ITMI982470A1 - Dispositivo e metodo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavistampati ad iniezione - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“DISPOSITIVO E METODO DI RAFFREDDAMENTO ED ESTRAZIONE DI CORPI CAVI STAMPATI AD INIEZIONE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo e un metodo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione.

Tale invenzione si riferisce in particolare a un sistema di raffreddamento per quei corpi cavi comunemente chiamati preforme in materiale termoplastico come PS, PC, PVC, PET, ecc., destinati a quei settori commerciali, dove si rende necessario sostituire il vetro a causa del suo elevato grado di fragilità, quali ad esempio, contenitori per cosmetici e prodotti per la toilette, per medicinali o prodotti farmaceutici, contenitori per prodotti alimentari a basso pl-l, in particolare bottiglie per acqua e bevande in genere, contenitori per prodotti riutilizzabili, contenitori che presentano colli speciali, troppo complessi per poter essere prodotti con altri metodi.

Attualmente la lavorazione di corpi cavi a base di resine sintetiche si basa su due stadi indipendenti: stampaggio per iniezione e stampaggio per soffiatura. Nella fase di iniezione le resine sintetiche vengono fuse da uno stadio solido ad uno stadio semi-liquido. Il materiale fuso viene iniettato in stampi o piccole cavità in modo tale da assumere la forma di un piccolo cilindro vuoto chiuso ad una estremità che costituisce la preforma. Tali preforme vengono espulse dallo stampo, raffreddate e quindi mediante nastro trasportatore mandate allo stoccaggio.

Le preforme vengono prelevate dallo stoccaggio e inviate verso la seconda fase di stampaggio per soffiatura. In questa seconda fase la preforma viene scaldata fino ad una temperatura tale da permettere che essa sia stirata e modellata per soffiatura alTintemo di un determinato stampo, in modo da ottenere la forma desiderata. Il contenitore cavo, nella sua forma finale, viene raffreddato, stoccato e quindi risulta essere pronto per essere immesso sul mercato.

Attualmente, secondo la tecnica nota, durante la fase di iniezione le preforme vengono prelevate dai loro stampi, ad una temperatura di circa 70° C, mediante una mano di presa. Tale mano di presa è costituita da una struttura a piastra recante degli alloggiamenti cavi in cui vengono risucchiate le preforme mediante aspirazione. Nella mano di presa le preforme, a contatto con laria, subiscono un primo raffreddamento raggiungendo una temperatura di circa 60°C.

Tramite una piastra di estrazione le preforme vengono prelevate dalla mano di presa e posizionate in una di una pluralità di stazioni di raffreddamento, normalmente tre, nelle quali esse raggiungono una temperatura di circa 30÷40°C, che risulta essere sufficientemente bassa per evitare una deformazione delle preforme durante il loro trasporto su un sottostante nastro trasportatore, sul quale vengono scaricate, verso l’unità di stoccaggio.

In pratica la piastra di estrazione scarica una stampata per volta nelle stazioni di raffreddamento successive, in modo da consentire un più lungo tempo di permanenza delle preforme nelle rispettive stazioni e garantire quindi un raffreddamento adeguato, che non sarebbe possibile con l impiego di una sola stazione. Questa soluzione presenta diversi inconvenienti, dovuti all’ eccessivo ingombro delle stazioni di raffreddamento e all’eccessivo costo dellimpianto idraulico che deve servire tali stazioni.

Per ovviare a tali inconvenienti, alcuni impianti di stampaggio per iniezione noti usano una mano di presa sovradimensionata in grado di alloggiare un numero di preforme multiplo del numero degli stampi. In tal modo, ogni stampata viene tenuta più a lungo sulla mano di presa e spostata avanti e indietro insieme ad essa, prima di essere prelevata dalla piastra di estrazione

Questo sistema, però, oltre a presentare costi elevati, non consente di raggiungere elevate velocità di produzione a causa della grande massa inerziale da spostare. Inoltre, come per gli altri metodi noti si ha soltanto un raffreddamento esterno delle preforme, che vengono espulse con una temperatura interna ancora piuttosto elevata.

Scopo dell’ invenzione è di eliminare tali inconvenienti fornendo un dispositivo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione poco ingombrante, economico e di semplice realizzazione.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione in grado di garantire un loro veloce ed uniforme raffreddamento.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con un dispositivo come detto nella rivendicazione 1 e un metodo come detto nella rivendicazione 13.

Ulteriori caratteristiche dellinvenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Nel dispositivo secondo l’invenzione, le preforme vengono prelevate dagli stampi mediante una mano di presa presentante delle cavità in cui vengono risucchiate le preforme e raffreddate mediante un impianto di raffreddamento idraulico. La mano di presa porta le preforme in una posizione di fronte ad una piastra di raffreddamento ed estrazione presentante una pluralità di ugelli per accogliere le preforme. Tali ugelli vengono raffreddati facendo circolare al loro interno, attraverso un impianto idraulico, un fluido di raffreddamento.

La piastra di estrazione e raffreddamento viene traslata verso la mano di presa in modo tale che gli ugelli entrino dentro le preforme. Quindi la piastra di estrazione viene fatta stazionare in tale posizione, in modo che ogni preforma subisca contemporaneamente un raffreddamento interno dovuto allo scambio di calore con l’ugello della piastra di estrazione e un raffreddamento esterno dovuto allo scambio di calore con la mano di presa. Quindi la piastra di estrazione viene retratta, trattenendo sugli ugelli le preforme che sono state raffreddate uniformemente e quindi possono essere espulse mediante appositi estrattori e inviate verso lo stoccaggio.

Appare evidente che il dispositivo e metodo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione secondo l’invenzione, permettendo di raffreddare contemporaneamente internamente e esternamente le preforme, presenta numerosi vantaggi.

Infatti, non solo si ottiene un migliore e più uniforme raffreddamento delle preforme, ma anche si riescono ad avere tempi di raffreddamento delle stesse notevolmente inferiori se paragonati ai tempi di raffreddamento conseguiti macchine secondo la tecnica nota. Ciò consente di avere, in produzione, tempi ciclo molto bassi e quindi un maggior numero di pezzi prodotti nell’ unità di tempo. Conseguentemente possono essere minimizzate dimensioni e ingombro della mano di presa e della piastra d’estrazione, con il risultato di notevoli vantaggi economici, soprattutto nella gestione dellimpianto idraulico e dei dispositivi di movimentazione della macchina.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma puramente esemplificativa, e quindi non limitativa di realizzazione, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 rappresenta una vista in elevazione laterale del dispositivo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione, secondo l’invenzione;

la Fig. 2A è una vista in sezione di una mano di presa e una piastra di raffreddamento ed estrazione , secondo la linea di sezione II-II di Fig. 1 ;

le Figg. 2B-2D sono viste in sezione, come Fig. 2A, illustranti varie fasi del processo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione, secondo l’invenzione;

la Fig. 3 è una vista in esploso di un ugello di raffreddamento della piastra di raffreddamento ed estrazione.

Con l’ausilio delle figure viene descritto il dispositivo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi 1 stampati ad iniezione, secondo l invenzione, mediante una pressa non mostrata nelle figure annesse.

Dopo ciascuna stampata una mano di presa 2, dotata di un movimento rettilineo alternativo, si incarica del prelevamento delle preforme dagl ì stampi aperti

La mano di presa 2 è costituta da una piastra sostanzialmente rettangolare nella quale è posizionata una pluralità di corpi 3 presentanti cavità 3 a atte ad accogliere le preforme 1 ottenute da una stampata.

Con riferimento a Fig. 2 A, in ciascuna corpo 3 è ricavato un condotto 200 collegato all’impianto pneumatico della macchina. In tal modo, azionando l’impianto pneumatico, mediante aspirazione di aria, le preforme vengono risucchiate dagli stampi della pressa nelle cavità 3 a, in cui sono alloggiate dalla parte del fondo, mentre il collo delle preforme si dispone all’esterno (Figg. 1 e 2A). La ritenzione delle preforme nelle cavità 3a della mano di presa 2 è assicurata dal vuoto in esse creato.

La mano di presa presenta due condotti 201 e 202 rispettivamente per l’ingresso e l’uscita del fluido di raffreddamento. I condotti 201 e 202 sono comunicanti con un vano 203, interno alla mano di presa 2 e circondante i corpi 3. Il fluido di raffreddamento, proveniente dall’impianto idraulico della macchina, attraverso il condotto 201, entra nel vano 203 e raffredda per scambio di calore i corpi 3 che a loro volta raffreddano esternamente le preforme 1 alloggiate al loro interno. Il liquido di raffreddamento, dopo aver acquistato calore, esce dal condotto 202 per essere nuovamente raffreddato e tornare in ricircolo.

Dei mezzi d’azionamento ad elevata precisione, come ad esempio motori brushless, comandano la movimentazione della mano di presa 2, per consentire un suo preciso posizionamento rispetto ad una piastra di raffreddamento ed estrazione 4, disposta in una posizione verticale di ricezione delle preforme, come mostrato in Fig. 1.

La piastra di raffreddamento 4 presenta sulla sua superfìcie rivolta versò la mano di presa una pluralità di ugelli 5. Tali ugelli 5 hanno una forma sostanzialmente cilindrica con un diametro esterno leggermente inferiore rispetto al diametro interno delle preforme 1 , in modo tale che ciascun ugello 5 possa inserirsi all’ interno della rispettiva preforma 1 portata dalla mano di presa 2.

Come mostrato nella Fig. 3, il singolo ugello 5 comprende un primo elemento tubolare centrale 11. Tale tubo 1 1 viene collegato all’ impianto pneumatico della pressa per creare un vuoto in fase di ritenzione delle preforme 1 e per emanare un getto di aria compressa in fase di espulsione delle preforme 1.

Coassialmente al tubo 1 1 è disposto un secondo elemento tubolare 60, avente un diametro interno maggiore rispetto al diametro esterno del primo tubo 11, in modo tale da creare un’intercapedine o condotto interno 8 tra la sua superficie interna e la superficie esterna del tubo 1 1 .

Coassialmente ai tubi 11 e 60 è disposto un terzo elemento tubolare 70, avente un diametro interno maggiore rispetto al diametro esterno del tubo 60, in modo tale da formare un’ulteriore intercapedine o condotto esterno 9 tra la sua superficie interna e la superficie esterna del tubo 60.

I tubi 11 e 70 vengono bloccati nella punta dell’ugello 5 mediante un tappo 46 che chiude il tubo 70 e presenta un foro centrale 48 per permettere che Finterno del tubo 11 comunichi con l’esterno del tappo 46.

All’estremità -opposta alla punta dell’ugello è prevista una base 80 nella quale è ricavata una sede circolare 81 atta ad alloggiare la corrispondente estremità del tubo 70 e più internamente una seconda sede circolare 82 alloggiante la corrispondente estremità del tubo 60. Una cavità terminale 84 di minore diametro permette il passaggio del tubo 1 1, che viene bloccato alla base 80 mediante un dado 85.

Nella base 80 sono ricavati altresì un condotto d’ingresso 7 che permette l’ingresso del fluido di raffreddamento nel condotto interno 8 dell’ugello e un condotto 10 che permette l’uscita del fluido dal condotto esterno 9 dell’ugello 5.

La base 80 è destinata ad impegnarsi in una corrispondente sede 90 ricavata nella piastra di estrazione e raffreddamento 4. In tal modo il tubo 11 è in comunicazione, a tenuta, con un condotto 45 ricavato nella piastra 4 e collegato mediante almeno un tubo esterno 50 (vedi Fig. 1) ad un impianto pneumatico; il condotto 7 d’ingresso del fluido di raffreddamento è collegato ad un condotto 40 ricavato nella piastra 4 e collegato mediante un tubo esterno 12 di arrivo al’impianto idraulico. di raffreddamento; il condotto 10 di uscita del liquido è collegato ad un condotto 41 ricavato nella piastra 4 e collegato mediante un tubo esterno 12’ di ritorno all’impianto di raffreddamento idraulico.

Il fluido refrigerante dall’impianto di raffreddamento della macchina viene inviato al tubo esterno 12 che lo immette nel condotto 40 all’interno della piastra 4; mediante i condotti di ingresso 7 il fluido penetra all’interno del condotto 8 dell’ugello, quindi fluisce nel condotto più esterno 9 raffreddando il tubo 70. In tal modo la preforma 1 viene raffreddata internamente essendo la sua superficie interna a contatto con la superficie esterna del tubo 70. Il fluido dal condotto 9 va verso il condotto d’uscita 10 e viene immesso nel condotto 41 all’interno della piastra 4, quindi attraverso il tubo esterno 12’ ritorna nell’impianto di raffreddamento e viene immesso in ricircolo. Chiaramente i percorsi del fluido di raffreddamento possono essere variati o invertiti senza comunque allontanarsi dall’ambito dell’invenzione.

Sulla piastra di raffreddamento ed estrazione 4 è montato un estrattore 205. L’estrattore 205 comprende una piastra 215 che si interpone tra la base della piastra di raffreddamento ed estrazione 4 e il bordo del collo delle preforme 1 quando gli ugelli 5 sono completamente inseriti al loro interno. L’estrattore 205 è montato su anelli scorrevoli 216 che circondano gli ugelli 5. Così l’estrattore 205 è libero di traslare longitudinalmente lungo l’asse degli ugelli 5, in modo da potersi attestare contro il bordo del collo delle preforme.

Nelle Figg. 1 e 2A è mostrata la piastra di raffreddamento 4 nella sua posizione verticale di ricezione delle preforme 1 dalla mano di presa 2. Mediante mezzi di azionamento, quali ad esempio, attuatori lineari o motori elettrici, la piastra di raffreddamento ed estrazione 4 viene traslata orizzontalmente verso la mano di presa 2.

Come mostrato in Fig. 2B, la piastra di raffreddamento ed estrazione 4 si blocca in una posizione in cui l’ugello 5 è penetrato parzialmente entro la preforma 1, lasciando un’intercapedine 206 tra la punta dell’ugello 5 e il fondo della preforma 1. In questa situazione la preforma 1 è raffreddata contemporaneamente esternamente e internamente. Infatti la superficie esterna della preforma è a contatto con il corpo 3 raffreddata dal liquido circolante nella camera 203 e la superficie interna della preforma è a contatto con l’ugello 5 che è raffreddato dal liquido circolante nei condotti 8 e 9 delfugellò.

Chiaramente, per ottenere un raffreddamento più uniforme, si può prevedere che l’ugello 5 penetri completamente nella preforma 1 attestando la sua estremità sul fondo della preforma.

Durate tale fase, la superficie esterna della preforma 1, essendo raffreddata, si contrae, facilitando il suo distacco dalle pareti della cavità 3 a e la superficie interna della preforma si avvicina all’ugello 5 facilitando la presa della preforma sull’ugello. A questo punto viene azionato l’impianto pneumatico della macchina e viene emanato un soffio di aria compressa dal condotto 200 della mano di presa che spinge la preforma 1 verso l’ugello, contemporaneamente viene aspirata aria attraverso il condotto 11 dell’ugello, creando il vuoto nell’intercapedine 206 della preforma.

Quindi la preforma 1 viene risucchiata sull’ugello 5, come mostrato in Fig. 2C e il bordo del collo della preforma si attesta contro l’estrattore 205.

A questo punto è stato ultimato il raffreddamento della preforma 1 e come mostrato in Fig. 2D la piastra di raffreddamento e estrazione 4 viene traslata orizzontalmente allontanandosi dalla mano di presa 2.

Quindi la piastra di estrazione viene ruotata di circa 90° ponendosi in una posizione orizzontale di espulsione. In tale posizione, viene azionato l’estrattore 205 che viene fatto scorrere assialmente sugli ugelli 5 espellendo le preforme 1, che cadono su un nastro trasportatore che le porta allo stoccaggio. L’espulsione delle preforme può essere favorita eventualmente da un getto di aria compressa mandata nei canali 45 della piastra di raffreddamento ed estrazione.

Considerato che la mano di presa possa prelevare un numero n di preforme 1 dagli stampi, può essere prevista una piastra di raffreddamento ed estrazione 4 avente un numero (n x m) di ugelli in cui m è un numero intero, in modo da formare m sezioni consecutive di ugelli. All’avviamento, la mano di presa 2, a ogni ciclo, posiziona le preforme nelle m sezioni consecutive della piastra di raffreddamento ed estrazione. Una volta riempita la piastra di raffreddamento ed estrazione, vengono espulse le preforme relative alla prima sezione cioè quelle più fredde che hanno raggiunto una temperatura ottimale di 20° C.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi stampati ad iniezione, comprendente una mano di presa (2) che include una piastra avente una pluralità di cavità (3 a) per preforme (1) prodotte da una macchina di stampaggio ad iniezione, detta mano di presa (2) essendo atta a prelevare dette preforme (1) dagli stampi per il successivo trasferimento ad una stazione di raffreddamento, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di raffreddamento atti a raffreddare dette preforme (1) dallestero, e mezzi di raffreddamento atti a raffreddare contemporaneamente dette preforme (1) dallinterno.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento atti a raffreddare esternamente dette preforme (1 ) sono compresi in detta mano di presa (2) e detti mezzi di raffreddamento atti a raffreddare internamente dette preforme (1) sono compresi in detta stazione di raffreddamento.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta mano di presa (2) comprende una camera interna (203) contenente dei corpi (3) in cui sono formate dette cavità (3a), detta camera interna (203) essendo riempita di un fluido di raffreddamento per raffreddare detti corpi (3) contenenti le preforme (1).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che in detta mano di presa (2) sono previsti un condotto (201) per l’ingresso del fluido di raffreddamento in detta camera (203) e un condotto (202) per l’uscita del fluido di raffreddamento da detta camera (203).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun corpo (3) della mano di presa, comprende un condotto (200) collegato all’impianto pneumatico della macchina, per creare il vuoto entro dette cavità (3a) e per emanare getti di aria compressa che facilitano l’espulsione di dette preforme (1) da dette cavità (3a).
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta stazione di raffreddamento comprende una piastra (4) comprendente un numero di ugelli (5) pari ad un multiplo del numero di dette cavità (3a), detti ugelli essendo atti ad accogliere e raffreddare dette preforme (1).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti ugelli (5) hanno una forma sostanzialmente cilindrica e presentano un diametro esterno minore o uguale al diametro interno di dette preforme (1) per potersi inserire al loro interno.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti ugelli (5) comprende: un tubo (11) collegato al’impiarito pneumatico della macchina per trattenere le preforme, mediante creazione di vuoto e eventualmente espellerle mediante getto d’aria compressa; un tubo (60) coassiale a detto tubo (11) e avente un diametro interno maggiore del diametro esterno di detto tubo (11), in modo da creare tra la superficie esterna del tubo (11) e la superficie interna del tubo (60) un primo condotto (8) per il passaggio di un fluido di raffreddamento; un tubo (70) coassiale a detto tubo (60) avente un diametro interno maggiore del diametro esterno di detto tubo (60), in modo tale da creare tra la superficie esterna del tubo (60) e la superficie interna del tubo (70) un secondo condotto (9) per il passaggio del fluido di raffreddamento, in modo tale da assicurare uh raffreddamento della superficie esterna di detto tubo (70) che viene a contatto la superficie interna della preforma 1.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che in detta piastra di raffreddamento e estrazione (4) è previsto almeno un condotto (45) per collegare detti tubi (11) di ciascun ugello all' impianto pneumatico, almeno un condotto (40; 41) per collegare rispettivamente i condotti (8; 9) all’impianto di raffreddamento idraulico.
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 9, caratterizzato dal fatto che sono previsti dei mezzi di azionamento atti a operare una traslazione di detta piastra (4) verso la mano di presa (2), in modo tale che detti ugelli (11) penetrino entro dette preforme (1) rimanendo in tale posizione per un tempo atto a garantire un opportuno raffreddamento delle preforme.
11. 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 10, caratterizzato dal fatto che sono previsti dei mezzi di estrazione (205) atti ad espellere dette preforme dagli ugelli (5) di detta piastra (4).
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di estrazione (205) comprendono una piastra (205) interposta tra la base di detta piastra di raffreddamento ed estrazione (4) ed il bordo del collo delle preforme (1), tale piastra (205) essendo movibile lungo l’asse di detti ugelli (5).
13. 13. Metodo di raffreddamento ed estrazione di corpi cavi o pre forme (1) stampati ad iniezione, caratterizzato dal fatto che dette preforme sono raffreddate contemporaneamente sia internamente che esternamente.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente i seguenti passi: . apertura degli stampi da una pressa e prelevamento mediante una mano di presa (2) di dette preforme (1); spostamento di detta mano di presa (2) in una posizione a registro con piastra di raffreddamento e estrazione (4) presentante sulla sua superficie una pluralità di ugelli (5), almeno pari al numero di preforme (1) prelevate dalla mano di presa (2) ad ogni stampata; spostamento di detta piastra di raffreddamento ed estrazione (4) verso detta mano di presa in modo tale che detti ugelli (5) entrino in dette preforme (1); permanenza della piastra (4) in tale posizione con gli ugelli entro le preforme per un tempo sufficiente a consentire un opportuno raffreddamento interno ed esterno delle preforme; ritenzione di dette preforme su detti ugelli; allontanamento di detta piastra di estrazione (4) da detta mano di presa (2); espulsione delle preforme (1) dagli ugelli (5).