本發(fā)明涉及用于制造填充液體的容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。

更具體地，本發(fā)明涉及用于制造從預(yù)制件通過將該液體注入該預(yù)制件來成形的填充液體的容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。

背景技術(shù)：

從聚合材料制造液體容器的工藝現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用了很多年。更具體地，經(jīng)常使用拉伸吹塑工藝制造這樣的容器，在拉伸吹塑工藝中，預(yù)先制造的預(yù)制件通過加熱軟化然后插入吹制模具中。首先通過使用拉伸桿機(jī)械地拉伸軟化的預(yù)制件并且隨后將高壓空氣吹入預(yù)制件中，使預(yù)制件膨脹直至其形狀與吹制模具的內(nèi)表面一致，然后在冷卻后成形諸如瓶子的成型容器。最終，成型容器從模具中移除并轉(zhuǎn)交到諸如填充、封閉和標(biāo)注的下游工序步驟。

然而，使用已知的拉伸吹塑工藝制造填充的容器總是需要兩個(gè)分開的步驟，吹制和填充。由于這兩個(gè)步驟的不同性質(zhì)和完成它們花費(fèi)的時(shí)間，這兩個(gè)工藝步驟通常由兩種不同的機(jī)器執(zhí)行，這兩種機(jī)器在同一生產(chǎn)線上順序運(yùn)行。在一些情況下，甚至在一個(gè)工廠制造空容器而用船運(yùn)往第二個(gè)工廠處從而在以后的時(shí)間里進(jìn)行填充。

許多現(xiàn)有技術(shù)水平的填充機(jī)器依靠液體消耗品的重力流動(dòng)進(jìn)入空容器。經(jīng)常地，在填充過程期間填充噴嘴不觸及容器的頸部，使得在不引起顯著的溢出的情況下利用升壓迫使液體進(jìn)入容器是不可能的。這種依靠重力的填充過程花費(fèi)相當(dāng)大的時(shí)間，尤其對(duì)于10至20秒/瓶或者更大的大瓶子。

之前已經(jīng)提議(例如參見于1966年8月16日公布的US-B-3,267,185)組合將預(yù)制件膨脹為成型容器的步驟以及通過使用消耗性液體作為流體介質(zhì)以將壓力作用到預(yù)制件上引起預(yù)制件膨脹來填充成型容器的步驟。在該步驟之后，消耗性液體已經(jīng)在容器之內(nèi)并且之后的充填步驟不再是必要的。同時(shí)成形并填充成型容器的工序稱作液壓成形。在US-B-3,267,185中描述的系統(tǒng)中，模具站沿環(huán)形路徑環(huán)繞。沿圓環(huán)路徑壓出管狀部。管狀型坯逐漸閉合，形成將來的容器的第一端。然后閉合的管狀形狀被填充和膨脹。然后將來的容器的另一端閉合并被切割。這樣的系統(tǒng)的缺點(diǎn)是吞吐量非常低。

工業(yè)化從聚合材料制造填充的成型容器的工藝通常采取旋轉(zhuǎn)機(jī)器的形式，每個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器包括旋轉(zhuǎn)輪。多個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器聯(lián)接以形成生產(chǎn)線。所制造的容器通過第一機(jī)器的旋轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)沿著弧形路徑被傳輸然后轉(zhuǎn)移至第二機(jī)器，在第二機(jī)器處其再次通過旋轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)沿著弧形路徑被傳輸。以這種方式，可以適應(yīng)高制造吞吐量的連續(xù)制造工藝成為可能。于此相反，線性機(jī)器僅以成批的方式操作并且不能加速來實(shí)現(xiàn)與操作旋轉(zhuǎn)機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)的吞吐量的相同的高吞吐量。線性機(jī)器僅在諸如低產(chǎn)量的設(shè)備中的特殊情況下使用。

在US2012/0048683A1中描述的設(shè)備包括具有中心旋轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)輸裝置。例如抓取夾具的容納器裝置容納預(yù)制件。該容納器裝置具有由伺服驅(qū)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以使得產(chǎn)生的力在預(yù)制件的縱向方向上延伸。US2012/0048683A1還描述了具有吹制模具和用于成形預(yù)制件的拉伸桿的空氣吹制機(jī)器。所有描述的實(shí)施方式均使預(yù)制件的頸部關(guān)于機(jī)器旋轉(zhuǎn)軸線向外定向。在機(jī)器旋轉(zhuǎn)后，壓縮力被施加到包括預(yù)制件的閉合端的預(yù)制件的下段。

文獻(xiàn)WO2013/020885在其圖3中描述了用于同時(shí)吹制和填充塑性容器的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。模制站的縱軸線相對(duì)于垂直軸線傾斜45°。該文獻(xiàn)說明該傾斜能夠避免由在運(yùn)動(dòng)中施加在液體上的離心力產(chǎn)生的液體溢出。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在WO2013/020885中指示的45°傾斜的示例對(duì)于幾乎任何轉(zhuǎn)速來說是防止溢出的最優(yōu)的傾斜值。如在圖1a中示出的，當(dāng)容器21膨脹達(dá)到模具22的形狀并且充滿液體23時(shí)，注射噴嘴24例如在噴嘴縮回期間縮回并且提供了無液體的頂部空間25。所以在成形的容器內(nèi)部有液體自由液位26，該液體自由液位26之上有大氣壓強(qiáng)。液體自由液位的定向取決于機(jī)器的轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速非常低或者是零，如圖1a示出的，液體自由液位近似為水平面。液體自由液位在容器內(nèi)部近似傾斜45°。自由頂部空間25的尺寸使得液體仍然包含在容器內(nèi)并且沒有溢出。圖1b示出了當(dāng)由轉(zhuǎn)速引起的離心加速度27大于重力加速度28的4倍時(shí)的自由液位的位置。無液體空間近似垂直并且在容器內(nèi)這樣傾斜45°。沒有溢出。

本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前圖1c中示出的WO2013/020885中描述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。該成形方法可包括將拉伸桿29向下引導(dǎo)至加熱的預(yù)制件30的底部。由拉伸桿施加的拉伸力有助于保持預(yù)制件30的底部31在腔體32內(nèi)部很好地居中。當(dāng)液體注入預(yù)制件時(shí)，即使預(yù)制件由預(yù)制件頸部33和預(yù)制件底部31引導(dǎo)，施加于液體上的離心加速度27依然傾向于向外移動(dòng)液體和預(yù)制件30的中間部分，并且傾向于彎曲預(yù)制件30。當(dāng)膨脹中的預(yù)制件30的中間部分過早地與拉伸桿29和模具22的冷壁接觸時(shí)，這可能在容器上引起冷斑34。這可能引起一些容器爆裂。當(dāng)成形流體是空氣，其中在整個(gè)膨脹階段中通過拉伸桿提供的預(yù)制件30的張力足夠高以保持預(yù)制件在腔體的內(nèi)部很好地居中時(shí)，不存在上述現(xiàn)象。在成形流體是液體的情況下，通過預(yù)制件的頸口和底部引導(dǎo)預(yù)制件可能不足以避免冷斑和爆裂。

旋轉(zhuǎn)設(shè)備和工藝的進(jìn)一步的復(fù)雜性是成型容器優(yōu)選地應(yīng)在液壓成形之后在豎直位置上從模具移除從而降低溢出的危險(xiǎn)并且為可轉(zhuǎn)移以在旋轉(zhuǎn)機(jī)器上進(jìn)行進(jìn)一步處理做準(zhǔn)備。如果成型容器為了適應(yīng)在成形輪上膨脹時(shí)的離心力而在傾斜定向上從模具移除，那么在成型容器能夠放置于必須在相反方向上旋轉(zhuǎn)的下游旋轉(zhuǎn)輪的弧形制造路徑之前，傾斜將必須是被反轉(zhuǎn)或至少被消除。

因此期望克服用于制造填充的成型容器的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器的上述缺點(diǎn)。一方面，期望開發(fā)能夠以高吞吐量執(zhí)行液壓成形工藝的旋轉(zhuǎn)機(jī)器。另一方面是開發(fā)用于液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)工藝。另一方面是提供用于液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)設(shè)備和旋轉(zhuǎn)工藝，這降低了作用于膨脹中的預(yù)制件上的離心力的不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一方面，本發(fā)明提供了用于從預(yù)制件液壓成形容器的旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置包括具有中心旋轉(zhuǎn)軸線和垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)面的可旋轉(zhuǎn)的成形輪。多個(gè)成形站由成形輪支承。成形站可操作以通過迫使液體進(jìn)入預(yù)制件使預(yù)制件膨脹為成型容器。當(dāng)預(yù)制件膨脹時(shí)，每個(gè)成形站的縱軸線與成形輪的旋轉(zhuǎn)面形成小于25°的角度。當(dāng)預(yù)制件膨脹時(shí)，每個(gè)成形站的縱軸線在成形輪的旋轉(zhuǎn)面上的投影與徑向方向在成形站的位置處形成小于25°的角度。

有利地，每個(gè)成形站具有閉合配置，在該閉合配置中，成形站包括布置為容納預(yù)制件頸部的預(yù)制件支座和布置為容納預(yù)制件的主體部分的模制腔體。該縱軸線限定為經(jīng)過預(yù)制件支座中心并經(jīng)過模制腔體中心。徑向線限定為經(jīng)過模制腔體中心并且限定為垂直于中心旋轉(zhuǎn)軸線并經(jīng)過中心旋轉(zhuǎn)軸線。

有利地，對(duì)于每個(gè)成形站，，縱軸線與徑向線在圍繞徑向線的方向中的任一個(gè)方向上形成在[5°，25°]范圍內(nèi)的角度。

申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，成形站的縱軸線的具體選擇的傾斜為機(jī)器提供意想不到的技術(shù)效果。與關(guān)于圖1c描述的情況相反，在該機(jī)器中，降低和幾乎抑制了通過將液體注入預(yù)制件使預(yù)制件膨脹期間導(dǎo)致預(yù)制件彎曲的風(fēng)險(xiǎn)。例如，對(duì)于提供包括在1.73倍與11.4倍的重力加速度之間的離心加速度的轉(zhuǎn)速的全部范圍，垂直于縱向方向施加于液體上的合力(F_inclined)小于當(dāng)縱向方向平行于中心旋轉(zhuǎn)軸線時(shí)施加的力(F_//)的10％。該轉(zhuǎn)速范圍覆蓋了大多數(shù)高吞吐量機(jī)器。

另外，對(duì)于具體范圍的轉(zhuǎn)速，使縱軸線相對(duì)于徑向線傾斜的角度小于25°的液壓成形機(jī)器更好地降低了彎曲的風(fēng)險(xiǎn)。，下表示出了對(duì)于縱軸線的每個(gè)傾斜角的轉(zhuǎn)速范圍，垂直于縱軸線施加的合力(F_inclined)小于當(dāng)縱軸線平行于中心旋轉(zhuǎn)軸線時(shí)對(duì)應(yīng)的力(F_//)的5％。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，至少當(dāng)成形站進(jìn)行操作以使預(yù)制件膨脹時(shí)，頸部支座中心比腔體中心更靠近中心旋轉(zhuǎn)軸線。換句話說，預(yù)制件具有帶開口的頸部部分，以及成形站在成形輪上定向成使得開口面向內(nèi)。這個(gè)特征與所選的模具縱軸線的傾斜角結(jié)合使得施加于注射液體上的離心力有助于預(yù)制件的膨脹。因?yàn)楫?dāng)成形流體為液體時(shí)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以使開口向內(nèi)定向是進(jìn)一步具有新穎性和創(chuàng)造性的特征。這與US2012/0048683的教導(dǎo)相反。具體實(shí)施方式可以明顯減少致動(dòng)拉伸桿所需要的能量。因此，該實(shí)施方式提供了使液壓成形機(jī)器和/或方法不使用內(nèi)部拉伸桿的可能性。這大大地改善了液壓成形的衛(wèi)生。沒有拉伸桿的實(shí)施方式在預(yù)制件膨脹期間能夠與或者不與引導(dǎo)預(yù)制件底部的外部桿一起使用。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的成形站可操作以下述定向支承預(yù)制件，在該定向中，預(yù)制件的縱軸線平行于成形站的縱軸線。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個(gè)成形站的縱軸線基本上被定向?yàn)槠叫杏诔尚屋喌男D(zhuǎn)面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個(gè)成形站的縱軸線在成形輪的旋轉(zhuǎn)面上的投影與徑向方向在成形站的位置處基本對(duì)準(zhǔn)。這允許作用于正在膨脹的預(yù)制件上的離心力與預(yù)制件縱向膨脹的方向更接近地對(duì)準(zhǔn)。如果預(yù)制件布置為使其縱向?yàn)榛旧洗怪庇诔尚屋喌男D(zhuǎn)面的方向，那么不能克服離心力與縱向膨脹的方向之間的90°角度，并且離心力不能與縱向膨脹的方向?qū)?zhǔn)。在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，成形站以及預(yù)制件的縱向膨脹的方向較好地對(duì)準(zhǔn)，并且優(yōu)選地基本上彼此對(duì)準(zhǔn)。降低了離心力不在縱向膨脹的方向上作用于預(yù)制件的分量。因此，預(yù)制件可被設(shè)計(jì)成具有較少的結(jié)構(gòu)剛度就能承受這些不利的力并由此使用較少的原材料。

增大機(jī)器速度通常將要求在較高的速度下沿著制造路徑傳輸正在膨脹的預(yù)制件。因此在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中，作用于正在膨脹的預(yù)制件的離心力將隨預(yù)制件的平移速度的平方增加。在離心力與縱向膨脹的方向?qū)?zhǔn)之后，不僅降低了在傳統(tǒng)設(shè)備中產(chǎn)生不均勻膨脹容器的離心力的愈加不利的影響，其甚至支承預(yù)制件的縱向膨脹。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成形輪的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面形成小于30°的角度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成形輪的旋轉(zhuǎn)軸線基本上平行于水平面。

使本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有以下配置也允許重力與預(yù)制件縱向膨脹的方向更好地對(duì)準(zhǔn)，與具有垂直旋轉(zhuǎn)軸線的已知配置相比，在該配置中，作用于正在膨脹的預(yù)制件的重力與旋轉(zhuǎn)面更好地對(duì)準(zhǔn)?？紤]重力和離心力兩者，旋轉(zhuǎn)設(shè)備的這種配置保證了這兩個(gè)力與縱向膨脹方向在旋轉(zhuǎn)制造路徑的某一扇區(qū)內(nèi)良好對(duì)準(zhǔn)。該扇區(qū)足以執(zhí)行預(yù)制件的液壓膨脹的關(guān)鍵部分，從而降低了作用于正在膨脹的預(yù)制件的力的不利影響，該力具有垂直于縱向膨脹方向的有效分量。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預(yù)制件具有帶開口的頸部部分，以及成形站在成形輪上被定向成使得開口面向里。

當(dāng)預(yù)制件布置為使得其開口向內(nèi)面向成形輪的旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，作用于預(yù)制件內(nèi)部的液體的離心力將迫使液體進(jìn)入預(yù)制件。因而，當(dāng)預(yù)制件在該定向上圍繞成形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，降低了溢出的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的第二方面是提供用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，該方法包括以下步驟：

-將預(yù)制件放置在成形站中，成形站具有縱軸線，

-當(dāng)液壓膨脹成形站內(nèi)部的預(yù)制件時(shí)，沿弧形制造路徑傳輸成形站，

-從成形站移除填充的成型容器，

由此，當(dāng)使預(yù)制件膨脹至成型容器時(shí)，液壓膨脹預(yù)制件的液體上的合成加速度總是與成形站的縱軸線形成小于10°的角度。

有利地，合成加速度通過重力加速度和由于沿弧形制造路徑傳輸成形站的離心加速度的結(jié)合產(chǎn)生。

有利地，液壓膨脹預(yù)制件的液體上的合成加速度與成形站的縱軸線成小于5°的角度。

在膨脹階段期間，正在膨脹的預(yù)制件對(duì)具有垂直于膨脹方向的分量的力是最脆弱的。該力將使預(yù)制件關(guān)于膨脹方向不對(duì)稱地膨脹。產(chǎn)生的容器在由這種變形額外拉伸的部位處將更脆弱。這種脆弱必須由導(dǎo)致更高成本的附加材料彌補(bǔ)。執(zhí)行膨脹過程以使得在膨脹期間產(chǎn)生的加速度和膨脹方向(成形站的縱向維度)之間的角度保持在20°以下，減輕垂直于膨脹方向作用的分力的不利影響。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，執(zhí)行用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，以使得當(dāng)預(yù)制件放置于成形站內(nèi)時(shí)，成形站的縱軸線被定向在與垂直方向成小于20°的角度處。

在該定向上，與插入的預(yù)制件的縱軸線基本一致的成形站的縱軸線與垂直方向?qū)?zhǔn)確定了重力在加熱并由此軟化的預(yù)制件上僅施加有限的彎曲力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，執(zhí)行用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法以使得當(dāng)從成形站移除填充的成型容器時(shí)，成形站的縱軸被定向在與垂直方向成小于20°的角度處。優(yōu)選地，成型容器在與成形站在其弧形路徑上的最低位置靠近的基本上垂直的位置處從成形站移除。

在該定向上，與填充的容器的縱軸線基本上一致的成形站的縱軸線與垂直方向?qū)?zhǔn)確定了重力起作用，以保持填充的容器內(nèi)的液體不增加溢出的風(fēng)險(xiǎn)。通過在成形站的弧形路徑上的最低位置處移除填充的容器，離心力也在與瓶子的縱向方向基本對(duì)準(zhǔn)的方向上起作用，進(jìn)一步限制溢出的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1a示出了通過現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器在低轉(zhuǎn)速下形成的容器內(nèi)部的液體的自由液位，

圖1b示出了通過圖1a的機(jī)器在高轉(zhuǎn)速下形成的容器內(nèi)部的液體的自由液位，

圖1c示出了申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)的圖1的機(jī)器的潛在缺點(diǎn)，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于沿旋轉(zhuǎn)軸液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的第一實(shí)施方式的的側(cè)視圖，

圖3示出了用于沿平行于旋轉(zhuǎn)平面的方向液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的、在圖2中所示的第一實(shí)施方式的的剖面，

圖4示出了用于沿平行于旋轉(zhuǎn)平面的方向液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的第二實(shí)施方式，以及

圖5示出了用于沿旋轉(zhuǎn)軸液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的的第三實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)器，或旋轉(zhuǎn)設(shè)備，用于液壓成形成型容器。

本文使用的術(shù)語“容器”指的是用于儲(chǔ)存消耗品的容器。容器具有由容器壁的內(nèi)表面限定的內(nèi)部腔體。內(nèi)部腔體限定容器的儲(chǔ)存容積。對(duì)于飲料，服務(wù)單人的容器具有從約100毫升至約500毫升的儲(chǔ)存容積，服務(wù)多人的容器具有從約500毫升至約3000毫升的容積，以及大容器具有從約3000毫升至約30公升的容積等，這些通常是已知的。對(duì)于諸如液體藥品的儲(chǔ)存的其它應(yīng)用，較小的容器尺寸也是已知的。對(duì)于諸如燃料的其它應(yīng)用，更大的容器尺寸仍然是已知的?？赏ㄟ^開口從外部訪問容器的內(nèi)部腔體。開口可通過諸如蓋或蓋子的閉合部閉合。閉合部可以是容器的組成部分并且例如通過鉸鏈可移動(dòng)地連接至容器的外壁。閉合部也可以是不永久地附接至容器的單獨(dú)部分，諸如螺旋蓋或者冠蓋。閉合部可以可逆地附接至容器，以用于反復(fù)打開和閉合容器。閉合部可包括可以由用戶從打開配置移動(dòng)至閉合配置的可活動(dòng)部分，諸如運(yùn)動(dòng)蓋。

容器的形狀由容器壁的外表面限定。原則上，容器可以具有任意大小與形狀。容器可具有包括開口的頂部，與頂部相對(duì)的底部，以及連接頂部與底部的中間部。從容器的頂部到底部的尺寸通常稱作縱向尺寸。容器可包括包圍開口的頸部和上頸部與側(cè)壁連接的肩部。容器可包括用于將容器放置在表面上的底座。底座可形成底部的一部分。當(dāng)放置在表面上時(shí)，容器的底座至少在三個(gè)點(diǎn)與該表面接觸。底座也可以沿著諸如站立環(huán)的站立表面與表面接觸。側(cè)壁使容器的底座與頂部分的容器壁連接。

本文使用的術(shù)語“成型容器”指的是至少部分地提供抵抗幾何形狀改變的阻力的容器。例如，簡單塑料袋不是成型容器，而塑料瓶是成型容器。成型容器事實(shí)上可以采用任何形狀，包括但不限于瓶子、罐、箱、小桶或者桶的形狀。抵抗由外力引起的變形的阻力相對(duì)于容器的各個(gè)部分以及在容器的不同方向上可以不同。許多容器(諸如瓶子)具有基本上比任何橫向尺寸更大的縱向尺寸。通常，抵抗縱向方向變形的阻力比抵抗橫向方向變形的阻力大的多，使得容器可以堆疊以整批運(yùn)輸。相對(duì)于填充的容器，尤其當(dāng)容器在大于大氣壓力的內(nèi)部壓力下閉合時(shí)，空的成型容器可呈現(xiàn)抵抗變形的顯著降低的阻力。

術(shù)語“液體介質(zhì)”或者“消耗品”指的是物理介質(zhì)。其表示不可壓縮且可流動(dòng)的任何介質(zhì)。不可壓縮且可流動(dòng)的介質(zhì)適合于膨脹預(yù)制件。液體可具有低粘度(如水或酒精)、中粘度(如可食用的油或者湯)、或者高粘度(如酸奶或含乳脂產(chǎn)品)。液體可以是同質(zhì)的或不同質(zhì)的(包括果肉或少量食品屑)。液體介質(zhì)不限于食品。不可壓縮的液體可以是例如水，或其它飲料、身體護(hù)理產(chǎn)品、家庭護(hù)理產(chǎn)品和園藝護(hù)理產(chǎn)品、醫(yī)藥流體、燃料、工作流體等。其可包括水、果汁、乳制品、食用油、諸如清潔劑的家用液體、諸如肥皂、洗發(fā)劑和洗液的身體衛(wèi)生和護(hù)理液體、諸如鹽溶液或者液體藥物制劑的醫(yī)藥液體，諸如液體溶劑的化學(xué)制品，諸如(不可燃的)燃料和潤滑劑的工業(yè)液體或者任何其它適合的液體消耗品。

本文使用的術(shù)語“填充的容器”指的是由諸如液體消耗品的消耗品填充至填充液位的容器，優(yōu)選為成型容器。優(yōu)選地，填充的容器基本上完全地填充至填充液位處，該填充液位優(yōu)化運(yùn)輸給消費(fèi)者的產(chǎn)品量同時(shí)允許可靠地生產(chǎn)填充的容器并且降低溢出的風(fēng)險(xiǎn)或其它浪費(fèi)消耗品的危險(xiǎn)。

優(yōu)選地，本發(fā)明的設(shè)備或機(jī)器是用于從預(yù)制件制造填充的容器的設(shè)備。

本文使用的術(shù)語“預(yù)制件”指的是可以通過吹制轉(zhuǎn)變?yōu)槿萜鞯娜魏尾牧蠅K。預(yù)制件可以具有限定內(nèi)部容積的中空體和帶開口的頸部部分，該開口用于進(jìn)入預(yù)制件的內(nèi)部容積。預(yù)制件可以具有與試管形狀相似的形狀，即，在下端閉合并且在上端具有帶開口的頸部。預(yù)制件可以由任何適當(dāng)?shù)乃苄圆牧现瞥?，塑性材料諸如聚酯，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚乳酸(PLA)、聚呋喃二羧酸乙二醇酯(PEF)，或者聚烯烴，如低密度聚乙烯(LDPE)或者高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)，或者基于材料的苯乙烯，該苯乙烯諸如聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，或者諸如聚氯乙烯(PVC)的其它聚合物。

預(yù)制件通?？筛鶕?jù)注射模制工序生產(chǎn)并且在與根據(jù)本發(fā)明的用于形成容器的機(jī)器所在的地點(diǎn)不同的位置處模制。在變型中，諸如注射模制、壓縮模制或者注射壓縮的預(yù)制件生產(chǎn)平臺(tái)集成到與用于制造本發(fā)明的填充容器的設(shè)備相同的生產(chǎn)線中。在這種情況下，預(yù)制件制造工藝被實(shí)施為使得預(yù)制件的主體保持在盡可能接近其優(yōu)化處理溫度的溫度處，而頸部部分保持在盡可能接近環(huán)境溫度的溫度處以防止以后變形。在這種情況下，加熱站可以由預(yù)制件生產(chǎn)平臺(tái)替代并且處理站位于預(yù)制件制造平臺(tái)下游。然而，加熱站可布置在預(yù)制件生產(chǎn)平臺(tái)下游以使預(yù)制件受到附加的熱調(diào)節(jié)以優(yōu)化預(yù)制件的加熱分布圖和/或確保在處理步驟中選擇性地引入預(yù)制件中的凈化介質(zhì)的活化。

用于將預(yù)制件液壓成形為容器的適當(dāng)工藝是提供加熱的預(yù)制件，優(yōu)選地加熱至預(yù)制件材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度以上，并且迫使液體介質(zhì)在加壓下通過開口進(jìn)入預(yù)制件。然后液體介質(zhì)使預(yù)制件的主體膨脹。在膨脹期間，預(yù)制件可以放入模具中以使主體膨脹直至其到達(dá)模具的內(nèi)表面并與模具的內(nèi)表面一致。在冷卻之后，預(yù)制件的主體保持在膨脹配置中，從而形成容器。通過適當(dāng)?shù)爻尚文＞叩膬?nèi)表面，可以確定容器的形式。在通過開口使預(yù)制件膨脹期間，頸部部分可以相對(duì)保持不變。

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)設(shè)備或機(jī)器包括可旋轉(zhuǎn)的成形輪。

術(shù)語“輪”指的是用于元件沿著制造路徑的旋轉(zhuǎn)處理的設(shè)備組件。在旋轉(zhuǎn)過程中，一系列的元件沿著制造路徑傳輸，該制造路徑基本上遵循圓弧，優(yōu)選地以恒定傳輸速率傳輸。輪是用于沿這樣基本上環(huán)形的制造路徑傳輸?shù)倪m當(dāng)裝置。通常，元件在輪的圓周附近被暫時(shí)支承在輪上。輪通常具有穿過環(huán)形制造路徑的對(duì)稱中心并基本上垂直于環(huán)形制造路徑的平面的中心旋轉(zhuǎn)軸?；经h(huán)形的制造路徑沿著圓環(huán)的圓周在入口點(diǎn)與出口點(diǎn)之間的一部分運(yùn)行。元件在沿著環(huán)形制造路徑傳輸?shù)耐瑫r(shí)，可以在向內(nèi)的或者向外的徑向方向上移動(dòng)。然而在大多數(shù)情況下，這些移動(dòng)的維度基本上小于環(huán)形制造路徑的徑向維度。

術(shù)語“可旋轉(zhuǎn)的輪”指的是以這洋的方式安裝的輪：其可圍繞其中心旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且可由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。用于驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)的輪的適當(dāng)致動(dòng)器是廣泛已知的并且在此不進(jìn)行描述。

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)設(shè)備包括多個(gè)成形站。

術(shù)語“成形站”指的是可操作以將預(yù)制件轉(zhuǎn)變?yōu)槿萜?，?yōu)選地轉(zhuǎn)變成填充的容器的任何站。每個(gè)成形站具有縱軸線，該縱軸線通常與在成形站中成形的容器的縱軸線共線。

本發(fā)明的液壓成形站中的每個(gè)由成形輪支承以使得每個(gè)成形站的縱軸線在預(yù)制件膨脹時(shí)與成形輪的旋轉(zhuǎn)面形成小于25°的角度。優(yōu)選地，每個(gè)成形站的縱軸線在預(yù)制件膨脹時(shí)與成形輪的旋轉(zhuǎn)面成小于20°的角度，該角度更優(yōu)選地小于15°，還更優(yōu)選地小于10°，還更優(yōu)選地小于5°。還更優(yōu)選地，每個(gè)成形站的縱軸定向成基本上平行于成形輪的旋轉(zhuǎn)面。在該配置中，對(duì)于成形站在成形輪上的一些位置，用于正在膨脹的預(yù)制件內(nèi)的液體的重力和離心力在相互之間相差小于10°的方向的或者甚至共線的方向起作用是可能的。優(yōu)選地，在這些位置上作用于液體的合力與成形站的縱軸線成一角度，該角度小于20°，更優(yōu)選地小于10°，還更優(yōu)選地小于5°，還更優(yōu)選地小于3°。

預(yù)制件中的液體上的離心力將總是在徑向方向上起作用。使成形站的定向更接近地對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)面并由此與徑向方向更接近地對(duì)準(zhǔn)將增大合力(重力和離心力的相加)與預(yù)制件的縱向方向之間的角度。從而，降低引起預(yù)制件遠(yuǎn)離成形站的縱向維度彎曲的力。

發(fā)明人已經(jīng)注意到，當(dāng)與成形輪的一次旋轉(zhuǎn)的周期比較時(shí)，在液壓成形工序中將預(yù)制件膨脹為容器的時(shí)間是相對(duì)短的。所以對(duì)于弧形路徑上的預(yù)制件發(fā)生實(shí)際膨脹的部分，足以改善合力與縱向維度的對(duì)準(zhǔn)。在弧形路徑的其他部分上，預(yù)制件不填充液體并且能夠承受作用于其上的合力或者預(yù)制件完全膨脹以與模具的內(nèi)表面一致，由此通過模具的內(nèi)表面支承而抵抗作用于完全膨脹的預(yù)制件上的合力。

本發(fā)明的液壓成形站中的每個(gè)由成形輪支承，以使得在預(yù)制件膨脹時(shí)每個(gè)成形站的縱軸線在成形輪的旋轉(zhuǎn)面上的投影與徑向方向在成形站的位置處成一角度，該角度小于25°，更優(yōu)選地小于20°，還更優(yōu)選地小于15°，還更優(yōu)選地小于10°，例如小于5°。還更優(yōu)選地，本發(fā)明的液壓成形站中的每個(gè)由成形輪支承，以使得每個(gè)成形站的縱軸線在成形輪的旋轉(zhuǎn)面上的投影在成形站的位置處基本上與徑向方向?qū)?zhǔn)。

不必使成形站的縱向維度與徑向方向完全對(duì)準(zhǔn)以受益于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。在預(yù)制件膨脹時(shí)，當(dāng)每個(gè)成形站的縱軸線的投影處于上面限定的邊界之內(nèi)時(shí)，對(duì)準(zhǔn)是足夠的。

本發(fā)明的液壓成形站可支承預(yù)制件，使得預(yù)制件被定向?yàn)轭A(yù)制件的縱軸線與成形站的縱軸線平行。在該配置中，預(yù)制件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線可與模具的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線共線?，F(xiàn)有模具通常在其縱軸線被垂直定向的位置上操作。預(yù)制件簡單地放入模具的上表面上的預(yù)制件支座中并且由重力保持在其豎直位置。本發(fā)明的成形站可包括用于保持預(yù)制件并以下述方位定位預(yù)制件的裝置，在該方位中，即使成形站不僅僅在豎直位置被支承，預(yù)制件的縱軸線也與成形站的縱軸線對(duì)準(zhǔn)。適當(dāng)?shù)难b置包括與預(yù)制件的頸部的上表面和下表面接合的夾具或者抓具。

液壓成形站可包括模具，優(yōu)選地包括可從閉合配置可逆地打開至打開配置的模具。閉合配置用于成形過程。打開配置用于插入預(yù)制件和取出成型容器。模具可包括兩個(gè)、三個(gè)或更多組件。為了將模具的配置從打開改變至閉合，一個(gè)組件、一些組件或者所有組件可以在第一位置與第二位置之間移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)模具處于閉合配置中時(shí)，諸如底座的一些組件可以是可活動(dòng)的。成形站可以包括用于保持模具的模具座。不同的模具可以被插入模具座中，以使本發(fā)明的設(shè)備適用于不同的容器幾何結(jié)構(gòu)。模具站可包括用于將模具從打開配置移動(dòng)至閉合配置的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器。

優(yōu)選地，本發(fā)明的成形站在成形輪上被定向?yàn)槭沟妙A(yù)制件的具有開口的頸部面向內(nèi)且預(yù)制件的主體面向外。當(dāng)預(yù)制件膨脹為容器時(shí)，預(yù)制件的縱向維度不必完全與徑向方向?qū)?zhǔn)(如上文說明的)，但是預(yù)制件不應(yīng)被定向成使得開口面向外，以及液體不得不向里受力，即，與離心力的方向相反。由于預(yù)制件的開口處于預(yù)制件的近端處，離心力起作用的方向與推動(dòng)成形液體并因此支持液壓成形工藝的方向一樣。

液壓成形站可包括用于拉伸預(yù)制件(諸如拉伸桿)的裝置，以及例如US2012/0207872中描述的用于致動(dòng)拉伸裝置的裝置。

液壓成形站可包括用于與預(yù)制件的開口或模具的上表面緊密地連接的噴嘴裝置和用于在建立密封連接之后通過開口將受壓流體供給至預(yù)制件內(nèi)的流體供給裝置。

液壓成形輪支承多個(gè)成形站。優(yōu)選地成形輪以這樣的方式支承多個(gè)成形站：當(dāng)成形輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿著環(huán)形制造路徑傳輸成形站?？梢匝刂尚屋喌膱A周支承成形站。

液壓成形站可由成形輪支承，成形站的縱軸線與成形輪的徑向方向在成形站的位置處對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，成形站被定向成使得預(yù)制件或容器的開口面向成形輪的中心并且預(yù)制件的相對(duì)端的朝向徑向遠(yuǎn)離成形輪的中心。

替代地，液壓成形站可由成形輪支承，以使得成形站的縱向維度與成形輪的切向方向在成形站的位置處成一角度，該角度小于30°，優(yōu)選地小于20°，還優(yōu)選地小于15°，還優(yōu)選地小于10°，還優(yōu)選地小于5°，還優(yōu)選地小于3°。還更優(yōu)選地，成形站的縱向維度在成形站的位置上基本上平行于成形輪的切向方向。

替代地，液壓成形輪可以旋轉(zhuǎn)自由度支承成形站。例如，支承可以設(shè)計(jì)為使得每個(gè)成形站可圍繞與成形輪的旋轉(zhuǎn)軸線基本上平行的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，成形輪還包括用于保持成形站的縱向維度的方位垂直的裝置。適當(dāng)?shù)难b置包括例如多個(gè)致動(dòng)器，每個(gè)致動(dòng)器與成形站可操作地連接并且將成形站旋轉(zhuǎn)至垂直方位。凸輪隨動(dòng)件是用于控制成形站的方位的另一適當(dāng)裝置。

本發(fā)明的成形輪可以具有與水平面成一角度的旋轉(zhuǎn)軸線，該角度小于60°，優(yōu)選地小于45°，還更優(yōu)選地小于30°，還更優(yōu)選地小于20°，還更優(yōu)選地小于10°，還更優(yōu)選地小于5°。還更優(yōu)選地，成形輪的旋轉(zhuǎn)軸線基本上定向在水平方向上。

對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器，作用于填充的容器內(nèi)的液體的合力可導(dǎo)致溢出和容器的變形。合力是作用于液體的重力和離心力之和。離心力的方向取決于旋轉(zhuǎn)軸的定向。通過改變定向，可調(diào)整離心力相對(duì)于重力的相對(duì)定位。在理想情況下，離心力和重力互相共線并且平行于容器的縱軸線起作用，以迫使消耗品進(jìn)入容器。然而，隨著填充容器沿著弧形制造路徑在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中移動(dòng)，作用于消耗品并由此作用于填充容器的空間的離心力不斷變化。

本發(fā)明提供了用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，該方法包括以下步驟：

-將預(yù)制件放置在成形站中，該成形站具有縱軸線，

-在成形站的內(nèi)部液壓膨脹預(yù)制件的同時(shí)，沿著弧形制造路徑傳輸成形站，

-從成形站移除填充的成型容器。

當(dāng)預(yù)制件膨脹為成型容器時(shí)，液壓膨脹預(yù)制件的液體上產(chǎn)生的加速度的定向總是與成形站的縱軸線成一角度，該角度小于20°，優(yōu)選地小于10°，還更優(yōu)選地小于5°，還更優(yōu)選地小于3°。通過使合力的方向與成形站的縱向方向?qū)?zhǔn)，降低了作用于正在膨脹的預(yù)制件上的離心力的不利影響。臨界時(shí)間是通過迫使液體進(jìn)入容器將預(yù)制件膨脹為成型容器的時(shí)間。該時(shí)間從液體開始被迫使進(jìn)入預(yù)制件開始，直至預(yù)制件膨脹至其最終容積的至少50％，更優(yōu)選地75％，還更優(yōu)選地90％，還更優(yōu)選地95％。在該階段之前，空的預(yù)制件的質(zhì)量不足夠大從而受離心力嚴(yán)重地影響。甚至在預(yù)制件為了拉伸而被軟化之后，預(yù)制件的穩(wěn)定性足以避免顯著的變形。在膨脹之后，成型容器與模具的內(nèi)表面緊密地一致并因此抵抗離心力的負(fù)面影響而被支承。然而，在膨脹期間，如果合力的方向與成形站的縱向方向以及正在膨脹的預(yù)制件的縱向方向不是充分對(duì)準(zhǔn)，那么合力作用于預(yù)制件內(nèi)部的重液上并且可潛在地使正在膨脹的預(yù)制件變形。

通過幾個(gè)結(jié)構(gòu)上的設(shè)置的組合，可以實(shí)現(xiàn)合力的方向與成形站的縱向方向?qū)?zhǔn)。離心力在徑向方向上起作用。成形站的縱向方向與成形輪的徑向方向在成形站的位置處對(duì)準(zhǔn)將引起合力的更好的對(duì)準(zhǔn)。如果成形輪圍繞垂直旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，那么重力將總是垂直于離心力起作用，從而使得合力難以與旋轉(zhuǎn)機(jī)器的縱向方向?qū)?zhǔn)。通過將成形輪的旋轉(zhuǎn)軸線從垂直定向移動(dòng)為更接近于平行于水平面的定向，對(duì)于沿成形輪的周長的弧形路徑的至少一些部分，可以使合力與成形站的縱向維度良好地對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于具有水平旋轉(zhuǎn)軸線的成形輪，合力與成形站的縱向維度在成形站的頂部位置附近以及底部位置附近近似對(duì)準(zhǔn)。

本發(fā)明還提供了用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，其中，當(dāng)預(yù)制件位于成形站內(nèi)時(shí)，成形站的縱軸線被定向?yàn)榕c垂直方向成小于20°的角度。本發(fā)明還提供了用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，其中，當(dāng)從成形站移除填充的成型容器時(shí)，成形站的縱軸線被定向?yàn)榕c垂直方向成小于20°的角度。

本發(fā)明還提供了用于從預(yù)制件液壓成形成型容器的方法，其中，在靠近于成形站在其弧形路徑上的最低位置的基本上垂直的位置處，從成形站移除成型容器。通過與水平旋轉(zhuǎn)軸線配合來布置成形輪以及將成形站定位為與徑向方向?qū)?zhǔn)，可以獲得成形站的該定向。使水平旋轉(zhuǎn)軸線和成形站與徑向方向?qū)?zhǔn)避免離心力在垂直于重力的方向上不斷地作用于正在膨脹的預(yù)制件。

示例性實(shí)施方式的描述

現(xiàn)在將通過參照示例性實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。

在圖2中示出了用于液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)設(shè)備或者機(jī)器100的第一實(shí)施方式。設(shè)備100包括支承多個(gè)成形站140的可旋轉(zhuǎn)的成形輪110。成形站140包括可打開的模具和用于迫使液體消耗品進(jìn)入預(yù)制件的裝置(未示出)。旋轉(zhuǎn)軸線111被定向?yàn)榇怪庇谠诔尚屋?10的中心112處繪制的平面?？尚D(zhuǎn)的輪110能夠例如以順時(shí)針方向114旋轉(zhuǎn)。成形站140布置為使成形站的縱軸線116在旋轉(zhuǎn)面L上的投影在成形站140的位置處基本上平行于徑向線118。成形站140的遠(yuǎn)端沿可旋轉(zhuǎn)的成形輪110的周長進(jìn)行布置，近端面向成形輪110的中心。在所示的實(shí)施方式中，包括在成形站中的模具被布置成使得成型容器的底部鄰近成形站140的遠(yuǎn)端定位，而成型容器的頸部面向成形站的近端。

圖2所示的第一實(shí)施方式在圖3中以通過成形輪110的中心112的剖面進(jìn)行說明，并且從平行于成形輪110的旋轉(zhuǎn)面的方向觀察第一實(shí)施方式。成形輪110的旋轉(zhuǎn)軸線111現(xiàn)在平行于繪圖面。成形站140布置成使得其縱軸線116在成形站140的位置處平行于徑向線118并因此也平行于成形輪110的旋轉(zhuǎn)面。

參考圖4，用于液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的第二實(shí)施方式400以通過成形輪410的中心412的剖面方式示出。成形輪圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線411沿方向414旋轉(zhuǎn)。成形站440布置成使得其縱軸線416與徑向方向并因此與旋轉(zhuǎn)面成一角度448。在示出的實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)軸線411布置成使得在最低位置處成形站處于其豎直位置，在該豎直位置處便于容易地從模具上移除填充的成型容器，同時(shí)降低溢出風(fēng)險(xiǎn)。

用于液壓成形成型容器的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的第三實(shí)施方式500在圖5中以從平行于旋轉(zhuǎn)軸線511的方向觀察的側(cè)視圖示出。成形站540由成形輪510支承，成形站540的遠(yuǎn)端靠近成形輪510的周長定位并且近端向內(nèi)面向旋轉(zhuǎn)軸線511。成形站540布置成使得其縱軸線516在旋轉(zhuǎn)面上的投影與徑向線518在成形站540的位置處形成角度548。角度548可促進(jìn)轉(zhuǎn)移到下游操作并且進(jìn)一步通過下游操作進(jìn)行處理，同時(shí)保持合力與徑向線518充分對(duì)準(zhǔn)以減少正在膨脹的預(yù)制件發(fā)生變形的風(fēng)險(xiǎn)。