ITMI20131556A1 - Gruppo di formatura di preforme di contenitori in materiale termoplastico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale

Forma oggetto del presente trovato un gruppo di formatura di preforme di contenitori in materiale termoplastico .

E' nota nella tecnica di confezionamento di prodotti liquidi in polvere e simili la necessità di realizzare contenitori in materiale termoplastico adatti a tale scopo .

E' anche noto che detti contenitori vengono formati in opportune macchine comprendenti uno stampo al cui interno viene iniettata una prefissata quantità di materiale che è successivamente sottoposto ad una prima deformazione meccanica di stampaggio per l'ottenimento di una cosiddetta "preforma", la quale è, a sua volta, successivamente sottoposta ad una soffiatura eventualmente preceduta da un condizionamento termico - per pervenire alla forma finale del contenitore. Tali fasi possono essere attuate in due distinte macchine (configurazione nota con la denominazione bi-stadio) o in una singola macchina (nota come monostadio).

E' anche noto che uno dei principali problemi connessi alla fase di stampaggio ad iniezione delle preforme è costituita dalla quantità di energia consumata per mantenere ermeticamente chiuso lo stampo contro l'azione di spinta, in senso contrario, causata dall'iniezione del materiale e dalla successiva discesa dei punzoni che determinano la formatura e la cavità interna delle singole preforme.

Tale consumo di energia si verifica sia per azionamenti di tipo idraulico o oleodinamico, sia per azionamenti a motore elettrico, in quanto in entrambi i casi è necessario che i corrispondenti cilindri o motori siano alimentati in pressione o in corrente per tutta la durata della fase di stampaggio, al fine di mantenere la necessaria coppia di chiusura dello stampo a contrasto delle elevate forze che tendono invece ad aprire quest'ultimo .

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un gruppo di formatura di preforme per contenitori in materiale termoplastico, che consenta un sostanziale risparmio energetico rispetto agli stampi di tecnica nota.

Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che tale gruppo di formatura sia di contenuti ingombri, di facile ed economica produzione ed assemblaggio e facilmente installabile presso qualunque macchina monostadio e/o bi-stadio di produzione di contenitori a partire da preforme ottenute per iniezione/stampaggio.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un gruppo di formatura di preforme di contenitori in materiale termoplastico secondo le caratteristiche di rivendicazione 1.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1 : una vista frontale , parzialmente sezionata, del gruppo di formatura di preforme secondo il presente trovato con stampo in fase di apertura ;

in figura 2 : una vista frontale analoga a quella di fig.l con stampo in fase di chiusura;

in figura 3 : una vista laterale in sezione schematica del gruppo di formatura di fig.1 e

in figura 4 : una vista da sopra del gruppo di fig.1 .

Come illustrato in fig.1 e assunta per sola comodità di descrizione e senza significato limitativo una terna di riferimento con direzioni rispettivamente longitudinale X-X, corrispondente alla direzione di avanzamento delle preforme dallo stampaggio allo scarico (evidenziato con linea a tratti in fig. 1), trasversale Y-Y ortogonale alla precedente e corrispondente alla larghezza della macchina e verticale Z-Z, ortogonale alle altre due e corrispondente alla direzione di apertura/chiusura dello stampo di formatura delle preforme, il gruppo di formatura di preforme 10a secondo il trovato comprende sostanzialmente:

-) una base 201 alla quale sono vincolate due coppie di colonne 202 (solo due delle quali sono visibili nelle figure 1-2) convenientemente disposte ai vertici di un poligono con lati paralleli alla direzione longitudinale X-X e a quella trasversale Y-Y (fig. 4).

Alla base 201 è anche vincolato un piatto 203a di supporto degli stampi femmina 203 che sono pertanto fissi, e ai quali viene alimentato il materiale termoplastico allo stato fluido tramite un sottostante gruppo 203b di distribuzione del materiale, alimentato tramite un iniettore schematizzato in 203c;

-) alla estremità superiore delle colonne 202 è fissato un ulteriore piatto 204 di supporto di una flangia 205 che porta il gruppo 300 di azionamento in traslazione di:

un controstampo 206 portante una pluralità di punzoni maschi 206a, coassiali agli stampi femmina 203, in modo che i punzoni 206 possano muoversi nei due sensi della direzione verticale Z-Z, per entrare/uscire nei/dai relativi stampi femmina 203 e quindi chiudere/aprire gli stessi in concomitanza con le fasi di iniezione+stampaggio/estrazione delle preforme 10a.

Tra lo stampo femmina 203 e il controstampo 206 è preferibilmente interposto un carrello 600 dotato di mezzi 610 di presa delle preforme 10a e atto alla movimentazione delle preforme 10a stesse dalla posizione di estrazione dallo stampo femmina ad una posizione, esterna allo stampo, di rilascio delle preforme per lo scarico o per un'eventuale successiva fase (non illustrata) di condizionamento e/o soffiaggio delle preforme per la formatura del contenitore finito.

La base inferiore 201 e il piatto superiore 204 sono trattenuti sulle colonne 202 da rispettivi dadi 201a,204a serrati su corrispondenti filettature di estremità delle colonne stesse.

Come risulterà meglio evidente nel seguito, la flangia 205 che porta il gruppo di azionamento 300, il controstampo 206a e il carrello 600 di presa e trasporto delle preforme finite sono mobili in traslazione nei due sensi della direzione verticale Z-Z da una posizione di apertura stampo ad una posizione di chiusura stampo e viceversa; i primi due sono guidati dalle colonne 202, mentre il carrello 600 è collegato ad un proprio gruppo (non dettagliato) di movimentazione sincronizzata con le altre movimentazioni dell'assieme che porta il controstampo 206.

In dettaglio il gruppo 300 di azionamento per la chiusura/apertura dello stampo di iniezione comprende una camma 301 calettata sull'albero 302a di un motore elettrico 302 (non visibile nelle viste di figure 1,2), ortogonale al piano X-Z contenente le direzioni longitudinale X-X e verticale Z-Z; in corrispondenza di ciascuna estremità 301a della camma 301 è prevista una rispettiva sede 301b nella quale è inserito uno spinotto 304 di incernieramento di una prima estremità 303a,305a di una biella rispettivamente superiore 303 e inferiore 305 nella direzione verticale Z-Z. L'altra estremità 303b della biella superiore 303 è incernierata al piano fisso superiore 204, solidale alle colonne 202, mentre l'altra estremità 305b della biella inferiore 305 è incernierata tramite uno spinotto 305c ad un elemento 306 di collegamento, solidale al controstampo 206 porta-punzoni 206a.

Con tale configurazione il funzionamento dello stampo di iniezione secondo il trovato è il seguente :

-) ad inizio ciclo (fig.1) la camma 301 è ruotata (in senso antiorario nell'esempio) dall'albero 302a del motore 302, in modo da essere portata ad una posizione sostanzialmente orizzontale (parallela all'asse longitudinale X-X) che determina:

-) il disporsi delle due bielle 303,305 in posizione angolarmente sfalsata rispetto alla verticale Z-Z e quindi il richiamo verso l'alto della flangia 205, che porta il gruppo 300 di azionamento - richiamo determinato dalla rotazione della prima biella superiore 303 attorno ai rispettivi spinotti fisso 303b e di camma 304 nonché il contemporaneo richiamo verso l'alto del controstampo 206 porta-punzoni 206a, determinato dalla rotazione della biella inferiore 305 attorno ai rispettivi spinotti 304 di camma e 305c di collegamento al controstampo 206;

contemporaneamente il carrello 600 di presa delle preforme è a sua volta sollevato dal proprio azionamento, sincronizzato con quello delle due bielle ;

per la chiusura dello stampo si aziona l'albero 302a del motore in senso contrario (orario nell'esempio), determinando la coerente rotazione della camma 301 e quindi la contemporanea rotazione delle due bielle rispettivamente superiore 303 e inferiore 305;

in tale fase la rotazione della biella superiore 303 fa traslare verso lo stampo femmina 203 la flangia 205 che porta il gruppo di azionamento 300, mentre la biella inferiore 305 fa scendere verso lo stampo femmina, fisso, il controstampo 206;

oltre che dal controllo del motore 302, la corsa della biella superiore 303 e quindi della camma 301 e della biella inferiore 305 è convenientemente limitata da un fermo meccanico 400 di fine corsa, solidale al piatto superiore 204 e regolabile nella direzione longitudinale X-X tramite mezzi a vite durante tale fase anche il carrello 600, che porta mezzi di presa delle preforme, scende verso lo stampo femmina 203 venendo attraversato nella direzione verticale dai punzoni 206a del controstampo 206, in modo che durante la fase di stampaggio il collarino della preforma sia formato tra le ganasce dei mezzi di presa solidali al carrello; con tale soluzione, a stampaggio terminato, le preforme sono già trattenute dal carrello che, traslando nella direzione longitudinale X-X, può portarle allo scarico.

Come illustrato in fig.2, in fase di chiusura stampo, la biella superiore 303, la camma 301 e la biella inferiore 305, si arrestano con un posizionamento in linea, parallelamente alla direzione verticale Z-Z, determinando una posizione dei tre elementi tale da generare una forza meccanica verticale di contrasto alle forze interne allo stampo, le quali tendono invece ad aprire lo stesso durante la fase di iniezione e stampaggio. La stabilità della posizione in linea delle bielle essendo anche coadiuvata dai mezzi di fine corsa 400.

Tale forza meccanica resistente, che si scarica sulla piastra superiore fissa 204 solidale alle quattro colonne 202, consente, in sostanza, di sospendere l'alimentazione del motore elettrico al quale non è più richiesto di opporsi con la propria coppia alle forze interne di apertura dello stampo. Ciò significa che per tutta la durata della iniezione e dello stampaggio viene alimentata al motore una corrente ridotta atta al solo mantenimento in posizione della camma, a coppia nulla; conseguentemente, tenendo presente che il gruppo di stampaggio di preforme secondo il trovato è normalmente inserito in macchine di produzione che lavorano sostanzialmente in continuo, anche su tre turni, si determina un elevatissimo risparmio di energia - quantificabile nell'ordine del 70-85% rispetto a stampi convenzionali noti nella tecnica. A solo titolo di esempio se si considera che le forze di pressione in apertura sono dell'ordine di 20-25ton si può calcolare un risparmio energetico su un ciclo produttivo continuo di otto ore dell'ordine dei 50kW.

Risulta pertanto come il gruppo di stampaggio di pre-forme secondo il trovato consenta di generare elevate forze di chiusura dello stampo senza determinare conseguenti elevati consumi energetici a vantaggio della riduzione dei costi di produzione e dell'inquinamento ambientale.

Benché descritta nel contesto di una forma di realizzazione preferita e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si prevede che varianti costruttive possano essere apportate in fase di attuazione pratica, così ad esempio il fermo meccanico 400 potrà essere sostituito da un circuito elettronico di fermo collegato alla rotazione dell'albero motore, così come possono essere variati i vari orientamenti relativi, s'intende tuttavia che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di formatura di preforme (10a) in materiale termoplastico comprendente almeno uno stampo di iniezione/stampaggio con almeno un semistampo femmina (203) fisso e almeno un controstampo maschio (206,206a) mobile in traslazione secondo una direzione verticale (Z-Z) da una posizione di apertura stampo ad una posizione di chiusura stampo, e un gruppo (300) di azionamento in traslazione del controstampo (206) caratterizzato dal fatto che detto gruppo (300) di azionamento comprende: + una flangia (205) di supporto del gruppo (300) stesso, mobile in traslazione nei due sensi della direzione verticale (Z-Z) da una prima posizione sollevata di apertura stampo ad una seconda posizione abbassata di chiusura stampo e viceversa; una camma (301) rotante attorno ad un albero motore (302a) ortogonale alla direzione verticale (Z-Z) da una posizione corrispondente alla apertura dello stampo ad una posizione corrispondente alla chiusura dello stampo e viceversa; + una biella (303) superiore incernierata ad un perno fisso (303b) e ad una prima estremità (301a) della camma (301); + una biella (305) inferiore incernierata alla altra estremità (301a) della camma (301) e al controstampo maschio (206), e dal fatto che in corrispondenza della posizione di chiusura stampo la camma (301), la biella superiore (303) e la biella inferiore (305) sono tra loro allineate secondo una direzione parallela alla direzione verticale (Z-Z).
2. 2 . Gruppo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto albero motore (302a) è l'albero di un motore elettrico (302).
3. 3 . Gruppo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende: -) una base (201) alla quale sono vincolate due coppie di colonne (202) convenientemente disposte ai vertici di un poligono con lati paralleli ad una direzione longitudinale (X-X) e ad una direzione trasversale (Y-Y).
4. 4. Gruppo secondo rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che dette colonne guidano il moto del gruppo (300) di azionamento e del controstampo (206) lungo la direzione verticale (Z-Z) di apertura/chiusura stampo.
5. 5. Gruppo secondo rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che alla base (201) sono vincolati: - un piatto (203a) di supporto degli stampi femmina (203) fissi, e un sottostante gruppo (203b) di distribuzione agli stampi femmina (203) del materiale termoplastico allo stato fluido.
6. 6. Gruppo secondo rivendicazione 3 o 4 o 5 caratterizzato dal fatto che alla estremità superiore delle colonne (202) è fissato un ulteriore piatto (204) di supporto del perno fisso (303b) della biella superiore (303).
7. 7 . Gruppo secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende un fermo meccanico (400) di fine corsa, solidale al piatto superiore (204) e regolabile nella direzione longitudinale (X-X), per la limitazione della corsa della biella superiore (303).
8. 8. Gruppo secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che l'estremità (305b) inferiore della biella inferiore (305) è incernierata tramite uno spinotto (305c) ad un elemento (306) di collegamento, solidale al controstampo (206).
9. 9. Gruppo secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che, nell'uso, tra lo stampo femmina (203) e il controstampo (206) è interposto un carrello (600) dotato di mezzi (610) di presa e movimentazione delle preforme (10a) dalla posizione di estrazione dallo stampo femmina ad una posizione di rilascio, esterna allo stampo.