Machine de moulage par transfert et injection et procédé de mise en action de cette machine
La présente invention a pour objet une machine de moulage par transfert et injection.
On utilise depuis longtemps des machines pour le moulage par transfert et injection dans lesquelles deux pistons concentriques peuvent se déplacer axialement et indépendamment l'un de l'autre dans une chambre de pression communiquant avec l'orifice d'injection ainsi qu'avec un dispositif d'alimentation du matériau à injecter, le piston intérieur entraînant en déplacement le long de la paroi de la chambre une bague formant clapet pour empcher le retour en arrière du matériau. Ces machines ont l'avantage de maintenir le matériau plastifié à une pression suffisante pour injecter correctement les pièces les plus diverses.
On connaît aussi des appareils de moulage par injection dans lesquels la vis d'alimentation et de plastification du matériau porte une tte munie de canaux et se déplaçant axialement par rapport à la vis et dans le cylindre de manière à jouer le rôle d'un piston d'injection. On connaît enfin des machines de transfert et d'injection ayant un piston annulaire de balayage et un piston d'injection dont l'un peut présenter des diamètres différents sur sa longueur, tels que, lorsque le piston d'injection est repoussé pour l'injection, le piston de balayage se déplace dans le mme sens pour annuler la dépression créée dans la chambre et ne repart dans l'autre sens sous l'effet de la pression de la matière refoulée par la vis que lorsque le piston d'injection s'arrte.
Des recherches ont montré qu'il était possible de simplifier sensiblement les presses à préplastification tout en améliorant leur fonctionnement, en utilisant deux pistons cylindriques concentriques, l'un pour l'injection et l'autre pour le transfert, le piston de transfert étant extérieur au piston d'injection, et en prévoyant une soupape antiretour à siège fixe logée dans un canal de communication entre la chambre annulaire de transfert et le pot d'injection, les déplacements des pistons ll'un par rapport à l'autre étant réglés de façon telle que la préplastification étant assurée entre autres pendant la période de refroidissement, la chambre de transfert soit non seulement correctement remplie sans dépression mais aussi balayée et nettoyée, en particulier dans son fond par la matière s'écoulant vers le pot d'injection.
La machine de moulage, selon l'invention, par transfert et injection au moyen d'une presse munie d'une vis de préplastification, débitant dans une chambre cylindrique avec un pot d'injection et une chambre de transfert, d'un piston de balayage et d'un piston d'injection concentriques actionnés hydrauliquement et d'une soupape antiretour, est caractérisée en ce que le piston d'injection est de diamètre constant, coaxial et intérieur au piston de transfert, en ce que la soupape antiretour est aménagée avec un siège fixe dans une communication ménagée entre la chambre de transfert et le pot d'injection.
L'invention a également pour objet un procédé de mise en action de la machine à mouler, caractérisé en ce que, pendant l'injection, on maintient l'alimentation de la chambre de transfert et la pression exercée sur le piston d'injection, en ce que, pendant la période de refroidissement, on alimente la chambre de transfert, on libère le piston d'injection de la pression et on soumet le piston de transfert à cette pression hydraulique de commande, et en ce qu'on ménage, en fin de manceuvre, à l'extrémité du piston de transfert, un certain passage de matière vers le pot d'injection, de façon à nettoyer le fond de la chambre de transfert.
La machine selon la présente invention présente de nombreux avantages dont on citera en particulier les suivants: - la vis de préplastification est en rotation pratiquement
ininterrompue ce qui assure une meilleure homogé
néité de la matière utilisée pour l'injection; le zen piston cylindrique d'injection évite toute dépression
à l'intérieur de la chambre de transfert pendant
I'injection ; - le piston d'injection est moins lourd que dans les dis
positifs connus ce qui facilite la rapidité de l'injec tion - le balayage commandé empche toute stagnation de
matière.
Le dessin annexé illustre diverses formes d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un premier dispositif avec soupape antiretour aval, avant injection.
Les fig. 2 à 5 sont des vues en coupe du dispositif de la fig. 1 montrant les différentes positions des organes pendant le fonctionnement.
La fig. 6 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de commande du piston de transfert.
La fig. 7 est une vue en coupe du mme dispositif, montrant un moyen de commande avantageux de la soupape antiretour.
La fig. 8 représente en vue perspective avec coupe partielle une variante d'exécution de la machine.
Les fig. 9 à 17 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de la variante d'exécution de la machine représentant quatre positions successives des organes à divers stades du fonctionnement de la machine.
Aux fig. I à 7, on voit le cylindre d'injection 1 avec l'orifice d'injection 2. le piston d'injection 3. le piston de transfert ou de balayage 4. I'orifice 5 d'alimentation en matière préplastifiée par une vis d'extrusion non représentée. le canal 6 de transfert reliant la chambre ou pot d'injection 7 à la chambre de transfert 8. et la soupape antiretour 9. On voit également (fig. 6) la double com- mande située à l'arrière du dispositif des fig.
1 à 5 actionnant d'une part le piston de transfert 4, non représenté sur cette figure et coaxial au piston 3 en vue de le maintenir sous l'action de la pression hydraulique introduite par l'orifice 1 1 et s'exerçant sur ce piston par l'intermédiaire des tiges 14 qui traversent la tte 15 du piston hydraulique d'injection 3 et la paroi 13. et d'autre part, ledit piston d'injection 3 qui est actionné par sa tte 15 lorsque l'alimentation est assurée par l'orifice 10. A la fig. 7. on voit que la soupape 9 est commandée par le renvoi de sonnette 16 soumis à l'action de la tige 17 du vérin 18.
La fig. I correspond à la position des organes en début d'injection. les pistons 3 et 4 étant poussés à fond par commande hydraulique, la soupape 9 étant fermée (fig. 1 et 6).
La fig. 2 représente le début du remplissage de la chambre de balayage entre le cylindre 1, les pistons 3 et 4 à partir de l'orifice 5 : le piston de transfert 4 com inence son déplacement vers la droite (recul), le piston d'injection 3 restant à fond sous l'action de la pression hydraulique exercée sur la tte 15.
La fig. 3 montre la chambre de balayage à son plus grand volume. le piston 4 reculant sous la pression de la matière arrivant par l'orifice 5.
La fig. 4 représente le remplissage du canal de transfert 6 par l'avance du piston 4, pendant que le piston d'injection 3 se retire (vers la droite du dessin) en déga gelant la chambre d'injection, tandis que la soupape 9 s'est ouverte et que le piston 3 prépare l'injection qui est commandée par le contact 3', actionné par un doigt porté par le piston 3 : en fin de course vers l'aval du pis
ton 4 soumis à la pression hydraulique, la matière pré
plastifiée par la vis d'extrusion arrive par l'orifice 5 et
s'écoule dans le jeu annulaire compris entre la tranche du piston et la tranche d'entrée du canal de transfert 6.
En fig. 5, le piston 3 se déplace vers l'aval pour
l'injection, la soupape 9 va se refermer sous l'action de la pression régnant dans la chambre 7.
Dans la variante représentée en fig. 8. le pot d'injection 21 est assemblé avec le cylindre de transfert 22 par le filetage 23. La tubulure 24 fixée sur le cylindre de transfert 22 livre passage par son canal 25 à la matière plastique, sous pression, venant de la vis d'extrusion (non représentée). La bague de balayage ou piston de transfert 26 coulisse avec un faible jeu dans l'alésage cylindrique 27 du cylindre 22. Le piston d'injection 28 cou
lisse dans la bague de balayage 26 et dans la portée cylindrique 29 ménagée dans le cylindre de balayage 22; cette portée 29 forme une cloison entre la chambre de transfert dans laquelle coulisse la bague de balayage 26 et le cylindre d'injection 30.
Les trous 31 permettent aux deux chambres précitées de communiquer entre elles lorsque la soupape annulaire 32. munie de canaux tels que 33 et de la portée biconique 34, est écartée du siège biconique 35 pratiqué dans la cloison. Dans la position représentée qui correspond à la période du cycle où la vis d'extrusion. seule. achève de remplir le cylindre d'injection 30, la bague de balayage 26, sous l'effet du piston hydraulique. non représenté, qui l'actionne, est venue buter en 36 contre la cloison après avoir refoulé, à travers les trous 31, les canaux 33 et l'espace annulaire 37 ménagé entre la soupape 32 et le piston 28. la matière plastique qui avait été emmagasinée dans la chambre de balayage 26 au cours de la période dite d'injection.
La matière plastique, en effet, bien que la bague de balayage 26 soit venue buter, peut continuer à passer par la gorge circulaire 38 pratiquée dans la bague de balayage 26 et, par le canal 39, diamétralement opposé au canal 25, obtenu par un fraisage local. dans l'espace annulaire 40 qui communique avec les trous 31. La pression engendrée au sein de la matière plastique par la vis d'extrusion maintient la soupape 32 écartée de son siège et la matière peut pénétrer dans le cylindre d'injection 30 par l'espace annulaire 40. De ce fait, l'espace annulaire 40 et la gorge circulaire 38 sont automatiquement balayés et nettoyés.
La matière plastique ne peut donc en aucune manière stagner. ce qui évite ainsi une carbonisation de la matière et des défauts dans les pièces. Le piston 28 continue à reculer sous l'effet de cette pression. Lorsque le cylindre d'injection 30 a été suffisamment rempli et ce, en fonction du volume de la pièce à mouler, un contacteur électrique. non représenté. actionné en fin de course préréglée du piston d'injection 28, agit sur l'alimentation du cylindre hydraulique d'injection non représenté. Le piston d'injection 28 est repoussé vers la gauche et refoule violemment vers le moule la matière plastique contenue dans le pot d'injection 21. La pression monte très rapidement à l'intérieur du pot d'injection 21. La matière plastique tend à tre refoulée vers le cylindre de balayage 22.
En raison des pertes de charge engendrées par les canaux 33 et l'espace annulaire 37, la soupape 32 est repoussée fermement contre son siège 35 et empche tout retour de la matière vers la chambre de transfert. Le piston de balayage 26 n'étant plus soumis à l'action du piston hydraulique qui l'avait repoussé vers la cloison, la ma tière plastique, poussée par la vis d'extrusion, refoule la bague de balayage 26 et remplit l'alésage du cylindre de transfert 22. Lorsque le volume de matière emmagasiné dans cette chambre a atteint la valeur désirée (comprise entre la moitié et les deux tiers du volume total de la pièce à mouler) un contacteur électrique arrte la rotation de la vis d'extrusion. Celle-ci n'est remise en route qu'en fin de la période d'injection qui coïncide avec le début de la période de refroidissement.
A cet instant on coupe l'alimentation du cylindre hydraulique d'injection, on alimente le cylindre hydraulique qui agit sur la bague de balayage. La chambre d'injection 30 se remplit par transfert et le cycle recommence.
Aux fig. 9 à 12, on voit les positions successives des organes d'injection et de transfert pendant un cycle; on y voit également les vérins hydrauliques 42 et 43 qui actionnent respectivement le piston d'injection 29 et le piston de transfert 26.
La fig. 9 correspond à la position avant injection: le piston 28 est en amont (à droite), le volume maximal de la chambre d'injection 30 est atteint, le piston 26 de transfert est en position aval (à gauche) et l'on constate que la matière préplastifiée remplit le jeu de fond de la chambre de transfert : la soupape 32 est libre dans son siège.
La fig. 10 représente la position des organes pendant l'injection: le piston d'injection 28 est poussé vers l'aval (à gauche) par le vérin 42 pendant que le piston de transfert 26 est repoussé par la matière contre la pression des vérins 43 ; la soupape 32 est appliquée contre la face amont de son siège par la forte pression qui règne à l'intérieur du pot 21; la chambre de balayage se remplit de matière poussée par la vis à travers l'orifice 25 dans la chambre de balayage-transfert.
La fig. 11 correspond à la position de fin d'injection: le piston 28 est à la fin de sa course vers l'aval; le piston 26 de transfert continue son déplacement vers l'amont.
A la fig. 12, le piston 26 est revenu vers l'aval, sous l'effet de sa commande hydraulique qui a été automatiquement branchée à la manière connue dès que l'alimen- tation hydraulique du piston 28 a été coupée, la soupape 32 dégage le canal-jeu de transfert 41 et le piston d'injection 28 poussé par la matière préplastifiée recule vers l'amont pour permettre le remplissage de la chambre d'injection 30; la vis de préplastification tourne.
Diverses modifications peuvent tre apportées aux dispositifs ci-dessus décrits. C'est ainsi, par exemple, que la soupape antiretour peut tre constituée par un fourreau concentrique aux pistons d'injection et de transfert et monté entre ces pistons, ledit fourreau étant normalement écarté d'une butée annulaire fixe et repoussé hydrauliquement contre cette butée pendant l'injection afin de fermer le passage entre les chambres d'injection et de transfert avec une force suffisante pour s'opposer à la pression de retour exercée par la matière contenue dans le pot d'injection; le piston de transfert peut alors comprendre une gorge circulaire laissant passer la ma- tière en fin de chaque cycle. Ces dispositions permettent de supprimer la bague de balayage.
REVENDICATIONS
I. Machine de moulage par transfert et injection, munie d'une vis de préplastification, débitant dans une chambre cylindrique avec un pot d'injection et une chambre de transfert, d'un piston de balayage et d'un piston d'injection concentriques actionnés hydrauliquement et d'une soupape antiretour, caractérisée en ce que le piston d'injection est de diamètre constant, coaxial et intérieur au piston de transfert, en ce que la soupape antiretour est aménagée avec un siège fixe dans une communication ménagée entre la chambre de transfert et le pot d'injection.
Transfer injection molding machine and method of operating the machine
The present invention relates to a transfer and injection molding machine.
Machines have long been used for transfer and injection molding in which two concentric pistons can move axially and independently of each other in a pressure chamber communicating with the injection orifice as well as with a device. supply of the material to be injected, the internal piston driving in movement along the wall of the chamber a ring forming a valve to prevent the material from returning to the rear. These machines have the advantage of maintaining the plasticized material at a sufficient pressure to correctly inject the most diverse parts.
There are also known injection molding devices in which the screw for feeding and plasticizing the material carries a head provided with channels and moving axially relative to the screw and in the cylinder so as to play the role of a piston. injection. Finally, transfer and injection machines are known having an annular scavenging piston and an injection piston, one of which may have different diameters along its length, such as, when the injection piston is pushed back for the injection, the scavenging piston moves in the same direction to cancel the vacuum created in the chamber and does not start again in the other direction under the effect of the pressure of the material delivered by the screw only when the injection piston s 'stop.
Research has shown that it is possible to significantly simplify pre-plasticizing presses while improving their operation, by using two concentric cylindrical pistons, one for injection and the other for transfer, the transfer piston being external. to the injection piston, and by providing a non-return valve with fixed seat housed in a communication channel between the annular transfer chamber and the injection pot, the movements of the pistons relative to one another being adjusted such that the pre-plasticization being ensured, among other things, during the cooling period, the transfer chamber is not only correctly filled without depression but also swept and cleaned, in particular at its bottom by the material flowing towards the injection pot.
The molding machine, according to the invention, by transfer and injection by means of a press provided with a pre-plasticizing screw, discharging into a cylindrical chamber with an injection pot and a transfer chamber, with a piston of sweeping and a hydraulically actuated concentric injection piston and a non-return valve, is characterized in that the injection piston is of constant diameter, coaxial and internal to the transfer piston, in that the non-return valve is arranged with a fixed seat in a communication formed between the transfer chamber and the injection pot.
The subject of the invention is also a method for activating the molding machine, characterized in that, during injection, the supply of the transfer chamber and the pressure exerted on the injection piston are maintained, in that, during the cooling period, the transfer chamber is supplied, the injection piston is released from the pressure and the transfer piston is subjected to this hydraulic control pressure, and in that it is spared, by end of operation, at the end of the transfer piston, a certain passage of material towards the injection pot, so as to clean the bottom of the transfer chamber.
The machine according to the present invention has many advantages, of which the following will be mentioned in particular: the preplasticizing screw is practically rotating.
uninterrupted which ensures better homogeneity
neity of the material used for the injection; the zen cylindrical injection piston avoids any depression
inside the transfer chamber during
Injection; - the injection piston is lighter than in the dis
known positive which facilitates the rapidity of the injection - the controlled sweep prevents any stagnation of
matter.
The accompanying drawing illustrates various embodiments of the machine according to the invention.
Fig. 1 is a schematic sectional view of a first device with a downstream non-return valve, before injection.
Figs. 2 to 5 are sectional views of the device of FIG. 1 showing the different positions of the organs during operation.
Fig. 6 is a partial sectional view of a device for controlling the transfer piston.
Fig. 7 is a sectional view of the same device, showing an advantageous means of controlling the non-return valve.
Fig. 8 shows in perspective view with partial section an alternative embodiment of the machine.
Figs. 9 to 17 are schematic views in longitudinal section of the variant embodiment of the machine showing four successive positions of the members at various stages of the operation of the machine.
In fig. I to 7, we see the injection cylinder 1 with the injection orifice 2. the injection piston 3. the transfer or scavenging piston 4. the orifice 5 for feeding preplasticized material by a screw extrusion not shown. the transfer channel 6 connecting the injection chamber or pot 7 to the transfer chamber 8. and the non-return valve 9. We also see (fig. 6) the double control located at the rear of the device of fig.
1 to 5 actuating on the one hand the transfer piston 4, not shown in this figure and coaxial with the piston 3 in order to maintain it under the action of the hydraulic pressure introduced through the orifice 1 1 and acting on this piston via the rods 14 which pass through the head 15 of the hydraulic injection piston 3 and the wall 13. and on the other hand, said injection piston 3 which is actuated by its head 15 when the supply is ensured through orifice 10. In fig. 7. it can be seen that the valve 9 is controlled by the bell return 16 subjected to the action of the rod 17 of the cylinder 18.
Fig. I corresponds to the position of the organs at the start of injection. the pistons 3 and 4 being pushed fully hydraulically, the valve 9 being closed (fig. 1 and 6).
Fig. 2 shows the start of filling the scavenging chamber between cylinder 1, pistons 3 and 4 from port 5: transfer piston 4 begins to move to the right (recoil), the injection piston 3 remaining fully under the action of the hydraulic pressure exerted on the head 15.
Fig. 3 shows the scanning chamber at its largest volume. the piston 4 retreating under the pressure of the material arriving through the orifice 5.
Fig. 4 shows the filling of the transfer channel 6 by the advance of the piston 4, while the injection piston 3 is withdrawn (to the right of the drawing), releasing the injection chamber, while the valve 9 is is open and that the piston 3 prepares the injection which is controlled by the contact 3 ', actuated by a finger carried by the piston 3: at the end of the stroke downstream of the udder
ton 4 subjected to hydraulic pressure, the material pre
plasticized by the extrusion screw arrives through port 5 and
flows in the annular clearance between the edge of the piston and the inlet edge of the transfer channel 6.
In fig. 5, the piston 3 moves downstream to
injection, the valve 9 will close again under the action of the pressure prevailing in the chamber 7.
In the variant shown in FIG. 8. the injection pot 21 is assembled with the transfer cylinder 22 by the thread 23. The tubing 24 fixed on the transfer cylinder 22 provides passage through its channel 25 to the plastic material, under pressure, coming from the screw d extrusion (not shown). The scanning ring or transfer piston 26 slides with a small clearance in the cylindrical bore 27 of the cylinder 22. The injection piston 28 neck
smooth in the scanning ring 26 and in the cylindrical surface 29 formed in the scanning cylinder 22; this bearing surface 29 forms a partition between the transfer chamber in which the scanning ring 26 slides and the injection cylinder 30.
The holes 31 allow the two aforementioned chambers to communicate with each other when the annular valve 32, provided with channels such as 33 and the biconical bearing surface 34, is spaced from the biconical seat 35 formed in the partition. In the position shown which corresponds to the period of the cycle where the extrusion screw. only. completes filling the injection cylinder 30, the scavenging ring 26, under the effect of the hydraulic piston. not shown, which actuates it, has come into abutment at 36 against the partition after having forced, through the holes 31, the channels 33 and the annular space 37 formed between the valve 32 and the piston 28. the plastic material which had been stored in the scanning chamber 26 during the so-called injection period.
The plastic material, in fact, although the scanning ring 26 has come into abutment, can continue to pass through the circular groove 38 formed in the scanning ring 26 and, through the channel 39, diametrically opposed to the channel 25, obtained by a local milling. in the annular space 40 which communicates with the holes 31. The pressure generated within the plastic material by the extrusion screw keeps the valve 32 away from its seat and the material can enter the injection cylinder 30 through the annulus 40. As a result, annulus 40 and circular groove 38 are automatically swept and cleaned.
The plastic cannot therefore in any way stagnate. which thus avoids carbonization of the material and defects in the parts. The piston 28 continues to move back under the effect of this pressure. When the injection cylinder 30 has been sufficiently filled and this, as a function of the volume of the part to be molded, an electrical contactor. not shown. actuated at the preset end of the injection piston 28, acts on the supply of the hydraulic injection cylinder, not shown. The injection piston 28 is pushed back to the left and violently pushes the plastic material contained in the injection pot 21. The pressure rises very quickly inside the injection pot 21. The plastic tends to increase. be returned to the scanning cylinder 22.
Due to the pressure drops generated by the channels 33 and the annular space 37, the valve 32 is pushed firmly against its seat 35 and prevents any return of the material to the transfer chamber. The scavenging piston 26 no longer being subjected to the action of the hydraulic piston which had pushed it back towards the partition, the plastic material, pushed by the extrusion screw, pushes back the scavenging ring 26 and fills the bore. transfer cylinder 22. When the volume of material stored in this chamber has reached the desired value (between half and two-thirds of the total volume of the part to be molded) an electrical contactor stops the rotation of the extrusion screw . This is only restarted at the end of the injection period which coincides with the start of the cooling period.
At this moment, the supply to the hydraulic injection cylinder is cut off, the hydraulic cylinder which acts on the scavenging ring is supplied. The injection chamber 30 fills by transfer and the cycle begins again.
In fig. 9 to 12, the successive positions of the injection and transfer members can be seen during a cycle; it also shows the hydraulic cylinders 42 and 43 which respectively actuate the injection piston 29 and the transfer piston 26.
Fig. 9 corresponds to the position before injection: the piston 28 is upstream (on the right), the maximum volume of the injection chamber 30 is reached, the transfer piston 26 is in the downstream position (on the left) and we can see that the preplasticized material fills the bottom clearance of the transfer chamber: the valve 32 is free in its seat.
Fig. 10 shows the position of the members during injection: the injection piston 28 is pushed downstream (to the left) by the cylinder 42 while the transfer piston 26 is pushed back by the material against the pressure of the cylinders 43; the valve 32 is applied against the upstream face of its seat by the high pressure which prevails inside the pot 21; the scanning chamber fills with material pushed by the screw through port 25 into the scanning transfer chamber.
Fig. 11 corresponds to the end of injection position: piston 28 is at the end of its downstream stroke; the transfer piston 26 continues its upstream movement.
In fig. 12, the piston 26 has returned downstream, under the effect of its hydraulic control which has been automatically connected in the known manner as soon as the hydraulic supply to the piston 28 has been cut off, the valve 32 releases the channel. transfer set 41 and the injection piston 28 pushed by the pre-plasticized material moves back upstream to allow the injection chamber 30 to be filled; the pre-laminating screw turns.
Various modifications can be made to the devices described above. Thus, for example, the non-return valve can be formed by a sleeve concentric with the injection and transfer pistons and mounted between these pistons, said sleeve being normally spaced from a fixed annular stop and hydraulically pushed against this stop. during injection in order to close the passage between the injection and transfer chambers with sufficient force to oppose the back pressure exerted by the material contained in the injection pot; the transfer piston can then include a circular groove allowing the material to pass through at the end of each cycle. These arrangements make it possible to eliminate the scanning ring.
CLAIMS
I. Transfer and injection molding machine, provided with a preplasticizing screw, discharging into a cylindrical chamber with an injection pot and a transfer chamber, with a concentric sweeping piston and an injection piston hydraulically actuated and a non-return valve, characterized in that the injection piston is of constant diameter, coaxial and internal to the transfer piston, in that the non-return valve is fitted with a fixed seat in a communication provided between the chamber transfer box and the injection pot.