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"Dispositif et procédé pour le moulage par injection et pressage d'articles en matière synthétique, en particulier en forme de disque. dans une machine de moulage par injection"
L'invention concerne un dispositif pour le moulage par injection et pressage d'articles en matière synthétique, en particulier en forme de disque, dans une machine de moulage par injection ainsi qu'un procédé pour le moulage par injection et pressage en utilisant un dispositif de ce genre.
Les articles visés en matière synthétique, en forme de disque, peuvent être par exemple des disques compacts, que ce soit pour la reproduction de musique, que ce soit en temps que disque vidéo ou CD-ROM. A ce sujet, dans le cas du processus d'injection, il importe, d'une part, que les disques présentent une planéité exacte tout en évitant des tensions mécaniques dans l'article et que, d'autre part, un pressage extrêmement soigné soit garanti sur le disque, en considération du nombre énorme des creux appelés trous et représentant les informations, parce que les trous, dans le cas de dimensions dans la plage du 1/lOgm, ne peuvent remplir qu'alors leur mission.
De façon usuelle, le processus de pressage est exécuté par un processus de mouvement séparé de l'ensemble de fermeture. Le désavantage à ce sujet est qu'en raison de la construction respective de l'ensemble de fermeture, une coordination précise des processus de mouvement du processus de pressage n'est possible qu'avec des paramètres déterminés par la précision du réglage de la course et de la force.
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Des ensembles de fermeture avec un mécanisme à genouillère nécessitent à ce sujet le plus souvent une mesure séparée de l'espace parcouru dans la zone de la course de pressage tandis que des ensembles de fermeture hydrauliques, en raison des petites quantités d'huile nécessaires pour la course de pressage proprement dite, opèrent déjà dès le début dans la zone limite du réglage de la force et de la course et ne permettent en conséquence aucun processus correctement reproductible.
A la base de la présente invention il y a en conséquence la mission de réaliser un dispositif du genre cité au début de façon à ce qu'à la suite d'une capacité de réglage très précise du processus de pressage, une amélioration de qualité soit atteinte lors de la fabrication des articles en matière synthétique abordés ci-dessus.
Une autre mission de l'invention consiste à indiquer un procédé qui peut être mis en oeuvre à l'aide du dispositif.
L'invention solutionne ces problèmes par le fait que le groupe d'entraînement, du poinçon de pressage, responsable du processus de pressage est intégré dans un des demi-outils de moulage et est complètement indépendant en ce qui concerne la technique de réglage et de commande dans le processus de mouvement.
Par le désaccouplement complet de l'entraînement du poinçon de pressage et du mécanisme de fermeture du moule, par le fait que donc le mécanisme d'entraînement du poinçon de pressage agit dans un système inertiel propre, tant la course qu'également la force de pressage peuvent être réglées de façon très précise et surtout de façon reproductible tandis que la force pour maintenir fermé le moule et qui est appliquée par l'ensemble de fermeture et la force d'application de busette sont également maintenues constantes lors du
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processus de pressage. Ainsi, pour le processus de pressage, non seulement les conditions de départ mais également les conditions aux limites sont définies et cela assure une reproductibilité exacte lors du processus de pressage.
Par le fait que le poinçon de pressage "apporte"son propre entraînement à l'intérieur de l'outil de moulage et sa propre commande, les dépenses en mécanique et en technique de commande du côté de la machine sont plus petites que dans le cas de solutions connues.
Suivant les particularités de la revendication 2, le demi-outil de moulage qui présente au moins un groupe d'entraînement est constitué avantageusement de plusieurs plaques agencées l'une derrière l'autre, une des plaques servant d'appui qui reprend les forces de réaction qui apparaissent lors du processus de pressage et au moins une autre servant de logement pour ledit au moins un groupe d'entraînement. Une construction de ce genre a d'une part l'avantage que le groupe d'entraînement ou les groupes d'entraînement est ou sont bien accessibles en cas de réparation, d'échange ou d'entretien et que les forces de réaction qui apparaissent dans l'outil lors du processus de pressage sont reçues et déviées pratiquement à l'intérieur de l'outil.
Dans le cas d'un développement de l'outil suivant les particularités de la revendication 3, il découle l'avantage que le groupe d'entraînement ou les groupes d'entraînement peuvent être positionnés exactement dans les évidements prévus à cet effet parce que les évidements pour le logement des groupes d'entraînement sont délimités axialement, d'une part, par la plaque d'appui et, d'autre part, par les autres plaques qui présentent des canaux de guidage et parce que les faces frontales du boîtier des groupes
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d'entraînement sont appliquées contre ces deux plaques. Les broches agencées dans les canaux de guidage transmettent ainsi exactement les forces d'entraînement des groupes d'entraînement au poinçon de pressage agencé de façon coulissante dans une autre plaque.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les groupes d'entraînement sont des corps modifiables en longueur lors d'une alimentation en énergie électrique. Par l'actionnement électrique, le réglage et la commande sont naturellement simples et surtout précis. De tels corps modifiables en longueur, également désignés en temps qu'actionneurs peuvent être par exemple des cristaux piézo (revendication 5) qui subissent une modification de longueur lors de l'application d'une tension électrique ou bien, suivant la revendication 6, être constitués d'une matière céramique magnétostrictive.
Précisément, ces matières céramiques magnétostrictives présentent quelques propriétés avantageuses, essentielles pour l'invention. La grandeur de la modification de longueur correspond précisément, dans le cas des actionneurs magnétostrictifs, à la course de pressage souhaitée lors du processus de moulage par injection et pressage et elle est réglable avec précision en longueur d'espace parcouru (dans la zone des micromètres) et en force de pressage.
A l'aide d'un dispositif de ce genre, il est exécuté un procédé suivant la revendication 8 dans le cas duquel d'abord l'outil de moulage est fermé et la force de fermeture correspondante est appliquée par l'ensemble de fermeture, ensuite la cavité est remplie volumétriquement, après cela, dans le cas d'une force de fermeture restant constante dans la phase de pressage ultérieure, le processus de pressage est exécuté, avec une force déterminée et une course déterminée du poinçon
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de pressage, par l'activation des groupes d'entraînement et finalement la force de fermeture est diminuée, l'ensemble de fermeture est retiré et l'outil est poussé.
L'invention est représentée et expliquée avec plus de détails dans la suite au moyen d'un dessin donné purement à titre d'exemple non limitatif.
La figure unique montre la partie d'outil de moulage 1 d'une machine de moulage par injection. Le bâti de la machine et l'ensemble de fermeture ne sont pas représentés pour des raisons de clarté. L'ensemble d'injection est purement représenté par la busette d'injection 2 représentée avec brisures.
La partie d'outil de moulage 1 est constituée d'une plaque de serrage de moule 4 qui peut coulisser sur des longerons 3 au moyen de l'ensemble de fermeture non représenté. Une plaque de serrage de moule fixe 5 est également agencée sur les longerons 3.
Entre les plaques de serrage de moule 4 et 5, il est agencé un outil de moulage 6 qui est constitué essentiellement de deux demi-outils 7 et 8 qui comprennent une cavité de moulage 9. La cavité 9 est en liaison avec le groupe d'injection, qui est représenté ici par la busette 2, par l'intermédiaire d'un canal d'entrée 10 dans le demi-outil 8 et par l'intermédiaire d'une ouverture 11 dans la plaque de serrage de moule fixe 5.
Pour l'injection de la matière synthétique plastifiée, la busette 2 est appliquée à travers l'ouverture 11 contre l'orifice 12, du canal d'entrée 10, façonné conformément à la pièce d'orifice de la busette.
Tandis que le demi-outil 8 en une pièce est purement serré sur la plaque de serrage de moule fixe 5, le demi-outil 7 serré sur la plaque de serrage de moule
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mobile 4 est constitué de plusieurs plaques 7a à 7d agencées l'une derrière l'autre.
Il est fixé directement sur la plaque de serrage de moule 4 une plaque 7a à laquelle est fixée de son côté une plaque 7b munie d'évidements 13. Dans les évidements 13 sont agencés, dans le présent exemple de réalisation, les groupes d'entraînement 14, désignés dans la suite en temps qu'actionneurs, qui sont constitués par un boîtier métallique 15 et par chaque fois un corps céramique 16 enfermé là-dedans, qui présente des propriétés magnétostrictives lors de l'application d'une tension électrique et qui se dilate en direction longitudinale. Les actionneurs 14 ou respectivement leurs boîtiers 15 s'appuient alors sur la plaque 7a. La face frontale opposée du boîtier 15 est appliquée contre une troisième plaque 7c qui de son côté est reliée à la plaque 7b.
Coaxialement aux évidements 13 mais pourvus d'un diamètre plus petit, il est prévu dans la plaque 7c des canaux de guidage 17 dans lesquels peuvent coulisser des broches 18 qui transmettent la dilatation longitudinale du corps céramique magnétostrictif 16 des actionneurs 14 à un poinçon de pressage 19 qui peut coulisser dans un évidement 20 d'une quatrième plaque 7d fixée à la plaque 7c.
Le poinçon de pressage forme avec son côté antérieur tourné à l'écart des broches 18, avec la paroi interne de l'évidement 20 et avec le demi-outil 8, la cavité de moulage 9.
Les actionneurs 14 sont, d'une part, alimentés en énergie électrique par des câbles de liaison non représentés et, d'autre part, commandés et réglés.
Le déroulement du processus est expliqué dans la suite au moyen de la fabrication d'un disque compact.
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Après que les demi-outils 7 et 8 sont fermés l'un contre l'autre au moyen de l'ensemble de fermeture et après que la force de fermeture souhaitée a été réglée, la busette 2 est appliquée contre l'orifice 12 du canal d'injection 10. La matière synthétique plastifiée est injectée sous pression dans la cavité 9 et par cela les forces de réaction qui apparaissent alors sont transmises par les plaques 7a à 7d et 8 aux plaques de serrage 4 et 5 tandis que les actionneurs 14 et les broches 18 sont libres de sollicitations.
Après que le processus de remplissage a été terminé, les actionneurs 14 sont activés sous une force de fermeture constante. Par la dilatation longitudinale des corps céramiques magnétostrictifs 16 dans les boîtiers métalliques 15, les broches 18 déplacent dans la cavité 9 le poinçon de pressage 19 avec la force prédéterminée exacte et la course souhaitée. La course et la force de pressage peuvent alors être réglées de façon exacte parce que ce processus de pressage a lieu indépendamment du mécanisme de fermeture et d'injection.
Après que les actionneurs 14 sont à nouveau sans courant, le poinçon de pressage 19 se retire donc à nouveau dans sa position de départ, l'outil de moulage 6 est poussé et le CD injecté et muni du pressage est retiré.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
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"Device and method for injection molding and pressing of plastic articles, in particular disc-shaped. In an injection molding machine"
The invention relates to a device for injection molding and pressing of plastic articles, in particular disc-shaped, in an injection molding machine as well as to a method for injection molding and pressing using a device. Of this genre.
The articles referred to in synthetic material, in the form of a disc, may for example be compact discs, whether for the reproduction of music, whether as a video disc or CD-ROM. On this subject, in the case of the injection process, it is important, on the one hand, that the discs have an exact flatness while avoiding mechanical tensions in the article and that, on the other hand, an extremely careful pressing is guaranteed on the disc, taking into account the enormous number of hollows called holes and representing the information, because the holes, in the case of dimensions in the range of 1 / 10Ogm, can only fulfill their mission.
Usually, the pressing process is carried out by a movement process separate from the closure assembly. The disadvantage in this regard is that due to the respective construction of the closure assembly, precise coordination of the movement processes of the pressing process is only possible with parameters determined by the precision of the stroke adjustment. and strength.
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In this connection, closing assemblies with a toggle mechanism usually require a separate measurement of the space covered in the area of the pressing stroke, whereas hydraulic closing assemblies, due to the small amounts of oil required to the pressing stroke proper, already operate from the start in the limit zone of force and stroke adjustment and consequently do not allow any correctly reproducible process.
On the basis of the present invention there is therefore the mission of producing a device of the kind mentioned at the beginning so that, following a very precise adjustment capacity of the pressing process, an improvement in quality is reached during the manufacture of the plastic articles discussed above.
Another mission of the invention consists in indicating a process which can be implemented using the device.
The invention solves these problems by the fact that the drive group, of the pressing punch, responsible for the pressing process is integrated in one of the half-molding tools and is completely independent with regard to the technique of adjustment and command in the movement process.
By the complete uncoupling of the drive of the pressing punch and the closing mechanism of the mold, by the fact that therefore the driving mechanism of the pressing punch acts in a clean inertial system, both the stroke and also the force of pressing can be adjusted very precisely and especially reproducibly while the force to keep the mold closed and which is applied by the closure assembly and the nozzle application force are also kept constant during
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pressing process. Thus, for the pressing process, not only the starting conditions but also the boundary conditions are defined and this ensures exact reproducibility during the pressing process.
By the fact that the pressing punch "brings" its own drive inside the molding tool and its own control, the expenses in mechanics and in control technique on the side of the machine are smaller than in the case of known solutions.
According to the features of claim 2, the molding half-tool which has at least one drive group advantageously consists of several plates arranged one behind the other, one of the plates serving as support which takes up the forces of reaction which appear during the pressing process and at least one other serving as a housing for said at least one drive unit. On the one hand, a construction of this kind has the advantage that the drive unit or the drive units is or are easily accessible in the event of repair, exchange or maintenance and that the reaction forces which appear in the tool during the pressing process are received and deflected practically inside the tool.
In the case of development of the tool according to the features of claim 3, there follows the advantage that the drive unit or the drive units can be positioned exactly in the recesses provided for this purpose because the recesses for housing the drive units are delimited axially, on the one hand, by the support plate and, on the other hand, by the other plates which have guide channels and because the front faces of the housing groups
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are applied against these two plates. The pins arranged in the guide channels thus exactly transmit the driving forces of the drive units to the pressing punch arranged in a sliding manner in another plate.
In a preferred embodiment of the invention, the drive units are bodies which can be modified in length when an electrical energy is supplied. By electrical actuation, adjustment and control are naturally simple and above all precise. Such length-modifiable bodies, also designated as actuators, may for example be piezo crystals (claim 5) which undergo a change in length when an electric voltage is applied or, according to claim 6, be made of a magnetostrictive ceramic material.
Specifically, these magnetostrictive ceramic materials have some advantageous properties, essential for the invention. The magnitude of the length modification corresponds precisely, in the case of magnetostrictive actuators, to the desired pressing stroke during the injection and pressing molding process and it is precisely adjustable in length of space traveled (in the micrometer area ) and pressing force.
Using a device of this kind, a method according to claim 8 is carried out in which case the molding tool is first closed and the corresponding closing force is applied by the closing assembly, then the cavity is filled volumetrically, after that, in the case of a closing force remaining constant in the subsequent pressing phase, the pressing process is carried out, with a determined force and a determined stroke of the punch
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pressing, by activating the drive groups and finally the closing force is reduced, the closing assembly is removed and the tool is pushed.
The invention is shown and explained in more detail below by means of a drawing given purely by way of nonlimiting example.
The single figure shows the molding tool part 1 of an injection molding machine. The machine frame and the closure assembly are not shown for reasons of clarity. The injection assembly is purely represented by the injection nozzle 2 shown with broken lines.
The molding tool part 1 consists of a mold clamping plate 4 which can slide on side members 3 by means of the closure assembly, not shown. A fixed mold clamping plate 5 is also arranged on the longitudinal members 3.
Between the mold clamping plates 4 and 5, there is arranged a molding tool 6 which consists essentially of two half-tools 7 and 8 which include a molding cavity 9. The cavity 9 is in connection with the group of injection, which is represented here by the nozzle 2, via an inlet channel 10 in the half-tool 8 and via an opening 11 in the fixed mold clamping plate 5.
For the injection of the plasticized plastic, the nozzle 2 is applied through the opening 11 against the orifice 12, of the inlet channel 10, shaped in accordance with the orifice part of the nozzle.
While the one-piece half tool 8 is purely clamped on the fixed mold clamping plate 5, the half-tool 7 clamped tightly on the mold clamping plate
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mobile 4 consists of several plates 7a to 7d arranged one behind the other.
It is fixed directly on the mold clamping plate 4 a plate 7a to which is fixed on its side a plate 7b provided with recesses 13. In the recesses 13 are arranged, in the present embodiment, the drive groups 14, hereinafter designated as actuators, which consist of a metal housing 15 and each time a ceramic body 16 enclosed therein, which exhibits magnetostrictive properties during the application of an electrical voltage and which expands in the longitudinal direction. The actuators 14 or respectively their housings 15 are then supported on the plate 7a. The opposite front face of the housing 15 is applied against a third plate 7c which in turn is connected to the plate 7b.
Coaxial with the recesses 13 but provided with a smaller diameter, there are provided in the plate 7c guide channels 17 in which pins 18 can slide which transmit the longitudinal expansion of the magnetostrictive ceramic body 16 of the actuators 14 to a pressing punch 19 which can slide in a recess 20 of a fourth plate 7d fixed to the plate 7c.
The pressing punch forms, with its front side turned away from the pins 18, with the internal wall of the recess 20 and with the half-tool 8, the molding cavity 9.
The actuators 14 are, on the one hand, supplied with electrical energy by connection cables not shown and, on the other hand, controlled and regulated.
The course of the process is explained below by means of the manufacture of a compact disc.
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After the half-tools 7 and 8 are closed against each other by means of the closing assembly and after the desired closing force has been adjusted, the nozzle 2 is applied against the orifice 12 of the channel 10. The plasticized synthetic material is injected under pressure into the cavity 9 and by this the reaction forces which then appear are transmitted by the plates 7a to 7d and 8 to the clamping plates 4 and 5 while the actuators 14 and the pins 18 are free from stresses.
After the filling process has been completed, the actuators 14 are activated under a constant closing force. By the longitudinal expansion of the magnetostrictive ceramic bodies 16 in the metal housings 15, the pins 18 move the pressing punch 19 in the cavity 9 with the exact predetermined force and the desired stroke. The pressing stroke and force can then be precisely adjusted because this pressing process takes place independently of the closing and injection mechanism.
After the actuators 14 are again without current, the pressing punch 19 is therefore withdrawn again in its starting position, the molding tool 6 is pushed and the CD injected and provided with pressing is withdrawn.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to these without departing from the scope of the present invention.