Machine pour mouler des têtes en matière thermoplastique sur des corps tubulaires
La présente invention a pour objet une machine pour mouler des têtes en matière thermoplastique sur des corps tubulaires, du type comprenant une tête d'injection et plusieurs moules disposés sur un dispositif de mise en position destinés à être présentés tour à tour sous ladite tête en vue de leur remplissage.
La machine selon l'invention est caractérisée en ce que ces moules sont formés chacun d'un poinçon destiné à supporter un desdits corps tubulaires et d'une matrice présentant un conduit d'injection et destinée, en position de fermeture du moule, à coiffer le poinçon pour enserrer l'extrémité du corps tubulaire et délimiter une cavité de forme destinée à être remplie par la matière thermoplastique, lesdits poinçons et matrice étant axialement mobiles par rapport au dispositif de mise en position et les moules étant amenés en position fermée sous la tête d'injection du fait d'un déplacement axial momentané du poinçon qui assure, d'une part, son introduction dans la matrice, et, d'autre part, l'application de cette dernière contre la tête d'injection,
des moyens étant destinés à verrouiller la matrice sur le poinçon pendant que le moule est maintenu en position fermée contre la tête d'injection afin que la matrice suive le poinçon lors de son retrait et que le moule reste fermé au moins jusque dans la position suivante.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue partielle en plan.
La fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, d'un moule qui comprend la forme d'exécution disposée sous la tête d'injection.
Les fig. 3 à 7 représentent schématiquement les principales positions relatives prises par les éléments de ce moule au cours d'un cycle de fonctionnement de la machine.
La fig. 8 est une vue d'un détail de la fig. 2.
La fig. 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la fig. 8.
La machine représentée au dessin est destinée à la fabrication de tubes souples en polyéthylène. Elle comprend un plateau-revolver 1 monté rotativement sur une colonne 2 et qui porte six moules 3 identiques, tels que celui représenté en détail à la fig. 2. Ces moules 3 sont régulièrement répartis autour de l'axe de rotation du plateau 1 (fig. 1) et un mécanisme d'entraînement non représenté assure la mise en position par sixièmes de tour dudit plateau pour amener les moules tour à tour dans chacune des six positions A, B, C, D, E, F qu'ils occupent sur la fig. 1.
Les moules 3 (fig. 2) sont formés chacun par un poinçon 4 constituant un support pour un corps tubulaire 5, en polyéthylène, appelé à recevoir une tête pour constituer un tube souple, et par une matrice 6 dans laquelle, en position fermée dù moule, vient se loger l'extrémité supérieure du poinçon, la matrice enserrant alors l'extrémité supérieure du corps tubulaire 5 et délimitant une cavité 7 destinée à être remplie par la matière injectée.
Cette matrice 6 comprend un carter en deux parties 9 et 10 assemblées par des vis, dans lequel est logé un élément de commande 12 monté à coulissement dans la partie 9 du carter qui est d'autre part percée d'un conduit axial 13 pour l'entrée de la matière injectée et qui présente une cavité 14 de forme tronconique dans laquelle sont logées deux coquilles 15 de forme semi-circulaire, en plan, pourvues de faces latérales inclinées de même pente que la paroi latérale de la cavité 14. Dans la position de fermeture du moule représentée, ces coquilles 15, enfoncées dans la cavité 14 par l'élément de commande 12, butent l'une contre l'autre par leurs faces rectilignes contiguës dans lesquelles sont ménagés des évidements semis-circulaires destinés au façonnage sur la tête moulée d'un col à pas de vis.
La partie 9 du carter est logée dans une enveloppe 16 constituant une chambre 17 pour la circulation d'un liquide de refroidissement et qui présente une patte latérale 18 traversée par une tige de support 19 le long de laquelle la matrice peut coulisser. Cette tige 19 est fixée par son extrémité inférieure dans une patte 20 soudée sur la face extérieure d'une virole 22 soudée elle-même sur le plateaurevolver 1, une clavette 23 s'opposant à la rotation de la matrice autour de la tige 19 et la position angulaire de cette dernière étant déterminée par une goupille 24. Un ressort 25 auquel est suspendu la matrice tend à maintenir cette dernière en position supérieure, contre un ressort 26 disposé sur la tige 19, qui constitue une butée élastique.
Le poinçon 4 comprend une tête 27 vissée sur l'extrémité supérieure d'un élément tubulaire 28 monté, à des fins expliquées par la suite, à coulissement limité dans un élément de base 29 qui porte un poussoir tubulaire 30 destiné, en position de fermeture de moule, à repousser l'élément de commande 12 de la matrice pour maintenir serrées l'une contre l'autre les coquilles 15 destinées au moulage du col fileté.
Le poinçon ainsi constitué est monté à coulissement dans une douille 32 vissée dans une semelle 33 pivotée sur le plateau 1 excentriquement par rapport à l'axe de la matrice.
Un ressort hélicoïdal 34, prenant appui, d'une part, sur une collerette 35 usinée à la base de l'élément 29 et, -d'autre part, sur un chapeau 36 vissé sur la douille 32, tend à maintenir le poinçon dans sa position inférieure pour laquelle une bague 38 solidaire du poussoir 30 bute sur le chapeau 36. Une nervure 31 de la collerette 35 empêche le poinçon de tourner dans la douille 32.
Les moules 3 sont amenés successivement en la position B, en position ouverte, c'est-àdire le poinçon 4 disposé en position inférieure dégagé de la matrice 6 qui le surmonte. Sous l'action d'un poussoir 40 commandé hydrauliquement et disposé en face de la tête d'injection, le poinçon est alors soulevé momentanément contre l'action du ressort 34 pour venir s'engager dans la matrice 6 qu'il soulève à son tour contre l'action du ressort 26 entourant la tige 19 jusqu'à ce qu'elle vienne buter contre la tête d'injection.
Cette dernière présente une buse d'injection mobile 41 dont la partie terminale de forme hémisphérique s'emboîte dans une cavité de forme correspondante de la matrice et qui, du fait de la pression exercée par cette dernière, est légèrement soulevée du siège de la tête d'injection sur lequel elle reposait précédemment, le moule se trouvant alors dans sa position fermée représentée à la fig. 2.
Ce mouvement de la buse établit une communication entre un canal axial qui la traverse et le pot de fusion de la tête d'injection d'où le polyéthylène porté à l'état liquide par un chauffage s'écoule sous pression dans la cavité 7 qu'il remplit, en passant par le conduit axial 13 de la matrice.
Pour maintenir le moule en position fermée lors du retrait du poussoir 40, un dispositif de verrouillage à baïonnette assure la fixation de la matrice sur le poinçon. Ce dispositif comprend un manchon 42 (fig. 2) monté rotativement sur la bague 38 du poinçon, entre une butée à billes 43 et une bague de retenue 44, et qui présente trois encoches 45 (fig. 9) régulièrement réparties sur sa périphérie, destinées à coopérer avec des goupilles radiales 46 solidaires de la partie 10 (fig. 8 et 9).
Lors de l'introduction du poinçon dans la matrice, le manchon 42 occupe une position angulaire telle que les goupilles 46 pénètrent dans les encoches 45 par les embouchures de ces dernières ménagées sur le bord supérieur du manchon 42, une rotation subséquente du manchon 42, provoquée par un dispositif décrit par la suite, assurant le verrouillage de la matrice sur le poinçon du fait de l'engagement des goupilles 46 sous le bord supérieur légèrement incliné des encoches 45.
La phase d'injection proprement dite ainsi décrite, revenons au fonctionnement général de la machine, qui est le suivant:
En position A, le poinçon 4, en position inférieure, est maintenu excentré par rapport à la matrice 6, maintenue elle-même en position supérieure par le ressort 25, du fait de la coopération d'un doigt 48 solidaire de la semelle 33 du poinçon avec une came fixe 49 (fig. 1 et 3).
Dans cette position, le corps tubulaire 5 du tube souple est enfilé sur le poinçon par un dispositif de charge automatique par exemple.
Le plateau-revolver l tournant d'un sixième de tour dans le sens des aiguilles d'une montre, le doigt 48 parvient à l'extrémité de la came 49 et le poinçon 4 coiffé du corps 5 est ramené sous la matrice 6 par un ressort 50 (fig. 1).
Le moule parvient ainsi ouvert à la position B, la matrice et le poinçon étant cependant alignés contrairement à la position A, et dans cette position B, le poinçon est soulevé momentanément par le poussoir 40 comme décrit précédemment pour assurer la fermeture du moule et l'application de la matrice contre la tête d'injection.
Lors de l'engagement du poinçon dans la matrice, les goupilles 46 viennent se loger dans les encoches 45 et un dispositif de commande hydraulique représenté schématiquement en 52 à la fig. 1 provoque une rotation d'environ 300 et dans le sens des aiguilles d'une montre du manchon 42, assurant ainsi le verrouillage de la matrice sur le poinçon. La rotation du manchon 42 est provoquée par un poussoir du dispositif hydraulique 52 par l'intermédiaire d'un galet 53 disposé sur un bras 54 que présente le manchon, ce galet passant sous le poussoir pendant le passage du poinçon de la position A à la position B et venant se placer automatiquement devant le poussoir lors de la montée du piston (fig. 2 et 4).
Après un temps suffisant à l'injection, le poussoir 40 est ramené dans sa position inférieure permettant la rotation du plateau-revolver 1, le poinçon 4 redescend sous l'action du ressort 34, suivi dans son mouvement par la matrice 6 qui lui est attachée et qui coulisse le long de sa tige de support 19. Pendant la descente de la matrice, le ressort de rappel 25 de cette dernière, de force moindre que le ressort 34 du poinçon, est bandé et le moule fermé vient occuper sa position inférieure représentée à la fig. 5.
Le moule fermé reste dans cette position inférieure jusque dans la position E y comprise, soit pendant un temps total égal à trois fois le temps d'arrêt du plateau-revolver.
Peu après son départ de la position E, une came fixe 55 disposée sur la trajectoire du bras de commande 54 du manchon 42 provoque la rotation dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre de ce dernier et ainsi la libération de la matrice 6 qui reprend rapidement sa position supérieure sous l'action du ressort de rappel 26 (fig. 6).
Lors de l'ouverture de moule, l'élément de commande 12 de la matrice est libéré de la pression du poussoir 30 du poinçon et, sous l'action de ressorts non représentés, il prend une position inférieure et libère ainsi les coquilles 15 qui s'écartent radialement l'une de l'autre sous l'action de ressorts également non représentés disposés entre elles dans des logements ménagés à cet effet. Le démoulage du col fileté s'effectue ainsi automatiquement-lors de la montée de la matrice et le tube souple formé qui adhère au poinçon reste sur ce dernier.
Le moule ouvert poursuivant son déplacement entre les positions E et F, le doigt 48 de la semelle du poinçon parvient à l'origine de la came fixe 49 qu'il se met à suivre au lieu de rester appuyé contre la périphérie du plateau-revolver 1 (fig. 1). Sous l'action de cette came, le poinçon coiffé du tube est amené en position excentrée par rapport à la matrice de telle sorte que le tube peut être retiré - verticalement du poinçon une fois le moule parvenu dans la position F (fig. 7). L'extraction du tube est assurée automatiquement en cette position du plateau par injection d'air comprimé dans un canal axial 56 de l'élément tubulaire 28 du poinçon, la partie centrale de la tête de ce dernier constituant une soupape qui se soulève alors pour laisser pénétrer l'air comprimé dans le tube qui est chassé du poin çon.
Lors de son passage de la position F à la position A, le poinçon est maintenu en position extérieure par la came 49 et le cycle recommence avec un nouveau corps tubulaire 5 placé sur le poinçon en A.
On a constaté, lors de la fabrication à l'aide de la machine représentée de tubes souples en polyéthylène, que le temps nécessaire à la stabilisation de la tête moulée est deux à trois fois plus long que celui nécessaire à l'injection proprement dite pendant laquelle la matière injectée sous pression se soude au bord supérieur du corps tubulaire.
Pour un tube d'un diamètre de 30 mm, d'épaisseur de manteau comprise entre 0,4 et 0,8 mm, et d'une épaisseur de tête de 1,2 mm, les temps d'injection et de stabilisation sont, par exemple, respectivement de 2 à 3 secondes pour le premier et de 5 à 7 secondes pour le second.
C'est pour cette raison que, sur la machine représentée, le poinçon et la matrice de chaque moule sont maintenus verrouillés l'un sur l'autre jusqu'au départ du moule de la position E, soit pendant une durée égale à environ trois fois le temps d'arrêt du plateau-revolver.
De ce fait, la cadence d'avancement du plateaurevolver peut être réglée sur la base du seul temps nécessaire à l'injection.
Il y a lieu de remarquer que, sur la machine représentée, le moule se détache de la tête d'injection avant que la stabilisation de la tête moulée se soit produite et que pour éviter toute déformation intempestive de la tête moulée lors du retrait de la matière injectée consécutif à son refroidissement, il est indiqué de prévoir un serrage permanent de la tête moulée entre l'extrémité du poinçon et le fond de la matrice. Dans le moule représenté à la fig. 2, ce serrage est obtenu du fait que l'élément tubulaire 28 du poinçon est monté à coulissement dans l'élément de base 29, un fort ressort 58 tendant à le maintenir dans sa position supérieure déterminée par une cheville d'arrêt 59.
Lors de l'injection, la matière sous pression repousse la partie supérieure du poinçon comme représenté à la fig. 2 jusqu'à ce qu'elle bute contre une bague 60 prenant elle-même appui sur l'extrémité de l'élément 29. Pendant la stabilisation, la tête du poinçon remonte sous l'action du ressort 58 pour suivre la tête moulée dans son retrait et la maintenir parfaitement en forme jusqu'à l'ouverture du moule.
Les moyens destinés à verrouiller la machine sur le poinçon peuvent être constitués par des dispositifs autres que l'accouplement baïonnette représenté, pour autant que la matrice et le poinçon de chaque moule restent solidaires lors du retrait du poinçon, et au moins jusque dans la position de mise en position suivante du plateau-revolver.
Machine for molding thermoplastic heads on tubular bodies
The present invention relates to a machine for molding thermoplastic material heads on tubular bodies, of the type comprising an injection head and several molds arranged on a positioning device intended to be presented in turn under said head in view of their filling.
The machine according to the invention is characterized in that these molds are each formed of a punch intended to support one of said tubular bodies and of a die having an injection duct and intended, in the closed position of the mold, to be capped. the punch for gripping the end of the tubular body and delimiting a shaped cavity intended to be filled with the thermoplastic material, said punches and die being axially movable relative to the positioning device and the molds being brought into the closed position under the injection head due to a momentary axial displacement of the punch which ensures, on the one hand, its introduction into the die, and, on the other hand, the application of the latter against the injection head,
means being intended to lock the die on the punch while the mold is held in the closed position against the injection head so that the die follows the punch when it is withdrawn and the mold remains closed at least until the next position .
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a partial plan view.
Fig. 2 is a vertical section, on a larger scale, of a mold which includes the embodiment arranged under the injection head.
Figs. 3 to 7 schematically represent the main relative positions taken by the elements of this mold during an operating cycle of the machine.
Fig. 8 is a view of a detail of FIG. 2.
Fig. 9 is a section taken along line 9-9 of FIG. 8.
The machine shown in the drawing is intended for the manufacture of flexible polyethylene tubes. It comprises a revolver plate 1 rotatably mounted on a column 2 and which carries six identical molds 3, such as that shown in detail in FIG. 2. These molds 3 are regularly distributed around the axis of rotation of the plate 1 (fig. 1) and a drive mechanism, not shown, ensures the positioning by sixths of a turn of said plate to bring the molds in turn in each of the six positions A, B, C, D, E, F which they occupy in FIG. 1.
The molds 3 (fig. 2) are each formed by a punch 4 constituting a support for a tubular body 5, made of polyethylene, called to receive a head to constitute a flexible tube, and by a die 6 in which, in the closed position dù mold, is housed the upper end of the punch, the die then enclosing the upper end of the tubular body 5 and delimiting a cavity 7 intended to be filled with the injected material.
This die 6 comprises a housing in two parts 9 and 10 assembled by screws, in which is housed a control element 12 slidably mounted in part 9 of the housing which is also pierced with an axial duct 13 for the 'inlet of the injected material and which has a cavity 14 of frustoconical shape in which are housed two shells 15 of semi-circular shape, in plan, provided with inclined side faces of the same slope as the side wall of the cavity 14. In the closed position of the mold shown, these shells 15, driven into the cavity 14 by the control element 12, abut against each other by their contiguous rectilinear faces in which are formed semi-circular recesses intended for shaping on the molded head of a screw thread neck.
Part 9 of the casing is housed in a casing 16 constituting a chamber 17 for the circulation of a cooling liquid and which has a lateral tab 18 traversed by a support rod 19 along which the die can slide. This rod 19 is fixed by its lower end in a lug 20 welded to the outside face of a ferrule 22 itself welded to the volver plate 1, a key 23 opposing the rotation of the die around the rod 19 and the angular position of the latter being determined by a pin 24. A spring 25 from which the die is suspended tends to maintain the latter in the upper position, against a spring 26 disposed on the rod 19, which constitutes an elastic stop.
The punch 4 comprises a head 27 screwed onto the upper end of a tubular element 28 mounted, for purposes explained later, with limited sliding in a base element 29 which carries a tubular pusher 30 intended, in the closed position. mold, to push the control element 12 of the die to hold tight against one another the shells 15 intended for molding the threaded neck.
The punch thus formed is slidably mounted in a sleeve 32 screwed into a sole 33 pivoted on the plate 1 eccentrically with respect to the axis of the die.
A helical spring 34, bearing, on the one hand, on a collar 35 machined at the base of the element 29 and, on the other hand, on a cap 36 screwed onto the sleeve 32, tends to hold the punch in its lower position for which a ring 38 integral with the pusher 30 abuts on the cap 36. A rib 31 of the collar 35 prevents the punch from rotating in the sleeve 32.
The molds 3 are successively brought into position B, in the open position, that is to say the punch 4 disposed in the lower position released from the die 6 which surmounts it. Under the action of a hydraulically controlled pusher 40 placed opposite the injection head, the punch is then momentarily lifted against the action of the spring 34 to engage in the die 6 which it lifts at its turn against the action of the spring 26 surrounding the rod 19 until it abuts against the injection head.
The latter has a mobile injection nozzle 41 whose hemispherical-shaped end part fits into a correspondingly shaped cavity of the die and which, due to the pressure exerted by the latter, is slightly lifted from the seat of the head. injection on which it was previously based, the mold then being in its closed position shown in FIG. 2.
This movement of the nozzle establishes communication between an axial channel which passes through it and the melting pot of the injection head from which the polyethylene brought to the liquid state by heating flows under pressure into the cavity 7 which 'it fills, passing through the axial duct 13 of the matrix.
To keep the mold in the closed position when removing the pusher 40, a bayonet locking device secures the die to the punch. This device comprises a sleeve 42 (Fig. 2) rotatably mounted on the ring 38 of the punch, between a ball stop 43 and a retaining ring 44, and which has three notches 45 (Fig. 9) regularly distributed on its periphery, intended to cooperate with radial pins 46 integral with part 10 (fig. 8 and 9).
When the punch is introduced into the die, the sleeve 42 occupies an angular position such that the pins 46 enter the notches 45 through the mouths of the latter formed on the upper edge of the sleeve 42, a subsequent rotation of the sleeve 42, caused by a device described below, ensuring the locking of the die on the punch due to the engagement of the pins 46 under the slightly inclined upper edge of the notches 45.
The actual injection phase thus described, let us return to the general operation of the machine, which is as follows:
In position A, the punch 4, in the lower position, is kept eccentric with respect to the die 6, itself maintained in the upper position by the spring 25, due to the cooperation of a finger 48 integral with the sole 33 of the punch with a fixed cam 49 (fig. 1 and 3).
In this position, the tubular body 5 of the flexible tube is threaded onto the punch by an automatic loading device for example.
With the revolver plate turning one-sixth of a turn clockwise, the finger 48 reaches the end of the cam 49 and the punch 4 capped with the body 5 is brought back under the die 6 by a spring 50 (fig. 1).
The mold thus reaches open at position B, the die and the punch being however aligned unlike position A, and in this position B, the punch is momentarily lifted by the pusher 40 as described above to ensure the closing of the mold and the application of the matrix against the injection head.
When the punch is engaged in the die, the pins 46 come to be housed in the notches 45 and a hydraulic control device shown schematically at 52 in FIG. 1 causes a rotation of approximately 300 and in the direction of clockwise the sleeve 42, thus ensuring the locking of the die on the punch. The rotation of the sleeve 42 is caused by a pusher of the hydraulic device 52 via a roller 53 arranged on an arm 54 which the sleeve has, this roller passing under the pusher during the passage of the punch from position A to position A. position B and automatically positioned in front of the pusher when the piston rises (fig. 2 and 4).
After sufficient time for injection, the pusher 40 is returned to its lower position allowing the rotation of the revolver plate 1, the punch 4 goes down again under the action of the spring 34, followed in its movement by the die 6 which is therefor. attached and which slides along its support rod 19. During the descent of the die, the return spring 25 of the latter, of less force than the spring 34 of the punch, is tensioned and the closed mold comes to occupy its lower position shown in fig. 5.
The closed mold remains in this lower position up to and including position E, ie for a total time equal to three times the stopping time of the revolver plate.
Shortly after its departure from position E, a fixed cam 55 disposed on the path of the control arm 54 of the sleeve 42 causes the rotation in the opposite direction to that of the needles of a clock of the latter and thus the release of the die. 6 which quickly returns to its upper position under the action of the return spring 26 (FIG. 6).
When the mold is opened, the control element 12 of the die is released from the pressure of the pusher 30 of the punch and, under the action of springs not shown, it assumes a lower position and thus releases the shells 15 which move apart radially from each other under the action of springs, also not shown, arranged between them in housings provided for this purpose. The release of the threaded neck is thus carried out automatically during the ascent of the die and the flexible tube formed which adheres to the punch remains on the latter.
With the open mold continuing to move between positions E and F, the finger 48 of the punch sole reaches the origin of the fixed cam 49 which it begins to follow instead of remaining pressed against the periphery of the revolver plate. 1 (fig. 1). Under the action of this cam, the punch capped on the tube is brought into a position eccentric with respect to the die so that the tube can be withdrawn - vertically from the punch once the mold has reached position F (fig. 7) . The tube is extracted automatically in this position of the plate by injecting compressed air into an axial channel 56 of the tubular element 28 of the punch, the central part of the head of the latter constituting a valve which then lifts to allow compressed air to penetrate into the tube which is expelled from the punch.
During its passage from position F to position A, the punch is held in the outer position by the cam 49 and the cycle begins again with a new tubular body 5 placed on the punch at A.
It has been found, during the manufacture using the machine shown of flexible polyethylene tubes, that the time required for stabilization of the molded head is two to three times longer than that required for the actual injection during which the material injected under pressure is welded to the upper edge of the tubular body.
For a tube with a diameter of 30 mm, a mantle thickness between 0.4 and 0.8 mm, and a head thickness of 1.2 mm, the injection and stabilization times are, for example, respectively 2 to 3 seconds for the first and 5 to 7 seconds for the second.
It is for this reason that, on the machine shown, the punch and the die of each mold are kept locked to one another until the mold leaves position E, i.e. for a period equal to approximately three times the stopping time of the revolver plate.
Therefore, the rate of advance of the plateaurevolver can be adjusted on the basis of the time required for injection alone.
It should be noted that, on the machine shown, the mold detaches from the injection head before stabilization of the molded head has taken place and that in order to avoid any untimely deformation of the molded head during the withdrawal of the mold. material injected following its cooling, it is advisable to provide a permanent clamping of the molded head between the end of the punch and the bottom of the die. In the mold shown in FIG. 2, this tightening is obtained from the fact that the tubular element 28 of the punch is slidably mounted in the base element 29, a strong spring 58 tending to maintain it in its upper position determined by a stop pin 59.
During injection, the pressurized material pushes back the upper part of the punch as shown in FIG. 2 until it abuts against a ring 60 which itself rests on the end of element 29. During stabilization, the head of the punch rises under the action of spring 58 to follow the molded head in its removal and keep it perfectly shaped until the mold opens.
The means intended to lock the machine on the punch can be constituted by devices other than the bayonet coupling shown, provided that the die and the punch of each mold remain integral during the withdrawal of the punch, and at least up to the position of the next position of the revolver plate.