APPARATO DI TRASPORTO E RAFFREDDAMENTO DI PREFORME
* ;Campo dell’invenzione ;La presente invenzione si riferisce ad un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme, in materiale termoplastico, per la produzione di contenitori. ;Stato della tecnica ;Le preforme sono dei semilavorati in materiale termoplastico utilizzati per la realizzazione di contenitori ottenuti, a loro volta, tramite un successivo processo di soffiaggio o di stiro-soffiaggio. Le preforme vengono ottenute con diversi processi, per esempio mediante stampaggio a iniezione o a inietto-compressione o a estrusione congiunta ad ulteriori operazioni di formatura a caldo. Nella produzione di contenitori in materiale plastico, quali ad esempio bottiglie, le preforme sono tipicamente ottenute mediante stampaggio a iniezione con stampi provvisti di una pluralità di cavità di stampaggio. ;Generalmente, la fase che comporta il principale dispendio di tempo della maggior parte dei processi di stampaggio a iniezione à ̈ la fase di raffreddamento degli oggetti stampati. Detta fase di raffreddamento avviene all’interno dello stampo, e più precisamente all’interno delle cavità stampanti, fino a che gli oggetti stampati non siano sufficientemente rigidi da poter essere estratti dallo stampo stesso e, successivamente, manipolati e trasportati. È evidente che, fino a quando gli oggetti stampati non siano sufficientemente raffreddati, e quindi solidificati, non sarà possibile liberare le cavità dello stampo e far procedere il ciclo di produzione con una nuova fase di stampaggio. Pertanto, per ridurre il tempo di un intero ciclo di stampaggio, e quindi aumentare la produttività della stazione di stampaggio, sono stati sviluppati diversi dispositivi in grado di effettuare almeno una parte del raffreddamento delle preforme al di fuori dello stampo di iniezione. ;I sistemi di prelievo delle preforme dagli stampi di iniezione sono oggi provvisti di un circuito di raffreddamento. Detto circuito di raffreddamento permette di diminuire il tempo ciclo di produzione come già descritto sopra; infatti se il sistema di prelievo à ̈ dotato di un circuito di raffreddamento à ̈ possibile ridurre il tempo in cui le preforme devono essere tenute all’interno dello stampo di iniezione. Tali sistemi di prelievo comprendono, generalmente, almeno una piastra di raffreddamento di preforme, idonea a trattenere e raffreddare per un predeterminato tempo le preforme provenienti dallo stampo della macchina di stampaggio ad iniezione, e ciò per mezzo della circolazione di opportuni fluidi all’interno della stessa piastra di raffreddamento. ;Tale piastra di raffreddamento, nota anche nella terminologia inglese come “postmold device†o “take-out device†oppure “end-of-arm tool†(EOAT), à ̈ provvista di una pluralità di alloggiamenti di raffreddamento, detti anche bicchierini, ma noti nella terminologia inglese anche come “cooling tubes†, take-out tubes†oppure “cooling sleeves†. ;Tale piastra di raffreddamento à ̈, in una prima variante nota, una piastra scorrevole o take-out plate che, traslando orizzontalmente, viene inserita tra i due semistampi aperti dello stampo a iniezione. Un insieme N di preforme, dove N indica il numero di cavità di stampaggio dello stampo, viene lasciato cadere negli alloggiamenti di raffreddamento previsti su detta piastra scorrevole. La piastra scorrevole, traslando nuovamente, viene estratta dallo stampo ed affacciata ad un dispositivo di estrazione, idoneo ad estrarre le preforme dalla piastra stessa e a depositarle su di un sistema idoneo al loro trasporto per destinarle all’imballaggio oppure alle successive fasi di soffiaggio o stiro-soffiaggio per l’ottenimento dei contenitori finali. ;In alternativa, in una seconda variante nota, tale piastra di raffreddamento à ̈ una piastra rotante attorno ad un proprio asse di rotazione, disposta all’esterno dello stampo, idonea a ricevere l’insieme N di preforme nei propri alloggiamenti di raffreddamento da una ulteriore piastra scorrevole che, traslando orizzontalmente, viene inserita tra i due semistampi aperti dello stampo a iniezione per prelevare l’insieme N di preforme. L’ulteriore piastra scorrevole, traslando nuovamente, viene estratta dallo stampo e posizionata affacciata alla piastra rotante di raffreddamento. L’insieme N di preforme viene inserito negli alloggiamenti di raffreddamento previsti su detta piastra rotante. A questo punto la piastra rotante ruota in modo tale che la faccia comprendente gli alloggiamenti di raffreddamento sia rivolta verso un sottostante dispositivo di estrazione e trasporto che provvede a destinare le preforme all’imballaggio oppure alle successive fasi di soffiaggio o stiro-soffiaggio per l’ottenimento dei contenitori finali. ;In altre varianti note e più evolute, la piastra di raffreddamento può sia ruotare attorno ad un proprio asse che traslare eliminando la necessità di prevedere una ulteriore piastra scorrevole che effettui il prelievo delle preforme dallo stampo di iniezione. ;Qualunque sia il metodo ed il dispositivo di estrazione dallo stampo di iniezione, il raffreddamento delle preforme stampate, iniziato nelle cavità di stampaggio dello stampo, prosegue e si completa negli alloggiamenti di raffreddamento della piastra di raffreddamento. Gli alloggiamenti di raffreddamento, di forma più o meno tubolare o comunque cava, sono fissati su un opportuno telaio o carcassa di sostegno, allineati secondo due direzioni dello spazio, e ordinati in righe e in colonne in modo da formare una matrice. All’interno di ciascun alloggiamento di raffreddamento à ̈ ricavata una sede con una geometria che riproduce la forma della superficie esterna della preforma. All’interno di ciascuna sede, attraverso un’apertura di inserimento, può essere introdotta una preforma da raffreddare. Lo spazio interno al telaio ed agli alloggiamenti di raffreddamento à ̈ percorso da un fluido di raffreddamento, ad esempio acqua e/o aria, in modo da raffreddare le preforme inserite in detti alloggiamenti. Una pluralità di canali interni sia alla piastra di raffreddamento che agli alloggiamenti permette al fluido di raffreddamento di compiere un opportuno percorso in modo da lambire e raffreddare i vari corpi tubolari degli alloggiamenti di raffreddamento. ;La Figura 1 illustra un giunto di trasmissione per un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme appartenente allo stato della tecnica interno alla società titolare della suddetta domanda di brevetto. Detto apparato à ̈ parzialmente alloggiato in un carro di traslazione 1 che consente la traslazione dell’intero apparato comprendente sia la piastra di raffreddamento (non illustrata in Fig. 1) che un sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione di un moto di rotazione a detta piastra di raffreddamento. ;Tale sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione di un moto di rotazione comprende (Figura 1): ;- un giunto rotante 2 di distribuzione dei fluidi che svolge le funzioni di alimentazione acqua e aria, ;- una tubazione di ingresso acqua 3 in detto giunto rotante, ;- una tubazione di uscita acqua 4 da detto giunto rotante, ;- una tubazione di ingresso aria 5 in detto giunto rotante, ;- una struttura di supporto meccanico 6 della piastra rotante di raffreddamento, disposta in linea a valle del giunto rotante 2, ;- un condotto 7 di immissione di acqua ai canali interni della piastra di raffreddamento, ;- un condotto 8 di recupero di acqua proveniente dai canali interni della piastra di raffreddamento, ;- un condotto 9 di alimentazione di aria a ulteriori canali interni della piastra di raffreddamento, ;- un motore 10 disposto sfalsato rispetto all’asse longitudinale definito dal giunto rotante 2 e dalla struttura di supporto meccanico 6, ;- mezzi di trasmissione 11 del moto di rotazione, comprendenti pulegge e cinghia, per trasmettere il moto di rotazione dal motore 10 ad una estremità della struttura di supporto meccanico 6 connessa alla piastra di raffreddamento. ;I condotti 7, 8, 9 attraversano sia la struttura di supporto meccanico 6 che il giunto rotante 2. ;Sia la struttura del giunto rotante di distribuzione dei fluidi che la struttura di supporto meccanico comprendono rispettivamente un albero ed i relativi cuscinetti. ;L’apparato di trasporto e raffreddamento, appena descritto, presenta numerose problematiche. ;L’elevato numero di componenti dell’apparato comporta, ad esempio, un peso notevole che costringe a limitare le prestazioni di velocità e accelerazione del carro di traslazione. ;L’elevato numero di componenti e la loro disposizione comporta anche un notevole ingombro ed una struttura complessa e costosa. ;Inoltre, i mezzi di trasmissione a cinghia per queste specifiche applicazioni comportano una bassa affidabilità a causa dei giochi meccanici, che influenzano negativamente la necessaria precisione di posizionamento, e a causa dei numerosi interventi di manutenzione, quali la sostituzione della cinghia, il centraggio periodico dell’allineamento della cinghia, il controllo del tensionamento ecc. Quanto sopra à ̈ quindi causa di una bassa ripetibilità di un preciso posizionamento. ;E’ pertanto sentita l’esigenza di realizzare un apparato di trasporto e raffreddamento delle preforme che consenta di superare i suddetti inconvenienti. Sommario dell’invenzione ;Scopo primario della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme che sia più semplice, leggero e meno costoso rispetto agli apparati noti. ;Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme che sia allo stesso tempo molto più affidabile, preciso ed in grado di garantire una elevata ripetibilità del posizionamento. ;La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra discussi realizzando un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme in plastica che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende: ;- una piastra di raffreddamento atta a ruotare attorno ad un asse longitudinale X, - un sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione del moto di rotazione a detta piastra di raffreddamento, ;in cui detto sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione del moto di rotazione comprende un unico albero di rotazione provvisto di condotti per il passaggio di fluidi da o verso detta piastra di raffreddamento; una struttura di supporto meccanico disposta lungo l’asse longitudinale X, per supportare la piastra di raffreddamento disposta in corrispondenza di un primo lato di detta struttura, e comprendente detto unico albero di rotazione; un motore, disposto lungo l’asse longitudinale X in corrispondenza di un secondo lato di detta struttura di supporto meccanico opposto al primo lato, e atto a trasmettere un moto di rotazione a detto unico albero di rotazione e, di conseguenza, alla piastra di raffreddamento; ;ed in cui tubazioni di ingresso/uscita dei fluidi sono collegate a detto unico albero di rotazione; ;detta struttura di supporto meccanico essendo configurata in modo da agire da giunto rotante che permetta la distribuzione di detti fluidi da dette tubazioni di ingresso/uscita ai rispettivi condotti o viceversa. ;L’apparato, oggetto della presente invenzione, comprende vantaggiosamente una nuova struttura di giunto rotante, il quale oltre alle funzioni proprie di alimentazione dei fluidi, ad esempio acqua e/o aria, integra quelle di supporto meccanico e di motorizzazione della piastra di raffreddamento. ;Rispetto all’apparato dello stato della tecnica il giunto rotante à ̈ ora integrato all’interno della stessa struttura di supporto meccanico. ;La soluzione dell’invenzione prevede vantaggiosamente di utilizzare i cuscinetti e l’albero della struttura di supporto meccanico della piastra di raffreddamento non solo come organi di sostegno e trasmissione del moto ma anche come organi per il giunto rotante di distribuzione dei fluidi. Pertanto le tubazioni di ingresso/uscita dei fluidi sono state inserite direttamente nella struttura di supporto meccanico della piastra di raffreddamento, utilizzando l’unico albero anche per la funzione di distribuzione e trasmissione dei fluidi. L’unico albero ed i relativi cuscinetti sono stati pertanto dimensionati in modo tale da poter svolgere la funzione di sostegno meccanico della piastra di raffreddamento, la funzione di trasmissione del moto di rotazione dal motore alla stessa piastra di raffreddamento e la funzione di distribuzione e recupero dei fluidi. ;Un ulteriore vantaggio dell’apparato dell’invenzione à ̈ rappresentato dal fatto che a monte della struttura di supporto meccanico, che ingloba adesso il giunto rotante, lo spazio occupato nello stato della tecnica dal giunto rotante come elemento separato dalla struttura di supporto à ̈ adesso occupato dal motore che pertanto à ̈ direttamente in asse con il giunto/supporto ed a questo collegato in modo solidale, mediante ad esempio un riduttore, oppure in modo diretto ma comunque tramite idonei mezzi di collegamento. ;Questa nuova configurazione ha permesso, quindi, l’eliminazione dei mezzi di rinvio a cinghia e pulegge. ;Vantaggiosamente l’apparato dell’invenzione permette di ottenere: ;- una riduzione dei costi grazie alla riduzione del numero di componenti; ;- una riduzione del peso con conseguente aumento delle prestazioni di velocità e accelerazione del carro di traslazione; ;- una riduzione degli ingombri; ;- una riduzione dei giochi meccanici con conseguente migliore precisione e ripetibilità di posizionamento; ;- una riduzione degli interventi di manutenzione. ;Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell’invenzione. ;Breve descrizione delle figure ;Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui: ;la Figura 1 rappresenta una vista in prospettiva di una parte di un apparato dello stato della tecnica; ;la Figura 2 rappresenta una vista in prospettiva di una forma di realizzazione dell’apparato secondo l’invenzione; ;la Figura 3 rappresenta una vista in prospettiva di una parte dell’apparato di Figura 2; ;la Figura 4 rappresenta una vista parzialmente in sezione di una parte dell’apparato di Figura 3. ;Gli stessi numeri di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. ;Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell’invenzione ;Con riferimento alle Figure da 2 a 4 à ̈ rappresentato un apparato di trasporto e raffreddamento di preforme destinate alla produzione di contenitori, in particolare bottiglie, in materiale termoplastico quale PET, PEN, PP, PLA o altro ulteriore ed opportuno materiale, così come loro miscele, mediante successivo stampaggio per soffiaggio o stiro-soffiaggio di preforme preriscaldate. ;Tale apparato di trasporto e raffreddamento di preforme comprende una piastra di raffreddamento 12, atta a ruotare attorno ad un proprio asse, connessa ad un sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione del moto di rotazione. ;La piastra 12 à ̈ provvista almeno su una delle due facce principali di una pluralità di alloggiamenti o bicchierini di raffreddamento 19. Detti alloggiamenti di raffreddamento, di forma più o meno tubolare o comunque cava, sono fissati su un opportuno telaio o carcassa di sostegno, allineati secondo due direzioni dello spazio, e ordinati in righe e in colonne in modo da formare una matrice. All’interno di ciascun alloggiamento di raffreddamento à ̈ ricavata una sede entro cui, attraverso un’apertura di inserimento, può essere introdotta una preforma da raffreddare. Lo spazio interno al telaio o alla carcassa di sostegno à ̈ percorso da un fluido di raffreddamento, ad esempio acqua e/o aria, in modo da raffreddare le preforme inserite in detti alloggiamenti. Una pluralità di canali interni, sia alla piastra di raffreddamento che agli alloggiamenti, permette al fluido di raffreddamento di compiere un opportuno percorso in modo da lambire e raffreddare i vari corpi tubolari degli alloggiamenti di raffreddamento. ;Il sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione del moto di rotazione à ̈ fissato ad un carro di traslazione 1 scorrevole lungo guide meccaniche solidali ad una struttura fissa 13. ;Il carro di traslazione 1 consente la traslazione dell’intero apparato avanti e indietro lungo una predeterminata direzione. ;Vantaggiosamente tale sistema di alimentazione fluidi e di trasmissione di un moto di rotazione comprende: ;- un unico albero di rotazione 14, montato su cuscinetti 15, 16 e provvisto al suo interno di condotti per il passaggio di fluidi di raffreddamento da o verso detta piastra di raffreddamento 12; ;- una struttura di supporto meccanico 6 della piastra rotante di raffreddamento 12, definente un asse longitudinale X, comprendente detto unico albero di rotazione 14 e configurata in modo da agire, oltre che da supporto rotante, anche da giunto rotante di distribuzione dei fluidi; ;- e un motore 10, disposto a monte di detta struttura di supporto 6 lungo lo stesso asse longitudinale X, atto a trasmettere mediante, ad esempio, un riduttore 10’ oppure in modo diretto ma, comunque, tramite idonei mezzi di collegamento (ad esempio un giunto), un moto di rotazione a detto unico albero di rotazione 14 e, pertanto, alla piastra di raffreddamento 12. ;L’albero di rotazione 14, o albero rotante di supporto, à ̈ collegato ad una sua prima estremità al motore 10 mediante, ad esempio, un riduttore 10’ oppure direttamente mediante idonei mezzi di collegamento, ed à ̈ collegato ad una sua seconda estremità ad una flangia di fissaggio 17 per il fissaggio alla piastra di raffreddamento 12. ;In una variante dell’invenzione una tubazione di ingresso acqua 3, una tubazione di uscita acqua 4 e una tubazione di ingresso aria 5 sono connesse direttamente nella struttura di supporto meccanico 6, utilizzando l’unico albero 14 anche per la funzione di giunto rotante per la distribuzione e trasmissione dei fluidi. L’unico albero 14 ed i relativi cuscinetti 15, 16 sono dimensionati in modo tale da poter svolgere oltre alla funzione di sostegno e trasmissione del moto anche la funzione di distribuzione dei fluidi. All’interno dell’albero di rotazione 14 sono previsti un condotto 7 di immissione di acqua ai canali interni della piastra di raffreddamento, un condotto 8 di recupero di acqua dai canali interni della piastra di raffreddamento ed un condotto di alimentazione 9 di aria a ulteriori canali interni della piastra di raffreddamento. ;Tutti questi condotti 7, 8, 9 sono in comunicazione, ad una loro prima estremità , mediante il giunto rotante alle rispettive tubazioni di ingresso o uscita e sono in comunicazione, ad una loro seconda estremità in corrispondenza di una estremità dello stesso albero 14, direttamente o indirettamente con i rispettivi canali interni alla piastra di raffreddamento 12. Può essere previsto un distanziale 18, solidalmente fissato da una parte alla flangia 17 e da una seconda parte alla piastra di raffreddamento 12, contenente al suo interno canali di collegamento tra i condotti 7, 8, 9 ed i rispettivi canali interni della piastra 12. Il distanziale 18 può essere previsto per ridurre il peso da traslare, evitando di utilizzare una piastra di raffreddamento 12 più lunga. ;Più in generale all’interno dell’unico albero 14 sono previsti almeno un condotto 7 di immissione di un primo fluido di raffreddamento, ad esempio acqua, ai canali interni della piastra di raffreddamento 12 ed almeno un condotto 8 di recupero del primo fluido di raffreddamento dai canali interni della piastra di raffreddamento 12. Detto condotto 7 e detto condotto 8 sono in comunicazione, ad una loro prima estremità , mediante il giunto rotante alle rispettive tubazioni di ingresso o uscita 3, 4 e sono in comunicazione, ad una loro seconda estremità in corrispondenza di una estremità dello stesso albero 14, direttamente o indirettamente con i rispettivi canali interni alla piastra di raffreddamento 12. ;Possono anche essere previsti all’interno dell’unico albero 14 almeno un condotto di immissione di un secondo fluido, ad esempio aria, ai canali interni della piastra 12 ed almeno un condotto di recupero del secondo fluido dai canali interni della piastra 12. Anche in questo caso detti condotti di immissione e recupero sono in comunicazione, ad una loro prima estremità , mediante il giunto rotante alle rispettive tubazioni di ingresso o uscita e sono in comunicazione, ad una loro seconda estremità in corrispondenza di una estremità dello stesso albero 14, direttamente o indirettamente con i rispettivi canali interni alla piastra di raffreddamento 12. ;Rispetto all’apparato dello stato della tecnica, quindi, il giunto rotante di distribuzione dei fluidi à ̈ ora integrato all’interno della stessa struttura di supporto meccanico 6, eliminando pertanto un ulteriore albero ed i relativi cuscinetti, nonché tutti gli organi di trasmissione del moto così come già precedentemente descritti (mezzi di trasmissione a cinghia). ;Oltre al giunto rotante per la distribuzione dei fluidi, in una variante dell’apparato dell’invenzione (non illustrata) può essere previsto anche un giunto rotante elettrico per permettere anche la trasmissione di corrente elettrica dalla zona del motore 10 alla piastra di raffreddamento 12 per eventuali ulteriori applicazioni quali, ad esempio, la trasmissione di segnali da termocoppie, fotocellule o sensori, nonché il pilotaggio di elettrovalvole ed attuatori in genere. ;In questo caso l’albero di supporto 14 à ̈ provvisto anche di conduttori elettrici che attraversano l’intero albero 14 e arrivano fino a punti predeterminati della piastra di raffreddamento 12 da un lato e, dall’altro lato, à ̈ provvisto di una corrispondente serie di contatti striscianti. *