Machine pour façonner par soufflage des objets creux en matière thermoplastique
Le brevet principal a pour objet une machine pour façonner par soufflage des objets creux en matière thermoplastique, comprenant des moyens de chauffage disposés sur la trajectoire d'un transporteur comprenant des mandrins détachables destinés à supporter des ébauches creuses des objets en vue de les chauffer, des moyens de transfert pour enlever les mandrins du transporteur et les amener dans un moule de soufflage comprenant des moyens agencés pour introduire un fluide sous pression dans l'ébauche coiffant le mandrin en vue de l'amener à la forme du moule, et des moyens de décharge pour extraire du moule, après son refroidissement, l'objet obtenu.
La présente invention vise à fournir une telle machine présentant des perfectionnements favorisant une production élevée, et caractérisée en outre en ce que les moyens de chauffage comprennent un four tunnel parcouru par une chaîne sans fin constituant le transporteur, cette chaîne progressant pas à pas et comprenant des organes récepteurs disposés transversalement par rapport à sa direction de progression et susceptibles de recevoir chacun plusieurs mandrins disposés côte à côte, en ce que les moyens de transfert comprennent une voie destinée à la circulation des mandrins détachés de la chaîne, cette voie établie entre le poste de décharge de la chaîne et le poste de charge de la chaîne passant en un poste de moulage où les objets sont soufflés, en un poste de décharge où les objets sont retirés des mandrins et en un poste de charge où les ébauches sont placées sur les mandrins,
les organes récepteurs de la chaîne s'arrêtant en regard de la partie d'extrémité de la voie située sur le côté de la chaîne et les moyens de transfert comprenant des organes d'entraînement agencés pour faire passer à chaque arrêt de la chaîne, au poste de décharge de la chaîne, les mandrins garnissant un organe récepteur de la chaîne sur ladite voie et, au poste de charge de la chaîne, un nombre équivalent de mandrins, de la voie à la chaîne.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue en plan.
La fig. 2 en est une vue en élévation.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1, à plus grande échelle.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue de détail suivant la ligne
V-V de la fig. 1, à plus grande échelle.
La fig. 6 est une vue de détail.
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 1, à plus grande échelle.
La fig. 9 est une vue de détail selon la flèche A de la fig. 8, à plus grande échelle.
La fig. 10 est une vue en plan du poste de chargement des échauches sur les mandrins.
La fig. 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la fig. 10.
La fig. 12 est une coupe suivant la ligne XII-XII de la fig. 10, à un stade différent du cycle de fonctionnement de la machine.
La fig. 13 est une coupe suivant la ligne XIII-XIII de la fig. 10.
La fig. 14 est une vue de détail suivant la ligne
XIV-XIV de la fig. 1, à plus grande échelle.
La machine comporte un four 20, un transporteur 45 constitué par une chaîne sans fin logé dans le four 20, et une voie 21 destinée à conduire des mandrins 22 de la sortie du four à un poste de moulage 23, puis en un poste de décharge 24, en un poste de charge 25, et enfin à l'entrée du four. La machine comprend en outre un poste de traitement préliminaire 26, un mécanisme d'entraînement 26 pour faire avancer, par intermittence, le transporteur dans le four, un mécanisme pour déplacer des groupes de mandrins le long de la voie de guidage 21, en synchronisme avec l'avance du transporteur du four, des éléments de repérage des mandrins 28 et 29, des éléments de repérage de la voie 30 et 31, et un équipement de contrôle logé dans des coffrets 32 et 33, ou monté sur un tableau 34.
Le four 20 comprend une enveloppe de forme générale rectangulaire (fig. 1), présentant une double paroi garnie d'une isolation de fibre de verre 35 (fig. 3). La chambre du four est délimitée par un plafond 36 et des parois latérales 37 espacées de la voûte 38 et des parois 39 de l'enveloppe. Des ventilateurs 40 aspirent l'air dans le sommet de la chambre par des ouvertures 41 du plafond 36, et le refoulement entre les parois 37 et 39 sur des corps de chauffe 42 ; l'air chaud est alors dirigé par des chicanes 43 dans la partie inférieure du four.
Les corps de chauffe 42 sont réglés par des thermostats (non représentés), de manière à porter les ébauches indiquées en 44 à la température de moulage de la matière pendant leur passage dans le four.
Le transporteur 45 (fig 4, 6 et 7) est constitué par deux chaînes sans fin 46 passant sur des pignons 47 calés sur des arbres transversaux 48 disposés aux extrémités du four. Un maillon sur deux des chaînes 46, porte un support 49 présentant deux oreilles verticales 50 supportant les extrémités de deux barres transversales 51. De place en place, chaque chaîne 46 présente des roues à boudin 52 roulant sur un rail 53, de sorte que le brin supérieur de chaque chaîne suit un parcours rectiligne horizontal.
Chaque paire de barres 51 supporte un groupe de six mandrins. Chaque mandrin comprend un coulisseau de base 54 présentant des rainures latérales s'adaptant aux bords opposés des barres 51. Ce cou lisseau 54 porte à ses extrémités des vis de butée réglables 55 déterminant l'espacement des mandrins voisins.
Chaque coulisseau 54 présente un bossage tubulaire 56 dans lequel tourne un axe creux 57 portant, à son extrémité inférieure, un pignon 58, et à son extrémité supérieure, deux supports 59, en épingles à cheveux, disposés en croix, destinés à supporter l'ébauche 44 verticalement sur le mandrin. L'axe 57 présente une bride périphérique 60 servant d'appui à l'extrémité inférieure de l'ébauche 44, qui vient s'ajuster sur la partie de l'axe située au-dessus de cette bride.
Le four 20 présente des guides latéraux 61, constituant des butées pour les vis 55 des mandrins d'extrémité de chaque groupe de six mandrins. Lors du fonctionnement, le brin supérieur du transporteur 45 est chargé de groupes de mandrins et un groupe est déchargé du four tandis qu'un autre groupe pénètre dans celui-ci, à chaque pas en avant du transporteur, ce pas étant égal à l'espacement de deux groupes de mandrins.
Chaque groupe de six ébauches 44 séjourne dans le four pendant une période qui est un multiple élevé de la durée du cycle et les ébauches peuvent atteindre la température de moulage prescrite même quand la durée du cycle est relativement courte. En outre, comme le nombre total des ébauches stationnant dans le four est beaucoup plus élevé que le nombre d'ébauches d'un groupe, le remplacement par groupe de six n'entraîne pratiquement pas de fluctuation de la température du four.
Six chaînes 62 tendues le long du four sont engagées par les pignons 58 de sorte que l'avance du transporteur provoque la rotation des ébauches assurant un chauffage plus régulier.
Des barres chauffantes 63 placées en fin de parcours apportent un supplément de chaleur aux extrémités inférieures des ébauches pour composer le retard de chauffage résultant de leur contact avec les mandrins.
L'avance du transporteur 45 est commandée par un dispositif d'entraînement représenté à la fig. 5.
L'arbre 48 situé à l'extrémité de sortie du four dépasse hors du four et porte une roue crantée 64. Une plaque 65 amenée à pivoter sur l'arbre, sous l'action d'un cylindre hydraulique 66 porte un cylindre 67 qui commande la position d'un nez 68 susceptible de s'engager dans le piston du cylindre 66 recule alors que le nez 68 est dégagé de la roue 64, la plaque 65 tournant alors à vide, puis le nez 68 est engagé alors que le piston du cylindre 66 avance, provoquant un mouvement angulaire de l'arbre 48 faisant avancer le transporteur du four 45 d'un pas.
La commande des cylindres 66 et 67 est faite par le moyen de deux interrupteurs de fin de course 69 et 70.
La voie 21 est disposée suivant trois côtés d'un rectangle. Elle est supportée par des montants 71 du brin supérieur du transporteur 45. Elle est constituée par deux rails s'engageant dans les rainures des faces latérales des coulisseaux 54 des mandrins, glissent le long de la voie, en se poussant par leurs vis de butée 55.
Les mandrins sont transférés du transporteur 45 à la voie 21 pour un dispositif de transfert 72 (fig. l, 3 et 4). Ce dispositif hydraulique comprend un piston dont la tige est suspendue à un manchon 74 coulissant sur une tringle de guidage 75. Lorsque le cylindre 72 est alimenté, la tige 73 vient buter contre la vis extérieure 55 du dernier mandrin du groupe situé en regard de la sortie du four et repousse les mandrins à l'extérieur du four pour les amener sur le tronçon contigu de la voie 21, dans le poste de traitement préliminaire 26. Le manchon 74 porte un bras 77 dont l'extrémité passant dans une ouverture 78 de la paroi du four vient actionner un interrupteur de fin de course 79. Le manchon 74 porte en outre un bras 80 destiné à coopérer avec un interrupteur de fin de course 80, à l'autre extrémité de sa course.
Le mouvement des mandrins 22 le long de la voie 21 est assisté par un dispositif hydraulique 82 placé le long du rail extérieur. Un piston 83 de ce dispositif effectuant un mouvement de va-et-vient synchronisé avec les mouvements du piston 73, porte une plaque 84 sur laquelle est monté un cylindre hydraulique 85 introduisant un doigt 86 entre deux mandrins adjacents juste avant le déplacement vers la droite de la plaque 84 (fig. 1 et 2), et retirant ce doigt en fin de course, de façon que chaque actionnement du dispositif 82 provoque une avance des mandrins sur la voie 21.
L'actionnement du dispositif 82 a lieu juste avant l'avance du dispositif 72, de sorte que les mandrins sont déplacés le long de la voie 21 en deux groupes.
Les six mandrins sortant du poste de charge 25 et se trouvant sur la portion de voie contiguë à l'entrée du four sont enfilés entre deux barres 51 du transporteur par suite de l'actionnement du dispositif 82 peu avant que le dispositif 72 transfère un groupe de six mandrins du four à la voie 21.
Pour marquer de façon précise la position des groupes de mandrins dans les postes de décharge 24 et de charge 25, la voie 21 est équipée de deux dispositifs de positionnement des mandrins 28 et 29 (fig. 1).
Ces dispositifs 28 et 29 comprennent chacun un cylindre susceptible d'introduire un doigt 28a, 29a, entre des mandrins adjacents placés sur la voie, après une avance des mandrins provoquée par les dispositifs 72, 82, qui les amène au-delà de la position désirée, afin de reculer ces mandrins le long de la voie jusque dans des positions déterminées.
Le transfert des mandrins de la voie 21 au transporteur 45. à l'entrée du four, et du transporteur à la voie, à la sortie du four nécessite un alignement précis des rails des voies avec les barres 51 du transporteur. Des dispositifs d'enclenchement 30 et 31 (fig. 1, 6 et 7) sont prévus à cet effet sur des fron- çons d'extrémité 87 des rails 88 de la voie 21, sont pivotés sur un axe vertical 90 et peuvent tourner légèrement autour de cet axe, dans un plan hori-zontal.
Les rails 88 présentent au voisinage de leurs extrémités libres, des fentes longitudinales servant de guide à un coulisseau 91 mobile le long de deux barres de guidage 92 et susceptible d'être déplacé par un cylindre hydraulique 93. Le coulisseau 91 présente à son extrémité avant deux broches effilées 94 qui, lors de son avance, viennent s'engager dans des trous 95 percés dans les oreilles 50 du transporteur 45. Un déplacement approprié du tronçon terminal 87 de la voie est obtenu par suite de la pénétration des broches 94 dans des trous 95, I'alignement voulu étant ainsi conservé en dépit de la dilatation du transporteur et de l'usure des paliers de ce dernier.
Les positions extrêmes du cylindre 93 sont données par des interrupteurs de fin de course 96.
Le poste de traitement préliminaire 26 est équipé d'un ventilateur 97 faisant circuler de l'air au contact d'éléments chauffants non représentés, cet air chaud étant dirigé par des chicanes sur des parties des ébauches dont la température doit être élevée, de manière qu'elles ballonnent plus facilement pendant le soufflage. Le poste 26 comprend également des tuyères (non représentées) qui dirigent des jets d'air froid sur les parties des ébauches dont la température doit être abaissée, afin qu'elles ballonnent moins facilement. La position des chicanes et des tuyères dépendra de la forme des articles fabriqués.
A chaque cycle, un groupe de mandrins est transféré du poste de traitement préliminaire 26 au poste de moulage 23, par suite de l'actionnement du dispositif d'avancement 72. Au poste de moulage les mandrins se trouvent entre deux plateaux 98 opposés sur lesquels sont montées les deux moitiés 99 d'un moule de soufflage présentant six cavités 99a espacées l'une de l'autre d'une distance correspondant à l'espacement des mandrins.
Deux cylindres 100, alimentés en relation avec l'actionnement du dispositif d'avancement 72 referment les moitiés 99 du moule sur les ébauches 44 alors que les mandrins sont à l'arrêt, après le fonctionnement du dispositif 72. L'extrémité supérieure des ébauches est fermée au cours de ce mouvement entre des pinces à ressorts 101.
Des tuyères 102 placées sous le moule peuvent être déplacées verticalement par deux cylindres 103 (fig. 9). En position supérieure, elles s'engagent dans les axes creux 57 des mandrins. Ces tuyères 102 sont alimentées en air comprimé par le moyen de tubes flexibles 104 et la commande du poste est agencée de manière que les tuyères sont soulevées et que de l'air comprimé est fourni au moment où les pinces 101 ferment les extrémités des ébauches 44, juste avant la fermeture des parties 99 du moule, de manière que les ébauches commencent à se dilater à ce moment. L'expansion des ébauches dans les cavités 99a s'achève une fois les moules fermés. Les moitiés 99 du moule sont maintenues à une température relativement peu élevée par suite d'un refroidissement par circulation d'eau des plateaux 98.
Les objets moulés se figent dont rapidement, leur rigidité devenant suffisante pour qu'ils restent dans leur forme lors de la réouverture des moules précédée de l'interruption de l'arrivée de l'ail comprimé et de la descente des tuyères.
La position des plateaux 98 et des tuyères 102 est déterminée par des interrupteurs de fin de course 105, 106.
Le poste de charge illustré aux fig. 10, 11, 12 et 13 comprend un dispositif pour charger les ébauches 44 sur les mandrins 22.
Ce dispositif comporte une trémie 107, pour un stock d'ébauches 44 placées horizontalement perpendiculairement au plan vertical contenant la voie 21. Cette trémie 107 comprend des parois inférieures inclinées 108 convergant vers une ouverture 109 dé bouchant dans deux canaux inclinés 110 prolongés par des canaux verticaux 111. La paroi inférieure des canaux 110 est formée par une plaque 112 animée d'un mouvement alternatif longitudinal par le moyen d'un excentrique 113 entraîné par un moteur 114 et actionnant une tringlerie 115. Les canaux 111 débouchent sur des plateaux 116 présentant des cavités 117 destinées à loger les ébauches.
Les plateaux 116 sont déplacés axialement par des cylindres hydrauliques de manière que les ébauches tombent dans les cavités 117 alors que les plateaux s'écartent l'un de l'autre pendant le déplacement vers la position extrême écartée qu'ils occupent aux fig. 10 et 11.
Un tambour 118 placé au-dessus de la voie 21, parallèlement à cette dernière engrène par une denture 119 avec une crémaillère 120 portant un doigt 121 engagé dans une rainure 122 creusée dans un support 123 de l'un des plateaux 116. Le tout est agencé de sorte que le tambour 118 tourne de 90fj pour la course complète du plateau 116.
Le tambour 118 comprend six manchons transversaux 124 situés en regard des six mandrins 22 arrêtés dans le poste de charge. L'écartement des cavités 117 est également le même que celui des mandrins et quand les plateaux 116 se rapprochent l'un de l'autre ils atteignent une position finale dans laquelle les cavités 117 sont alignées avec les manchons 124 du tambour 118. Les fig. 10 et 11 montrent le mécanisme alors que les plateaux 116 occupent leurs positions extérieures, tandis que la fig. 12 montre la position du mécanisme pour la position intérieure des plateaux.
Une barre 125 présente des doigts 126 placés en regard des cavités 117 des plateaux 116, en position intérieure. Cette barre 125 est portée par un cou lisseau 127 mobile sur des tiges de guidage 128 et qui est déplacé par un cylindre hydraulique 129.
Le tout est agencé de sorte que les doigts 126 sont amenés à repousser les ébauches garnissant les creux 117 dans les manchons 124 du tambour 118.
Six guides tubulaires 130 sont disposés sous le tambour 118, dans les plans des manchons 124.
L'avance de la barre 125 a lieu lorsque les plateaux 116 sont en position rapprochée et les man
chons 124 en position horizontale. Le mouvement divergent des plateaux 116 entraîne une rotation de 900 du tambour 118 dans le sens de la flèche 131
(fig. 12) de sorte que les ébauches enfilées dans les manchons 124 sont amenées en position verticale,
au-dessus des guides 130, puis descendent dans ces derniers jusque sur les mandrins 22. Un écran incurvé
132 empêche le déplacement des ébauches dans les
manchons 124, pendant la rotation du tambour 118.
La position des plateaux est déterminée par des
interrupteurs de fin de course 134, 135 et 136. D'au
tres interrupteurs non représentés déterminent les
déplacements de la barre 125.
Le poste de décharge 24, dont la fonction est
d'enlever les objets soufflés des mandrins 22, et qui
est représenté à la fig. 14, comprend un socle 137 supportant deux colonnes 138 sur lesquelles coulissent des manchons 13 8a portant une plate-forme 139 présentant des tiges de guidage 141 sur lesquelles coulisse une table 140.
Un cylindre 142 comprend un piston 143 articulé sur un bras 144 d'un levier coudé pivoté en 145 comprenant un bras 146 terminé par une sphère logée dans un évidement de la table 140.
Des ressorts 147 poussent la table 140 en avant, vers la gauche à la fig. 14. Lorsque le piston 143 descend et que la plate-forme 139 atteint sa position inférieure, la traction exercée par le piston 143 fait basculer le levier 144-146 et recule la table 140 contre l'action des ressorts 147. La fig. 14 représente la position reculée de la table 140. La montée du piston 143 provoque tout d'abord le déplacement vers l'avant de la table 140 par rapport à la plateforme 139, puis le soulèvement de cette plate-forme par rapport au socle 37.
Le bord antérieur de la table 140 présente des encoches semi-circulaires situées en regard des mandrins 22 arrêtés au poste de déchargement. Au-dessus de chacune de ces encoches se trouve une paire de mâchoires 148 pivotant sur un axe transversal parallèle au bord antérieur de la table. Lorsque la plateforme 139 est dans sa position inférieure, les mâchoires 148 sont situées au niveau d'un rebord annulaire formé à l'extrémité inférieure de l'objet moulé.
Lorsque le piston 143 commence à monter, la table
140 se déplace vers l'avant et les mâchoires 148 viennent s'engager sur ce rebord de l'objet et le soulèvement ultérieur de la table 140 provoque ainsi ic dégagement des objets moulés des mandrins 22.
La table 140 comporte des oreilles 149 dans lesquelles sont montées à coulissement des tiges horizontales 150 munies à leurs extrémités avant d'une plaque d'appui 151. Une console 153 placée sur la table 140 porte une fourchette suspendue 154 coopérant avec une goupille transversale 155 solidaire des tiges 150. Cette fourchette 154 pivotée par son extrémité supérieure porte un galet 156 destiné à coopérer avec une came 157 portée par une traverse
158. Lorsque la table 140, en position avancée, parvient vers le haut de sa course le galet 156 vient en prise avec la came 157 et fait pivoter la fourchette
154 en avant, la plaque 151 se déplaçant alors audessus des mâchoires 148 en dégageant les objets moulés.
Les objets moulés placés sur les mandrins 22 situés au poste de déchargement 24 sont ainsi retirés vers le haut, puis poussés en avant pour tomber dans un bac non représenté.
Les positions extrêmes de la table 140 sont déterminées par des interrupteurs de fin de course 160 et 161.
Les mouvements des différents dispositifs sont ainsi commandés par des servo-moteurs hydrauliques les positions extrêmes des organes mobiles étant signalées à un équipement de commande central par
le moyen d'interrupteurs de fin de course. L'équipe ment de commande central logé dans des coffrets 32 et 33 comprend un tableau 34 et coordonne la manoeuvre des divers éléments de l'appareil en commandant le synchronisme des divers dispositifs qui sont alimentés par le moyen d'électrovalves non représentées en fonction des signaux donnés par les interrupteurs de fin de course. En général, les divers mouvement s'effectuent successivement et l'équipement de commande répond à un signal de fin de course en actionnant une électrovalve de manière à provoquer le mouvement suivant du cycle d'opérations.
Afin de permettre le refroidissement des objets moulés dans les cavités 99a du moule, les deux moitiés 99 de ce dernier doivent rester fermées pendant une durée prédéterminée. Dans ce but, à ce stade du cycle, une minuterie comprise dans l'équipement de commande est mise en marche pour maintenir les moitiés 99 du moule fermées pendant le temps dé siré ; à la fin de cette période, cette minuterie émet un signal actionnant l'électrovalve appropriée de manière à provoquer la réouverture du moule.
Cette minuterie, mise en marche par le signal donné par les interrupteurs de fin de course 105 actionnés à la fermeture du moule, est réglable. La minuterie commande également l'interruption de l'arrivée de l'air comprimé aux jets 102 qui se produit peu avant la réouverture du moule. A cette fin, la minuterie émet deux signaux espacés dans le temps, après l'écoulement d'un intervalle de temps déterminé depuis la fermeture du moule, le premier de ces signaux provoquant l'interruption de l'arrivée de l'air aux jets 102 et le second, déclenchant la réouverture du moule.
En marche normale, le cycle opératoire s'accomplit de façon continue. Les boutons du tableau de commande permettent toutefois de faire fonctionner individuellement ou en groupes les différents dispositifs de l'installation, pour faciliter la mise en route et les réglages.
Lors de la mise en marche, on peut faire fonctionner l'installation sans que le dispositif de charge soit enclenché pendant le temps nécessaire à l'établissement des conditions de température requises dans le four 20.
A l'arrêt, on déclenche tout d'abord le dispositif de charge, pour n'arrêter l'installation qu'une fois que les derniers mandrins sont déchargés.
Dans la machine décrite, une durée typique de la phase pendant laquelle le moule est fermé est comprise entre 5 à 10 secondes pour une durée totale de la phase de mise en forme de 9 à 14 secondes.
La durée minimum de la phase de fermeture du moule est déterminée par le temps qu'il faut pour achever les autres fonctions s'effectuant pendant que le moule est fermé : placement des ébauches sur les mandrins au poste de chargement 25, décharge des objets au poste de déchargement, avance du transporteur 45 dans le four.
La machine agencée pour le moulage simultané de six objets peut facilement être adaptée en vue du moulage simultané de nombres différents d'objets.
Les changements nécessaires sont notamment le remplacement du moule 99 et le réglage de l'écartement par le moyen des vis d'espacement des coulisseaux.
Il faut également modifier le nombre et la position des mâchoires 148 de la table du poste de déchargement et adapter le poste de chargement, de manière à amener aux mandrins le nombre voulu d'ébauches.
L'adaptation du poste de chargement implique le remplacement des plateaux 116, un nouveau positionnement des broches 126, un réglage du nombre et de la position des manchons 124 du tambour 118 et des guides tubulaires 130. Les réglages du tambour 118 et des guides 130 sont facilités par le fait que les manchons 124 sont établis en deux groupes dans deux fentes longitudinales du tambour 118 et que les guides 130 sont établis dans une fente d'un support. La longueur des guides 130 doit être choisie de façon que les ébauches soient bien guidées, les extrémités inférieures des guides étant situées juste au-dessus des extrémités supérieures des ébauches.
Dans des variantes, plusieurs mandrins pourraient être montés sur un même coulisseau et le moule de soufflage pourrait être formé de plusieurs empreintes indépendantes.
La machine représentée convient à une production élevée, car à chaque cycle de fonctionnement six objets sont façonnés simultanément. On note à ce sujet que si les empreintes du moule sont multipliées, ce qui ne peut être évité sur une machine assurant la production simultanée de plusieurs objets, les dispositifs de chauffage, de charge, de décharge, et les dispositifs de commande et d'actionnement en tous genres ne sont guère plus compliqués que ceux des machines connues à production unitaire.
Grâce à ses nouvelles dispositions, cette machine est donc moins coûteuse et moins encombrante que les machines à production unitaire qu'elle est en mesure de remplacer.