ITMI20002835A1 - Gruppo di iniezione perfezionato per presse ad iniezione di materialiplastici - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“GRUPPO DI INIEZIONE PERFEZIONATO PER PRESSE AD INIEZIONE DI MATERIALI PLASTICI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un gruppo di iniezione perfezionato per presse ad iniezione di materiali plastici.

Secondo la tecnica nota, nel procedimento di stampaggio ad iniezione, vengono impiegate presse o dispositivi di stampaggio ad iniezione in cui resine, costituite da materiali plastici, vengono riscaldate per essere portate allo stato fuso in un cilindro di riscaldamento e vengono iniettate, ad alta pressione, in una cavità di uno stampo in modo da riempire lo stampo. La resina allo stato fuso viene raffreddata entro lo stampo in modo tale da indurirsi e formare il prodotto stampato. A questo punto lo stampo viene aperto e viene estratto il prodotto stampato che può essere portato allo stoccaggio o a fasi successive di lavorazione.

Il dispositivo di stampaggio ad iniezione comprende un gruppo di stampaggio e un gruppo di iniezione. Il gruppo di stampaggio comprende generalmente due semi-stampi montati rispettivamente su una piastra fissa e su una piastra mobile, in modo che lo stampo possa essere aperto e chiuso facendo avanzare e retrarre la piastra mobile.

In Fig. 1 viene mostrato schematicamente un gruppo di iniezione secondo la tecnica nota, nel suo complesso indicato con il numero di riferimento 100. Il gruppo di iniezione 100 comprende un cilindro di riscaldamento 2 per portare allo stato fuso le resine alimentate attraverso una tramoggia 3, e un ugello di iniezione 4 per iniettare il materiale fuso entro la cavità dello stampo. All’interno del cilindro di riscaldamento 2 si trova una vite di plastificazione 5 che deve compiere un movimento rotatorio attorno al proprio asse per la plastificazione delle resine e un movimento traslatorio di avanzamento per l’iniezione del materiale fuso e di retrazione per consentire l’inserimento delle resine dalla tramoggia 3.

La vite di plastificazione 5 è movimentata mediante un sistema di motori elettrici. Per il movimento di traslazione della vite di plastificazione 5 è previsto un sistema vite-madrevite, in cui una vite 6 si impegna entro una madrevite 7. La madrevite 7 è azionata da un motore 8 mediante un riduttore 9 fissato al telaio 10 della macchina. Alla vite 6 è impedito il movimento di rotazione attorno al proprio asse tramite un dispositivo anti-rotazione. Tale dispositivo anti-rotazione comprende un’asta 1 1 fissata alla vite 6 e un blocco d’arresto 12 fissato al telaio 10 della macchina. In tal modo l’asta 11 andando in battuta contro il blocco d’arresto 12 impedisce la rotazione della vite 6 consentendo solo la traslazione. In conformità, azionando in un senso o nel senso opposto il motore elettrico 8 si consente l’avanzamento o la retrazione della vite 6 che trascina con sé la vite di plastificazione 5.

Per quanto concerne il movimento di rotazione della vite di plastificazione 5, esso è ottenuto mediante un albero scanalato 13, collegato mediante un giunto alla vite di plastificazione 5. L’albero scanalato 13 si impegna entro una bussola di scorrimento 14 messa in rotazione da un motore elettrico 15 mediante un riduttore 16 fissato al telaio 10 della macchina. L’albero scanalato 13 è disaccoppiato dalla vite 6 mediante un gruppo di cuscinetti 17, in modo tale che il movimento di rotazione della vite di plastificazione 5 possa essere indipendente dal movimento di traslazione.

I motori elettrici 8 e 15 sono dotati rispettivamente di sensori tipo encoder 18 e 19 per eseguire le regolazioni di velocità richieste nelle varie fasi del ciclo di lavoro.

Il gruppo di iniezione 100, secondo la tecnica nota, descritto sopra, presenta un inconveniente, dovuto al fatto che ciascun motore elettrico 8 o 15 è dedicato o alla fase di traslazione o alla fase di rotazione della vite di plastificazione 5. Pertanto la potenza da installare per ciascun motore è pari alla potenza massima richiesta per la fase a cui esso è associato. Conseguentemente, durante la fase di traslazione della vite di plastificazione 5 si avrà un sovracaricamento del motore 8 mentre il motore 15 rimane inattivo, invece durante la fase di rotazione della vite di plastificazione 5 si avrà un sovracaricamento del motore 15 mentre il motore 8 rimane inattivo. Questo comporta un eccessivo spreco energetico e una veloce usura dei motori che praticamente lavorano sempre a potenza massima.

Scopo dell’invenzione è di eliminare tali inconvenienti fornendo un gruppo di iniezione perfezionato per presse ad iniezione di materiali plastici che sia pratico, economico, versatile e di semplice realizzazione.

Questo scopo è raggiunto in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il gruppo di iniezione elettrico per presse ad iniezione di materiali plastici secondo l’invenzione prevede una vite di plastificazione connessa ad una vite di movimentazione.

La vite di movimentazione preferibilmente è una vite a ricircolo di sfere ed è movimentata in rotazione da un motore principale accoppiato ad essa e montato su un supporto scorrevole orizzontalmente sul telaio della macchina per seguire il movimento di traslazione della vite di movimentazione.

Una madrevite, in impegno con la vite di movimentazione, è montata sul telaio della macchina mediante cuscinetti ed è azionata in rotazione da un motore ausiliario. La madrevite può ruotare nel solo senso di rotazione previsto per la vite di plastificazione, nel senso opposto è bloccata da un sistema di antirotazione.

L’accoppiamento tra la vite di movimentazione e la vite di plastificazione avviene mediante un giunto su cui sono calettati un cuscinetto reggispinta e una ruota libera che trasmette la rotazione nel solo senso della plastificazione.

Il movimento di traslazione pura della vite di plastificazione per la fase di iniezione viene ottenuto bloccando la madrevite e azionando il motore principale che facendo ruotare la vite di movimentazione impartisce il suo avanzamento.

Nella fase di plastificazione, in cui la vite di plastificazione deve ruotare indietreggiando gradualmente, si inverte il senso di rotazione del motore principale che consente di rendere solidale la vite di movimentazione con la vite di plastificazione. La madrevite invece viene movimentata dal motore elettrico ausiliario attraverso un riduttore che provvede solo a pilotare un corretto arretramento della vite di plastificazione.

Questo sistema presenta diversi vantaggi rispetto ai sistemi noti. Infatti il gruppo di iniezione secondo l’invenzione presenta un meccanismo di attuazione basato principalmente sull’utilizzo di un solo azionamento elettrico di potenza, costituito dal motore principale collegato in presa diretta con la vite di movimentazione. Il motore principale è dimensionato per poter realizzare sia la fase di iniezione che la fase di plastificazione senza un oneroso stadio di riduzione.

Il controllo del processo produttivo, inoltre risulta molto semplice perché affidato al pilotaggio del solo motore principale per l’iniezione, mentre per la plastificazione si effettua un controllo della contropressione sul motore ausiliario.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme puramente esemplificative e quindi non limitative di realizzazione illustrate nei disegni annessi in cui:

la Fig. 1 è una vista schematica, in alzato, parzialmente in sezione assiale, illustrante un gruppo di iniezione secondo la tecnica nota;

la Fig. 2 è una vista, come Fig. 1, illustrante una prima forma di realizzazione di un gruppo di iniezione secondo l’invenzione;

la Fig. 3 è una vista, come Fig. 1, illustrante una seconda forma di realizzazione di un gruppo di iniezione secondo l’invenzione.

Con l’ausilio delle Figure viene descritto il gruppo di iniezione per presse ad iniezione di materiali plastici secondo l’invenzione.

In Fig. 2 viene mostrata schematicamente una prima forma di realizzazione di un gruppo di iniezione, secondo l’invenzione, nel suo complesso indicato con il numero di riferimento 1. Elementi uguali o corrispondenti a quelli già illustrati in Fig. 1 (relativi al gruppo di plastificazione 100 secondo la tecnica nota) vengono indicati con gli stessi numeri di riferimento.

Nel gruppo di plastificazione 1 secondo l’invenzione, la vite di plastificazione 5 è collegata mediante un primo giunto 20 ed un secondo giunto 40 ad una vite di movimentazione 30. Il primo giunto 20 è solidale alla vite di plastificazione 5 e il secondo giunto 40 è solidale alla vite di movimentazione 30. Tra primo giunto 20 e il secondo giunto 40 sono interposti un cuscinetto reggispinta 50 e una ruota libera 60. La ruota libera 60 funge da sistema antirotazione, vale a dire consente la rotazione relativa del secondo giunto 40 rispetto al primo giunto 20 in un senso e non nel senso opposto.

La vite di movimentazione 30 è collegata mediante il secondo giunto 40 ad un motore elettrico principale 42. In particolare, il secondo giunto 40 è fissato solidalmente al rotore 41 del motore elettrico principale 42. Invece lo statore 43 del motore elettrico principale è fissato ad una carcassa 44 supportata da una guida profilata 70 montata scorrevole su un binario 71 solidale al telaio 10 della macchina. Tra la carcassa 44 e il primo giunto 20 sono interposti cuscinetti 81 e una ruota libera 80 fungente da sistema antirotazione.

La parte filettata della vite di movimentazione 30 si impegna in una rispettiva madrevite 31 azionata da un motore elettrico ausiliario 32 tramite un riduttore 33. La madrevite 31 è supportata, mediante interposizione di cuscinetti 37, dal telaio 10 della macchina. Tra l’albero 39 del motore ausiliario 32 e il telaio 10 della macchina è interposta una ruota libera 34 fungente da sistema antirotazione.

Nell’estremità posteriore della vite di movimentazione 30 è posizionata la testa 35 di un tirante 38 (mostrato tratteggiato) passante internamente alla vite di movimentazione 30 per connettersi al giunto primo 20 solidale alla vite di plastificazione 5. Tra l’estremità posteriore della vite di movimentazione 30 e la testa 35 del tirante 38 è interposto un cuscinetto reggispinta 36, che consente rotazione relativa tra la vite di movimentazione 30 e il complesso primo giunto 20 -tirante 38.

In seguito viene descritto il funzionamento del gruppo di iniezione 1.

Fase di iniezione.

Nella fase di iniezione, la vite di plastificazione 5 deve poter traslare in avanti per spingere il materiale fuso verso lo stampo. A tale scopo viene azionato il solo motore principale 42, il cui rotore 41 ruota in senso orario (visto da destra nella figura) trascinando in rotazione il secondo giunto 40 che a sua volta fa ruotare la vite di movimentazione 30 rìgidamente connessa ad esso.

La madrevite 31 tenderà a ruotare nello stesso senso della vite di movimentazione 30, poiché è trascinata in rotazione dalla vite di movimentazione 30. Conseguentemente la madrevite 31 mette in rotazione il riduttore 33 e l’albero motore 39 fino a quando il sistema di antirotazione 34, montato sull’albero motore 39, non entrerà in blocco.

Ottenuto il bloccaggio della madrevite 31, la vite di movimentazione 30 continua a ruotare entro la madrevite 31 che rimane ferma. Poiché la vite di movimentazione 30 è destrorsa, essa traslerà verso sinistra (nella figura) spingendo attraverso il cuscinetto 50, il primo giunto 20 con la vite di plastificazione 5.

Per far si che il movimento venga portato a termine, lo statore 43 del motore elettrico principale deve poter sempre interagire con il suo rotore 41, quindi anche lo statore 43 dovrà essere solidale all’avanzamento con la vite di movimentazione 30 durante la sua traslazione. A tale scopo, Io statore 43 è incassato sulla carcassa 44 appoggiata sulla guida 70 che permette la traslazione lungo il binario 71. La guida 70, inoltre, consente di avere una coppia di reazione tale da impedire la rotazione della carcassa 44. Il sistema antirotazione 60, in questa fase, è li ruotare e permette un movimento rotatorio relativo, attraverso il cuscinetto reggispinta 50, tra il gruppo rotore 41 -vite di movimentazione 30 e il primo giunto 20.

Poiché i carichi assiali in gioco sono rilevanti la carcassa 44 potrebbe essere trascinata in rotazione dalla forte pressione che si crea tra gli elementi volventi e le piste di rotolamento del cuscinetto reggispinta 50. Per evitare che tutto ciò alteri lo svolgersi della fase di iniezione si predispone un sistema in grado di fornire una coppia per contrastare questa tendenza alla rotazione. Il sistema agisce direttamente sul giunto 20 attraverso il dispositivo di antirotazione 80 che impedisce la rotazione del giunto 20 rispetto alla carcassa 44.

In questo modo la coppia, eventualmente trasmessa dalla rotazione del rotore 41 sarà bilanciata dalla reazione sulle guide profilate 70. Da notare che il sistema di antirotazione 80 risulta in blocco quando il dispositivo di antirotazione 60 risulta libero in caso di avanzamento e viceversa, per consentire la fase di plastificazione. E interessante notare come il verso della coppia trasmessa dal cuscinetto 50 al giunto 20 sia opposto al verso della coppia di reazione dello statore 43 e quindi le coppie pur scaricandosi sulla stessa struttura non aggraveranno i carichi sulle guide profilate 70.

Il controllo della velocità di iniezione viene ottenuto mediante la regolazione della velocità di rotazione del motore principale 42, tramite un opportuno azionamento, non mostrato.

Fase di plastificazione

Nella fase di plastificazione la vite di plastificazione 5 deve eseguire un movimento di rotazione attorno al proprio asse. In questa fase la vite di plastificazione 5 deve poter contemporaneamente ruotare e traslare arretrando man mano che il materiale plastico viene accumulato alla sua estremità anteriore. La vite di plastificazione 5 deve garantire sul materiale plastico una pressione costante ma regolabile, al fine di poterlo compattare.

Il rotore 41 del motore principale 42 ruota in senso antiorario (visto da destra in figura), vale a dire inverte il suo senso di rotazione rispetto alla fase di iniezione. In questo caso il primo giunto 20 e il secondo giunto 40 si mantengono solidali grazie al blocco di rotazione impartito dalla ruota libera 60. Conseguentemente si ha un corpo rotante unico costituito dal rotore 41, dai giunti 20 e 40 e dalle viti di plastificazione 5 e di movimentazione 30. In tal modo il primo giunto 20 impartisce la rotazione antioraria alla vite di plastificazione 5 e quindi ha inizio la fase di plastificazione.

Il controllo della traslazione della vite di plastificazione 5 viene ottenuto agendo sulla madrevite 31 tramite il motore ausiliario 32. In tal modo la madrevite 31 ruoterà a velocità sostanzialmente differente dalla vite di movimentazione 30, generando su di essa i movimenti necessari a consentirle di ruotare con opportuni arretramenti.

Si realizza un sistema ad anello chiuso confrontando il valore indicativo della pressione del materiale plastico richiesto dal processo e il valore reale letto mediante un trasduttore di pressione posto sulla camera di iniezione. Tale sistema ad anello chiuso è in grado di pilotare il motore ausiliario 32 affinché questo mantenga dapprima un valore di velocità della madrevite 3 1 uguale a quello della vite di movimentazione 30 per ottenere un accumulo di materiale nella camera di iniezione (la vite di plastificazione 5 in questo modo non arretra) sino a quando non viene raggiunto il valore di pressione stabilito. Oltre questo istante il sistema deve prevedere una velocità relativa tra madrevite 31 e vite di movimentazione 30 in modo da far arretrare la vite di movimentazione 30 stessa in conformità al valore di pressione raggiunto dall’azione della vite di plastificazione sul materiale fuso.

Questa serie di componenti di asservimento della madrevite permettono di effettuare anche la traslazione di ritorno vite di plastificazione 5 che viene realizzata attraverso il bloccaggio della madrevite 31 ad opera del motore ausiliario 32 durante la rotazione della vite di movimentazione 30 (con lo stesso verso della fase di plastificazione).

Con riferimento alla Fig. 3, viene descritta una seconda forma di realizzazione dell’invenzione in cui elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti nella prima forma di realizzazione, vengono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione.

In Figg. 3 viene mostrato un gruppo di iniezione 200, in cui una variante costruttiva rispetto alla prima forma di realizzazione è costituita dall’utilizzo di un motore elettrico convenzionale 120, come motore principale, con un riduttore 121 per Γ asservimento della vite di movimentazione 30.

Come rappresentato schematicamente in Fig. 3, le varianti del sistema sono costituite dalla vite di movimentazione 30 che è collegata al motore principale 120 mediante il riduttore 121. Il motore 120 e il riduttore 121 sono integrati in una struttura di supporto 123 supportata da una guida 124 che può scorrere orizzontalmente su un binario 122 solidale al telaio 10 della macchina. Infatti il riduttore 121 prevede sull’albero di uscita un’accoppiamento fisso con la sezione terminale della vite di movimentazione 30 ed essendo montato scorrevole sulla guida 124, il riduttore 121 può seguire la sezione d’impegno della vite 30 anche durante la traslazione della stessa.

La connessione tra la vite di plastificazione 5 e la vite di movimentazione 30, avviene mediante il primo giunto 20 ed il secondo giunto 40 interfacciati dal cuscinetto reggispinta 50 e dal sistema di antirotazione 60.

Il primo giunto 20 viene sorretto da un supporto 144 con Γ interposizione di un dispositivo di antirotazione 180 e di cuscinetti reggispinta 181. Il supporto 144 è montato su una guida 170 che può scorrere orizzontalmente sul binario 71 solidale al telaio 10 della macchina. In tal modo la coppia eventualmente trasmessa dal cuscinetto 50 sarà bilanciata dalla reazione della guida 170.

Alle presenti forme di realizzazione dellinvenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di iniezione (1, 200) per presse ad iniezione di materiale plastico, comprendente una vite di plastificazione (5) che esegue un movimento traslatorio di avanzamento durante la fase di iniezione del materiale plastico entro una cavità di uno stampo e un movimento rotatorio attorno al proprio asse e rototraslatorio di rotazione attorno al proprio asse e retrazione durante la fase di plastificazione del materiale plastico e due motori elettrici (42; 120, 32) agenti su mezzi di movimentazione atti a conferire a detta vite di plastificazione (5) detti movimenti traslatorio, rotatorio e roto-tras latorio, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione della vite di plastificazione (5) comprendono una vite di movimentazione (30) connessa, mediante mezzi di connessione (40, 20), a detta vite di plastificazione (5) e detti due motori elettrici comprendono un motore principale (42; 120) e un motore ausiliario (32) per impartire i movimenti rotatorio, traslatorio e roto-traslatorio della vite di plastificazione e per la regolazione del movimento roto-traslatorio della vite di plastificazione.
2. 2. Gruppo di iniezione (1, 200) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di connessione comprendono un primo giunto (20) solidale alla vite di plastificazione (5) ed un secondo giunto (40) solidale alla vite di movimentazione (30), collegati fra loro da mezzi (60) che ne consentono una rotazione reciproca in un senso soltanto.
3. 3. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che tra detto primo giunto (20) e detto secondo giunto (40) sono interposti un cuscinetto reggispinta (50) e una ruota libera (60) fungente da dispositivo antirotazione per consentire la rotazione relativa di un giunto rispetto all' altro in un senso e non nel senso opposto.
4. 4. Gruppo di iniezione (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto motore principale (42) comprende un rotore (41) fissato solidalmente a detto secondo giunto (40) e uno statore (43) solidale ad una carcassa (44) supportata da una guida (70) montata scorrevole su un binario (71) solidale al telaio fisso (10) della macchina.
5. 5. Gruppo di iniezione (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta carcassa (44) del motore principale (42) accoglie in modo girevole detto primo giunto (20) mediante interposizione di cuscinetti (81) e ruota libera (80) fungente da dispositivo antirotazione, consentendo la rotazione relativa di detto primo giunto (20) rispetto alla carcassa (44) in un senso e non nel senso opposto.
6. 6. Gruppo di iniezione (200) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto motore principale (120) comprende un riduttore (121) provvisto di una madrevite che si impegna con una sezione di detta vite di movimentazione (30).
7. 7. Gruppo di iniezione (200) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto motore principale (120) e detto motoriduttore (121) sono supportati da una struttura (123) supportata da una guida (124) montata scorrevole su un binario (122) solidale al telaio fisso (10) della macchina.
8. 8. Gruppo di iniezione (200) secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un supporto (144) montato girevole su detto primo giunto (20), mediante interposizione di cuscinetti (181) e ruota libera (180) fungente da dispositivo antirotazione, detto supporto (144) essendo supportato da una guida (170) montata scorrevole su un binario (71) solidale al telaio fisso (10) della macchina.
9. 9. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore ausiliario (32) comprende un motoriduttore (33) che movimenta una madrevite (31) che si impegna in una sezione di detta vite di movimentazione (30).
10. 10. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto motoriduttore (33) è montato solidalmente su detto telaio fisso (10) della macchina.
11. 11. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto che detto motore ausiliario (32) comprende un albero motore (39) collegato a detto motoriduttore (33) e tra detto albero motore (39) e detto telaio fisso (10) della macchina è interposta una ruota libera (34) fungente da dispositivo antirotazione, consentendo la rotazione dell’albero motore (39) in un senso e non nel senso opposto.
12. 12. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi tiranti (38) che collegano detto primo giunto (20) a detta vite di movimentazione (30) per tirare detto primo giunto (20) durante il movimento di retrazione di detta vite di movimentazione (30).
13. 13. Gruppo di iniezione (1; 200) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi tiranti (38) passano assialmente al’interno di detta vite di movimentazione (30) e prevedono uno testa (35) posizionata nellestremità posteriore della vite di movimentazione (30) previa interposizione di cuscinetti (36).