ITPG20100030A1 - Sistema elettromeccanico assiale e a leveraggio per la produzione di oggetti termoformati, con basso consumo di materia prima, alta flessibilita' sul prodotto da termoformare e sulle corse di lavoro. - Google Patents

Description

L’innovazione risiede nella realizzazione di un gruppo di formatura che utilizza sistemi di movimentazione degli stampi esclusivamente elettromeccanici attraverso i quali è possibile garantire un’ampia flessibilità sulla corsa di lavoro secondo il prodotto da termoformare regolando il punto di avvio della corsa di formatura, il tempo ciclo e, quindi, la rampa di velocità di formatura. II sistema innovativo presentato garantisce, inoltre, un notevole aumento della produttività, rispetto ai sistemi oleodinamici e ai sistemi a camme, e un ampio risparmio energetico, in particolar modo per la versione “ROTOASSIALE” presentata nelle tavole in allegato in quanto non è necessario mantenere i motori di movimentazione in coppia durante la fase di formatura del pezzo. Attraverso tale sistema è, inoltre, possibile integrare più azioni di lavoro generalmente separate, cioè: azione di vuoto, pressatura mediante l’utilizzo di un gruppo elettromeccanico, azione di aria in pressione e tranciatura del prodotto.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La termoformatura è una tecnologia molto semplice ed intuitiva, non si avvale della fusione ma produce manufatti per mezzo della deformazione plastica di un semilavorato portato allo stato gommoso.

Attraverso tale tecnologia è possibile modellare per effetto della pressione e del vuoto i film termoplastici rigidi, convenientemente riscaldati (ma senza raggiungere la temperatura di fusione), realizzando alveolature e cavità.

Queste materie plastiche sono molto diffuse e utilizzate nel mondo in migliaia di applicazioni, dall’edilizia all 'imballaggio alimentare e farmaceutico, dai presidi medico-chirurgici a materiali per la protezione civile, moda e design.

Nella termoformatura sotto pressione la lastra plastica riscaldata viene fatta aderire allo stampo dalla pressione esercitata mediante aria compressa (fino a 8 atmosfere) e il tutto viene solitamente effettuato tramite attuatoli idraulici che non consentono una facile gestione della corsa di lavoro e, quindi, una vasta flessibilità nell’utilizzo di materiali e nella determinazione delle forme da creare. Il manufatto termoformato viene infine liberato dallo sfrido con una lavorazione meccanica successiva (tranciatura, cesoiatura, contomatura con utensile rotante o taglio laser). Lo sfrido è il materiale di avanzo necessario per bloccare il perimetro della lastra o foglia di materiale prima della deformazione.

Lo stampo può essere sia positivo detto anche “stampo maschio” sia negativo detto anche “stampo femmina”; la sagomatura del materiale avviene principalmente per mezzo della pressione, che agisce in modo da far aderire il materiale allo stampo freddo fino a che il manufatto non abbia raggiunto la temperatura di smodellamento (temperatura sotto la quale il materiale non è in grado di modellarsi), in maniera tale che il materiale sia in grado di mantenere la forma presa. La realtà economica moderna richiede essenzialmente la ricerca di processi che garantiscano un abbattimento dei costi di realizzazione, un’ottimizzazione dei tempi di produzione senza contare la non meno importante flessibilità di un macchinario a realizzare componenti di vario tipo che necessitano oltretutto di valori della corsa di lavoro e della rampa di accelerazione sostanzialmente diversi.

La termoformatura di componenti tecnici, grazie a macchine e stampi sempre più precisi e componenti sempre più standard, ha cercato di essere più flessibile ed Il sistema ritrovato è una risposta alla necessità di riduzione della materia prima impiegata e alla necessità di tecnologia flessibile, tempi ridotti di realizzazione grazie alla flessibilità di applicazione per mezzo di corse di lavoro variabili secondo i valori dimensionali (spessore) della foglia di materiale e della profondità dei componenti da stampare. Di seguito viene descritto in maniera sommaria l’intero sistema di componenti di cui è dotata la macchina al fine di comprendere la metodologia di applicazione e utilizzo.

Nella TAVOLA 1 è stata rappresentata la macchina termoformatrice completa dei seguenti gruppi:

> GRUPPO A, “gruppo di preriscaldamento”, serve a preriscaldare la foglia ai lembi per permetterne l’incisione da parte dei denti di catena del nastro trasportatore;

> GRUPPO B, “gruppo di trasporto”, il gruppo di trasporto della foglia serve ad alimentare la pressa in continuo;

> GRUPPO C, “gruppo di riscaldamento”, il riscaldamento è necessario per raggiungere la temperatura di formatura;

> GRUPPO D, “gruppo di formatura”. Il gruppo in oggetto, come sarà descritto in seguito, può essere costituito da due sottogruppi con configurazioni sostanzialmente diverse ma finalizzate entrambe ad ottenere gli stessi vantaggi e in particolar modo l’aumento della produzione, Γ ottimizzazione dei costi e per quelle che concerne la configurazione riportata in TAVOLA 5 “Gruppo E” un’ampia flessibilità sulla corsa di lavoro grazie alla gestione del punto di inizio corsa;

> GRUPPO E, sistema di presso-formatura “roto - assiale”. Il sistema in oggetto è costituito da un rotora,, appositamente scanalato, comandato da un sistema di movimentazione elettromeccanico in grado di trasferire il moto lineare ad un albero appositamente sagomato e collegato ad una forcella incernierata al gruppo meccanico cui è fissato lo stampo di termoformatura;

> GRUPPO F, sistema di presso-formatura “a leveraggio”. Il sistema è essenzialmente costituito da un gruppo motoriduttore dotato di albero di trasmissione orizzontale calettato da entrambi i lati su N.2 sistemi di movimentazione biella manovella. I sistemi biella - manovella sono collegati a loro volta a due gruppi forcella - snodo imbullonati sul “mazzone” cui è fissato lo stampo di termoformatura. Il sistema così descritto trasmette il moto lineare di sollevamento, a partire da un moto rotatorio.

La TAVOLA 2 rappresenta il flusso di lavoro di termoformatura: la foglia viene inserita nella catena di trascinamento (GRUPPO B), passando attraverso il gruppo di preriscaldamento. La foglia di materiale termoplastico è alimentata da un “alimentatore a bobina” o alimentatore di foglia.

La foglia attraversa tutta la macchina, passando sotto il GRUPPO C “gruppo di riscaldamento”, si riscalda arrivando alla temperatura necessaria, fino ad arrivare al gruppo di formatura. Per un utilizzo in sicurezza della linea di termoformatura descritta, la stessa è generalmente corredata dai seguenti accessori:

un raccoglitore per l’avvolgimento dello sfri do dopo le operazioni di formatura e taglio del manufatto (questo permette di recuperare lo sfrido della foglia mantenendolo costantemente in tensione e facendo in modo che non crei impedimenti all’operazione di estrazione del prodotto formato);

un sistema di estrazione del prodotto: è necessario usare la macchina prevedendo un sistema di estrazione dei manufatti termoformati in modo che nessun operatore debba avvicinarsi alla pressa durante lo stampaggio. Il sistema automatico di estrazione avviene dopo il processo di formatura.

In riferimento alle TAVOLE predette, si procede ad una descrizione dei diversi gruppi che compongono la termoformatrice.

GRUPPO A, “gruppo di preriscaldamento”, TAVOLA 3.

Tale sottocomponente permette un riscaldamento preliminare della foglia limitatamente al bordo della stessa. Tale riscaldamento permette un facile inserimento della foglia sui denti delle catene del Gruppo B “gruppo di trasporto foglia”, evitando anche la formazione di truciolo in questa zona. Tale gruppo è composto di due elementi di riscaldamento paralleli ognuno costituito da resistenze in ceramica a raggi infrarossi montate in fila su una superficie riflettente. La foglia, dopo il primo inserimento manuale, è trascinata dalle catene e il suo scorrimento è facilitato da una serie di rulli e ruote in materiale plastico. La larghezza degli elementi riscaldanti può essere regolata in base alla larghezza del film mediante un sistema meccanico movimentato da un motore indipendente. GRUPPO B, “gruppo di trasporto”, TAVOLA 3. La movimentazione della foglia è meccanica e avviene mediante un motore e un riduttore. Il motore fornisce la rotazione all’albero su cui sono montate le corone della catena. Le catene a denti sostenute da guide raffreddate ad acqua garantiscono la traslazione della foglia di materiale. Il circuito di raffreddamento ad acqua, ottenuto mediante apposito gruppo refrigeratore a circuito chiuso (chiller frigorifero), consente il raffreddamento del bordo della foglia precedentemente riscaldato; in questo modo s’irrigidisce il bordo della foglia evitando flessioni della stessa e garantendo un trasporto regolare del film. È possibile regolare sia la velocità sia la larghezza delle catene per permettere-un adeguamento del sistema alle caratteristiche del film di materiale plastico (dimensioni e tipo di materiale da lavorare). La larghezza delle catene è regolata in modo meccanico mediante un motore e tre rinvìi collegati da aste: ogni rinvio è collegato a un albero filettato che permette al sistema delle catene di stringersi e allargarsi.

GRUPPO C, “gruppo di riscaldamento”, TAVOLA 1.

La struttura portante e il sistema di riscaldamento sono integrati. La struttura, infatti, contiene il sistema di movimentazione di cui è composto il sistema di riscaldamento. Quest’ultimo è composto di due gruppi indipendenti entrambi costituiti da resistenze in ceramica a raggi infrarossi montate su una superficie riflettente e disposte in file longitudinali parallele al senso di trasporto della foglia. È possibile regolare la temperatura del sistema di riscaldamento. Tale gruppo è dotato di una movimentazione trasversale alla direzione di scorrimento della foglia. In caso di problemi durante il trasporto e di arresti di emergenza il gruppo si allontana dalla foglia e toma nella posizione di riposo dopo un intervallo di tempo prestabilito.

GRUPPO D, “gruppo di formatura”, TAVOLA 5. Tale gruppo può essere integrato con il corpo macchina secondo due configurazioni specifiche:

GRUPPO E, sistema di movimentazione “ROTO - ASSIALE”, (TAVOLA 5). Tale sistema è composto sostanzialmente da una pressa dotata di tre parti: piano superiore, piano inferiore e sistema elettromeccanico di movimentazione (Dettaglio E; Tav. 5; GRUPPO E). Il piano superiore è dotato di un sistema di movimentazione costituito da un motoriduttore con vite di regolazione destinato a regolare l’altezza del piano superiore di stampo per ottimizzare l’operazione di tranciatura.

Il sistema innovativo di movimentazione è essenzialmente costituito da un gruppo motoriduttore (Pos. 4; Dettaglio E; Tav. 5) dotato di albero di trasmissione (Pos.

2; Dett. E; Tav. 5) calettato su una puleggia motrice e appositamente sagomato tramite perni (Pos. 9; Dett. F; Tav. 5) per consentire la traslazione all’interno delle scanalature ad elica (Pos. 8; Dett. F; Tav. 5) del rotore (Pos. 3; Dett. E; Tav. 5). La puleggia motrice è collegata tramite cinghia di distribuzione ad una puleggia secondaria (Pos. 5; Tav. 5) collegata al rotore di moto (Pos. 3; Tav.5) appositamente scanalato per rinserimento dell’albero di sollevamento (Pos. 2 Dett. E Tav. 5). Il sistema così descritto trasmette il moto lineare di sollevamento, a partire da un moto rotatorio, all’albero di cui sopra collegato a sua volta ad un assieme forcella - snodo (Pos. 1 Dett. E; Tav. 5) imbullonato sul “mazzone” porta stampo inferiore (Pos 6; Dett. E; Tav 5). Mediante tale sistema è possibile gestire la corsa di lavoro in base alla foglia di materiale da termoformare, al suo spessore e alla profondità degli oggetti da creare. E’ possibile eseguire la formatura del pezzo con il sistema in equilibrio meccanico, senza cioè tenere in coppia il motore per il posizionamento acquisendo in tal senso evidenti risparmi dal punto di vista energetico. Tale equilibrio è garantito dalla sezione terminale delle scanalature del rotore (Pos. 8; Dett. F; Tav. 5). Nella fase terminale, infatti, che corrisponde al finecorsa dell’albero le scanalature seguono un profilo orizzontale rispetto al piano di lavoro.

GRUPPO F, sistema di movimentazione “A LEVERAGGIO” TAVOLA 6. Tale sistema è composto sostanzialmente da una pressa dotata di tre parti: piano superiore, piano inferiore e sistema elettromeccanico di movimentazione (Dett. H Tav. 6; GRUPPO F). Π piano superiore è dotato un sistema di movimentazione (Pos. da un motoriduttore con vite di regolazione e rinvìi con ruote coniche destinato a regolare l’altezza del piano di stampo in base alle dimensioni della foglia da termoformare e della forma ricercata.

H sistema innovativo di movimentazione è essenzialmente costituito da un gruppo motoriduttore (Pos. 1; Dettaglio G; Tav. 6) dotato di albero di trasmissione orizzontale (Pos. 2; Dett. H; Tav. 6) calettato da entrambi i lati su N.2 sistemi di movimentazione biella manovella (Pos. 3; Dett. H; Tav.6). I sistemi biella -manovella sono collegati a loro volta a due assiemi forcella - snodo (Pos. 4; Dett. H; Tav. 6) imbullonati sul “mazzone” portastampo inferiore (Pos 5; Dett. H; Tav 6). Il sistema così descritto trasmette il moto lineare di sollevamento, a partire da un moto rotatorio. Con tale configurazione, quindi, si ottengono vantaggi economici e produttivi maggiori rispetto ad un sistema oleodinamico o ad un sistema a camme. Il sistema in oggetto, infatti, garantisce un vantaggio dimensionale importante rispetto agli altri sistemi in quanto si ottengono le medesime corse di lavoro con componenti di dimensioni e ingombri notevolmente inferiori con relativo risparmio economico e produttivo. Minori dimensioni d’ingombro consentono il posizionamento di più linee produttive.

Il piano inferiore e superiore sono collegati tramite quattro colonne cilindriche. Il “mazzone” portastampo è essenzialmente costituito, per entrambe le configurazioni, da uno stampo portafìgura. Lo stampo inferiore si avvicina al materiale deformabile fino a chiudersi “a pacco” sul perimetro dello stampo superiore. In seguito viene applicata pressione ed eventualmente vuoto; è possibile che lo stampo sia dotato di un tranciante (o fustelle) per la tranciatura di scavi eventualmente presenti sul manufatto finale e per il taglio del perimetro. Con le configurazioni descritte nel presente documento, è, quindi, possibile ottenere un’ampia capacità termoformante intesa come la capacità di far assumere al materiale la forma voluta nel minor tempo possibile e con lo spessore finale più uniforme possibile grazie soprattutto alla flessibilità della corsa di lavoro.

Aumentare la capacità termoformante significa quindi poter eseguire lavorazioni diverse utilizzando lo stesso macchinario, poiché il sistema garantisce una variazione della corsa di lavoro eliminando completamente le corse a vuoto, altresì possiamo dire di poter utilizzare spessori minori della foglia grazie alla flessibilità nella variazione del tempo ciclo e della rampa di salita e discesa dello stampo e quindi, altro vantaggio, diventa necessario un minore riscaldamento del film e minor materiale impiegato.

Ή ciclo di formatura è impostato dall’operatore mediante il software di gestione e controllo, con la possibilità di cambiare il tempo ciclo e la corsa di lavoro senza arrestare la macchina e memorizzare diversi programmi di produzione.

Segue una descrizione del ciclo di lavoro completo di termoformatura (vedere TAVOLA 2): inserimento manuale della foglia nel sistema di traino a catene (GRUPPO B); automaticamente avvengono il traino ed il riscaldamento della foglia tramite sistema di riscaldamento sovrastante di cui è composto il GRUPPO C fino all’inserimento all’interno del gruppo di formatura (GRUPPO D) dove lo stampo superiore è fisso mentre quello inferiore è mobile. Quando la foglia arriva in posizione, lo stampo inferiore viene spinto nella foglia calda chiudendosi sullo stampo superiore tramite la forza impressa dai sistemi elettromeccanici sopra descritti. Viene applicata aria in pressione ed eventualmente il vuoto, per spingere la foglia calda, ora malleabile, sulla superficie dello stampo a faccia unica, mantenendola in posizione fino al raffreddamento al di sotto della temperatura di distorsione. Nel caso di presenza di stampo negativo, viene creata pressione e contemporaneamente vuoto tramite lo stampo porta - imbutitore, per far aderire la foglia calda, ora malleabile, sulla superficie dello stampo positivo, mantenendola in posizione fino al raffreddamento al di sotto della temperatura di distorsione. In tutti i processi di termoformatura è estremamente importante che la condizione di aria in pressione ed eventualmente il vuoto rimangano sul pezzo fino al raffreddamento al di sotto della temperatura di distorsione.

Contemporaneamente può avvenire la tranciatura del termoformato nel caso sia presente il sistema di taglio integrato nel GRUPPO D. La presente invenzione riguarda il sistema di formatura elettromeccanico a corsa variabile, con gestione flessibile del tempo ciclo e quindi delle rampe di accelerazione, utilizzato per la produzione di porte interne ed esterne dei frigoriferi e/o congelatori domestici e/o industriale e prodotti adibiti a contenere e a proteggere determinate merci, dalle materie prime ai prodotti finiti, a consentire la loro manipolazione e la loro consegna dal produttore al consumatore o all'utilizzatore, e ad assicurare la loro presentazione, nonché prodotti destinati al confezionamento di alimenti e prodotti finiti. H metodo ritrovato, rispetto ad un sistema di pressatura oleodinamico o rispetto ad un sistema a camme, porta vantaggi di semplicità d’uso, aumento della produttività, riduzione costi di realizzazione, qualità del manufatto più uniforme grazie al bloccaggio irreversibile dello stampo durante la fase di formatura, riduzione dell’impiego di materie prime, diminuzione degli scarti e flessibilità sulla profondità di stampo grazie alla gestione della corsa di formatura. Tutti questi obiettivi servono infine alla minimizzazione dei costi e perciò ad un aumento della produzione e della redditività, oltre che alla riduzione dell’impatto ambientale per risparmio energetico e minore quantità di scarti da smaltire. Risulta, quindi, possibile, con tale sistema, regolare la corsa della macchina a seconda dell’altezza del termoformato, senza fare l’intera corsa.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. In un sistema complesso di termoformatura per la realizzazione di prodotti adibiti a contenere e a proteggere determinate merci, dalle materie prime ai prodotti finiti, a consentire la loro manipolazione e la loro consegna dal produttore al consumatore o all'utilizzatore, e ad assicurare la loro presentazione, nonché prodotti destinati al confezionamento di alimenti e prodotti finiti, porte interne ed esterne di frigoriferi e congelatori essenzialmente costituito da un gruppo di preriscaldamento, un gruppo di trasporto foglia di materiale, un gruppo di riscaldamento e un gruppo di presso formatura, si rivendica un sistema elettromeccanico di presso formatura con corsa di lavoro variabile ottenibile per mezzo della precisa regolazione del punto d’inizio ciclo, con ampia flessibilità sul tempo ciclo e sulla gestione della rampa di accelerazione. Il sistema in oggetto permette l'impiego di stampi con sistema di taglio incorporato (tranciatura simultanea alla formatura) che garantiscono la massima precisione dimensionale dei prodotti. Il sistema può essere equipaggiato con stampi multifile, dotati, quindi, di un numero considerevole di impronte “multi stampo”.
2. 2. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 1 dotato di un gruppo di termoformatura assiale essenzialmente costituito da un sistema di movimentazione a motoriduttore con albero di trasmissione verticale collegato ad un sistema di pulegge e cinghia (catena) collegati ad un rotore con scanalature ad elica destinato a dare il moto di sollevamento assiale ad un albero incernierato ad un dispositivo a snodo - forcella imbullonato a sua mazzone sistema. Il rotore del sistema in oggetto è caratterizzato da una serie di scanalature elicoidali con sezioni terminali orizzontali destinate ad imprimere il moto di sollevamento lineare ad un albero dotato di appositi perni che innestati nelle scanalature di cui sopra ne seguono il profilo fino al punto di finecorsa che garantisce requilibrio meccanico del sistema. Con tali componenti è, quindi, possibile effettuare l’operazione di formatura del pezzo sagomato anche se il motoriduttore non è mantenuto in coppia ottenendo un notevole risparmio energetico. Il sistema così costituito garantisce la regolazione del punto iniziale della corsa di lavoro a vantaggio della produttività in quanto si ottiene una vasta flessibilità sulla profondità di stampo e sul tempo ciclo (cicli/minuto) con dispositivi elettromeccanici semplici e di ingombri contenuti. Un equivalente sistema di movimentazione a camme o oleodinamico, infatti, è caratterizzato da corsa standard a seconda delle dimensioni degli organi di movimentazione scelti. Una variazione della corsa di formatura implicherebbe, infatti, la sostituzione degli organi e la conseguente variazione degli ingombri della macchina.
3. 3. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 2 dotato di un sistema di movimentazione a motoriduttore con albero di trasmissione verticale collegato ad un rotore con scanalature ad elica tramite un rotismo o treno di ingranaggi.
4. 4. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 2 dotato di un sistema di movimentazione a motoriduttore con albero di trasmissione verticale collegato ad un rotore con scanalature ad elica tramite un dispositivo di movimentazione a vite senza fine.
5. 5. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 1 dotato di un gruppo di termoformatura definito “a leveraggio”. Tale sistema è essenzialmente costituito da un motoriduttore con albero di trasmissione orizzontale collegato alle estremità a due sistemi biella - manovella destinati ad imprimere un moto assiale a due alberi incernierati a loro volta a due dispositivi a snodo — forcella imbullonati sullo stampo inferiore del sistema.
6. 6. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 5 dotato di due gruppi di termoformatura definiti “a leveraggio” destinati alla movimentazione sia del mazzone superiore sia del mazzone inferiore. Il sistema in oggetto è caratterizzato da due “mazzoni” portastampo che si chiudono contemporaneamente ad effettuare la termoformatura della foglia.
7. 7. Il metodo di termoformatura come alla rivendicazioni 1 caratterizzato dalla possibilità di utilizzo di una lastra di materiale da termoformatura piuttosto che di una bobina (o foglia di alimentazione) per la realizzazione di prodotti per il packaging.