ES2231680T3 - Dispositivo dosificador para maquina de moldeo de plasticos. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de medida para uso en una máquina de moldeo de plásticos que tiene unas cavidades de molde que se abren y se cierran por medio de unas platinas desplazables relativamente y unos medios para alimentar una masa fundida de plástico al interior de las cavidades, cuyo dispositivo comprende un bloque caliente (22) para interponerlo entre los medios (26) de alimentación y la cavidad (16) de molde, un cilindro (34) formado en el bloque (22) para cada una de las cavidades, un pistón (37) de simple efecto con movimiento alternativo fijado en cada cilindro (34), unos primeros conductos (28, 32) de paso formados en el bloque (22) para conectar los cilindros (34) a los medios (26) de alimentación, unos segundos conductos (32, 40) de paso formados en el bloque (22) para conectar cada cilindro (34) a la correspondiente cavidad (16) de molde, y unas válvulas (30) instaladas en dichos conductos (28, 32, 40) de paso para permitir que los cilindros (34) primero se llenen con la dosis deseada dela masa fundida de plástico mediante los medios (26) de alimentación sin que la masa fundida entre en las cavidades (16) de molde, y subsiguientemente para permitir que las dosis deseadas de la masa fundida de plástico, cuando se expulsan de los cilindros (34) por la acción de los pistones (37) fluyan desde los cilindros (34) hasta las respectivas cavidades (16) de molde sin volver a los medios (26) de alimentación, caracterizado porque cada pistón es desplazable dentro del cilindro correspondiente (34) por medio de un vástago (38) de pistón que sobresale del bloque caliente (22), y porque se ha provisto un tope ajustable (36) para limitar la carrera de cada pistón (37) con el fin de que la cantidad de la masa fundida de plástico inyectada en cada cavidad se ajuste independientemente de las otras cavidades.

Description

Dispositivo dosificador para máquina de moldeo de plásticos.

El presente invento se refiere a un dispositivo de medida para uso en una máquina de moldeo de plásticos por inyección de acuerdo con la parte de pre-caracterización de la reivindicación 1.

Un dispositivo de medida de esta clase se conoce, por ejemplo, por el documento US-A-4 080147.

Una máquina de moldeo por inyección comprende convencionalmente un molde construido en partes separables que entre ellas definen una cavidad de molde que tiene la forma deseada del artículo acabado. Con el molde cerrado, se inyecta un material termoplástico fundido en la cavidad, y solidifica dentro del molde. Luego se abre el molde para permitir que se expulse el artículo formado, y se vuelve a cerrar el molde para permitir que se repita el ciclo.

El material termoplástico fundido se forma por medio de un tornillo sinfín. El material termoplástico bruto se introduce en forma granular en el tornillo sinfín desde una tolva. La acción de la rotación del tornillo sinfín comprime los gránulos a medida que se van calentando para formar la masa fundida. La masa fundida fluye al interior de una cámara que está situada por delante de un pistón formado por la cabeza del tornillo sinfín. Cuando se tiene que llenar la cavidad de molde, el tornillo sinfín se desplaza axialmente para que se inyecte la masa fundida mediante el pistón a presión a través de una compuerta de alimentación, controlada por una válvula de compuerta, al interior de la cavidad de molde.

Cuando se forman artículos de esta manera mediante el moldeo por inyección no se requiere ningún dispositivo especial de medida, porque se obliga a la masa fundida de plástico a fluir hasta que se llena la cavidad. Una vez que se ha llenado la cavidad, el flujo se detiene automáticamente como consecuencia de la contrapresión que se acumula en la cavidad de molde.

Sin embargo, hay ocasiones en las que no es posible basarse en la contrapresión. En su lugar, es necesario medir una dosis precias de la masa fundida de plástico que se introduce a la cavidad del molde. Un ejemplo de un proceso que requiere que se mida el material de plástico es cuando se desea formar un artículo de espuma. Esto se puede conseguir mediante la inyección de un material termoplástico que contiene un gas u otro agente formador de espuma de tal manera que el material de plástico se expanda en el molde, para formar una espuma celular abierta o cerrada. En tal caso, el volumen del material de plástico que se inyecta es mucho menor que el volumen total de la cavidad del molde, y, a no ser que se mida con precisión en el interior de la cavidad la masa fundida de plástico, la densidad de la espuma en el artículo acabado variará ampliamente.

Otro ejemplo de un proceso en el que no se puede confiar en la contrapresión para determinar la cantidad de masa fundida de plástico inyectada en la cavidad del molde se describe en una solicitud PCT copendiente PCT/GB02/00306) basada en el documento GB 0102026.2 presentado el 26 de enero de 2001). En ésta última solicitud, una cantidad de material de plástico se inyecta en un molde mientras éste se mantiene cerrado solamente por una fuerza de poca intensidad que no puede soportar la presión de inyección. De nuevo en este caso, el material de plástico inyectado no se encuentra con una resistencia significativa durante la inyección. Después que se ha inyectado en el molde la cantidad requerida de material de plástico, la cavidad del molde se reduce rápida y forzadamente a su volumen mínimo para obligar al material de plástico a llenar por completo la cavidad del molde, aplicando una acción similar a la forja. En este proceso, de nuevo es importante medir con precisión el material de plástico si se desea evitar la producción de artículos defectuosos.

Son conocidos los dispositivos que se pueden usar en una máquina de moldeo por inyección para medir dosis de un material termoplástico fundido en el área de la cavidad del molde, los cuales en primer lugar almacenan una cantidad predeterminada del material de plástico fundido en una cámara auxiliar, y subsiguientemente transfieren el contenido de la cámara auxiliar a la cavidad del molde. Ejemplos de tales dispositivos de medida se encontrarán, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. números 3.247.307 y 3.390.433, documento DE 11 74 491, documento EP 0 153 075, documento GB 2 101 034, y documento JP 08 057927.

Se cree que la referencia de la técnica anterior considerada como la más relevante para el presente invento es la patente de EE.UU. 4 080 147. Esta patente describe un dispositivo de medida que forma parte de una máquina de moldeo de plásticos que tiene cavidades de molde que se abren y cierran por medio de unas platinas desplazables relativamente y unos medios para alimentar una masa fundida de plástico al interior de las cavidades. El dispositivo de medida comprende un bloque caliente interpuesto entre los medios de alimentación y la cavidad del molde, un cilindro formado en el bloque para cada una de las cavidades, y un pistón de simple efecto fijado con movimiento alternativo en cada cilindro. Unos primeros conductos de paso formados en el bloque conectan los cilindros a los medios de alimentación, mientras que unos segundos conductos de paso practicados en el bloque conectan cada cilindro a la cavidad de molde correspondiente. Unas válvulas instaladas en los conductos de paso permiten que los cilindros en primer lugar se llenen con la dosis deseada de la masa fundida de plástico mediante los medios de alimentación sin que la masa fundida entre en las cavidades de molde, y subsiguientemente permiten que las dosis deseadas de masa fundida de plástico, cuando sean expulsadas de los cilindros por la acción de los pistones, fluyan desde los cilindros hasta las respectivas cavidades de molde sin regresar a los medios de alimentación.

Un inconveniente del dispositivo de medida descrito por la patente que se acaba de citar es que no existe la posibilidad de realizar un ajuste individual de la cantidad de material de plástico descargada a cada cavidad.

Con la idea de mitigar el inconveniente anterior, el presente invento proporciona un dispositivo de medida según se especificará más adelante en la presente memoria en la Reivindicación 1 de las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice, que difiere del dispositivo descrito en la patente US-A- 4 080 147, en que cada pistón es desplazable dentro del cilindro correspondiente por medio de un respectivo vástago de pistón que sobresale del bloque caliente, y en que se ha provisto un tope ajustable para limitar la carrera de cada pistón, con el fin de permitir que la cantidad de la masa fundida de plástico inyectada en cada cavidad se ajuste independientemente de las otras cavidades.

Las realizaciones particulares del invento constituyen el tema de las reivindicaciones subordinadas.

Preferiblemente, cada pistón se hace avanzar en su cilindro por medio de un respectivo mecanismo de accionamiento, hidráulico, neumático o electromecánico.

Convenientemente, las válvulas están constituidas por una válvula de carrete que tiene una primera posición que permite la comunicación solamente entre el cilindro y los medios de alimentación, y una segunda posición que permite la comunicación solamente entre el cilindro y la cavidad del molde.

El pistón se ha diseñado preferiblemente para desplazarse linealmente con movimiento de vaivén, pero alternativamente es posible usar una paleta que pueda girar dentro de una ranura arqueada.

A continuación se describe con más detalle el invento, a título de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es un corte esquemático a través de parte de una máquina de moldeo por inyección dotada de un dispositivo de medida, y

Las Figuras 2 y 3 son representaciones esquemáticas de la válvula de compuerta usada en la realización de la Figura 1, mostrando cada Figura el carrete de válvula en una posición extrema diferente.

En la Figura 1, se muestra un molde abierto dispuesto entre el tabique divisorio 10 y la platina 12 de una máquina de moldeo por inyección. El tabique divisorio 10 es estacionario y está conectado a un tornillo sinfín convencional (no mostrado) que funde y comprime material termoplástico alimentado en él mediante una tolva e inyecta en el molde el material de plástico fundido a través del conducto de paso 26 practicado en el tabique divisorio 10.

La platina 12 se desplaza en los sentidos de acercarse y alejarse del tabique divisorio 10, para abrir y cerrar el molde, mediante un martinete hidráulico que actúa sobre la platina a través de un sistema de palancas articuladas. Como la máquina de moldeo es generalmente convencional y el invento no se limita a cualquier forma de máquina de moldeo, la propia máquina no se describirá con mayor detalle.

El molde ilustrado se muestra en la posición abierta y, para mayor sencillez, se ha representado comprendiendo sólo dos partes, a saber, una parte estacionaria 14 formada con unas depresiones 16 y una parte móvil 18 con machos salientes 20 que ajustan en las depresiones 16. Cuando el molde está cerrado, un intersticio entre las depresiones 16 y los machos 20 constituye la cavidad del molde que tiene la forma deseada del artículo acabado, en este caso una taza. El invento es aplicable igualmente a moldes más complejos que tengan más de dos partes que se puedan mover una con respecto a otra.

Todo lo que se ha descrito hasta ahora es convencional: En funcionamiento normal, el molde se cierra, las cavidades se han llenado hasta su máxima capacidad y se ha dejado que se solidifique el material de plástico. Después de lo anterior, se abre el molde, se expulsan los artículos formados, y se inicia un nuevo ciclo de moldeo.

El problema que se soluciona mediante el presente invento se plantea cuando no es necesario llenar las cavidades del molde hasta el punto en que no se pueda inyectar más material de plástico en la cavidad mediante el tornillo sinfín. Esta situación surge, por ejemplo, cuando el artículo se va a formar a partir de un material de plástico de espuma que aumenta de volumen después que se ha inyectado en las cavidades de molde. Otro ejemplo en que surge este caso es cuando el material de plástico se inyecta en el molde mientras éste se encuentra parcial o totalmente abierto, para ser comprimido subsiguientemente por el cierre del molde. En tales casos, es necesario medir una dosis precisa del material de plástico en el interior de la cavidad de molde durante cada inyección sin basarse en la acumulación de presión dentro de la cavidad de molde para limitar la cantidad de la masa fundida que se esté inyectando.

El dispositivo de medida de la Figura 1 comprende un bloque 22 que está dispuesto entre el tabique divisorio 10 y la parte estacionaria 14 del molde. El bloque 22 se calienta por medio de elementos de calentamiento que pasan a través de él, con el fin de mantener el material termoplástico en su estado fundido, y actúa como un colector de distribución. En particular, el bloque 22 tiene un conducto de paso común 24 en comunicación con el conducto de paso 26 del tabique divisorio 10 que conduce al tornillo sinfín, y diferentes canales de colada 28 que conducen desde el conducto común de paso hasta las cavidades individuales de molde.

Cada cavidad tiene una compuerta de alimentación que comprende una válvula de carrete que se designa en general con el número 30 y que se describe detalladamente más adelante por referencia a las Figuras 2 y 3. La válvula de carrete actúa para controlar el flujo entre el canal de colada 28 y un conducto 32 que está tendido hasta un cilindro 34. El conducto 32 tiene también una derivación 40 que conduce a la compuerta de alimentación de la cavidad, que se puede abrir y cerrar también mediante la válvula 30 de carrete. Cada válvula 30 de carrete se acciona mediante una corredera convencional 42 que actúa sobre el carrete de válvula para desplazarlo axialmente acercándose y separándose de la cavidad.

En las Figuras 2 y 3 se muestra la válvula de carrete en diferentes posiciones. El carrete 44 tiene una cabeza ensanchada en su extremo inferior, como se ve en las Figuras, a la que se aplica la corredera de accionamiento 42. A lo largo de su longitud, el carrete 44 tiene una acanaladura anular 48 que, cuando la compuerta de alimentación está cerrada como se muestra en la Figura 2, está alineada con el canal de colada 28 y el conducto 32. En esta posición del carrete 44 de válvula, la masa fundida pude circular alrededor del carrete 44 y a lo largo de la acanaladura para pasar desde el canal de colada 28 al interior del conducto 32. En esta posición del carrete 44, una pista del carrete 44 bloquea la derivación 40 mientras el extremo estrechado progresivamente del carrete 44 bloquea la compuerta de alimentación para que no pueda entrar material de plástico fundido en la cavidad del molde.

Por otra parte, cuando se desplaza mediante la corredera 42 hasta la posición mostrada en la Figura 3, el carrete bloquea el canal de colada 28 y el conducto 32 de tal manera que no se puede producir circulación de fluido entre ellos. Sin embargo, el material de plástico de la derivación 40 puede entrar en la cavidad de molde fluyendo a lo largo de las acanaladuras abiertas 46 que se extienden axialmente en el carrete 44 que se extiende hasta la compuerta abierta
de alimentación.

El cilindro 34 tiene su eje paralelo a la dirección de movimiento de la platina 12 y contiene un pistón 37 que tiene un vástago 38 de pistón que se extiende en la misma dirección hacia la parte móvil 18 del molde. Un collarín 36 de tope está roscado en el extremo del cilindro desde el que sobresale el vástago de pistón. El collarín 36 de tope actúa como una guía para el vástago de pistón y también como un tope ajustable mediante el que se puede limitar la carrera del pistón para ajustar la dosis medida durante cada ciclo de inyección.

En funcionamiento, mientras la válvula 30 de carrete cierra la compuerta de alimentación, el tornillo sinfín de alimentación se pone en marcha para inyectar la masa fundida por medio del conducto 26 de paso del tabique divisorio 10 al interior del conducto 24 de paso del bloque caliente 22. La masa fundida circula a lo largo del canal de colada 28 y a través del conducto 32 al interior del cilindro 34, forzando al pistón a desplazarse hacia arriba contra su collarín 36 de tope cuando el cilindro se llena a su capacidad máxima. Con el pistón en esta posición, el cilindro ofrece una contrapresión significativa, de tal manera que cesa la circulación de la masa fundida a lo largo del canal de colada 28, y por tanto la masa fundida se puede desviar lo necesario a cualquier otro canal de colada que conduzca a un cilindro que todavía no se haya llenado hasta su capacidad máxima. De este modo, los cilindros 34 se llenan todos con masa fundida durante los períodos del ciclo operativo en que las compuertas de alimentación están cerradas.

Cuando el molde se está cerrando, las compuertas de alimentación se abren mediante el funcionamiento de las correderas 42. Como se ha descrito anteriormente, los carretes 44 aislarán ahora los conductos 32 de sus canales de colada 28, y en su lugar conectan las derivaciones 40 a la compuerta de alimentación de la cavidad. El cierre del molde lleva a la parte 18 de molde a establecer contacto con los vástagos 38 de pistón, y de ese modo los pistones 37 se desplazan hacia abajo desde la posición mostrada en el lado izquierdo en la Figura 1 a la posición mostrada en el lado derecho en la misma Figura. Con ello se expulsa del cilindro 44 la dosis medida con precisión de la masa fundida almacenada en el cilindro 34, y esta dosis se desplaza ahora a lo largo del conducto 32 y de la derivación 40 y a través de la compuerta abierta de alimentación al interior de la correspondiente cavidad de molde. Se puede efectuar una regulación precisa de la dosis mediante el ajuste adecuado de la posición del collarín 36 de tope.

La realización ilustrada muestra cilindros que tienen unos pistones que se accionan mediante la parte móvil 18 de molde, pero esto no es esencial para el invento. Alternativamente, sería posible usar otras formas de mecanismos de accionamiento, tales como mecanismos de accionamiento hidráulico, neumático o electromecánico. En tal caso, no es necesario que los ejes de los cilindros 34 sean paralelos a la dirección del movimiento relativo de las partes 14 y 18 de molde.

Aunque es conveniente construir la compuerta de alimentación de tal manera que actúe como una válvula de carrete que controle el flujo de la masa fundida al interior del cilindro, esto no es esencial. En su lugar, se podría usar una válvula de retención que en cualquier momento solamente permita que la masa fundida circule a lo largo del canal de colada 28 en la dirección desde el tornillo sinfín al cilindro 34.

En el presente invento, el molde es un molde multi-impresión que tiene muchas cavidades. En ausencia de contrapresión convencionalmente sería imposible entregar la dosis correcta de la masa fundida a cada cavidad desde un tornillo sinfín común de alimentación.

Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden hacer otras diversas modificaciones al dispositivo de medida ilustrado y descrito, sin apartarse del alcance del invento especificado en las reivindicaciones incluidas como apéndice. Por ejemplo, aunque se ha mostrado un pistón con un movimiento alternativo de dirección lineal, alternativamente sería posible disponer de una cámara de trabajo de volumen variable definida por una paleta desplazable dentro de una ranura arqueada.

Claims (4)

1. Un dispositivo de medida para uso en una máquina de moldeo de plásticos que tiene unas cavidades de molde que se abren y se cierran por medio de unas platinas desplazables relativamente y unos medios para alimentar una masa fundida de plástico al interior de las cavidades, cuyo dispositivo comprende un bloque caliente (22) para interponerlo entre los medios (26) de alimentación y la cavidad (16) de molde, un cilindro (34) formado en el bloque (22) para cada una de las cavidades, un pistón (37) de simple efecto con movimiento alternativo fijado en cada cilindro (34), unos primeros conductos (28, 32) de paso formados en el bloque (22) para conectar los cilindros (34) a los medios (26) de alimentación, unos segundos conductos (32, 40) de paso formados en el bloque (22) para conectar cada cilindro (34) a la correspondiente cavidad (16) de molde, y unas válvulas (30) instaladas en dichos conductos (28, 32, 40) de paso para permitir que los cilindros (34) primero se llenen con la dosis deseada de la masa fundida de plástico mediante los medios (26) de alimentación sin que la masa fundida entre en las cavidades (16) de molde, y subsiguientemente para permitir que las dosis deseadas de la masa fundida de plástico, cuando se expulsan de los cilindros (34) por la acción de los pistones (37) fluyan desde los cilindros (34) hasta las respectivas cavidades (16) de molde sin volver a los medios (26) de alimentación, caracterizado porque cada pistón es desplazable dentro del cilindro correspondiente (34) por medio de un vástago (38) de pistón que sobresale del bloque caliente (22), y porque se ha provisto un tope ajustable (36) para limitar la carrera de cada pistón (37) con el fin de que la cantidad de la masa fundida de plástico inyectada en cada cavidad se ajuste independientemente de las otras cavidades.

2. Un dispositivo de medida como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que se han provisto mecanismos de accionamiento hidráulico, neumático o electromecánico para actuar sobre los vástagos (38) de pistón para hacer avanzar a los respectivos pistones (37) en el interior de sus cilindros (34).

3. Un dispositivo de medida como el reivindicado en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que, las válvulas están constituidas por válvulas (30) de carrete, cuyo carrete (44) tiene una primera posición que permite la comunicación solamente entre el cilindro correspondiente (34) y los medios (26) de alimentación, y una segunda posición que permite la comunicación solamente entre ese cilindro (34) y su correspondiente cavidad (16) de molde.

4. Un dispositivo de medida como el reivindicado en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que las válvulas incluyen válvulas de retención que solamente permiten circular a la masa fundida en la dirección que va desde los medios (26) de alimentación hasta el cilindro correspondiente (34).