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.