ITTV20110177A1 - Stazione, stampo e metodo di stampaggio ad iniezione per pezzi con inserti - Google Patents

Description

“Stazione, stampo e metodo di stampaggio ad iniezione per pezzi con inserti†.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un’innovativa stazione per lo stampaggio ad iniezione di pezzi dotati di inserti. L’invenzione si riferisce inoltre ad uno stampo e ad un metodo di stampaggio.

Nel campo dello stampaggio ad iniezione à ̈ noto l’impiego di inserti superficiali per fornire decorazioni o aspetti superficiali particolari in zone del pezzo stampato. Ad esempio, à ̈ noto l’impiego di sottili pellicole decorate (mediante semplice colorazione o serigrafie anche complesse) che vengono inserite sulla matrice dello stampo così da risultare integrate sulla superficie del pezzo stampato. Un esempio applicativo à ̈ nel campo dello stampaggio di particolari per auto e motoveicoli (cosiddetti “automotive†).

Un problema della tecnica nota à ̈ il posizionamento e il mantenimento della corretta posizione dell’inserto entro lo stampo durante il processo di stampaggio. Per particolari sufficientemente sottili, quali le pellicole di decorazione, à ̈ stato proposto l’impiego di un sistema elettrostatico che mantiene la pellicola aderente alla matrice nella fase di chiusura dello stampo e di iniezione della materia plastica. Tale sistema soffre però di svariati svantaggi, quali ad esempio quello di attirare la polvere all’interno della matrice (con conseguenti inaccettabili inclusioni che portano ad una notevole quantità di scarti) e quello di funzionare solo con i tipi di pellicola sensibili alla attrazione elettrostatica. Quest’ultimo svantaggio limita anche l’uso dei colori, poiché l’attrazione elettrostatica non funziona soddisfacentemente con le pellicole metallizzate o colorate con colori scuri. Inoltre, impiegando la carica elettrostatica si riesce a fissare la pellicola solo su superfici a geometria limitata e, in sostanza, solo quasi piane.

L’uso di una carica elettrostatica limita anche fortemente la scelta dei materiali per lo stampo.

E’ anche stato proposto di realizzare bocche di aspirazione distribuite sulla superficie della matrice per trattenere le pellicole contro tale superficie. Tale sistema soffre, però, dello svantaggio di produrre deformazioni delle pellicole nelle zone di aspirazione che risultano visibili sul prodotto finito e lo rendono spesso esteticamente inaccettabile.

Entrambi i sistemi soffrono anche di possibili limitazioni nel materiale e negli spessori delle pellicole.

Scopo generale della presente invenzione à ̈ ovviare agli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un metodo di stampaggio, uno stampo e una stazione di stampaggio che permettano, fra l'altro, il sicuro posizionamento di inserti superficiali durante lo stampaggio ad iniezione di prodotti, fornendo nel contempo con relativa facilità un risultato esteticamente soddisfacente e una maggiore libertà nella scelta dei materiali.

In vista di tale scopo si à ̈ pensato di realizzare, secondo l'invenzione, una stazione di stampaggio in accordo con quanto rivendicato nella rivendicazione 1 ed uno stampo in accordo con quanto rivendicato nella rivendicazione 6.

Lo scopo sopra indicato à ̈ anche raggiunto con un metodo in accordo con quanto rivendicato nella rivendicazione 8.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica e parziale in sezione longitudinale di una stazione di stampaggio secondo l’invenzione, in una fase di caricamento di un inserto superficiale;

-figura 2 mostra una vista simile a quella di figura 1, ma con la stazione di stampaggio in posizione di stampo chiuso;

-figura 2A mostra una vista simile a quella di figura 2, ma con lo stampo durante una prima fase di iniezione;

-figura 3 mostra una vista simile a quella di figura 1, ma con lo stampo durante una seconda fase di iniezione;

-figura 4 mostra una vista simile a quella di figura 1, ma con lo stampo durante una fase di estrazione del pezzo stampato;

-figura 5 mostra schematicamente una vista ingrandita del particolare di figura 2 indicato con A;

-figura 6 mostra schematicamente una vista ingrandita del particolare di figura 3 indicato con B.

Con riferimento alle figure, in figura 1 Ã ̈ mostrata una stazione di stampaggio indicata genericamente con 10.

La stazione 10 comprende una pressa 11 (in sé nota e perciò qui non descritta o ulteriormente mostrata in dettaglio) e uno stampo 12 che à ̈ formato da un punzone 13 e da una matrice 14 disposte su rispettivi piani di pressa della pressa 11.

Le rispettive pareti affrontate di punzone 13 e matrice 14 riportano impronte che definiscono una camera di stampaggio 15. Qui per semplicità la camera di stampaggio 15 viene rappresentata sostanzialmente di sezione rettangolare, ma tale camera potrà essere di qualsiasi forma adatta a stampare il pezzo voluto, secondo le normali conoscenze del tecnico esperto nel campo.

Nel punzone 13 à ̈ presente almeno un elemento di fermo 16 che à ̈ scorrevole a comando fra una posizione ritirata nella parete del punzone 13 che forma parte della camera di stampaggio 15 e una posizione avanzata nella quale sporge con una propria estremità da tale parete del punzone 13, come sarà chiarito nel seguito.

Per il movimento fra la posizione ritirata (mostrata ad esempio nelle figure 3 e 4) e la posizione avanzata (mostrata ad esempio nelle figure 1 e 2) l'elemento di fermo 16 Ã ̈ vantaggiosamente connesso, mediante un collegamento rigido, ad un attuatore pneumatico 18.

Nella estremità dell'elemento di fermo 16 che à ̈ destinata a sporgere a comando dalla parete del punzone 13 à ̈ vantaggiosamente presente una bocca di aspirazione 19 che à ̈ connessa ad una sorgente di depressione comandata 20.

Sul punzone 13 à ̈ inoltre presente almeno uno spintore o espulsore comandato 21, il quale à ̈ vantaggiosamente disposto centralmente alla bocca di aspirazione 19 per muoversi a comando fra una posizione non operativa ritirata nell'elemento scorrevole (come mostrato ad esempio in figura 1) e una posizione operativa sporgente dalla detta estremità dell'elemento scorrevole (come mostrato in figura 4) almeno quando quest'ultimo à ̈ in posizione ritirata. I mezzi di movimentazione dello spintore 21 (ad esempio comprendenti una tavola di estrazione 22 della pressa) non sono mostrati o descritti in dettaglio essendo noti per il tecnico esperto.

Vantaggiosamente, la forma e dimensione reciproca della bocca d’aspirazione 19 e dello spintore 21 sono tali che quando lo spintore 21 à ̈ in posizione ritirata e l’elemento di fermo 16 à ̈ in posizione avanzata si forma almeno uno spazio anulare 31 fra spintore 21 e parete interna 32 della bocca di aspirazione 19 (vedi figura 5), così che la sorgente di depressione può aspirare aria attraverso la bocca 19, mentre quando lo spintore e l’elemento di spinta sono entrambi nella posizione di riposo, il passaggio anulare si annulla, così da evitare l’ingresso nella bocca di materiale plastico fluido. Ciò può essere ottenuto ad esempio conformando opportunamente le pareti interne della bocca con una forma conica che si allarga verso l’interno e che ha diametro di uscita sostanzialmente pari al diametro dello spintore, realizzato cilindrico, con solo minimo gioco laterale per permettere lo scorrimento (vedi figura 6). Vantaggiosamente, quando lo spintore viene mosso verso la sua posizione sporgente il suo scorrimento con minimo gioco in prossimità del bordo di uscita della bocca rimuove eventuali piccole infiltrazioni di plastica iniettata nello stampo durante le fasi di stampaggio.

La stazione comprende anche una nota sorgente comandata 23 per il materiale plastico fluido da iniettare nella camera di stampaggio 15. Tali mezzi possono ad esempio comprendere un alimentatore a vite di estrusione (non mostrata), secondo la normale tecnica di stampaggio ad iniezione.

Vantaggiosamente, la stazione comprende anche mezzi sensori 24 per la rilevazione della quantità di materiale plastico fluido iniettata nella camera di stampaggio 15. Ad esempio, tali mezzi possono vantaggiosamente comprendere un adatto sensore, quale ad esempio una riga metrica, collegata alla vite di estrusione.

Tali mezzi sensori 24 sono collegati a mezzi di controllo 25, i quali possono essere vantaggiosamente realizzati per mezzo di un noto controllore elettronico a logica cablata o programmabile, come sarà chiaro dal seguito.

Grazie ai mezzi sensori 24, i mezzi di controllo 25 possono comandare il movimento dell'elemento di fermo 16 dalla posizione avanzata alla posizione ritirata dopo che una prestabilita quantità di materiale plastico, inferiore alla quantità di completo riempimento della camera di stampaggio 15, à ̈ stata iniettata nella camera 15, come sarà ulteriormente spiegato nel seguito.

Il controllore 25 può anche essere il controllore generale della stazione ed essere perciò connesso alla sorgente di depressione 20, alla pressa 11 e alla sorgente di plastica 23 per effettuare l'intera gestione sequenziale del ciclo di stampaggio.

Durante il funzionamento, un ciclo di stampaggio comprende, a stampo aperto, il movimento dell'elemento di fermo 16 verso la posizione avanzata e l'attivazione della bocca di aspirazione 19 per trattenere un inserto 26 che viene accostato ad essa, vantaggiosamente grazie a un sistema di carico automatizzato 27 di tipo in sé noto (ad esempio, del tipo comprendente un braccio robotizzato e una estremità di prelievo a ventosa, come tratteggiato schematicamente in figura 1).

Dopo il caricamento dell'inserto 26, la pressa 11 viene azionata con l'adatta pressione e lo stampo 12 viene così chiuso (vedi figura 2). Con la chiusura dello stampo, l'inserto viene spinto dall'elemento 16 contro l'opposta parete della matrice mantenendolo ad essa aderente. In tale fase, la aspirazione può essere vantaggiosamente disattivata, non essendo più necessaria per il mantenimento in posizione dell'inserto.

A questo punto viene avviata l'iniezione della materia plastica, come schematicamente mostrato in figura 2A.

Vantaggiosamente, grazie al sensore 24, quando la quantità di materiale plastico iniettata à ̈ pari alla detta prima quantità prestabilita il controllore 25 comanda la retrazione dell'elemento di fermo 16. La prestabilita prima quantità di materiale plastico à ̈ vantaggiosamente tale da bloccare in posto perifericamente l'inserto 26 senza raggiungere (o raggiungere solo parzialmente) l'elemento (o gli elementi) di spinta 16.

Dopo la retrazione dell’elemento di fermo 16, l'iniezione del materiale plastico può così continuare fino al completo riempimento della camera di stampaggio 15 e la formazione definitiva del pezzo stampato.

Ciò à ̈ mostrato schematicamente in figura 3. Come si vede esemplificativamente in tale figura, lo spintore 21 e l'elemento di fermo 16 sono sostanzialmente a filo della parete del punzone 13 che forma la camera di stampaggio 15, così da non produrre sostanziali discontinuità in tale parete. E' anche da considerare che di solito la parete del punzone 13 forma una parte non esteticamente rilevante dell'oggetto stampato, l'inserto di decorazione essendo sull'altra faccia dell'oggetto.

Completato lo stampaggio, lo stampo 12 viene riaperto mediante l'opportuno azionamento della pressa 11 e lo spintore 21 viene vantaggiosamente azionato per provocare il sicuro distacco del pezzo stampato 29, comprendente l’inserto 26, dal punzone 13. Il pezzo stampato 29 può così essere rimosso dalla stazione 10 e il ciclo di stampaggio può ricominciare per produrre un successivo pezzo. Vantaggiosamente, la rimozione del pezzo stampato può essere eseguita con un sistema di scarico automatizzato 28 di tipo in sé noto, (ad esempio, del tipo comprendente un braccio robotizzato e una estremità di prelievo a ventosa, come tratteggiato in figura 4). Il sistema di carico degli inserti e di scarico del pezzo stampato può essere anche formato da un unico braccio robotizzato dotato di opportune estremità di prelievo per potere eseguire entrambe le funzioni, come ora facilmente immaginabile dal tecnico esperto.

Va notato come l’applicazione dell’invenzione sia particolarmente vantaggiosa nello stampaggio di particolari per auto e motoveicoli in cui l’inserto à ̈ generalmente formato da una pellicola decorativa, flessibile, di spessore usualmente compreso fra 0,05 mm e 0,25 mm.

Tuttavia la presente invenzione può essere vantaggiosamente applicata anche nel caso in cui un componente realizzato in materiale plastico debba essere decorato con un inserto rigido di vario spessore. In tal caso, eventualmente, sarà unicamente da valutare il corretto posizionamento e degli elementi di fermo 16 e del punto di iniezione del materiale plastico fluido all’interno della camera di stampaggio 15, per assicurare che l’inserto sia mantenuto in posizione una volta che gli elementi di fermo 16 sono retratti.

A questo punto à ̈ chiaro come si siano ottenuti gli scopi prefissati, fornendo una stazione di stampaggio e un metodo di stampaggio che permettono di ottenere pezzi con inserti superficiali adeguatamente posizionati, senza i menzionati svantaggi della tecnica. Grazie all'invenzione non vi sono per esempio limitazioni al tipo e materiale dell'inserto, alla sua colorazione e metallizzazione. Non vi sono limitazioni relative al materiale dell’inserto in quanto possono essere utilizzati ad esempio film realizzati in materiale plastico, metallico, tessile ecc. essendo il metodo di fissaggio di tipo meccanico. Inoltre, possono essere utilizzati inserti di colore tinta pastello, metallizzati ed opachi. Infine, possono essere impiegati film verniciati con prodotti poliuretanici, acrilici e prodotti all’acqua.

Tramite l’applicazione della presente invenzione si possono fissare all’interno della camera di stampaggio 15 inserti con forme e geometria variabile. In particolar modo, à ̈ permessa l’applicazione di inserti decorativi anche su prodotti aventi un profilo superficiale caratterizzato da una curvatura accentuata.

Inoltre, non vi à ̈ più il rischio che, a causa dell’utilizzo della carica elettrostatica, vi siano possibili inclusioni di polvere all’interno del pezzo stampato 29, con conseguente riduzione degli scarti di lavoro.

Il pezzo stampato 29 mediante l’utilizzo della presente invenzione rispetto al noto metodo di fissaggio tramite sottovuoto in corrispondenza della matrice dello stampo presenta un’elevata finitura superficiale. La superficie a vista dell’inserto 26 non presenta difetti visivi.

Anche i materiali dello stampo, ed i relativi trattamenti superficiali, possono essere liberamente scelti fra quelli adatti alle normali operazioni di stampaggio ad iniezione. Inoltre, il sistema descritto à ̈ rapido, robusto e relativamente poco costoso.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione à ̈ riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Ad esempio, gli elementi di fermo scorrevoli possono essere più di uno, disposti opportunamente nel punzone per supportare adeguatamente uno o più inserti di varia forma, così che non vi siano distorsioni dell'inserto e/o infiltrazioni di materia plastica fra la superficie dell'inserto e la parete di appoggio dentro la matrice. La disposizione degli elementi di fermo può anche essere ottimizzata in base alla posizione o posizioni di ingresso della materia plastica nello stampo, così che la materia plastica in ingresso nello stampo, ad esempio, incontri per primi lembi dell'inserto maggiormente trattenuti dagli elementi di fermo, così da evitare possibili inviti all'infiltrazione della materia plastica sotto l'inserto.

La stazione potrà naturalmente comprendere ogni altro elemento e dispositivo noto per lo stampaggio ad iniezione di pezzi in materiale plastico.

Infine, forma e proporzioni delle varie parti dello stampo e della stazione possono variare a seconda delle specifiche esigenze pratiche.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Stazione di stampaggio (10) comprendente una pressa (11) sulla quale à ̈ montato uno stampo (12) formato da un punzone (13) e da una matrice (14) con rispettive pareti che definiscono una camera per lo stampaggio (15) di un pezzo (29) in materia plastica recante almeno un inserto (26), caratterizzata dal fatto che nel punzone (13) à ̈ presente almeno un elemento di fermo (16) del detto inserto (26) all’interno della camera di stampaggio (15), l'elemento di fermo (16) essendo scorrevole a comando fra una posizione ritirata nella parete del punzone (13) e una posizione avanzata nella quale sporge con una propria estremità dalla parete del punzone (13) per spingere con tale estremità detto inserto (26) contro l'opposta parete della matrice (14) quando la pressa (11) à ̈ in posizione di stampo (12) chiuso; nella detta estremità di detto almeno un elemento di fermo (16) essendo presente una bocca di aspirazione (19) comandata per il trattenimento a depressione dell'inserto (26) sull’almeno un elemento di fermo (16); detta stazione di stampaggio (10) comprendendo inoltre mezzi di estrazione (21) del pezzo (29) in materia plastica stampato.
2. 2. Stazione (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di estrazione (21) comprendono uno spintore (21) disposto centralmente alla bocca di aspirazione (19) presente sull’estremità dell’elemento di fermo (16) scorrevole; detto spintore (21) essendo mobile a comando fra una posizione non operativa ritirata nell'elemento di fermo (16) scorrevole e una posizione operativa sporgente dalla detta estremità dell'elemento di fermo (16) scorrevole.
3. 3. Stazione (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi sensori (24) della quantità di materia plastica iniettata nella camera di stampaggio (15) e mezzi di controllo (25) per il comando del movimento dell'elemento di fermo (16) dalla posizione avanzata alla posizione ritirata dopo che una prestabilita quantità di materia plastica, inferiore alla quantità di completo riempimento della camera di stampaggio (15), à ̈ stata iniettata nella camera di stampaggio (15).
4. 4. Stazione (10) secondo rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere un controllore (25) connesso per la gestione sequenziale di un ciclo di stampaggio comprendente, a stampo (12) aperto, il movimento dell'elemento di fermo (16) verso la posizione avanzata e l'attivazione della bocca di aspirazione (19) per trattenere un inserto (26) accostato ad essa, la chiusura dello stampo (12) con spinta dell'inserto (26) contro l'opposta parete della matrice (14), l'iniezione della materia plastica fino alla detta prima quantità, la retrazione dell'elemento di fermo (16), con aspirazione disattivata, verso la sua posizione ritirata, la continuazione dell'iniezione per il completo riempimento della camera di stampaggio (15), l'apertura dello stampo (12) e il movimento di avanzamento dello spintore (21) per il distacco del pezzo stampato (29) dal punzone (13).
5. 5. Stazione (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'inserto (26) Ã ̈ una pellicola di decorazione superficiale.
6. 6. Stampo (12) formato da un punzone (13) e da una matrice (14) reciprocamente accostabili per formare con rispettive pareti una camera di stampaggio (15) di un pezzo in materia plastica (29) recante almeno un inserto (26), caratterizzato dal fatto che nel punzone (13) à ̈ presente almeno un elemento di fermo (16) dell'inserto (26) nella camera di stampaggio (15), l'elemento di fermo (16) essendo scorrevole a comando fra una posizione ritirata nella parete del punzone (13) e una posizione avanzata nella quale sporge con una propria estremità dalla parete del punzone (13) per spingere con tale estremità l'inserto (26) contro l'opposta parete della matrice (14) quando lo stampo (12) à ̈ chiuso; nella detta estremità dell'elemento di fermo (16) scorrevole essendo presente una bocca di aspirazione (19) comandata per il trattenimento dell'inserto (26) sull’elemento di fermo (16) scorrevole.
7. 7. Stampo (12) secondo rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che centralmente alla bocca di aspirazione (19) l'elemento di fermo (16) scorrevole comprende uno spintore mobile (21) a comando fra una posizione non operativa ritirata nell'elemento di fermo (16) scorrevole e una posizione operativa sporgente dalla detta estremità dell'elemento di fermo (16) scorrevole.
8. 8. Metodo per lo stampaggio di un pezzo (29) in materia plastica, con su di sé almeno un inserto (26), mediante una stazione di stampaggio (10) comprendente una pressa (11) e uno stampo (12) formato da un punzone (13) e una matrice (14) con rispettive pareti che definiscono una camera di stampaggio (15), nel quale alla chiusura dello stampo (12) un inserto (26) viene inizialmente spinto contro la parete della matrice (14) mediante un elemento di fermo (16) scorrevole che esce dalla affrontata parete del punzone (13) e sul quale l’inserto (26) viene trattenuto mediante una azione di aspirazione.
9. 9. Metodo secondo rivendicazione 8, nel quale l’elemento di fermo (16) scorrevole viene ritirato dopo che nella camera di stampaggio (15) à ̈ stata iniettata una prestabilita prima quantità di materia plastica minore della quantità di completo riempimento della camera di stampaggio (15).
10. 10. Metodo secondo rivendicazione 8, nel quale alla riapertura dello stampo (12) dopo la fine della fase di stampaggio, uno spintore (21) viene azionato per sporgere, attraverso una bocca di aspirazione (19) che à ̈ presente sull'elemento di fermo (16) per l'azione di aspirazione sull'inserto, e provocare il distacco del pezzo stampato (29) dal punzone (13).
11. 11. Metodo secondo rivendicazione 9, nel quale un ciclo di stampaggio comprende sequenzialmente: - l'attivazione della aspirazione per trattenere un inserto (26) che viene accostato all'elemento di fermo (16) scorrevole; - la chiusura dello stampo (12) con spinta dell'inserto (26) contro l'opposta parete della matrice (14) mediante l'elemento di fermo (16) scorrevole; - l'iniezione della materia plastica fino alla detta prima quantità; -la retrazione dell'elemento di fermo (16) scorrevole verso la sua posizione ritirata; - la continuazione dell'iniezione per il completo riempimento della camera di stampaggio (15); - l'apertura dello stampo (12) e il movimento di avanzamento dello spintore (21) per il distacco del pezzo stampato (29) dal punzone
12. 12. Metodo secondo rivendicazione 8, nel quale l'inserto (26) Ã ̈ una pellicola di decorazione superficiale.