IT202000019627A1

IT202000019627A1 - “sistema per azionare un attuatore a fluido”

Info

Publication number: IT202000019627A1
Application number: IT102020000019627A
Authority: IT
Inventors: Nadai Massimo De; Massimo Bisetto; Massimo Rossi
Original assignee: Inglass Spa
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2022-02-07
Also published as: WO2022029589A1; US20230294344A1; EP4192666A1; CN116157247A; KR20230048321A

Description

?Sistema per azionare un attuatore a fluido?

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un sistema per azionare un attuatore a fluido, in particolare un sistema per regolare/variare la corsa di un pistone compreso nell?attuatore a fluido.

Nelle presse ad iniezione, qui prese ad esempio, si inietta materiale fuso dentro uno stampo attraverso uno o pi? ugelli di iniezione la cui apertura e chiusura ? regolata da uno o pi? steli comandati da un attuatore. Per pezzi complessi o di grandi dimensioni, prodotti con metodo multi-iniezione e/o iniezione sequenziale, il controllo posizionale dell?otturatore, che apre e chiude l?ugello, ? fondamentale per ottenere un?alta qualit? di finitura, in particolare per controllare la portata di materiale fuso assieme alla pressione di iniezione nella cavit? dello stampo. Attualmente, per lo stampaggio di prodotti di pregio gli otturatori sono controllati da attuatori elettrici (perch? consentono una vasta gamma di regolazioni e controlli), che tuttavia richiedono complessi e costosi dispositivi di controllo (una centrale elettronica software relativo sensori cablaggio complesso operatori specializzati). L?impiego di attuatori a fluido risulta pertanto pi? conveniente e pi? familiare agli utenti per certe applicazioni, vedi ad es. il sistema di fig. 2 in EP3490777 che - comunemente - usa un?elettrovalvola 20 a tre vie per controllare un attuatore 1 tramite un circuito di fluido.

Un problema ? che in caso di improvvisa mancanza di tensione elettrica o in caso di emergenza, l?elettrovalvola 20 si sposta nella posizione centrale di riposo (posizione determinata/imposta dall?azione delle molle 220 e 230), bloccando l?otturatore nella posizione corrente, lasciando aperto il canale di iniezione. E? evidente che cos? si crea una potenziale situazione di pericolo oltre che un considerevole danno per l?impianto di iniezione.

Scopo principale dell?invenzione ? migliorare questo stato dell?arte.

Altro scopo ? migliorare i sistemi come quello in EP3490777 rendendoli pi? sicuri, in particolare consentendo il riposizionamento dell?otturatore in posizione di chiusura in caso di interruzione dell?alimentazione elettrica.

Un aspetto dell?invenzione riguarda un sistema comprendente:

- un attuatore che ? dotato di un pistone montato mobilmente per essere spostato linearmente grazie alla spinta di un fluido dentro due camere separate dal pistone,

- un otturatore a spillo collegato al pistone per regolare il flusso di iniezione di materiale fuso da uno o pi? ugelli verso uno stampo,

cos? che l?otturatore possa spostarsi da una posizione di chiusura, in cui non vi ? passaggio di materiale fuso attraverso l?ugello, ad una posizione di apertura, in cui vi ? passaggio di materiale fuso attraverso l?ugello,

- un circuito di alimentazione per portare fluido in pressione da una riserva alle camere con un verso di scorrimento e un verso opposto, ai due versi di scorrimento del fluido corrispondendo rispettivamente un avanzamento e un arretramento del pistone, e

- un?elettrovalvola, collegata al circuito di alimentazione e configurata in modo che in condizione di riposo lasci aperto un percorso di drenaggio di fluido che mette in comunicazione le camere e la riserva per consentire un flusso di fluido, tra le camere e la riserva, che determina uno spostamento del pistone volto a portare l?otturatore verso una o la posizione di chiusura. Al pistone possono essere collegati una pluralit? di otturatori a spillo, per venir mossi dal pistone in sincronismo.

In una variante il sistema comprende

un circuito principale costituente il circuito di alimentazione, e

condotti di derivazione per fluido posti in derivazione dal circuito principale che costituiscono il percorso di drenaggio,

l?elettrovalvola essendo inserita nel percorso dei condotti di derivazione, preferibilmente comprendendo una posizione di eccitazione in cui chiude il percorso di drenaggio di fluido..

Preferibilmente il percorso dei condotti di derivazione comprende una o pi? valvole unidirezionali, per assicurare nei condotti di derivazione una direzione di scorrimento del fluido.

Preferibilmente il sistema comprende una seconda elettrovalvola che ? collegata al circuito di alimentazione e che comprende

- due posizioni di eccitazione:

una prima posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido, e

una seconda posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido opposto a quello ottenibile nella prima posizione, e - una posizione di riposo, in cui inibisce la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva.

La seconda elettrovalvola pu? comprendere anche solo una delle due posizioni di eccitazione. Per avere due versi di scorrimento del fluido si possono mettere in parallelo due elettrovalvole siffatte.

In una diversa variante l?elettrovalvola ? inserita direttamente nel percorso del circuito di alimentazione.

In particolare l?elettrovalvola comprende due posizioni di eccitazione:

una posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido opposto a quello ottenibile nella posizione di riposo, e .

una posizione in cui inibisce la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva. Oppure si possono inserire direttamente nel percorso del circuito di alimentazione due elettrovalvole, ciascuna con una posizione di eccitazione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido opposto a quello ottenibile dall?altra elettrovalvola.

Il fluido pu? essere ad es. un liquido, come ad es. olio, o aria compressa.

I vantaggi dell?invenzione saranno ancora pi? chiari dalla seguente descrizione di un sistema preferito, in cui si fa riferimento all?allegato disegno in cui

? Figura 1 mostra uno schema del sistema,

? Figura 2 mostra una variante di schema del sistema.

Nelle figure elementi uguali sono indicati da numeri uguali.

Il sistema MC1 di fig.1 serve per pilotare un attuatore 10. L?attuatore 10 ? fissato su un supporto, come ad es. una camera calda (manifold) o una piastra o uno stampo, e serve per spostare (direttamente o indirettamente, attraverso interposti meccanismi di trasformazione del moto ? non mostrati) almeno un otturatore a spillo 12 per un ugello di iniezione (non mostrato) tramite un pistone 14. Il pistone 14 ? mobile linearmente dentro una cavit? definita da un involucro 16. La cavit? ? divisa dal pistone 14 in una prima camera 20, comunicante con una porta 22, e una seconda camera 24, comunicante con una porta 26. La camera 20 ? solitamente isolata dalla camera 24, tuttavia possono presentarsi situazioni in cui sia necessario prevedere mezzi per mettere in comunicazione le due camere.

Attraverso le porte o ingressi di fluido 22, 26 si pu? iniettare o estrarre fluido, ad es. olio o aria compressa, rispettivamente nella/dalla camera 20 o 24 su lati opposti del pistone 14, cos? da poterlo muovere linearmente in direzioni opposte spostando di conseguenza l?otturatore 12. Il movimento di quest?ultimo determina l?apertura o la chiusura dell?ugello con il conseguente passaggio o ostruzione del materiale fuso.

L?apertura e la chiusura dell?ugello, quindi il movimento dell?otturatore (pin), possono avvenire secondo un movimento unico nei due sensi (grafico con unica rampa di apertura e unica rampa di chiusura) oppure possono comprendere molteplici e differenziati stop intermedi (pause di movimento, secondo parametri prestabiliti, dopo le quali il movimento riprende secondo i parametri (velocit?, pressione, portata, ecc?.) precedenti oppure secondo parametri modificati). Possono essere realizzate infinte pause di movimento secondo infinte posizioni, durante il movimento di apertura o chiusura.

Un circuito per fluido consente di trasferire fluido da e verso le camere 20, 24 pompandolo da una riserva esterna (non mostrata, ad es. un serbatoio). Il circuito ? costituito da una prima linea 30 e una seconda linea 32. Nelle linee 30, 32 sono inoltre inseriti opzionali regolatori di portata 40, 42, i quali consentono, oltre ad un movimento omogeneo, l?impostazione di diverse velocit? di movimento del pistone 14 lungo la sua corsa.

I regolatori di portata 40, 42 possono essere ad attivazione manuale o automatica. Nel secondo caso possono essere regolati secondo posizioni prestabilite oppure sulla base di feedback posizionali dati da opportuni sensori di posizione dell?otturatore o del pistone (non mostrati).

Un?elettrovalvola 50, avente un cassetto spostabile 52, serve per invertire, ad ogni ciclo completo, la direzione di scorrimento del fluido nelle linee 30, 32. La direzione di scorrimento determina la direzione di movimento del pistone 14 e quindi dell?otturatore 12, in apertura o chiusura.

Allo scopo l?elettrovalvola 50 ? commutabile elettricamente in due diverse posizioni di eccitazione in cui consente il transito di fluido dalla riserva verso l?attuatore 10:

- in una posizione, del fluido pu? percorrere la linea 32 verso la camera 20 e del fluido pu? uscire dalla camera 24 verso la linea 30 (otturatore 12 in moto verso la posizione di chiusura), e

- nell?altra posizione, del fluido pu? percorrere la linea 30 verso la camera 24 e del fluido pu? uscire dalla camera 20 verso la linea 32 (otturatore 12 in moto verso la posizione di apertura).

A riposo l?elettrovalvola 50 rimane in una posizione in cui blocca il transito di fluido sulle linee 30, 32, pertanto il pistone 14 resta fermo.

L?elettrovalvola 50 ? ad es. di tipo commerciale, con bobine di eccitazione e molle di richiamo.

In mancanza accidentale di tensione e/o in condizioni di emergenza, l?elettrovalvola 50 si mette in posizione centrale, bloccando il flusso di fluido e creando una criticit? nella sicurezza del sistema come descritto nell?introduzione, a causa dell?arresto immediato dell?otturatore 12 (in qualsiasi posizione si trovi).

Per agevolare la chiusura dell?otturatore 12 in ogni circostanza ed eliminare l?inconveniente, il sistema MC1 comprende condotti di derivazione per fluido 62, 64 che derivano le linee 30, 32 verso la riserva di fluido. I condotti 62, 64 terminano su una elettrovalvola 60 con cassetto commutabile elettricamente in due diverse posizioni:

- in una posizione, di riposo, l?elettrovalvola 60 consente il transito di fluido nelle linee 30, 32 da e verso la riserva, e

- nell?altra posizione, ad elettrovalvola 60 eccitata, il flusso di fluido viene bloccato. Nei condotti 62, 64 sono inserite valvole unidirezionali 66.

Preferibilmente il sistema MC1 comprende una centralina elettronica (non mostrata) per controllare almeno le elettrovalvole 50, 60 e una pompa per la movimentazione del fluido. E? possibile inoltre implementare il controllo automatico anche dei regolatori di portata 40, 42.

Durante il normale funzionamento del sistema MC1, in presenza di tensione elettrica, la centralina elettronica eccita le elettrovalvole 50, 60. Allora l?elettrovalvola 50 viene controllata per regolare il flusso di fluido nelle linee 30, 32 e la sua direzione di scorrimento (per muovere il pistone 14) mentre l?elettrovalvola 60 blocca il flusso sui condotti 62, 64.

In caso di anomalia, o in assenza di tensione, la centralina elettronica diseccita le elettrovalvole 50, 60. Allora l?elettrovalvola 50 blocca il flusso nelle linee 30, 32 ma l?elettrovalvola 60 consente un flusso di fluido nei condotti 62, 64 che comprende

un flusso di fluido uscente dalla camera 24 e passante nella linea 64, e

un flusso di fluido entrante nella camera 20 e passante nella linea 62.

Un tale flusso di fluido consente di portare l?otturatore 12 verso la posizione di chiusura, garantendo cos? una posizione di sicurezza per l?otturatore 12.

Una variante pi? compatta e semplice del sistema MC1 ? il sistema MC2 di fig.2.

L?elettrovalvola 60 e relativi condotti 62, 64 sono stati rimossi, e l?elettrovalvola 50 ? stata sostituita da una diversa elettrovalvola 70, la quale ha un cassetto 72 commutabile elettricamente in due posizioni di eccitazione:

- in una prima posizione, del fluido pu? percorrere la linea 30 verso la camera 24 e del fluido pu? percorrere la linea 32 uscendo dalla camera 20, e

- in una seconda posizione il flusso di fluido ? inibito.

A riposo l?elettrovalvola 70 rimane in una posizione in cui consente al fluido di percorrere la linea 32 verso la camera 20 e di uscire dalla camera 24 verso la riserva tramite la linea 30.

Si comprende che il sistema MC2 ? inerentemente sicuro grazie all?elettrovalvola 70, che in caso di anomalia, o in assenza di tensione, si configura (o scatta) automaticamente affinch? sia possibile un flusso di fluido nelle linee 30, 32 per portare l?otturatore 12 in posizione di chiusura.

Si noti che per ottenere uno stesso profilo dinamico per l?otturatore 12 la sequenza di comandi inviati alle elettrovalvole 50 o 70 ? diversa. In particolare, in fig.2:

per sollevare l?otturatore 12 ed aprire il canale per il materiale fuso, l?elettrovalvola 70 viene eccitata per portarla nella prima posizione;

per abbassare l?otturatore 12 e chiudere il canale fuso, l?elettrovalvola 70 viene diseccitata;

per tenere fermo l?otturatore 12 in posizione intermedia, l?elettrovalvola 70 viene eccitata per portarla nella seconda posizione.

In generale, l?elettrovalvola 70 viene eccitata per

tenere fermo l?otturatore 12 in posizione intermedia, e

spostare l?otturatore 12 solo con un verso di spostamento.

In fig. 1 e 2 le elettrovalvole 50 o 70 possono essere sostituite da una coppia di elettrovalvole a due vie che hanno una stessa configurazione di riposo.

In entrambi i casi, un?opportuna gestione delle posizioni di apertura o chiusura dei circuiti di alimentazione del pistone, quindi le diverse posizioni delle elettrovalvole unitamente eventualmente alla regolazione dei regolatori di portata, l?invenzione come descritta consente di realizzare/attuare uno o pi? dei profili di apertura e/o chiusura descritti e mostrati nei seguenti documenti:

PCT/IB2019/053936, IT102017000037002, IT102016000080198, IT102016000055364, IT102015000008368, ITTO2014A001030, ITTO2014A001021, ITTO2014A000701, WO2012/074879A1, WO2012/087491A1, WO2018/020177A1..

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Sistema (MC1; MC2) comprendente:

- un attuatore (10) che ? dotato di un pistone (14) montato mobilmente per essere spostato linearmente grazie alla spinta di un fluido dentro due camere (20, 24) separate dal pistone (14),

- un otturatore (12) a spillo collegato al pistone (14) per regolare il flusso di iniezione di materiale fuso da un ugello verso uno stampo,

cos? che l?otturatore possa spostarsi da una posizione di chiusura, in cui non vi ? passaggio di materiale fuso attraverso l?ugello, ad una posizione di apertura, in cui vi ? passaggio di materiale fuso attraverso l?ugello, e viceversa;

- un circuito di alimentazione (30, 32) per portare fluido in pressione da una riserva alle camere (20, 24) con un verso di scorrimento e un verso opposto, ai due versi di scorrimento del fluido corrispondendo rispettivamente un avanzamento e un arretramento del pistone (14), e

- un?elettrovalvola (60; 70), collegata al circuito di alimentazione (30, 32) e configurata in modo che in condizione di riposo lasci aperto un percorso di drenaggio di fluido che mette in comunicazione le camere (20, 24) e la riserva per consentire un flusso di fluido tra le camere (20, 24) e la riserva che determina uno spostamento del pistone che porta l?otturatore verso una posizione di chiusura.

2. Sistema (MC1) secondo la rivendicazione 1, comprendente

un circuito principale (30, 32) costituente il circuito di alimentazione, e

condotti di derivazione (62, 64) per fluido posti in derivazione dal circuito principale che costituiscono il percorso di drenaggio,

l?elettrovalvola (60) essendo inserita nel percorso dei condotti di derivazione.

3. Sistema (MC1) secondo la rivendicazione 2, in cui il percorso dei condotti di derivazione comprende una o pi? valvole unidirezionali (66).

4. Sistema (MC1) secondo la rivendicazione 2 o 3, comprendente una seconda elettrovalvola (50) collegata al circuito di alimentazione e comprendente

- due posizioni di eccitazione:

una prima posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere (20, 24) e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido, e

una seconda posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere e la riserva (20, 24) imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido opposto a quello ottenibile nella prima posizione, e - una posizione di riposo, in cui inibisce la comunicazione di fluido tra le camere (20, 24) e la riserva.

5. Sistema (MC2) secondo la rivendicazione 1, in cui l?elettrovalvola (70) ? inserita direttamente nel percorso del circuito di alimentazione (30, 32).

6. Sistema (MC1; MC2) secondo la rivendicazione 5, in cui l?elettrovalvola (70) comprende due posizioni di eccitazione:

una posizione in cui consente la comunicazione di fluido tra le camere (20, 24) e la riserva imponendo nel circuito di alimentazione un verso di scorrimento per il fluido opposto a quello ottenibile nella posizione di riposo, e .

una posizione in cui inibisce la comunicazione di fluido tra le camere (20, 24) e la riserva.

7. Sistema (MC1; MC2) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il fluido ? un liquido, come ad es. olio.

8. Metodo di controllo di un sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui

? per sollevare l?otturatore (12) ed aprire il canale per il materiale fuso, l?elettrovalvola (60; 70) viene eccitata,

? per abbassare l?otturatore (12) e chiudere il canale per il materiale fuso, l?elettrovalvola (60; 70) viene diseccitata, e

? per tenere fermo l?otturatore (12) in posizione intermedia, l?elettrovalvola (60;

70) viene eccitata.