專利名稱：形成蓋子的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景1.本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及用來形成一種用于五加侖水瓶的塑料蓋子的新型和改進型裝置和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用來形成這種蓋子的模具以及制造這種蓋子的方法。
2.相關(guān)技術(shù)的描述蓋子，諸如附圖所示并將在下文中描述的蓋子，多年來都是在塑料注射成型設(shè)備上來進行模制的。這里所涉及的蓋子與美國專利5,232,125中所揭示的部分內(nèi)容是相類似的。采用本發(fā)明的模制裝置和方法，可以更迅速地制造蓋子，并且所使用的材料較少。
將在下文中描述的本發(fā)明模具可以安裝在傳統(tǒng)的塑料注射模制機內(nèi)。用來形成蓋子的模具和方法可以使整個蓋子采用較薄的壁，從而可以減輕材料的重量。此外，還可以縮短模制機的循環(huán)時間。循環(huán)時間的縮短以及重量的減輕是很大的經(jīng)濟優(yōu)點。舉例來說，藉助采用本發(fā)明的模具和方法，蓋子的重量可以從近似13克減至近似8克，而且模制機的循環(huán)時間可以從大約15秒縮短至8秒。
本發(fā)明的特征之一在于蓋子藉助抵著蓋子裙部底緣上向上推而從模具中推頂出來，而已有技術(shù)是將一推桿頂著蓋子的頂部向上推的。采用推桿的推頂方法要求頂部壁厚遠遠大于蓋子實際所需的壁厚。否則，推頂將使得頂部出現(xiàn)不可接受的“半球形隆起”。采用推桿來頂著蓋子頂部底側(cè)向上推的另一缺點在于蓋子容易向上變形，從而會使得裙部的上部受到應(yīng)力而抵著模具向內(nèi)拉，由此會增大推頂蓋子所需的作用力，進而需要較厚的壁。而根據(jù)本發(fā)明，藉助在裙部底緣上向上推壓，可以顯著減小蓋子頂部上的應(yīng)力，因此可以避免蓋子裙部向內(nèi)變形。這樣就可以使用壁較薄的蓋子裙部。壁厚的增大增加了已有技術(shù)制作蓋子所需的材料。
本發(fā)明的另一特征在于實際上，對蓋子模制在其周圍的型芯，沒有采用需要彼此相對滑動的部件。在早先的模具結(jié)構(gòu)中，裙部的內(nèi)表面是由一中空的型芯來形成的，在所述中空部內(nèi)部有一在一部分工作循環(huán)中相對于型芯滑動的推桿。由于本發(fā)明的各部件不需要彼此相對移動，因此，可以大大改善模具的冷卻條件，由此可以避免通過那些相對移動的表面來進行熱量的傳遞。
本發(fā)明的又一優(yōu)點在于模具的模腔部分和模具的型芯部件之間的分模面與蓋子裙部的底緣相重合。這樣一種構(gòu)造就可以在裙部的下部的外表面上設(shè)置凸肋或設(shè)計材料。
本發(fā)明的另一特征在于本來就與型芯相接觸的脫模圈以及型芯都具有向上向內(nèi)錐形表面。因此，當(dāng)脫模圈相對于型芯向上移動時，就沒有擦傷的可能，而這種擦傷可能會阻礙各部件的移動。以前用來制造本發(fā)明這種蓋子的模具其問題之一是模具的各部分容易擦傷，因為在模具的“較下”部分內(nèi)有三個獨立的部件，所有這些部件都必須彼此相對移動。此外，由于各部件彼此相對滑動，因各部件之間必須要有足夠大的間隙以便能進行這種移動，因此，各配合表面之間的熱傳遞較差。這些問題均可由本發(fā)明來解決。
圖1是已有技術(shù)中所用的一模具的縱剖視圖。
圖2是一與圖1相類似的視圖，它示意性地示出了本發(fā)明的模具。
圖3是經(jīng)過圖2所示模具的一部分的、放大的縱剖視圖。
圖4是一與圖2相類似的視圖，它示出了在操作所述模具過程中一個步驟完成后的情況。
圖5是一與圖4相類似的視圖，它示出了在操作所述模具過程中的隨后一個步驟。
圖6是位于一容器頸部上的本發(fā)明蓋子的縱剖視圖。
圖7是按照本發(fā)明的一種蓋子的實施例的側(cè)視圖。
圖8是按照本發(fā)明的另一種蓋子實施例的縱剖視圖。
較佳實施例的具體描述下面將對本發(fā)明的幾個較佳實施例進行具體描述，各附圖示出了本發(fā)明的較佳實施例的例子。雖然本發(fā)明將結(jié)合這些較佳實施例來進行描述，但應(yīng)予理解的是，本發(fā)明并不限于這些實施例。相反，本發(fā)明將包括在所附權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的精神和實質(zhì)范圍之內(nèi)的所有變化、改進和等效物。
從圖6中可以最清楚地看到藉助將在下文中描述的模具和方法所形成的典型蓋子以及一個互補的瓶螺口。蓋子10具有一頂部11，圖中示出的頂部是呈環(huán)形，并且在其中心形成有一凹下部12。凹下部12由一塞子(未示)所封蓋，所述凹下部和塞子如美國專利5,232,125所描述的那樣。但是，本發(fā)明也可以用于其他的蓋子。例如，其縱剖視圖如圖8所示的蓋子110與圖6所示的蓋子相類似，只是在圖8所示的蓋子中沒有了凹下部12。再請參閱圖6，從頂部11的周緣垂下來的是一具有一底緣14和一內(nèi)鎖緊凸緣16的裙部13，所述凸緣可與一較大水瓶(瓶頸部螺紋121)上的互補止動結(jié)構(gòu)相配合，這在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。在裙部13上至少有一處是一撕扯線(未予圖示但這在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的)。在下文中將對一種用于這種撕扯線的構(gòu)造予以描述。如圖7所示，自底緣14懸垂下來的是一位于所述撕扯線附近的撕扯突舌18，使用者可以抓緊該突舌而將裙部13撕扯下來，以將蓋子10從瓶頸上除去。
鎖緊凸緣16緊貼地位于瓶螺口121的上“冠形”部120的下方。該瓶螺口的靠下面的小直徑部分122由蓋子10的縱向延伸的下裙部13所跨越。在該下蓋子裙部的底部處，藉助采用一向內(nèi)的凸部124使所述裙部的橫截面稍稍變厚。該向內(nèi)凸部減小了蓋子裙部在其下終點處的內(nèi)徑，從而使得蓋子和瓶子之間形成緊密配合，以防止灰塵和其他污染物進入瓶螺口121的上部。蓋子裙部底部處的增厚部分由于在從模具中推頂出來過程中，當(dāng)脫模圈向上推時，可防止裙部底部發(fā)生彎曲，因此還有利于蓋子的模制作業(yè)。
在裙部13上至少有一處具有一強度較弱的線或撕扯線。該撕扯線可以使人們在需要時用手除去蓋子。在圖7中示出了一種用于這樣一種撕扯線的構(gòu)造。在圖7中，示出了所述蓋子的側(cè)視圖，該圖示出了基本豎直的刻痕130、131，它們位于蓋子裙部13內(nèi)、撕扯突舌18的兩側(cè)。這兩條減弱線的至少其中之一縱向延伸穿過鎖緊凸緣16。在圖3中示出了一種使強度較弱的線延伸穿過鎖緊凸緣16的方法，其中，鋼制模具凸部96和97共同使強度較弱線延伸穿過凸緣16。兩條刻痕線中只有其中之一130是延伸靠近蓋子的頂部的，而另一條刻痕線131則終止在稍稍低于頂部的地方。這樣做是為了便于將蓋子從瓶子上除去。因為，人們發(fā)現(xiàn)，如果兩條撕扯線都延伸至蓋子的頂部，持續(xù)不斷地拉動所述突舌事實上將使得鎖緊凸緣16增大它在瓶子上的粘著度，這樣就極難將蓋子除去。當(dāng)只有一條撕扯線延伸至蓋子頂部時，可大大方便蓋子的除去。
在此之前，蓋子10是利用圖1所示的模具來進行模制的。這樣一種模具的軸線以及本發(fā)明模具的軸線在使用中通常都是水平的，但是在本說明書和權(quán)利要求書中則被圖示和描述成垂直的。通?？梢詫⒛＞叩纳喜糠Q為模腔21，一熱注嘴22位于所述模腔的內(nèi)部，熔融的塑料材料(諸如低密度聚乙烯)通過該熱注嘴注入模腔21與模具下部之間的空間內(nèi)。在已有技術(shù)的模具結(jié)構(gòu)中，兩個半模之間的分型面23位于蓋子頂部附近，基本上是位于蓋子頂部的下方，高出其底緣的上方很多。
這種模具的下部包括一芯腔26。在芯腔26的內(nèi)部是一套筒狀型芯27，在套筒27的內(nèi)部則是一推桿28。為了保證水的循環(huán)，一推桿嵌件29固定于所述推針的上端。
在圖1所示已有技術(shù)模具的操作過程中，將各部分如圖1所示的那樣閉合起來，通過熱注嘴22將熔融的塑料注入兩個半模之間的空間內(nèi)。之后，將上半?；蚰Ｇ?1與模具的下部分開。推桿28和型芯27相對于芯腔26向上移動，使蓋子10離開芯腔26。當(dāng)蓋子脫離芯腔26時，型芯27停止移動而推桿28則繼續(xù)移動，由此可將蓋子從該型芯中脫出來。
與上文所例舉和描述的已有技術(shù)模具相比，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點。
圖2示出了兩個閉合起來的本發(fā)明的半模。模腔36包括一熱注嘴37，圖中，所述熱注嘴相對于縱軸呈一角度。應(yīng)予理解的是，熱注嘴37可以設(shè)置在其它位置。模腔36和型芯41之間的分型面38位于蓋子裙部13的底緣14處。固定于型芯41的上端的是一型芯嵌件42。在型芯41的外表面上是可藉助推頂桿44相對于型芯41被移動的脫模圈43。
下面將結(jié)合圖3對模腔36進行更具體的描述，模腔36的上部46決定了頂部11的上表面和凹下部12的內(nèi)表面的形狀。在頂部46的下方有一環(huán)形的、向下垂的突部51。突部51的內(nèi)部決定了裙部13的外表面的形狀。突部51的下表面或底緣52(包括兩個半模之間的分型面)在裙部13的底緣14的水平高度上。模腔36的外表面如圖2和圖3所示，但是它的結(jié)構(gòu)不構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容，因此不予詳述。例如，其中的外凹槽48是用來對流體進行冷卻的。自上部46凸伸的中心凸部49決定了凹下部12的內(nèi)部的形狀。
固定于型芯41的上端的型芯嵌件42具有一頂面56，該頂面決定了頂部11的下側(cè)的絕大部分的形狀。頂部11的下側(cè)的其余部分的形狀則由型芯41的尖端57來決定。型芯41的環(huán)形延伸部64的外表面決定了裙部13的內(nèi)部(包括凸緣16在內(nèi))的形狀。嵌件42的底部59緊抵在一位于型芯41內(nèi)的內(nèi)腔的底部61上，型芯41的那一位于該內(nèi)腔之外的部分則構(gòu)成了型芯41的環(huán)形延伸部64。自表面61向上凸伸的是一些榫釘63，從圖3中可以最清楚地看到，這些榫釘安裝入孔65內(nèi)，由此可將嵌件42相對于型芯41而定位。
利用位于型芯41的延伸部64內(nèi)部的嵌件42的目的是便于對構(gòu)件41-42進行冷卻。因此，如圖3所示，設(shè)有一與型芯41內(nèi)的通路67連通并且于冷卻水源頭相連的環(huán)形冷卻水槽66。雖然圖中未予示出，但應(yīng)予理解的是，還設(shè)有另一通路67，來自槽66的冷卻水可通過該通路而抽出。密封件58和58a將型芯嵌件42與型芯41相密封。
一凹部71形成在嵌件42內(nèi)，其中有一螺紋緊固件(未示)用以將部件41和42裝配在一起。
諸提升閥76位于嵌件42的頂部56的下方的幾個位置處。閥76與通道77連通，通道77又與連接通道78連通，圖中所示的所述連接通道78設(shè)置成與縱向呈一角度。通道78與型芯41內(nèi)的縱向延伸通道79連通。用提升閥76的目的是為了破壞真空，當(dāng)蓋子10從型芯41中脫出來時，該真空趨向于使蓋子10尤其是其頂部11保持在模具上。
從圖2中可以最清楚地看到，型芯41的外表面包括一向下向外錐形側(cè)翼83，并且在該側(cè)翼的下方是一套環(huán)84。在閉合位置，模具脫模圈43的底面85座落在套環(huán)84的頂部上，并且其頂面86與模腔36的突部51的底面52相配合，所述兩個表面52和86組成分型面38。應(yīng)予指出的是，脫模圈43的內(nèi)部具有一向上向內(nèi)錐形表面88，當(dāng)模具處于閉合位置時，該表面88與表面83相配合。套環(huán)84形成有一些孔，推頂桿44可在這些孔內(nèi)滑動以使脫模圈43相對于型芯41移動。
為了形成裙部13的撕扯線或使裙部變薄，一凸肋96固定于突部51(參見圖3)的內(nèi)表面。為使凸緣16附近的裙部13進一步變薄，將一嵌件97加設(shè)在延伸部64上。為了形成拉舌18，一凹槽形成在脫模圈43內(nèi)，向下延伸到脫模圈43的底面85附近。
操作在操作循環(huán)開始時，先將兩半模閉合起來，并使各部件處于圖2所示的位置。將熔融的塑料從熱注嘴37注入兩半模之間的空間內(nèi)。下一操作步驟是將模腔36取出，圖4示出了該步驟完成后的情況。
將蓋子10與模具分開的下一步驟是藉助將脫模圈43相對于型芯41向上推動的推頂桿44來完成的。脫模圈43的上表面86貼合在裙部13的底緣或底部14的下方。提升閥76在頂部11的下方供給空氣，從而有助于破壞蓋子和型芯41以及型芯嵌件42之間的真空。圖5示出了該步驟的完成的過程。對于實用目的來說，蓋子10是擺脫半模的，并且根據(jù)傳統(tǒng)實踐藉助重力而落至一可將其從模制機器上取出的傳送器上。應(yīng)予注意的是，當(dāng)脫模圈43開始相對于型芯41移動時，表面88和83立即分離，從而可以消除擦傷的可能，而如果采用已有技術(shù)中所使用的滑動構(gòu)件，如上文所描述的那樣，這將成為一個大問題。
以上對于本發(fā)明的幾個實施例的描述是為了舉例說明和描述之用。不應(yīng)將它們視為窮舉的或者視為本發(fā)明限于以上所揭示的具體細節(jié)，顯然，在上文的提示下可以對本發(fā)明做出很多改進和變化。為了最佳地闡釋本發(fā)明的原理和其實際應(yīng)用，本文選擇了幾個實施例并予以描述，以使本技術(shù)領(lǐng)域的其他熟練人員可以最佳地利用本發(fā)明以及種種為了適合于實際應(yīng)用而做出的種種改進的實施例。本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求書以及它們的等效物來限定。
權(quán)利要求
1.一種用來模制一具有頂部和下垂裙部的塑料蓋子的裝置，所述裙部具有一底緣，所述裝置包括一模腔，它具有一包括用來注射塑料的熱注嘴的上部和一環(huán)形下部，所述模腔具有一些用來形成所述頂部和所述裙部的外側(cè)的表面，一形成所述頂部和所述裙部的內(nèi)側(cè)的型芯，所述模腔相對于所述型芯是可分離的，所述模腔和所述型芯彼此隔開一距離以形成所述頂部和所述裙部的壁厚，所述模腔的所述下部在所述底緣的水平高度處終止，一位于所述型芯的外表面上并且可以與其分離的脫模圈，所述脫模圈具有一位于所述模腔的所述下部下方并且與其相嚙合的頂面，所述脫模圈與所述底緣相嚙合，并且至少一個構(gòu)件可相對于所述型芯移動，以使所述脫模圈在一與所述型芯相嚙合的回縮位置和一將所述蓋子從所述型芯中脫模出來的凸伸位置之間移動。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脫模圈的所述頂面和所述下部的底面包括所述裝置的分型面，所述分型面與所述蓋子的所述底緣重合。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脫模圈具有一底面，所述型芯具有一周向套環(huán)，當(dāng)處于內(nèi)縮位置時，所述底面位于所述周向套環(huán)上。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述套環(huán)具有至少一個孔，所述構(gòu)件包括一延伸穿過所述孔并固定于所述脫模圈的推頂桿。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述型芯具有一向上向內(nèi)的第一外表面，所述脫模圈具有一向上向內(nèi)的第二內(nèi)表面，當(dāng)所述脫模圈處于回縮位置時，所述第二內(nèi)表面與所述第一外表面相配合。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂部呈環(huán)形，所述蓋子具有一中心凹下部，所述模腔具有一可形成所述凹下部的內(nèi)表面的中心凸部，所述型芯在其頂面內(nèi)具有一中心內(nèi)腔，所述中心內(nèi)腔設(shè)置在形成所述凹下部的外表面的所述凸部的周圍并且與之隔開。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括一插設(shè)在所述型芯內(nèi)的閥和一位于所述型芯內(nèi)與所述閥連通以破壞趨向于使蓋子保持在所述型芯上的真空的通道。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述型芯包括一型芯本體和一型芯嵌件，所述型芯本體形成有一具有一底型芯表面的內(nèi)腔，所述型芯嵌件具有一與所述底型芯表面相嚙合的底嵌件表面，所述本體具有一環(huán)設(shè)在所述嵌件周圍的環(huán)形注嘴，所述嵌件形成有一位于所述嵌件和所述注嘴之間的冷卻凹槽和一位于所述本體內(nèi)、與所述冷卻凹槽連通的通道。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述型芯包括一型芯本體和一型芯嵌件，所述型芯本體形成有一具有一底型芯表面的內(nèi)腔，所述型芯嵌件具有一與所述底型芯表面相嚙合的底嵌件表面，所述嵌件具有一設(shè)置在所述模腔對面的頂面、一插設(shè)在所述頂面內(nèi)的閥和一在型芯內(nèi)與所述閥連通以破壞趨向于使蓋子保持在所述型芯上的真空的通道。
10.一種用來模制一具有頂部和下垂裙部的塑料蓋子的方法，所述裙部具有一底緣，所述方法包括提供一模具，所述模具包括一模腔，它具有一包括用來注射塑料的熱注嘴的上部和一環(huán)形下部，所述模腔具有一些用來形成所述頂部和所述裙部的外側(cè)的表面，一形成所述頂部和所述裙部的內(nèi)側(cè)的型芯，所述模腔相對于所述型芯是可分離的，所述模腔和所述型芯彼此隔開一距離以形成所述頂部和所述裙部的壁厚，所述模腔的所述下部在所述底緣的水平高度處終止，一位于所述型芯的外表面上并且可以與其分離的脫模圈，所述脫模圈具有一位于所述模腔的所述下部下方并且與其相嚙合的頂面，所述方法包括以下步驟將所述模具閉合起來，并使所述脫模圈與所述型芯相嚙合且使所述模腔與所述脫模圈相嚙合，通過熱注嘴將塑料注射在所述模腔和所述型芯之間以形成所述蓋子，所述脫模圈定位得與所述蓋子的所述底緣相嚙合，將所述模腔與所述型芯分開，藉助抵在所述底緣上將所述脫模圈向上推動，將所述脫模圈相對于所述型芯提升起來，以使所述蓋子離開所述型芯。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，它還包括在提升所述脫模圈的過程中，在所述頂部的底側(cè)下方將空氣注入，以破壞所述蓋子和所述型芯之間的真空。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述蓋子的所述頂部呈環(huán)形，所述蓋子具有一中心凹下部，所述模腔具有一可形成所述凹下部的內(nèi)表面的中心凸部，所述型芯在其頂面內(nèi)具有一中心內(nèi)腔，所述中心內(nèi)腔設(shè)置在形成所述凹下部的外表面的所述凸部的周圍并且與之隔開，將所述模腔于所述型芯分離的步驟包括將所述中心凸部從所述凹下部的內(nèi)表面中取出。
13.一種蓋子，它包括一頂部和一自所述頂部垂下來的裙部，所述裙部具有一底緣，所述裙部基本上呈圓筒形，所述裙部上的一內(nèi)鎖緊凸緣向上與所述底緣隔開，用來與一將所述蓋子蓋在其上的頸部相嚙合，所述裙部上的一第二內(nèi)鎖緊凸緣具有一自所述底緣向上延伸且基本上呈圓柱形的下部。
14.如權(quán)利要求13所述的蓋子，其特征在于，所述第二凸緣具有一位于向上且向外呈錐形的所述下部上方的上部。
15.一種蓋子，它包括一頂部和一自所述頂部下垂的裙部，所述裙部具有一底緣，所述裙部基本上呈圓筒形，所述裙部上的一內(nèi)鎖緊凸緣向上與所述底緣隔開，用來與一將所述蓋子蓋在其上的頸部相嚙合，所述裙部形成有一對自所述底緣向上延伸、基本上相互平行、基本縱向的外撕扯線，其中一條撕扯線向上延伸的高度高于另一撕扯線向上延伸的高度。
16.如權(quán)利要求15所述的蓋子，其特征在于，它還包括一位于所述底緣下方、所述撕扯線之間的撕扯突舌。
17.如權(quán)利要求15所述的蓋子，其特征在于，所述一條撕扯線延伸至一位于所述頂部附近的終點。
18.如權(quán)利要求15所述的蓋子，其特征在于，所述的至少一條撕扯線延伸到所述內(nèi)鎖緊凸緣的上方，所述內(nèi)鎖緊凸緣形成有一朝著所述至少一條撕扯線向內(nèi)凹進的內(nèi)凹口。
19.如權(quán)利要求18所述的蓋子，其特征在于，所述內(nèi)鎖緊凸緣具有一向下且向外彎曲的底面，所述凹口形成在所述表面內(nèi)。
全文摘要
一種用來注射模制塑料瓶瓶蓋(10)的模具,模具具有一形成瓶蓋的頂部和裙部的外斜面的模腔(36)。型芯(41)和一固定于該型芯頂部的型芯嵌件(42)形成蓋子的內(nèi)部并構(gòu)成一單個的、不移動的部件。位于模腔下方的錐形脫模圈(43)與蓋子裙部(13)的底部相嚙合。在通過熱注嘴(37)將形成蓋子的融熔塑料注入模腔內(nèi)之后,將模腔回撤。然后借助推頂桿(44)將脫模圈相對于型芯提升起來。此時,空氣在蓋子頂部的下方被釋放,從而破壞了趨向于使蓋子保持在蓋子嵌件上的真空。由此即可將蓋子從模具中推頂出來。本發(fā)明縮短了工作時間。可以減小蓋子的壁厚,因此還可降低材料成本。
文檔編號B29C45/40GK1333733SQ99812159
公開日2002年1月30日 申請日期1999年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者史蒂文·H·比澤 申請人:美國博得來包裝集團公司