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Appareillage rotatif pour le moulage de corps creux en matière plastique
La présente invention concerne un appareillage rotatif pour le moulage de corps creux en matière plastique par extrusion soufflée.
Un des avantages de l'appareillage faisant l'objet de l'invention est de permettre d'atteindre une productivité élevée tout en réduisant à un minimum les pertes de matière plastique. Un autre avantage de l'appareillage conforme à l'invention est de permettre de produire des corps creux dont les fonds sont ébavurés. Un troisième avantage de l'appareillage rotatif faisant l'objet de l'invention est de permettre l'alimentation par une extrudeuse débitant une paraison continue,
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horizontale ou oblique et, de ce fait, d'éviter le recours à des extru- deuses à tête en équerre qui sont souvent des causes d'ennuis particuliè- rement lorsque les matières plastiques mises en oeuvre sont sensibles à la chaleur.
L'appareillage rotatif pour le moulage de corps creux en matière plastique par extrusion soufflée conforme à l'invention comporte un bâti fixe supportant un arbre rotatif sur lequel sont fixés une série de demi- moules fixes jointifs dont les empreintes reproduisent la forme de deux demi-corps creux opposés par leur goulot, des demi-moules mobiles complé- mentaires de chaque demi-moule fixe étant fixés sur ceux-ci par un dispositif à charnière actionné progressivement par une came fixe, des moyens étant prévus pour verrouiller les moules en position fermée, pour introduire un fluide sous pression dans les portions successives'de paraison enfermées dans les moules et pour éliminer les déchets compris entre les moules successifs,
chaque moule étant en outre muni d'un éjecteur qui provoque la solidarisation temporaire de chaque corps creux moulé avec le demi-moule sur lequel il est monté, durant l'ouverture des moules.
L'arbre rotatif sur lequel sont fixés les moules est animé d'un mouvement de rotation continue à une vitesse telle que la vitesse péri- phérique des moules soit égale à la vitesse d'extrusion de la paraison continue. Il est cependant possible de faire tourner cet arbre à une vitesse telle que la vitesse périphérique des moules soit légèrement supérieure à la vitesse d'extrusion de la paraison continue. De cette façon, la paraison extrudée subit un étirage longitudinal et la combi- naison de cet étirage avec l'étirage transversal provoqué par le soufflage ultérieur permet l'obtention de corps creux biorientés, de résistance mécanique améliorée.
Le moyen pour introduire un fluide sous pression dans les portions successives de paraison enfermée dans les moules est constitué par
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des aiguilles creuses rétraotables qui percent latéralement les portions de paraison au niveau du goulot commun des corps creux désirés.
Le moyen pour éliminer les déchets compris entre les moules succes- sifs au cours du moulage est, de préférence, constitué par deux lames flexibles solidaires qui s'appuyent chacune sur un fond de moule et qui sont maintenus en position de repos par un resuort de rappel. Le déplacement périodique de ces lames pour effectuer l'ébavurage désiré peut, par exemple, être provoqué par un piston fixe monté sur le bâti de l'appareillage et contrôlé par un système de commando à came.
Afin d'accélérer le durcissement de ce déchet avant l'onération d'ébavurage, il peut être avantageux de soumettre celui-ci à un balayage par un fluide froid. Ce refroidissement peut par exemple, être obtenu grâce à une tuyère alimentée en dérivation sur le fluide de commande des mécanismes auxiliaires de l'appareillage.
La fermeture et l'ouverture des moules sont réalisées de façon progressive par l'intermédiaire d'un système à biellette à genouillère double et à galet monté de telle façon que, lors de la fermeture ou de l'ouverture des moules par engagement dudit galet dans un chemin de came fixe, ce dernier se déplace uniquement dans un plan perpendiculaire à l'arbre de rotation de l'appareillage.
Les éjecteurs, montés sur les demi-moules et maintenus en position de repos par des ressorts de rappel, ménagent à leur base une cavité.
Lors du soufflage de la portion de paraison enfermée dans un moule, de la matière plastique flue dans cette cavité et réalise de ce fait, une liaison temporaire entre le corps creux moulé et le demi-moule sur lequel est monté l'éjecteur. Lors de l'ouverture subséquente du moule, on est assuré que l'objet moulé reste accroché au demi-moule équipé de l'éjecteur.
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Le moyen pour verrouiller les moules en poaition fermée est, de préférence, constitué par un système de leviers solidaires du demi-moule fixe. Le verrouillage des moules est provoqué par le contact d'un dea leviers du système de verrouillage avec une butée fixe qui est conçue de façon à pouvoir s'escamoter dans le cas où, pour une raison quelconque, un moule ne pourrait se fermer complètement. On évite ainsi tout bloeage brusque de :.'appareillage en cas de fonctionnement défectueux d'un moule, Le déverrouillage est provoqué de la même façon par le contact d'un second levier du système de verrouillage avec une seconde butée fixe non escamotable.
Dans l'appareillage conforme à l'invention, la fermeture progressive des moules et leur maintien en position fermée durant les opérations de soufflage et de refroidissement ne nécessitent donc pas la mise en oeuvre de forces mécaniques élevées ou appliquées brusquement. Dès lors, les risques de bris de moule sont supprimés et leur durée de service est prolongée.
L'appareillage rotatif pour le moulage de corps creux en matière plastique par extrusion soufflée conforme à l'invention est, en outre, expliqué, en détail, par l'exemple de réalisation pratique qui va suivre.
Il est, toutefois, bien entendu que cette description, donnée à titre purement illustratif ne limite en rien la portée de la présente invention, Il est, en effet, bien évident que l'appareillage qui va être décrit peut faire l'objet de nombreuses modifications qui ne sortent ni du cadre ni de l'esprit de l'invention.
Dans la description qui va suivre, on se réfère aux figures des dessins annexés dans lesquelles : - la fig. 1 est une vue de face d'un appareillage oonforme à l'invention, l'observateur étant placé du côté de l'installation d'extrusion débitant
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la paraison, - la fig. 2 est une vue de profil droit de la fig. 1, - la fig.3 est une vue de profil gauche de la fig. 1 couple suivant l'axe AA' - la fig. 4 est une vue en perspective d'une unité de moulage, - la fig. 5 représente en coupe un modèle de corps creux obtenu à l'aide de l'appareillage de moulage conforme à l'invention,
Afin de faciliter la compréhension de la description de l'appareillage et de son fonctionnement, on n'a pas repris sur chaque figure la totalité des éléments constitutifs de l'appareillage.
Ainsi, par exemple, sur la fig. 1 on n'a représenté que quatre des huit unités de soufflage.
1 - Description de l'appareillage
En se référant aux figures 1 à 4, l'appareillage rotatif conforme à l'invention comporte un bâti fixe 1 constitué, par exemple, de pou- trelles C, supportant des paliers 2 et 3 dans lesquels peut tourner un arbre creux 4: Cet arbre 4 est entraîné à vitesse constante par un motovariateur 5 via une courroie 6 et des poulies 7 et 8 et tourne dans des buselures fixes 9 et 10. Sur l'arbre rotatif 4 sont montés une série de huit bras radiaux 11 qui supportent chacun uri demi-moule fixe 12 dont l'empreinte 13 reproduit la forme de deux demi-oorps creux opposés par leur col. Les demi-moules fixes 12 sont montés sur les bras radiaux 11 de façon telle que leurs bords soient jointifs. Les demi-moules fixes 12 supportent à leur tour un plateau annulaire 14 sur lequel sont fixés des plaques radiales 15 et 16.
A chaque demi-moule fixe 12 est accouplé un demi-moule mobile complémentaire 17 qui est articulé sur le demi-moule fixe 12 correspondant, par une charnière 18.
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Ainsi qu'il apparaît notamment à la fig. 4, chaque demi-moule mobile 17 comporte un épaulement 19 sur lequel est monté une biellette
20 à geaouillère double qui est reliée à un galet 21 monté sur une plaque mobile 22 pouvant pivoter autour de l'axe 23 monté sur le demi- moule f ixe.
Deux bras radiaux fixes 24 et 25 (fig. 3) montés sur la buselure fixe 9 et pourvus de coulisses 26 et 27 permettent la fixation et le réglage au moyen de boulons 28 d'un chemin de came 29 constitué par deux prof:.lés adéquats 30 et 31 et dans lequel peuvent glisser les galets
21 précités.
Le verrouillage des moules en position fermée, durant le soufflage des corps creux et leur refroidissement, est assuré par le pivotement d'un axe 32 (fig. 4) monté dans les plaques radiales 15. Cet axe comporte, à une de ses extrémités, une équerre constituée par deux leviers 33 et
34 disposés à angle droit et, à l'autre extrémité, une butée de ver- rouillage 35. Cette butée vient s'appuyer, lors de la fermeture du moule, contre une plaquette rapportée 36 montée sur le demi-moule mobile et équipée d'une butée 37 de fin de course. Le dispositif de verrouillage est complété par deux bras radiaux fixes 38 et 39 montés sur la buselure fixe 10.
Le bras radial fixe 38 qui provoque le verrouillage des moules successifs en position fermée supporte un levier pivotant 40 dont une extrémité est reliée, par un ressort taré 41, à la base du bras radial
38 et dont l'autre extrémité comporte une butée fixe 42 (fig. 1). Le bras radial fixe 39 qui provoque le déverrouillage des moules Juste avant leur ouverture, comporte seulement une butée fixe 43.
L'injection du fluide destiné à la mise en forme des corps creux par soufflage, est assurée par une aiguille mobile 44 commandée par un piston à double effet 45.
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Avant de poursuivre la description du dispositif de soufflage, il convient de signaler que l'appareillage rotatif comporte deux circuits alimentés en fluide comprimé. Le premier circuit, alimenté en fluide comprimé contenant de l'huile lubrifiante en suspension et dénommé ci- après "fluide huilé" actionne les divers mécanismes auxiliaires de l'appareillage qui seront décrits par la suite. Le second circuit, alimenté en fluide sec dénommé ci-après "fluide de soufflage", assure la mise en forme des corps creux par soufflage dans les moules.
Ces deux fluides sont distribués respectivement aux vannes de commande de soufflage 48 et 49 solidaires de l'arbre creux 4 via un Joint rotatif double monté sur cet arbre et via des tuyaux flexibles, non représentés et des raccords 47 diamétralement opposés, situés sur la buselure fixe 10. Ces fluides traversent au préalable des filtres-détendeurs et éventuellement un huileur représentés en 46 et montés sur le bâti fixe 1 de l'appareillage. Chaque moule est équipé de deux vannes de commande de soufflage 48 et 49 qui l'accompagnent dans son mouvement de rotation.
La vanne 48 alimentée en fluide huilé agit par l'intermédiaire des tuyaux flexibles 50 et 51, sur le cylindre à double effet 45 commandant l'enfoncement et le retrait de l'aiguille de-soufflage 44 tandis que la vanne 49 distribue le fluide de soufflage dans l'aiguille de soufflage 44 via le tuyau flexible 52 et le raccord 53. Les cylindres à double effet 45 sont montés sur les plaques radiales 15 et accompagnent donc les demi-moules fixes 12 dans leur mouvement de rotation. Les vannes de commande de soufflage 48 et 49 sont commandées par des cames fixes et de profil adéquat 54 et 55 montées sur la buselure fixe 10.
Chaque demi-moule mobile 17 comporte également un éjecteur 56 (fig. 4) maintenu normalement en position de repos par un ressort taré 57.
Cet éjecteur 56,lors de son enfoncement, déborde dans l'empreinte du
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demi-moule mobile au niveau du col commun des oorps creux moulés, En position de repos, cet éjecteur ménage, en outre, une cavité, non représentée, au niveau de l'empreinte du demi-moule. En d'autres termes, en position de repos, l'extrémité de l'éjecteur 57 n'affleure pas le niveau de l'empreinte du demi-moule mais est légèrement en retrait dans :;on logement par rapport à ce niveau. Le dispositif d'éjection est complété par une came fixe 58 (fig, 1) de commande de l'éjecteur montée sur la buselure fixe 9.
L'appareillage comporte également des dispositifs d'ébavurage automatique des fonds. Ces dispositifs sont chacun constitués par deux lames flexibles 59 et 60 qui s'appliquent respectivement contre des pla- quettes rapportées 61 montées sur les extrémités adjacentes de deux moules consécutifs. Ces deux lames sont montées sur une tige mobile axialement 62 traversant les plaques radiales 16. Cette tige mobile comporte une butée 63 et est maintenuenormalement en position de repos par un ressort de rappel 64. Les dispositifs d'ébavurage sont complétés par un cylindre à double effet 65 monté sur le châssis fixe 1 de l'appareillage et comman- dant un poussoir 66.
L'alimentation en fluide moteur huilé de ce cylindre à double effet est assuré par une vanne fixe 68 montée sur le châssis 1 alimentée en dérivation sur le circuit de fluide huilé et contrôlée à son tour par une came rotative circulaire 69 de profil adéquat montée sur l'extrémité de l'arbre rotatif 4.
Afin de faciliter les opérations d'ébavurage, les portions de matière plastique comprises entre deux moules consécutifs sont préalable- ment refroidies par des tuyères 70 alimentées en fluide par des dérivations, non représentées, sur les tuyaux flexibles également non représentas, qui alimentent les vannes de commande de soufflage 48.
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L'appareillage est enfin complété par un dispositif d'alimentation des moules en fluide réfrigérant. Ce dispositif est constitué par le raccord 71 en communication aveo la partie creuse 72 de l'arbre creux 4 et le raccord 73 en communication avec l'espace annulaire 74 compris entre l'arbre creux 4 et la buselure fixe 9. Ce dispositif comporte, en outre, un répartiteur 75, qui distribue via les raccords 76 et 77 et des tuyaux flexibles, non représentés, le fluide réfrigérant aux divers demi-moules fixes et mobiles et assure l'évacuation du fluide réfrigérant via les raccords 78 et 79 et des tuyaux flexibles également non représentés. De préférence, le fluide réfrigérant est introduit dans les moules via l'espace annulaire 74 et est repris via la partie creuse 72 de l'arbre creux 4.
2 - Fonctionnement de l'appareillage
Pour la description du fonctionnement de l'appareillage, on se réfère aux positions successives B, C, D, E et F occupées successivement par un moule dans la fig. 2 lors de la rotation de l'arbre 4 et des éléments qui y sont associés suivant le sens horaire indiqué par la flèche G. Par ailleurs, on suppose que l'appareil est en régime et que tous les réglages nécessaires ont été effectués,
Lorsque le moule se trouve en position B, son galet 21 se trouve engagé dans le chemin de came 29 et il est en position ouverte.
Durant son mouvement vers la position C, le demi-moule fixe reçoit une portion de la paraison concinue P débitée liorizontalement par la tête d'extrusion 80 partiellement représentée et,simultanément, le chemin de came 29 provoque le déplacement progressif du galet 21 vers le haut par rapport au demi-moule fixe 12 et ainsi la fermeture progressive du
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Lorsque le moule atteint la position C, il est complètement fermé et son galet 21 quitte le chemin de came 29. Grâce à l'emploi de la biellette 20 à genouillère double, le galet 21 peut décrire une trajectoire située entièrement dans un plan perpendiculaire à l'arbre creux 4 lors du mouvement de pivotement du demi-moule mobile et, de ce fait, le chemin de came 29 peut être plan.
Simultanément, le bras de levier 33, Jusqu'alors en position radiale, rencontre la butée 42 qui provoque son basculement dans le sens horaire vers une position tangente à la trajectoire décrite par son axe 32. Ce basculement entraîne l'application de la butée 35 contre la butée 37 de la plaque rapportée 36 du demi-moule mobile et ainsi, le verrouillage du moule en position fermée.
Si pour une raison quelconque, telle que, par exemple, un centrage défectueux de la portion de paraison P dans le moule, ce dernier ne par- vient pas à se fermer complètement, la résistance opposée par le moule à son verrouillage dépasse la force du ressort taré 41 et la butée 42 s'efface, empêchant ainsi le blocage de l'appareillage et le bris éventuel de certaines pièces.
Lorsque le moule quitte la position C, la came fixe de commande de soufflage 54 actionne la vanne mobile de commande de soufflage 48.
Celle-ci alimente le piston à double effet 45 en fluide sous pression via le tuyau flexible 51, et l'aiguille 44 s'enfonce dans la portion de paraison P. Ensuite, la came fixe de commande de soufflage 55 actionne la vanne mobile de commande de soufflage 49. Celle-oi, à son tour, via le tuyau flexible 52 alimente en fluide sous pression l'aiguille creuse 44 et la paraison P prend la forme de l'empreinte du moule,
Lors de ce soufflage, une portion de la paroi de la paraison pénètre dans le logement de l'éjecteur 56 et assure une liaison temporaire du
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oorps creux moulé avec le demi-moule mobile 17.
En outre, la réfrigération des portions de paraison situées de part et d'autre du moule est assurée par le fluide distribué par les tuyères 7
Durant la trajectoire du moule entre les positions C et D, l'aiguill creuse 44 reste alimentée en fluide sous pression et le fluide réfrigéran circulant dans les demi-moules assure le refroidissement du corps creux mis en forme.
Au moment où le moule approche de la position D, la came de commande de soufflage 55 actionne de nouveau la vanne de commande de soufflage 49 qui coupe l'alimentation en fluide sous pression de l'aiguille creuse 44.
Ensuite, la came de commande de soufflage 54 actionne de nouveau, à son tour, la vanne de commande de soufflage 48 qui, dès lors, alimente le piston à double effet 45 en fluide sous pression via le tuyau flexible
50 ce qui provoque le retrait de l'aiguille de soufflage 44.
Lorsque le moale approche de la position D et que la plaque radiale 16 qui le précède se trouve en regard du cylindre à double effet 65, la came circulaire 69 actionne la vanne fixe 68 qui alimente ce cylindre à double effet et provoque la sortie du poussoir 66. Ce dernier vient frapper la butée 63 et provoque le déplacement des lames flexibles 59 et
60 qui assurent l'ébavuragc des fonds adjacents des corps creux situés dans le moule et dans le moule précédent. Dès que cette plaque s'écarte de cette position, la butée 63 quitte le poussoir 66 qui reprend sa positie de repos sous l'action de la came circulaire 69 et de la vanne fixe 68.
Au même instant, le ressort de rappel 64 ramené les lames flexibles 59 et
60 dans leur position initiale.
Lorsque le moule quitte la position D et que la plaque radiale 16 qui le suit se trouve en regard du cylindre à double effet 65, la même séquence se répète. Ainsi, le corps creux enfermé dans le moule à ues
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deux extrémités ébavurées.
Ensuite, le levier 34 rencontre la butée fixe 43 qui provoque son pivotement dans le sens anti-horaire et le retour du levier 33 dans une position radiale. Ce pivotement des leviers 33 et 34 entraîne le pivote- nient de la b.itée 35 et par suite le déverrouillage du moule.
A ce moment, le galet 21 s'engage à nouveau dans le chemin de came 29 qui a pour effet de déplacer progressivement et vers le bas (fig. 4) ledit galet. Dès lors, le moule s'ouvre progressivement. Le corps creux moulé reste fixé dans le demi-moule mobile 17 puisqu'une partie de sa. paroi est accrochée dans la cavité formée à la base du logement.de l'éjecteur.
Lors du mouvement d'ouverture progressive du moule, l'éjecteur 56 mesté sur le demi-moule mobile rencontre la came fixe 58 qui provoque son enfoncement progressif dans le moule. Lorsque le moule atteint la position F, l'éjecteur émerge de l'empreinte du moule et le corps creux est ainsi @ éjecté du demi-moule mobile et tombe dans unegoulote de réception 82.
Dès que le moule dépasse la position F l'éjecteur 56 quitte la came fixe 58 et son ressort 57 le ramène en position de repos.
Le moule est dès lors prêt à recevoir une nouvelle portion de paraison et à recommencer un nouveau cycle de moulage.
En utilisant un moule ayant une empreinte telle que représentée à la fig. 4, on obtient un corps creux 81 tel que représenté en coupe à la fig. 5.
Sur cette figure, on remarque la perforation 83 laissée par l'aiguille de soufflage ainsi que la protubérance 84 formée par la pénétration d'une portion de la paroi de la paraison dans le logement de la base de l'éjecteur, Ainsi qu'il a été dit précédemment c'est cette protubérance qui assure la liaison temporaire du corps creux moulé avec le demi-moule mobile lors de
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l'ouverture du moule et qui permet, dès lors, un démoulage correct du corps creux moulé en un point fixe prédéterminé de la trajectoire décrite par les moules.
Il suffit ensuite de découper le corps creux 80 suivant les flèches 85 et 86 pour obtenir deux récipients complètement ébavurés. Cette dernière opération peut être réalisée automatiquement en utilisant un appareillage tel que décrit dans le brevet belge 673 913, mais équipé de deux lames de découpe.
. Il est bien évident que l'appareillage tel que décrit peut faire l'objet de nombreuses variantes qui ne sortent pas du cadre de l'invention.
. Ainsi, par exemple, il est bien évident que la commande des aiguilles de soufflage peut être réalisée mécaniquement au moyen de cames fixes, que les éjecteurs peuvent être montés sur les demi-moules fixes et que le mouvement des éjecteurs peut, dans ce cas, être commandé par le pivotement des plaques mobiles 22, que les bras radiaux 11 peuvent être remplacés par un plateau circulaire, ete...
De même, il est possible d'utiliser des moules ayant deux cavités de moulage parallèles alimentés par une tête d'extrusion double. Dans ce cas, on peut utiliser deux aiguilles de soufflage par moule ou une seule aiguille pourvue d'ouvertures latérales. De cette façon, on peut mouler simultanément quatre corps creux.
L'appareillage conforme à l'invention présente de nombreux avantages.
Ainsi, - il permet une productivité très élevée de l'ordre de 10 000 récipients par heure, - son fonctionnement entièrement automatique ne nécessite pas une surveil- lance par une main d'oeuvre hautement qualifiée, - le montage pratiquement jointif des demi-moules fixes successifs permet
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de réduire à un minimum les pertes de matière plastique, - la fermeture progressive des moules assure une durée'de service prolongée, - le réglage de la vitesse de rotation des moules permet éventuellement un étirage longitudinal des paraisons dans les moules et partant la produc- tion de corps creux ayant des caractéristiques améliorées,
- l'emploi de bras radiaux télescopiques ou d'un plateau circulaire équipé de coulisses radiales permet un changement facile des moules pour le passage à la production de récipients de contenance ou de forme diffé- rentes.