模具系统、电磁线圈及其制造方法、可变速星轮及其臂技术方案

公开了一种使用电磁辐射来成形工件的系统和方法。在一些方面，所述系统包括相对于进料机构以可移动的方式安装的多个成形模块。所述进料机构被构造为将预成形工件供给至所述多个成形模块，且所述多个成形模块中的各者包括围绕电磁线圈布置的多段模具。所述电磁线圈被构造为当被供给电能时将电磁力施加于预成形工件，所述电磁力推动所述预成形工件与多段模具接触以制造成形容器。

【技术实现步骤摘要】
模具系统、电磁线圈及其制造方法、可变速星轮及其臂本申请是申请日为2015年5月4日、专利技术名称为“容器的电磁成形系统和方法”的申请号为201580036599.7专利申请的分案申请。相关申请的交叉参考本申请主张享有于2014年5月4日提交的61/988214号美国临时申请的权益，且将该美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术大体上涉及诸如饮料容器等工件的制造，更特别地涉及使用电磁加工的容器成形系统和方法。
技术介绍
在常规的金属容器生产中，需要大量的制造操作来生产常见的特征件。(例如通过拉壁熨平工艺或冲击挤压工艺生产的)预成形容器通常需要包括胀形(expanding)、缩颈(necking)、翻边(flanging)、本体塑形(bodyshaping)、凸压纹(embossing)、车螺纹(threading)、修边(trimming)、车螺纹等在内的许多成形操作来制造成品容器。此外，这些成形操作中的每一者通常都需要多个阶段来生产期望的特征件。在各阶段，通过将容器与诸如压模等专用模具接触来进行冷成形或冷作业步骤。取决于容器的特性(例如壁厚和颈几何结构等)，容器缩颈通常需要约7至17个压模缩颈阶段来进行生产。容器翻边通常需要一个或多个滚轧成形阶段。容器本体塑形通常需要多个模压缩和模胀形阶段，上述阶段的数量随着最终几何结构复杂度的增大而增加。凸压纹或凹压纹(debossing)通常需要用工具进行滚轧或冲压形成为模具的一个阶段。车螺纹通常需要至少一个滚轧成形阶段。修边通常需要一个阶段，且当进行多个缩颈和塑形阶段时，可能需要多个修边操作。例如，大概每8至12个压缩或胀形阶段后，就可能需要一次修边。因此，完全成品容器的生产能够需要50个或以上的成形阶段。用于瓶罐制造的常规机器配置包括单条工艺线(通常是线性的)上延伸的多个加工或成形模块。通常被称为“机器线”。容器通过机器线得到传送直至到达期望的制造阶段。机器线上的各模块接收容器并且在将容器传送至相邻模块前仅完成容器的单个成形阶段。因此，这样的设备在仓库、工厂或其它位置中通常需要大量的空间。而且，机器线上的各模块通常也增加了系统的操作成本，这是因为各模块需要个体化的维护且带来额外的潜在故障点。常规机器设备的另一个缺点是：各个冷成形阶段改变了容器材料的物理性质，通常使材料变得更脆。因此，降低了工件的结构完整性且可能需要例如加热或润滑容器等额外的操作来抵消这些被改变的性质。作为冷成形的替代方案，能够使用插入容器的绕线电磁线圈，使金属直壁预成形工件或其它管件经受磁压力并由此使之成形。当通过线圈释放大的电脉冲时，在容器壁中生成感应电流脉冲。获得的磁压力能够用来迫使容器壁向外，从而形成容器。有时使用模具来帮助塑形容器。这些磁压力系统通常是低速、低生产量和批量系统。这些系统还具有明显缺陷，例如工件成形不一致，无法生产精细的凸压纹，无法生产侧面光滑的容器或者无法生产某些容器几何结构等。例如，不能使用电磁系统实现某些容器几何结构，这是因为：由于罐的半球形底部与侧壁之间的间隙对于电磁线圈而言不充足，绕线线圈无法在容器的下侧壁附近释放充足的电磁力。题目为“薄壁金属的电磁成形方法和装置(MethodandApparatusforElectromagneticFormingofThinWalledMetal)”的第5730016号美国专利公开了一种试图克服该缺陷的方法。在该专利文献中公开的系统包括中间导体，该中间导体比线圈更薄且因此能够延伸得更接近工件的半球形底部。绕线线圈将电流感生至中间导体中，中间导体又将电磁力施加于工件。然而，这产成了许多缺陷，包括由于中间导体中的电流感应而造成的线圈与工件之间的成形功率损耗、由于中间导体所需的狭缝而造成的在径向方向上施加的非均匀力和/或由于线圈和中间导体需要装入预成形工件内部而造成的尺寸问题。因此，需要一种用于提供容器的高速、高生产量的电磁成形的系统和方法。还需要一种使用电磁能量一致地形成具有不规则形状的容器的系统和方法。还需要一种能够直接将电磁力施加于容器的低间隙区域的系统和方法。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，一种使用电磁能量由多个预成形工件形成相应的多个成形容器的旋转塔系统，所述系统包括旋转塔、充电电路和放电控制机构。所述旋转塔包括多个成形模块。所述成形模块围绕所述旋转塔的外周布置。每个成形模块都包括围绕电磁线圈布置的多段模具。所述多段模具具有多个段。每个段都包括内表面。多个所述内表面限定所述成形容器的期望形状。所述电磁线圈被构造为当被供给电能时将电磁力施加于所述预成形工件。所述电磁力被用来推动所述预成形工件与所述多段模具的内表面接触以生成所述成形容器。所述充电电路被构造为将所述电能供给至所述旋转塔。所述放电控制机构以可操作的方式连接至所述旋转塔和所述充电电路。所述放电控制机构被构造为选择性地驱使所述电能从所述充电电路放出至所述多个成形模块中的预定一个。所述旋转塔在所述多个成形容器的成形期间连续地旋转。根据本专利技术的又一方面，一种使用旋转塔进行的成形容器的电磁成形方法，所述旋转塔具有围绕所述旋转塔的外周布置的多个成形模块，所述方法包括以下步骤：将来自上游工序的预成形工件接收在相应的一个所述成形模块中；围绕电磁线圈布置所述预成形工件；围绕所述预成形工件固定多段模具；且在固定所述多段模具后，将第一电能供给到所述电磁线圈以生成电磁力。所述电磁线圈被布置在所述成形模块上。所述电磁线圈被构造为当被供给电能时将电磁力施加于所述预成形工件。所述多段模具包括多个段。所述多个段中的每个段都包括内表面。多个所述内表面限定所述成形容器的期望形状。所述电磁力被用来推动所述预成形工件与所述多段模具的所述内表面接触。所述预成形工件与所述多段模具的所述内表面之间的接触生成一个所述成形容器。在所述旋转塔连续地旋转的同时，发生上述布置步骤、固定步骤和供给步骤。根据本专利技术的又一方面，一种使用电磁能量由多个预成形工件形成多个成形容器的系统，所述系统包括充电电路、放电控制机构和多个成形模块。所述多个成形模块相对于进料机构以可移动的方式安装。所述进料机构被构造为将预成形工件供给至所述多个成形模块。所述多个成形模块分别包括围绕电磁线圈布置的多段模具。所述多段模具具有多个段。所述多个段分别包括内表面。多个所述内表面限定所述成形容器的期望形状。所述电磁线圈被构造为当被供给电能时将电磁力施加于所述预成形工件。所述电磁力被用来推动所述预成形工件与所述多段模具的所述内表面接触以生成所述成形容器。所述充电电路被构造为将所述电能供给到所述多个成形模块。所述放电控制机构以可操作的方式连接至所述充电电路和所述多个成形模块。所述放电控制机构被构造为选择性地驱动所述电能从所述充电电路放出至预定的成形模块。根据本专利技术的又一方面，一种模具系统包括第一板件和多段模具，所述第一板件被布置为与第二板件相对。所述第一板件上和所述第二板件上均包括多个狭槽。所述第一板件中的所述多个狭槽中的每一个与所述第二板件上的所述多个狭槽中的相应一个相对应。所述多段模具在所述第一板件与所述第二板件之间的距离上延伸。所述多段模具具有打开状态和闭合状态。所述多段模具包括多个段。所述多个段上分别具有多个内表面中的一个。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模具系统，其包括：第一板件，所述第一板件被配置为与第二板件相对，所述第一板件上和所述第二板件上均包括多个狭槽，所述第一板件中的多个狭槽中的每一个与所述第二板件上的多个狭槽中的相应一个相对应；和多段模具，所述多段模具在所述第一板件与所述第二板件之间的距离上延伸，所述多段模具具有打开状态和闭合状态，所述多段模具包括多个段，所述多个段上分别具有多个内表面中的一个内表面，所述多个段被协作地布置以使当处于所述闭合状态时所述多个内表面限定体积，所述多段模具的所述多个段分别包括被布置为靠近所述第一板件的第一端和靠近所述第二板件的第二端，所述多个段中的每一个段的所述第一端和所述第二端都包括狭槽随动器，所述狭槽随动器分别被构造为接合所述多个狭槽中的一个狭槽，其中，所述多个狭槽分别被塑形为使得当所述多个段分别相对于所述第一板件和所述第二板件移动时，所述狭槽随动器与相应的所述狭槽的接合引导所述多个段在所述打开状态与所述闭合状态之间的移动。

【技术特征摘要】
2014.05.04 US 61/988,2141.一种模具系统，其包括：第一板件，所述第一板件被配置为与第二板件相对，所述第一板件上和所述第二板件上均包括多个狭槽，所述第一板件中的多个狭槽中的每一个与所述第二板件上的多个狭槽中的相应一个相对应；和多段模具，所述多段模具在所述第一板件与所述第二板件之间的距离上延伸，所述多段模具具有打开状态和闭合状态，所述多段模具包括多个段，所述多个段上分别具有多个内表面中的一个内表面，所述多个段被协作地布置以使当处于所述闭合状态时所述多个内表面限定体积，所述多段模具的所述多个段分别包括被布置为靠近所述第一板件的第一端和靠近所述第二板件的第二端，所述多个段中的每一个段的所述第一端和所述第二端都包括狭槽随动器，所述狭槽随动器分别被构造为接合所述多个狭槽中的一个狭槽，其中，所述多个狭槽分别被塑形为使得当所述多个段分别相对于所述第一板件和所述第二板件移动时，所述狭槽随动器与相应的所述狭槽的接合引导所述多个段在所述打开状态与所述闭合状态之间的移动。2.如权利要求1所述的模具系统，其中，所述多段模具还包括与所述多段模具的各所述段连接的多个铰链，使得通过致动所述多段模具的第一段就能够致动所述多段模具的剩余段。3.如权利要求1所述的模具系统，其中，所述多个段还分别包括多个插入件中的一个插入件，所述多个内表面分别被布置在所述多个插入件中的相应一个插入件上。4.如权利要求1所述的模具系统，其中，所述多个段还包括从中延伸穿过的多个孔径，所述多个孔径连接至真空系统，所述多个孔径被构造为将来自在预成形工件与所述多个内表面之间的体积的空气抽成真空。5.如权利要求1所述的模具系统，其中，所述多个内表面上包括凸压纹图案。6.如权利要求1所述的模具系统，还包括电磁线圈，所述电磁线圈在所述多段模具处于闭合位置时被布置在所述体积内，所述电磁线圈被构造用于推动预成形工件与所述多个内表面接触。7.一种电磁线圈组件，其包括：底部帽和铣削螺旋绕组，所述铣削螺旋绕组电连接至所述底部帽，所述底部帽和所述铣削螺旋绕组被构造为连接至充电电路，螺旋的所述电磁线圈被构造为当电能通过所述铣削螺旋绕组时施加电磁力，其中，所述铣削螺旋绕组通过对由导电材料形成的大致圆柱形的管铣削加工而形成的。8.如权利要求7所述的电磁线圈组件，其中，所述螺旋绕组限定空腔，所述螺旋绕组具有包括靠近所述空腔的大致平坦边缘的横截面轮廓。9.如权利要求8所述的电磁线圈组件，其中，所述横截面轮廓是大致矩形的。10.如权利要求7所述的电磁线圈组件，其中，所述底部帽通常被塑形为当预成形工件被布置在所述电磁线圈组件周围时伸入所述预成形工件的半球形底部。11.一种电磁线圈的制作方法，所述方法包括以下步骤：组装绕管、底部帽和回路导体，所述组装包括将所述底部帽固定至所述绕管的端部，所述底部帽电连接至所述绕管，且将所述回路导体固定至所述底部帽，所述回路导体电连接至所述底部帽；将可固化材料浇注至由所述绕管、所述底部帽和所述回路导体形成的空腔中；且对所述绕管进行铣削加工以形成螺旋绕组，所述绕组是通过去除所述绕管的一部分而形成的。12.如权利要求11所述的方法，其中，各所述螺旋绕组具有大致矩形的横截面轮廓。13.如权利要求11所述的方法，其中，所述螺旋绕组具有沿着所述电磁线圈的长度的非均匀节距，当电能通过所述电磁线圈时，所述非均匀节距创建多个电磁畴。14.如权利要求11所述的方法，其中，所述底部帽被塑形为适应于预成形工件的半球形底部。15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：在所述底部帽中铣削至少一个通道，所述至少一个通道被构造为允许所述底部帽与所述螺旋绕组的外部之间的空气流动。16.一种电磁线圈，其包括：底部帽，所述底部帽被塑形为适应预成形工件的半球形底部；螺旋绕组，各所述螺旋绕组从所述底部帽延伸，所述螺旋绕组在内部限定大致圆柱形的空腔，所述螺旋绕组具有横截面轮廓，所述横截面轮廓包括靠近所述空腔的大致平坦边缘；回路导体，所述回路导体电连接至所述底部帽以使所述螺旋绕组、所述底部帽和所述回路导体形成电路，所述电路被构造为电连接至充电电路。17.如权利要求16所述的电磁线圈，其中，所述横截面轮廓是大致矩形的。18.如权利要求16所述的电磁线圈，其中，所述螺旋绕组包括所述底部帽与所述电源之间的多个并行的电通路。19.如权利要求16所述的电磁线圈，其中，所述螺旋绕组沿着所述线圈的长度形成多个电磁畴。20.如权利要求19所述的电磁线圈，其中，所述电磁畴是由所述螺旋绕组的非均匀节距而形成的。21.如权利要求16所述的电磁线圈，其中，所述螺旋绕组和所述底部帽形成大致锥形的边缘，使得当所述预成形工件被布置在所述电磁线圈周围时，所述螺旋绕组延伸接近所述预成形工件的底部边缘。22.如权利要求21所述的电磁线圈，其中，从所述螺旋绕组到所述底部边缘的距离小于约25mm。23.如权利要求21...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·H·李，
申请(专利权)人：贝瓦克生产机械有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US