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"Machine perfectionnée pour le moulage par injection de substances plastiques*
La présente invention se rapporte au moulage par injection de matières plastiques.
Il existe deux procédés généralement employés pour le moulage de matières plastiques, de même que deux typas généraux de compo- sés utilisés dans ces procédés. Ces deux méthodes sont le moulage à la presse et le moulage par injection, tandis que les deux ma- tières sont classées comme durcissant à la chaleur et comme ther- moplastiques.
Dans le moulage à la presse, la matière en poudre est pas- tillée, les pastilles ou ébauches étant ensuite placées dans des moules pour être soumises dans ceux-ci à la compression et au durcissement par la chaleur. Dans la méthode par injection, la matière est placée dans un cylindre d'injection ou chambre
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de remplissage, dans laquelle elle est chauffée, pour être ensuite refoulée à travers un ajutage, sous une pression rela- tivement élevée, vers un moule chauffé, Il va de soi que la matière restée dans l'ajutage est chauffée simultanément avec la matière contenue dans le moule, de sorte que, dans le cas d'une substance durcissant à la chaleur, la matière présente dans l'ajutage, dans les jets et les talons de coulée, etc., est également susceptible de durcir et de former des déchets.
La machine courante pour le moulage par injection compre- nait une matrice dans laquelle un ajutage venait s'appliquer à pression, cet ajutage étant relié à une chambre de chauffage pourvue d'un plongeur. A chaque cycle de la machine, le plon- geur pressait de la matière en poudre dans la chambre de chauf- fage, la matière contenue dans cette chambre étant ainsi refou- lée de la chambre de chauffage, à travers l'ajutage, vers la matrice. La matrice était maintenue fermée jusqu'à ce que la matière durcissait, après quoi la pièce finie était démoulée, de sorte que la matrice était prête pour un nouveau cycle d'o- pérations.
Lorsqu'on procède au moulage par injection de matières durcissant à la chaleur, la durée du processus de durcissement, de l'ouverture des moules, du démoulage, du nettoyage des moules et du regarnissage de ceux-ci avec des noyaux, a pour effet que la matière restée dans l'ajutage durcit au moins partiellement, au point de nécessiter une expulsion de cette masse durcie de l'ajutage avant de pouvoir injecter la charge suivante.
D'autre part, les avantages du moulage par injection peu- vent être brièvement exposés comme suit :
Dans le cas de la machine à injection, il n'est pas néces- saire que la matière employée présente des grosseurs de grain déterminées, comme cela est nécessaire lorsqu'il s'agit de produire des ébauches d'un poids uniforme,
En outre, il n'est pas nécessaire d'ajouter de l'acide
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stéarique ou une autre substance afin de former l'ébauche en partant de la matière en poudre, comme c'était le cas dans le moule à la presse. La différence en poids moyen entre le jet d'une pièce moulée par injection et les déchets formés par les bavures de pièce moulées par compression, réduit les pertes de matière de 20% à 6% en faveur du moulage par injection.
De plus, le moulage par compression exige l'application d'une tem- pérature constante ne dépassant pas 350oF, tandis que le moulage par injection permet un durcissement plus rapide, de sorte qu'on peut élever la température à 450F ou plus. Ceci ne peut pas être réalisé dans la machine à mouler à la presse, étant donné que les ébauches durcissent aux bords lorsqu'on les introduit dans un moule dont la température est supérieure à 350 F. De plus, la résistance mécanique d'un objet formé suivant le procédé du moulage par injection est notablement plue élevée que celle d'un objet obtenu par moulage à la presse, étant donné que la pression d'injection, plus élevée, appliquée dans ce dernier procédé, permet d'obtenir une matière de plus grande densité.
Finalement, le moulage par injection permet d'appli- quer un temps de durcissement plus court, n'exige pas de ma- chines pour le pastillage ou pour la manipulation des pastilles, permet un fonctionnement et démoulage continus et, d'une manière générale, peut être réalisé avec un appareillage moins encombrant.
Partant de ces considérations, l'invention vise à établir une machine à mouler par injection, permettant l'emploi de matières durcissant à la chaleur, cette machine étant cons- truite de façon que la matière contenue à l'intérieur de l'a- jutage d'injection ne durcisse pas dans l'intervalle entre deux cycles de moulage successifs.
L'invention consiste en une machidne à mouler par injec- tion pour matières plastiques, cette machine comprenant : uns carcasse, un dispositif transporteur monté sur cette carcasse, une série de moules montés sur ce dispositif transporteur, un
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dispositif injecteur de matière plastique fixé sur cette car- casse, des moyens pour actionner ce transporteur par intermittence de façon que les moules soient amenés successivement dans la position voulue à proximité du dit dispositif d'injection, des moyens pour maintenir le moule fermé au cours de l'injection de la matière plastique, et cela sous unepression supérieure à la pression d'injection, et des moyens pour maintenir le moule fermé sous une pression moins élevée pendant la durée de plu- sieurs cycles de fonctionnement ultérieurs du dispositif d'in- jection.
L'invention vise en outre à établir une machine à mouler par injection pour matières plastiques, cette machine compre- nant : une table rotative, sur laquelle est montée une série de moules en deux parties; des moyens pour déterminer des dé- placements angulaires intermittents de la table correspondant à l'intervalle entre deux moules adjacents ; un dispositif d'injection de matière plastique fixé en un point à proximité de la périphérie de la table; des moyens mécaniques pour obturer le moule avant que celui-ci n'ait atteint le poste d'injection et pour maintenir ce moule fermé pendant un laps de temps après qu'il aura quitté ce poste; et des moyens commandés par un fluide sous pression pour maintenir un moule fermé pendant l'opé- ration d'injection, et cela sous une pression supérieure à celle exercée par les dits moyens mécaniques.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue en plan d'un mode de réalisation de la machine suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2.
Fig. 5 est une vue en plan d'un des moules employés sur
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cette machine.
Figs. 6, 7, 8 et 9 sont des vues schématiques montrant les opérations successives de la phase de serrage des matrices et d'injection, faisant partie du cycle exécuté par cette ma- chine.
Avant de procéder à la description détaillée de la machine montrée aux dessins, il y a lieu de mentionner que celle-ci comporte une table circulaire portant plusieurs moules ou ma- trices, des. moyens étant prévus pour imprimer à cette table des déplacements angulaires intermittents d'une amplitude correspondant à l'espacement des moules. Un organe d'obturation commandé par un système de bielles articulées est fixé à chaque moule, la disposition étant telle que, lorsque la table tourne, les moules se fermént et s'ouvrent ensuite, successivement..
Un mécanisme de serrage hydraulique est en outre prévu en un point situé à proximité de la périphérie de la table; chaque fois qu'un moule passe au-dessous de ce mécanisme il se ferme d'abord pour être ensuite resserré par la pression hydraulique, après quoi la matière à mouler est injectée dans le moule, à travers un orifice approprié, de manière à remplir entièrement la cavité du moule. Le mécanisme de serrage hydraulique est ensuite retiré, tandis que le mécanisme de serrage à genouillère continue à agir sur les machines en vue de les serrer l'une contre l'autre.
La table exécute ensuite un déplacement angulaire, le moule qui venait d'être rempli étant alors laissé pour per- mettre le durcissement de la matière, tandis que le moule sui- vant se remplit de la manière qui vient d'être décrite.
Dans la machine montrée aux dessins, on a prévu douze moules autour de la table, le mécanisme de commande de la rotation de la table étant établi de telle manière que douze secondes. s'écoulent entre les déplacements intermittents de la table.
Ainsi, le cycle complet de chaque moule doit durer 144 secondes.
Toutefois, le cycle de fonctionnement complet du plongeur
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d'injection n'exige que 12 secondes. Par conséquent, le temps pendant lequel la matière séjourne dans les cavités des moules suffit amplement pour le durcissement de celle-ci, alors que la matière contenue dans l'ajutage d'injection n'a pas le temps de durcir, vu qu'elle n'y séjourne que pendant un seul cycle de travail d'injection du plongeur, de sorte qu'elle peut être injectée dans le moule suivant.
La machine montrée aux dessins est d'un format moyen, pou- vant fournir un moulage maximum de huit ounces par injection.
Elle est prévue pour développer une pression de serrage de 250. 000 1bs, une pression d'injection de 40.000 1bs et une pres- sion de durcissement de 10.000 1bs.
Il va de soi que ces pressions peuvent être modifiées pour s'adapter aux produits qu'on désire obtenir.
Dans les dessins annexés, le chiffre de référence 10 désigne une carcasse sur laquelle est montée une table 11 relativement étendue, appelée à tourner autour d'un arbre vertical 12. Un pignon de commande 13, fixé à l'extrémité inférieure de l'ar- bre 12 engrène avec un pignon 14. Ce dernier pignon est solidaire d'une croix de Malte 15 à mouvement intermittent, ce pignon et cette croix de Malte étant montés à rotation sur un arbre appro- prié 55 prévu à l'intérieur de la carcasse 10. L'organe de com- mande 16 de la croix de Malte est solidaire d'un pignon à vis sans fin 17, ce dernier pignon étant également monté à rotation dans la carcasse 10, sur un arbre 56, et étant disposé de façon à engrener avec une vis sans fin 18. La vis sans fin 18 est fixée à l'extrémité de l'arbre moteur 19.
Le rapport de transmission entre le pignon 13 et le pignon 14 est de 3 à 1, tandis que la croix de Malte 15 comporte quatre entailles, de sorte qu'une révolution du pignon à vis sans fin 17 fait tourner le pignon 13 d'un douzième de tour.
Il ressort de ce qui précède que, lorsque l'arbre moteur 19 tourne, la roue à vis sans fin 17 se trouve entraînée à une
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vitesse démultipliée et entratne à son tour par intermittences la table 11, de telle manière que cette dernière exécute un douzième de tour pour chaque révolution de la roue à vis sans fin 17. La durée de la période d'arrêt de la table entre deux mouvements consécutifs est triple de celle de la période de mouvement.
La machine comporte 12 semelles de matrices 20, réparties uniformément suivant un cercle autour de la périphérie de la table 11 et à chacune desquelles est fixé un bloc-matrice 21.
Une contre-matrice 22 est disposée au-dessus de chaque bloc- matrice 21. Chaque bloc 21 et chaque contre-matrice correspon- dante 22 déterminent par leurs creux respectifs la cavité 24 du moule. Chaque contre-matrice 22 présente en outre un siège 23 destiné à recevoir un ajutage et communiquant avec la cavité 24 du moule. à travers un passage 25, relativement étroit.
Comme on le voit, le passage 25 dirige la matière à mouler vers la cavité 24.
Deux tringles de serrage 26 se dirigent vers le bas à partir de chaque plaque 22, en traversant la table 11, les extrémités inférieures de ces tringles étant reliées au moyen d'un balancier 27. Les extrémités supérieures de ces tringles de traction sont munies de têtes appropriées, ce qui leur per- met de solliciter les contre-matrices 22 vers le bas. Les ex- trémités inférieures de ces tringles sont vissées dans des chapes appropriées 28 réunies à. pivotement au balancier 27.
On remarquera la prévision de tourillons 29 sur le coté inférieur de la table 11, entre chaque paire de tringles 26; en outre, une paire de bielles articulées 30 et 31 relie chaque tourillon 29 au centre du balancier adjacent 27. La bielle de genouillère supérieure 31 est pourvue d'un bras 32 venu d'une pièce avec cette bielle et qui se dirige vers un côté de l'axe du système de bielles articulées, ce bras étant muni d'un galet
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approprié 33, qui se déplace dans une rainure-came 34 taillée dans une partie intérieure de la carcasse 10.
Lorsque les bielles articulées 30 et 31 occupent la position montrée dans la Fig. 3, le balancier adjacent 27 se trouve sollicité vers le bas, exer- çant ainsi une traction sur les tringles 26, de manière à serrer la contre-matrice 22 sur le bloc-matrice 21. Les tringles sont réglées de telle manière qu'elles appliquent une pression de serrage d'environ 10.000 lbs lorsque les bielles articulées sont disposées l'une dans le prolongement de l'autre en vue de main- tenir le jeu de matrices fermé.
La rainure-came 34 présente un tracé tel que, lorsque la table 11 tourne, le galet 33 s'engage sur un tronçon surélevé 35, et cela pendant un quart de tour. Dans cette position, lea bielles 31 dévient dans le sens antihorlogique de façon à soulever le balancier 27, provoquant ainsi l'ouverture des matrices. La partie surélevée de la rainure-came est représentée dans la Fig.
2 avec le moule dans la position ouverte.
Une série de tiges d'éjection 36 se dirigent vers le bas à travers chacun des blocs 21, pour s'engager dans un évidement approprié prévu dans la gamelle adjacente 20, ces tiges étant reliées à un disque de commande 37, qui est à son tour actionné par un plongeur 38. Ce dernier se dirige vers le bas à travers la partie adjacente de la semelle de matrice 20 et de la table 11. L'extrémité inférieure du plongeur 38 est disposée immédia- tement au-dessus du pivot de la bielle de genouillère 31. Une came 39 est formée sur le bras 32 juste au-dessous du plongeur 38, cette came présentant un profil tel que lorsque les bielles articulées occupent la position représentée aux dessins, la came 39 sera tout juste écartée de l'extrémité du plongeur 38.
Toutefois, lorsque la genouillère 31,32 fléchit, la came 39 vient agir sur l'extrémité inférieure du plongeur 38 en vue de soulever le disque 37, repoussant ainsi les tiges 36 vers le haut, de manière à expulser la pièce moulée qui a été formée entre les matrices.
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Ces barres d'éjection sont également utilisées pour suppor- ter des noyaux lorsque la présence de ceux-ci est nécessaire dans le moule. Les noyaux sont assujettis dans des ouvertures prévues sur les extrémités de ces tiges d'éjection, la dispo- sition étant telle que, lorsque les moules se ferment, les noyaux s'abaissent jusqu'à leurs positions voulues dans les moules.
La tête de la machine suivant l'invention s'appuie sur un bâti 40 qui s'élève, en partant de la carcasse 10, sur un coté . de la table 11. L'extrémité supérieure du bâti 40 est orientée vers l'intérieur, en surplombant le bord de la table. Le bâti 40 comporte des moyens de fixation pour des cylindres de serrage hydrauliques et pour un cylindre d'injection. On remarque un bossage d'appui 41 venu de fonderie avec le bâti 40 et disposé juste au-dessous de la partie adjacente de la table 11, de sorte que, lors de l'application de la pression hydraulique, le bord adjacent de la table 11 se trouve soutenu indépendamment de l'arbre 12.'Ce dernier est ainsi exempt de tout effort de flexion.
En considérant qu'une pression d'environ 125 tonnes est exercée sur chaque moule, on conçoit qu'il n'est pas indiqué de faire supporter les moules par la table 11 seula.
Comme montré dans la Fig. 3, la machine suivant l'invention comporte deux cylindres de serrage 42, fixés à la partie en surplomb du bâti 40. Les tiges de piston 43, qui émergent des cylindres 42, se dirigent vers le bas et sont fixées par leurs extrémités inférieures à une plaque de pression 44. On prévoit des soupapes et des conduits appropriés (non montrés aux dessins) pour réaliser les déplacements alternatifs simultanés des tiges de pistons 43 et de la plaque de pression 44.
Lorsque le fluide sous pression est admis dans les cylindres 42, la plaque de pres- sion 44 se déplace vers le bas jusqu'à ce qu'elle entre en con- tact avec la face supérieure de la contre-matrice 22, de manière à serrer cette dernière fortement contre le bloc-matrice 21. Dans une machine du format correspondant à celui montré aux dessins,
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le fluide moteur admis dans les cylindres 42 est sous une pres- sion telle qu'une pression de 125 tonnes environ agit dans le sens de la fermeture des matrices.
La plaque de pression 44 est munie d'un alésage central dans lequel se trouve monté à mouvement alternatif un cylindre d'injection 45, ce cylindre se dirigeant vers le haut jusque dans l'espace compris entre les deux cylindres 42. L'extrémité inférieure du cylindre 45 est pourvue d'un collier 57. Un res- sort de compression 46 sollicite élastiquement le collier du cylindre d'injection 45 vers le bas, c'est-à-dire vers l'inté- rieur de la plaque 44, contre un écrou de butée 58. L'extrémité inférieure du cylindre d'injection 45 est munie d'un ajutage 47 appelé à coopérer avec chacun des sièges 23.
Un plongeur d'injection tubulaire 48 est monté à mouvement alternatif à l'intérieur du cylindre 45, l'extrémité supérieure de ce plongeur étant solidaire d'un piston 49 monté à mouve- ment alternatif dans un cylindre moteur 50. Le fluide admis entre le piston 49 et l'extrémité supérieure du cylindre 50 déplace le plongeur 48 vers le bas, dans le cylindre d'injection 45, de façon à refouler la matière contenue dans ce dernier a travers l'ajutage 47.
Le cylindre 45 est muni d'un noyau solide 51, de sorte que la matière plastique refoulée vers le bas à travers le cylindre d'injection se présente sous la forme d'un tube à parois relativement minces. La matière plastique en poudre est un conducteur de chaleur relativement médiocre et, comne elle doit être réchauffée dans le cylindre d'injection 45, il est préférable à cet effet que la masse de matière présente une section transversale comparativement mince.
Une trémie de remplissage 52, montée sur le bâti 40, est reliée par un conduit approprié à un orifice 53 prévu dans la partie supérieure du cylindre d'injection 45, de sorte que, lorsque le plongeur 48 occupe sa position supérieure, la matière
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descend depuis la trémie 52, pour pénétrer dans le cylindre 45, à travers l'orifice 53. Lorsque le plongeur 48 est refoulé vers le bas, il obture l'orifice 53, de sorte que la matière ne peut pas s'échapper. Une bobine de chauffage par induction 54 est disposée autour de la face externe du cylindre 45, de manière à chauffer ce dernier, ainsi que le noyau 51 par un courant induit de haute fréquence. Ceci a naturellement pour effet de réchauffer par conduction la matière contenue dans le cylindre.
Les Figs. 6 à 9 montrent la suite des- opérations pour chaque cycle de fonctionnement du cylindre d'injection chaque fois qu'un nouveau moule a été déplacé par la table 11 de façon à prendre position au-dessous du cylindre d'injection. La contre-matrice 22 est serrée contre son bloc-matrice par un système de genouillère comme décrit ci-dessus. Les moules se trouvent donc fermés avant d'être amenés au-dessous du cylindre d'injection. Ceci est montré dans la Fig. 6. Le fluide sous pression est ensuite admis dans les extrémités supérieures des cylindres 42 et agit de manière à refouler vers le bas la pla- que de pression 44 et le cylindre d'injection 45, jusqu'à la position montrée dans la Fig. 7. A ce moment, l'ajutage 47 pé- nètre dans le siège 23, mais la plaque 44 n'est pas encore pressée contre le bloc-matrice.
Le déplacement ultérieur de la plaque de pression 44 a pour effet d'amener celle-ci au contact de la face supérieure de la plaque 22. Ceci s'effectue grâce à la compression du ressort 46. Lorsque le ressort 46 est comprimé, il sollicite élastiquement l'ajutage 47 contre le siège 23, tandis que l'effort appliqué par la plaque de pres- sion 44 s'exerce principalement sur la face supérieure de la contre-matrice et agit de façon à serrer les deux matricea l'une contre l'autre. Le ressort 46 présente des dimensions suf- fisantes pour que l'ajutage 47 soit maintenu fermement mais
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élastiquement dans le siège 23.
Tout en continuant à s'exercer dans les cylindres 42, la pression vient désormais agir sur le piston 49, lequel repousse le plongeut 48 vers le bas, refoulant ainsi une charge de matiè- re à travers l'ajutage 47, dans le canal 25, d'où elle est re- foulée dans la cavité 24 du moule. La pression s'exerce sur la matière pendant quelques secondes, après quoi la pression cesse d'agir sur la face supérieure du piston 49, pour être appliquée sur la face inférieure de celui-ci, dans le but de soulever le plongeur 48. A partir de ce moment, la pression vient agir dans les extrémités inférieures des cylindres 42, en vue de provoquer le soulèvement de la plaque de pression 44.
La course de cette dernière doit être relativement réduite, c'est-à-dire juste suffisante pour que le moule puisse, à la suite de la rotation de la table, quitter, en se déplaçant latéralement, la position qu'il venait occuper au-dessous du cylindre d'injection.,
Après avoir été rempli, chaque moule est déplacé d'un douzième de tour à la suite du mouvement intermittent de la table 11. Toutefois, les matrices restent encore pressées l'une contre l'autre par les bielles articulées 30 et 31 pen- dant six ou sept stations en dehors du poste d'injection. Après que la table 11 a effectué à peu près un demi-tour, legalet 33 du moule considéré s'engage sur la partie surélevée 35 de la rainure-came, provoquant ainsi un fléchissement de la genouillère 30,31, ce qui a pour effet de soulever la plaque 22, avec ou- verture de la cavité du moule.
Les tiges de démoulage 36 se déplacent également vers le haut, de manière à expulser la pièce moulée.
Lors de l'exécution de pièces dont le moulage nécessite des noyaux,il est indiqué d'employer une rainure-came 34 dont le tracé agit de manière à maintenir les moules ouverts pendant la durée de trois ou quatre stations, de façon à laisser à
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l'opérateur le temps d'enlever les pièces moulées, de nettoyer les matrices et d'installer les noyaux voulus.
Panni les nombreux avantages résultant de l'application de la machine perfectionnée suivant l'invention, il y a lieu de mentionner le fait qu'il est désormais possible de mouler les matières durcissant à la chaleur et dont le durcissement demande de une minute à une minute et demie, et cela sans pro- voquer le durcissement, même partiel, de la matière contenue dans l'ajutage d'injection. Le laps de temps qui s'écoule entre deux cycles de travail consécutifs du cylindre d'injection n'est que de 10 ou 12 minutes, afin d'éviter le durcissement de la matière dans l'intérieur de l'ajutage. Ceci dispense du nettoyage de l'ajutage entre deux injections consécutives.
Un autre avantage de la machine suivant l'invention réside dans le fait que la pression s'exerçant sur l'ajutage d'injec- tion et sur la matière agit dans un sens tel qu'elle contribue à serrer les matrices l'une contre l'autre. La pression de serrage totale est donc la somme des pressions exercées par les cylindres 42 et 50. Dans les constructions où l'ajutage est inséré à angle droit entre les deux éléments du jeu de matrices, la pression appliquée à l'ajutage tend à écarter la matrice et la contre-matrice, de sorte que la plaque de serrage doit exercer une pression beaucoup plus élevée, afin de vaincre la pression d'injection.
Certaines modifications peuvent être apportées à l'agence- ment, à la construction et à la combinaison des divers organes du dispositif perfectionné suivant l'invention, et cela sans sortir du cadre de celle-ci.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improved machine for injection molding of plastic substances *
The present invention relates to injection molding of plastics.
There are two processes generally employed for the molding of plastics, as well as two general types of compounds used in these processes. These two methods are press molding and injection molding, while the two materials are classified as heat hardening and thermoplastics.
In press molding the powdered material is pelletized, the pellets or blanks then being placed in molds to be subjected therein to compression and heat curing. In the injection method, the material is placed in an injection cylinder or chamber
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filling, in which it is heated, to then be forced through a nozzle, under a relatively high pressure, towards a heated mold. It goes without saying that the material remaining in the nozzle is heated simultaneously with the material contained in the mold, so that, in the case of a heat-hardening substance, the material in the nozzle, in the jets and springs, etc., is also liable to harden and form waste .
The current machine for injection molding included a die in which a nozzle was applied under pressure, this nozzle being connected to a heating chamber provided with a plunger. During each cycle of the machine, the plunger pressed powdered material into the heating chamber, the material contained in this chamber being thus forced from the heating chamber, through the nozzle, towards the nozzle. matrix. The die was kept closed until the material hardened, after which the finished part was demolded, so that the die was ready for a new cycle of operations.
When performing the injection molding of heat-hardening materials, the duration of the hardening process, opening the molds, demoulding, cleaning the molds and relining them with cores, has the effect of that the material remaining in the nozzle hardens at least partially, to the point of requiring an expulsion of this hardened mass from the nozzle before being able to inject the next charge.
On the other hand, the advantages of injection molding can be briefly explained as follows:
In the case of the injection machine, it is not necessary for the material employed to have specific grain sizes, as is necessary when it comes to producing blanks of uniform weight,
In addition, it is not necessary to add acid
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stearic or other substance to form the preform from the powder material, as was done in the press mold. The difference in average weight between the jet of an injection molded part and the waste formed by the compression molded part burrs, reduces the material loss by 20% to 6% in favor of injection molding.
In addition, compression molding requires the application of a constant temperature not exceeding 350oF, while injection molding allows faster curing, so that the temperature can be raised to 450F or higher. This cannot be achieved in the press molding machine, since the blanks harden at the edges when introduced into a mold with a temperature above 350 F. In addition, the mechanical strength of an object formed by the injection molding process is significantly higher than that of an article obtained by press molding, since the higher injection pressure applied in the latter process results in a material of greater density.
Finally, injection molding enables a shorter cure time to be applied, does not require machinery for pelletizing or pellet handling, allows for continuous operation and release, and generally , can be achieved with less bulky equipment.
On the basis of these considerations, the invention aims to establish an injection molding machine, allowing the use of heat-hardening materials, this machine being constructed so that the material contained inside the Injection juicing does not harden in the interval between two successive molding cycles.
The invention consists of an injection molding machine for plastics, this machine comprising: a carcass, a conveyor device mounted on this carcass, a series of molds mounted on this conveyor device, a
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plastic injector device fixed to this casing, means for actuating this conveyor intermittently so that the molds are successively brought into the desired position near said injection device, means for keeping the mold closed during injection of the plastic material, and this under a pressure greater than the injection pressure, and means for maintaining the closed mold under a lower pressure for the duration of several subsequent operating cycles of the injection device. - jection.
The invention further aims to establish an injection molding machine for plastics, this machine comprising: a rotary table, on which is mounted a series of molds in two parts; means for determining intermittent angular displacements of the table corresponding to the interval between two adjacent molds; a plastic injection device fixed at a point near the periphery of the table; mechanical means for sealing the mold before it has reached the injection station and for keeping this mold closed for a period of time after it has left this station; and means controlled by a pressurized fluid for keeping a mold closed during the injection operation, and this under a pressure greater than that exerted by said mechanical means.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the machine according to the invention.
Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2.
Fig. 5 is a plan view of one of the molds used on
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this machine.
Figs. 6, 7, 8 and 9 are schematic views showing the successive operations of the die clamping and injection phase, forming part of the cycle executed by this machine.
Before proceeding to the detailed description of the machine shown in the drawings, it should be mentioned that the latter comprises a circular table carrying several molds or dies. means being provided to impart to this table intermittent angular displacements of an amplitude corresponding to the spacing of the molds. A closure member controlled by a system of articulated connecting rods is fixed to each mold, the arrangement being such that, when the table rotates, the molds close and then open, successively.
A hydraulic clamping mechanism is further provided at a point near the periphery of the table; each time a mold passes below this mechanism it first closes to be then tightened by hydraulic pressure, after which the material to be molded is injected into the mold, through a suitable hole, so as to fill completely the mold cavity. The hydraulic clamping mechanism is then removed, while the toggle clamping mechanism continues to act on the machines to clamp them together.
The table then performs an angular movement, the mold which had just been filled then being left to allow the hardening of the material, while the following mold is filled in the manner just described.
In the machine shown in the drawings, twelve molds are provided around the table, the table rotation control mechanism being set so that twelve seconds. flow between intermittent movements of the table.
Thus, the complete cycle of each mold should last 144 seconds.
However, the full working cycle of the plunger
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injection takes only 12 seconds. Consequently, the time during which the material remains in the cavities of the molds is amply sufficient for the hardening of the latter, while the material contained in the injection nozzle does not have time to harden, since it stays there only during a single injection work cycle of the plunger, so that it can be injected into the next mold.
The machine shown in the drawings is of a medium size capable of providing a maximum molding of eight ounces per injection.
It is designed to develop a clamping pressure of 250,000 1bs, an injection pressure of 40,000 1bs and a curing pressure of 10,000 1bs.
It goes without saying that these pressures can be modified to adapt to the products which one wishes to obtain.
In the accompanying drawings, the reference numeral 10 designates a frame on which is mounted a relatively extended table 11, called to rotate around a vertical shaft 12. A control pinion 13, fixed to the lower end of the rear. - bre 12 meshes with a pinion 14. The latter pinion is integral with a Maltese cross 15 with intermittent movement, this pinion and this Maltese cross being rotatably mounted on a suitable shaft 55 provided inside the carcass 10. The control member 16 of the Maltese cross is integral with a worm gear 17, the latter gear also being rotatably mounted in the frame 10, on a shaft 56, and being disposed so as to mesh with a worm 18. The worm 18 is fixed to the end of the motor shaft 19.
The transmission ratio between pinion 13 and pinion 14 is 3 to 1, while the Maltese cross 15 has four notches, so that one revolution of the worm gear 17 turns the pinion 13 by one. twelfth of a turn.
It emerges from the foregoing that, when the motor shaft 19 turns, the worm wheel 17 is driven at a
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geared down speed and in turn intermittently trains the table 11, so that the latter executes a twelfth of a revolution for each revolution of the worm wheel 17. The duration of the stopping period of the table between two movements consecutive is three times that of the period of movement.
The machine comprises 12 die flanges 20, distributed uniformly in a circle around the periphery of the table 11 and to each of which a die block 21 is fixed.
A counter-die 22 is disposed above each block-die 21. Each block 21 and each corresponding counter-die 22 determine by their respective hollows the cavity 24 of the mold. Each counter-die 22 also has a seat 23 intended to receive a nozzle and communicating with the cavity 24 of the mold. through a passage 25, relatively narrow.
As can be seen, the passage 25 directs the material to be molded towards the cavity 24.
Two clamping rods 26 run downward from each plate 22, crossing the table 11, the lower ends of these rods being connected by means of a rocker 27. The upper ends of these pulling rods are provided with appropriate heads, allowing them to bias the counter-dies 22 downward. The lower ends of these rods are screwed into appropriate yokes 28 joined to. pendulum pivot 27.
Note the provision of journals 29 on the lower side of the table 11, between each pair of rods 26; furthermore, a pair of articulated connecting rods 30 and 31 connects each journal 29 to the center of the adjacent balance 27. The upper toggle link rod 31 is provided with an arm 32 which comes integrally with this rod and which goes towards one side. of the axis of the articulated connecting rod system, this arm being provided with a roller
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suitable 33, which moves in a cam groove 34 cut in an interior part of the frame 10.
When the articulated connecting rods 30 and 31 occupy the position shown in FIG. 3, the adjacent rocker 27 is biased downwards, thus exerting a traction on the rods 26, so as to clamp the counter-die 22 on the die block 21. The rods are adjusted in such a way that they apply a clamping pressure of about 10,000 lbs when the hinged connecting rods are arranged one after the other to keep the die set closed.
The cam-groove 34 has a path such that, when the table 11 rotates, the roller 33 engages on a raised section 35, and this for a quarter of a turn. In this position, the connecting rods 31 deviate in the counterclockwise direction so as to lift the balance 27, thus causing the opening of the dies. The raised part of the cam groove is shown in Fig.
2 with the mold in the open position.
A series of ejector rods 36 run downwardly through each of the blocks 21, to engage in a suitable recess provided in the adjacent bowl 20, these rods being connected to a control disc 37, which is at its lathe actuated by a plunger 38. The plunger runs downwardly through the adjacent portion of die sole 20 and table 11. The lower end of plunger 38 is disposed immediately above the pivot of the die. toggle link 31. A cam 39 is formed on the arm 32 just below the plunger 38, this cam having a profile such that when the articulated connecting rods occupy the position shown in the drawings, the cam 39 will be just moved away from it. end of plunger 38.
However, when the toggle 31,32 flexes, the cam 39 acts on the lower end of the plunger 38 in order to lift the disc 37, thus pushing the rods 36 upwards, so as to expel the molded part which has been formed between the dies.
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These ejection bars are also used to support cores when their presence is required in the mold. The cores are secured in openings provided in the ends of these ejection rods, the arrangement being such that when the molds close the cores lower to their desired positions in the molds.
The head of the machine according to the invention rests on a frame 40 which rises, starting from the carcass 10, on one side. of the table 11. The upper end of the frame 40 faces inward, overhanging the edge of the table. The frame 40 comprises fixing means for hydraulic clamping cylinders and for an injection cylinder. Note a bearing boss 41 from the foundry with the frame 40 and arranged just below the adjacent part of the table 11, so that, when the hydraulic pressure is applied, the adjacent edge of the table 11 is supported independently of the shaft 12. The latter is thus free from any bending force.
Considering that a pressure of about 125 tonnes is exerted on each mold, it will be understood that it is not advisable to support the molds by the table 11 alone.
As shown in Fig. 3, the machine according to the invention comprises two clamping cylinders 42, fixed to the overhanging part of the frame 40. The piston rods 43, which emerge from the cylinders 42, point downwards and are fixed by their lower ends to a pressure plate 44. Appropriate valves and conduits (not shown in the drawings) are provided to effect the simultaneous reciprocating movements of the piston rods 43 and of the pressure plate 44.
As the pressurized fluid is admitted into the cylinders 42, the pressure plate 44 moves downward until it contacts the upper face of the counter-die 22, so as to tighten the latter strongly against the die block 21. In a machine of the format corresponding to that shown in the drawings,
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the working fluid admitted into the cylinders 42 is under a pressure such that a pressure of about 125 tons acts in the direction of the closing of the dies.
The pressure plate 44 is provided with a central bore in which an injection cylinder 45 is mounted in reciprocating motion, this cylinder pointing upwards into the space between the two cylinders 42. The lower end of cylinder 45 is provided with a collar 57. A compression spring 46 resiliently urges the collar of injection cylinder 45 downwards, that is to say towards the interior of plate 44, against a stop nut 58. The lower end of the injection cylinder 45 is provided with a nozzle 47 called to cooperate with each of the seats 23.
A tubular injection plunger 48 is mounted in reciprocating motion inside cylinder 45, the upper end of this plunger being integral with a piston 49 mounted in reciprocating motion in a motor cylinder 50. The fluid admitted enters. the piston 49 and the upper end of the cylinder 50 moves the plunger 48 downwards, in the injection cylinder 45, so as to force the material contained in the latter through the nozzle 47.
The cylinder 45 is provided with a solid core 51, so that the plastic material forced downwardly through the injection cylinder is in the form of a relatively thin walled tube. Powdered plastic material is a relatively poor conductor of heat and, as it must be heated in the injection cylinder 45, it is for this purpose preferable that the mass of material has a comparatively thin cross section.
A filling hopper 52, mounted on the frame 40, is connected by a suitable conduit to an orifice 53 provided in the upper part of the injection cylinder 45, so that, when the plunger 48 occupies its upper position, the material
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descends from the hopper 52, to enter the cylinder 45, through the orifice 53. When the plunger 48 is forced downwards, it closes the orifice 53, so that the material cannot escape. An induction heating coil 54 is arranged around the outer face of cylinder 45, so as to heat the latter, as well as the core 51 by an induced current of high frequency. This naturally has the effect of heating by conduction the material contained in the cylinder.
Figs. 6 to 9 show the sequence of operations for each operating cycle of the injection cylinder each time a new mold has been moved by the table 11 so as to take up a position below the injection cylinder. The counter-die 22 is clamped against its die block by a toggle system as described above. The molds are therefore closed before being brought below the injection cylinder. This is shown in Fig. 6. The pressurized fluid is then admitted into the upper ends of the cylinders 42 and acts to force down the pressure plate 44 and the injection cylinder 45, to the position shown in FIG. 7. At this time, the nozzle 47 enters the seat 23, but the plate 44 is not yet pressed against the die block.
The subsequent displacement of the pressure plate 44 has the effect of bringing the latter into contact with the upper face of the plate 22. This is effected by the compression of the spring 46. When the spring 46 is compressed, it urges the nozzle 47 elastically against the seat 23, while the force applied by the pressure plate 44 is exerted mainly on the upper face of the counter-die and acts in such a way as to clamp the two dies against one another. the other. The spring 46 has sufficient dimensions so that the nozzle 47 is held firmly but
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elastically in the seat 23.
While continuing to be exerted in the cylinders 42, the pressure now acts on the piston 49, which pushes the plunger 48 downwards, thus forcing a charge of material through the nozzle 47, into the channel 25. , from where it is returned to the cavity 24 of the mold. The pressure is exerted on the material for a few seconds, after which the pressure ceases to act on the upper face of the piston 49, to be applied to the underside of the latter, in order to lift the plunger 48. A From this moment, the pressure comes to act in the lower ends of the cylinders 42, with a view to causing the lifting of the pressure plate 44.
The stroke of the latter must be relatively small, that is to say just sufficient so that the mold can, following the rotation of the table, leave, by moving sideways, the position which it had just occupied at the - below the injection cylinder.,
After being filled, each mold is moved a twelfth of a turn following the intermittent movement of the table 11. However, the dies still remain pressed against each other by the articulated connecting rods 30 and 31 during. six or seven stations outside the injection station. After the table 11 has made approximately a half-turn, legalet 33 of the mold in question engages on the raised part 35 of the cam-groove, thus causing a deflection of the toggle 30,31, which has the effect to lift the plate 22, with opening of the mold cavity.
The release rods 36 also move upward, so as to expel the molded part.
When making parts whose molding requires cores, it is advisable to use a cam-groove 34, the outline of which acts to keep the molds open for the duration of three or four stations, so as to leave
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operator time to remove castings, clean dies and install required cores.
Besides the many advantages resulting from the application of the improved machine according to the invention, it should be mentioned that it is now possible to mold heat-hardening materials which take from one minute to one minute to harden. minute and a half, and this without causing hardening, even partial, of the material contained in the injection nozzle. The lapse of time between two consecutive working cycles of the injection cylinder is only 10 or 12 minutes, in order to avoid hardening of the material in the interior of the nozzle. This eliminates the need to clean the nozzle between two consecutive injections.
Another advantage of the machine according to the invention lies in the fact that the pressure exerted on the injection nozzle and on the material acts in a direction such as to help to clamp the dies against one another. the other. The total clamping pressure is therefore the sum of the pressures exerted by the cylinders 42 and 50. In constructions where the nozzle is inserted at right angles between the two elements of the die set, the pressure applied to the nozzle tends to move apart. the die and the counter die, so that the clamping plate has to exert a much higher pressure, in order to overcome the injection pressure.
Certain modifications can be made to the arrangement, to the construction and to the combination of the various members of the improved device according to the invention, and this without departing from the scope thereof.
CLAIMS.
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