ES2247535T3 - Aparato de moldeo de inyeccion por cetrifugacion. - Google Patents

Abstract

Un aparato de moldeo por inyección por centrifugación incluyendo una porción de molde inferior (10) que tiene un bloque básico (11) que está montado en una parte inferior y rotativamente en medios de soporte (30) que se fijan a una estructura de máquina (E), una pluralidad de columnas axiales (13), que están fijadas periféricamente y en una parte superior al bloque básico (11), y un bloque móvil (12) que define una cavidad de molde inferior (12a) y que está montado deslizantemente en las columnas axiales (13), para ser desplazado axialmente entre una posición abierta del molde y una posición cerrada del molde, medios elásticos (50) asentados en el bloque básico (11) y que empujan constantemente el bloque móvil (12) a la posición cerrada del molde; unos medios de bloqueo (15) montados en cada columna axial (13); y una porción superior de molde (20) a asentar extraiblemente en las columnas axiales (13) y fijada a ellas por los medios de bloqueo (15) en una posición cerrada del molde.

Description

Aparato de moldeo de inyección por centrifugación.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de moldeo por inyección incluyendo un molde de dos piezas utilizado en la inyección, por centrifugación, de una jaula hecha de aluminio u otro material adecuado a una pila de laminados de acero para un rotor de un motor eléctrico, en particular el rotor de pequeños motores eléctricos, tal como los usados en los compresores herméticos de sistemas de refrigeración.

Antecedentes de la invención

Ya se conoce por la técnica anterior la inyección por centrifugación de las jaulas de aluminio en rotores, que se forman por una pila de laminados de acero anulares solapados provistos de agujeros que están alineados longitudinalmente con los agujeros de otros laminados de la pila, para definir una pluralidad de canales axiales que interconectan las caras externas de los laminados de extremo de la pila y que están espaciados angularmente uno de otro a lo largo de una alineación circular, que es concéntrica con el eje longitudinal de la pila de laminación, pero espaciados radialmente de nuevo en relación a la cara lateral de ésta última.

La pila de laminación, con el eje longitudinal dispuesto verticalmente, se coloca dentro de un molde que define una cavidad anular inferior cerca de la cara externa del laminado de extremo inferior, y una cavidad superior, que es sustancialmente cilíndrica o frustocónica, cerca de la cara externa del laminado de extremo superior y abierta al canal de entrada para la introducción de aluminio en el molde.

Durante el vertido de aluminio, la pila de laminación tiene su agujero central axial, en el que más tarde se montará el eje del motor eléctrico, lleno de un núcleo que tiene un extremo superior sustancialmente a nivel con el laminado de extremo superior de la pila de laminación, y una porción de extremo inferior ensanchada asentada en un respectivo ensanchamiento de extremo inferior del agujero central axial de la pila de laminación y contra la porción de molde que define la cavidad inferior.

El aluminio se vierte a la cavidad superior, pasando por los canales axiales de la pila de laminación a la cavidad inferior, llenando ésta última, los canales axiales y la cavidad superior, en este orden, solidificándose en una configuración interior radial hacia arriba, cuando el molde gira alrededor de su eje vertical y el metal se enfría.

A la terminación del vertido de aluminio y la solidificación, el molde se abre y el rotor formado se somete a una o varias operaciones para eliminar el canal de entrada y no obstruir el extremo adyacente del agujero central axial de la pila de laminación, y para definir el perfil interno correcto para el aro superior de la jaula de aluminio, que incluye además en una pieza única, un aro inferior ya formado por el molde, y una pluralidad de barras formadas dentro de los canales axiales de la pila de laminación.

En la inyección por centrifugación de estos rotores, las cavidades superior e inferior del molde y la pila de laminación propiamente dicha se calientan, de manera que el aluminio pase por la cavidad superior y por los canales axiales de la pila de laminación sin solidificar, llegando por gravedad a la cavidad inferior, llenándola y comenzando a solidificar desde el exterior al interior, y de abajo hacia arriba, mientras el molde sigue girando.

Para permitir que el molde de inyección, que en la posición superior e inferior implica y bloquea la pila de laminación, gire alrededor de su eje longitudinal vertical, las cavidades superior e inferior del molde se montan, respectivamente, en un cojinete superior y en un cojinete inferior soportados por la estructura del equipo de inyección (de forma parecida a la descrita en US-A-2 381 616).

En los moldes del tipo antes mencionado, las desviaciones de concentricidad y paralelismo que se producen entre los ejes de las cavidades superior e inferior, producen vibraciones en el molde y en la pila de laminación durante la rotación del molde, vibraciones que actúan en el material metálico que se solidifica en las cavidades superior e inferior.

Un problema importante originado por dichas vibraciones del molde rotativo durante la solidificación del aluminio es que las barras de la jaula, que se forman dentro de los canales axiales de la pila de laminación, e incluso los aros, tienden a presentar fisuras, rompiéndose las barras transversalmente en el interior de la pila de laminación de manera no percibida por observación visual externa del rotor acabado. La rotura o fisura de una o varias barras o de los aros superior e inferior de la jaula deteriora considerablemente la calidad del rotor y en consecuencia la eficiencia del motor eléctrico a formar.

Una de las posibilidades para minimizar o incluso eliminar la pérdida de calidad por excesivas vibraciones del molde durante la solidificación del aluminio es montar las dos cavidades del molde en un solo cojinete inferior, por lo que los ejes de las dos partes de molde están unidos. Sin embargo, en esta solución, las cavidades superior e inferior del molde se guían por columnas fijadas a la cavidad inferior. La cavidad superior se desplaza axialmente, guiada por las columnas, para abrir y cerrar el molde, por lo que la cavidad superior se mantiene retenida deslizantemente en las columnas, limitando considerablemente la automatización de las operaciones de cargar la pila de laminación en el molde y extraer el rotor centrifugado, además de producir problemas de concentricidad y choque del rotor.

Aunque el montaje de las dos cavidades de molde en un solo conjunto de soporte inferior permite eliminar el problema de las fisuras en las partes de la jaula de aluminio producidas por desviaciones de concentricidad y paralelismo entre los ejes de las dos cavidades de molde, este molde de la técnica anterior conocida todavía mantiene la cavidad superior de molde montada en las columnas que sobresalen axial y excéntricamente de la cavidad inferior, cuando dicha cavidad superior de molde llega a la posición abierta del molde para la carga de la pila de laminación o extracción del rotor centrifugado. Así, la entrada y salida de la pila de laminación del molde debe efectuarse pasando la pila de laminación radialmente por el intervalo formado entre dos columnas consecutivas. Esta característica de las soluciones en las que solamente hay un cojinete inferior y la cavidad superior se desplaza axialmente a lo largo de las columnas entre las posiciones abierta y cerrada del molde requiere soluciones complejas para alcanzar un alto grado de automatización en la producción de los rotores con un tiempo de ciclo corto, deteriorando la productividad.

Objeto de la invención

Para resolver las deficiencias de los moldes de inyección por centrifugación de la técnica anterior, en los que las cavidades de molde superior e inferior están montadas rotativamente en un solo conjunto de soporte inferior, la presente invención propone un aparato de moldeo con una construcción relativamente simple y eficiente, que garantiza la rotación equilibrada del molde durante la solidificación de la jaula en la pila de laminación, evitando vibraciones y rotura de las piezas componentes de la jaula, en particular sus barras, sin limitar el acceso al interior del molde en las operaciones automáticas de cargar la pila de laminación en el molde y extraer el rotor centrifugado.

Resumen de la invención

La invención se define en la reivindicación 1; sus características opcionales se exponen en las reivindicaciones dependientes.

El aparato de moldeo de la presente invención se utiliza en la inyección, por centrifugación, de aluminio u otra aleación metálica que sea adecuada para formar varias piezas, tal como la jaula del rotor de un motor eléctrico utilizado en compresores herméticos.

Según la invención, el aparato de moldeo incluye: una porción de molde inferior que tiene un bloque básico, que está montado en una parte inferior y rotativamente en medios de soporte que se fijan a la estructura de una máquina de inyección por centrifugación; una pluralidad de columnas axiales, que están fijadas periféricamente y en una parte superior al bloque básico, y un bloque móvil que define una cavidad de molde inferior y que está montado deslizantemente en las columnas axiales, para ser desplazado axialmente entre una posición abierta del molde y una posición cerrada del molde. Medios elásticos están asentados en el bloque básico para empujar constantemente el bloque móvil a la posición cerrada del molde, habiéndose previsto además unos medios impulsores asociados operativamente con la estructura de máquina y al bloque móvil y que son movidos selectivamente para desplazar el bloque móvil a la posición abierta del molde contra la acción de los medios elásticos. Una porción superior de molde está asentada extraiblemente en las columnas axiales y fijada a ellas por medios de bloqueo en una posición cerrada del molde.

La disposición de construcción antes definida permite mantener las dos porciones de molde colocadas correctamente y alineadas en la posición cerrada del molde por medio de las columnas axiales, soportándose el molde solamente por un conjunto de cojinetes fijados a la estructura de máquina y que soportan rotativamente la porción de molde inferior. La porción superior de molde se lleva a enganche con la porción de molde inferior en una posición garantizada por las columnas axiales, que están fijadas rígida y correctamente a la porción de molde inferior. Este montaje elimina el problema de los ejes desalineados de las dos porciones de molde.

Además del aspecto antes mencionado, la construcción presente permite eliminar completamente la porción superior de molde de las columnas axiales y espaciarla de ellas por medio de un dispositivo de colocación preferiblemente robotizado, por lo que el producto que reciba la inyección, por ejemplo el rotor del motor eléctrico, se puede colocar fácilmente dentro del molde abierto, asentado en la porción de molde inferior después de ser desplazado axialmente hacia abajo mediante el interior de las columnas axiales, independientemente de la posición angular en la que dichas columnas axiales se hallan en la porción de molde inferior.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá a continuación, con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 es una vista en sección vertical diametral simplificada de un aparato de moldeo por inyección en la condición abierta, habiéndose quitado la porción superior de molde para poder recibir una pila de laminación de acero dentro del molde de la presente invención.

La figura 2 es una vista similar a la de la figura 1, pero ilustrando el molde todavía abierto, pero con la pila de laminación asentada en la porción de molde inferior.

La figura 3 es una vista similar a la de la figura 2, pero ilustrando la porción superior de molde en una posición de enganche axial deslizante con los medios de guía de las columnas axiales, pero todavía fuera de su posición cerrada del molde y con el bloque móvil de la porción de molde inferior desplazado axialmente a la posición abierta del molde.

La figura 4 es una vista similar a la de la figura 3, pero ilustrando las porciones de molde superior e inferior en la posición cerrada del molde alrededor de la pila de laminación.

Y la figura 5 es una vista en sección transversal tomada según la línea V-V de la figura 1.

Descripción de la realización ilustrada

Las figuras de los dibujos anexos ilustran el molde usado para la inyección, por centrifugación, de una jaula de aluminio incorporada en una pila de laminación de un rotor de motor eléctrico, siendo conocida esta construcción de rotor en la técnica. Sin embargo, se deberá entender que el molde presente se podría aplicar para la inyección por centrifugación de otras piezas que pueden quedar afectadas negativamente por la desalineación que se produce entre las partes de molde durante la solidificación del metal caliente inyectado.

El molde ilustrado incluye una porción de molde inferior 10 y una porción superior de molde 20 que están desplazadas relativamente y axialmente entre posiciones de molde abierta y cerrada, como se describe más adelante.

La porción de molde inferior 10 presenta un bloque básico 11 extendido hacia abajo de manera que esté montado en una parte inferior y rotativamente sobre medios de soporte 30 que están espaciados axialmente uno de otro y fijados a una estructura de máquina E, en general una estructura de máquina para inyección por centrifugación. Una porción inferior de extremo del bloque básico 11 sobresale más allá de los medios de soporte 30 para recibir una polea 40 a acoplar operativamente, generalmente por rozamiento, a una unidad de accionamiento (no ilustrada) que está dimensionada para producir la rotación del bloque básico 11 alrededor de su eje longitudinal, a la centrifugación del metal fundido colado dentro del molde cerrado. El bloque básico lleva una pluralidad de columnas axiales periféricas superiores 13 que se fijan en una parte inferior y rígidamente al bloque básico 11 por cualquier proceso adecuado, tal como introduciéndolas en respectivas cajas excéntricas axiales 11a del bloque básico y bloqueándolas axialmente con pernos 11b.

En el ejemplo ilustrado en las figuras, solamente se representa una columna axial 13, aunque tres de estas columnas se han previsto espaciadas igualmente y mutuamente 120º.

La porción de molde inferior 10 incluye además un bloque móvil 12 que define, en la parte superior, una cavidad de molde inferior 12a y que está montado deslizantemente en las columnas axiales 13 para ser desplazado axialmente entre una posición abierta del molde, en la que se aproxima al bloque básico 11, y una posición cerrada del molde, en la que está separado del bloque básico 11.

Como se ilustra, el bloque móvil 12 es empujado constantemente a la posición cerrada del molde por acción de una pluralidad de medios elásticos 50 en general en forma de muelles helicoidales, que están intercalados y son paralelos a las columnas axiales y tienen un extremo inferior asentado en una caja respectiva 11c dispuesta en el bloque básico 11, y un extremo superior asentado contra el bloque móvil 12. Los medios elásticos 50 se montan preferiblemente alrededor de respectivas varillas axiales 51 fijadas en la parte inferior al bloque básico 11 y que sobrepasan el bloque móvil 12, para tener su extremo superior que incorpora una cabeza ensanchada 52, que opera como unos medios de tope para limitar el desplazamiento máximo del bloque móvil 12 lejos del bloque básico 11 por acción de los medios elásticos 50 y cuando el molde está abierto, con la porción superior de molde 20 quitada, y dicho molde preparado para recibir la pila de laminación PL, como se ilustra en las

\hbox{figura 1-2.}

Como ya se ha descrito en relación a las columnas axiales 13, los medios elásticos 50 son generalmente tres medios elásticos dispuestos según la misma alineación circular de las columnas axiales 13 y también espaciados 120º circunferencialmente uno de otro, aunque las figuras de los dibujos ilustran solamente unos medios elásticos 50 y la varilla axial respectiva 51. La porción superior de molde 20 define, en la parte inferior, una cavidad superior de molde 20a a asociar operativamente con la cavidad de molde inferior 12a en el cierre del molde, para definir una cámara impelente a llenar del metal líquido. En el ejemplo ilustrado, la cavidad superior de molde 20a y la cavidad de molde inferior 12a están asociadas respectivamente con las dos caras de extremo opuesto de la pila de laminación PL de un rotor de motor eléctrico, como se ilustra en la figura 4.

En la realización ilustrada, el molde incluye además unos medios impulsores 60, que son movidos neumáticamente o de cualquier otra manera adecuada, incluyendo una varilla alargada 61 que sobrepasa axial y deslizantemente el bloque básico 11 y el bloque móvil 12 de la porción de molde inferior 10, presentando dicha varilla alargada 61 un extremo superior provisto de una pestaña anular 62 asentada contra la región central de la cavidad de molde inferior 12a, y un extremo inferior provisto de medios a acoplar a algún dispositivo de accionamiento, no ilustrado, que es capaz de promover el desplazamiento axial selectivo de la varilla alargada 61 mediante la porción de molde inferior 10. El extremo superior de la varilla alargada 61 incorpora además una extensión axial 63 dispuesta encima de la pestaña anular 62 y que está diseñada para encajar dentro del agujero central de la pila de laminación PL, para ocupar ajustada y completamente el espacio definido por dicho agujero, evitando la introducción de metal líquido en esta región de la pila de laminación PL.

Como se ilustra en la figura 1, con el molde abierto y la porción superior de molde 20 quitada, los medios impulsores 60 tienen su varilla alargada 61 desplazada axialmente hacia arriba a una posición de carga/descarga, que permite encajar ajustadamente una pila de laminación PL alrededor, pero soltarla fácilmente, de la extensión axial 63 de la varilla alargada 61.

Después, la varilla alargada 61 es desplazada axialmente hacia abajo a la posición ilustrada en la figura 2, en la que la pestaña anular 62 está asentada en el bloque móvil 12 de la porción de molde inferior 10, y la cara de extremo inferior de la pila de laminación PL está asentada en la cavidad de molde inferior 12a.

Con la pila de laminación PL colocada en la cavidad de molde inferior 12a, los medios impulsores 60 son movidos en la dirección del desplazamiento hacia abajo de la varilla alargada 61, cuyo pestaña anular 62 produce el correspondiente desplazamiento hacia abajo del bloque móvil 12 de la porción de molde inferior 10, comprimiendo los medios elásticos 50 y desplazando dicho bloque móvil 12 con la cavidad de molde inferior 12a hacia la posición abierta del molde ilustrada en la figura 3.

Con la pila de laminación PL colocada en la cavidad de molde inferior 12a en una condición abierta del molde, la porción superior de molde 20 se desplaza por cualquier dispositivo adecuado (no ilustrado) a una posición que está alineada verticalmente con la porción de molde inferior 10 y dispuesta encima de las columnas axiales 13, a desplazarse después axialmente hacia abajo para que porciones de su superficie lateral contacten los respectivos medios de guía 14 dispuestos en las columnas axiales 13, más específicamente en una porción superior de extremo de las columnas axiales 13, como se ilustra en la figura 2. Cada uno de los medios de guía 14 se define preferiblemente por un bisel de extremo radialmente interno de la respectiva columna axial 13.

Para que la porción superior de molde 20 se pueda acoplar correcta y firmemente a las columnas axiales 13, éstas últimas están provistas de unos medios de bloqueo 15, que pueden tomar la forma de una patilla que sobresale radialmente de la respectiva columna axial 13 y que está encajada en unos medios receptores de bloqueo 25 dispuestos en la superficie lateral de la porción superior de molde 20 y que en la realización ilustrada toma la forma de una ranura superficial que presenta una extensión axial para recibir los medios de bloqueo 15 al desplazamiento axial de la porción superior de molde 20 en los medios de guía 14, y una extensión circunferencial corta para recibir los medios de bloqueo 15 cuando la porción superior de molde 20 en la posición cerrada del molde se somete a una cierta rotación alrededor de su eje. El montaje los medios de bloqueo 15 en la extensión circunferencial de los medios receptores de bloqueo 25 efectúa el bloqueo axial de la porción superior de molde 20 en las columnas axiales 13 en la posición cerrada del molde.

Se deberá observar que el desplazamiento axial hacia abajo de la porción superior de molde 20 a lo largo de los medios de guía 14 se puede limitar por medios de tope previstos en las columnas axiales 13. En la realización ilustrada, los medios de tope se definen por los medios de bloqueo 15 propiamente dichos cuando llegan al extremo superior de la extensión axial de los medios receptores de bloqueo 25. Sin embargo, se puede prever otros montajes para los medios de tope, tal como por ejemplo la limitación del desplazamiento hacia abajo del dispositivo que es responsable del movimiento de la porción superior de molde 20.

Después de lograr el bloqueo de la porción superior de molde 20, los medios impulsores 60 son movidos de nuevo, para soltar el bloque móvil 12 de la porción de molde inferior 10 y dejar que sea desplazado axialmente hacia arriba por acción de los medios elásticos 50, haciendo que la pila de laminación PL asiente en la cavidad superior de molde 20a, como se ilustra en la figura 4.

Después de la inyección del metal líquido a través de la porción superior de molde 20 y después de la solidificación bajo centrifugación, el molde se abre siguiendo una secuencia invertida de movimientos, comenzando con la cavidad de molde inferior 12a que se desplaza hacia abajo, contra la acción de los medios elásticos 50 y por el accionamiento de los medios impulsores 60.

Para asegurar una cierta separación mínima entre las dos cavidades de molde 12a y 20a, cuando la carga de una pila de laminación PL no está teniendo lugar, las columnas axiales 13 pueden soportar un separador 70, por ejemplo en forma de un manguito tubular previsto entre el bloque móvil 12 y los medios de bloqueo 15 y que asentará contra las dos porciones de molde cuando éstas últimas alcancen una cierta separación mínima más grande que la correspondiente a las respectivas posiciones cerradas del molde.

Claims (10)

1. Un aparato de moldeo por inyección por centrifugación incluyendo una porción de molde inferior (10) que tiene un bloque básico (11) que está montado en una parte inferior y rotativamente en medios de soporte (30) que se fijan a una estructura de máquina (E), una pluralidad de columnas axiales (13), que están fijadas periféricamente y en una parte superior al bloque básico (11), y un bloque móvil (12) que define una cavidad de molde inferior (12a) y que está montado deslizantemente en las columnas axiales (13), para ser desplazado axialmente entre una posición abierta del molde y una posición cerrada del molde, medios elásticos (50) asentados en el bloque básico (11) y que empujan constantemente el bloque móvil (12) a la posición cerrada del molde; unos medios de bloqueo (15) montados en cada columna axial (13); y una porción superior de molde (20) a asentar extraiblemente en las columnas axiales (13) y fijada a ellas por los medios de bloqueo (15) en una posición cerrada del molde.

2. El aparato de moldeo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada columna axial (13) lleva unos medios de guía (14) para recibir, por desplazamiento axial, una porción de superficie exterior correspondiente de la porción superior de molde (20).

3. El aparato de moldeo según la reivindicación 2, caracterizado porque cada medio de guía (14) se define por un bisel de extremo radialmente interno de la respectiva columna axial (13).

4. El aparato de moldeo según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de bloqueo (15) montados en cada columna axial (13) paran y limitan dicho desplazamiento axial de la porción superior de molde (20) y definen la posición cerrada del molde.

5. El aparato de moldeo según la reivindicación 2, caracterizado porque la porción superior de molde (20) está provista de unos medios receptores de bloqueo (25) que serán enganchados por los medios de bloqueo (15) de una respectiva columna axial (13) cuando la porción superior de molde (20) deslice axialmente en los medios de guía (14) hasta llegar a la posición cerrada del molde y gire ligeramente
alrededor de su eje.

6. El aparato de moldeo según la reivindicación 5, caracterizado porque cada medio de bloqueo (15) incluye una patilla que sobresale radialmente de la respectiva columna axial (13), definiéndose cada uno de los medios receptores de bloqueo (25) por una ranura dispuesta en la superficie exterior de la porción superior de molde (20) y presentando una extensión axial que recibe los medios de bloqueo (15) en el deslizamiento axial de la porción superior de molde (20) en los medios de guía (14), y una extensión circunferencial corta que recibe los medios de bloqueo (15) después de la ligera rotación de la porción superior de molde (20).

7. El aparato de moldeo según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye además unos medios impulsores (60) asociados operativamente con la estructura de máquina (E) y con el bloque móvil (12) y que son movidos selectivamente para desplazar el bloque móvil (12) a la posición abierta del molde contra la acción de los medios elásticos (50).

8. El aparato de moldeo según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios impulsores (60) incluyen una varilla alargada (61) que sobrepasa axial y deslizantemente el bloque básico (11) y el bloque móvil (12) de la porción de molde inferior (10), teniendo dicha varilla alargada (61) un extremo superior provisto de una pestaña anular (62) a asentar contra la región central de la cavidad de molde inferior (12a) y un extremo inferior acoplado a un dispositivo de accionamiento para desplazar selectiva y axialmente la varilla alargada (61).

9. El aparato de moldeo según la reivindicación 8, caracterizado porque el extremo superior de la varilla alargada (61) incorpora además una extensión axial (63) sobre la que encaja apretadamente una pila de laminación (PL) del rotor de un motor eléctrico.

10. El aparato de moldeo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada columna axial (13) lleva un separador (70) que asienta simultáneamente contra las dos porciones de molde (10a, 20a) cuando éstas últimas alcanzan una cierta separación mínima más grande que la correspondiente a las respectivas posiciones cerradas del molde.