Патент на изобретение №2330756

(54) АВТОМАТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКЦИОННЫМ ФОРМОВАНИЕМ ГАЗИФИЦИРУЕМЫХ МОДЕЛЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам формования веществ в гранулированном состоянии с применением нагрева и охлаждения, применяется преимущественно в литейном производстве для изготовления газифицируемых моделей из вспенивающегося полистирола и может быть использовано для изготовления тепловых изоляторов, упаковочной тары, различных наполнителей и всевозможных изделий низкой объемной плотности в различных отраслях промышленности. Автомат для изготовления инжекционным формованием газифицируемых моделей содержит основание, на котором смонтированы два неподвижных силовых кронштейна, на одном из которых установлена одна из полупресс-форм со встроенными датчиками температуры и инжекционными устройствами. Инжекционные устройства сообщаются с бункером для сырья, из которого изготавливаются модели, и с воздушной инжекционной магистралью. На втором неподвижном кронштейне смонтирован пневмоцилиндр с воздушной магистралью и пневмораспределителем управления системы управления автомата, шток которого соединен с подвижной плитой, перемещаемой по направляющим, замыкающим неподвижные кронштейны между собой. На подвижной плите смонтирована вторая полупресс-форма. Полупресс-формы сообщаются с магистралями воздуха, пара и воды и пневмозатворами с пневмораспределителями управления от системы управления автомата.

Новым в конструкции автомата является установка механизмов принудительного сбрасывания сформованных моделей из формообразующих полостей полупресс-форм с датчиками положения последних относительно формующих плит полупресс-форм, соединенных с системой управления. Механизм сбрасывания сформованных моделей выполнен в виде подвижной диафрагмы, смонтированной во внутренней полости каждой полупресс-формы, с установленными на них необходимым числом выталкивателями для каждой формообразующей полости полупресс-формы и направляющими, для которых в формующих плитах полупресс-форм выполнены сквозные отверстия. Направляющие диафрагм каждой полупресс-формы сочленены друг с другом посредством шарикового замка, выполненного в виде цилиндрического отверстия с кольцевой проточкой в одной из направляющих и взаимодействующего с ним полым штоком с радиальными ступенчатыми отверстиями, в которых размещены шарики, второй из направляющих. Шарики контактируют с подпружиненной полой втулкой, в которой смонтирован аксиально стержень с буртом и резьбовым концом, на котором установлен по резьбе конический наконечник с проточкой для центрирования по внутренней полости штока для регулирования усилия срабатывания шарикового замка при полном размыкании полупресс-форм. Технический результат, который достигается при использовании автомата, заключается в том, что осуществляется автоматическое принудительное сбрасывание сформованных деталей из формообразующих полостей полупресс-форм и, следовательно, автоматизация работы по изготовлению моделей. 9 ил.

Изобретение относится к устройствам формования веществ в гранулированном состоянии с применением нагрева и охлаждения и применяется, преимущественно, в металлургической и машиностроительной промышленности для изготовления газифицируемых моделей, в частности, из вспенивающегося полистирола в литейном производстве, а также различных наполнителей, тепловых изоляторов, упаковочной тары и других всевозможных изделий низкой объемной плотности для различных отраслей народного хозяйства.

Известно устройство – форма для инжекционного формования по заявке Японии №63-304212, МКИ 5 В2945/34, содержащее две полуформы и устройство для удаления воздуха из формующих полостей.

Известно устройство для инжекционного формования по заявке Японии №2-328266, «Изобретения стран мира», выпуск 24 №12/98, стр.32.

Известный полуавтомат для изготовления инжекционным формованием газифицируемых моделей имеет основание, на котором смонтирована неподвижно одна из полупресс-форм с инжекционными устройствами.

Инжекционные устройства сообщаются с бункером для сырья, из которого изготавливаются модели, и с воздушной инжекционной магистралью с регулятором давления.

На раме смонтирован кронштейн с силовым пневмоцилиндром, соединенный с неподвижной полупресс-формой направляющими.

Шток пневмоцилиндра соединен со второй полупресс-формой, смонтированной подвижно на направляющих, соединяющих неподвижную полупресс-форму с силовым кронштейном.

Полупресс-формы имеют раздельные магистрали: воздуха с обратными клапанами, воды и пара с вентилями и пневмозатворами, сигнализаторами давления.

Полуавтомат содержит также воздушную магистраль с пневмораспределителями управления пневмоцилиндром, инжекционными устройствами и систему управления.

Полупресс-формы имеют устройства для удаления воздуха из формообразующих полостей в виде вент.

Известный полуавтомат по заявке на изобретение №2000111337 работает следующим образом.

Вспененные гранулы пенополистирола после смыкания полупресс-форм инжекционными устройствами подаются из бункера и вместе с воздушным потоком поступают в формообразующие полости полупресс-форм.

После заполнения гранулами формообразующих полостей полупресс-формы прогревают сухим паром. Прогрев полупресс-форм ведут с чередующимися открытием и закрытием магистрали сброса конденсата.

После спекания гранул пенополистирола для стабилизации геометрических размеров формуемого изделия полупресс-формы охлаждают водой путем подачи холодной воды в полупресс-формы, при этом магистраль сброса конденсата открыта.

После охлаждения полупресс-форм система управления полуавтомата дает команду на пневмораспределители силового цилиндра, шток силового цилиндра втягивается и размыкает полупресс-формы.

После просушки полупресс-форм система управления подает сигнал на пневмораспределитель пневмоцилиндра, шток которого приводит в действие подвижную полупресс-форму.

Полупресс-форма по направляющим перемещается до смыкания с неподвижной полупресс-формой. Далее цикл повторяется.

В известных устройствах оставшиеся в формообразующих полостях сформованные газифицируемые модели удаляются после размыкания полупресс-форм вручную или подачей порции сжатого воздуха в формообразующую полость полупресс-формы.

Известный автомат по заявке на изобретение №2000111337 (МКИ 7 В29С 44/02) не может работать в автоматическом цикле, т.к. удаление сформованных моделей сжатым воздухом из формообразующих полостей полупресс-формы не обладает надлежащей надежностью, очень часто сформованная модель остается в формообразующей полости без извлечения. Увеличение длительности и давления подачи сжатого воздуха для съема сформованной детали из формообразующей полости приводит к повреждению одних сформованных моделей за счет приобретаемой ими высокой кинетической энергии при отрыве, при соударении друг о друга и по металлоконструкции полуавтомата и в то же время не гарантирует удаление сформованных моделей из всех формообразующих полостей полупресс-форм.

После каждого цикла работы полуавтомата оператор вынужден визуально контролировать освобождение формообразующих полостей полупресс-форм от сформованных моделей и, по мере необходимости, вручную удалять модели с полупресс-формы, оставшиеся в формообразующих полостях.

От указанного недостатка свободна известная литьевая форма для полимерных изделий по авторскому свидетельству СССР №1500491 (МКИ 4 В29С 39/36), в котором выталкиватели и механизм сбрасывания сформованных изделий выполнен в виде подпружиненного с возможностью осевого перемещения выталкивателя-сбрасывателя, к торцу которого аксиально прикреплен шток.

Противоположный конец штока заострен, надрезан вдоль оси для образования лепестков и выполнен с возможностью входа лепестков в отверстия основания прессформы и выхода из него с повышенным усилием.

Использование этого технического решения возможно только при формовании изделий, в которых имеются сквозные отверстия, через которые возможно силовое воздействие на торец выталкивателя упором-знакодержателем при смыкании полупресс-форм.

Предлагаемым изобретением решается задача автоматического принудительного сбрасывания (удаления) сформованных моделей из формообразующих полостей полупресс-форм и, следовательно, автоматизации работы по изготовлению моделей.

Для получения такого технического результата в заявляемой конструкции автомата в полупресс-формы встроены механизмы принудительного сбрасывания сформованных моделей.

Механизмы принудительного сбрасывания взаимодействуют с датчиками положения системы управления.

Отличительными признаками предлагаемого автомата для изготовления инжекционным формованием газифицируемых моделей, далее по тексту – автомат, от указанных выше известных, наиболее близких к нему, является выполнение механизма сбрасывания в виде подвижных диафрагм с установленными на них необходимым числом выталкивателей для каждой формообразующей полости и направляющими.

Автомат для изготовления инжекционным формованием газифицируемых моделей содержит основание, на котором смонтированы два неподвижных силовых кронштейна, на одном из которых установлена одна из полупресс-форм со встроенными датчиками температуры и инжекционными устройствами, сообщающимися с бункером для сырья и с воздушной инжекционной магистралью. Из последнего изготавливаются модели. На втором неподвижном кронштейне установлен пневмоцилиндр, шток которого соединен с подвижной плитой, на которой смонтирована другая полупресс-форма. Последняя перемещается по направляющим, замыкающим неподвижные кронштейны между собой. Сообщенные с полупресс-формами магистрали воздуха, пара и воды, и пневмозатворами воздушные магистрали с пневмораспределителями управления пневмоцилиндров, пневмозатворами и системой управления. Полупресс-формы снабжены механизмами сбрасывания сформованных моделей из формообразующих полостей полупресс-форм, выполненными в виде подвижных диафрагм с установленными на них необходимым числом выталкивателями для каждой формообразующей полости и с направляющими. Для направляющих в формообразующих плитах выполнены сквозные отверстия, взаимодействующие друг с другом посредством шарикового замка, выполненного в виде цилиндрического отверстия с кольцевой проточкой в направляющей одной из формующих плит и взаимодействующим с ним полым штоком. Сопрягаемая направляющая второй формующей плиты выполнена с радиальными ступенчатыми отверстиями, в которых размещены шарики, контактирующие с подпружиненной полой втулкой. Во втулке смонтирован аксиально стержень с буртом и резьбовым концом. На конце установлен по резьбе конический наконечник с проточкой для центрирования по внутренней полости штока. Имеются также датчики положения системы управления автомата касания диафрагм механизмов сбрасывания с формообразующими плитами полупресс-форм.

В формообразующих плитах выполнены сквозные отверстия для выталкивателей и направляющих.

Направляющие подвижных диафрагм каждой полупресс-формы взаимодействуют друг с другом посредством шарикового замка с регулируемым усилием захвата.

Шариковый замок выполнен в виде цилиндрического отверстия с кольцевой проточкой в направляющей подвижной диафрагмы одной из полупресс-форм и взаимодействующим с ним полым штоком сопрягаемой направляющей подвижной диафрагмы второй полупресс-формы.

В полом штоке выполнены радиальные ступенчатые отверстия, в которых размещены шарики, контактирующие с подпружиненной полой втулкой. В полой втулке смонтирован аксиально стержень с буртом, охватывающим торцом бурта пружину, и с резьбовым концом, на котором установлен по резьбе конический наконечник с проточкой для центрирования по внутренней полости штока.

К отличительным признакам предлагаемого автомата относится также наличие датчиков системы управления касания подвижных диафрагм механизмов принудительного сбрасывания сформованных моделей с соответствующей формообразующей плитой.

Благодаря наличию этих признаков при работе автомата обеспечивается принудительный автоматический съем всех сформованных моделей без механических повреждений, исключается повреждение формообразующих полостей полупресс-форм при повторных циклах работы без участия оператора – рабочего, т.е. обеспечивается надежная автоматическая работа при эксплуатации.

Предлагаемый автомат иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-9.

На фиг.1 показан общий вид автомата с принципиальными схемами магистралей воздуха. Полупресс-формы разомкнуты. Механизм принудительного сбрасывания сформованных моделей в исходном состоянии.

На фиг.2 показан общий вид автомата с принципиальными схемами магистралей воздуха. Полупресс-формы сомкнуты. Механизм принудительного сбрасывания сформованных моделей в конечном положении.

Автомат содержит основание 1, неподвижный кронштейн 2, на котором закреплена неподвижно одна из полупресс-форм 3, неподвижный кронштейн 4 с пневмоцилиндром 5 (фиг.1 и 2), шток которого соединен с подвижной плитой 6.

Неподвижные кронштейны 2 и 4 замкнуты между собой направляющими 7 (фиг.1, 2).

На направляющих 7 смонтирована подвижная плита 6, на которой смонтирована вторая полупресс-форма 8 (фиг.1, 2, 3).

Во внутренних полостях полупресс-форм 3 и 8 (фиг.3) смонтированы диафрагмы 9, на которых установлены необходимое число выталкивателей 10 для каждой формуемой модели 11 (фиг.5, 6) в формообразующей полости 58.

На чертежах в качестве формообразующих полостей 58 изображена полуформа с переменной глубиной (фиг.5 и 6).

На одной из диафрагм 9 установлены направляющие 12, а на другой – направляющие 13 (фиг.3, 5 и 6).

В формообразующих плитах 14 и 15 полупресс-форм 3 и 8 соответственно выполнены сквозные отверстия для выталкивателей 10 и направляющих 12 и 13 (фиг.5 и 6).

В направляющей 12 диафрагмы 9 (фиг.6 и 7) выполнено цилиндрическое отверстие М с кольцевой проточкой Л и шириной К.

Направляющая 13 диафрагмы 9 полупресс-формы 3 (фиг.6 и 7) выполнена в виде полого штока, в котором выполнены радиальные ступенчатые отверстия, в которых размещены шарики 16, контактирующие с полой подпружиненной втулкой 17 (фиг.7).

Втулка 17 с пружиной 18 размещена во внутренней полости полого штока.

Через пружину 18 и втулку 17 пропущен аксиально стержень 19 с буртом, взаимодействующий с пружиной 18, и резьбовым концом (фиг.7).

По резьбе на стержень 19 установлен конический наконечник 20 с цилиндрической проточкой для центрирования по внутренней полости штока направляющей 13 (фиг.7).

На формообразующих плитах 14 и 15 установлены датчики 21 с линиями связи 22 системы управления 23 автомата (фиг.5, 6, 1), взаимодействующие с диафрагмами 9 при взаимном касании (фиг.6).

Автомат содержит бункер 24, задувные устройства 25 с инжекционными магистралями 26 и пневмозатвором 27, магистралями управления 28, задувными устройствами 25 с распределителем 29, магистраль 30 с распределителем 31 (фиг.1 и 2).

Полупресс-формы 3 и 8 при смыкании между собой герметизируются посредством уплотнительного элемента 32 (фиг.4).

Неподвижная полупресс-форма 3 содержит паровую магистраль 34 (фиг.8) с пневмозатвором 35 и распределителем 36 для управления пневмозатвором 35, водную магистраль 37 с пневмозатвором 38 и распределителем 39, воздушную магистраль 40 с пневмозатвором 41 и распределителем 42, магистраль сброса конденсата 43 с пневмозатвором 44 и распределителем 45 (фиг.8).

Пневмораспределители 36, 39, 42 и 45 электрически соединены с системой управления 23.

Подвижная полупресс-форма 8 (фиг.1, 2, 9) содержит паровую магистраль 46 с пневмозатвором 47 и распределителем 48, водную магистраль 49 с пневмозатвором 50 и распределителем 51, воздушную магистраль 52 с пневмозатвором 53 и распределителем 54, магистраль сброса конденсата 55 с пневмозатвором 56 и распределителем 57.

Пневмораспределители 48, 51, 54 и 57 электрически соединены с системой управления 23 (фиг.9).

На поверхности полупресс-формы 3 выполнены формообразующие полости 58, повторяющие конфигурацию формуемых изделий, и в них выполнены воздушные каналы («венты») 59 (фиг.9). Датчики температуры 60 (фиг.8) смонтированы во внутренних полостях полупресс-форм 3 и 8 на формообразующих плитах 14 и 15.

Автомат работает следующим образом.

Система управления 23 по заданной программе подает электрический сигнал на начало цикла на распределитель 31, через который сжатый воздух подается на пневмоцилиндр 5 (фиг.1 и 2).

Шток пневмоцилиндра 5 приводит в движение плиту 6 с полупресс-формой 8 к полупресс-форме 3.

В зоне смыкания полупресс-форм 8 и 3 конический наконечник 20 начинает входить в цилиндрическое отверстие М направляющей 12 (фиг.6 и 7).

При дальнейшем движении плиты 6 с полупресс-формой 8 (фиг.1) шарики 16 (фиг.7) упираются в торец сопрягаемой направляющей 12 и диафрагмы 9 полупресс-форм 3 и 8 начинают перемещаться относительно полупресс-форм 3 и 8 во взаимопротивоположных направлениях от соответствующих формующих поверхностей.

При полном смыкании полупресс-форм 3 и 8 (фиг.3) шарики 16 входят в проточку К (фиг.7) направляющей 12, преодолевая усилие поджатия втулки 17 (фиг.7), и диафрагмы 9 полупресс-форм занимают положения, изображенные на фиг.3 и 5.

Толкатели 10, установленные на диафрагмах 9, занимают положения, изображенные на фиг.5.

При полном силовом смыкании полупресс-формы 3 и 8 между собой герметизируются (фиг.4) посредством уплотнения 32.

При смыкании полупресс-форм 3 и 8 система управления 23 подает электрический сигнал на распределитель 29, и сжатый воздух через магистраль 28 подается в штоковые полости задувных устройств 25. Одновременно система управления 23 подает сигнал на распределитель 27, и сжатый воздух через магистраль 26 подается в задувные устройства 25 (фиг.2).

Сжатый воздух, проходя через задувные устройства 25, увлекает формовочный материал (гранулы) из бункера 24 (фиг.2) в формообразующие полости 58 замкнутых полупресс-форм 3 и 8 (фиг.9).

При поступлении гранул в формообразующие полости 58 (фиг.5 и 9) воздух удаляется через каналы и щели 59, выполненные для этой цели в полупресс-формах 3 и 8 (фиг.8 и 9).

После заполнения формообразующих полостей 58 гранулами, из которых изготавливаются модели, система управления 23 подает сигнал на распределители 27 и 29 (фиг.1 и 2).

Сжатый воздух через магистраль 26 подается в поршневые полости задувных устройств 25, одновременно прекращается подача сжатого воздуха через магистраль 28 в задувные устройства 25.

Подача гранул в формообразующие полости 58 (фиг.9) прекращается, задувные устройства 25 запираются.

Одновременно система управления 23 подает сигнал на распределители 36 и 48 для управления пневмозатворами 35 и 47 соответственно (фиг.8 и 9), которые открывают магистрали 34 и 46 соответственно для подачи пара в полупресс-формы 3 и 8 (фиг.8 и 9) для их прогрева.

Температура нагрева полупресс-форм контролируется датчиком 60 температуры системы управления 23.

Происходит «спекание» (формование) моделей. После «спекания» моделей для сохранения их геометрических размеров и формы необходимо производить термостабилизацию.

Термостабилизация осуществляется резким охлаждением. Для этого полупресс-формы 3 и 8 охлаждаются водой.

Для охлаждения система управления 23 подает сигнал на распределители 45 и 57 (фиг.8 и 9) пневмозатворов 44 и 56.

Вода поступает в полости полупресс-форм 3 и 8 (фиг.8 и 9) и охлаждает их и далее через магистрали 43 и 55 слива конденсата и пневмозатворы 44 и 56 соответственно идет на слив.

Охлаждение полупресс-форм 3 и 8 также контролируется датчиком температуры 60 системы управления 23.

После окончания режима охлаждения система управления 23 подает электрический сигнал на распределитель 31, сжатый воздух поступает в штоковую полость пневмоцилиндра 5 (фиг.1 и 2), шток которого начинает перемещать плиту 6 на размыкание полупресс-форм 3 и 8.

При размыкании полупресс-форм 3 и 8 диафрагмы 9 с толкателями 10 и направляющими 12 и 13 также приходят в движение (фиг.3 и 5).

При дальнейшем размыкании полупресс-форм 3 и 8 диафрагмы 9 занимают положение, изображенное на фиг.6. Далее при перемещении плиты 6 шарики 16 выходят из кольцевой проточки Л направляющей 12, преодолевая усилие поджатия втулки 17 (фиг.7).

Направляющие 12 и 13 (фиг.5 и 6) размыкаются.

Перед размыканием направляющих 12 и 13 выталкивателями 10 происходит извлечение сформованных моделей 11 (фиг.6) из формообразующих полостей 58 и их сброс (фиг.6 и 1).

Диафрагмы 9 при полном размыкании направляющих взаимодействуют с датчиками 21. На этом цикл работы автомата заканчивается и подается команда на повторное начало нового (очередного) цикла работы.

Заявляемая конструкция автомата для изготовления инжекционного формования газифицируемых моделей позволяет надежно принудительно автоматизировать съем сформованных моделей из формообразующих полостей полупресс-форм без участия рабочего – оператора, что существенно сокращает вспомогательное время по удалению сформованных изделий и по запуску повторного цикла работы оборудования.

На автомат заявляемой конструкции разработана конструкторская документация и принято решение об изготовлении опытного образца.

Формула изобретения

Автомат для изготовления инжекционным формованием газифицируемых моделей, содержащий основание, на котором смонтированы два неподвижных силовых кронштейна, на одном из которых установлена одна из полупресс-форм со встроенными датчиками температуры и инжекционными устройствами, сообщающимися с бункером для сырья, из которого изготавливаются модели, и с воздушной инжекционной магистралью, а на втором неподвижном кронштейне установлен пневмоцилиндр, шток которого соединен с подвижной плитой, на которой смонтирована другая полупресс-форма, перемещаемая по направляющим замыкающим неподвижные кронштейны между собой, сообщенные с полупресс-формами магистрали воздуха, пара и воды, и пневмозатворами, воздушные магистрали с пневмораспределителями управления пневмоцилиндров, пневмозатворами и систему управления, отличающийся тем, что полупресс-формы снабжены механизмами сбрасывания сформованных моделей из формообразующих полостей полупресс-форм, выполненными в виде подвижных диафрагм с установленными на них необходимым числом выталкивателями для каждой формообразующей полости и с направляющими, для которых в формообразующих плитах выполнены сквозные отверстия, взаимодействующими друг с другом посредством шарикового замка, выполненного в виде цилиндрического отверстия с кольцевой проточкой в направляющей одной из формующих плит и взаимодействующим с ним полым штоком, сопрягаемой направляющей второй формующей плиты, с радиальными ступенчатыми отверстиями, в которых размещены шарики, контактирующие с подпружиненной полой втулкой, в которой смонтирован аксиально стержень с буртом и резьбовым концом, на котором установлен по резьбе конический наконечник с проточкой для центрирования по внутренней полости штока, и датчиками положения системы управления автомата касания диафрагм механизмов сбрасывания с формообразующими плитами полупресс-форм.

РИСУНКИ