ITUA20163913A1

ITUA20163913A1 - Apparecchiatura e procedimento di stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia

Info

Publication number: ITUA20163913A1
Application number: ITUA2016A003913A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Bazzo
Original assignee: Inglass Spa
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2017-11-30
Also published as: DE202017103242U1

Description

“Apparecchiatura e procedimento di stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un un’apparecchiatura e ad un procedimento di stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia.

Questa modalità di stampaggio, nota con il termine “family mold”, consiste nello stampaggio simultaneo di parti di forma, dimensione e peso diversi all’interno di uno stesso stampo, per mezzo di una pluralità di iniettori.

Tipicamente le apparecchiature predisposte per questa modalità di stampaggio sono del tipo comprendente una camera calda, uno stampo multi-cavità ed una pluralità di iniettori operativamente associati alle cavità dello stampo per controllare il flusso della materia plastica dalla camera calda alle rispettive cavità.

Stato della tecnica nota

Sono note nella tecnica, ad esempio da EP-2918389 a nome della stessa Richiedente, apparecchiature di stampaggio ad iniezione in cui per controllare il flusso del materiale plastico fuso in uscita da un iniettore si utilizzano sistemi ad otturazione composti da un otturatore a spina mobile assialmente all’interno dell’ugello dell’iniettore tra una posizione avanzata di chiusura e una posizione arretrata di apertura. Tale stelo è movimentato per mezzo di un attuatore a fluido o elettrico posto a monte dell’iniettore e fissato, ad esempio, al distributore della materia plastica da iniettare, oppure in un recesso della piastra di fissaggio dello stampo o anche direttamente al piano di pressa.

Le difficoltà associate alla tipologia di stampaggio “family mold” consistono nella necessità di riempire contemporaneamente cavità di dimensioni diverse, assicurando per ognuna di esse sufficiente portata di materiale, un riempimento ottimale ed assenza di difetti (es. linee di pressione).

Lo stato dell’arte propone diverse soluzione aventi l’obiettivo comune di variare la quantità di materiale iniettato attraverso il singolo passaggio di iniezione entro lo stampo (“gate”).

JP200450425 descrive uno stelo di bloccaggio del flusso posizionato in un canale; il grado di profondità raggiunto dallo stelo comporta una diversa portata di materiale. Lo svantaggio principale è dovuto al fatto che per regolare il grado di profondità dello stelo è necessario disassemblare lo stampo.

JP200417564 descrive una superficie di controllo della pressione posizionata in un canale e compressa da una molla; essa avanza ed arretra all’interno del canale per controllare la portata di materiale. Gli svantaggi sono dovuti all’estrema variabilità della pressione di riempimento, dipendente ad esempio dal materiale e dalla temperatura. E’ quindi estremamente difficile tarare opportunamente la superficie di controllo per variare la portata ed al tempo stesso assicurare il corretto bilanciamento delle cavità.

JPH237879 illustra una serie di elementi concentrici e dotati di fori di diverse geometrie e dimensioni; essi vengono posizionati nei canali per controllare e variare la portata di iniezione. Come nel primo caso si rende però necessario disassemblare lo stampo per accedere agli elementi, per cui gli svantaggi sono notevoli.

I tre documenti precedenti sono citati come prior art nella domanda US20080279973 (Fisa Corporation). Tale documento illustra un sistema per controllare e variare la portata di materiale in uscita dai singoli “gate” senza però modificare la portata di materiale fornita a monte a ciascun iniettore. La soluzione tecnica adottata prevede dei tipici iniettori dotati di otturatore interno spostabile tra la posizione di chiusura e la posizione di apertura del gate. In aggiunta sono previsti ulteriori steli posizionati dalla parte opposta del gate, ovvero nella parte mobile dello stampo, ed in grado di estendersi fino al gate stesso. Durante l’iniezione (otturatori aperti) ogni stelo aggiuntivo può essere movimentato in posizioni intermedie in modo da variare la portata di materiale in uscita dal gate, senza però variare la portata complessiva fornita agli iniettori.

Gli steli aggiuntivi possono essere movimentati per mezzo di attuatori idraulici, pneumatici o elettromagnetici.

Lo svantaggio di questa soluzione è quello di complicare notevolmente la struttura dello stampo, dovendo prevedere per ogni gate un doppio sistema di attuazione e di controllo.

US20030012845 (Synventive) menziona la possibilità di impostare i profili di apertura dei singoli otturatori in stampi “family mold”, così da controllare indipendentemente ogni cavità durante lo stampaggio simultaneo. Gli otturatori possono essere movimentati per mezzo di attuatori elettrici, pneumatici od idraulici. Nel primo caso il segnale di uscita al motore elettrico può essere usato per valutare la posizione dell’otturatore, in alternativa attraverso l’uso di un encoder.

Infine il documento WO2015075226 (Priamus) descrive la possibilità di regolare il processo di iniezione attraverso la gestione dei singoli otturatori, i quali vengono non solamente aperti o chiusi, bensì anche controllati in ogni posizione intermedia tra l’apertura e la chiusura. Si cita come possibile applicazione il controllo individuale di componenti differenti in stampi “family mold”, rendendo possibile modificare individualmente le proprietà dei singoli pezzi stampati.

Sintesi dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione è quello di ovviare ai suddetti inconvenienti, e più in particolare di realizzare un’apparecchiatura e un procedimento di stampaggio ad iniezione del tipo sopra definito che consentano, in modo efficiente, di trattare in maniera indipendente ogni singola cavità dello stampo, ottimizzandone la portata e minimizzandone i difetti per ottenere migliori qualità per ogni singolo componente.

Secondo un primo aspetto, l'invenzione consegue questo scopo grazie ad un’apparecchiatura di stampaggio secondo la parte pre-caratterizzante della rivendicazione 1, la cui caratteristica peculiare risiede seguente combinazione di caratteristiche:

- l’otturatore a spina di ciascun iniettore è azionato da un rispettivo motore elettrico,

- è prevista un’unità elettronica di controllo configurata per comandare i motori elettrici secondo cicli prestabiliti indipendenti di apertura e chiusura degli iniettori in cui la posizione e/o la velocità e/o l’accelerazione di spostamento degli otturatori, e quindi il flusso della materia plastica iniettata in ciascuna cavità, sono controllati individualmente in funzione delle forme e/o delle dimensioni e/o del volume dei componenti della famiglia di componenti.

Secondo un altro aspetto l’invenzione ha anche per oggetto un procedimento di stampaggio del tipo “family mold” così come definito nella rivendicazione 3.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è una vista prospettica di una parte di un'apparecchiatura di stampaggio ad iniezione secondo un esempio di attuazione dell'invenzione,

- la figura 2 è una vista in elevazione frontale ed in maggiore scala della parte dell’apparecchiatura di stampaggio della figura 1,

- la figura 3 è una vista prospettica della figura 2, e

- la figura 4 è una vista in sezione secondo la linea IV-IV della figura 2,

- la figura 5 è un diagramma che mostra i profili di apertura e chiusura associati a due generici iniettori. Descrizione dettagliata dell'invenzione Riferendosi inizialmente alla figura 1 un'apparecchiatura di stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia (“family mold”), ad esempio di parti che compongono una griglia frontale per autoveicoli, comprende essenzialmente uno stampo multi-cavità, una camera calda o distributore ed una pluralità di iniettori.

Lo stampo multi-cavità comprende, in modo generalmente convenzionale, un semistampo 1 nel quale è disposta una matrice 2 formata con le varie cavità dei diversi componenti dell’articolo da stampare, una piastra intermedia 3 ed una piastra di fissaggio 4.

La camera calda, indicata con 5, è solidale alla piastra di fissaggio 4 e riceve la materia plastica fluida dalla pressa dell’apparecchiatura di stampaggio per distribuirla agli iniettori, indicati con 6, due dei quali sono illustrati in sezione nella figura 4.

Occorre rilevare che a ciascuna delle cavità dello stampo possono essere associati un unico iniettore, oppure due o più iniettori 6.

Ciascun iniettore 6 comprende, pure in modo convenzionale, un ugello 7 entro il quale è assialmente mobile un otturatore a spina 8 spostabile fra una posizione avanzata di completa chiusura, in cui il flusso della materia plastica dalla camera calda 5 alla relativa cavità dello stampo attraverso un passaggio di flusso o “gate” è impedito, e una posizione arretrata di massima apertura in cui tale flusso è completamente aperto.

L’otturatore a spina 8 di ciascun iniettore 6 è azionato tramite un rispettivo attuatore motorizzato, convenientemente costituito da un motore elettrico, preferibilmente di tipo rotativo.

Nel caso dell’esempio illustrato la disposizione è di tipo analogo a quanto descritto ed illustrato ad esempio nella già citata domanda di brevetto europeo EP-2918389 nonché nella domanda di brevetto europeo EP-3009251, entrambe a nome della stessa Richiedente. In particolare, a ciascun iniettore 6 è associata una rispettiva autonoma unità 9 formata dal relativo motore elettrico rotativo e da un gruppo a vite e madrevite disposto parallelamente a fianco del motore elettrico rotativo. La vite è comandata in rotazione, ad esempio tramite un moltiplicatore ad ingranaggi, in modo da traslare in un senso o nel senso opposto la madrevite e comandare corrispondentemente l'avanzamento e l'arretramento dell'otturatore a spina 8 dell’iniettore 6.

Le unità motore elettrico/gruppo a vite e madrevite 9 sono posizionate, nel caso dell’esempio illustrato, sulla piastra di fissaggio 4 e sono collegate agli otturatori a spina 8, attraverso rispettive leve di trasmissione oscillanti (per semplicità non illustrate in dettaglio), tramite aste di rinvio 10 la cui lunghezza è variabile, nel senso che essa può essere selezionata in funzione della posizione relativa fra l’unità 9 e il corrispondente iniettore 6, oppure può presentare una configurazione telescopicamente allungabile ed accorciabile e quindi bloccabile alla lunghezza desiderata. Le aste di rinvio 10, unitamente alle leve di trasmissione oscillanti, sono portate dalla camera calda I motori elettrici delle unità 9 sono pilotati tramite un'unità elettronica 11, schematizzata nella figura 2, che opera il controllo dei vari iniettori 6. Più precisamente l’unità elettronica 11 è configurata per comandare i motori elettrici delle unità 9 secondo cicli prestabiliti indipendenti e programmabili di apertura e chiusura degli iniettori 6 in cui la posizione e/o la velocità e/o l’accelerazione di spostamento degli otturatori a spina 8, e quindi il flusso della materia plastica iniettata in ciascuna cavità, sono controllati individualmente in funzione delle forme e/o delle dimensioni e/o del volume dei componenti della famiglia da stampare.

Ad esempio l’unità elettronica di controllo 11 può essere configurata in modo tale per cui un iniettore A (fig. 2) associato ad una cavità corrispondente ad un componente di maggiori dimensioni e volume possa essere aperto prima e/o con un grado di apertura maggiore rispetto ad un iniettore B (fig. 2) associato ad una cavità corrispondente ad un componente di dimensioni e volume minori.

Analogamente l’unità elettronica di controllo 11 può essere configurata in modo tale per cui in fase di chiusura l’otturatore associato all’iniettore A possa essere spostato in una posizione intermedia di minore apertura rispetto all’iniettore B, al fine di ottimizzare la fase di impaccamento minimizzando i difetti superficiali (es. linee di pressione).

Fig. 5 mostra un esempio di gestione dei profili di apertura e chiusura degli iniettori A e B di fig. 2, dove l’iniettore A è associato ad una cavità di dimensione e volume maggiore rispetto all’iniettore B.

L’iniettore A viene aperto prima di B fino ad un grado di apertura corrispondente a circa 80% della corsa del suo otturatore, mentre l’iniettore B viene aperto successivamente fino a circa il 50% della corsa. In fase di impaccamento l’iniettore A viene parzialmente chiuso fino ad un grado di apertura del 20% circa, mentre l’iniettore B viene chiuso parzialmente fino a circa il 30% della corsa del suo otturatore. Infine entrambi gli iniettori vengono chiusi simultaneamente.

In questo modo l’invenzione consente vantaggiosamente di ottimizzare lo stampaggio di ciascun particolare, a seconda della sua forma, dimensione e quantità di materiale, migliorandone le qualità meccaniche ed estetiche.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione dell’invenzione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esempio. Ad esempio le unità 9 potrebbero essere portate, anziché dalla piastra di fissaggio 4 dello stampo, dal piano di pressa dell’apparecchiatura o anche dalla camera calda.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia, in cui detti componenti presentano forma e/o dimensioni e/o volume diversi, comprendente almeno una camera calda (5), uno stampo multi-cavità (1-3) ed una pluralità di iniettori (6) operativamente associati alle cavità dello stampo e comprendenti ciascuno un otturatore a spina (8) spostabile fra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura per controllare il flusso della materia plastica dalla camera calda (5) alla rispettiva cavità dello stampo, caratterizzata dalla seguente combinazione di caratteristiche: - l’otturatore a spina (8) di ciascun iniettore (6) è azionato da un rispettivo motore elettrico (9), - è prevista un’unità elettronica di controllo (11) configurata per comandare i motori elettrici (9) secondo cicli prestabiliti indipendenti di apertura e chiusura degli iniettori (6) in cui la posizione e/o la velocità e/o l’accelerazione di spostamento degli otturatori (8), e quindi il flusso della materia plastica iniettata in ciascuna cavità, sono controllati individualmente in funzione delle forme e/o delle dimensioni e/o del volume dei componenti della famiglia di componenti.
2. Apparecchiatura di stampaggio secondo la rivendicazione 1, comprendente una piastra di fissaggio (4) dello stampo multi-cavità (1-3), caratterizzata dal fatto che detti motori elettrici (9) sono portati dalla piastra di fissaggio (4).
3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta unità elettronica di controllo (11) è configurata in modo che, in fase di apertura, iniettori (A) associati a cavità corrispondenti a componenti di maggiori dimensioni e volume vengono aperti prima e/o con un grado di apertura maggiore rispetto a iniettori (B) associati a cavità corrispondenti a componenti di dimensioni e volume minori.
4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta unità elettronica di controllo (11) è configurata in modo che, in fase di chiusura, iniettori (A) associati a cavità corrispondenti a componenti di maggiori dimensioni e volume vengono spostati in una posizione intermedia di minore apertura rispetto a iniettori (B) associati a cavità corrispondenti a componenti di dimensioni e volume minori.
5. Procedimento per lo stampaggio ad iniezione congiunto di componenti di materia plastica appartenenti ad una stessa famiglia, in cui detti componenti presentano forma e/o dimensioni e/o volume diversi, tramite almeno una camera calda (5), uno stampo multicavità (1-3) e una pluralità di iniettori (6) operativamente associati alle cavità dello stampo e comprendenti ciascuno un otturatore a spina (8) spostabile fra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura per controllare il flusso della materia plastica dalla camera calda (5) alla rispettiva cavità dello stampo, caratterizzato dal fatto che l’otturatore a spina (8) di ciascun iniettore (6) è azionato da un rispettivo motore elettrico (9), e i motori elettrici (9) sono comandati secondo cicli prestabiliti indipendenti di apertura e chiusura degli iniettori (6) in cui la posizione e/o la velocità e/o l’accelerazione di spostamento degli otturatori (8), e quindi il flusso della materia plastica iniettata in ciascuna cavità, sono controllati individualmente in funzione delle forme e/o delle dimensioni e/o del volume dei componenti della famiglia di componenti.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che in fase di apertura iniettori (A) associati a cavità corrispondenti a componenti di maggiori dimensioni e volume vengono aperti prima e/o con un grado di apertura maggiore rispetto a iniettori (B) associati a cavità corrispondenti a componenti di dimensioni e volume minori.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che in fase di chiusura iniettori (A) associati a cavità corrispondenti a componenti di maggiori dimensioni e volume vengono spostati in una posizione intermedia di minore apertura rispetto a iniettori (B) associati a cavità corrispondenti a componenti di dimensioni e volume minori.