Machine à mouler par injection avec préplastification
La présente invention a pour objet une machine à mouler par injection avec préplastifica- tion.
Les machines connues à mouler par injection avec préplastification sont pourvues d'ensembles d'injection à deux étages qui comprennent un cylindre préplastificateur chauffé, dans lequel de la matière thermoplastique est amenée sous forme pulvérulente ou granuleuse. La ma tière pulvérulente ou granuleuse est plastifiée dans ledit cylindre plastificateur chauffé et elle est ensuite injectée dans un cylindre d'injection, par exemple au moyen d'un piston hydrauliquement actionné. La matière plastique est ensuite finalement éjectée à partir dudit cylindre, à travers une buse d'injection et dans un moule destiné au moulage du produit terminé.
L'éjection de la matière à partir du cylindre d'injection jusque dans le moule est par exemple effectuée au moyen d'un piston hydrauliquement ac tionné fonctionnant à l'intérieur dudit cylindre d'injection.
Le but de la présente invention est de fournir une machine à mouler munie d'un ensemble d'injection préplastificateur présentant un rendement supérieur à celui de l'ensemble connu du type à deux étages et réduisant par conséquent également de façon considérable le coût total de la fabrication d'articles moulés. Cette machine ne comprend qu'un seul étage dans lequel la matière est rendue plastique, comprimée et finalement injectée directement dans le moule, à partir d'un cylindre ou d'une chambre unique, de manière à éliminer la nécessité d'utiliser un cylindre préplastificateur et un cylindre de compression et d'injection séparés, comme dans les machines à mouler par injection à préplastifica- tion connues.
La machine Ó mouler faisant l'objet de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre d'injection, des moyens pour chauffer ladite chambre, un transporteur à vis comprenant au moins deux vis transporteuses susceptibles de tourner dans le même sens et de glisser longitudinalement à l'intérieur de la chambre, un ensemble-moteur monté à glissement et destiné à entraîner lesdites vis transporteuses en rotation par l'intermédiaire d'engrenages, et un piston hydrauliquement actionné et destiné à déplacer ledit transporteur à vis par glissement dans ladite chambre d'injection, ce transporteur, l'ensemble-moteur et ledit piston étant reliés les uns aux autres et susceptibles de glisser comme un tout.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine à mouler par injection faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en perspective, partie en coupe, de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en élévation latérale de la chambre d'injection de cette forme d'exé- cution.
La fig. 3 est une vue en coupe selon//7-7/7 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale, se lon IV-IV de la fig. 5, à travers un entraînement à boîte d'engrenages au moyen duquel un transporteur à vis jumelles disposé dans la chambre d'injection est entraîné par un moteur hydraulique.
La fig. 5 est une vue en élévation de bout et partie en coupe des pièces représentées à la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en coupe verticale d'un ensemble à piston hydraulique.
Les fig. 7 et 8 sont des vues en coupe sché- matiques de 1'ensemble de la machine, illustrant la suite des opérations effectuées par celleci ; et
la fig. 9 est un schéma illustrant l'actionnement hydraulique de la machine.
Ainsi qu'on peut le voir a la fig. 1, la forme d'exécution représentée comprend un ensemble à chambre d'injection 13 désigné de façon gé- nérale par le signe de référence A et comprenant un transporteur à vis jumelles 10 qui est accouplé par l'intermédiaire d'engrenages ap propriés à un ensemble-moteur hydraulique dé- signé de façon générale par le signe de référence
B et à un ensemble à piston hydraulique 11 dé- signé de façon générale par le signe de référence
C.
Le transporteur à vis jumelles 10, l'ensemblemoteur et le piston 11 hydrauliquement ac tionné sont dans l'alignement les uns des autres et sont susceptibles de glisser tous ensemble par rapport à la chambre d'injection 13, à un bâti 12 dans lequel est monté 1'ensemble-moteur et à un cylindre 14 pour le piston hydraulique 11 respectivement. La chambre d'injection, le bâti portant 1'ensemble-moteur et le cylindre pour le piston hydraulique sont tous montés de façon rigide sur un socle 15.
Ainsi qu'on peut le voir aux fig. 2 et 3, l'ensemble à chambre d'injection comprend la chambre ou cylindre 13 dans laquelle le transporteur à vis 10 est monté à rotation. Ce transporteur comprend des vis transporteuses jumelles 10 agencées de manière à être entraînées simultanément en rotation dans le même sens, à coopérer l'une avec l'autre et à glisser longitudinalement à l'intérieur de la chambre 13. A son extrémité extérieure, la chambre 13 est pourvue d'une buse d'injection 16 vissée dans une tête porte-buse 17 qui est fixée à la chambre d'injection au moyen de boulons 18. Plusieurs éléments de chauffage 19 entourent la chambre d'injection 13.
Ces éléments sont des éléments de chauffage électrique par résistance et ils sont disposés à faible distance les uns des autres et reliés à une source de courant électri- que appropriée par des câbles conducteurs 20 (voir fig. 2). Un élément électrique de chauffage par résistance supplémentaire 19a entoure la tête porte-buse 17, afin d'assurer que la matière thermoplastique plastifiée dans la chambre 13 soit maintenue dans un état plastique ou fluide approprié lorsqu'elle sort à travers la buse d'injection 16, au cours du processus d'injection.
Au voisinage de l'extrémité de la chambre d'injection 13 opposée à la buse 16 se trouve une admission 21 (voir fig. 1) pour la matière thermoplastique sous forme pulvérulente ou granuleuse qui est amenée de façon continue et par gravité jusque dans la chambre d'injection 13, à travers cette admission et à partir d'une trémie 22. Autour de la gorge de la trémie 22 se trouve une chemise 23 pour de l'eau de refroidissement. Cette chemise a pour but d'assurer que la matière thermoplastique ne soit pas convertie et amenée à l'état fondu ou plastique par la chaleur dissipée par l'élément de chauffage 19 adjacent à l'admission 21, avant de passer à l'intérieur de la chambre d'injection.
La chambre d'injection 13 est rigidement fixée à un organe de support 23a (voir fig. 1) au moyen d'un anneau de serrage 24, de boulons 25 et d'organes de serrage 26 à l'aide desquels les divers éléments de serrage sont fermement tirés les uns vers les autres par des écrous 27.
L'organe de support 23a est lui-même fermement fixé au socle 15 au moyen de plaques de serrage 35, comme on peut le voir clairement à la fig. 1.
L'extrémité intérieure de chacune des vis transporteuses 10 est pourvue d'un prolongement axial 28 fait d'une pièce avec cette vis et qui est extérieurement cannelé et pourvu d'un alésage axial taraudé 29 au moyen duquel cette vis transporteuse est accouplée à un arbre de transmission 30, comme représenté à la fig. 4 et comme on va le décrire de façon plus dé- taillée.
Ainsi qu'on peut le voir en particulier aux fig. 4 et 5, un arbre de transmission 30 est accouplé à chacune des vis transporteuses 10 et chacun des arbres de transmission 30 est monté dans des paliers à rouleaux 31 disposés dans des capuchons d'extrémité 32 d'une boîte à engrenages 33 d'un ensemble-moteur qui est susceptible de glisser sur un banc de glissière 34 (voir fig. 1). Un anneau d'étanchéité 36, approprié pour l'huile, est disposé à chacune des extrémités de chacun des arbres de transmission 30.
Chacun des arbres 30 est creux et est traversé par une tige d'attache 37 au moyen de laquelle il est accouplé à l'une des vis transporteuses 10. Un ensemble de poussée 38 est claveté en 38a à une partie extrême de diamètre réduit, de l'arbre 30 et agit sur une des extrémités de cet arbre, cet ensemble de poussée étant pressé entre le capuchon d'extrémité 32 de la boîte à engrenages et une plaque de poussée 39, au moyen de boulons 40 qui passent à travers la plaque de poussée 39 et un carter 41 entourant l'ensemble de poussée 38 pour venir se visser dans des trous taraudés pratiqués dans le capuchon d'extrémité 32. Des anneaux d'étanchéité 41a sont disposés dans des rainures annulaires ménagées dans les faces extrêmes du carter 41.
L'extrémité de la tige d'attache 37 passe à travers un alésage pratiqué dans la plaque de poussée 39 et dans lequel est monté un organe d'étanchéité 42, un anneau d'étan- chéité 43, pour l'huile, étant disposé entre ledit organe d'étanchéité et l'extrémité de diamètre réduit de l'arbre 30 et un anneau d'étan- chéité approprié 42a étant disposé entre l'organe d'étanchéité 42 et la plaque de poussée 39. Cette extrémité de la tige d'attache 37 est extérieurement filetée et un écrou de traction 44 est vissé sur cette extrémité.
L'extrémité opposée de la tige d'attache 37 est également extérieurement filetée et est agencée de façon à pouvoir venir se visser dans l'alésage axial ta raudé 29 pratiqué dans l'extrémité de la vis transporteuse 10, de manière à amener en ali gnement les extrémités adjacentes de la vis transporteuse 10 et de l'arbre de transmission 30 et à faire buter ces. extrémités l'une contre l'autre. L'extrémité de l'arbre de transmission creux 30 adjacente à l'extrémité de la vis transporteuse 10 présente une partie extérieurement cannelée 45 qui correspond à l'extrémité cannelée 28 de la vis transporteuse 10 et un manchon intérieurement cannelé 46 est disposé autour de ces deux parties cannelées et alignées 28 et 45.
De la sorte, un accouplement rigide est formé entre la vis transporteuse 10 et l'ar- bre de transmission 30.
Un pignon 47 d'un ensemble de transmission à engrenages par l'intermédiaire duquel les arbres 30 sont entraînés est claveté en 30a sur chacun des arbres de transmission 30. Les deux pignons 47 des deux arbres de transmission 30 sont axialement décalés l'un par rapport à l'au- tre (voir fig. 1 et 4) et l'un de ces pignons engrène avec les dents d'une denture intérieure 48 d'un engrenage annulaire combiné comportant une denture extérieure hélicoïdale 49, d'un côté dudit engrenage combiné, tandis que l'autre pignon 47 engrène avec la denture 48 du côté diamétralement opposé de 1'engrenage combiné.
Grâce à cette disposition, les deux vis transporteuses sont entraînées en rotation dans le même sens.
L'engrenage combiné comportant la denture intérieure 48 et la denture extérieure hélicoï- dale 49 est entraîné par une vis sans fin 50 que porte un arbre d'entraînement vertical 51 d'un moteur hydraulique 52 (voir fig. 1) et qui engrène avec la denture extérieure hélicoïdale 49 de 1'engrenage combiné. L'arbre d'entraînement 51 est monté dans des roulements à billes 53 disposés dans des plaques de retenue supérieure 33a et inférieure 33b prévues pour ces paliers, lesdites plaques étant montées dans le carter de la boîte d'engrenages 33 et la plaque supérieure 33a étant munie d'un anneau d'étan- chéité 33c pour l'huile.
L'ensemble moteur complet comprenant la boîte d'engrenages 33 est monté à glissement comme un tout sur le banc de glissière 34 (fig. 1) et, dans ce but, des rails de guidage 54 sont montés sur le fond du carter de la boîte à engrenages et sont agencés pour glisser dans des rainures correspondantes, non représentées, pratiquées dans le banc de glissière 34. Des rails de guidage 55 sont également disposés au haut de la boîte d'engrenages, dans le même but. Des conduits de liaison appropriés 56 et 57, pour de l'huile, sont prévus pour fournir du lubrifiant à la boîte d'engrenages et aux paliers des arbres 30 et 51.
Ainsi qu'on peut le voir à la fig. 6, l'en- semble à piston hydraulique comprend le cylindre 14 qui est muni d'une culasse 59 qui lui est boulonnée au moyen de boulons 60, avec interposition d'un anneau d'étanchéité 61 entre la culasse 59 et le cylindre 14. Le piston 11 est monté à l'une des extrémités d'une tige de piston 63 et disposé pour glisser à l'intérieur du cylindre 14. La tige de piston 63 passe à travers un anneau à rebord 64 qui est boulonné au cylindre 14 au moyen de boulons 65 et qui, avec la tige de'piston, ferme l'extrémité opposée du cylindre 14. Entre l'anneau 64 et la tige de piston 63 se trouve un anneau de lubrification 66 qui est maintenu en position d'un côté par un coussinet 64a et de l'autre côté par un anneau de fixation 67 et par des vis 68.
Des anneaux d'étanchéité 69 et 70 sont respectivement disposés entre l'anneau 64 et le cylindre 14 et entre l'anneau 64 et la tige de piston 63.
Le cylindre 14 est fermement boulonné à une partie du bâti 12 (voir fig. 1) et à un support 23b par des boulons 12a qui passent à travers un rebord radial 62. Un capuchon ou plaque d'extrémité 72 est boulonné au moyen de boulons 73 à l'extrémité de la tige de piston 63 opposée à celle portant le piston 11 et la tige de piston 63 est directement reliée à la plaque de poussée 39 de 1'ensemble-moteur glissant au moyen dudit capuchon d'extrémité, ainsi qu'on peut le voir à la fig. 4.
Comme on le décrira plus loin de façon plus détaillée, le piston hydraulique 11 fonctionne de manière à déplacer longitudinalement l'ensemble-moteur et, avec lui, le transporteur à vis 10, lorsque la chambre d'injection est remplie de matière thermoplastique, ledit transporteur à vis fonctionnant alors comme un piston-plongeur pour injecter la matière thermoplastique à travers la buse d'injection 16 jusque dans un moule, pour mouler l'article fini désiré.
Le piston 11 est actionné par du fluide hydraulique sous pression amené dans le cylindre 14, derrière ce piston, à travers un alésage central 74 qui est relié à une source de fluide sous pression, non représentée, par un conduit 75.
Une soupape de retenue 76 chargée par un ressort est disposée dans le conduit 75 et un conduit de dérivation 77a relie ledit conduit 75 à une seconde soupape de retenue 77, également chargée par un ressort et munie d'une vis de réglage 77b. Pendant la course utile ou avant du piston 11, du fluide hydraulique sous pression est amené dans le cylindre à travers le conduit 75 et la soupape 76, tandis que la soupape 77 reste fermée. Pendant la course de retour du piston, le fluide hydraulique est refoulé à travers les soupapes 76 et 77 et le conduit de dérivation 77a jusque dans le conduit 75, la communication entre le conduit 75 et le cylindre étant interrompue par la soupape 76.
On comprendra que la disposition et les dimensions de la soupape 77b et du conduit de dérivation 77a sont telles que le retour du fluide hydraulique pendant la course de retour du piston 11 est freiné. De la sorte, une contre-pression dé- terminée est engendrée derrière le piston 11 pendant sa course de retour. Cette contre-pression ou résistance opposée à la course de retour du piston est nécessaire pour assurer que la matière thermoplastique se trouvant dans la chambre d'injection soit comprimée dans la mesure dé- sirée par le transporteur à vis qui fonctionne, comme on va le décrire plus loin, de manière à faire avancer la matière thermoplastique rendue plastique vers la buse d'injection.
On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine en se référant aux schémas des fig. 7 et 8, la fig. 7 représentant les pièces dans la position qu'elles occupent au début d'un cycle de fonctionnement et la fig. 8 représentant ces mêmes pièces juste avant l'injection de la matière thermoplastique dans un moule. Avant que la machine ne soit mise en fonctionnement, la buse d'injection est fermée au moyen d'un moule 78 destiné à être utilisé pour mouler les articles qu'on désire fabriquer et la trémie 22 est remplie d'une matière thermoplastique sous forme pulvérulente ou granuleuse à partir de laquelle les articles doivent être moulés.
Le moteur hydraulique 52 est alors mis en marche les éléments électriques de chauffage pour le chauffage de la chambre d'injection 13 ayant été préalablement enclenchés pour amener la chambre à la température désirée pour amener la matière thermoplastique contenue dans cette chambre dans un état plastique approprié. Le moteur 52 entraîne alors le transporteur à vis jumelles 10 qui force la matière plastifiée contenue dans la chambre d'injection d'avancer vers la buse d'injection 16. Cette buse étant fermée par le moule 78, la matière plastique est comprimée dans l'extrémité avant de la chambre d'injection par l'action du transporteur à vis.
Lorsque le degré de compression de la matière plastique contenue dans l'extrémité avant de la chambre d'injection atteint une limite déterminée, le transporteur à vis 10, l'ensemble-moteur 52 et le piston 11 sont forcés vers l'arrière, à partir de la position dans laquelle ils sont représentés à la fig. 7 jusque dans la position qu'ils occupent à la fig. 8. Ledit degré de compression limite est déterminé par la contre-pression agissant sur le piston 11 pendant sa course de retour, comme décrit cidessus en regard de la fig. 6.
Lorsque le transporteur, 1'ensemble-moteur et le piston ont atteint la position représentée à la fig. 8, une butée 79 vient en prise avec un commutateur de limite ou de contact 80 qui, au moyen de branchements électriques convenables, fait fonctionner une soupape pilote commandée par un solénoïde, de manière à transférer la puissance hydraulique à partir du moteur hydraulique 52 à l'ensemble hydraulique à piston 11, 14. De la sorte, le moteur 52 est arrêté et, en consé- quence, le transporteur à vis 10 cesse de tourner, et la pression hydraulique force le piston 11, 1'ensemble-moteur et le transporteur à vis 10 vers l'avant, ledit transporteur à vis agissant à la façon d'un piston-plongeur pour forcer la matière plastique contenue dans la chambre d'injection 13 à travers la buse d'injection 16 et jusque dans le moule 78.
Les pièces restent ensuite stationnaires pendant une période de temps déterminée, pour permettre à l'article qui vient d'être moulé de se refroidir et pour qu'on puisse extraire cet article du moule. Cette pé- riode de refroidissement est commandée par un commutateur à temps convenable qui, à la fin de la période de refroidissement déterminée, fait fonctionner la soupape pilote au moyen d'un solénoïde, de manière à remettre le moteur 52 en marche. Le cycle de fonctionnement recommence alors.
La commande hydraulique de la machine est schématiquement représentée à la fig. 9.
Ainsi qu'on peut le voir à cette figure, une pompe hydraulique 81 est entraînée par un moteur électrique ou par un autre moteur primaire quelconque 82 et fonctionne de façon à amener du fluide hydraulique au moteur hydraulique 52 ou à l'ensemble à piston 11, 14 à partir d'un réservoir 83 et à travers des conduits 84 et 85 et une soupape pilote à plusieurs voies 86. Le commutateur à temps dont il a été question cidessus fonctionne à la fin de la course efficace du piston 11 de manière à exciter un solénoïde pour déplacer la soupape pilote jusque dans une position de point mort pour laquelle, sous l'ac- tion de la pompe 81, le fluide hydraulique circule en circuit fermé à travers le conduit 85, la soupape 86, le conduit 87, le réservoir 83 et le conduit 84.
Au bout d'une période de temps déterminée, le commutateur à temps excite à nouveau un solénoïde qui fonctionne de manière à déplacer la. soupape pilote à partir de sa position de point mort jusque dans une position pour laquelle le fluide hydraulique est amené au moteur 52 à travers le conduit 88. Le moteur 52 est ainsi mis en route et entraîne le transporteur à vis 10, de sorte que de la matière plas tique est amenée jusque dans l'extrémité adja- cente à la buse de la chambre d'injection 13 et est comprimée dans cette extrémité.
Pendant cette période, l'ensemble-moteur et le piston 11 sont graduellement forcés vers l'arrière, jusqu'à ce que la butée 79 disposée sur l'ensemble-mo- teur vienne en prise avec le commutateur de limite ou de contact 80, ce commutateur fonctionnant alors de manière à exciter un solénoïde qui, à son tour, fait fonctionner la soupape pilote 86 pour transférer le fluide hydraulique à partir du moteur 52 jusqu'à l'ensemble à piston 11, 14 à travers le conduit 75, après quoi le piston 11 est entraîné vers l'avant de manière à obliger le transporteur à vis 10 d'injecter dans le moule 78 la matière plastique contenue dans la chambre d'injection 13, comme décrit ci-dessus.
Après la période de temps dont il a été question ci-dessus, le commutateur fonctionne à nouveau, après quoi le cycle de fonctionnement se répète.
Injection molding machine with pre-plasticization
The present invention relates to an injection molding machine with pre-plasticization.
Known injection molding machines with preplasticization are provided with two-stage injection assemblies which include a heated preplasticizer cylinder, into which thermoplastic material is fed in powder or granular form. The pulverulent or granular material is plasticized in said heated plasticizing cylinder and is then injected into an injection cylinder, for example by means of a hydraulically actuated piston. The plastic material is then finally ejected from said cylinder, through an injection nozzle and into a mold for molding the finished product.
The ejection of the material from the injection cylinder into the mold is for example carried out by means of a hydraulically actuated piston operating inside said injection cylinder.
The object of the present invention is to provide a molding machine provided with a preplasticizer injection assembly having a higher efficiency than that of the known assembly of the two-stage type and therefore also considerably reducing the total cost of the manufacture of molded articles. This machine has only one stage in which the material is made plastic, compressed and finally injected directly into the mold, from a single cylinder or chamber, so as to eliminate the need to use a cylinder. preplasticizer and a separate injection and compression cylinder, as in known pre-plasticizing injection molding machines.
The molding machine forming the object of the present invention is characterized in that it comprises an injection chamber, means for heating said chamber, a screw conveyor comprising at least two conveyor screws capable of rotating in the same direction. and to slide longitudinally inside the chamber, a slidably mounted motor assembly for driving said conveyor screws in rotation by means of gears, and a hydraulically actuated piston for moving said screw conveyor by sliding in said injection chamber, this conveyor, the engine assembly and said piston being connected to each other and capable of sliding as a whole.
The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the injection molding machine forming the subject of the present invention.
Fig. 1 is a perspective view, partly in section, of said embodiment.
Fig. 2 is a side elevational view of the injection chamber of this embodiment.
Fig. 3 is a sectional view along // 7-7 / 7 of FIG. 2.
Fig. 4 is a view in vertical section, according to IV-IV of FIG. 5, through a gearbox drive by means of which a twin screw conveyor disposed in the injection chamber is driven by a hydraulic motor.
Fig. 5 is an end elevational view and part in section of the parts shown in FIG. 4.
Fig. 6 is a vertical sectional view of a hydraulic piston assembly.
Figs. 7 and 8 are schematic sectional views of the whole of the machine, illustrating the sequence of operations carried out by the latter; and
fig. 9 is a diagram illustrating the hydraulic actuation of the machine.
As can be seen in fig. 1, the illustrated embodiment comprises an injection chamber assembly 13 designated generally by the reference sign A and comprising a twin screw conveyor 10 which is coupled by means of appropriate gears. a hydraulic motor assembly generally designated by the reference sign
B and to a hydraulic piston assembly 11 generally designated by the reference sign
vs.
The twin screw conveyor 10, the motor assembly and the hydraulically actuated piston 11 are in alignment with each other and are capable of sliding all together relative to the injection chamber 13, to a frame 12 in which is mounted to the motor assembly and to a cylinder 14 for the hydraulic piston 11 respectively. The injection chamber, the frame supporting the motor assembly and the cylinder for the hydraulic piston are all rigidly mounted on a base.
As can be seen in Figs. 2 and 3, the injection chamber assembly comprises the chamber or cylinder 13 in which the screw conveyor 10 is rotatably mounted. This conveyor comprises twin conveyor screws 10 arranged so as to be driven simultaneously in rotation in the same direction, to cooperate with each other and to slide longitudinally inside the chamber 13. At its outer end, the chamber 13 is provided with an injection nozzle 16 screwed into a nozzle holder head 17 which is fixed to the injection chamber by means of bolts 18. Several heating elements 19 surround the injection chamber 13.
These elements are electric resistance heating elements and they are arranged at a short distance from each other and connected to a suitable electric current source by conductive cables 20 (see Fig. 2). An additional electrical resistance heating element 19a surrounds the nozzle head 17, to ensure that the plasticized thermoplastic material in the chamber 13 is maintained in a suitable plastic or fluid state as it exits through the injection nozzle. 16, during the injection process.
In the vicinity of the end of the injection chamber 13 opposite the nozzle 16 there is an inlet 21 (see fig. 1) for the thermoplastic material in powder or granular form which is fed continuously and by gravity into the chamber. injection chamber 13, through this inlet and from a hopper 22. Around the throat of the hopper 22 is a jacket 23 for cooling water. The purpose of this jacket is to ensure that the thermoplastic material is not converted and brought to the molten or plastic state by the heat dissipated by the heating element 19 adjacent to the inlet 21, before passing inside of the injection chamber.
The injection chamber 13 is rigidly fixed to a support member 23a (see fig. 1) by means of a clamping ring 24, bolts 25 and clamping members 26 with the aid of which the various locking elements. clamps are firmly pulled towards each other by nuts 27.
The support member 23a is itself firmly fixed to the base 15 by means of clamping plates 35, as can be clearly seen in FIG. 1.
The inner end of each of the conveyor screws 10 is provided with an axial extension 28 made integrally with this screw and which is externally grooved and provided with a threaded axial bore 29 by means of which this conveyor screw is coupled to a transmission shaft 30, as shown in FIG. 4 and as will be described in more detail.
As can be seen in particular in FIGS. 4 and 5, a transmission shaft 30 is coupled to each of the conveyor screws 10 and each of the transmission shafts 30 is mounted in roller bearings 31 arranged in end caps 32 of a gearbox 33 of a motor assembly which is capable of sliding on a slide bench 34 (see fig. 1). A sealing ring 36, suitable for oil, is disposed at each end of each of the transmission shafts 30.
Each of the shafts 30 is hollow and is crossed by a fastening rod 37 by means of which it is coupled to one of the conveyor screws 10. A thrust assembly 38 is keyed at 38a at an end portion of reduced diameter, from the shaft 30 and acts on one end of this shaft, this thrust assembly being pressed between the end cap 32 of the gearbox and a thrust plate 39, by means of bolts 40 which pass through the plate thrust 39 and a casing 41 surrounding the thrust assembly 38 to be screwed into threaded holes made in the end cap 32. Sealing rings 41a are arranged in annular grooves formed in the end faces of the casing 41.
The end of the tie rod 37 passes through a bore in the thrust plate 39 in which is mounted a seal member 42, an oil seal ring 43 being disposed. between said seal member and the reduced diameter end of the shaft 30 and a suitable seal ring 42a being disposed between the seal member 42 and the thrust plate 39. This end of the rod fastener 37 is externally threaded and a traction nut 44 is screwed onto this end.
The opposite end of the fastening rod 37 is also externally threaded and is arranged so as to be able to be screwed into the axial bore ta raudé 29 made in the end of the conveyor screw 10, so as to bring ali ing the adjacent ends of the conveyor screw 10 and the transmission shaft 30 and abut these. ends against each other. The end of the hollow drive shaft 30 adjacent to the end of the conveyor screw 10 has an externally splined portion 45 which corresponds to the spline end 28 of the conveyor screw 10 and an internally splined sleeve 46 is disposed around it. these two grooved and aligned parts 28 and 45.
In this way, a rigid coupling is formed between the conveyor screw 10 and the transmission shaft 30.
A pinion 47 of a gear transmission assembly through which the shafts 30 are driven is keyed at 30a on each of the transmission shafts 30. The two pinions 47 of the two transmission shafts 30 are axially offset one by one. relative to the other (see fig. 1 and 4) and one of these pinions meshes with the teeth of an internal toothing 48 of a combined annular gear comprising a helical external toothing 49, on one side of said combined gear, while the other pinion 47 meshes with toothing 48 on the diametrically opposite side of the combined gear.
Thanks to this arrangement, the two conveyor screws are rotated in the same direction.
The combined gear comprising the internal teeth 48 and the helical external teeth 49 is driven by a worm 50 carried by a vertical drive shaft 51 of a hydraulic motor 52 (see FIG. 1) and which meshes with the helical outer toothing 49 of the combined gear. The drive shaft 51 is mounted in ball bearings 53 arranged in upper 33a and lower 33b retaining plates provided for these bearings, said plates being mounted in the housing of the gearbox 33 and the upper plate 33a. being provided with a sealing ring 33c for the oil.
The complete motor assembly comprising the gearbox 33 is slidably mounted as a whole on the slide bed 34 (Fig. 1) and, for this purpose, guide rails 54 are mounted on the bottom of the housing of the. gearbox and are arranged to slide in corresponding grooves, not shown, made in the slide bed 34. Guide rails 55 are also disposed at the top of the gearbox, for the same purpose. Suitable connecting conduits 56 and 57, for oil, are provided to supply lubricant to the gearbox and to the bearings of the shafts 30 and 51.
As can be seen in fig. 6, the hydraulic piston assembly comprises the cylinder 14 which is provided with a cylinder head 59 which is bolted to it by means of bolts 60, with the interposition of a sealing ring 61 between the cylinder head 59 and the cylinder 14 The piston 11 is mounted at one end of a piston rod 63 and arranged to slide inside the cylinder 14. The piston rod 63 passes through a flanged ring 64 which is bolted to the cylinder 14. by means of bolts 65 and which together with the piston rod closes the opposite end of the cylinder 14. Between the ring 64 and the piston rod 63 is a lubricating ring 66 which is held in a position of one. side by a pad 64a and the other side by a fixing ring 67 and screws 68.
Sealing rings 69 and 70 are respectively arranged between the ring 64 and the cylinder 14 and between the ring 64 and the piston rod 63.
Cylinder 14 is firmly bolted to part of frame 12 (see Fig. 1) and to a support 23b by bolts 12a which pass through a radial flange 62. A cap or end plate 72 is bolted by means of bolts. 73 at the end of the piston rod 63 opposite to that carrying the piston 11 and the piston rod 63 is directly connected to the thrust plate 39 of the sliding motor assembly by means of said end cap, as well as 'one can see it in fig. 4.
As will be described in more detail below, the hydraulic piston 11 operates so as to move the motor assembly and, with it, the screw conveyor 10, longitudinally, when the injection chamber is filled with thermoplastic material, said screw conveyor then functioning as a plunger to inject the thermoplastic material through the injection nozzle 16 into a mold, to mold the desired finished article.
The piston 11 is actuated by pressurized hydraulic fluid supplied into the cylinder 14, behind this piston, through a central bore 74 which is connected to a source of pressurized fluid, not shown, by a conduit 75.
A spring loaded check valve 76 is disposed in the conduit 75 and a bypass conduit 77a connects said conduit 75 to a second check valve 77, also spring loaded and provided with an adjusting screw 77b. During the useful or forward stroke of piston 11, pressurized hydraulic fluid is supplied into the cylinder through conduit 75 and valve 76, while valve 77 remains closed. During the return stroke of the piston, hydraulic fluid is forced through valves 76 and 77 and bypass conduit 77a into conduit 75, communication between conduit 75 and cylinder being interrupted by valve 76.
It will be understood that the arrangement and the dimensions of the valve 77b and of the bypass duct 77a are such that the return of the hydraulic fluid during the return stroke of the piston 11 is braked. In this way, a certain back pressure is generated behind the piston 11 during its return stroke. This back pressure or resistance against the return stroke of the piston is necessary to ensure that the thermoplastic material in the injection chamber is compressed to the extent desired by the operating screw conveyor, as will be expected. described later, so as to advance the thermoplastic material made plastic towards the injection nozzle.
The operation of the machine will now be described with reference to the diagrams of FIGS. 7 and 8, fig. 7 showing the parts in the position they occupy at the start of an operating cycle and FIG. 8 representing these same parts just before the injection of the thermoplastic material into a mold. Before the machine is put into operation, the injection nozzle is closed by means of a mold 78 for use in molding the articles which it is desired to manufacture and the hopper 22 is filled with a thermoplastic material in the form of. powdery or granular from which the articles are to be molded.
The hydraulic motor 52 is then started, the electric heating elements for heating the injection chamber 13 having been previously switched on to bring the chamber to the desired temperature to bring the thermoplastic material contained in this chamber into an appropriate plastic state. . The motor 52 then drives the twin screw conveyor 10 which forces the plasticized material contained in the injection chamber to advance towards the injection nozzle 16. This nozzle being closed by the mold 78, the plastic material is compressed in the injection chamber. front end of the injection chamber by the action of the screw conveyor.
When the degree of compression of the plastic material contained in the front end of the injection chamber reaches a determined limit, the screw conveyor 10, the motor assembly 52 and the piston 11 are forced backwards, to from the position in which they are shown in FIG. 7 up to the position they occupy in FIG. 8. Said limit degree of compression is determined by the back pressure acting on the piston 11 during its return stroke, as described above with reference to FIG. 6.
When the conveyor, the motor assembly and the piston have reached the position shown in FIG. 8, a stopper 79 engages a limit or contact switch 80 which, by means of suitable electrical connections, operates a pilot valve controlled by a solenoid, so as to transfer hydraulic power from the hydraulic motor 52 to the hydraulic piston assembly 11, 14. In this way, the motor 52 is stopped and, consequently, the screw conveyor 10 stops rotating, and the hydraulic pressure forces the piston 11, the motor assembly and the screw conveyor 10 forwards, said screw conveyor acting like a plunger to force the plastic material contained in the injection chamber 13 through the injection nozzle 16 and into the mold 78.
The parts then remain stationary for a determined period of time, to allow the article which has just been molded to cool and so that this article can be extracted from the mold. This cooling period is controlled by a suitable time switch which, at the end of the determined cooling period, operates the pilot valve by means of a solenoid, so as to restart the engine 52. The operating cycle then begins again.
The hydraulic control of the machine is schematically shown in fig. 9.
As can be seen in this figure, a hydraulic pump 81 is driven by an electric motor or by any other primary motor 82 and operates to supply hydraulic fluid to the hydraulic motor 52 or to the piston assembly 11. , 14 from a reservoir 83 and through conduits 84 and 85 and a multi-way pilot valve 86. The time switch discussed above operates at the end of the effective stroke of the piston 11 so as to energize a solenoid to move the pilot valve to a neutral position for which, under the action of the pump 81, the hydraulic fluid circulates in a closed circuit through the conduit 85, the valve 86, the conduit 87, the reservoir 83 and the conduit 84.
At the end of a determined period of time, the time switch again energizes a solenoid which operates to move the. pilot valve from its neutral position to a position in which hydraulic fluid is supplied to motor 52 through conduit 88. Motor 52 is thus started and drives screw conveyor 10, so that the plastic material is brought into the end adjacent to the nozzle of the injection chamber 13 and is compressed in this end.
During this period, the motor assembly and the piston 11 are gradually forced backwards, until the stop 79 on the motor assembly engages the limit or contact switch 80. , this switch then operating to energize a solenoid which, in turn, operates the pilot valve 86 to transfer hydraulic fluid from the motor 52 to the piston assembly 11, 14 through the conduit 75, after which the piston 11 is driven forward so as to cause the screw conveyor 10 to inject into the mold 78 the plastic material contained in the injection chamber 13, as described above.
After the period of time discussed above, the switch operates again, after which the duty cycle repeats.