專利名稱：連續(xù)注射模制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模制方法。本發(fā)明特別涉及一種用于塑料的連續(xù)注射模制方法。
當需要生產(chǎn)具有不連續(xù)三維成形體的連續(xù)材料段時，利用擠塑技術(shù)所形成的一個塑料帶實質(zhì)上可被沖成(例如，沖切)塑料帶。當需要將所述材料沖成一個帶以使三維成形體形成在所述帶中時，所述帶的厚度通常受到限制。通常，所述帶越厚，形成在所述帶中的三維成形體的質(zhì)量受損的可能性越大。換言之，從一個塑料帶上沖下材料以形成三維成形體可能會導致三維成形體的形成不精確。
利用常規(guī)注射模制技術(shù)也可形成具有三維成形體的材料段。當利用一種注射模制方法形成三維成形體時，盡管通常相對于所述成形體的寬度和高度，其厚度是不受限制的，但是所述注射模制方法通常受到長度的限制。一個注射模制帶的長度通常不可超過幾英尺，這是由于受到注射模制設(shè)備以及所述注射模型的高成本的限制。特別是，用于一個注射模制方法的設(shè)備尺寸以及所述方法的成本會隨著利用所述方法所生產(chǎn)的一個帶的長度的增加而增大。因此，當利用注射模制方法制作一個較長的三維成形體的帶時，通常必須將較短的帶組合在一起以形成一個較長的帶。
盡管擠塑技術(shù)適用于制作長材料帶，而注射模制技術(shù)適用于在短材料帶中形成三維成形體，但是擠塑技術(shù)以及注射模制技術(shù)都不特別適于形成包括三維成形體的具有任意厚度的長材料帶。因此，人們需要一種用于形成具有三維成形體的長材料帶的方法。即，人們需要一種用于形成基本上具有任意厚度、寬度和長度且具有一種非恒定橫截面的材料帶的方法。
本發(fā)明涉及一種用于形成具有非恒定橫截面的連續(xù)材料段的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于形成具有大體非恒定橫截面的連續(xù)材料段的方法包括為一個單一的轉(zhuǎn)動成型輪提供所述材料的步驟。所述材料處于第一狀態(tài)，所述成型輪包括一個模板，利用所述模板可以將所述材料制成一種三維成形體。所述方法還包括使所述材料定形的步驟以將所述材料制成一種延展帶，所述延展帶中具有至少一種三維成形體。僅利用所述單一成型輪即可制成所述延展帶及三維成形體。
在一個實施例中，所述方法包括通過將所述材料從熔融狀態(tài)冷卻至固態(tài)以對所述延展帶進行冷卻的步驟。在這樣一個實施例中，所述方法還可包括從所述單一成型輪上取下所述經(jīng)過冷卻的延展帶，以及使所述經(jīng)過冷卻的延展帶通過一個整形輪以去除所述經(jīng)過冷卻的延展帶的任意曲率。
利用本發(fā)明所涉及的方法形成一種其上具有三維成形體的連續(xù)或延展的材料段能夠使所形成的材料段具有大體任何適合的厚度，例如大于1/8英寸的厚度。另外，所述材料段具有大體任意的長度。在理論上，可以形成長度“無限”的材料段。
通過下面參照附圖對本發(fā)明的詳細描述可以明顯地看出本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的一個實施例所涉及的一個連續(xù)注射模制裝置的一個示意圖。
圖2是一個整帶生產(chǎn)線的示意圖，其中包括本發(fā)明一個實施例所涉及的一種連續(xù)注射模制裝置(即圖1中所示的裝置102)。
圖3是本發(fā)明的一個實施例所涉及的一個成型輪和一個成型模具的示意圖。
圖4a是本發(fā)明的一個實施例所涉及的一個成型模具(即，圖3中所示的成型模具302)的示意圖。
圖4b是本發(fā)明一個實施例所涉及的一段具有三維成形體的帶的示意圖，其中所述三維成形體被一個連接板互連在一起。
圖5是本發(fā)明的另一個實施例所涉及的一個成型輪和一個成型模具的示意圖。
一種連續(xù)注射模制方法實質(zhì)上是將連續(xù)擠塑技術(shù)與不連續(xù)模制方法的結(jié)合。在一個實施例中，所述連續(xù)注射模制方法能夠連續(xù)地生產(chǎn)利用一個連接板互連在一起的不連續(xù)的、重復的三維成形體以使一個包括所述連接板和三維成形體的完整的“帶”具有一種大體非恒定的橫截面。
盡管一個具有將不連續(xù)的三維成形體互連在一起的連接板的帶可用于各種不同的目的，其中一種特別適用的目的包括利用所述連接板和所述成形體固定多個管道。例如，所述帶可用作一個管夾以將換熱管固定在且以均勻的間距分布在所述不連續(xù)的三維成形體之間。
圖1是本發(fā)明的一個實施例所涉及的一個連續(xù)注射模制裝置的示意圖。一個連續(xù)注射模制裝置102包括一個成型輪106，一個曲線形模具110(例如以熱裝或者壓力裝配的方式)裝配在所述成型輪106上?？衫靡粋€馬達驅(qū)動成型輪106。或者，利用一個機構(gòu)(諸如一個可使成型輪106轉(zhuǎn)動的拔具)為成型輪106提供動力。一個連續(xù)注射模制方法使用從一個擠塑裝置114輸出的材料(例如熔融塑料)，所述擠塑裝置114具有一個模具118，所述模具118具有一個外表面，所述外表面被加工成能夠與曲線形模具110的外表面配合的形式。為了便于描述，模具118沒有被表示成與模制輪106的外表面(例如曲線形模具110)配合的狀態(tài)。應該理解的是，成型輪106的外圓周或表面通常是曲線形模具110，利用一種方法(諸如激光切割)在所述曲線形模具110上形成成形的凹痕。即，曲線形模具110可被認為是成型輪106的外表面。成形凹痕用于將熔融塑料制成與一個連接板互連的三維成形體。
在熔融塑料從模具118輸出并且進入到形成在所述曲線形模具110上的凹痕或凹穴中后，可利用一個輥122壓平所述熔融塑料。輥122通常用于壓平在所述曲線形模具110的凹穴中的熔融塑料表面并且不是用于將熔融塑料制成三維成形體。換言之，輥122實質(zhì)上用于將熔融塑料壓入到所述凹穴中并且大大地減少形成在所述三維成形體周圍的飛邊。應該理解的是，可使用一個刮刀(未示出)代替輥122或者與輥122一起工作以將熔融塑料壓入到所述凹穴中并可大大地減少飛邊的形成。如果需要的話，可設(shè)置一個收集斗以收集多余的模制材料。
可利用各種不同的方法對在所述曲線形模具110中的熔融塑料進行冷卻。在一個實施例中，使成型輪106和曲線形模具110轉(zhuǎn)動通過一個冷卻液體(例如水)池126，從而使塑料被冷卻以及凝固。在另一個實施例中，在所述冷卻液體池126的位置處利用一種冷卻噴射方法使曲線形模具110的凹穴中的塑料凝固。
塑料冷卻后，通過利用一個拔具直接將部分凝固的塑料從成型輪106上拉出或者通過利用一個刮刀130，使凝固的或者至少部分凝固的塑料(即，模制塑料連接板)從曲線形模具110的凹穴排出?？捎梢环N諸如黃銅的材料制成的刮刀130通常被設(shè)置在能夠使所述刮刀130與曲線形模具110的凹穴底部接觸的位置處以從所述曲線形模具110中排出所述塑料。
盡管人們在減少所產(chǎn)生的飛邊數(shù)量方面下了許多功夫，但是在一些情況下飛邊還是會形成在所述連續(xù)帶上。因此，可提供一個飛邊去除刮刀131(或者其它適用的飛邊去除裝置)以在所述連續(xù)帶從所述成型輪106上取下之前去除形成在所述連續(xù)帶兩側(cè)上的飛邊。在一些實施例中，可僅設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)刮刀130和飛邊去除刮刀131兩個功能的刮刀。在其它實施例中，飛邊去除可結(jié)合到所述平整操作步驟中。
所述凝固塑料通常具有一定的曲率，這是由于它是通過圍繞成型輪106形成的緣故。當希望去掉所述曲率時，所述凝固塑料可通過一個沿著與成型輪106轉(zhuǎn)動方向相反的方向轉(zhuǎn)動的滑輪134?；?34的反向轉(zhuǎn)動用于至少部分地去掉所述凝固塑料的曲率。
裝置102是一個用于將熔融塑料制成模制塑料帶的生產(chǎn)線的一部分。圖2是一個整帶生產(chǎn)線的示意圖，其中包括本發(fā)明所涉及的一個連續(xù)注射模制裝置(即，圖1中所示的裝置102)?？墒褂靡粋€熔融塑料源202將熔融塑料供給到模制裝置102。如參照圖1所描述的，模制裝置102有效地輸出一個凝固塑料連接板?？墒褂靡粋€拔具206從裝置102拉出所述凝固塑料連接板。應該理解的是，在一個實施例中，所述拔具206還可用于為所述裝置102的一個成型輪提供動力。在一個實施例中，可使用一個冷卻槽210在由裝置102所生產(chǎn)的塑料連接板處于一個大體矯直取向后使所述塑料連接板得到進一步凝固。在所述塑料連接板被適當?shù)啬毯?，可使用一個切割裝置214將所述塑料連接板切割成所需的段?；蛘撸皇抢们懈钛b置214對所述塑料連接板進行切割，而是例如利用一個卷繞裝置(未示出)使所述塑料連接板被卷繞。
應該理解的是，一個整帶生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)布置是可以改變的。例如，不是在所述連接板被拔具206拉出后利用切割裝置214對凝固的塑料連接板進行切割，而是大體將所述塑料連接板直接從裝置102的一個刮刀(諸如圖1中所示的刮刀130)處引導到切割裝置214或者一個卷繞裝置?；蛘?，一個飛邊去除裝置或平整裝置可被設(shè)置在所述連續(xù)注射模制裝置102和拔具之間。
參照圖3對本發(fā)明的一個實施例所涉及的一個曲線形模具的結(jié)構(gòu)進行描述，其中包括用于形成一個將不連續(xù)的三維成形體互連的連續(xù)注射模制連接板的凹穴或凹痕。相對于一個成型輪306和一個滑輪310示出了一個曲線形模具302。應該理解的是，在一個實施例中，曲線形模具302可是一個被焊接到一個環(huán)中的激光切割或機加工片材并且以熱裝的方式裝配到成型輪306上。
將曲線形模具302制成如圖4中所示的一個裝配到成型輪306上的環(huán)可容易地對曲線形模具302進行改變。換言之，當需要改變一個將不連續(xù)的三維成形體互連的連接板的整體形狀或結(jié)構(gòu)時，可容易地制作一個新的曲線形模具以代替曲線形模具302。例如，一個板可被激光切割，制成一個環(huán)，將其緊固到成型輪306上，并用作一個模制表面。在一個實施例中，具有不同模制容積和形狀的附加的環(huán)可被緊固到曲線形模具302上以形成復雜的模制形狀，從而能夠同時生產(chǎn)多個模制塑料連接板。或者，可方便地使用具有不同曲線形模具的附加成型輪。
在所述實施例中，模板采用被安裝到成型輪306上的曲線形模具302的形式。這所帶來的一個主要優(yōu)點在于，能夠以成本相對低廉的方式改變所述模制連接板的形狀(例如，通過簡單地制成一個新的模具并且將所述新的模具安裝到一個舊的成型輪或一個新的成型輪上)。但是，應該理解的是，在其它實施例中，所述成型輪306的外表面本身可被機加工成一個用作一個模板的模制表面。即，所述成型輪306的外圓周被切割成或者制成包括所需模制特征和凹痕的形式。這所帶來的最大問題是，這種對成型輪306的機加工是比較昂貴的。
如圖4a和4b中所示，曲線形模具302用于將一種熔融材料制成一個帶410，所述帶410包括一個將不連續(xù)成形體416互連的連接板414。因此，曲線形模具302包括各種凹穴402。沒有以帶410相對于曲線形模具302的比例示出，所示的僅是為了進行描述。另外，所示的帶410是在經(jīng)過一個用于將長度較大的材料切割成較短的帶的過程(如前面參照圖2所述的)后的狀態(tài)。由于曲線形模具302的上述結(jié)構(gòu)，因此帶410通?？删哂腥魏伍L度。帶410的長度不受曲線形模具302的尺寸的限制，相反僅受到由所用熔融材料的量的限制。
如上所述，一個成型輪具有在其外圓周上的模板。但是，一個成型輪的模制表面相對于一個成型輪可處于不同的位置處。圖5是本發(fā)明的另一個實施例所涉及的一個成型輪和一個模制表面或成型表面的示意圖。一個成型表面510可處于一個成型輪502的側(cè)面以使熔融材料可從一個擠塑裝置514通過一個設(shè)置在模制輪側(cè)面510上的擠塑模具518被供給。如圖中所示，成型表面510可被制成一個盤。將成型表面510制成一個盤能夠當需要制成不同形態(tài)的三維成形體時可以方便地更換所述成型表面510。
與一個成型輪和一個成型表面(例如一個曲線形模具)相關(guān)的整體尺寸通常可根據(jù)特定應用的要求進行改變。在一個特別用于形成如圖4中所示的連接板的一個實施例中，所述連接板是一個用于將塑料換熱器中的換熱管與太陽能加熱面板固定在一起的連接帶，一個成型表面的外徑可在約12英寸至24英寸的范圍之間，而在所述成型表面中的凹穴深度大約為1/4英寸。當然，為了滿足一個特定應用的要求可以改變這些尺寸。
盡管前面僅對本發(fā)明的幾個實施例進行了描述，但是應該理解的是，本發(fā)明可以在不脫離本發(fā)明保護范圍的情況下以其它多種形式實施。例如，盡管前面所述的連續(xù)注射模制方法適用于形成一種長度不受限制的長塑料連接板或帶，所述長連接板或帶可被切割成獨立的帶，但是應該理解的是，這種連續(xù)注射模制方法可以是一個形成一種不連續(xù)的三維成形體的片材的方法的一部分。即，利用一個連續(xù)注射模制方法所生產(chǎn)的長度不受限制的連接板可被切割并且結(jié)合(例如，焊接)在一起以使所述連接板形成一個實際上為一種模制陣列件的片材。這樣一個模制陣列件可適于用作一種柵格或一種濾網(wǎng)。
盡管如上所述，在一種連續(xù)注射模制產(chǎn)品中的一種適用材料是塑料，但是應該理解的是，各種材料都可用于制作一種連續(xù)注射模制產(chǎn)品。類似地，可用金屬材料制作成型輪和曲線形模具，而用于制作成型輪和曲線形模具的材料也可在不脫離本發(fā)明的保護范圍的前提下進行改變。
應該理解的是，所述連續(xù)注射模制方法適用于制作能夠適合各種不同用途的且橫截面可變的連續(xù)模制成形體。盡管上述方法用于形成一種能夠固定換熱管的連接板，但是該方法的應用也是可變化的。例如，這種方法可用于生產(chǎn)一種能夠與一種輪齒和齒輪系統(tǒng)結(jié)合使用的連續(xù)帶。在一些實施例中，需要在所述模制輪周圍的不同位置處形成不同的三維成形體。因此，本發(fā)明實施例應該被認為是對本發(fā)明的描述而不是對其的限定，本發(fā)明不限于這里所給出的各個細節(jié)，并且可在后面的權(quán)利要求所限定的保護范圍內(nèi)進行改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制作具有非恒定橫截面的延展帶的方法，所述方法包括為一個單一的轉(zhuǎn)動成型輪提供一種熔融模制材料，所述轉(zhuǎn)動成型輪包括一個模板，所述模板上具有適于形成所述模制材料中所需特征的結(jié)構(gòu)，從而形成一個具有非恒定橫截面的延展帶；當所述成型輪轉(zhuǎn)動時對所述成型輪內(nèi)的熔融材料進行平整；以及從所述成型輪上取下所述經(jīng)過平整的具有非恒定橫截面的延展帶。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當所述帶處在所述成型輪上時對經(jīng)過平整的帶進行冷卻的步驟，冷卻使所述模制材料轉(zhuǎn)變成第二狀態(tài)。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在取下所述帶后使所述延展帶通過一個整形輪的步驟，所述整形輪能夠基本上去掉由成型輪帶給所述延展帶的曲率，從而使所述延展帶得到矯直。
4.一種如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對經(jīng)過矯直的帶進行冷卻的步驟。
5.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述每一個冷卻操作包括使所述帶通過一個冷卻水槽或者利用冷卻水對所述帶進行噴射。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的方法，其特征在于，所述延展帶的厚度大于約1/8英寸，所述方法還包括將所述帶切割成長度大于約6英尺的段的步驟。
7.一種如權(quán)利要求1-6中任何一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當所述帶仍然處在所述成型輪上時對所述帶進行去除飛邊處理的步驟。
8.一種用于制作具有非恒定橫截面的延展帶的方法，所述方法包括為一個單一的轉(zhuǎn)動成型輪提供一種熔融模制材料，所述轉(zhuǎn)動成型輪包括一個模板，所述模板上具有適于形成所述模制材料中所需特征的結(jié)構(gòu)，從而形成一個具有非恒定橫截面的延展帶；當所述成型輪轉(zhuǎn)動時對所述成型輪內(nèi)的熔融材料進行平整；當所述經(jīng)過平整的帶處于成型輪上時對所述帶進行冷卻，其中冷卻使模制材料轉(zhuǎn)變成第二種狀態(tài)；當所述帶仍然處在所述成型輪上時，對所述延展帶進行去除飛邊的處理；將去除飛邊的平整帶從所述成型輪上取下；在取下所述帶后使所述帶通過一個整形輪，所述整形輪基本上能夠去掉由成型輪施予所述帶的曲率，從而使所述連續(xù)帶得到矯直；以及將所述帶切割成多個延展帶。
9.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在切割步驟前對經(jīng)過矯直的帶進行冷卻的步驟。
10.一種如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述每一個冷卻操作包括使所述帶通過一個冷卻水槽或者利用冷卻水對所述帶進行噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于形成具有非恒定橫截面的連續(xù)材料段的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于形成具有非恒定橫截面的連續(xù)材料段的方法包括為一個單一的轉(zhuǎn)動成型輪提供所述材料的步驟。所述材料處于第一狀態(tài)，所述成型輪包括一個模板，利用所述模板可以將所述材料制成一種三維成形體。所述方法還包括使所述材料定形的步驟以將所述材料制成一種延展帶，所述延展帶中具有至少一種三維成形體。僅利用所述單一成型輪即可制成所述延展帶及三維成形體。在一個實施例中，所述方法包括通過將所述材料從熔融狀態(tài)冷卻至固態(tài)以對所述延展帶進行冷卻的步驟。
文檔編號B29D29/00GK1397423SQ01123349
公開日2003年2月19日 申請日期2001年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者R·O·羅德斯 申請人:法夫科公司