ITTO20120171A1 - Metodo e meccanismo di apertura e chiusura stampi per macchina formatrice del vetro cavo a serraggio elettromagnetico - Google Patents

Description

TITOLO

“METODO E MECCANISMO DI APERTURA E CHIUSURA STAMPI PER MACCHINA FORMATRICE DEL VETRO CAVO A SERRAGGIO ELETTROMAGNETICOâ€

DESCRIZIONE

Come noto nelle macchine formatrici del vetro cavo, ad esempio quelle denominate IS, gli articoli in lavorazione vengono formati, partendo dal vetro fuso, mediante degli stampi che consentono di dare all’articolo una prima forma preliminare, detta abbozzo, in un primo stampo, detto abbozzatore, ed una forma definitiva, in un secondo stampo, detto finitore. Gli stampi, sia abbozzatore che finitore, sono formati da due semiparti che vengono avanzate ed arretrate l’una rispetto all’altra, tramite un meccanismo di apertura e chiusura stampi, in modo che quando sono in contatto costituiscano la cavità in cui verrà formato l’articolo e quando sono arretrate consentono l’estrazione dell’articolo formato. È evidente che il corretto posizionamento delle due parti dello stampo à ̈ di fondamentale importanza al fine di ottenere una buona qualità del prodotto poiché un minimo disallineamento delle due parti produrrà dei difetti sull’articolo che costringeranno a scartarlo. Questo rende il meccanismo di apertura e chiusura degli stampi di fondamentale importanza per avere una macchina formatrice del vetro cavo con una elevata produttività ed una elevata resa. Il meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, presenta però delle difficoltà realizzative non indifferenti in quanto diversi problemi tecnici devono essere affrontati. In primo luogo nello stampo si generano, durante il processo di formatura a mezzo pressatura o soffiatura, delle pressioni che, distribuite sulla superfice dello stampo, applicano delle forze notevoli che tendono a separare ed aprire le due parti dello stampo. Queste forze possono superare anche in modo considerevole i 1000Kg. Se lo stampo si apre, anche minimamente, durante la formatura, l’articolo in lavorazione risulterà difettoso e dovrà essere scartato. Un secondo problema consiste nel fatto che il meccanismo di apertura e chiusura stampi deve effettuare i movimenti di chiusura ed apertura nel più breve tempo possibile in quanto questi sono “tempi morti†che vanno ad incidere direttamente sul tempo ciclo della macchina limitandone la cadenza produttiva. Nasce quindi il problema tecnico di avere un meccanismo che abbia la capacità di muoversi velocemente, con poca forza resa allo stampo, durante le fasi di apertura e chiusura e di rimanere fermo in posizione, con una elevata forza resa allo stampo, durante le fasi di pressatura/soffiatura dell’articolo. Questo rende necessario avere un meccanismo con una legge di moto molto differente durante le fasi di movimento e di formatura. Tradizionalmente questo problema à ̈ stato risolto o realizzando un meccanismo estremamente sovradimensionato per la fase di movimento, cercando di raggiungere un compromesso tra velocità di movimento e forza resa allo stampo, giocando sul rapporto di trasmissione tra motore ed attuatore, o realizzando un cinematismo che trasmette il moto in modo non lineare, ad esempio tramite un sistema di leve, che consente di variare, in rapporto alla posizione dell’attuatore, il rapporto di trasmissione tra motore ed attuatore stesso ottenendo un meccanismo veloce durante le fasi di movimento e con alta forza durante le fasi di formatura, senza sovradimensionare eccessivamente il motore. Come motore si intende un attuatore di tipo elettrico, pneumatico o idraulico che viene tipicamente utilizzato in questa applicazione atto a fornire la potenza meccanica necessaria ad effettuare il lavoro richiesto. Entrambe le soluzioni sopra descritte presentano però notevoli problemi realizzativi ed operativi. Nel primo caso il compromesso raggiunto tra velocità di movimento e forza resa allo stampo rende il sistema lento ed i costi del meccanismo risultano alquanto elevati a causa del sovradimensionamento del motore. Nel secondo caso il sistema di trasmissione del moto a rapporto variabile risulta estremamente complesso e costoso ed inoltre presenta dei problemi di controllo rilevanti. Ad esempio se viene realizzato tramite un leverismo la posizione delle leve nella fase di chiusura determina la forza applicata agli stampi ma una minima variazione nell’angolo raggiunto dalle leve varia notevolmente la forza applicata agli stampi rendendo il sistema estremamente critico e di difficile messa a punto. Un ulteriore problema del sistema a rapporto di trasmissione variabile consiste nel fatto che diventa difficile controllare il profilo di moto del meccanismo per cui accade che gli stampi subiscano urti eccessivi durante la fare di chiusura che portano ad un rapido deterioramento degli stampi stessi con notevoli costi di ripristino e tempi di fermo macchina. Entrambi i metodi sopra descritti per realizzare il meccanismo di apertura e chiusura stampi presentano inoltre il problema di generare la forza necessaria a mantenere chiusi gli stampi, durante la fase di formatura, nel motore e quindi di trasferirla allo stampo tramite tutta al catena di trasmissione del moto. Questo porta a caricare tutto il sistema di trasmissione, in modo molto elevato, ad ogni ciclo per cui i vari elementi della trasmissione si deteriorano velocemente causando dei tempi ti fermo macchina elevati per le necessarie operazioni di manutenzione nonché un degrado della qualità degli articoli prodotti. Inoltre l’intera trasmissione e struttura del meccanismo stampi deve essere dimensionata per sopportare le elevate forze attuative evitando flessioni che durante la fase di pressatura/soffiatura possono portare all’apertura degli stampi e a scartare gli articoli. Questo comporta avere una struttura estremamente robusta e quindi ingombrante e costosa ed in ogni caso sempre passibile di creare dei difetti alla produzione ad una minima variazione delle condizioni operative.

La presente invenzione, che ora andremo a descrivere in relazione alle figura allegate, si propone di risolvere i problemi fino a qui riportati per le soluzioni tradizionali fornendo un metodo per realizzare un meccanismo di apertura e chiusura stampi, efficace, affidabile, semplice e poco costoso. In figura 1 viene rappresentato lo schema di principio di un meccanismo apertura chiusura stampi, secondo il presente trovato, con stampi in posizione aperta.

In figura 2 viene rappresentato lo stesso schema di principio con stampi in posizione chiusa.

In figura 1 vengono rappresentati, in forma schematica, un gruppo di stampi 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, sorretti e vincolati da due bracci 4, 4a, che fanno parte di un circuito magnetico 8 che viene completato dal solenoide 5. I bracci 4, 4a, ed i relativi stampi 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, sono realizzati in materiale ferromagnetico al fine di costituire il circuito magnetico. I bracci 4, 4a, ed i relativi stampi 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, vengono avanzati, nella posizione di chiusura, ed arretrati nella posizione di apertura tramite un opportuno meccanismo non illustrato. Il solenoide 5 viene alimentato tramite un generatore di segnale elettrico 6, ad esempio di tipo PWM, e tramite un simbolico interruttore 7 che quando viene chiuso consente di alimentare il solenoide 5. Quando lo stampo si trova in posizione di apertura l’interruttore 7 à ̈ aperto per cui il solenoide 5 non à ̈ percorso da corrente e non genera quindi nessun campo magnetico. Inoltre il circuito magnetico à ̈ anch’esso aperto infatti gli stampi 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, non si toccano ed i bracci 2, 2a, non toccano il solenoide 5. Quando il meccanismo viene avanzato nella posizione di chiusura (figura 2) il circuito magnetico 8 viene chiuso e gli stampi 1, 1a, 2, 2a, 3, 3a, vengono in contatto mentre i bracci 4, 4a, vanno in contatto con il solenoide 5. A questo punto viene chiuso l’interruttore 7 che consente alla corrente 9 fornita dal generatore 6 di attraversare il solenoide 5 che genererà un flusso magnetico 10 indotto nel circuito magnetico 8. Il campo magnetico genererà una forza 11 tra gli stampi 1, 2, 3 e 1a, 2a, 3a che si attrarranno reciprocamente in funzione dell’intensità del flusso magnetico e della superficie affacciata. In questo modo verrà generata direttamente sugli stampi la forza necessaria a mantenerli chiusi durante la fase di pressatura/formatura. Modulando la corrente erogata dal generatore 6 sarà possibile regolare la forza 11 secondo le necessità operative della produzione che viene realizzata di volta in volta. Quando la fase di pressatura/soffiatura viene terminata l’interruttore 7 viene aperto, il campo magnetico si annulla e la forza 11 di serraggio degli stampi cessa liberando le parti 1, 2, 3 dalle parti 1a, 2a, 3a. A questo punto il sistema di apertura e chiusura del meccanismo porta gli stampi in posizione aperta dalla quale può iniziare un nuovo ciclo.

Questo metodo di generare elettromagneticamente la forza di serraggio degli stampi durante la fase di formatura dell’articolo offre numerosi vantaggi. In primo luogo si separano le funzioni da apertura/chiusura stampi dall’applicazione della forza di serraggio necessaria per tenere le due parti dello stampo 1, 2, 3 e 1a, 2a, 3a unite durante la fase di pressatura/soffiatura. Questo consente di avere un meccanismo di apertura/chiusura stampi molto più piccolo e specializzato al movimento, in grado di ottenere elevate velocità di movimento ed un controllo ottimale del profilo di moto, rallentando il movimento prima che gli stampi vadano in contatto in chiusura o arrivino al finecorsa in apertura, in modo da non danneggiare gli stampi durante la chiusura ed ottenere dei tempi di movimento estremamente bassi. La catena di trasmissione del moto può essere molto più piccola in quanto non deve trasmettere la forza necessaria a mantenere chiusi gli stampi ma solo quella necessaria ad effettuare la movimentazione. Questo consente di ridurre gli ingombri ed i costi della trasmissione del moto e della struttura del meccanismo. L’utilizzo del circuito elettromagnetico per generare la forza di serraggio degli stampi consente di generare questa forza di chiusura esattamente nel punto dove à ̈ necessaria per cui non serve avere una robusta catena cinematica per trasmettere la forza dal motore agli stampi eliminando tutti i problemi di usura rapida di questi elementi, sottoposi a grandi carichi, e di cattiva chiusura degli stampi a causa delle flessioni che si generano su queste parti meccaniche. La forza di attrazione magnetica generata sugli stampi stessi, che fungono da polo magnetico, consente di mantenere perfettamente chiusi gli stampi e di contrastare in modo ottimale le forze che tendono ad aprirli durate la fase di formatura, e tutto questo senza sovraccaricare la struttura di supporto degli stampi. Il sistema di serraggio elettromagnetico degli stampi può inoltre essere utilizzato in combinazione con un qualunque sistema di apertura/chiusura degli stampi sia esso elettrico, pneumatico, idraulico o altro.

Andremo ora a descrivere una preferita forma realizzativa, non limitativa, di un meccanismo apertura/chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, secondo il metodo del serraggio elettromagnetico precedentemente descritto. In figura 3 viene riportato il disegno schematico del circuito magnetico, visto in pianta, del meccanismo apertura/chiusura stampi secondo il presente trovato. Il circuito à ̈ costituito da una serie di stampi 12, 13, 14, 12a, 13a, 14a ancorati a dei supporti 15, 15a che a loro volta sono vincolati a dei bracci 16, 16a. I bracci sono guidati da delle aste 17, 18, 19, 20 costruite in materiale paramagnetico o diamagnetico, ad esempio acciaio inox, per isolare il circuito magnetico da altre parti ferromagnetiche della macchina. Le aste che consentono ai bracci di muoversi linearmente dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura e viceversa sono vincolate ad un supporto 21. Sulle parti dei bracci 16, 16a che scorrono sulle aste guida 17, 18, 19, 20 sono ricavate delle cremagliere 22, 22a che ingranano con un pignone 23 che à ̈ messo in movimento rotatorio dal motore preposto al movimento di avanzamento e arretramento dello stampo. La rotazione del pignone 23 trasla in direzione opposta i bracci 16, 16a in modo che se viene ruotato in senso orario lo stampo si apre ed in senso antiorario si chiude. Quando gli stampi sono chiusi (figura 4) si chiude il circuito magnetico infatti vanno in contatto gli stampi 12, 13, 14, 12a, 13a, 14a ed i bracci dalla parte delle cremagliere all’interno dei solenoidi 24, 24a. A questo punto si possono attivare i solenoidi 24, 24a, che sono collegati alla stessa fonte di alimentazione, e generare il flusso magnetico che a sua volta genera la forza di attrazione tra gli stampi serrandoli.

Nelle figure 5, 6, 7, 8 viene rappresentato in modo schematico una preferita forma realizzativa, non limitativa, di un meccanismo apertura/chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, secondo il presente trovato dove il motore attuatore del movimento di apertura e chiusura à ̈ un motore elettrico 26. Questo motore elettrico muove un riduttore 25 che a sua volta muove il pignone 23 consentendo l’avanzamento e l’arretramento dei bracci portastampi 16 e 16a.

Nella figura 5 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dall’alto in posizione di apertura.

Nella figura 6 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dal basso in posizione di apertura.

Nella figura 7 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dall’alto in posizione di chiusura.

Nella figura 8 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dal basso in posizione di chiusura.

Nelle figure 9, 10, 11, 12 viene rappresentato in modo schematico una preferita forma realizzativa, non limitativa, di un meccanismo apertura/chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, secondo il presente trovato dove il motore attuatore del movimento di apertura e chiusura à ̈ un attuatore pneumatico 27 alimentato tramite aria compressa per mezzo di fori di alimentazione che consentono la chiusura 34 e l’apertura 33 dei cilindri. Questo attuatore pneumatico, composto da due cilindri senza stelo 28, 28a dotati di cremagliera 29, 29a, mette in rotazione il pignone 31 consentendo l’avanzamento e l’arretramento dei bracci portastampi 30 e 30a. Ai numeri 32 e 32a si possono notare i solenoidi del serraggio elettromagnetico.

Nella figura 9 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dall’alto in posizione di apertura.

Nella figura 10 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dal basso in posizione di apertura.

Nella figura 11 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dall’alto in posizione di chiusura.

Nella figura 12 viene mostrato questo meccanismo in visione trimetrica dal basso in posizione di chiusura.

Claims (10)

1. TITOLO “METODO E MECCANISMO DI APERTURA E CHIUSURA STAMPI PER MACCHINA FORMATRICE DEL VETRO CAVO A SERRAGGIO ELETTROMAGNETICO†RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il serraggio degli stampi di una macchina formatrice del vetro cavo caratterizzato dall’impiego di un circuito elettromagnetico, eccitato tramite uno o più solenoidi, per generare la forza di chiusura degli stampi necessaria a contrastare le forze che tendono ad aprirli durante la fase di pressatura o soffiatura generate dalla pressione interna agli stampi, caratterizzato inoltre dal fatto che il circuito elettromagnetico che genera la forza di serraggio degli stampi non attua i movimenti di apertura e chiusura degli stampi stessi che vengono gestiti da un attuatore separato.
2. 2. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo caratterizzato dall’impiego di un circuito elettromagnetico per generare direttamente sugli stampi la forza necessaria per mantenerli a contatto nella posizione di chiusura durante le fasi di pressatura o soffiatura dell’articolo in lavorazione. Mezzi per generare il flusso magnetico necessario a generare la forza di attrazione tra gli stampi: solenoide. Mezzi per generare la corrente di eccitazione del solenoide: generatore PWM. Mezzi per convogliare il flusso magnetico sugli stampi: bracci e supporti. Stampi in materiale ferromagnetico per consentire il passaggio del flusso magnetico e generare la forza di attrazione. Mezzi per trasferire il moto da un attuatore agli stampi al fine di realizzare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi. Attuatore per generare il moto di apertura e chiusura stampi. Mezzi per supportare le varie parti componenti del meccanismo ed ancorarlo alla sezione della macchina nella quale viene installato.
3. 3. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che l’attuatore per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sia un attuatore elettrico.
4. 4. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che l’attuatore elettrico per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sia costituito da un motore elettrico rotativo e un riduttore di velocità.
5. 5. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che l’attuatore per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sia un attuatore pneumatico.
6. 6. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che l’attuatore pneumatico per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sia costituito da un cilindro pneumatico rotante formato da due pistoni senza stelo dotati di cremagliera che mettono in rotazione un pignone dentato.
7. 7. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che i mezzi per trasferire il moto dall’ attuatore, preposto a generare la movimentazione di apertura e chiusura, agli stampi siano costituiti da un pignone dentato e da due cremagliere vincolate ai bracci che supportano gli stampi. Le cremagliere sono affacciate e ingranate a due punti opposti del pignone in modo da muoversi in direzioni opposte quando il pignone ruota. Cambiando il senso di rotazione del pignone si possono avanzare o arretrare gli stampi verso e dalla posizione di chiusura.
8. 8. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che i bracci che supportano gli stampi siano guidati e sostenuti tramite aste fissate al supporto del meccanismo che mantengono in posizione i bracci e consentono i movimenti di avanzamento e arretramento, e che dette aste siano costruite in un materiale paramagnetico o diamagnetico al fine di isolare il circuito magnetico di serraggio degli stampi da altri materiali ferromagnetici che compongono la macchina.
9. 9. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo caratterizzato dall’impiego di un circuito elettromagnetico per generare direttamente sugli stampi la forza necessaria per mantenerli a contatto nella posizione di chiusura durante le fasi di pressatura o soffiatura dell’articolo in lavorazione e dotato di attuatore elettrico per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sostanzialmente come descritto e riportato nelle tavole allegate.
10. 10. Meccanismo di apertura e chiusura stampi, sia abbozzatore che finitore, per macchina formatrice del vetro cavo caratterizzato dall’impiego di un circuito elettromagnetico per generare direttamente sugli stampi la forza necessaria per mantenerli a contatto nella posizione di chiusura durante le fasi di pressatura o soffiatura dell’articolo in lavorazione e dotato di attuatore pneumatico per generare la movimentazione di apertura e chiusura degli stampi sostanzialmente come descritto e riportato nelle tavole allegate.