Procédé pour fermer l'extrémité d'un récipient par une soudure en Y
et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention concerne un procédé pour fermer l'extrémité en forme de section droite d'un récipient tubulaire en matériau plastique soudable à chaud, par soudage de trois lèvres d'épaisseur régulière disposées radialement en Y , dont les extrémités extérieures sont situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe dudit récipient. Un récipient de ce genre a été décrit dans le brevet suisse No 364728.
Dans un tel récipient, la déformation plastique des parois crée un décalage axial entre les niveaux respectifs du point d'intersection (ou centre) desdites lèvres d'une part et les extrémités extérieures de ces lèvres d'autre part; les faces terminales de ces dernières sont inclinées et sont disposées suivant les trois arêtes concourantes d'une pyramide triangulaire dont le sommet est ledit point d'intersection. De ce fait, il n'est pas possible, sans précautions particulières, de mettre en forme les trois lèvres, en vue du soudage, par pincement de la paroi du récipient suivant trois lignes situées dans un même plan, tout en assurant à ces trois lèvres une hauteur constante, ce qui est désirable pour l'obtention d'une soudure satisfaisante.
Le procédé qui fait l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on pince ledit récipient à proximité de ladite extrémité, simultanément suivant trois lignes de pincement disposées dans un plan de pincement perpendiculaire audit axe du récipient, pour former trois lèvres radiales de longueur égale, décalées entre elles de 1200, et dont les extrémités intérieures coïncident dans ledit axe, chacune desdites lèvres étant constituée par deux segments circonférentiels adjacents superposés de ladite extrémité, en ce qu'on déforme en même temps ladite paroi hors dudit plan de pincement, en exerçant sur elle une pression radiale suivant trois directions concourantes situées respectivement dans les plans radiaux passant par les bissectrices des angles formés par lesdites lèvres, en ce qu'on chauffe ensuite lesdites lèvres jusqu'au point de fusion dudit matériau plastique,
et en ce qu'on serre ensuite lesdites lèvres tout en les refroidissant pour former une soudure uniforme, dans chaque lèvre, entre les deux segments précités constituant celle-ci.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour supporter le récipient, trois organes déplaçables simultanément et concentriquement par rapport à l'axe du récipient pour pincer celui-ci dans le plan de pincement de manière à former lesdites lèvres, et pour déformer en même temps la paroi du récipient dans une zone adjacente à ladite extrémité de celui-ci, par une pression radiale concentrique agissant le long desdites lignes de pression, des moyens pour chauffer lesdites lèvres jusqu'au point de fusion de ladite matière souple, et des moyens de serrage pour serrer les lèvres fondues tout en les refroidissant.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif que comprend l'invention.
La fig. 1 montre un dispositif à commande manuelle, vu de côté.
La fig. 2 montre, en plan, la pince de maintien de ce dispositif, en position fermée, ainsi que le mécanisme pour la commande de la pince.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III des fig. 2, 4 et 5.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV, des fig. 2 et 3.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V des fig. 2 et 3.
La fig. 6 montre un dispositif constituant un des postes multiples d'une machine automatique.
La fig. 7 est une coupe partielle de la machine automatique, suivant la ligne VI-VI de la fig. 6, et,
les fig. 8 et 9 montrent, vu de côté et de dessous respectivement, un récipient dont une extrémité est fermée par une soudure en Y , obtenue au moyen d'un des dispositifs ci-dessus.
Le dispositif représenté sur les fig. 1 à 5 comporte un bâti 1 pouvant être fixé par des moyens convenables, par exemple par des boulons introduits dans des trous 2 prévus à la base du bâti 1 sur une table ou sur un support analogue. Le bâti 1 comporte une table horizontale 3 qui supporte une pince de maintien 4 avec son mécanisme de commande indiqué généralement en 5 et un montant 6 qui supporte les axes d'articulation respectifs de deux leviers de manoeuvre 7 et 8, qui servent à commander les mouvements de la pince 4 et d'une tête de chauffage 9, respectivement. Le montant 6 porte également des axes par lesquels deux bras de support parallèles 10 sont articulés sur ledit montant, lesdits bras 10 portant à leur tour la tête de chauffage 9.
Au-dessous de la pince de maintien 4, la table 3 est pourvue d'un manchon fixe 11, dont l'axe est perpendiculaire au plan de la table 3, et qui porte un manchon-guide amovible et interchangeable 12 coaxial au manchon fixe 11 dans lequel ledit manchon-guide est maintenu au moyen d'une vis pointeau 13. Le manchon-guide 12 reçoit, guide et maintient dans la position voulue, les récipients tubulaires à fermer par une soudure en Y . Ce montage amovible permet d'utiliser, dans chaque cas particulier, un manchon dont les dimensions (diamètre intérieur, longueur) correspondent à celles des récipients qu'on désire souder.
La pince de maintien 4 comporte trois mors déplaçables concentriquement dans un plan horizontal, les uns vers les autres, et en sens inverse.
Chacun des mors est muni d'une mâchoire de maintien 14, 15, 16 dont le bord avant en ligne brisée comporte deux branches formant un angle de 1200, de sorte que, lorsque lesdites mâchoires de maintien sont rapprochées les unes des autres (position fermée de la pince de maintien), leurs bords avant forment un Y dont les trois branches, de longueur égale, sont décalées entre elles de 1200.
Chacune des mâchoires de maintien 14, 15, 16 comporte, à sa partie avant, un talon, comme indiqué en 17 et 18 (fig. 3); le talon de chaque mâchoire présente deux surfaces inclinées de part et d'autre d'une ligne d'intersection, ou arête, qui s'étend entre le point d'intersection des deux branches du bord avant de la mâchoire intéressée et l'extrémité inférieure du talon, dans un plan perpendiculaire contenant la bissectrice 14a, 15a, 1 6a de l'angle formé entre lesdites branches, cette arête étant inclinée vers l'arrière à partir dudit point d'intersection des deux branches précitées.
Les trois arêtes respectives des talons constituent, aussi dans la position fermée de la pince, trois arêtes d'une pyramide dont le sommet est situé au centre de 1' Y formé par les bords avant des mâchoires de maintien et dont l'axe est perpendiculaire au plan contenant ces bords avant, donc perpendiculaire à la table 3.
Lorsque, la pince 4 étant ouverte, on introduit un récipient tubulaire en matériau plastique souple dans le manchon-guide 13 de façon telle que l'extrémité supérieure ouverte du récipient dépasse légèrement de la pince, et lorsqu'on ferme ensuite cette dernière par un mouvement simultané et concentrique des trois mors, les mâchoires de maintien pincent par leurs bords avant le bord supérieur du récipient de manière à former trois lèvres en Y de longueur égale et décalées entre elles de 1200, cependant que les talons de mâchoires, grâce à la disposition particulière de leurs arêtes précitées, exercent par celles-ci une pression radiale concentrique sur la paroi du récipient, qui maintient lesdites lèvres sensiblement dans un même plan horizontal, tout en assurant, en même temps, une transition graduelle entre les lèvres et la partie non déformée (cylindrique) du récipient.
Chacune des mâchoires de maintien 14, 15, 16 est déplaçable dans la direction de la bissectrice 14a, 15a, 16a, intéressée, dans un guidage défini à l'intérieur d'un organe de serrage comportant un pied (sur les fig. 2, 3 et 4, les pieds des organes de serrage associés aux mâchoires 14 et 15 sont désignés par 19 et 20, respectivement) et une plaque de serrage 21, 22, 23 rendue solidaire du pied par deux vis vissées dans deux rebords latéraux 24, 25 du pied (fig. 4). Les surfaces intérieures desdits rebords définissent, conjointement avec celles de la plaque de serrage et du pied, un guidage pour la mâchoire de maintien associée comme indiqué sur la fig. 4 pour la mâchoire 15. Ce guidage permet à la mâchoire de se déplacer dans la direction de la bissectrice intéressée.
Les pieds solidaires des plaques de serrage 22, 23 sont pourvus chacun à sa partie inférieure d'un tasseau de guidage 29 déplaçable le long de deux coulisses 26, 27 vissées sur un support 28 solidaire de la table 3, ce qui permet aux deux organes de serrage comportant les plaques 22 et 23 de se déplacer dans le sens des bissectrices 15a, 16a, respectivement. L'ensemble de plaque de serrage et de pied de chaque mors est déplaçable solidairement dans la direction de la bissectrice, par rapport à la table 3, cependant que la mâchoire de maintien associée est déplaçable dans la même direction, par rapport audit ensemble de plaque de serrage et de pied.
Ce déplacement relatif de chaque mâchoire de maintien est limité par un goujon 30 vissé, à travers la plaque de serrage, dans le pied de celle-ci et traversant, avec du jeu une boutonnière 31 ménagée dans la mâchoire associée. Pour assurer la précision de l'écartement vertical entre la plaque de serrage et le pied, le goujon est entouré d'une entretoise, ou bague d'espacement 32 (voir les fig. 3 et 4).
Les plaques de serrage 21, 22, 23 comportent chacune un bord avant d'une configuration générale analogue à celle des bords avant des mâchoires 14, 15 et 16. Toutefois, les deux branches du bord avant de chaque plaque de serrage, qui forment également un angle de 1200, ne s'étendent pas en ligne droite continue entre leur point d'intersection et leurs extrémités extérieures respectives : comme indiqué fig. 2, chacune de ces branches comporte, à proximité de son extrémité extérieure, un décrochement suivi d'une saillie (ou butée) 33 qui constitue elle-même l'extrémité de la branche considérée.
Ces butées ont une largeur telle que dans la position la plus rapprochée des plaques de serrage, seules les paires de butées opposées entrent en contact réciproque, cependant que le restant des bords avant respectifs des plaques de serrage reste dégagé, chaque branche de ces bords étant séparée de la branche opposée par un intervalle, comme indiqué fig. 2.
Le déplacement de la plaque de serrage 21 est assuré par deux tiges 34 qui la réunissent à son pied, au moyen d'écrous 35. Les tiges 34 sont guidées parallèlement dans des alésages ménagés dans les supports 28, comme indiqué fig. 2.
Chacun des pieds respectifs des organes de serrage comporte, à sa face avant, un goujon 62 qui guide un ressort 61 dont les deux extrémités s'appuient, respectivement, sur la face avant du pied et la face arrière du talon de la mâchoire de maintien associée (voir fig. 3), cette face arrière du talon étant pourvue d'un dégagement 63 qui assure la liberté des mouvements du goujon 62 lors des déplacements relatifs entre la mâchoire de maintien et l'organe de serrage.
Chacune des plaques de serrage 21, 22, 23 renferme une canalisation interne de fluide de re froidissement; la canalisation de refroidissement de chaque plaque aboutit à deux tubulures 36 permettant de brancher les canalisations précitées en série, au moyen de deux tuyaux souples 37, comme indiqué fig. 2, les deux tubulures restantes servant respectivement de tubulure d'admission et de tubulure d'évacuation pour le fluide de refroidissement.
Les pieds 20 des plaques de serrage 22, 23 comportent chacun à son extrémité arrière un axe d'articulation 37, au moyen duquel une biellette 38 est articulée à l'une de ses extrémités sur le pied intéressé. Cette biellette étant également articulée, à l'autre extrémité, sur un des deux bras d'un levier coudé 39. Les deux leviers coudés 39 sont montés
chacun à pivotement, en 40, sur le support 28 solidaire de la table 3. Par ailleurs, les leviers coudés 39 sont articulés chacun à l'extrémité de l'autre bras sur une biellette 41 ; les biellettes 41 sont articulées à leur tour sur une traverse commune 42.
Cette dernière est solidarisée d'une part des deux tiges 34 au moyen d'écrous et de contre-écrous 44 vissés sur les extrémités intéressées des barres 34, qui sont filetées à cet effet ; d'autre part, la traverse 42 est solidarisée, au moyen d'un goujon 44, d'un poussoir 45 qui est constitué par une barre dépla çable axialement et guidée dans deux alésages ménagés dans des supports 46, 47 solidaires de la table 3. La traverse 42 est sollicitée en permanence par un ressort 48 travaillant à la compression et prenant appui par l'une de ses extrémités sur le support 46 adjacent à la pince de maintien 4. I1 est à noter que l'axe de chacune des bielles 38 se situe dans le prolongement de la bissectrice 1 Sa, 1 6a du mors associé.
Par ailleurs, l'angle formé par chaque biellette et le bras associé du levier coudé 39 sur lequel elle est t articulée étant proche de 900, l'angle formé entre les deux bras de chaque levier coudé étant également proche de 900, et les bras des leviers coudés 39 étant, par ailleurs, de longueur égale, tout déplacement d'une amplitude donnée du poussoir 45 solidaire de la traverse 43 provoque un déplacement simultané de même amplitude des trois mors.
Le poussoir 45, normalement maintenu par la force du ressort 48 dans la position indiquée sur la fig. 2 (position fermée de la pince 4), peut être déplacé vers la pince 4, de manière à provoquer l'ouverture de cette dernière, au moyen du levier de manoeuvre 7 monté à pivotement en 49, sur le montant 6, et lié au poussoir par un mécanisme à bielle et manivelle indiqué généralement en 50 (fig.
1). Par ailleurs, le levier 7 porte une butée réglable 51 coopérant avec une butée stationnaire de fin de course 52 montée sur le bâti 1. La butée stationnaire 52 comporte un bouton-poussoir 53 guidé dans un manchon 54 solidaire du bâti 1, et comportant une fente 55 dans laquelle vient s'engager la butée 51 lorsque le levier 7 est poussé vers la position indiquée en traits pleins, sur la fig. 1. La butée
51 est alors en contact avec un méplat 56 du bouton-poussoir 53, normalement maintenu en position sortie , par un ressort de rappel 57 (fig. 2).
Lorsqu'on appuie sur le bouton 53, dont la course axiale est limitée dans les deux sens par un ergot 58 solidaire du bouton et engagé dans une rainure 59 ménagée dans le manchon 54, un décrochement
60 du bouton-poussoir vient se placer en face de la
butée 51 ; sous l'effet du ressort 48 agissant sur la traverse 42, le levier 7 effectue alors un mouvement
angulaire de faible amplitude, du fait que la butée
51 quitte le méplat 56 pour venir s'engager dans
le décrochement 60.
Or, les différents organes du mécanisme de commande de la pince 4 sont agencés et disposés de façon telle que dans la position dans laquelle la butée 51 repose sur le méplat 56 - position de maintien - les trois mors de la pince 4 sont rapprochés les uns des autres, les bords avant respectifs des mâchoires de maintien 14, 15, 16 étant en contact, cependant que les bords avant respectifs des plaques de serrage 21, 22, 23 sont en retrait par rapport auxdits bords avant des mâchoires.
Lorsqu'en appuyant sur le bouton-poussoir 53, on permet à la butée 51 de venir s'engager dans le décrochement 60, le mouvement angulaire correspondant du levier 7 provoque le rapprochement des plaques de serrage 21, 22, 23 dont les butées 33 viennent alors en contact. Ce mouvement des plaques de serrage par rapport aux mâchoires de maintien est possible grâce à la boutonnière 31 (fig. 3).
Les mâchoires de maintien 14, 15, 16 sont, pendant ce mouvement, maintenues dans leur position fermée, par les ressorts 61. La pénétration de la butée 51 dans le décrochement 60, détermine la position de serrage .
Les écrous et contre-écrous 43 permettent de régler facilement la position du mors 14, 21 par rapport aux deux autres mors 15, 22 et 16, 23.
Pour cela, il suffit d'agir - la pince 4 étant en position fermée (position de maintien ou position de serrage) par ces écrous et contre-écrous, sur les tiges 34 solidaires du mors 14, 21, de manière à amener ce dernier dans la position correcte, dans laquelle les branches du bord avant de la mâchoire de maintien 14 sont en contact l'une avec la branche adjacente du bord avant de la mâchoire 15, et l'autre avec la branche adjacente du bord avant de la mâchoire 16.
Le levier 8 articulé en 64, sur le montant 6, sert à commander les mouvements de la tête de chauffage 9 articulée, elle aussi sur le montant 6 par l'intermédiaire d'un montage en parallélogramme constitué par deux bras 10. Le levier 8 est solidaire d'un des bras 10 (en l'occurrence, du bras inférieur) et déplaçable entre une position basse correspondant à la position active de la tête de chauffage 9 (indiquée en traits pleins sur la fig. 1) et une position élevée correspondant à la position de repos de la tête de chauffage (indiquée en traits mixtes). Le levier 8 comporte deux butées ajustables 65 coopérant respectivement avec deux butées stationnaires de fin de course 76 solidaires du montant 6. Deux ressorts de traction 66 sont attachés chacun d'une part au montant et d'autre part à un bras 10.
Les points d'attache de ces ressorts sont tels que l'axe de chaque ressort passe, dans la position basse précitée, au-dessous de l'axe d'articulation du bras associé sur le montant, cependant que, dans la position élevée, l'axe de chaque ressort passe audessus de cet axe d'articulation (comme indiqué par la ligne 67, fig. 1, qui passe au-dessus du point d'articulation 68 du bras 10 supérieur, dans la position élevée représentée en traits mixtes).
Grâec à cette disposition, les ressorts de traction 66 tendent toujours à amener et à maintenir positivement la tête de chauffage 9, soit dans sa position active, soit dans sa position de repos, dès que l'opérateur en actionnant le levier 8, a dépassé, dans un sens ou dans l'autre, le point mort défini par la position intermédiaire dans laquelle l'axe de chaque ressort 66 coupe l'axe d'articulation du bras associé sur le montant.
La tete de chauffage 9 comporte à sa partie inférieure des résistances chauffantes montées sur des supports de résistance 69 et alimentées en
courant électrique par l'intermédiaire de conducteurs 70.
Dans la position active de la tête de chauffage 9, les résistances chauffantes se trouvent à proximité immédiate de la face supérieure des plaques de serrage 21, 22, 23, cependant que dans la position de repos, la tête de chauffage est à une distance relativement grande de la pince 4, de sorte que l'opérateur puisse accéder facilement à celle-ci.
Un support ajustable 71 pour le récipient à fermer est disposé au-dessous du manchon 12 et comporte une tige 72 coaxiale au manchon-guide 12; cette tige est ajustable en hauteur et peut coulisser à cet effet dans un support tubulaire 73 muni d'une vis de serrage 74 vissée radialement dans le support tubulaire de manière à permettre le blocage de la tige 72 dans la position désirée, comme indiqué fig 1.
Un manchon éjecteur 75 pourvu d'une bride à son extrémité inférieure peut coulisser librement le long de la tige 72 et prend appui, dans sa position de repos, sur l'extrémité supérieure du support tubulaire 73.
L'axe commun de la tige 72 et du manchonguide 12 passe par le centre géométrique des mors de la pince 4, c'est-à-dire par le point d'intersection des trois bissectrices 14a, 15a, 16a.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante:
La tête de chauffage 9 étant dans sa position de repos (position élevée de la tête 9 et du levier 8 associé), l'opérateur amène le levier 7, contre la force du ressort 48, dans la position indiquée en 7a, sur la fig. 1 et provoque de ce fait (par le déplacement du poussoir 45, de la traverse 42, des tiges 34, des biellettes 41, des leviers 39 et des bielles 38), l'ouverture de la pince 4, les trois mors s'écartant simultanément les uns des autres en se déplaçant suivant les bissectrices 14a, 15a, 16a, et dégageant l'extrémité supérieure du manchon-guide 12.
Tout en maintenant le levier 7 dans cette position, l'opérateur place un récipient 78 dans le manchon-guide 12 de façon telle que l'extrémité cylindrique ouverte du récipient à fermer soit dirigée vers le haut et dépasse légèrement le plan défini par les faces supérieures des plaques de serrage 21, 22, 23. I1 est facile de régler la hauteur du récipient 78, dans cette position, en agissant sur la tige 72, maintenue par la vis 74 du support 71.
Ensuite l'opérateur ramène le levier 7 en position de maintien dans laquelle la butée 51 prend appui sur le méplat 56 du bouton-poussoir 53. Lors de ce mouvement du levier 7, sous l'effet du ressort 48, la traverse 42, les biellettes 41, les leviers cou dés 39 et les bielles 38 ainsi que les tiges 34 rapprochent de nouveau les mors de la pince 4, en ramenant ceux-ci vers la position de maintien dans laquelle, les bords avant des plaques de serrage 21, 22, 23 sont en retrait par rapport aux bords avant des mâchoires de maintien 14, 15, 16.
En se rapprochant les unes des autres, ces dernières pincent, par leurs bords avant et leurs talons associés, l'extrémité supérieure de la paroi du récipient 78 et ferment ce récipient en écrasant ladite extrémité supérieure qui forme alors trois lèvres disposées en Y à trois branches égales décalées entre elles de 1200.
Ensuite, l'opérateur actionne le levier 8 pour amener la tête de chauffage 9 dans la position active; les résistances chauffantes étant alimentées en courant, la chaleur dégagée par elles fait alors fondre les lèvres en Y de l'extrémité supérieure du récipient 78. L'opérateur actionne ensuite le levier 8 pour relever la tête de chauffage 9, et appuie sur le bouton-poussoir 53 pour permettre à la butée 51 de rentrer dans l'évidement 60, et à l'ensemble constitué par le levier 7, le poussoir 45, la traverse 42, les biellettes 41, les leviers coudés 39 les bielles 38 et les tiges 34, d'exécuter un mouvement complémentaire dans le sens de la fermeture de la pince 4, qui rapproche les plaques de serrage 21, 22, 23 et amène leurs butées respectives 33 en contact.
Les trois lèvres ramollies du récipient sont ainsi serrées entre les bords avant respectifs des plaques de serrage 21, 22, 23 et assurent une soudure parfaite des parties superposées de la paroi du récipient, qui constituent lesdites lèvres. Grâce aux butées 33 des plaques de serrage, les bords avant de celles-ci ne peuvent pas se rapprocher suffisamment, dans la partie occupée par l'extrémité du récipient, pour écraser celle-ci excessivement, ou pour provoquer une amorce de rupture.
Les canalisations de refroidissement ménagées dans les plaques de serrage, sont alimentées en fluide de refroidissement, au moyen d'un tuyau d'amenée 79 (fig. 1) branché sur la tubulure 36 de la plaque de serrage 22, cependant qu'un tuyau analogue branché sur la tubulure 36 de la plaque de serrage 23 permet l'évacuation de ce fluide après que celui-ci a parcouru successivement les canalisations de refroidissement des plaques de serrage 22, 21, 23. Grâce à l'effet de ce fluide, les plaques de serrage, assurent le refroidissement des soudures effectuées et la solidification des parties intéressées de la paroi du récipient. Par ailleurs, ce refroidissement évite le collage de la matière plastique sur les bords avant des plaques de serrage.
Ensuite, l'opérateur ramène de nouveau le levier 7 vers la position d'ouverture indiquée en pointillés, en 7a sur la fig. 1, de manière à écarter les mors de la pince 4, après quoi, tout en maintenant le levier dans cette position, il soulève le manchon éjecteur 75 en prenant appui à cet effet par deux doigts audessous de la bride de ce manchon, de manière à éjecter le récipient du manchon-guide 12. Le dispositif de fermeture est alors prêt à effectuer la soudure de l'extrémité d'un autre récipient 78, comme décrit ci-dessus.
En variante, on peut commander un tel dispositif de manière automatique. Dans ce cas, on peut actionner le poussoir 45, par exemple au moyen d'une came coopérant avec un galet, au lieu du mécanisme à levier de manoeuvre bielle et manivelle.
Dans ce cas, il est possible d'utiliser la même came pour commander plusieurs dispositifs de fermeture. De préférence, ces derniers sont alors disposés radialement sur un plateau tournant, de manière continue ou intermittente, autour de la came, pour faire passer lesdits dispositifs, ou plus précisément, les ensembles de pinces de ceux-ci, successivement par un poste de chargement pour la mise en place du récipient à fermer, un poste de chauffage et un poste d'éjection, la configuration de la came et le décalage angulaire de ces postes étant tels que les phases de travail successives se déroulent, pour chaque récipient, à partir de sa mise en place jusqu'à son éjection, d'une manière analogue à celle décrite plus haut.
L'actionnement des organes de chauffage et d'éjection peut alors également être automatique, de même d'ailleurs que la mise en place des récipients et la mise à hauteur correcte.
Les fig. 6 et 7 sont des vues partielles d'une telle machine. On retrouve sur ces figures l'ensemble de pince comportant les mors 180, 181, 182 ainsi que le mécanisme de commande comprenant les tiges 134, les bielles 138, les leviers coudés 139, les biellettes 141, la traverse 142 et le poussoir 145 guidé dans des supports 146 et 147 ; toutefois, dans cet exemple, le dispositif est monté, avec un certain nombre d'autres dispositifs de construction identique, sur un plateau tournant 183, les poussoirs 145 respectifsl de ces dispositifs étant orientés radialement par rapport à l'axe de rotation du plateau 183, indiqué en 184.
Le poussoir 145 de chacun desdits dispositifs prend appui sur une came stationnaire 188, par l'intermédiaire d'un galet 185 porté par un levier 186 qui est articulé, en 187, sur le support 145 d'un poussoir voisin. La came 188 est solidaire d'un arbre fixe vertical 189 qui porte également le plateau 183, par l'intermédiaire d'un coussinet 190 et d'une Croix de Malte 192, solidaire du plateau et assurant l'entraînement intermittent de celui-ci. Cette
Croix de Malte repose et tourne sur une face d'appui 191 solidaire de l'arbre fixe 189.
Au fur et à mesure qu'un galet 185 se déplace sur la périphérie de la came 188, ce galet amène successivement la pince associée de la position ouverte (fig. 6), à la position de maintien, et enfin à la position de serrage (fig. 7).
Un axe vertical 193 coulissant coaxialement à l'arbre fixe 189 et monté à l'intérieur de celui-ci est soumis, d'une part, à l'action d'un ressort de rappel 194 logé également dans l'arbre fixe f89, et, d'autre part, à l'action d'une autre came (non représentée) synchronisée avec le mouvement du plateau 183 de manière à commander une tête de mise à hauteur (non représentée) assurant, à un poste prévu à cet effet, le positionnement convenable des récipients, par rapport aux mâchoires et plaques de serrage de chaque pince de maintien, avant soudure.
REVENDICATIONS
I. Procédé pour fermer au moins une extrémité en forme de section droite d'un récipient tubulaire en matériau plastique soudable à chaud, par soudage de trois lèvres d'épaisseur régulière disposées radialement en Y , dont les extrémités extérieures sont situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe dudit récipient, caractérisé en ce qu'on pince ledit récipient, à proximité de ladite extrémité, simultanément suivant trois lignes de pincement disposées dans un plan de pincement perpendiculaire audit axe du récipient, pour former trois lèvres radiales de longueur égale, décalées entre elles de 1200, et dont les extrémités intérieures coïncident dans ledit axe, chacune desdites lèvres étant constituée par deux segments circonférentiels adjacents superposés de ladite extrémité,
en ce qu'on déforme en même temps ladite paroi hors dudit plan de pincement en exerçant sur elle une pression radiale suivant trois directions concourantes situées chacune dans un des plans radiaux passant par les bissectrices des angles formés par lesdites lèvres, en ce qu'on chauffe ensuite lesdites lèvres jusqu'au point de fusion dudit matériau plastique, et en ce qu'on serre ensuite lesdites lèvres tout en les refroidissant pour former une soudure uniforme dans chaque lèvre, entre les deux segments précités constituant celle-ci.
Method for closing the end of a container by a Y-weld
and device for implementing this method
The present invention relates to a method for closing the end in the form of a straight section of a tubular container made of heat-weldable plastic material, by welding three lips of regular thickness arranged radially in Y, the outer ends of which are located in a same plane perpendicular to the axis of said container. One such container has been described in Swiss Patent No. 364728.
In such a container, the plastic deformation of the walls creates an axial offset between the respective levels of the point of intersection (or center) of said lips on the one hand and the outer ends of these lips on the other hand; the end faces of the latter are inclined and are arranged along the three concurrent edges of a triangular pyramid, the apex of which is said point of intersection. As a result, it is not possible, without special precautions, to shape the three lips, with a view to welding, by pinching the wall of the container along three lines located in the same plane, while ensuring that these three lips a constant height, which is desirable for obtaining a satisfactory weld.
The method which forms the subject of the invention is characterized in that said container is clamped near said end, simultaneously along three pinching lines arranged in a pinching plane perpendicular to said axis of the container, to form three radial lips of equal length, offset from one another by 1200, and the inner ends of which coincide in said axis, each of said lips being constituted by two adjacent circumferential segments superimposed on said end, in that at the same time said wall is deformed outside said plane of pinching, by exerting on it a radial pressure in three concurrent directions located respectively in the radial planes passing through the bisectors of the angles formed by said lips, in that said lips are then heated to the melting point of said plastic material,
and in that said lips are then tightened while cooling them to form a uniform weld, in each lip, between the aforementioned two segments constituting the latter.
The subject of the invention is also a device for implementing this method, characterized in that it comprises means for supporting the container, three members movable simultaneously and concentrically with respect to the axis of the container in order to clamp the latter. ci in the pinching plane so as to form said lips, and at the same time to deform the wall of the container in an area adjacent to said end thereof, by a concentric radial pressure acting along said pressure lines, means for heating said lips to the melting point of said flexible material, and clamping means for clamping the molten lips while cooling them.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device which the invention comprises.
Fig. 1 shows a manually operated device, seen from the side.
Fig. 2 shows, in plan, the clamp for maintaining this device, in the closed position, as well as the mechanism for controlling the clamp.
Fig. 3 is a section taken along line III-III of FIGS. 2, 4 and 5.
Fig. 4 is a section taken along line IV-IV, of FIGS. 2 and 3.
Fig. 5 is a section taken along the line V-V of FIGS. 2 and 3.
Fig. 6 shows a device constituting one of the multiple stations of an automatic machine.
Fig. 7 is a partial section of the automatic machine, taken along line VI-VI of FIG. 6, and,
figs. 8 and 9 show, seen from the side and from below respectively, a container, one end of which is closed by a Y-weld, obtained by means of one of the above devices.
The device shown in FIGS. 1 to 5 comprises a frame 1 which can be fixed by suitable means, for example by bolts introduced into holes 2 provided at the base of the frame 1 on a table or on a similar support. The frame 1 comprises a horizontal table 3 which supports a holding clamp 4 with its control mechanism generally indicated at 5 and an upright 6 which supports the respective articulation axes of two operating levers 7 and 8, which are used to control the movements of the clamp 4 and of a heating head 9, respectively. The upright 6 also carries pins by which two parallel support arms 10 are articulated on said upright, said arms 10 in turn carrying the heating head 9.
Below the holding clamp 4, the table 3 is provided with a fixed sleeve 11, the axis of which is perpendicular to the plane of the table 3, and which carries a removable and interchangeable guide sleeve 12 coaxial with the fixed sleeve 11 in which said guide sleeve is held by means of a needle screw 13. The guide sleeve 12 receives, guides and maintains in the desired position, the tubular containers to be closed by a Y weld. This removable assembly makes it possible to use, in each particular case, a sleeve whose dimensions (internal diameter, length) correspond to those of the containers which it is desired to weld.
The retaining clamp 4 comprises three jaws which can be moved concentrically in a horizontal plane, towards each other, and in the opposite direction.
Each of the jaws is provided with a retaining jaw 14, 15, 16, the front edge of which in a broken line has two branches forming an angle of 1200, so that, when said retaining jaws are brought closer to each other (closed position clamp), their front edges form a Y, the three branches of which, of equal length, are offset from one another by 1200.
Each of the retaining jaws 14, 15, 16 comprises, at its front part, a heel, as indicated at 17 and 18 (FIG. 3); the heel of each jaw has two inclined surfaces on either side of a line of intersection, or ridge, which extends between the point of intersection of the two branches of the front edge of the jaw concerned and the end lower heel, in a perpendicular plane containing the bisector 14a, 15a, 16a of the angle formed between said branches, this edge being inclined rearwardly from said point of intersection of the two aforementioned branches.
The three respective ridges of the heels constitute, also in the closed position of the clamp, three ridges of a pyramid, the apex of which is located at the center of the Y formed by the front edges of the holding jaws and whose axis is perpendicular. to the plane containing these front edges, therefore perpendicular to the table 3.
When, the clamp 4 being open, a tubular container of flexible plastic material is introduced into the guide sleeve 13 so that the open upper end of the container protrudes slightly from the clamp, and when the latter is then closed by a simultaneous and concentric movement of the three jaws, the holding jaws pinch by their edges before the upper edge of the container so as to form three Y-shaped lips of equal length and offset from one another by 1200, while the jaw heels, thanks to the particular arrangement of their aforementioned edges, thereby exerting a concentric radial pressure on the wall of the container, which maintains said lips substantially in the same horizontal plane, while ensuring, at the same time, a gradual transition between the lips and the part undeformed (cylindrical) container.
Each of the retaining jaws 14, 15, 16 is movable in the direction of the bisector 14a, 15a, 16a, concerned, in a guide defined inside a clamping member comprising a foot (in fig. 2, 3 and 4, the feet of the clamping members associated with the jaws 14 and 15 are designated by 19 and 20, respectively) and a clamping plate 21, 22, 23 made integral with the foot by two screws screwed into two lateral flanges 24, 25 of the foot (fig. 4). The inner surfaces of said flanges define, together with those of the clamping plate and of the foot, a guide for the associated holding jaw as shown in fig. 4 for the jaw 15. This guidance allows the jaw to move in the direction of the bisector concerned.
The feet integral with the clamping plates 22, 23 are each provided at its lower part with a guide cleat 29 movable along two slides 26, 27 screwed onto a support 28 integral with the table 3, which allows the two bodies clamp comprising the plates 22 and 23 to move in the direction of the bisectors 15a, 16a, respectively. The clamping plate and foot assembly of each jaw is movable integrally in the direction of the bisector, relative to the table 3, while the associated holding jaw is movable in the same direction, relative to said plate assembly clamping and foot.
This relative movement of each retaining jaw is limited by a stud 30 screwed, through the clamping plate, in the foot of the latter and crossing, with play, a buttonhole 31 made in the associated jaw. To ensure the accuracy of the vertical distance between the clamping plate and the foot, the stud is surrounded by a spacer, or spacer ring 32 (see Figs. 3 and 4).
The clamping plates 21, 22, 23 each have a front edge of a general configuration similar to that of the front edges of the jaws 14, 15 and 16. However, the two branches of the front edge of each clamping plate, which also form at an angle of 1200, do not extend in a continuous straight line between their point of intersection and their respective outer ends: as shown in fig. 2, each of these branches comprises, near its outer end, a recess followed by a projection (or stop) 33 which itself constitutes the end of the branch in question.
These stops have a width such that in the position closest to the clamping plates, only the pairs of opposing stops come into reciprocal contact, while the remainder of the respective leading edges of the clamping plates remain clear, each branch of these edges being separated from the opposite branch by an interval, as shown in fig. 2.
The movement of the clamping plate 21 is ensured by two rods 34 which join it to its foot, by means of nuts 35. The rods 34 are guided in parallel in bores formed in the supports 28, as indicated in FIG. 2.
Each of the respective feet of the clamping members comprises, at its front face, a stud 62 which guides a spring 61, the two ends of which bear, respectively, on the front face of the foot and the rear face of the heel of the retaining jaw. associated (see FIG. 3), this rear face of the heel being provided with a clearance 63 which ensures the freedom of movement of the stud 62 during relative movements between the holding jaw and the clamping member.
Each of the clamping plates 21, 22, 23 contains an internal cooling fluid pipe; the cooling pipe of each plate ends in two pipes 36 allowing the aforementioned pipes to be connected in series, by means of two flexible pipes 37, as shown in FIG. 2, the two remaining pipes respectively serving as intake pipe and discharge pipe for the coolant.
The feet 20 of the clamping plates 22, 23 each comprise at its rear end an articulation pin 37, by means of which a link 38 is articulated at one of its ends on the concerned foot. This link is also articulated, at the other end, on one of the two arms of an angled lever 39. The two angled levers 39 are mounted.
each pivotally, at 40, on the support 28 integral with the table 3. Furthermore, the angled levers 39 are each articulated at the end of the other arm on a link 41; the rods 41 are in turn articulated on a common cross member 42.
The latter is secured on the one hand to the two rods 34 by means of nuts and against nuts 44 screwed onto the relevant ends of the bars 34, which are threaded for this purpose; on the other hand, the cross member 42 is secured, by means of a pin 44, a pusher 45 which consists of a bar movable axially and guided in two bores formed in supports 46, 47 secured to the table 3 The cross member 42 is permanently stressed by a spring 48 working in compression and being supported by one of its ends on the support 46 adjacent to the retaining clamp 4. It should be noted that the axis of each of the connecting rods 38 is located in the extension of the bisector 1 Sa, 1 6a of the associated jaw.
Furthermore, the angle formed by each link and the associated arm of the angled lever 39 on which it is articulated is close to 900, the angle formed between the two arms of each angled lever also being close to 900, and the arms bent levers 39 being, moreover, of equal length, any movement of a given amplitude of the pusher 45 integral with the cross member 43 causes a simultaneous movement of the same amplitude of the three jaws.
The pusher 45, normally held by the force of the spring 48 in the position indicated in FIG. 2 (closed position of the clamp 4), can be moved towards the clamp 4, so as to cause the opening of the latter, by means of the operating lever 7 pivotally mounted at 49, on the upright 6, and linked to the pusher by a connecting rod and crank mechanism generally indicated at 50 (fig.
1). Furthermore, the lever 7 carries an adjustable stop 51 cooperating with a stationary end-of-travel stop 52 mounted on the frame 1. The stationary stop 52 comprises a push button 53 guided in a sleeve 54 integral with the frame 1, and comprising a slot 55 in which the stop 51 engages when the lever 7 is pushed towards the position indicated in solid lines, in FIG. 1. The stop
51 is then in contact with a flat 56 of the push-button 53, normally held in the extended position, by a return spring 57 (FIG. 2).
When pressing the button 53, the axial travel of which is limited in both directions by a lug 58 integral with the button and engaged in a groove 59 formed in the sleeve 54, a recess
60 of the push-button is placed in front of the
stopper 51; under the effect of the spring 48 acting on the cross member 42, the lever 7 then performs a movement
angle of low amplitude, due to the fact that the stop
51 leaves the flat 56 to engage in
the step 60.
However, the various members of the gripper control mechanism 4 are arranged and arranged such that in the position in which the stop 51 rests on the flat 56 - holding position - the three jaws of the gripper 4 are brought together. others, the respective leading edges of the holding jaws 14, 15, 16 being in contact, while the respective leading edges of the clamping plates 21, 22, 23 are recessed from said front edges of the jaws.
When, by pressing the push-button 53, the stop 51 is allowed to engage in the recess 60, the corresponding angular movement of the lever 7 causes the clamping plates 21, 22, 23 to be brought together, the stops 33 of which then come into contact. This movement of the clamping plates relative to the retaining jaws is possible thanks to the buttonhole 31 (fig. 3).
The retaining jaws 14, 15, 16 are, during this movement, maintained in their closed position by the springs 61. The penetration of the stop 51 into the recess 60 determines the clamping position.
The nuts and locknuts 43 make it easy to adjust the position of the jaw 14, 21 relative to the other two jaws 15, 22 and 16, 23.
For this, it suffices to act - the clamp 4 being in the closed position (holding position or clamping position) by these nuts and locknuts, on the rods 34 integral with the jaw 14, 21, so as to bring the latter in the correct position, in which the branches of the front edge of the holding jaw 14 are in contact one with the adjacent branch of the front edge of the jaw 15, and the other with the adjacent branch of the front edge of the jaw 16.
The lever 8 articulated at 64, on the upright 6, is used to control the movements of the articulated heating head 9, also on the upright 6 by means of a parallelogram assembly formed by two arms 10. The lever 8 is integral with one of the arms 10 (in this case, the lower arm) and movable between a low position corresponding to the active position of the heating head 9 (indicated in solid lines in FIG. 1) and a raised position corresponding to the rest position of the heating head (indicated in phantom lines). The lever 8 comprises two adjustable stops 65 cooperating respectively with two stationary end-of-travel stops 76 integral with the upright 6. Two tension springs 66 are each attached on the one hand to the upright and on the other hand to an arm 10.
The attachment points of these springs are such that the axis of each spring passes, in the aforementioned lower position, below the axis of articulation of the associated arm on the upright, while, in the raised position, the axis of each spring passes over this hinge pin (as indicated by line 67, Fig. 1, which passes above the hinge point 68 of the upper arm 10, in the raised position shown in phantom lines. ).
Thanks to this arrangement, the tension springs 66 always tend to bring and positively maintain the heating head 9, either in its active position or in its rest position, as soon as the operator, by actuating the lever 8, has exceeded , in one direction or the other, the dead center defined by the intermediate position in which the axis of each spring 66 intersects the axis of articulation of the associated arm on the upright.
The heating head 9 has at its lower part heating resistors mounted on resistance supports 69 and supplied with
electric current through conductors 70.
In the active position of the heating head 9, the heating resistors are located in close proximity to the upper face of the clamping plates 21, 22, 23, while in the rest position the heating head is at a relatively distance. large of the clamp 4, so that the operator can easily access it.
An adjustable support 71 for the container to be closed is disposed below the sleeve 12 and comprises a rod 72 coaxial with the guide sleeve 12; this rod is adjustable in height and can slide for this purpose in a tubular support 73 provided with a clamping screw 74 screwed radially into the tubular support so as to allow the locking of the rod 72 in the desired position, as shown in fig 1 .
An ejector sleeve 75 provided with a flange at its lower end can slide freely along the rod 72 and bears, in its rest position, on the upper end of the tubular support 73.
The common axis of the rod 72 and of the manchonguide 12 passes through the geometric center of the jaws of the clamp 4, that is to say through the point of intersection of the three bisectors 14a, 15a, 16a.
The device described above works as follows:
The heating head 9 being in its rest position (raised position of the head 9 and the associated lever 8), the operator brings the lever 7, against the force of the spring 48, to the position indicated at 7a, in FIG. . 1 and thereby causes (by the movement of the pusher 45, the cross member 42, the rods 34, the rods 41, the levers 39 and the rods 38), the opening of the clamp 4, the three jaws moving apart simultaneously from each other by moving along the bisectors 14a, 15a, 16a, and releasing the upper end of the guide sleeve 12.
While maintaining the lever 7 in this position, the operator places a container 78 in the guide sleeve 12 such that the open cylindrical end of the container to be closed is directed upwards and slightly exceeds the plane defined by the faces upper clamping plates 21, 22, 23. It is easy to adjust the height of the container 78, in this position, by acting on the rod 72, held by the screw 74 of the support 71.
Then the operator returns the lever 7 to the holding position in which the stop 51 rests on the flat 56 of the push button 53. During this movement of the lever 7, under the effect of the spring 48, the cross member 42, the connecting rods 41, the neck levers 39 and the connecting rods 38 as well as the rods 34 again bring the jaws of the clamp 4 together, bringing them back to the holding position in which the front edges of the clamping plates 21, 22 , 23 are set back relative to the front edges of the retaining jaws 14, 15, 16.
By approaching each other, the latter pinch, by their front edges and their associated heels, the upper end of the wall of the container 78 and close this container by crushing said upper end which then forms three lips arranged in a Y with three equal branches offset between them by 1200.
Then, the operator actuates the lever 8 to bring the heating head 9 into the active position; the heating resistors being supplied with current, the heat released by them then melts the Y-shaped lips of the upper end of the receptacle 78. The operator then actuates the lever 8 to raise the heating head 9, and presses the button -pusher 53 to allow the stop 51 to enter the recess 60, and the assembly consisting of the lever 7, the pusher 45, the cross member 42, the rods 41, the bent levers 39 the connecting rods 38 and the rods 34, to perform a complementary movement in the closing direction of the clamp 4, which brings the clamping plates 21, 22, 23 together and brings their respective stops 33 into contact.
The three softened lips of the container are thus clamped between the respective front edges of the clamping plates 21, 22, 23 and ensure a perfect welding of the superimposed parts of the wall of the container, which constitute said lips. Thanks to the stops 33 of the clamping plates, the front edges thereof cannot come close enough, in the part occupied by the end of the container, to crush the latter excessively, or to cause a rupture initiation.
The cooling pipes formed in the clamping plates are supplied with cooling fluid by means of a supply pipe 79 (fig. 1) connected to the pipe 36 of the clamping plate 22, while a pipe analog connected to the pipe 36 of the clamping plate 23 allows the discharge of this fluid after it has successively passed through the cooling pipes of the clamping plates 22, 21, 23. Thanks to the effect of this fluid, the clamping plates ensure the cooling of the welds made and the solidification of the interested parts of the wall of the container. Furthermore, this cooling prevents the plastic material from sticking to the front edges of the clamping plates.
Then, the operator again returns the lever 7 to the opening position indicated in dotted lines, at 7a in FIG. 1, so as to separate the jaws of the gripper 4, after which, while maintaining the lever in this position, it lifts the ejector sleeve 75 by resting for this purpose with two fingers below the flange of this sleeve, so ejecting the container from the guide sleeve 12. The closure device is then ready to weld the end of another container 78, as described above.
As a variant, such a device can be controlled automatically. In this case, the pusher 45 can be actuated, for example by means of a cam cooperating with a roller, instead of the connecting rod and crank lever mechanism.
In this case, it is possible to use the same cam to control several closing devices. Preferably, the latter are then disposed radially on a turntable, continuously or intermittently, around the cam, to pass said devices, or more precisely, the sets of grippers thereof, successively through a loading station. for the installation of the container to be closed, a heating station and an ejection station, the configuration of the cam and the angular offset of these stations being such that the successive working phases take place, for each container, from from its installation to its ejection, in a manner analogous to that described above.
The actuation of the heating and ejection members can then also be automatic, as can the placement of the containers and the correct height setting.
Figs. 6 and 7 are partial views of such a machine. These figures include the clamp assembly comprising the jaws 180, 181, 182 as well as the control mechanism comprising the rods 134, the connecting rods 138, the bent levers 139, the rods 141, the cross member 142 and the guided pusher 145 in carriers 146 and 147; however, in this example the device is mounted, with a number of other devices of identical construction, on a turntable 183, the respective pushers 145 of these devices being oriented radially with respect to the axis of rotation of the plate 183. , indicated in 184.
The pusher 145 of each of said devices is supported on a stationary cam 188, by means of a roller 185 carried by a lever 186 which is articulated, in 187, on the support 145 of a neighboring pusher. The cam 188 is integral with a vertical fixed shaft 189 which also carries the plate 183, by means of a bearing 190 and a Maltese Cross 192, integral with the plate and ensuring the intermittent drive of the latter. . This
Maltese Cross rests and turns on a bearing face 191 integral with the fixed shaft 189.
As a roller 185 moves on the periphery of the cam 188, this roller successively brings the associated clamp from the open position (fig. 6), to the holding position, and finally to the clamping position. (fig. 7).
A vertical axis 193 sliding coaxially with the fixed shaft 189 and mounted inside the latter is subjected, on the one hand, to the action of a return spring 194 also housed in the fixed shaft f89, and, on the other hand, to the action of another cam (not shown) synchronized with the movement of the plate 183 so as to control a height adjustment head (not shown) ensuring, at a station provided for this purpose , the correct positioning of the containers, relative to the jaws and clamping plates of each holding clamp, before welding.
CLAIMS
I. Method for closing at least one end in the form of a straight section of a tubular container made of heat-weldable plastic material, by welding three lips of regular thickness arranged radially in Y, the outer ends of which are located in the same plane perpendicular to the axis of said container, characterized in that said container is clamped near said end, simultaneously along three pinching lines arranged in a pinching plane perpendicular to said axis of the container, to form three radial lips of equal length , offset from one another by 1200, and the inner ends of which coincide in said axis, each of said lips being formed by two adjacent circumferential segments superimposed on said end,
in that at the same time said wall is deformed out of said pinching plane by exerting on it a radial pressure in three concurrent directions each located in one of the radial planes passing through the bisectors of the angles formed by said lips, in that then heats said lips to the melting point of said plastic material, and in that said lips are then tightened while cooling them to form a uniform weld in each lip, between the two aforementioned segments constituting the latter.