ES2199879T3 - Maquina de moldeo para elementos de poliestireno con sistema de bloqueo mecanico de moldes. - Google Patents
Maquina de moldeo para elementos de poliestireno con sistema de bloqueo mecanico de moldes.Info
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Abstract
Una máquina de moldeo para elementos de poliestireno con sistemas de bloqueo mecánico de moldes del tipo que comprende un bastidor (1) de soporte sobre el cual se fija en el centro un semimolde (2) fijo, el cual colabora con un semimolde (3) idéntico capaz de deslizarse con movimiento alternativo a lo largo de una dirección generalmente horizontal, en el cual el semimolde (3) móvil mencionado en lo que antecede está provisto periféricamente de asientos (17) especiales que colaboran con las llaves (16) de bloqueo montadas en el extremo de los actuadores (4) fijados en el bastidor (1) perimétricamente respecto del semimolde (2) fijo, en donde cada asiento (17) del semimolde (3) móvil tiene una ranura (18) que finaliza en un compartimento posterior con altura superior y en donde dicha ranura (18) es capaz de permitir la inserción de la llave (16) de bloqueo del actuador (4) en posición horizontal, y el compartimento posterior es capaz de permitir la inserción y la rotación exactas de la llave(16) de bloqueo hasta la posición vertical, estando montada cada una de las llaves (16) de bloqueo en el extremo de un árbol (15) alojado dentro de una carcasa (22) con eje horizontal; máquina caracterizada por el hecho de que el árbol (15) sustenta, junto con los cojinetes (23), un tornillo (24) hembra engranado con una sección conformada como rosca (21) trapecial del árbol (15) y unida a una corona (27) dentada externa que gira alternativamente por medio de una cadena (28) de circuito cerrado accionada por un motor (33) con engranajes fijado al bastidor (1) de soporte y simultáneamente engranada a las coronas dentadas (27) de otros actuadores (4) montados en el bastidor (1) de soporte, estando provisto también que el árbol (15) de cada actuador (4) se una con un pasador (31) engranado con una leva (30) situada en el interior de la carcasa (22) y esté provisto de un perfil tal que el mencionado árbol (15), propulsado a rotar por la cadena (28) de circuito cerrado engranada con la corona (27) dentada, rote 90º y haga una traslación axial y viceversa.
Description
Máquina de moldeo para elementos de poliestireno
con sistema de bloqueo mecánico de moldes.
En máquinas de moldeo para elementos de
poliestireno, el bloqueo del semimolde móvil con relación al fijo
requiere fuerzas muy grandes debido a la presión dentro del molde y
a las dimensiones del mismo.
La finalidad de esta invención es superar los
problemas relacionados con los sistemas actuales que se utilizan
para desplazar y bloquear los dos semimoldes.
Las máquinas actualmente disponibles en el
mercado emplean diferentes sistemas de bloqueo y desplazamiento,
los cuales pueden agruparse en tres categorías principales: 1)
sistemas mecánicos de conmutación; 2) sistemas hidromecánicos; 3)
sistemas hidráulicos de pistón.
Los sistemas mecánicos de conmutación comprenden
una serie de bielas controladas por uno o más cilindros con presión
de aceite. El desplazamiento del cilindro provoca la apertura y el
cierre del semimolde móvil hacia el fijo. Durante el cierre, se
descarga la fuerza de reacción del molde sobre las bielas y, por
consiguiente, sobre la estructura posterior de la máquina, la cual
debe, por lo tanto, sostener el molde y contrarrestar las fuerzas
de reacción. Por tal motivo, el bastidor debe ser lo suficientemente
resistente como para soportar la fuerza de las bielas del sistema
de bloqueo. Estos sistemas presentan las siguientes desventajas y
limitaciones:
a) las estructuras de soporte deben ser grandes
y muy resistentes, con un incremento en el volumen y en los costes
de fabricación;
b) el recorrido del semimolde móvil es limitado
y está relacionado básicamente con las dimensiones de las bielas de
conexión;
c) la presencia del sistema de presión de aceite
origina elevados costes de instalación y mantenimiento.
Los sistemas hidromecánicos funcionan en tres
etapas diferentes: rápido avance del semimolde móvil por medio de
dos cilindros con presión de aceite; inserción de una placa de
bloqueo por medio de un pistón pequeño; cierre del molde por medio
de un pistón central de alta presión con recorrido corto. Además,
estos sistemas presentan una serie de desventajas y
limitaciones:
a) la presencia del sistema de presión de aceite
origina elevados costes de instalación y mantenimiento.
b) las superficies de los elementos de bloqueo
funcionan en contacto directo y su deslizamiento recíproco ocasiona
problemas de fricción.
La patente GB nº 2166684 describe un dispositivo
de bloqueo para bloquear entre sí los dos semimoldes de una máquina
de moldeo para plásticos, comprendiendo el dispositivo de bloqueo
una primera parte de bloqueo fijada a un semimolde, una segunda
parte de bloqueo transportado por un pistón desplazable instalado en
un cilindro fijado al otro semimolde, con lo cual el movimiento de
deslizamiento del pistón provoca el acoplado de las partes de
interbloqueo, medios para rotar el pistón durante el movimiento de
deslizamiento del mismo, a fin de bloquear las partes acopladas de
bloqueo, comprendiendo la rotación una proyección que se acopla a un
trayecto curvada.
Los sistemas de pistón hidráulico comprenden uno
o más pistones con bielas conectadas al semimolde móvil. El
movimiento y el cierre se logran insertando aceite a presión en los
cilindros para que permanezcan bloqueados durante el proceso de
moldeo. Además, estos sistemas presentan una serie de desventajas y
limitaciones:
a) las dimensiones del pistón están
correlacionadas con la fuerza debida a las dimensiones del molde y
la presión de moldeo;
b) el ciclo de apertura y cierre de los moldes
es muy lento: a igual potencia, cuanto más grandes son los
pistones, menor es la velocidad;
c) las estructuras de soporte deben ser grandes y
muy resistentes con un incremento en el volumen y en los costes de
fabricación;
d) la presencia de un potente sistema de presión
de aceite origina elevados costes de instalación y mantenimiento.
Además, estos sistemas son extremadamente peligrosos debido a la
posible explosión de las tuberías, así como a la contaminación.
La finalidad de la presente invención es obtener
una máquina de moldeo para objetos de poliestireno expandido,
provista de un sistema de bloqueo mecánico del semimolde móvil con
relación al fijo, caracterizada por una proporción elevada entre la
fuerza de bloqueo y la fuerza de control.
Las principales ventajas de la invención son:
a) los actuadores que operan el bloqueo mecánico
del semimolde móvil con relación al fijo son de tipo mecánico
irreversible, provistos para grandes fuerzas de bloqueo con débiles
fuerzas de control;
b) la eliminación total de la instalación de
presión de aceite con una considerable reducción de los costes
operativos e industriales;
c) la realización de máquinas con dimensiones
reducidas en comparación con las máquinas existentes, con una
disminución en el volumen y en los costes de fabricación;
d) la realización de bloqueo mecánico por medio
del avance superficial, eliminando de esta forma por completo el
deslizamiento y la fricción entre superficies;
e) la posibilidad de crear amplias aberturas
entre los dos semimoldes según las dimensiones de las piezas
moldeadas, mientras se mantiene al mismo tiempo inalterable el
sistema de bloqueo.
El texto continúa con una descripción detallada
del principio de funcionamiento de la presente invención.
Las características técnicas de la invención,
según las finalidades mencionadas en lo que antecede, se ilustran
claramente en las reivindicaciones que siguen. Las ventajas de la
invención serán evidentes a partir de la descripción detallada, que
hace referencia a los dibujos de las figuras 1 a 6.
La figura 1 presenta una vista lateral
esquemática de la máquina provista del sistema de bloqueo de
acuerdo con la presente invención, con los dos semimoldes
abiertos.
La figura 2 muestra la misma máquina que la
figura 1 con los dos semimoldes cerrados mediante el sistema de
bloqueo de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 es una vista frontal de la máquina
mostrando el movimiento cinético y la sincronización del sistema
empleado para avanzar el semimolde móvil respecto del semimolde
fijo.
La figura 4 es una sección transversal
longitudinal del sistema de bloqueo mecánico en una sección
típica.
La figura 5 es una vista frontal de la máquina
que muestra el movimiento cinético y el mecanismo de sincronización
del sistema de bloqueo.
La figura 6 es igual a la figura 1, en la cual se
ha quitado parcialmente un lado de la estructura de soporte para
mostrar la ubicación, la trayectoria y la transmisión de la cadena
utilizada para abrir y cerrar los dos semimoldes.
La solución ilustrada en las figuras descritas en
lo que antecede debe considerarse una representación esquemática de
una solución netamente ilustrativa y no restrictiva. No se descarta
la posibilidad de emplear la invención en otros campos de
aplicación.
Básicamente, la máquina está compuesta por un
bastidor o base (1), que representa su estructura de soporte, y por
dos semimoldes: uno fijo (2) y uno móvil (3).
La unión de los dos semimoldes (2, 3) genera la
cámara de moldeo para los elementos de poliestireno y se obtiene
mediante el desplazamiento del semimolde (3) móvil hacia el
semimolde (2) fijo en una dirección generalmente horizontal. En sus
cuatro esquinas, el bastidor que sustenta al semimolde (2) fijo está
provisto de un actuador (4) mecánico que bloquea el semimolde (3)
móvil contra el fijo (2) mediante rotación y traslación.
El cierre de los semimoldes incluye dos etapas
distintas: primero, el semimolde (3) móvil avanza hacia el
semimolde (2) fijo hasta que se tocan y, a continuación, los dos
semimoldes son bloqueados.
El semimolde (2) fijo se une al bastidor (1),
mientras que el semimolde fijo (3) se conecta a dos barras (8)
cilíndricas laterales que hacen de soporte y de guía de
deslizamiento.
Las barras (8) unidas al semimolde (3) móvil se
deslizan axialmente dentro de un par de cojinetes de bolas (9)
fijados al bastidor (1).
El semimolde (3) móvil avanza mediante un
movimiento cinético controlado por un motor (5) con engranajes,
acoplado al bastidor (1), cuyo árbol está provisto de un piñón (6)
que engrana con la cadena (7), tal como indica la figura 6.
Más precisamente, el semimolde (3) móvil, junto
con el par deslizante de barras (8) guía y de soporte horizontal,
es impulsado en recorridos alternos por medio de dos cadenas (7)
situadas a ambos lados del bastidor (1) de soporte, yaciendo en
planos verticales paralelos al eje longitudinal de la máquina.
El extremo (7a) delantero de cada cadena (7) está
fijado al costado del semimolde (3) móvil, mientras que el extremo
(7b) posterior está fijado al extremo de la barra (8) guía. La
sección intermedia engrana con un piñón (6) de mando montado en la
parte superior del bastidor (1), hacia el cual se desvía la cadena
(7) por medio de dos bobinas de retorno (12) neutrales, una
posterior y otra anterior al piñón (6); estando provisto que los
dos piñones (6) de mando de las cadenas (7) tengan como árbol una
barra de torsión (13) montada transversalmente en la parte superior
del bastidor (1) de soporte y propulsados en rotación alternativa
por medio de un motor (5) con engranajes.
Desde la posición de apertura completa, el
semimolde (3) móvil avanza para tocar el semimolde (2) fijo. Al
término de esta etapa, los asientos (17) bloqueados del semimolde
(3) móvil se colocan frente a las llaves (16) de bloqueo. El
desplazamiento del semimolde (3) móvil permite la inserción en las
ranuras (18) del semimolde móvil de las llaves (16) de bloqueo con
forma rectangular y extremos redondeados, en las ranuras (18) del
semimolde (3) móvil.
La ranura (18) es rectangular, similar a la llave
(16) de bloqueo y tiene dimensiones adecuadas para permitir la
inserción de la llave (16) de bloqueo solamente en la misma
posición que la ranura (18).
Una vez realizado el avance, comienza el
bloqueo.
Para la rotación de 90º alrededor de su eje, la
llave (16) de bloqueo se coloca con el eje ortogonal respecto de la
ranura (18). Ahora el árbol (15) del actuador se desliza hasta que
la cara (19) del elemento de bloqueo entre en contacto con la cara
interna (20) de la ranura (18).
La rosca trapecial (21) del actuador ejerce la
fuerza de bloqueo entre los dos semimoldes.
Haciendo referencia en particular a las figuras 4
y 5, el texto continúa con una descripción detallada del principio
de funcionamiento del actuador (4) y de su movimiento cinético.
El actuador (4) es totalmente mecánico y está
compuesto de una carcasa (22) que aloja un par de rodamientos (23),
el tornillo (24) hembra y el tornillo (21) situados en el árbol
(15). La carcasa (22) está conectada al casquillo delantero (25) y
trasero (26) con función estructural y protectora. La corona (27)
dentada impulsada a rotar con la cadena (28) cerrada, se ensancha
en la parte externa del tornillo (24) hembra. El actuador aloja
internamente espaciadores y anillos de estanqueidad para garantizar
el funcionamiento del mecanismo.
Periféricamente, la carcasa (22) presenta una
corona de orificios (32) utilizada para asentar el actuador (4) en
el bastidor de la máquina.
Por medio de la cadena (7), la corona (27)
dentada es impulsada a rotar junto con el tornillo (24) hembra
sustentado por el par de rodamientos (23).
El tornillo (24) hembra desplaza el árbol (15)
mediante el tornillo (21) situado en la parte central del árbol
(15). Los rodamientos (34) y (29) deslizantes sustentan el árbol
(15) y esto permite el deslizamiento y la rotación. El pasador (31),
unido al árbol (15), engrana con la leva (30) en el interior de la
carcasa (22).
El perfil de la leva (30) es tal que el árbol
(15) es primero impulsado a un movimiento combinado de rotación de
90º y de traslación, y, a continuación, a una traslación axial.
Debido a estos movimientos, la llave (16) de
bloqueo unida al árbol (15) permite el bloqueo del semimolde móvil
contra el fijo, como se describe en lo que antecede.
El movimiento cinético es irreversible y permite
la realización de grandes fuerzas de bloqueo con mínimas fuerzas de
control.
El perfil de la leva (30) determina la ley de
movimiento del árbol (15) y, por consiguiente, de la llave (16) de
bloqueo.
El movimiento de los cuatro actuadores (4) de
bloqueo se obtiene con un motor (33) con engranajes situado en la
parte superior de la máquina. El motor (33) con engranajes impulsa
a rotar al tornillo hembra de uno de los cuatro actuadores mediante
un acoplamiento adecuado. Por lo tanto, el actuador conectado al
motor (33) con engranajes se convierte en el elemento propulsor de
la transmisión.
Los otros actuadores reciben movimiento mediante
la cadena (28) cerrada. La cadena (28) cerrada funciona como
sincronizador del movimiento, ya que actúa en forma simultánea sobre
todos los actuadores de tornillo por medio de circuitos adecuados
para el bloqueo simultáneo. Una vez bloqueados los dos semimoldes,
los gránulos de poliestireno pueden ser inyectados en la cámara
hasta llenarla.
La inyección de vapor dentro del molde genera
sinterización o microfundición entre los gránulos del material. La
microfundición une entre sí los gránulos hasta lograr un objeto con
la forma y el tamaño de la cámara generada por los dos
semimoldes.
Una vez transcurrido el tiempo de refrigeración
necesario, durante el cual se inyecta agua vaporizada en la zona de
moldeo y luego se retira por aspiración, el sistema de bloqueo
opera en un ciclo inverso con relación al ciclo ilustrado en lo que
antecede, a fin de liberar el semimolde móvil.
Por lo tanto, el desbloqueo se logra invirtiendo
el sentido de rotación del tornillo (24) hembra, que en primer
lugar aleja la superficie (19) de la llave (16) de bloqueo de la
superficie (20) del asiento (17) de bloqueo. A continuación, el
perfil de la leva (30) genera la rotación de 90º del árbol (15) a
fin de colocar la llave (16) en la misma posición que la ranura y
poder ir a través de ella. Los dos semimoldes se desbloquean y el
semimolde móvil puede apartarse para expulsar el objeto
moldeado.
El ciclo ilustrado en lo que antecede puede
operarse en un modo cíclico.
Mediante un panel de control, el operario realiza
las operaciones de gestión y control de la máquina.
La máquina funciona electrónicamente por
controladores lógicos programables (PLC) capaces de transmitir
órdenes a los actuadores y de recibir información de los sensores
de control.
Respecto al control de la máquina, se pueden
aplicar todos los sistemas del estado de la técnica y se
considerarán como técnicamente equivalentes, sin limitaciones para
el objetivo de la presente invención.
El sistema de bloqueo de los semimoldes obtenido
mediante el actuador (4) mecánico es una aplicación funcional que se
puede utilizar en una amplia variedad de máquinas en las cuales se
bloquean dos piezas con movimiento relativo. Esta descripción
representa un ejemplo de aplicación no limitativo.
Las soluciones descritas en la presente memoria
descriptiva son simplemente ilustrativas y se considerarán como
soluciones técnicamente equivalentes que garantizan el
mantenimiento de los principios de funcionamiento, según se indica
en lo que antecede.
Claims (2)
1. Una máquina de moldeo para elementos de
poliestireno con sistemas de bloqueo mecánico de moldes del tipo
que comprende un bastidor (1) de soporte sobre el cual se fija en
el centro un semimolde (2) fijo, el cual colabora con un semimolde
(3) idéntico capaz de deslizarse con movimiento alternativo a lo
largo de una dirección generalmente horizontal, en el cual el
semimolde (3) móvil mencionado en lo que antecede está provisto
periféricamente de asientos (17) especiales que colaboran con las
llaves (16) de bloqueo montadas en el extremo de los actuadores (4)
fijados en el bastidor (1) perimétricamente respecto del semimolde
(2) fijo, en donde cada asiento (17) del semimolde (3) móvil tiene
una ranura (18) que finaliza en un compartimento posterior con
altura superior y en donde dicha ranura (18) es capaz de permitir
la inserción de la llave (16) de bloqueo del actuador (4) en
posición horizontal, y el compartimento posterior es capaz de
permitir la inserción y la rotación exactas de la llave (16) de
bloqueo hasta la posición vertical, estando montada cada una de las
llaves (16) de bloqueo en el extremo de un árbol (15) alojado
dentro de una carcasa (22) con eje horizontal; máquina
caracterizada por el hecho de que el árbol (15) sustenta,
junto con los cojinetes (23), un tornillo (24) hembra engranado con
una sección conformada como rosca (21) trapecial del árbol (15) y
unida a una corona (27) dentada externa que gira alternativamente
por medio de una cadena (28) de circuito cerrado accionada por un
motor (33) con engranajes fijado al bastidor (1) de soporte y
simultáneamente engranada a las coronas dentadas (27) de otros
actuadores (4) montados en el bastidor (1) de soporte, estando
provisto también que el árbol (15) de cada actuador (4) se una con
un pasador (31) engranado con una leva (30) situada en el interior
de la carcasa (22) y esté provisto de un perfil tal que el
mencionado árbol (15), propulsado a rotar por la cadena (28) de
circuito cerrado engranada con la corona (27) dentada, rote 90º y
haga una traslación axial y viceversa.
2. Una máquina según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que el semimolde (3) móvil
está sostenido por un par de barras (8) horizontales capaces de
deslizarse axialmente en dos direcciones dentro de los cojinetes (9)
de bolas sujetos al bastidor (1) de soporte en los laterales del
semimolde (2) fijo; estando provisto también que los recorridos
alternos del semimolde (3) móvil se obtengan por medio de dos
cadenas (7) de arrastre del semimolde (3) móvil situado en los dos
costados del bastidor (2) de soporte y yaciendo en planos
verticales paralelos al eje longitudinal de la máquina; estando
también provisto que el extremo (7a) delantero de cada cadena (7) de
arrastre del eje móvil (3) está fijado al lateral del semimolde (3)
móvil, mientras que el extremo (7b) posterior está fijado al
extremo de la barra (8) guía, mientras la sección intermedia engrana
con un piñón (6) de mando montado en la parte superior del bastidor
(1) hacia el cual se desvía la cadena (7) de arrastre del semimolde
(3) móvil por medio de las dos bobinas (12) neutrales de retorno,
una anterior y otra posterior al piñón (6); estando provisto que los
dos piñones de mando (6) de la cadena (7) de arrastre del semimolde
(3) móvil tengan como árbol una barra (13) de torsión montada
transversalmente en la parte superior del bastidor (1) de soporte y
accionada a rotar alternativamente por medio de un reductor del
motor (5) con engranajes.
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