"Dispositif pour produire la rotation d'un élément
de machine et pour le déplacer dans le sens axial".
Les machines à injection comprennent souvent un cylindre creux ou fourreau et une vis montée à rotation et à déplacement axial dans celui-ci , à l'aide de laquelle la matière synthétique à mouler peut être plastifiée et ensuite refoulée dans un moule à compression à travers une buse . L'extrémité de la vis distante de la buse est réunie à un dispositif de commande à l'aide duquel peuvent être engendrés , alternativement ou simultanément , un mouvement de rotation et un déplacement axial.
Les dispositifs de commande connus de cette sorte comportent un cylindre hydraulique à l'aide duquel un piston aligné avec la vis peut être déplacé dans le sens longitudinal de cette dernière . Le piston est réuni à une arbre monté à rotation et à coulissement , muni par exemple d'un pignon qui engrène avec le pignon d'un moteur électrique ou hydraulique.
Lors de la plastification , la matière à mouler plastifiée s'accumule en amont de la buse. Par suite , la vis , tout en tournant , est repoussée graduellement vers l'arrière , à l'écart de la buse , en direction du dispositif de commande.
Il s'ensuit que de grands efforts axiaux sont transmis à l'arbre du dispositif de commande. Ceux-ci sont absorbés , dans les dispositifs de commande connus , par un palier de butée , qui
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constructions connues , ce palier de butée doit aussi transmettre l'effort grâce auquel la vis est repoussée vers l'avant lors du refoulement de la masse à mouler dans le moule à pression. Ce palier de butée doit pouvoir absorber des efforts très importants , présenter des dimensions importantes et posséder une grande robustesse . Ce palier entraîne donc une augmentation notable du coût de la machine .
L'invention a dès lors pour but d'établir un dispositif convenant pour produire la rotation et le coulissement d'une vis , dispositif qui n'exige pas de paliers de butée pour l'absorption des efforts qui s'exercent sur la vis lors de la plastification . L'invention.vise à faire en sorte que ce dispositif convienne non seulement pour la commande d'une vis , mais aussi pour la commande d'autres éléments de machines appelés à être entraînés en rotation et déplacés dans le sens axial.
L'invention concerne donc un dispositif servant à en-. traîner en rotation et à déplacer dans le sens axial , alternativement ou simultanément , un élément de machine monté à rotation et à coulissement , ce dispositif comprenant un moteur et un cylindre creux , dans lequel coulisse un piston .
Suivant l'invention , ce dispositif est caractérisé en ce que le piston est pourvu d'un organe de liaison servant à le réunir rigidement à l'élément de machine , ainsi que d'une cavité longitudinale dont l'extrémité tournée vers l'organe de liaison est obturée de façon étanche vis-à-vis de l'extérieur, tandis que dans son autre extrémité pénètre un arbre d'entraînement solidaire du moteur , arbre qui présente à son extrémité tournée vers l'organe de liaison un premier tronçon de garniture qui forme un joint à glissement étanche avec la surface intérieure du piston et , à proximité de son extrémité réunie au moteur , un second tronçon de garniture, lequel forme , avec le cylindre creux ou un élément fixé rigidement à celui-ci , un joint à glissement étanche ;
en ce que le piston et l'arbre d'entraînement présentent , entre les deux tronçons de garniture de ce dernier , des organes d'accouplement qui réunissent le piston et l'arbre d'entraînement d'une manière non-rotative mais à coulissement relatif ; en ce que l'arbre d'entraînement est pourvu d'un conduit qui relie un premier raccord hydraulique
au tronçon terminal , côté organe de liaison , de la cavité longitudinale du piston ; et en ce qu'il est prévu un deuxième raccord hydraulique, qui débouche dans le cylindre creux entre le second tronçon de garniture et l'extrémité , tournée vers celui-ci , de la surface de glissement du piston.
L'objet de l'invention sera exposé d'une manière détaillée en se référant à un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé . L'unique figure de ce dessin représente une coupe longitudinale d'un dispositif d'entraînement servant à produire un mouvement de rotation et un mouvement de translation axiale. Il convient de remarquer à ce propos que , pour des raisons de mise en page , le dispositif a été représenté dans le dessin avec un axe longitudinal vertical. Par contre, dans les machines à injection , les vis et , par conséquent,
les dispositifs d'entraînement , sont généralement disposés de telle manière que leurs axes sont orientés horizontalement.
Le dispositif de commande représenté dans la figure unique du dessin annexé fait partie d'une machine à injection. Celle-ci comprend une vis 1 , montée et guidée à rotation et
à coulissement dans un cylindre creux ou fourreau , non représenté . A une extrémité du fourreau est fixée une buse . Son autre extrémité est réunie par un tube de liaison 16 au cylindre creux 2 du dispositif de commande . Le cylindre creux 2
est d'autre part fixé à un élément non représenté du bâti de
la machine . L'autre extrémité du cylindre creux 2 est fixée
à un raccord d'accouplement 12 , auquel est d'autre part fixé
un moteur électrique ou hydraulique 13. Le cylindre creux est pourvu d'un alésage de part en part qui présente à son extrémité tournée vers le moteur 13 un tronçon plus long 2a , et à
son autre extrémité, un tronçon plus court et quelque peu plus étroit 2b.
Dans l'extrémité du cylindre creux 2 tournée vers le moteur 13 est inséré un manchon 10 dans le tronçon 2a de l'alésage longitudinal 2a , 2b , ce manchon étant assujetti au cylindre creux 2 par des moyens de fixation non représentés . Le manchon 10 présente sur sa face extérieure deux rainures annulaires non désignées par des chiffres de référence , dans lesquelles sont disposés des joncs de garniture servant à l'étanchéification . Le manchon 10 est pourvu extérieurement et intérieurement , dans la zone comprise entre les deux joncs de garniture , de rainures annulaires , respectivement 10a et lOb. Les deux rainures annulaires 10a , 10b communiquent entre elles par quelques forures radiales 10c. Le corps du cylindre creux
2 est muni d'un orifice 9 débouchant dans la rainure annulaire
10a et formant un premier raccord hydraulique, qui peut être relié à une canalisation hydraulique.
La cavité centrale du manchon 10 présente une partie élargie 10d du côté tourné vers le moteur i3 . Dans celle-ci
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extérieurement et intérieurement de rainures annulaires , dans chacune desquelles est disposé un jonc de garniture servant à l'étanchéification. La face en bout tournée vers le moteur 13 , de la bague 11 , est appliquée contre un segment de surface du raccord d'accouplement 12.
Dans le cylindre creux 2 est disposé un piston 5 , monté à coulissement . Celui-ci présente une cavité 15 de part en <EMI ID=3.1> part , dont l'extrémité tournée vers la vis 1 est isolée de l'extérieur à joint étanche par un tampon 17. Le côté en bout du tampon 17 distant du moteur 13 présente un alésage coaxial
17a , dans lequel est engagée l'extrémité de la vis 1. Cette
dernière et le tampon 17 sont d'autre part fixés l'un à l'autre, et
par un assemblage à rainure/languette , par des coins ou par d'autres moyens , d'une manière non rotative et indéplaçable. Le tampon 17 constitue donc un organe de liaison , à l'aide duquel le piston 5 peut être fixé rigidement à la vis 1.
L'extrémité du piston creux 5 tournée vers le moteur 13 présente un court tronçon annulaire 5a dont le diamètre exté-
<EMI ID=4.1>
surface de guidage et est ajustée à coulissement par rapport à la surface intérieure, qui limite le tronçon 2a de l'alésage, du cylindre. Le tronçon 5a est pourvu dans sa face extérieure d'une rainure annulaire , dans laquelle est insérée une bague
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du joint à glissement . Le tronçon 5a présente un bord annulaire Sb faisant saillie en direction du moteur 13 et dont l'aire
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tronçon 5a est en outre pourvu sur sa face intérieure de rainures 5c orientées dans le sens longitudinal et réparties uniformément sur le pourtour.
Le tronçon 5d du piston 5, qui se raccorde au tronçon annulaire Sa , présente un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du tronçon Sa et est dimensionné de telle manière que le tronçon 5d du piston forme un joint à glissement avec le tronçon 2b de l'alésage du cylindre creux 2. Dans le cylindre creux sont en outre disposées des bagues de garniture qui étanchifient ce joint. Le diamètre intérieur du tronçon 5d du piston est légèrement supérieur au diamètre intérieur du tronçon 5a . Dans l'extrémité tournée vers le moteur 13 de la cavité longitudinale 15 du piston 5 est engagé un arbre d'entraînement 6. Celui-ci est muni , à son extrémité tournée vers le moteur 13 , d'un trou borgne coaxial , dans lequel est engagée l'extrémité libre de l'arbre 13a du moteur 13.
Les deux arbres 13a et 6 sont réunis l'un à l'autre d'une manière non rotative par un assemblage à languette et rainure , des clavettes , ou d'une autre manière . L'arbre 6 présente , à proximité de son extrémité côté moteur , un collet annulaire 6a. Celui-ci est engagé dans la rainure limitée par la partie élargie 10d du manchon et par la bague 11. Dans cette rainure sont en outre disposées , de part et d'autre du collet 6a , des rondelles
de butée , respectivement 19 et 20 . Il s'ensuit que la partie élargie lOd constitue , conjointement avec la bague 11 , un palier de butée qui assure une obturation étanche vis-à-vis de l'extérieur . Ainsi qu'il sera encore exposé dans la suite , l'arbre d'entraînement est pressé contre le moteur 13 au cours d'une phase de fonctionnement déterminée , pendant laquelle cet
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transmet au raccord d'accouplement 12 l'effort qui s'exerce sur l'arbre d'entraînement.
L'arbre d'entraînement 6 est pourvu , à son extrémité tournée vers l'organe de liaison 17 , d'une tête 3 en forme
de douille , qui présente une forure longitudinale de part en part 3a. La surface extérieure de la tête 3 et la surface intérieure du piston 5 forment ensemble un joint à glissement , étanchéifié par une bague de garniture 21 insérée dans une rai-nure de la tête 3. La tête 3 possède un diamètre extérieur d2 et sera également dénommée dans la suite "premier tronçon de garniture de l'arbre d'entraînement 6". L'arbre d'entraînement présente à proximité de son extrémité côté moteur un tronçon cylindrique 6b , qui forme un joint à glissement avec le manchon 10 fixé dans le cylindre creux 2. Ce joint est également étanchéifié par une bague de garniture 22. Le tronçon 6b sera à son tour dénommé dans la suite "second tronçon de garniture
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tronçon de garniture 6b est désigné par d3 et est égal au diamètre extérieur d2 du premier tronçon de garniture 3.
Le tronçon 6c , situé entre le premier tronçon de garniture 3 et le second tronçon de garniture 6b de l'arbre d'entraînement 6 , présente une section légèrement inférieure à celle des deux tronçons de garniture 3 , 6b et est muni de nervures longitudinales 6d qui règnent essentiellement sur toute
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5b du piston. Ainsi qu'il ressort de la figure , la hauteur des nervures longitudinales est calculée de telle manière qu'il existe un intervalle libre entre celles-ci et la surface inté-
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6d forment ensemble un système d'accouplement réunissant le piston 5 à l'arbre de commande 6 d'une manière non rotative mais à coulissement relatif-
L'arbre d'entraînement 6 est pourvu d'une cavité borgne
14a dont l'embouchure se trouve à l'extrémité de cet arbre tournée vers l'organe de liaison 17. Dans la cavité borgne 14a débouchent des orifices radiaux 14b dont les débouchés extérieurs sont situés à proximité de la rainure circulaire 10b du manchon 10. Les orifices 14a et 14b constituent donc ensemble un conduit 14 reliant l'orifice 9 , qui forme le premier
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de liaison , de l'alésage longitudinal 15 du piston . Le cylindre creux 2 présente , à proximité du bord , tourné vers l'organe de liaison 17 , du manchon 10 , un orifice 8 débouchant dans la cavité intérieure de ce cylindre . L'orifice 8 peut être pourvu d'une canalisation hydraulique et constitue un deuxième raccord hydraulique , lequel débouche donc dans l'espace intérieur du cylindre creux 2 entre le second tronçon de garniture 6b de l'arbre d'entraînement 6 et l'extrémité , tournée vers ce tronçon , de la surface de glissement du piston 5.
Le cylindre creux 2 est en outre pourvu d'un orifice radial 4 qui débouche dans l'extrémité , tournée vers l'organe de liaison 17 , du tronçon d'alésage plus large 2a . Cet orifice 4 forme un troisième raccord hydraulique , lequel débouche donc dans la région du tronçon 5d de moindre diamètre du piston , dans la cavité intérieure 2a , 2b du cylindre creux 2.
On décrira ci-après le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus .
Au début d'un cycle de travail , la vis 1 est très rapprochée de la buse. Le piston 5 occupe donc sa position de fin de course , c'est-à-dire une position où une partie importante de son tronçon 5d émerge du cylindre 2. La première opération, qui s'amorce ainsi , sera dénommée dans la suite "phase de dosage" . Pendant cette phase , le moteur 13 entraine en rotation l'arbre d'entraînement 6. Ce mouvement de rotation est transmis par les organes d'accouplement 5c, 6d au piston 5 , dont une extrémité est fixée d'une manière non rotative à la vis 1 au moyen de l'organe de liaison 17. La vis 1 effectue donc un mouvement de rotation pendant la phase de dosage. L'extrémité , distante de la buse , de la vis , reçoit désormais la matière
à mouler synthétique qu'il s'agit de mettre en oeuvre. Cette matière à mouler est transportée par la vis jusqu'à la buse et est simultanément plastifiée . La buse demeure fermée pendant cette phase , de sorte que la matière à mouler plastifiée s'accumule près de l'extrémité côté buse de la vis 1. La vis 1 est refoulée vers l'arrière par la masse à mouler qui s'accumule. Ce déplacement est évidemment transmis au piston 5 , de sorte que celui-ci se déplace en direction du moteur 13. Le processus de plastification se poursuit jusqu'à ce que la quantité
de matière à mouler plastifiée , requise pour exécuter une pièce moulée , se soit accumulée . Il s'ensuit que la matière à mouler est plastifiée et dosée au cours de cette opération .
Ce processus peut se poursuivre tout au plus jusqu'au moment
où le bord 5b du piston est appliqué contre le manchon 10.
Pendant la phase de dosage , le premier et le troisième raccords hydrauliques , c'est-à-dire les orifices 9 et 4 , sont mis en communication directe avec le réservoir contenant le fluide hydraulique et ne sont donc pas soumis à la pression. Lorsque le piston 5 se déplace vers l'intérieur du cylindre creux 2 , du fluide hydraulique est refoulé hors de ce cylindre à travers le deuxième raccord hydraulique 8. Toutefois , pendant la phase de dosage , le deuxième raccord hydraulique
8 est relié à un organe qui maintient sous une surpression constante , le fluide hydraulique qui s'écoule, surpression qui agit à l'encontre du mouvement de translation. Il s'ensuit que, de cette façon, le mouvement de translation de la vis peut être commandé de telle manière que la matière à mouler soit soumise à une pression appropriée . Comme les rainures Sc et les nervures 6d ne forment pas un joint étanche , l'espace compris entre , d'une part, la tête 3 formant le premier tronçon de garniture de l'arbre d'entraînement 6 et , d'autre part, le tronçon 5a du piston contient généralement aussi du fluide hydraulique . Ce fluide hydraulique est évidement aussi sous pression.
Toutefois , comme les premier et le second tronçons de garniture 3 , 6b de l'arbre d'entraînement 6 possèdent le même diamètre , les efforts axiaux exercés par le fluide hydraulique sur l'arbre d'entraînement se compensent mutuellement. Il s'ensuit que , au cours de sa rotation , l'arbre d'entraînement n'est soumis à un effort axial que de la part de la friction qui se manifeste lors du déplacement du piston. Comme le fluide hydraulique sert simultanément de lubrifiant , le frottement entre les rainures 5c et les nervures 6d est relativement peu important , nonobstant le couple à transmettre lors de la rotation .
L'effort axial agissant sur l'arbre d'entraînement et qui se manifeste pendant la phase de dosage est transmis par l'intermédiaire de la bague 11 au raccord d'accouplement 12 et de celui-ci au cylindre creux 2 et au bâti de la machine. Comme cet effort axial est relativement réduit , sa transmission n'exige pas la présence d'un palier à roulement.
On pourrait compenser l'effort axial en adoptant un diamètre d2 , du premier tronçon de garniture 3 , légèrement supérieur au diamètre d3 du second tronçon de garniture 6b.
Dans ce cas l'arbre d'entraînement 6 serait attaqué par le fluide hydraulique avec une force dirigée contre la vis 1.
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accordés entre eux , l'arbre d'entraînement pourrait être entièrement exempt de sollicitation.
A la fin de la phase de dosage , le moteur 13 est mis hors circuit , au moyen d'un interrupteur de fin de course qui coopère avec le piston 5 , de sorte que la vis cesse de tourner. L'opération qui s'amorce désormais sera dénommée dans la suite "phase d'injection" . Au cours de cette phase , la vis se déplace en direction de la buse , et la matière à mouler , qui a été précédemment plastifiée , est pressée dans le moule à pression . A cette fin , du fluide hydraulique est introduit sous pression à travers les premier et deuxième raccords hydrauliques , respectivement 9 et 8 . Dans cette phase , le troisième raccord hydraulique 4 est relié directement au réservoir et est donc hors pression.
Le fluide hydraulique amené à travers le premier raccord hydraulique 9 exerce un effort axial sur l'organe de liaison
17, qui est fixé à joint étanche au piston . La grandeur de cet
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sulte un effort axial dirigé dans le sens opposé à celui allant vers le moteur 13 et dont la grandeur est proportionnelle à la
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sont soumis à la même pression , le piston est repoussé à l'écart du moteur 13 avec un effort total dont la grandeur est donnée par le produit :
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1 L'arbre d'entraînement 6 qui , ainsi qu'il a été mentionné plus haut , ne tourne pas pendant la phase d'injection , est alors soumis à une force de réaction . La grandeur de celle-ci est égale au produit : pression du fluide hydraulique multipliée
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du collet 6a , qui sert de butée dans cette phase , au raccord d'accouplement 12 et , par ce dernier , au bâti de la machine. En fonctionnement normal , les deux opérations décrites cidessus sont exécutées alternativement . Cependant , la vis peut être entraînée en rotation et simultanément déplacée en direction de la buse. Cette phase de fonctionnement peut être dénommée "injection avec vis en rotation". Au cours de cette phase, le moteur 13 est en action et l'arbre d'entraînement 6 tourne. Le deuxième raccord hydraulique 8 livre passage à du fluide hydraulique, lequel exerce un effort sur le tronçon 5a du piston . Les deux autres raccords hydrauliques 4 et 9 communiquent dans cette phase avec le réservoir et sont hors pression.
Le frottement entre , d'une part , le piston 5 qui s'éloigne du moteur 13 et , d'autre part , l'arbre d'entraînement 6 , a pour effet que ce dernier est soumis à un effort axial dirigé dans
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est ensuite transmis à travers le collet 6a au manchon 10 et donc au cylindre creux 2.
Dans un autre mode de fonctionnement, que l'on peut dénommer "marche en extrusion" , le piston se trouve dans une position intermédiaire et est entraîné en rotation par l'arbre d'entraînement . Lorsque le deuxième raccord hydraulique 8 est fermé et que les deux autres raccords sont hors pression , le piston en rotation est maintenu dans cette position d'une manière fixe.
Il est parfois nécessaire , à la fin du processus de dosage , de retirer la vis 1 en arrière moyennant un effort externe , afin d'obtenir une baisse de la pression au niveau de la carotte d'un moulage précédent. Ce mouvement de recul de la vis peut être produit en introduisant du fluide hydraulique sous pression par le troisième raccord hydraulique 4. Il va de soi que les deux autres raccords doivent être alors hors pression.
Le dispositif suivant l'invention est évidemment suceptible de diverses modifications . Ainsi , par exemple , la cavité longitudinale du piston pourrait être formée par un alésage borgne . On pourrait alors supprimer le tampon 17 et réunir la vis directement au piston à l'aide d'un organe de liaison approprié . En outre , on pourrait omettre le manchon 10 et , en revanche , munir le piston creux 2 d'une partie rétrécie appropriée .
D'ailleurs, et comme mentionné au préambule , le dispositif suivant l'invention pourrait servir non seulement à l'entraînement d'une vis , mais aussi à la commande d'un autre élément de machine qui doit être soumis à une rotation et à une translation , alternativement ou simultanément.
"Device for producing the rotation of an element
machine and to move it in the axial direction ".
Injection machines often include a hollow cylinder or sleeve and a screw mounted for rotation and axial displacement therein, with the aid of which the synthetic material to be molded can be plasticized and then forced into a compression mold through. a buzzard . The end of the screw remote from the nozzle is joined to a control device by means of which can be generated, alternately or simultaneously, a rotational movement and an axial displacement.
Known control devices of this kind comprise a hydraulic cylinder by means of which a piston aligned with the screw can be moved in the longitudinal direction of the latter. The piston is joined to a shaft mounted to rotate and slide, provided for example with a pinion which meshes with the pinion of an electric or hydraulic motor.
During plasticization, the plasticized molding material accumulates upstream of the nozzle. As a result, the screw, while rotating, is gradually pushed back, away from the nozzle, towards the controller.
It follows that large axial forces are transmitted to the shaft of the control device. These are absorbed, in known control devices, by a thrust bearing, which
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known constructions, this thrust bearing must also transmit the force by which the screw is pushed forward during the delivery of the mass to be molded into the pressure mold. This thrust bearing must be able to absorb very large forces, have large dimensions and be very robust. This level therefore leads to a significant increase in the cost of the machine.
The object of the invention is therefore to establish a device suitable for producing the rotation and sliding of a screw, a device which does not require thrust bearings for the absorption of the forces exerted on the screw during lamination. The invention aims to ensure that this device is suitable not only for controlling a screw, but also for controlling other machine elements called to be rotated and displaced in the axial direction.
The invention therefore relates to a device for en-. drag in rotation and to move in the axial direction, alternately or simultaneously, a machine element mounted to rotate and slide, this device comprising a motor and a hollow cylinder, in which a piston slides.
According to the invention, this device is characterized in that the piston is provided with a connecting member serving to join it rigidly to the machine element, as well as a longitudinal cavity, the end of which faces towards the member. connection is sealed with respect to the outside, while at its other end penetrates a drive shaft integral with the motor, which shaft has at its end facing the connecting member a first section of seal which forms a tight sliding seal with the internal surface of the piston and, near its end joined to the engine, a second seal section, which forms, with the hollow cylinder or a member rigidly attached thereto, a seal sealed sliding;
in that the piston and the drive shaft have, between the two packing sections of the latter, coupling members which join the piston and the drive shaft in a non-rotating but sliding manner relative; in that the drive shaft is provided with a conduit which connects a first hydraulic connection
at the end section, on the connecting member side, of the longitudinal cavity of the piston; and in that a second hydraulic connection is provided, which opens into the hollow cylinder between the second section of seal and the end, turned towards the latter, of the sliding surface of the piston.
The object of the invention will be explained in detail with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing. The only figure in this drawing shows a longitudinal section of a driving device for producing a rotational movement and an axial translational movement. It should be noted in this connection that, for layout reasons, the device has been shown in the drawing with a vertical longitudinal axis. On the other hand, in injection machines, screws and, consequently,
the drive devices are generally arranged such that their axes are oriented horizontally.
The control device shown in the single figure of the accompanying drawing is part of an injection machine. This includes a screw 1, mounted and guided in rotation and
sliding in a hollow cylinder or sleeve, not shown. At one end of the sheath is attached a nozzle. Its other end is joined by a connecting tube 16 to the hollow cylinder 2 of the control device. The hollow cylinder 2
is on the other hand fixed to an element not shown of the frame of
the machine . The other end of the hollow cylinder 2 is fixed
to a coupling fitting 12, to which is further attached
an electric or hydraulic motor 13. The hollow cylinder is provided with a right through bore which has at its end facing the motor 13 a longer section 2a, and to
its other end, a shorter and somewhat narrower section 2b.
In the end of the hollow cylinder 2 facing the motor 13 is inserted a sleeve 10 in the section 2a of the longitudinal bore 2a, 2b, this sleeve being secured to the hollow cylinder 2 by fixing means not shown. The sleeve 10 has on its outer face two annular grooves not designated by reference numerals, in which are arranged the packing rings serving for sealing. The sleeve 10 is provided externally and internally, in the area between the two packing rings, with annular grooves, respectively 10a and 10b. The two annular grooves 10a, 10b communicate with each other by a few radial holes 10c. The hollow cylinder body
2 is provided with an orifice 9 opening into the annular groove
10a and forming a first hydraulic connection, which can be connected to a hydraulic pipe.
The central cavity of the sleeve 10 has an enlarged part 10d on the side facing the motor i3. In this one
<EMI ID = 2.1>
externally and internally annular grooves, in each of which is arranged a packing ring serving for sealing. The end face facing the motor 13 of the ring 11 is pressed against a surface segment of the coupling fitting 12.
In the hollow cylinder 2 is arranged a piston 5, mounted to slide. This has a cavity 15 right through <EMI ID = 3.1> part, the end of which facing the screw 1 is isolated from the outside with a tight seal by a buffer 17. The end side of the buffer 17 remote from the motor 13 has a coaxial bore
17a, in which is engaged the end of screw 1. This
last and the buffer 17 are on the other hand fixed to each other, and
by a tongue / groove joint, by wedges or by other means, in a non-rotating and unmovable manner. The buffer 17 therefore constitutes a connecting member, with the aid of which the piston 5 can be rigidly fixed to the screw 1.
The end of the hollow piston 5 facing the motor 13 has a short annular section 5a, the outer diameter of which is
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guide surface and is slidably adjusted with respect to the inner surface, which limits the section 2a of the bore, of the cylinder. The section 5a is provided in its outer face with an annular groove, in which is inserted a ring
<EMI ID = 5.1>
of the slip seal. The section 5a has an annular edge Sb projecting in the direction of the motor 13 and whose area
<EMI ID = 6.1>
Section 5a is further provided on its inner face with grooves 5c oriented in the longitudinal direction and distributed uniformly around the periphery.
The section 5d of the piston 5, which connects to the annular section Sa, has an outside diameter slightly smaller than that of the section Sa and is dimensioned in such a way that the section 5d of the piston forms a sliding seal with the section 2b of the bore of the hollow cylinder 2. In the hollow cylinder are further arranged packing rings which seal this seal. The internal diameter of section 5d of the piston is slightly greater than the internal diameter of section 5a. In the end facing the motor 13 of the longitudinal cavity 15 of the piston 5 is engaged a drive shaft 6. The latter is provided, at its end facing the motor 13, with a coaxial blind hole, in which the free end of the shaft 13a of the motor 13 is engaged.
The two shafts 13a and 6 are joined together in a non-rotating manner by a tongue-and-groove assembly, keys, or otherwise. The shaft 6 has, near its end on the motor side, an annular collar 6a. The latter is engaged in the groove limited by the widened part 10d of the sleeve and by the ring 11. In this groove are further arranged, on either side of the collar 6a, washers
stop, respectively 19 and 20. It follows that the enlarged part 10d constitutes, together with the ring 11, a thrust bearing which ensures a tight seal vis-à-vis the outside. As will be explained further below, the drive shaft is pressed against the motor 13 during a determined operating phase, during which this
<EMI ID = 7.1>
transmits the force exerted on the drive shaft to the coupling fitting 12.
The drive shaft 6 is provided, at its end facing towards the connecting member 17, with a head 3 in the form of
sleeve, which has a longitudinal bore right through 3a. The outer surface of the head 3 and the inner surface of the piston 5 together form a sliding seal, sealed by a packing ring 21 inserted in a groove of the head 3. The head 3 has an outer diameter d2 and will also be hereinafter referred to as "first section of the drive shaft seal 6". The drive shaft has, near its end on the motor side, a cylindrical section 6b, which forms a sliding seal with the sleeve 10 fixed in the hollow cylinder 2. This seal is also sealed by a packing ring 22. The section 6b will in turn be referred to in the following as "second section of packing
<EMI ID = 8.1>
packing section 6b is designated by d3 and is equal to the outside diameter d2 of the first packing section 3.
The section 6c, located between the first section of gasket 3 and the second section of gasket 6b of the drive shaft 6, has a section slightly smaller than that of the two sections of gasket 3, 6b and is provided with longitudinal ribs 6d which essentially rule over all
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5b of the piston. As can be seen from the figure, the height of the longitudinal ribs is calculated in such a way that there is a free gap between them and the internal surface.
<EMI ID = 10.1>
6d together form a coupling system joining the piston 5 to the control shaft 6 in a non-rotating but relatively sliding manner.
The drive shaft 6 is provided with a blind cavity
14a, the mouth of which is located at the end of this shaft facing towards the connecting member 17. In the blind cavity 14a open radial orifices 14b, the external outlets of which are located near the circular groove 10b of the sleeve 10. The orifices 14a and 14b therefore together constitute a duct 14 connecting the orifice 9, which forms the first
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connection, the longitudinal bore 15 of the piston. The hollow cylinder 2 has, near the edge, facing towards the connecting member 17, of the sleeve 10, an orifice 8 opening into the interior cavity of this cylinder. The orifice 8 can be provided with a hydraulic pipe and constitutes a second hydraulic connection, which therefore opens into the interior space of the hollow cylinder 2 between the second section of gasket 6b of the drive shaft 6 and the end , turned towards this section, of the sliding surface of piston 5.
The hollow cylinder 2 is further provided with a radial orifice 4 which opens into the end, turned towards the connecting member 17, of the larger bore section 2a. This orifice 4 forms a third hydraulic connection, which therefore opens into the region of the section 5d of smaller diameter of the piston, into the internal cavity 2a, 2b of the hollow cylinder 2.
The operation of the device described above will be described below.
At the start of a work cycle, screw 1 is very close to the nozzle. The piston 5 therefore occupies its end-of-stroke position, that is to say a position where a significant part of its section 5d emerges from the cylinder 2. The first operation, which thus begins, will be referred to below as " dosing phase ". During this phase, the motor 13 drives the drive shaft 6 in rotation. This rotational movement is transmitted by the coupling members 5c, 6d to the piston 5, one end of which is fixed in a non-rotating manner to the screw 1 by means of the connecting member 17. The screw 1 therefore performs a rotational movement during the metering phase. The end, distant from the nozzle, from the screw, now receives the material
synthetic molding that is to be implemented. This molding material is transported by the screw to the nozzle and is simultaneously plasticized. The nozzle remains closed during this phase, so that the plasticized molding material accumulates near the nozzle side end of the screw 1. The screw 1 is forced rearward by the accumulating molding compound. This movement is obviously transmitted to the piston 5, so that the latter moves in the direction of the motor 13. The plasticization process continues until the quantity
of plasticized molding material required to make a molded part has accumulated. It follows that the material to be molded is plasticized and metered during this operation.
This process can continue at most until the moment
where the edge 5b of the piston is pressed against the sleeve 10.
During the metering phase, the first and third hydraulic connections, that is to say the orifices 9 and 4, are placed in direct communication with the reservoir containing the hydraulic fluid and are therefore not subjected to pressure. When the piston 5 moves towards the interior of the hollow cylinder 2, hydraulic fluid is forced out of this cylinder through the second hydraulic connection 8. However, during the metering phase, the second hydraulic connection
8 is connected to a member which maintains a constant overpressure, the flowing hydraulic fluid, overpressure which acts against the translational movement. It follows that in this way the translational movement of the screw can be controlled such that the material to be molded is subjected to an appropriate pressure. As the grooves Sc and the ribs 6d do not form a tight seal, the space between, on the one hand, the head 3 forming the first lining section of the drive shaft 6 and, on the other hand, the section 5a of the piston generally also contains hydraulic fluid. This hydraulic fluid is obviously also under pressure.
However, as the first and the second packing sections 3, 6b of the drive shaft 6 have the same diameter, the axial forces exerted by the hydraulic fluid on the drive shaft are mutually compensated. It follows that, during its rotation, the drive shaft is subjected to an axial force only from the friction which is manifested during the displacement of the piston. As the hydraulic fluid simultaneously serves as a lubricant, the friction between the grooves 5c and the ribs 6d is relatively small, notwithstanding the torque to be transmitted during the rotation.
The axial force acting on the drive shaft and which is manifested during the metering phase is transmitted via the ring 11 to the coupling fitting 12 and from the latter to the hollow cylinder 2 and to the the machine. As this axial force is relatively small, its transmission does not require the presence of a rolling bearing.
One could compensate for the axial force by adopting a diameter d2, of the first section of gasket 3, slightly greater than the diameter d3 of the second section of gasket 6b.
In this case the drive shaft 6 would be attacked by the hydraulic fluid with a force directed against the screw 1.
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matched, the drive shaft could be completely free of stress.
At the end of the metering phase, the motor 13 is switched off by means of a limit switch which cooperates with the piston 5, so that the screw stops rotating. The operation which now begins will be referred to below as the "injection phase". During this phase, the screw moves towards the nozzle, and the molding material, which has been previously plasticized, is pressed into the pressure mold. To this end, hydraulic fluid is introduced under pressure through the first and second hydraulic connections, respectively 9 and 8. In this phase, the third hydraulic connection 4 is connected directly to the reservoir and is therefore pressureless.
The hydraulic fluid supplied through the first hydraulic connection 9 exerts an axial force on the connecting member
17, which is sealed to the piston. The greatness of this
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sulte an axial force directed in the direction opposite to that going towards the motor 13 and whose magnitude is proportional to the
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are subjected to the same pressure, the piston is pushed away from the engine 13 with a total force whose magnitude is given by the product:
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1 The drive shaft 6 which, as mentioned above, does not rotate during the injection phase, is then subjected to a reaction force. The magnitude of this is equal to the product: hydraulic fluid pressure multiplied
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from the collar 6a, which serves as a stop in this phase, to the coupling fitting 12 and, through the latter, to the frame of the machine. In normal operation, the two operations described above are performed alternately. However, the screw can be rotated and simultaneously moved towards the nozzle. This operating phase can be called "injection with rotating screw". During this phase, the motor 13 is in action and the drive shaft 6 rotates. The second hydraulic connection 8 gives passage to hydraulic fluid, which exerts a force on the section 5a of the piston. The other two hydraulic connections 4 and 9 communicate in this phase with the reservoir and are depressurized.
The friction between, on the one hand, the piston 5 which moves away from the motor 13 and, on the other hand, the drive shaft 6, has the effect that the latter is subjected to an axial force directed in
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is then transmitted through the collar 6a to the sleeve 10 and therefore to the hollow cylinder 2.
In another mode of operation, which may be called "extrusion operation", the piston is in an intermediate position and is rotated by the drive shaft. When the second hydraulic connection 8 is closed and the other two connections are depressurized, the rotating piston is held in this position in a fixed manner.
It is sometimes necessary, at the end of the dosing process, to withdraw the screw 1 backwards with an external force, in order to obtain a drop in the pressure at the level of the core of a previous casting. This backward movement of the screw can be produced by introducing pressurized hydraulic fluid through the third hydraulic connection 4. It goes without saying that the other two connections must then be depressurized.
The device according to the invention is obviously subject to various modifications. Thus, for example, the longitudinal cavity of the piston could be formed by a blind bore. We could then remove the buffer 17 and join the screw directly to the piston using an appropriate connecting member. In addition, the sleeve 10 could be omitted and, on the other hand, the hollow piston 2 could be provided with a suitable narrowed part.
Moreover, and as mentioned in the preamble, the device according to the invention could be used not only for driving a screw, but also for controlling another machine element which must be subjected to rotation and to a translation, alternately or simultaneously.