ITPG990061A1 - Macchina per la formatura di elementi in polistirolo con sistema di bloccaggio meccanico degli stampi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Nelle macchine per formatura dì elementi in polistirolo, il bloccaggio del semistampo mobile rispetto a quello fisso è da sempre una operazione che richiede forze molto elevate, legate direttamente alla pressione specifica all'interno dello stampo ed alle dimensioni di questo.

Con l'oggetto della presente invenzione intendiamo risolvere le problematiche connesse agli attuali sistemi di movimentazione e bloccaggio dei due semistampi.

L'osservazione delle macchine esistenti sul mercato mette in evidenza una serie di sistemi di movimentazione e bloccaggio, classificabili in tre categorie principali: 1] sistemi a ginocchiera; 2) sistemi idromeccanici a tagliola o baionetta; 3] sistemi a pistone idraulico.

Il sistema di chiusura a ginocchiera si compone di un insieme di bielle comandate da uno o più cilindri oleodinamici. Il movimento dei cilindri genera l'apertura e la chiusura del semistampo mobile verso quello fisso. Durante la fase di chiusura lo sforzo di reazione degli stampi si scarica sulle bielle e conseguentemente sul telaio posteriore della macchina, il quale necessita quindi sia della parte di supporto dello stampo che della parte di contrasto alle reazioni. Per questo motivo il telaio dovrà essere sufficientemente robusto e tale da sopportare la spinta delle bielle del sistema di bloccaggio. Per il sistema in oggetto possiamo identificare una serie di svantaggi e limitazioni:

a] le strutture portanti dovranno essere di elevata robustezza edimensioni con conseguente aumento dei costi di fabbricazione e degli spazi industriali occupati;

b] la corsa del semistampo mobile è limitata ed essenzialmente legata alle dimensioni delle bielle di chiusura;

c] la presenza a bordo macchina di un impianto oleodinamico comporta elevati costi di installazione e manutenzione.

Il sistema di chiusura idromeccanico realizza il bloccaggio dei semistampi tramite un meccanismo a puntoni e tagliola.

La chiusura ed il bloccaggio si suddividono in tre fasi: l'avvicinamento veloce del semistampo mobile mediante due cilindri oleodiamici; l'inserimento, tramite un pistoncino, di una piastra che blocca i puntoni, solidali con il semistampo mobile; la chiusura dello stampo tramite pistone centrale ad alta pressione, a corsa breve.

Anche per questo sistema possiamo identificare una serie di svantaggi e limitazioni: a] la presenza a bordo macchina di un impianto oleodinamico comporta elevati costi di installazione e manutenzione; b] le superfici degli elementi costituenti il gruppo di bloccaggio [tagliola - testa di reazione e puntoni] lavorano solitamente a contatto diretto in strisciamento le une contro le altre innescando problemi di scorrimento [attriti].

La chiusura a pistone è costituita da uno o più pistoni oleodinamici con stelo collegato al semistampo mobile. La movimentazione e la chiusura avviene immettendo olio in pressione all'interno dei cilindri, in modo da mantenerli bloccati per tutto il tempo necessario alla formatura dell'oggetto in polistirolo.

Anche il sistema a pistone presenta una serie di svantaggi e limitazioni: a] le dimensioni dei pistoni sono correlate alla spinta richiesta [legata alle dimensioni dello stampo ed alla pressione di formatura]; b] il ciclo di apertura e chiusura degli stampi e molto lento; la velocità diminuisce all'aumentare delle dimensioni dei pistoni a parità di potenza installata; c] le strutture portanti dovranno essere di elevata robustezza e dimensioni con conseguente aumento dei costi di fabbricazione e degli spazi industriali occupati; d] la presenza a bordo macchina di un impianto oleodinamico dì elevata potenza con elevati costi di installazione e manutenzione; a tali impianti è associabile anche un notevole grado di pericolosità [scoppio di tubazioni] e di inquinamento ambientale.

L'oggetto della presente invenzione è una macchina per la formatura di oggetti in polistirolo espanso dotata di un sistema di bloccaggio del semistampo mobile rispetto a quello fisso di tipo meccanico caratterizzato dall'avere un elevato rapporto tra la forza di bloccaggio e quella di comando.

I principali vantaggi del trovato in oggetto sono:

a] gli attuatori che operano il bloccaggio meccanico del semistampo mobile rispetto a quello fisso sono di tipo meccanico irreversibile realizzando elevate forze di bloccaggio con modeste forze di comando;

b] completa eliminazione dell'impianto oleodinamico con notevole riduzione dei costi industriali e di esercizio della macchina; c] realizzazione di strutture di macchina con dimensioni più contenute rispetto alle macchine esistenti con conseguente diminuzione dei costi di realizzazione e degli spazi aziendali occupati.

d] realizzazione di un bloccaggio meccanico che lavora per accostamento di superfici [tra l'elemento di bloccaggio e l'appendice del semistampo fisso] eliminando completamente strisciamenti ed attriti tra le superfici;

e] possibilità di realizzare aperture notevoli tra i due semistampi, correiabili alle dimensioni dei pezzi da formare mantenendo invariato il sistema di bloccaggio;

Descriviamo adesso in dettaglio il principio di funzionamento del trovato in oggetto.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso saranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati [fig. 1 - fig. 2 - fig. 3 - fig. 4 -fig. 5}.

La figura 1 illustra la macchina contenente il sistema di bloccaggio oggetto della presente invenzione in una vista laterale schematica in cui i due semistampi sono aperti.

La figura 2 rappresenta la stessa macchina con i due semistampi chiusi per mezzo del suddetto sistema di bloccaggio.

La figura 3 rappresenta il cìnematismo di movimentazione e sincronizzazione del sistema di avvicinamento del semistampo mobile al semistampo fisso in una vista frontale della macchina.

La figura 4 rappresenta una sezione longitudinale del sistema di bloccaggio meccanico in una sezione caratteristica.

La figura 5 rappresenta il cìnematismo di movimentazione e sincronizzazione del sistema di bloccaggio in una vista frontale della macchina.

La soluzione illustrata attraverso le figure suddette è da ritenersi come rappresentazione schematica di una soluzione puramente esemplificativa e non limitativa. Non si esclude la possibilità di utilizzo del trovato in altri settori.

La macchina è composta essenzialmente da un telaio o basamento [1] che ne costituisce la struttura portante e da due semistampi di cui uno fisso [2] e l'altro mobile [3], L'unione dei due semistampi genera la camera di formatura per gli elementi in polistirolo e si realizza con movimento del semistampo mobile 13] verso quello fisso [2] lungo una direttrice di moto generalmente orizzontale. Il telaio contenente il semistampo fisso, porta ad ognuno dei suoi quattro angoli l'attuatore meccanico [4] il quale, mediante un movimento di rotazione e traslazione opera il bloccaggio del semistampo mobile 13) contro quello fisso [2].

L'operazione di chiusura dei semistampi si compone di due fasi: la prima realizza 1'avvicinamento del semistampo mobile [3] al semistampo fisso [2] fino all'accostamento; la seconda opera il bloccaggio reciproco dei semistampi.

Il semistampo fisso [2] è solidale al telaio [1] mentre il semistampo mobile [3] è collegato a due barre cilindriche laterali [8] che esplicano la funzione di supporto e guida di scorrimento. Le barre [8], solidali al semistampo mobile, scorrono assialmente in una coppia di boccole [9] a ricircolo di sfere fissate al telaio [1]·

La fase di avvicinamento del semistampo mobile [3] avviene mediante un cinematismo comandato da un motoriduttore [5], solidale al telaio [1], che porta all'albero di uscita un pignone [6] che si impegna sulla catena [7]. La catena [7] è fissata all'estremità sinistra alla struttura portante [10] del semistampo mobile ed all'estremità destra [11] alla parte posteriore della barra di guida [8].

Mediante adeguati rinvìi, realizzati con i rocchetti folli [12], la rotazione del pignone [6] realizza il moto di avvicinamento e allontanamento del semistampo mobile [3] rispetto al semistampo fisso [2]. Il sistema di trasmissione appena descritto è replicato da entrambi i lati della macchina, ad eccezione del motoriduttore [5] che è unico. Il moto viene trasmesso dal lato di posizionamento del motoriduttore [5] al lato parallelo mediante una barra di torsione [13] posta nella parte superiore del telaio e supportata dai cuscinetti [14].

La fase di avvicinamento porta il semistampo mobile dalla posizione di completa apertura a quella di accostamento con il semistampo fisso. Nel tratto terminale di questa fase, le appendici di bloccaggio 117] del semistampo mobile, si trovano affacciate agli elementi di bloccaggio [16]. Il moto del semistampo mobile [3] consente l'introduzione dell'elemento di bloccaggio [16], [avente forma rettangolare sfondata alle estremità], nelle feritoie [18] del semistampo mobile fino ad oltrepassarle. La feritoia [18] ha forma rettangolare, simile a quella dell'elemento di bloccaggio [16] e dimensioni tali da consentirne 1'introduzione solo nella posizione omologa a quella della feritoia [18].

Una volta completata la fase di avvicinamento comincia quella di bloccaggio. A seguito di una rotazione di 90° attorno al proprio asse, l'elemento di bloccaggio [16] si dispone con asse ortogonale a quello della feritoia [18]. A questo punto l'albero [15] dell'attuatore viene fatto scorrere fino a portare la faccia [19] dell'elemento di bloccaggio a contatto con la faccia interna [20] della feritoia.

La forza di bloccaggio tra i due semistampi è esercitata dalla vite trapezia [21] dell'attuatore.

Con particolare riferimento alla figura 4 ed alla figura 5 descriviamo in dettaglio, rispettivamente, il principio di funzionamento dell'attuatore [4] ed i relativo cinematismo di movimentazione.

L'attuatore [4] è di tipo completamente meccanico ed è costituito da una carcassa [22] all'interno della quale trovano alloggiamento una coppia di cuscinetti [23], la madrevite [24] e la vite [21] ricavata sull'albero [15]. Alla carcassa [22] vengono collegati il tappo anteriore [25] e quello posteriore [26] aventi funzione sia strutturale che protettiva. Sulla parte esterna della madrevite [24] è flangiata la corona dentata [27] posta in rotazione dalla catena [28]. Internamente all'attuatore sono inoltre posizionati opportuni anelli di tenuta e distanziali atti a garantire il funzionamento del meccanismo stesso.

Sulla parte periferica della carcassa sono ricavati una corona di fori [32] per mezzo dei quali è possibile flangiare 1'attuatore al telaio della macchina.

Mediante la catena [28], la corona dentata [27] viene posta in rotazione e con essa la madrevite trapezia [24] supportata dalla coppia di cuscinetti [23]. La madrevite [24] mette in movimento l'albero [15] mediante la vite trapezia [21] ricavata nella parte centrale dello stesso. L'albero [15] è supportato dai cuscinetti striscianti [34] e [29] che consentono movimenti di traslazione e rotazione. Il perno [31], solidale all'albero [15] si impegna sulla camma [30] ricavata internamente alla carcassa [22]. Il profilo della camma [30] è tale da far compiere all'albero [15] in una prima fase un movimento combinato di rotazione [90°] e traslazione ed in una seconda fase il movimento di sola traslazione assiale.

L'elemento di bloccaggio [16] solidale all'albero [15] a seguito dei suddetti movimenti permette il bloccaggio del semistampo mobile contro quello fisso come descritto in precedenza. Il cinematismo è irreversibile e consente di realizzare elevate forze di bloccaggio con minime forze di comando.

Il profilo della camma [30] stabilisce la legge di moto dell'albero [15] e conseguentemente dell'elemento di bloccaggio [16].

Il moto dei quattro attuatori di bloccaggio [4] è realizzato mediante un motoriduttore [33] posto nella parte superiore della macchina. Il motoriduttore [33] mette in rotazione mediante un opportuno giunto, la madrevite di uno dei quattro attuatori. Pertanto l'attuatore collegato al motoriduttore [33] diventa l'elemento motore della trasmissione. Gli altri attuatori ricevono il moto mediante la catena chiusa [28]. La catena [28] opera da elemento sincronizzatore del moto in quanto, mediante adeguata circuitazione, agisce contemporaneamente su tutti gli attuatori a vite, realizzando così un bloccaggio simultaneo.

Una volta realizzato il bloccaggio dei due semistampi è possibile iniettare i granuli di polistirolo all'interno della camera fino a realizzarne il riempimento.

L'iniezione di vapore all'interno dello stampo genera delle sinterizzazioni o microfusioni tra i granuli di materiale. Le microfusioni legano reciprocamente i granuli fino ad ottenere un oggetto avente forma e dimensione della camera generata dai due semistampi.

Dopo un opportuno tempo di raffreddamento, durante il quale viene iniettata acqua nebulizzata nella zona di formatura [successivamente estratta con vuoto], il sistema di bloccaggio opera un ciclo inverso rispetto a quello precedentemente descritto in maniera tale da liberare il semistampo mobile.

La fase di sbloccaggio avviene pertanto invertendo il senso di rotazione della madrevite [24], la quale in una prima fase allontana la superficie [19] dell'elemento di bloccaggio [16] dalla superficie [20] dell'appendice di bloccaggio [17], Successivamente il profilo della camma [30] genera la rotazione di 90° dell'albero [15] in modo da disporre l'elemento [16] in posizione omologa alla feritoia e consentirne il successivo attraversamento. I due semistampi sono sbloccati ed il semistampo mobile può essere allontanato in modo da poter procedere alle operazioni di estrazione dell'oggetto formato. Il ciclo appena descritto potrà così ripartire ed essere realizzato in maniera continuativa.

Mediante un quadro di comando, l'operatore esplica le operazioni di gestione e controllo della macchina.

La macchina viene gestita in maniera elettronica mediante controllori a logica programmabile [PLC] in grado di trasmettere i comandi ai numerosi attuatori e ricevere informazioni da altrettanti sensori di controllo.

Per la gestione della macchina sono da ritenersi applicabili e tecnicamente equivalenti tutti i sistemi facenti parte dello stato dell'arte ed in alcun caso non saranno limitativi dell'oggetto della presente invenzione.

Il sistema di bloccaggio dei semistampi, realizzato mediante l'attuatore meccanico [4], costituisce una applicazione funzionale che potrà essere adoperata in una vasta gamma di macchine per le quali è previsto il bloccaggio di due parti con moto relativo. La descrizione riportata ne rappresenta un esempio applicativo e per questo non limitativo.

Le soluzioni descritte sono a puro titolo esemplificativo e sono da ritenersi tecnicamente equivalenti soluzioni che garantiscano il mantenimento dei principi di funzionamento enunciati.

Il trovato, cosi concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i componenti di dettaglio possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

L'invenzione in oggetto è suscettibile di applicazione industriale in quanto i singoli componenti descritti fanno parte dello stato della tecnica.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1] Macchina per la formatura di oggetti in polistirolo espanso dotata di un sistema di bloccaggio del semistampo mobile rispetto a quello fisso realizzato con una pluralità di attuatori [4] di tipo meccanico a vite irreversibile caratterizzati dal fatto di realizzare elevati sforzi di bloccaggio con modesti sforzi di comando. La macchina è composta essenzialmente da un telaio [1J e da due semistampi di cui uno fisso [2] e l'altro mobile [3] lungo una direttrice di moto generalmente orizzontale. La fase di avvicinamento del semistampo mobile a quello fisso viene realizzata mediante una trasmissione a catena comandata da un motoriduttore [5] mentre la fase di bloccaggio è realizzata mediante una pluralità di attuatori meccanici [4] posti sul telaio [1] della macchina. L'attuatore [4] è di tipo completamente meccanico e riceve il moto da una trasmissione a catena comandata dal motoriduttore [33]. Mediante la catena [28], la corona dentata [27] viene posta in rotazione e con essa la madrevite trapezia [24]. La madrevite [24] mette in movimento l'albero [15] mediante la vite trapezia [21] ricavata nella parte centrale dell'albero stesso. Il perno [31], solidale all'albero [15], si impegna sulla camma [30] ricavata internamente alla carcassa [22]. Il profilo della camma [30] è tale da far compiere all'albero [15] in una prima fase un movimento combinato di rotazione [90°] e traslazione ed in una seconda fase il movimento di sola traslazione assiale. L'elemento di bloccaggio [16] solidale all'albero [15] a seguito dei suddetti movimenti realizza il bloccaggio del semistampo mobile contro quello fisso come descritto in precedenza. Il cinematismo è irreversibile e consente di realizzare elevate forze di bloccaggio con minime forze di comando. La fase di iniezione del polistirolo e la successiva formatura a vapore avviene con i semistampi bloccati. Completata questa fase il sistema di bloccaggio opera un ciclo inverso rispetto a quello precedentemente descritto in maniera tale da liberare la traslazione del semistampo mobile rispetto a quello fisso e da realizzare lo scarico dell'oggetto formato. Il ciclo appena descritto potrà così ripartire ed essere realizzato in maniera continuativa. 2] Macchina secondo la rivendicazione 1 per cui gli apparati suddetti od altri tecnicamente equivalenti sono dislocati in posizioni reciproche diverse od hanno altre dimensioni. 3] Macchina secondo la rivendicazione 1 per cui la camma 30 è ricavata sull'albero [15] ed il perno è fissato alla carcassa [22]. 4] Macchina secondo la rivendicazione 1 e caratterizzata dal fatto di realizzare la fase di avvicinamento e quella di bloccaggio con un cinematismo comandato da un unico elemento di movimentazione. 5] Macchina secondo la rivendicazione 1 e caratterizzata dal fatto di realizzare la fase di bloccaggio con una serie di attuatori [4] comandati ciascuno con motorizzazione indipendente.