多个变形装置10，其布置在路径p下方并且在使用中被推进以跟随沿着路径p本身移动的相应的瓶2，并且被配置为与这些瓶2相互作用以使其基部4从第一形态变形到第二形态。

在实践中，变形装置10相对于上保持装置9在路径p的相对侧上延伸。

如图1、图2、图3和图5所示，瓶2通过已知类型的可变间距进给螺杆11沿着输送装置8彼此间隔开所需的间隔d。

特别地，进给螺杆11具有平行于路径p的轴线b并且布置在路径p本身的一侧上；更具体地说，进给螺杆11位于成形设备1的入口部分，并且在其使用中绕其轴线b旋转运动。

进给螺杆11包括沿着路径p具有增加的螺距的螺纹12，并且在其围绕轴线b的旋转期间在使用中与由输送装置8推进的瓶2侧向地配合，以使它们达到期望的间隔d。

如图3和5清晰示出的，输送装置8有利地包括两个大致平行并对准的线性输送器15，两个线性输送器15并排布置，在其间限定线性间隙16，并具有相应的水平线性输送分支15a，线性输送分支15a位于公共水平面q上并且构造成支撑每个瓶2的基部4的环形区域6的相应的相对侧部分17。

以这种方式，当由输送器15输送时，每个瓶2的基部4的中心区域7设置在间隙16上方并面向间隙16，以便与相应的变形装置10相互作用，如将在稍后详细说明的(特别参见图3和图5)。

作为输送器15的结构的结果，路径p具有线性配置。

更具体地，每个输送器15是带式的，并且包括驱动滑轮18、从动滑轮19和围绕相应滑轮18、19缠绕的环形带20。

特别地，滑轮18、19具有与路径p以及由输送器15输送的瓶2的轴线a正交的相应的水平轴线e、f。

每个带20包括：

-相应的输送分支15a；

-线性返回分支15b，其平行于输送分支15a并布置在输送分支15a下方；以及

-弯曲连接部15c，将输送分支15a的相应端部与返回分支15b的对应端部连接起来。

根据未示出的可能的替代方案，输送器15也可以是链式或任何合适的类型的，包括围绕至少两个滑轮缠绕的环形扁平输送元件。

参考图1、3和5，成形设备1还包括另外的线性输送器21，线性输送器21与输送器15不同，设置在输送器15的下方，并被构造成沿着与路径p不同并且具有线性操作部分r1的路径r推进变形装置10，线性操作部分r1平行于路径p本身并且变形装置10沿着该线性操作部分r1在间隙16内延伸。

特别地，输送器21是链式的，并且包括驱动滑轮22、从动滑轮23和围绕相应滑轮22、23缠绕的环形链24。

变形装置10连接到链24的相应等间隔的部分，以便沿路径r被链24移动；更具体地，变形装置10沿着链24彼此之间以与这些变形装置10预定要作用在其上的瓶2之间的间隔相同的间隔d放置。

输送器21与输送器15同步，使得每个变形装置10与被沿着路径p推进的一个特定的瓶2相互作用。

滑轮22、23具有平行于轴线e、f并且与路径p正交的相应的水平轴线g、h。

链24包括：

-平行于输送器15的输送分支15a并限定路径r的线性部分r1的上部线性操作分支24a；

-线性返回分支24b，其平行于操作分支24a并布置在操作分支24a的下方；以及

-弯曲连接部分24c，其将操作分支24a的相应端部连接到返回分支24b的对应端部。

根据未示出的可能的替代方案，输送器21也可以是带式或任何合适的类型，包括围绕至少两个滑轮缠绕的环形扁平输送元件。

参考图1和图3至图5，每个变形装置10包括滑架(carriage)25，滑架(carriage)25固定到链24的相应部分并以滑动方式与平行于链24延伸的环形固定引导件26联接。

特别地，引导件26形成为从设置在输送器21一侧的固定壁27向输送器21突出并与滑轮22、23的轴线g、h正交地延伸的环形肋。

每个滑架25设置有在引导件26的相对侧上成对地滑动的四个轮28；以这种方式，每个滑架25在其由链24施加的运动期间被引导件26支撑。

每个变形装置10还包括柱塞元件30，柱塞元件30适于与相应瓶2相互作用以产生其基部4的变形，并且由相应滑架25以滑动方式沿着轴线l承载，轴线l与链24的连接到滑架25本身的部分正交。

特别地，当每个变形装置10沿着路径r的部分r1延伸时，相应柱塞元件30的轴线l与这样的部分r1正交，并且与这种变形装置10预定要作用于其上的瓶2的轴线a同轴。

更详细地，每个柱塞元件30具有纵向杆31，纵向杆31以滑动方式与相应滑架25的两对轮32联接，使得柱塞元件30可沿着相应轴线l相对于滑架25本身是可拆卸的。以这种方式，在沿着相应轴线l的位移期间，每个柱塞元件30由相应滑架25的轮32引导。

更具体地，每个柱塞元件30在第一静止位置(未示出)和第二操作位置(图5)之间轴向移动，在第一静止位置，柱塞元件30布置在距链24的固定有相应滑架25的部分的最小距离处，沿着路径r的操作部分r1到达第二操作位置，其中柱塞元件30布置在距链24的所述部分最远距离处，穿过输送器15之间的整个间隙16，并且完成了相应瓶2的基部4变形到第二形态。

在实践中，在其第一静止位置，每个柱塞元件30从沿着路径p前进的相应瓶2的基部4分离。

每个柱塞元件30具有适于在使用中与相应瓶2的基部4的凹入的环形区域7配合的成形端部35；特别地，柱塞元件30的成形端部35在其第二形态中具有与瓶2的基部4的环形区域7的期望的最终轮廓互补的相应轮廓。

每个柱塞元件30具有凸轮从动辊36，该凸轮从动辊36以滑动方式与形成在固定壁38上的环形凸轮37联接，固定壁38平行于壁27并相对于壁27本身布置在输送器21的相对侧上。

特别地，凸轮37形成为壁38的围绕链24延伸的环形凹槽。

更具体地，凸轮37具有：

-线性操作部分37a，其与路径p平行并相邻，并且柱塞元件30沿着线性操作部分37a被保持在其第二操作位置；

-返回部分37b，柱塞元件30沿着返回部分37b保持在其第一静止位置；

-第一斜坡形部分37c，其将操作部分37a的一端连接到返回部分37b的相邻端部，并且柱塞元件30沿着第一斜坡形部分37c从第一静止位置移动到第二操作位置；以及

-第二斜坡形部分37d，其将操作部分37a的另一端连接到返回部分37b的另一端，并柱塞元件30沿第二斜坡形部分37d从第二操作位置移动到第一静止位置。

根据未示出的另一可能的替代方案，每个柱塞元件30可以通过由相应滑架25承载的流体致动器沿其轴线l移动。

根据未示出的另一可能的替代方案，每个柱塞元件30可以通过由相应滑架25承载并且与蜗杆联接的电动马达驱动，该蜗杆进而连接到柱塞元件30本身。

参考图1、图3和图5，上保持装置9包括线性输送器40，线性输送器40与输送器15、21不同，并且放置在输送器15本身的输送分支15a所在的水平面q的上方。

输送器40优选为带式，并且包括驱动滑轮41、从动滑轮42以及环形链43，驱动滑轮41和从动滑轮42均具有平行于轴线e、f、g、h的相应的轴线m、n，环形链43卷绕在相应滑轮41、42上并且具有线性操作分支43a，线性操作分支43a被配置为在使用中与沿着路径被推进的瓶2的盖3(即顶部部件)配合。

特别地，带43包括：

-线性操作分支43a，其平行于路径p以及输送器15的输送分支15a的水平面q延伸；

-返回分支43b，其布置在操作分支43a上方；以及

-弯曲连接部分43c，其将操作分支43a的相应端部连接到返回分支43b的对应端部。

带43的操作分支43a具有从顶部抵消施加在瓶3上的力从下方将其基部4从第一形态变形到第二形态的功能。

参考图2、图3和图5，成形设备1还包括侧向保持装置45，其在使用中与离开进给螺杆11的瓶2配合，以将瓶2沿着路径p以由进给螺杆11本身施加的间隔d保持。

侧向保持装置45包括线性输送器46，线性输送器46与输送器15、21、40不同，设置在输送装置8的一侧上，并且设置有沿着具有线性操作部分s1的环形路径s被输送器46移动的多个保持器47，线性操作部分s1与路径p平行并相邻，并且保持器47在线性操作部分s1处与相应的瓶2横向协作，以在瓶2沿着路径p的由输送装置8自身施加的移动期间伴随瓶2。

特别地，输送器46非常类似于输送器21，并且与输送器21一样，是链式的。它包括驱动滑轮48、从动滑轮49以及围绕相应滑轮48、49卷绕的环形链50，驱动滑轮48和从动滑轮49均具有垂直于轴线e、f、g、h、l、m以及垂直于水平面q的垂直轴线v、w。

保持器47连接到链50的相应等间距的部分，以便沿着路径s被链50移动；更具体地，保持器47沿着链50彼此之间以与这些保持器47预定要作用在其上的瓶2之间的间隔相同的间隔d放置。

输送器46与输送器15和21同步，使得每个保持器47与被沿路径p推进的一个特定的瓶2相互作用。

链50包括：

-线性操作分支50a，其与路径p平行且横向相邻，并且定义路径s的线性操作部分s1；

-线性返回分支50b，其平行于操作分支50a并且相对于输送装置8布置在操作分支50的相对侧上；以及

-弯曲连接部分50c，其将操作分支50a的相应端部连接到返回分支50b的对应端部。

根据未示出的可能的替代方案，输送器21也可以是带式或任何合适的类型，包括围绕至少两个滑轮缠绕的环形的扁平输送元件。

参考图2、3和5，每个保持器47包括滑架51，滑架51固定到链50的相应部分并以滑动方式与平行于链50延伸的环形固定引导件52联接。

特别地，引导件52形成为环形肋，环形肋从布置在输送器46的一侧上的固定壁53向输送器46突出，并垂直于滑轮48、49的轴线v、w并且平行于输送器15的输送分支15a延伸。在图3和图5所示的示例中，壁53与输送器15的输送分支15a共面。

以与滑架25完全相似的方式，每个滑架51设置有在引导件52的相对侧上成对地滑动的四个轮55；以这种方式，每个滑架51在由链50施加的其运动期间被引导件52支撑。

每个保持器47还包括操作臂56，操作臂56适于在使用中与沿着路径p前进的相应瓶2配合，并且由相应滑架51沿着与链50的连接到滑架51本身的部分正交的轴线z以滑动方式承载链50。

特别地，当每个保持器47沿着路径s的部分s1行进(run)时，相应操作臂56的轴线z水平地延伸并且垂直于这样的部分s1以及垂直于这样的保持器47预定要作用于其上的瓶2的轴线a。

更详细地，每个操作臂56具有以滑动方式与相应滑架51的两对轮58联接的纵向杆57，使得操作臂56可沿着相应轴线z相对于滑架51本身移动。以这种方式，在沿着相应轴线z的位移期间，每个操作臂56由相应滑架51的轮58引导。

更具体地，每个操作臂56在第一静止位置(图3)和第二操作位置(图5)之间轴向移动，在第一静止位置，操作臂56布置在距链50的固定有相应保持器47的部分最小距离处，沿着路径s的操作部分s1到达第二操作位置，其中操作臂56布置在距链50的所述部分最远的距离处，并与沿着路径p前进的相应瓶2横向配合。

每个操作臂56终止于u形或c形保持端59，保持端59适于在使用中接收沿路径p前进的相应瓶2。实际上，每个操作臂56的保持端59在使用中部分地环绕相应瓶2，以将其保持在输送器15的输送分支15a上的特定位置。

如图2所示，操作臂56的保持端59具有瓶2的与保持端59配合的半圆柱形横向轮廓互补的相应轮廓。

每个操作臂56具有凸轮从动辊60，凸轮从动辊60以滑动的方式与形成在平行于壁53并相对于壁53本身在输送器46的相对侧上的固定壁62上的环形凸轮61相联接。

特别地，凸轮61形成为壁62的围绕链50延伸的环形槽。

更具体地，凸轮61具有：

-线性操作部分61a，其与路径p平行并相邻，并且操作臂56沿着线性操作部分61a保持在其第二操作位置；

-返回部分61b，其中操作臂56沿着返回部分61b保持在其第一静止位置；

-第一斜坡形部分61c，其将操作部分61a的一端连接到返回部分61b的相邻端部，并且操作臂56沿着第一斜坡形部分61c从第一静止位置移动到第二操作位置的；以及

-第二斜坡形部分61d，其将操作部分61a的另一端连接到返回部分61b的另一端并且操作臂56沿着第二斜坡形部分61d从第二操作位置移动到第一静止位置。

根据未示出的另一可能的替代方案，每个操作臂56可以通过由相应滑架51承载的流体致动器沿其轴线z移动。

根据未示出的另一可能的替代方案，每个操作臂56可以通过由相应滑架51承载并与蜗杆螺旋连接的电动马达驱动，蜗杆进而连接到操作臂56本身。

应当指出的是，输送器21和40的位置可以相对于输送装置8以已知的方式进行调节；特别地，输送器21和40可以较靠近输送装置8或远离输送装置8移动，以使得成形设备1适于处理不同尺寸的瓶2。类似的调节可以以已知的方式在输送器46上进行，输送器46可以较靠近输送装置8或远离输送装置8移动。

在使用中，在用上述可热倾倒的产品填充、用相应的盖3封闭并被冷却以使可倾倒产品达到所需温度之后，将瓶2进给到输送装置8。

如已知的，通过封盖操作的效果，存在于每个瓶2的在产品和相应盖3之间的顶部部分中的加热空气膨胀，导致倾向于产生瓶2本身的一般膨胀的应力。在随后的冷却期间，抑制应力在瓶2内产生，并且倾向于收缩瓶2。

在这些操作(填充、封盖和冷却)结束时，假设图3所示的第一形态，瓶2的基部4变形。

可以注意到，也是在第一形态中，每个瓶2的基部4的中心区域6不会超过邻近的环形区域7向下突出；因此，环形区域7总是确保对相应瓶2的稳定支撑。

在成形设备1的入口处，瓶2在其竖直位置被依次送到输送器15的水平输送分支15a上；在实践中，每个瓶2具有其基部4的搁置在相应的输送分支15a上的侧部17以及面向线性间隙16的中心区域7。

在该步骤期间，瓶2与可变螺距进给螺杆11相互作用，可变螺距进给螺杆11通过围绕其轴线b旋转而使瓶2本身彼此之间相距期望间隔d。

在离开进给螺杆11之前，瓶2开始与传送器40的带43的操作分支43a配合；在实践中，盖3接触带43的操作分支43a，带43与输送器15的带20以相同的速度移动。

带43的操作分支43a在瓶2的盖3上的作用被保持直到由变形装置10在瓶2本身上进行的变形操作的结束，如稍后将更详细地解释的。

在进给螺杆11的出口处，每个瓶2被相应保持器47取下，并沿着路径p保持在距相邻瓶2间隔d处。

特别地，保持器47以与瓶2被输送器15沿着路径p推进的速度相同的速度被输送器46移动。

更具体地，在进给螺杆11的出口处，每个保持器47的操作臂56被凸轮61的斜坡形部分61c从第一静止位置移动到第二操作位置，其中利用其保持端59环抱相应瓶2(图2)。

在随后沿着路径p移动瓶2期间，保持器47的操作臂56通过其凸轮从动辊60与凸轮61的可操作部分61a的相互作用而保持在其第二操作位置(图2)。

在每个瓶2离开进给螺杆11之前，接近输送器15a的相应变形装置10的柱塞元件30开始沿其轴线l从第一静止位置移动到第二操作位置；该运动通过这种柱塞元件30的凸轮从动辊36与凸轮37的斜坡形部分37c的相互作用产生，并且当相应瓶2已离开进给螺杆11时结束。

在每个柱塞元件30从第一静止位置移动到第二操作位置期间，相应瓶2的基部4从第一形态变形到第二形态，从而抵消作用在瓶2内的抑制应力本身。

然后，每个柱塞元件30沿着路径r的整个操作部分r1被保持在其第二操作位置，以便最小化在变形之后相应瓶2的变形基部4的塑性材料可能返回到其初始状态的风险。

在路径r的操作部分r1的端部，每个柱塞元件30通过其凸轮从动辊36与凸轮37的斜坡形部分37d的相互作用而沿着相应轴线l从第二操作位置移动到第一静止位置；以这种方式，每个柱塞元件30释放相关瓶2。

对于每个保持器47也是如此，保持器47通过经由凸轮从动辊60与凸轮61的斜坡形部分61d的相互作用而从第二操作位置移动到第一静止位置来释放相应的瓶2。

根据本发明的成形设备1的优点根据前面的描述是显而易见的。

特别地，成形设备1可用于替换瓶2的正常加工设备内的任何线性输送器；这可能转化为相对于使用转盘式变形机的已知工厂而显著减少由处理工厂占据的总空间。

此外，成形设备1可以位于冷却站的正下游，以限制处理工厂的区域的延伸，在处理工厂，需要输送具有由内部抑制应力引起的不完美限定的几何形状的瓶2。相对于已知的解决方案，这也提高了线路效率和线路填充。

显然，可以对如本文所述的成形设备1进行改变，而不脱离所附权利要求中限定的保护范围。