Machine pour la fabrication d'objets creux en matière plastique
La présente invention a pour objet une machine pour la fabrication d'objets creux en matière plastique organique, par exemple des bouteilles. Dans les machines connues, la matière sous la forme plastique est extrudée à travers un ajutage annulaire jusqu'à ce que l'on obtienne un tube en matière plastique d'une longueur prédéterminée; quand l'extrusion est arrêtée, le tube ainsi extrudé est soufflé de manière à épouser le contour d'une cavité de moulage environnante et à former l'objet creux désiré.
On peut effectuer le soufflage du tube extrudé pendant que celui-ci est encore en position au-dessous de l'ajutage d'extrusion, en admettant par exemple de l'air comprimé ou un autre fluide à travers un canal ménagé dans le noyau de l'ajutage annulaire, ou en introduisant dans le tube extrudé une conduite séparée ; le soufflage peut être au contraire effectué après que le tube extrudé a été séparé de l'ajutage et déplacé jusqu'à une station séparée de soufflage, où on introduit dans l'alésage du tube une conduite d'admission du fluide comprimé.
Dans le passé, avec les machines commandées automatiquement, le début et l'arrêt de l'opération d'extrusion (par exemple la commande d'un robinet ou valve commandant l'arrivée de la matière plastique dans l'ajutage ou encore le démarrage et l'arrêt de la vis d'extrusion), en vue de produire les tubes d'une longueur prédéterminée à partir desquels on obtient par soufflage des objets successifs, étaient commandés par un mécanisme de temporisation ou par un mécanisme commandé par le cycle de la machine, par exemple après un nombre déterminé de tours de la vis d'extrusion.
Du fait que la vitesse d'extrusion dépend, entre autres choses, de la plasticité de la matière à extruder, la longueur de tube extrudée, pour une durée quelconque réglée d'avance ou un cycle quelconque de la machine, peut varier en fonction de la plasticité, susceptible de changer par suite d'un chauffage non uniforme de la matière pouvant se produire pour différentes raisons.
En conséquence, on règle toujours la machine de manière à extruder une longueur de tube supérieure à celle nécessaire à la fabrication d'un objet creux prédéterminé; on est sûr ainsi que dans tous les cas la longueur de tube extrudée ne sera pas trop courte. Cette façon de procéder non seulement ralentit d'une manière indésirable le fonctionnement de la machine, mais aussi oblige à broyer de nouveau la matière rebutée en vue de l'utiliser.
La machine, objet de l'invention, est caractérisée en ce que la longueur de tube extrudée à travers un ajutage d'extrusion est commandée automatiquement par un dispositif de mesure, qui arrête l'extrusion à travers cet ajutage quand une longueur prédéterminée de tube a été extrudée à travers cet ajutage. L'extrusion recommence à travers l'ajutage conformément au cycle de la machine. Dans une forme d'exécution particulière, le dispositif de mesure est constitué par une cellule photo-électrique disposée de telle façon que, quand une longueur désirée de tube plastique a été extrudée à partir de l'ajutage, le tube passe lui-même sur le trajet d'un faisceau lumineux associé à la cellule photoélectrique. pour permettre à celle-ci d'actionner le dispositif chargé d'arrêter l'extrusion.
Le fonctionnement du dispositif de mesure peut également déclencher d'autres opérations automatiques de commande, par exemple la fermeture du moule et le début du soufflage dans le cycle de la machine, de manière que ces opérations de commande soient exécutées aussitôt que possible après l'arrêt de l'extrusion.
Suivant la forme d'exécution, la machine peut comporter une seule tête d'ajutage (qui porte un ou plusieurs ajutages), à travers laquelle la matière plastique est extrudée d'une manière répétée; ou bien des têtes multiples d'ajutage, la matière plastique étant extrudée sélectivement et successivement à travers les différentes têtes. Dans ce dernier cas, des cellules photo-électriques séparées peuvent être associées respectivement aux différentes têtes d'ajutage ; chaque cellule arrête l'extrusion produite par la tête d'ajutage associée, quand la longueur désirée de tube plastique a été extrudée à partir de l'ajutage ou de tous les
ajutages de cette tête; chaque cellule agit sur le dispositif de distribution pour réaliser l'extrusion à partir d'une autre tête d'ajutage.
L'instant où l'extrusion recommence, après
avoir été arrêtée par la photocellule ou le dispositif de mesure équivalent, peut être commandé par un dispositif répondant au reste du cycle de la machine. Cependant, l'instant où l'extrusion recommence est commandé de préférence par un circuit ou dispositif de temporisation réglable, qui est déclenché par la photo cellule ou le dispositif de mesure, de manière que l'intervalle de temps, pendant lequel l'extrusion est arrêtée, puisse être réglé indépendamment du dispositif commandant les autres opérations du cycle de la machine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine, objet de l'invention:
la fig. 1 est une vue de face, sur laquelle une tête d'ajutage et sa conduite d'alimentation sont représentées en coupe, et un moule étant représenté en position d'ouverture audessous de cette tête d'ajutage;
la fig. 2 est une coupe suivant la ligne
A -A de la fig. 1
la fig. 3 est une coupe d'une tête d'ajutage simple, avec un moule en position, cette coupe étant regardée par l'avant de la machine
la fig. 4 est une vue en plan du moule représenté sur la fig. 3
la fig. 5 est une vue arrière du moule des fig. 3 et 4;
la fig. 6 est une vue schématique expliquant le fonctionnement du dispositif de commande incorporé à la machine.
La machine représentée sur les fig. 1 et 2 comprend un carter 1, à travers la partie supérieure avant duquel s'étend l'extrémité d'une chambre chauffée 2, dans laquelle est disposée une vis rotative d'alimentation 3.
Une matière plastique pulvérisée arrive dans la chambre 2 par une trémie 4 ; cette matière plastique est chauffée jusqu'à un état semifluide, pendant qu'elle progresse à travers la chambre 2 vers la sortie 5 sous l'action de la vis rotative d'alimentation 3. La chambre 2 est chauffée par des éléments électriques de chauffage 6, entourés par une matière 7 isolante de la chaleur; la température de la chambre 2 est commandée automatiquement, de manière à avoir une valeur correcte permettant de ramollir la matière plastique utilisée.
La sortie de la chambre 2 aboutit à une tête de sortie 8, qui est également maintenue à une température élevée par des éléments électriques de chauffage 9. Le carter 10 d'un robinet à boisseau 11 est supporté au-dessous de la tête de sortie 8 ; la matière plastique arrive dans ce robinet par le canal 12. Ce canal communique avec un alésage 13, qui part de l'extrémité de grand diamètre du robinet 11 et débouche dans deux canaux horizontaux 14a, 14b perpendiculaires l'un à l'autre ; en faisant tourner le robinet 11, on peut aligner ces canaux avec des orifices de sortie prévus sur les côtés opposés du carter 10 et communiquant respectivement avec des conduits 15, qui s'étendent horizontalement à partir des côtés opposés du carter 10.
Sur l'extrémité de chaque conduit 15 est fixée une tête d'ajutage 16, comportant un ajutage d'extrusion 17 s'étendant vers le bas. L'ajutage d'extrusion est muni d'un organe intérieur tubulaire 18, qui définit, avec la surface intérieure de l'ajutage 17, un canal annulaire, de manière que la matière plastique soit extrudée à partir de l'ajutage sous la forme d'un tube. Chaque organe intérieur tubulaire 18 traverse la paroi de la tête d'ajutage 16 qui l'entoure et aboutit à une valve de commande d'air. Deux valves de commande d'air 19R et 1 9L sont disposées à raison d'une valve pour chacune des têtes d'ajutage d'extrusion, respectivement de droite et de gauche. Les conduits 15, les têtes d'ajutage 16 et les ajutages 17 sont chauffés par des éléments électriques de chauffage 20 enfermés dans une matière isolante 21.
La température dans les conduits 15, les têtes d'ajutage 16 et les ajutages 17 est commandée, de préférence automatiquement, de façon que la matière plastique contenue dans ces organes reste à l'état plastique ou soit ramollie davantage par la chaleur appliquée.
Deux tables 22 sont supportées à l'avant de la machine, directement et respectivement au-dessous des deux têtes d'ajutage 16 ; ces deux tables sont réglables verticalement dans des glissières 23, au moyen de vis 24 actionnées par des volants 25. Ces tables 22 servent à supporter les moules au-dessous des ajutages ; leur hauteur et réglable, de manière à s'adapter à des moules de dimensions différentes.
La vis d'alimentation 3 est entraînée par un moteur électrique 26, par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages 27 et d'un embrayage 28 ; celui-ci peut être actionné par un levier 29 articulé en 30 sur le bâti de la machine et relié à la tige de piston 31 d'un cylindre à air 32, qui maintient embrayé l'embrayage 28 quand il reçoit de l'air comprimé. L'embrayage 28-est sollicité normalement dans sa position de débrayage par le ressort 33. L'arrivée de l'air comprimé dans le cylindre 32 est commandée par deux valves 85, 86 de commande automatique, qui sont reliées en série à une valve de commande manuelle 34 actionnée à la main par la poignée 35 à l'avant de la machine. L'air comprimé est fourni par un réservoir 36, alimenté lui-même par un compresseur 37, entraîné par un moteur électrique 38.
Le robinet 1 1 est muni, à son extrémité inférieure, d'un arbre 40 portant un bras de manivelle 41, qui est engagé et actionné par une fourchette 42 que présente la tige de piston 43 d'un cylindre à air 44 à double action. Le fonctionnement du piston dans le cylindre 44 est commandé par une valve d'air 82, qui est actionnée par un dispositif automatique de commande, que l'on décrira plus loin.
La pression appliquée à la matière plastique, à l'extrémité supérieure du robinet 11, maintient celui-ci sur son siège conique ménagé dans le carter 10 et diminue ainsi les risques de fuites. Pour empêcher le robinet 1 1 de se coincer dans son carter 10, un manchon 47 entourant l'arbre 40 est vissé dans la collerette intérieure 48 du carter 10, jusqu'à ce que ce manchon vienne s'appuyer sur la base du boisseau et soulève suffisamment celui-ci pour l'empêcher de se coincer dans son siège conique. On peut verrouiller le manchon 47 dans sa position de réglage au moyen d'un écrou 49.
Les valves à air l9R, 19L sont actionnées par un bossage 46 de la tige de piston 43, de manière à fonctionner automatiquement en fonction du mouvement du robinet 1 1; les dispositions sont telles que ces valves coupent l'arrivée d'air dans l'ajutage 17 vers lequel le robinet 1 1 est tourné pour effectuer l'extrusion et dirigent l'air dans l'autre ajutage. Une valve principale 19a de commande d'air est montée pour fermer l'arrivée d'air aux deux ajutages.
La pression d'air fournie aux organes intérieurs tubulaires 18 des ajutages 17, par l'intermédiaire des valves 19, est également dérivée du réservoir 36 à air comprimé. La pression d'air alimentant les ajutages peut être réglée au moyen d'un réducteur de pression 50. Un deuxième réducteur de pression 51 est monté pour régler la pression d'air appliquée aux différents cylindres à air. Des interrupteurs 52 de démarrage et d'arrêt contrôlent les moteurs électriques 26 et 38.
A l'avant de la machine, des raccords 53 de conduite souple, associés à des robinets 54, permettent de relier des conduites souples en caoutchouc (non représentées) respectivement à des entrées et sorties des moules 55 portés sur les tables 22 en vue de refroidir ces moules d'une manière bien connue.
Les moules 55 sont construits avantageusement en deux parties articulées l'une sur l'autre pour permettre Couverture et la fermeture du moule; dans une variante, les deux parties du moule peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre suivant des trajets rectilignes. L'ouverture et la fermeture des moules de gauche et de droite sont effectuées respectivement par deux cylindres à air et à double action 56L, 56R ; les tiges de piston 57L et 57R de ces cylindres traversent l'avant du carter 1, de manière à se relier aux moules disposés sur les tables 22 et à les commander. L'arrivée de l'air dans les cylindres 56L et 56R est commandée respectivement par deux valves 58L, 58R, qui sont actionnées par le mouvement du bossage 46, comme on l'expliquera plus loin.
On a représenté sur les fig. 3 à 5 un mode de construction des moules. Les deux parties du moule 55 sont portées respectivement par des plaques latérales 59, susceptibles de pivoter autour d'axes verticaux 60, 61 disposés respectivement sur leurs bords inférieur et supérieur et engagés respectivement dans des orifices 62 d'une plaque de base 63 et dans des orifices 64 ménagés à la partie supérieure d'une plaque d'extrémité 65 ; cette plaque est fixée sur la plaque de base 63 et s'étend vers le haut à partir de celle-ci, entre les plaques latérales 59. Les axes de pivotement sont compris entre les extrémités avant et arrière des plaques 59 ; les extrémités arrière de celles-ci sont articulées par des biellettes 66, 67 à dépassement de point mort, sur un organe 68 fixé à l'extrémité de la tige de piston 57 d'un cylindre à air 56 actionnant le moule.
Quand la tige de piston 57 est tiree en arrière, les biellettes 66, 67 font tourner les plaques 59 autour de leurs pivots 60, 61, jusqu'à leurs positions représentées en trait mixte sur la fig. 4 ; dans ces positions, le moule 55 est ouvert. Un mouvement inverse de la tige de piston 57 fait tourner les plaques 59 en sens inverse, de manière à fermer le moule.
L'extrémité ouverte du tube en matière plastique est fermée automatiquement par la fermeture du moule 55, du fait qu'elle est serrée entre les parois inférieures 69 des deux parties du moule.
L'extrémité supérieure de la cavité du moule comporte une partie annulaire de coupe 70, qui s'ajuste exactement autour de l'extrémité saillante de l'organe intérieur tubulaire 18 quand le moule est fermé; ainsi, la fermeture du moule tronçonne, totalement ou à peu près totalement, la portion de tube extrudée en matière plastique et la sépare de la masse de matière plastique se trouvant dans l'ajutage d'extrusion 17. Par conséquent, quand le moule s'ouvre, l'objet creux formé peut être facilement éjecté en dehors de l'ajutage.
L'éjection en dehors des ajutages des objets creux moulés est réalisée, sur les ajutages de gauche et de droite, au moyen de fourchettes 71 portées par les tiges de piston de deux cylindres à air 72L, 72R, qui comportent des pistons rappelés par des ressorts et sont portés respectivement par les têtes d'ajutage de gauche et de droite. Les ressorts de rappel maintiennent normalement les pistons et les fourchettes 71 de manière que les extrémités de celles-ci entourent les ajutages 17, audessus des moules. Quand l'air arrive dans un cylindre 72, le moule associé étant ouvert, la fourchette 71 est entraînée vers le bas de manière à éjecter l'objet creux en dehors de l'ajutage qui le supporte. L'arrivée de l'air dans les cylindres 72L, 72R est commandée par des valves 73L, 73R, qui sont actionnées par le mouvement du bossage 46 comme on l'expliquera plus loin.
Les longueurs des portions de tube extrudées à partir des ajutages de gauche et de droite sont commandées respectivement par des cellules photo-électriques 78, 79 disposées derrière les moules de gauche et de droite et associées respectivement à des sources lumineuses 74, 75 placées en avant des moules. Les carters des photocellules et des sources lumineuses sont supportés au moyen de la table 22, par l'intermédiaire de supports 76, 77 sur lesquels ces carters sont réglables verticalement.
Les carters des sources lumineuses sont munis de lentilles, qui font face à d'autres lentilles fixées dans les carters des photocellules les dispositions sont telles que chaque faisceau lumineux est focalisé en un point situé sur le trajet d'extrusion d'un tube ; de cette manière, quand la longueur désirée de tube a été extrudée, le faisceau lumineux est intercepté et la photocellule actionne le dispositif de commande pour arrêter l'extrusion.
Les moules sont munis d'ouvertures ou s'ouvrent de telle manière que, quand ils sont ouverts, les faisceaux lumineux ne sont pas interrompus par les parties du moule ou par d'autres mécanismes. Dans la construction particulière de moule que l'on a décrite, le fond des deux parties du moule se trouve à une certaine distance au-dessus de la plaque de base 63, et la plaque d'extrémité 65 comporte un orifice 80 permettant le passage du faisceau lumineux. La hauteur d'une photocellule et de sa source lumineuse associée est réglée de manière que la base du tube extrudée soit pincée entre les bords inférieurs 69 des deux parties du moule quand celui-ci se ferme.
Le courant de sortie de la photocellule est dirigé sur un dispositif de temporisation 81 faisant partie du dispositif de commande, comme on l'expliquera en se référant à la fig. 6.
On prévoit deux dispositifs de synchronisation 81L et 81R, un pour chaque cellule; ces deux dispositifs peuvent également être combinés en un bloc unique. Des interrupteurs manuels, par exemple du type à bouton poussoir, peuvent être prévus également pour actionner à la main le dispositif de commande quand on installe la machine.
On va expliquer maintenant le fonctionnement du dispositif de commande en se référant au schéma de la fig. 6.
Comme on le voit sur cette fig., la tige de piston 43 du cylindre 44, qui actionne le robinet de commutation 11, porte le bossage 46 qui actionne lui-même, par son mouvement de va-et-vient, les valves de commande d'air 19R et 19L ; ces valves commandent l'arrivée de l'air comprimé respectivement dans les têtes d'ajutage de droite et de gauche ; le bossage 46 actionne également les valves de commande d'air 58R, 58L, commandant respectivement le fonctionnement des cylindres à air 56R, 56L à double action de commande des moules, et les valves de commande d'air 73L, 73R commandant respectivement les cylindres d'éjection à simple action 72L, 72R comportant des pistons rappelés par des ressorts.
Les valves de commande d'air 19, 58 et 73 sont avantageusement du type à commande par plongeur; dans ces valves, les extrémités des plongeurs portent des galets ou organes analogues, qui sont actionnés par le bossage 46 pour changer les positions des valves.
Sur le schéma de la fig. 6, toutes les valves de commande d'air sont indiquées par de simples rectangles et les lignes reliant ces rec tangles représentent des conduites. Les rectangles sont divisés en plusieurs parties portant respectivement les lettres de référence S, C et
X; S représente un orifice d'admission d'air,
C un orifice permettant la sortie de l'air comprimé quand la valve est ouverte et X un orifice d'évacuation relié à l'orifice C quand la valve est fermée. Les cercles portant les nombres de référence 50, 51 représentent respectivement des connexions sur les valves de réduction de pression 50, 51, montées sur l'alimentation d'air comprimé à partir du réservoir 36.
Le cylindre 44 est commandé par une valve 82 qui est commandée elle-même par deux valves pilotes 83, 84 actionnées par solénoïde; ces deux valves 83, 84 sont actionnées respectivement par les solénoïdes 83a, 84a, excités par des courants fournis respectivement par les dispositifs de temporisation 81L, 81R ; quand ces dispositifs sont actionnés par des impulsions fournies respectivement par les photocellules 78, 79, ils ferment pendant un temps prédéterminé le circuit passant par le solénoïde correspondant 83a ou 84a. Les dispositifs de temporisation 81 sont réglables de manière à réaliser des retards variant de 1,5 à 10 secondes et à pouvoir ainsi régler l'appareil de commande pour fabriquer des bouteilles de différentes dimensions.
Le cylindre 32 chargé d'actionner l'embrayage 28 monté dans la transmission d'entraînement de la vis d'alimentation 3 est commandé par deux valves automatiques 85, 86 et par une valve manuelle 34 comme on l'expliquera plus loin.
On va expliquer maintenant le fonctionnement du dispositif de commande.
Comme on l'a déjà expliqué, les deux photocellules 78, 79 et leurs sources lumineuses associées sont disposées à de telles distances, respectivement aù-dessous des ajutages d'extrusion 17 de gauche et de droite, que le faisceau lumineux correspondant est interrompu et que la valve pilote correspondante 83 ou 84 est actionnée quand la longueur désirée de tube plastique a été extrudée à travers un ajutage.
Si on suppose que le robinet de commutation 11 a été tourné pour réaliser l'extrusion à partir de l'ajutage de gauche, on voit que le tube intercepte le faisceau lumineux arrivant sur la photocellule 78 et que la bobine de solénoïde 83a est excitée pendant une période pouvant varier de 1,5 à 10 secondes suivant le réglage du dispositif de synchronisation 81L, quand la longueur désirée de tube a été extrudée.
Quand la bobine de solénoïde 83a est excitée, la valve pilote 83 fonctionne et fournit de l'air à la valve de commande 85, qui coupe l'arrivée d'air au cylindre 32 de l'embrayage, en produisant ainsi le débrayage et en arrêtant l'extrusion. En même temps, la valve 83 fournit également de l'air à la valve de commande 82, qui fonctionne et dirige de l'air dans l'extrémité arrière du cylindre 44. La tige de piston 43 commence à se déplacer vers la droite.
La valve 83 prépare également le circuit d'air en vue d'alimenter en air le cylindre d'éjection de droite 72R par l'intermédiaire de la valve 73R. Quand la tige de piston 43 se déplace vers la droite, le bossage 46 actionne les différentes valves associées de la manière suivante:
a) la valve 19R se ferme pour couper l'arrivée d'air à l'ajutage d'extrusion de droite 17 ;
b) la valve 73L se ferme pour empêcher le cylindre d'éjection de gauche 72L de fonctionner jusqu'à ce qu'elle soit de nouveau ouverte;
c) la valve 58L fonctionne et actionne le cylindre 56L, qui ferme le moule de gauche 55 autour de la longueur de tube extrudée à partir de l'ajutage de gauche
d) la valve 5 8R fonctionne pour faire passer le cylindre 56R de la position R C L (fermeture à droite) à la position R O (ouverture à droite) et le moule de droite s'ouvre;
e) la valve 19L s'ouvre pour fournir de l'air à l'ajutage de gauche, en soufflant ainsi l'objet creux dans le moule de gauche;
f) la valve 73R fournit de l'air au cylindre d'éjection de droite 72R à partir du circuit préparé précédemment par la valve 83, et l'objet creux suspendu à l'ajutage de droite est éjecté;
Le robinet 1 1 tourne sous l'action de la tige de piston 43 et passe dans la position, où il est prêt à fournir la matière plastique à travers l'ajutage de droite 17.
Quand la bobine de solénoïde 83a perd son excitation (c'est-à-dire au bout de 1,5 à 10 secondes après avoir été excitée), la valve 83 revient à sa position initiale et permet ainsi au cylindre 72R d'éjection de droite de revenir aussi à sa position initiale sous l'action de son ressort de rappel. Ce mouvement de retour de la valve 83 évacue également l'air de commande de la valve 85, qui revient donc à sa position initiale, et envoie de l'air au cylindre 32 de l'embrayage, par l'intermédiaire des valves 86, 34, de sorte que l'embrayage s'embraye de nouveau et que l'extrusion commence dans lajutage de droite 17.
L'extrusion continue dans l'ajutage de droite, jusqu'au moment où le tube extrudé intercepte le rayon lumineux tombant sur la photocellule 79 ; à ce moment, la bobine de solénoïde 84a s'excite et actionne la valve pilote 84 qui, en fournissant de l'air à la valve 86, coupe l'arrivée d'air dans le cylindre d'embrayage 32 et provoque par conséquent le débrayage, en empêchant ainsi l'extrusion de continuer. La valve pilote 84 fournit également de l'air à la valve 82, qui dirige elle-même de l'air à l'avant du cylindre 44, de sorte que la tige de piston 43 commence à se déplacer vers la gauche. La valve pilote 84 prépare aussi le circuit devant alimenter en air le cylindre 72L d'éjection de gauche par l'intermédiaire de la valve 73L.
La tige de piston 43 se déplace alors vers la gauche et le bossage 46 porté par cette tige actionne les valves associées de la manière suivante:
g) la valve 19L se ferme et coupe l'arrivée d'air dans l'ajutage 17 d'extrusion de gauche
h) la valve 73R se ferme de manière que l'air n'arrive pas dans le cylindre 72R d'éjection de droite quand la valve pilote 83 fonctionnera de nouveau;
i) la valve 58R actionne le cylindre 56R pour fermer le moule de droite;
j) la valve 5 8L fournit de l'air au cylindre 56L pour ouvrir le moule de gauche;
k) la valve 19R s'ouvre et dirige de l'air dans le moule de droite de manière à souffler l'objet creux;
1) la valve 73L dirige de l'air dans le cylindre 72L d'éjection de gauche àfin d'éjecter l'objet creux suspendu à l'ajutage de gauche.
Le passage de la tige de piston 43 à sa position de gauche fait tourner le robinet 1 1 afin de préparer la machine pour l'extrusion à travers l'ajutage de gauche.
Quand la bobine 84a perd son excitation, 1,5 à 10 secondes après avoir été excitée, suivant le réglage du dispositif de synchronisation 81R, la valve 84 revient à sa position initiale et permet ainsi au cylindre 72L d'éjection de gauche de revenir également à sa première position. Ce mouvement de retour de la valve 84 évacue l'air de commande de la valve 86, en ouvrant ainsi cette valve ainsi que le circuit d'air aboutissant au cylindre d'embrayage 32; l'extrusion commence donc de nouveau à travers l'ajutage de gauche.
Le cycle de fonctionnement se répète par conséquent. La machine fonctionne d'une manière entièrement automatique tant que la trémie est alimentée en matière plastique brute.
Des régulateurs d'écoulement peuvent être montés sur les différents cylindres pour commander leur vitesse de fonctionnement. Par exemple, un régulateur 87 peut être relié à l'orifice d'évacuation de la valve 82 pour commander la vitesse de la tige de piston 43. Des régulateurs analogues peuvent être montés sur les orifices d'évacuation des valves 58L et 58R pour commander les vitesses d'ouverture et de fermeture des moules.
Il est bien entendu que la machine que l'on vient de décrire peut être modifiée de différentes manières. Ainsi, si on ne désire pas réaliser l'automaticité de l'ouverture et de la fermeture des moules, on peut supprimer les valves 58 et les cylindres 56. De même, si on ne désire pas une éjection automatique, on peut supprimer les valves 73 et les cylindres 72. Les différentes valves de commande et les cylindres d'air peuvent être adaptés pour fonctionner avec un autre fluide quelconque, par exemple un fluide hydraulique, ou peuvent être remplacés par des interrupteurs électriques et des dispositifs à commande électrique.
On peut modifier le dispositif de commande décrit, en vue de l'utiliser avec des machines comportant plus de deux têtes d'ajutage.
Si une machine à une seule tête d'ajutage fonctionne avec plusieurs moules, qui sont amenés successivement en position au-dessous delta tête d'ajutage, par exemple au moyen d'une table rotative, on peut adapter la machine pour fabriquer des bouteilles de dimensions différentes dans les moules successifs, en réglant tout simplement la photocellule et la lampe de projection de manière à les faire agir quand la longueur appropriée de tube a été extrudée pour le moule particulier utilisé. Par exemple, la hauteur de la photocellule peut être réglée automatiquement à chaque extrusion, conformément à une séquence de commande réglée d'avance et correspondant à la séquence de passage des moules en position d'extrusion.
Dans une variante, les moules peuvent être associés à des cames de commande ou à des dispositifs équivalents correspondant respectivement aux différents moules, en vue de régler automatiquement la hauteur de la photocellule en fonction du moule particulier se trouvant en position d'extrusion.
Si la photocellule est actionnée par de la lumière réfléchie sur le tube extrudé, au lieu d'être actionnée par le tube interceptant un faisceau lumineux tombant normalement sur la photocellule, on peut effectuer le réglage de la photocellule et de la lampe de projection pour des longueurs différentes du tube, en inclinant la photocellule et la lampe de projection vers le haut ou vers le bas au lieu de les élever et de les abaisser verticalement.
On a décrit une forme d'exécution particulière de l'invention; cependant, il est évident qu'on peut lui apporter des modifications variées. Ainsi, la photocellule peut répondre à de la lumière visible ou invisible, ou peut être remplacée par un dispositif détecteur équivalent répondant à un rayon ou faisceau intercepté par le tube extrudé.
Machine for the production of hollow plastic objects
The present invention relates to a machine for the manufacture of hollow objects in organic plastic material, for example bottles. In known machines, the material in plastic form is extruded through an annular nozzle until a plastic tube of a predetermined length is obtained; when the extrusion is stopped, the tube thus extruded is blown so as to follow the contour of a surrounding mold cavity and to form the desired hollow object.
The blowing of the extruded tube can be carried out while the latter is still in position below the extrusion nozzle, for example by admitting compressed air or another fluid through a channel formed in the core of the tube. the annular nozzle, or by introducing a separate pipe into the extruded tube; on the contrary, the blowing can be carried out after the extruded tube has been separated from the nozzle and moved to a separate blowing station, where an inlet line for the compressed fluid is introduced into the bore of the tube.
In the past, with machines controlled automatically, the start and stop of the extrusion operation (for example the control of a tap or valve controlling the arrival of the plastic material in the nozzle or the start and stopping the extrusion screw), in order to produce the tubes of a predetermined length from which successive objects are obtained by blowing, were controlled by a timing mechanism or by a mechanism controlled by the cycle of the machine, for example after a determined number of turns of the extrusion screw.
Because the extrusion speed depends, among other things, on the plasticity of the material to be extruded, the length of extruded tube, for any pre-set time or machine cycle, can vary depending on plasticity, which can change as a result of non-uniform heating of the material which can occur for various reasons.
Consequently, the machine is always adjusted so as to extrude a length of tube greater than that necessary for the manufacture of a predetermined hollow object; this ensures that in all cases the length of the extruded tube will not be too short. This not only undesirably slows down the operation of the machine, but also forces the scrap material to be re-crushed for use.
The machine, object of the invention, is characterized in that the length of tube extruded through an extrusion nozzle is automatically controlled by a measuring device, which stops the extrusion through this nozzle when a predetermined length of tube was extruded through this nozzle. Extrusion begins again through the nozzle according to the machine cycle. In a particular embodiment, the measuring device is constituted by a photocell arranged in such a way that, when a desired length of plastic tube has been extruded from the nozzle, the tube itself passes over the path of a light beam associated with the photoelectric cell. to allow the latter to actuate the device responsible for stopping the extrusion.
The operation of the measuring device can also trigger other automatic control operations, for example the closing of the mold and the start of blowing in the cycle of the machine, so that these control operations are carried out as soon as possible after the stopping the extrusion.
Depending on the embodiment, the machine may have a single nozzle head (which carries one or more nozzles), through which the plastic material is repeatedly extruded; or multiple nozzle heads, the plastic material being extruded selectively and successively through the different heads. In the latter case, separate photoelectric cells can be associated respectively with the different nozzle heads; each cell stops the extrusion produced by the associated nozzle head, when the desired length of plastic tubing has been extruded from the nozzle or from all
nozzles of this head; each cell acts on the dispensing device to perform the extrusion from another nozzle head.
The instant the extrusion begins again, after
having been stopped by the photocell or the equivalent measuring device, can be controlled by a device responding to the rest of the machine cycle. However, the instant at which the extrusion begins again is preferably controlled by an adjustable timing circuit or device, which is triggered by the photocell or the measuring device, so that the time interval, during which the extrusion is stopped, can be adjusted independently of the device controlling the other operations of the machine cycle.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine, object of the invention:
fig. 1 is a front view, in which a nozzle head and its supply pipe are shown in section, and a mold being shown in the open position below this nozzle head;
fig. 2 is a cut along the line
A -A of fig. 1
fig. 3 is a section of a single nozzle head, with a mold in position, this section being viewed from the front of the machine
fig. 4 is a plan view of the mold shown in FIG. 3
fig. 5 is a rear view of the mold of FIGS. 3 and 4;
fig. 6 is a schematic view explaining the operation of the control device incorporated in the machine.
The machine shown in fig. 1 and 2 comprises a housing 1, through the upper front part of which extends the end of a heated chamber 2, in which is disposed a rotary feed screw 3.
A sprayed plastic material arrives in the chamber 2 through a hopper 4; this plastic material is heated to a semi-fluid state, while it progresses through the chamber 2 towards the outlet 5 under the action of the rotary feed screw 3. The chamber 2 is heated by electric heating elements 6, surrounded by a heat insulating material 7; the temperature of chamber 2 is controlled automatically, so as to have a correct value making it possible to soften the plastic material used.
The outlet from chamber 2 leads to an outlet head 8, which is also maintained at a high temperature by electric heating elements 9. The housing 10 of a plug valve 11 is supported below the outlet head. 8; the plastic material arrives in this valve through channel 12. This channel communicates with a bore 13, which starts from the end of large diameter of the valve 11 and opens into two horizontal channels 14a, 14b perpendicular to one another; by rotating the valve 11, these channels can be aligned with outlet openings provided on opposite sides of the housing 10 and communicating respectively with conduits 15, which extend horizontally from the opposite sides of the housing 10.
On the end of each duct 15 is fixed a nozzle head 16, comprising an extrusion nozzle 17 extending downwards. The extrusion nozzle is provided with a tubular inner member 18, which defines, with the inner surface of the nozzle 17, an annular channel, so that the plastic material is extruded from the nozzle in the form of a tube. Each tubular interior member 18 passes through the wall of the nozzle head 16 which surrounds it and terminates in an air control valve. Two air control valves 19R and 19L are arranged at a rate of one valve for each of the extrusion nozzle heads, respectively right and left. The conduits 15, the nozzle heads 16 and the nozzles 17 are heated by electric heating elements 20 enclosed in an insulating material 21.
The temperature in the conduits 15, the nozzle heads 16 and the nozzles 17 is controlled, preferably automatically, so that the plastic material contained in these members remains in the plastic state or is softened further by the heat applied.
Two tables 22 are supported at the front of the machine, directly and respectively below the two nozzle heads 16; these two tables are vertically adjustable in slides 23, by means of screws 24 actuated by handwheels 25. These tables 22 serve to support the molds below the nozzles; their height and adjustable, so as to adapt to molds of different dimensions.
The feed screw 3 is driven by an electric motor 26, via a gear reducer 27 and a clutch 28; this can be actuated by a lever 29 articulated at 30 on the frame of the machine and connected to the piston rod 31 of an air cylinder 32, which keeps the clutch 28 engaged when it receives compressed air . The clutch 28 is normally biased in its disengaged position by the spring 33. The inflow of compressed air into the cylinder 32 is controlled by two valves 85, 86 of automatic control, which are connected in series to a valve. manual control 34 operated by hand by the handle 35 at the front of the machine. The compressed air is supplied by a reservoir 36, itself supplied by a compressor 37, driven by an electric motor 38.
The valve 1 1 is provided, at its lower end, with a shaft 40 carrying a crank arm 41, which is engaged and actuated by a fork 42 that has the piston rod 43 of an air cylinder 44 with double action . The operation of the piston in the cylinder 44 is controlled by an air valve 82, which is actuated by an automatic control device, which will be described later.
The pressure applied to the plastic material, at the upper end of the valve 11, maintains the latter on its conical seat provided in the housing 10 and thus reduces the risk of leaks. To prevent the valve 1 1 from jamming in its casing 10, a sleeve 47 surrounding the shaft 40 is screwed into the inner flange 48 of the casing 10, until this sleeve comes to rest on the base of the valve and lift it up enough to keep it from getting stuck in its conical seat. The sleeve 47 can be locked in its adjustment position by means of a nut 49.
The air valves 19R, 19L are actuated by a boss 46 of the piston rod 43, so as to operate automatically according to the movement of the valve 1 1; the arrangements are such that these valves cut off the air inlet in the nozzle 17 towards which the valve 11 is turned to perform the extrusion and direct the air into the other nozzle. A main air control valve 19a is mounted to shut off the air supply to both nozzles.
The air pressure supplied to the tubular interior members 18 of the nozzles 17, via the valves 19, is also derived from the compressed air reservoir 36. The air pressure supplied to the nozzles can be regulated by means of a pressure reducer 50. A second pressure reducer 51 is mounted to adjust the air pressure applied to the different air cylinders. Start and stop switches 52 control the electric motors 26 and 38.
At the front of the machine, flexible pipe fittings 53, associated with taps 54, make it possible to connect flexible rubber pipes (not shown) respectively to the inlets and outlets of the molds 55 carried on the tables 22 with a view to cooling these molds in a well known manner.
The molds 55 are advantageously constructed in two parts articulated one on the other to allow covering and closing of the mold; in a variant, the two parts of the mold can move relative to one another along rectilinear paths. The opening and closing of the left and right molds are effected respectively by two air cylinders and double action 56L, 56R; the piston rods 57L and 57R of these cylinders pass through the front of the housing 1, so as to connect to the molds arranged on the tables 22 and to control them. The arrival of air into the cylinders 56L and 56R is controlled respectively by two valves 58L, 58R, which are actuated by the movement of the boss 46, as will be explained later.
There is shown in FIGS. 3 to 5 a method of constructing the molds. The two parts of the mold 55 are carried respectively by side plates 59, capable of pivoting about vertical axes 60, 61 respectively arranged on their lower and upper edges and engaged respectively in orifices 62 of a base plate 63 and in orifices 64 formed in the upper part of an end plate 65; this plate is fixed to the base plate 63 and extends upwards therefrom, between the side plates 59. The pivot axes are included between the front and rear ends of the plates 59; the rear ends thereof are articulated by rods 66, 67 exceeding dead center, on a member 68 fixed to the end of the piston rod 57 of an air cylinder 56 actuating the mold.
When the piston rod 57 is pulled back, the links 66, 67 rotate the plates 59 around their pivots 60, 61, to their positions shown in phantom in FIG. 4; in these positions, the mold 55 is open. Reverse movement of the piston rod 57 rotates the plates 59 in the opposite direction, so as to close the mold.
The open end of the plastic tube is closed automatically by the closure of the mold 55, since it is clamped between the lower walls 69 of the two parts of the mold.
The upper end of the mold cavity has an annular cutting portion 70, which fits exactly around the protruding end of the tubular inner member 18 when the mold is closed; thus, closing the mold completely or nearly completely cuts off the extruded plastic tube portion and separates it from the mass of plastic material in the extrusion nozzle 17. Therefore, when the mold s opening, the formed hollow object can be easily ejected out of the nozzle.
The ejection outside the nozzles of the molded hollow objects is carried out, on the left and right nozzles, by means of forks 71 carried by the piston rods of two air cylinders 72L, 72R, which comprise pistons recalled by springs and are carried by the left and right nozzle heads respectively. The return springs normally hold the pistons and forks 71 so that the ends thereof surround the nozzles 17, above the molds. When the air arrives in a cylinder 72, the associated mold being open, the fork 71 is driven downwards so as to eject the hollow object out of the nozzle which supports it. The inflow of air into the cylinders 72L, 72R is controlled by valves 73L, 73R, which are actuated by the movement of the boss 46 as will be explained later.
The lengths of the tube portions extruded from the left and right nozzles are respectively controlled by photocells 78, 79 arranged behind the left and right molds and associated respectively with light sources 74, 75 placed in front. mussels. The casings of the photocells and of the light sources are supported by means of the table 22, by means of supports 76, 77 on which these casings are vertically adjustable.
The casings of the light sources are provided with lenses, which face other lenses fixed in the casings of the photocells; the arrangements are such that each light beam is focused at a point situated on the extrusion path of a tube; in this way, when the desired length of tube has been extruded, the light beam is intercepted and the photocell operates the controller to stop the extrusion.
The molds are provided with apertures or open in such a way that, when opened, the light beams are not interrupted by parts of the mold or by other mechanisms. In the particular mold construction which has been described, the bottom of the two mold parts is some distance above the base plate 63, and the end plate 65 has an orifice 80 allowing passage. of the light beam. The height of a photocell and its associated light source is adjusted so that the base of the extruded tube is clamped between the lower edges 69 of the two parts of the mold when the latter closes.
The output current of the photocell is directed to a timing device 81 forming part of the control device, as will be explained with reference to FIG. 6.
Two synchronization devices 81L and 81R are provided, one for each cell; these two devices can also be combined in a single block. Manual switches, for example of the push-button type, can also be provided to manually actuate the control device when the machine is installed.
The operation of the control device will now be explained with reference to the diagram of FIG. 6.
As can be seen in this fig., The piston rod 43 of the cylinder 44, which actuates the switching valve 11, carries the boss 46 which itself actuates, by its reciprocating movement, the control valves air 19R and 19L; these valves control the arrival of compressed air respectively in the right and left nozzle heads; the boss 46 also actuates the air control valves 58R, 58L, respectively controlling the operation of the air cylinders 56R, 56L double acting controlling the molds, and the air control valves 73L, 73R respectively controlling the cylinders single-action ejection 72L, 72R comprising pistons returned by springs.
The air control valves 19, 58 and 73 are advantageously of the plunger control type; in these valves, the ends of the plungers carry rollers or the like, which are actuated by the boss 46 to change the positions of the valves.
In the diagram of fig. 6, all air control valves are indicated by simple rectangles and the lines connecting these rec tangles represent lines. The rectangles are divided into several parts bearing respectively the reference letters S, C and
X; S represents an air intake port,
C an orifice allowing the compressed air to exit when the valve is open and X an evacuation orifice connected to orifice C when the valve is closed. The circles bearing the reference numbers 50, 51 respectively represent connections on the pressure reducing valves 50, 51, mounted on the compressed air supply from the tank 36.
The cylinder 44 is controlled by a valve 82 which is itself controlled by two pilot valves 83, 84 actuated by solenoid; these two valves 83, 84 are actuated respectively by the solenoids 83a, 84a, excited by currents supplied respectively by the timing devices 81L, 81R; when these devices are actuated by pulses supplied respectively by the photocells 78, 79, they close for a predetermined time the circuit passing through the corresponding solenoid 83a or 84a. The timing devices 81 are adjustable so as to achieve delays varying from 1.5 to 10 seconds and thus to be able to adjust the control apparatus to manufacture bottles of different dimensions.
The cylinder 32 responsible for actuating the clutch 28 mounted in the drive transmission of the feed screw 3 is controlled by two automatic valves 85, 86 and by a manual valve 34 as will be explained below.
The operation of the control device will now be explained.
As has already been explained, the two photocells 78, 79 and their associated light sources are arranged at such distances, respectively below the left and right extrusion nozzles 17, that the corresponding light beam is interrupted and that the corresponding pilot valve 83 or 84 is actuated when the desired length of plastic tubing has been extruded through a nozzle.
If we assume that the switching valve 11 has been turned to perform the extrusion from the left nozzle, we see that the tube intercepts the light beam arriving on the photocell 78 and that the solenoid coil 83a is energized for a period which may vary from 1.5 to 10 seconds depending on the setting of the timing device 81L, when the desired length of tube has been extruded.
When the solenoid coil 83a is energized, the pilot valve 83 operates and supplies air to the control valve 85, which shuts off the air supply to the clutch cylinder 32, thereby effecting the disengagement and shutting down. stopping the extrusion. At the same time, valve 83 also supplies air to control valve 82, which operates and directs air into the rear end of cylinder 44. Piston rod 43 begins to move to the right.
The valve 83 also prepares the air circuit for supplying air to the right ejection cylinder 72R through the valve 73R. When the piston rod 43 moves to the right, the boss 46 actuates the various associated valves as follows:
a) the valve 19R closes to cut off the air supply to the right extrusion nozzle 17;
b) valve 73L closes to prevent left ejection cylinder 72L from operating until it is opened again;
c) valve 58L operates and actuates cylinder 56L, which closes the left mold 55 around the length of tube extruded from the left nozzle
d) the valve 58R operates to move the cylinder 56R from the R C L position (right closing) to the R O position (right opening) and the right mold opens;
e) valve 19L opens to supply air to the left nozzle, thereby blowing the hollow object into the left mold;
f) the valve 73R supplies air to the right ejection cylinder 72R from the circuit previously prepared by the valve 83, and the hollow object suspended from the right nozzle is ejected;
The valve 1 1 turns under the action of the piston rod 43 and goes into the position, where it is ready to supply the plastic material through the right nozzle 17.
When the solenoid coil 83a loses its excitation (i.e. 1.5 to 10 seconds after being energized), the valve 83 returns to its original position and thus allows the ejection cylinder 72R to right also to return to its initial position under the action of its return spring. This return movement of the valve 83 also removes the control air from the valve 85, which therefore returns to its initial position, and sends air to the cylinder 32 of the clutch, via the valves 86, 34, so that the clutch re-engages and extrusion begins in the right nozzle 17.
The extrusion continues in the right nozzle, until the moment when the extruded tube intercepts the light ray falling on the photocell 79; at this time, the solenoid coil 84a energizes and actuates the pilot valve 84 which, by supplying air to the valve 86, shuts off the air supply to the clutch cylinder 32 and therefore causes the disengage, thus preventing extrusion from continuing. Pilot valve 84 also supplies air to valve 82, which itself directs air to the front of cylinder 44, so that piston rod 43 begins to move to the left. The pilot valve 84 also prepares the circuit for supplying air to the left ejection cylinder 72L via the valve 73L.
The piston rod 43 then moves to the left and the boss 46 carried by this rod actuates the associated valves as follows:
g) valve 19L closes and cuts off the air supply in the left extrusion nozzle 17
h) the valve 73R closes so that air does not enter the right ejection cylinder 72R when the pilot valve 83 operates again;
i) valve 58R actuates cylinder 56R to close the right mold;
j) valve 58L supplies air to cylinder 56L to open the left mold;
k) the valve 19R opens and directs air into the right mold so as to blow the hollow object;
1) Valve 73L directs air into the left ejector cylinder 72L to eject the hollow object hanging from the left nozzle.
The passage of the piston rod 43 to its left position rotates the valve 1 1 in order to prepare the machine for extrusion through the left nozzle.
When the coil 84a loses its excitation, 1.5 to 10 seconds after being energized, depending on the setting of the timing device 81R, the valve 84 returns to its initial position and thus allows the left ejection cylinder 72L to also return. to its first position. This return movement of the valve 84 removes the control air from the valve 86, thus opening this valve as well as the air circuit leading to the clutch cylinder 32; extrusion therefore begins again through the left nozzle.
The operating cycle is therefore repeated. The machine works in a fully automatic way as long as the hopper is fed with raw plastic material.
Flow regulators can be fitted to the various cylinders to control their operating speed. For example, a regulator 87 can be connected to the drain port of valve 82 to control the speed of piston rod 43. Similar regulators can be mounted to the drain ports of valves 58L and 58R to control. the opening and closing speeds of the molds.
It is understood that the machine which has just been described can be modified in different ways. Thus, if one does not wish to achieve automatic opening and closing of the molds, the valves 58 and the cylinders 56 can be omitted. Similarly, if an automatic ejection is not desired, the valves can be omitted. 73 and cylinders 72. The various control valves and air cylinders can be adapted to operate with any other fluid, for example hydraulic fluid, or can be replaced by electric switches and electrically controlled devices.
The described control device can be modified for use with machines having more than two nozzle heads.
If a machine with a single nozzle head operates with several molds, which are successively brought into position below the nozzle head, for example by means of a rotary table, the machine can be adapted to make bottles of different dimensions in successive molds, by simply adjusting the photocell and projection lamp to act when the appropriate length of tube has been extruded for the particular mold being used. For example, the height of the photocell can be adjusted automatically at each extrusion, in accordance with a control sequence set in advance and corresponding to the sequence of passage of the molds in the extrusion position.
In a variant, the molds can be associated with control cams or with equivalent devices corresponding respectively to the different molds, with a view to automatically adjusting the height of the photocell as a function of the particular mold in the extrusion position.
If the photocell is actuated by light reflected on the extruded tube, instead of being actuated by the tube intercepting a light beam falling normally on the photocell, the photocell and the projection lamp can be adjusted for different lengths of the tube, tilting the photocell and projection lamp up or down instead of raising and lowering them vertically.
A particular embodiment of the invention has been described; however, it is obvious that various modifications can be made to it. Thus, the photocell can respond to visible or invisible light, or can be replaced by an equivalent detector device responding to a ray or beam intercepted by the extruded tube.