Appareil pour le façonnage d'articles à partir d'une feuille thermoplastique
La présente invention a pour objet un appareil. pour le façonnage -d'articles à partir d'une feuille thermoplastique, peu encombrant, d'une construction facile et peu coûteuse et d'un emploi commode et avantageux dans les laboratoires de recherche, pour la réalisation expérimentale d'échantillons en produits façonnés à partir de pellicules ou de feuilles thermoplastiques, dans les usines fabriquant de tels articles à petite échelle, et dans tous les cas où l'utilisation d'appareils de façonnage grands et coûteux ne se justifie pas.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un moule de façonnage; une platine chauffante; une lame coupante portée par ce moule dont le profil correspond au profil de l'objet à façonner, la lame dépassant du moule d'une quantité au moins égale à épaisseur de la feuille thermoplastique à façonner; des moyens pour amener le moule et la platine au contact de la feuille recouvrant la - lame, le moule comportant un rebord qui entoure complètement cette feuille; des moyens pour limiter le serrage de la feuille au point où celleci se trouve bloquée entre la platine et la lame sans que cette dernière pénètre complètement dans la feuille;
des moyens pour exercer des pressions d'air sur ladite feuille pour successivement la maintenir au contact de la platine chauffante et l'amener par chauffage à épouser la forme du moule; et des moyens servant à supprimer l'effet de ces organes de limitations, de manière à permettre la fermeture complète et à laisser la lame pénétrer entièrement dans la feuille pour en détacher l'article façonné.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'appareil selon l'inven- tion. Dans ce dessin:
la fig. 1 est la vue en élévation latérale de l'appareil représenté ouvert;
la fig. 2 est la vue en élévation frontale;
la fig. 3 est la vue en élévation latérale, avec arrachement partiel, représentant l'appareil pendant la formation de la feuille thermoplastique;
la fig. 4 est la vue en élévation latérale représentant l'appareil à sa position finale, où l'on détache l'objet façonné de la pellicule ou de la feuille;
la fig. 5 estla vue en coupe transversale, à plus grande échelle, d'une platine chauffante et d'un moule utilisés dans cet appareil;
la fig. 6 est la vue en coupe transversale, à beaucoup plus grande échelle, représentant le premier stade de l'opération de façonnage, lorsque la feuille thermoplastique se trouve comprimée entre la platine et le moule;
la fig. 7 est la vue analogue représentant l'article façonné dans le moule;
la fig. 8 est la vue identique représentant l'article façonné, une fois détaché de la pellicule ou de la feuille;
Ba fig. 9 est la vue en élévation latérale d'une variante, convenant à un appareil automatique;
la fig. 10 est la vue en élévation latérale d'une autre variante, convenant à un appareil manuel et à la commande manuelle des organes servant à détacher l'article de la feuille;
la fig. 11 est la vue d'un détail, à plus grande échelle, des dispositifs à cames utilisés avec la variante de la fig. 10, pendant l'opération de façonnage; enfin
la fig. 12 est la vue identique représentant ces dispositifs à cames pendant l'opération de séparation de l'article.
Sur ces figures, l'appareil conforme à la réalisation représentée sur les fig. 1 à 8 comprend un socle
10 muni le long des bords latéraux de sa face supérieure, de deux bandes ien fer II-II coudées, horizontales et parallèles, faisant saillie vers l'arrière et maintenant sur un pivot 12 deux bras 13 dirigés vers l'avant, entre les extrémités desquels est supportée une platine chauffante 14. Deux bras de levier 15 inclinés vers le bas et vers l'arrière et fixés, par exemple par soudure, aux extrémités arrière des bras 13, sont reliés respectivement par des ressorts 16 à des consoles 17 fixées de chaque côté du socle 10, et jouent le rôle d'organes d'équilibrage pour amener la platine 14 à sa position d'ouverture (fig. 1 et 2) qui est limitée par des butées décrites ci-après de façon plus détaillée.
De chaque côté de la platine chauffante, deux montants 18-18 filetés et maintenus par le socle 10, sont fixés à leur extrémité inférieure, au moyen d'écrous 19, sur des entretoises horizontales 20-20 en fer coudé fixées dans le socle, un jeu 21 étant prévu dans les bandes 1 1 en fer coudé pour loger les tiges 18.
Le moule 22 est monté sur une plaque 23 qui est réglable verticalement sur les deux tiges 18, et munie à cet effet de trous 24 à chaque extrémité pour le passage des tiges 18, des écrous 25 étant fixés sur ces tiges au-dessus et au-dessous de la plaque pour maintenir celle-ci à sa position de-réglage verticale.
Un rouleau 26 de matière thermoplastique en feuille 27 est placé au moyen -d'un axe 28 dans des encoches 29 des consoles 30 à carrière du socle 10, ce qui permet de dérouler facilement la feuille audessus du moule 22 (fig. 1).
Deux blocs 31 comportant-des passages verticaux 32 et placés à l'extrémité supérieure des tiges filetées 18,- sont fixés à leur position de réglage verticale au moyen d'écrous 33 et 34 sur les tiges 18 au-dessus et au-dessous de ces blocs. Deux bandes horizontales de renforcement 35 présentant-des trous 36 à leur extrémité pour loger les tiges 18, sont fixées entre les faces supérieures des blocs et les écrous 33, et elles s'étendent entre ces blocs. Une plaque verticale 37 est disposée entre les faces arrière des blocs auxquels elle est fixée par des vis 38 afin de réunir solidement ces blocs et desservir de support à certains éléments de Appareil, qui seront décrits plus en détail ciaprès.
Un arbre transversal 39 pouvant tourner dans des trous 40-40 ménagés dans les deux blocs 31, comporte à son extrémité des colliers 41-41 qui empêchent son déplacement longitudinal. Sur cet arbre, au voisinage des faces intérieures des blocs, sont fixés les moyeux de deux bras de manivelle 42, dont les extrémités extérieures sont reliées par des goujons 43- à des -tiges - de- liaison 44 qui : sont elles-mêmes reliées par de6-goujons 45 à des consoles 46 fixées sur la face supérieure de la platine chauffante 14 ;
la position de ces consoles sur a platine est telle que, en position-de fermeture (fig. 4) grâce au système de leviers articulés avec les tiges de liaison disposées verticalement, les axes des goujons 45, des goujons 43 et de l'arbre 39 sont disposés en ligue verticale.
Deux plaques de liaison 47 disposées entre les bras de levier 42 sont fixées solidement sur leurs faces avant et arrière par soudure, de sorte que ces deux bras de manivelle constituent un ensemble rigide. Un levier de commande 48 dirigé vers avant pénètre par son extrémité inférieure dans des trous 49 ménagés dans les plaques 47 auxquelles elle est fixée, par exemple par soudure; elle comporte une longueur suffisante pour permettre d'appliquer une force assez grande afin d'assurer facilement à la main la liaison entre l'arbre 39 et la platine chauffante.
La position d'ouverture de cette platine se trouve limitée, comme le montre la fig. 1, par la position du levier de commande 48 en contact avec la bande avant 35 sous l'effet des ressorts 16, ceux-ci ayant une force légè remnet supérieure au poids de la platine, de manière à pouvoir maintenir normalement les pièces en position d'ouverture et à ne s'opposer que faiblement à l'opération de renvoi pour amener la platine en position de fermeture.
Un bras 50, constitué avantageusement par un fer en U, et fixé fortement, par exemple par soudure, sur les bords inférieurs des plaques 47 entre les deux bras de manivelle 42, s'étend à partir de ces derniers vers l'arrière de manière à cooperer avec des organes de butée de manière à limiter les positions de- fermeture de la platine chauffante, comme on le comprendra d'après la description suivante:
Comme on le voit sur la fig. 5, la platine chauffante 14 comprend un corps 51 muni à sa face inférieure d'une plaque chauffante Sla, dont la face plane communique par des passages 52 de très faible diamètre répartis de façon régulière avec le canal collecteur 53 du corps 51, relié par un tuyau souple 54 à une pompe à vide ou à une source d'air sous faible pression, ainsi qu'à une source d'air à une pression égale ou supérieure à la pression atmosphérique, le choix de la source de pression étant assuré par un dispositif convenable de - minuterie commandant les soupapes (non représenté), de façon connue. La platine est chauffée de manière usuelle par des tiges chauffantes 55 réparties dans le corps 51 et alimentées en courant électrique par un câble souple 56.
Le moule 22 qui présente une cavité 57 de forme appropriée à la forme de l'article que l'on veut réaliser, communique par des passages 58 convenablement disposés avec un canal collecteur 59 de la plaque de support 23 communiquant par un tuyau 60 avec une pompe à vide ou une source d'air sous faible pression, ainsi qu'avec une source d'air à la pression atmosphérique ou à une pression supérieure, le choix de ces sources étant assuré comme il est indiqué ci-dessus.
Sur la face supérieure du moule est prévue une lame coupante 61 dont la forme correspond aux bords extérieurs - de l'article à réaliser; cette lame, dans le casrconsidéré, a la forme d'une bande circulaire logée dans un évidement annulaire épaulé 62 et fixée par une bague de retenue 63. Cette lame, comme on va le voir, a pour rôle de détacher de la feuille thermoplastique l'objet fabriqué et, à cette fin, la saillie coupante au-dessus de la bordure de la cavité 57, correspond à l'épaisseur de la feuille thermoplastique.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: on commence par tirer la feuille thermoplastique vers l'avant au-dessus du moule où elle repose sur le bord supérieur de la lame 61. Puis on amène la platine à sa première position de fermeture, comme il est indiqué sur les fig. 3 et 6, pour serrer la feuille entre la face inférieure de cette platine et le bord supérieur de la lame, afin que celle-ci pénètre légèrement et entaille la feuille thermoplastique. En même temps, on maintient cette feuille à plat sur la platine, soit en faisant le vide, sur la face supérieure, soit en exerçant une pression sur la face inférieure, soit encore en combinant l'effet du vide sur la face supérieure avec la pression sur la face inférieure.
Cette première position de fermeture de la platine est définie par l'engagement du bras 50 au contact du plongeur 64 d'un cylindre à air 65 monté sur la plaque transversale 37, l'air sous pression qui sert à faire rentrer et sortir ce plongeur étant fourni par des tuyaux 66 et 67 reliés à des soupapes (non représentées), commandées par un dispositif conve nable de minuterie.
Le cycle de fonctionnement de l'appareil est amorcé quand le levier de commande se dirige vers la première position de fermeture, à l'aide d'un bras 68 fixé sur une extrémité de l'arbre 39 et muni d'une vis de réglage 69 qui agit sur le bouton 70 d'un microcommutateur 71 relié par un câble 72 à un dispositif d'obturateur servant à commander les soupapes.
Dès que la feuille - thermoplastique a atteint la température de moulage désirée, la minuterie qui a été réglée pour fixer la durée du chauffage, actionne les soupapes et inverse les impressions exercées sur la feuille thermoplastique, de manière que celle-ci puisse se déformer et épouser la forme de la cavité 57 du moule. Un tel déplacement de la feuille peut être réalisé soit en exerçant une pression sur la face supérieure, soit en faisant le vide sur la face inférieure, soit par les deux moyens réunis. On voit que pendant cette opération la feuille thermoplastique est bloquée au point qui correspond au pourtour extérieur de l'article façonné, par la légère pénétration de la lame (fig. 7).
Une fois que l'article est façonné par contact avec la cavité du moule relativement froid, on le détache de la feuille thermoplastique; pour cela on fait passer le bras 40 de la position représentée sur la fig. 3 à la position représentée sur la fig. 4, ce qui amène le levier de commande en position d'alignement, obligeant ainsi la lame à pénétrer complètement dans la feuille et à venir s'appliquer sur la platine. Ce déplacement est réalisé en actionnant le cylindre à air 65 pour ramener le plongeur 64 à la position de la fig. 4, ce qui permet à une butée réglable 73 portée par le bras 50 de venir au contact d'une barre d'arrêt 74 fixée, par exemple, par soudure au bord inférieur de la plaque transversale 37.
Cette butée 73 est avantageusement constituée par une vis à tête vissée dans ile bras 50 et munie d'un écrou de verrouillage 75 qui fixe sa position de réglage. La disposition du système de leviers articulés est telle que le mouvement de descente de la platine pour détacher l'article façonné est très peu important par rapport au déplacement angulaire du levier de commande 48. Lorsque l'on soulève la platine, une fois le cycle des opérations terminé, on peut envoyer de l'air sous pression sur la face inférieure de l'article façonné pour faciliter son dégagement du moule.
Comme il est représenté sur les - fig. 1 et 2, le socle 10 comporte sur un de ses côtés une boîte de commande 76 munie d'un élément 77 de réglage de la température, d'un commutateur 78, d'un élément 79 de commande par minuterie, et de lampes-témoins appropriées 80 et 81. Des éléments servant à assurer le vide ou à fournir de l'air sous pression sont logés dans le socle et on peut les atteindre par une porte 82.
I1 n'y a pas lieu de décrire davantage les organes de contrôle et les liaisons de ces organes avec les câbles, tuyaux et soupapes, étant donné que ces installations sont bien connues.
La fig. 9 représente une variante correspondant au cas où le système de leviers artioulés comprenant l'arbre 39, le bras de manivelle 42 et la tige de liaison 44 est actionné mécaniquement. A cette fin, un levier 83 fixé à l'arbre 39 pivote sur la tige de piston 84 d'un cylindre à air.85 pivotant sur une console 86 montée perpendiculairement sur un prolongement 87 de la plaque transversale 37. Ce cylindre comporte des tuyaux souples 88 et 89 reliés à une source d'air sous forte pression munie d'une soupape commandée par minuterie pour faire sortir et rentrer la tige de piston de manière à assurer la fermeture et l'ouverture de la platine.
Le rapport des pressions du cylindre à air 85 et du cylindre à air 65 est tel que la pression de maintien du plongeur 64 en position de sortie est supérieure à la pression de fermeture du cylindre 85, de sorte que le déplacement initial de fermeture de la platine est limité à la position irepré- sentée sur les fig. 6 et 7, où la lame coupante 61 pénètre partiellement dans la feuille thermoplastique 27, la fermeture complète qui permet de détacher la feuille ne pouvant avoir lieu que sous l'effet du retrait du plongeur 64 commandé par minuterie.
La fig. 10 représente une autre variante correspondant au cas où la commande de fermeture de la platine est effectuée entièrement à la main. Le bras 48a comporte une forme tubulaire et il supporte un arbre 90 muni d'une poignée tournante 91 fixée à une extrémité, et d'une came fixée à l'autre extrémité, cette came comportant une pièce supérieure 93 et une pièce inférieure 94. Un goujon d'arrêt 95 fixé sur l'arbre 88, et se déplaçant dans une fente 96 de la poignée 48a, sert à limiter la rotation de la poi gnée 91. Quand on abaisse le bras pour amener la platine à sa position initiale de fermeture, la came est disposée de telle façon que sa partie supérieure 93 touche la barre d'arrêt 74, ce qui limite le déplacement de la platine à la position représentée sur les fig. 6 et 7.
Une fois l'opération de façonnage terminée, on fait tourner la poignée 91 pour amener la partie inférieure 94 de la came, en contact avec la barre d'arrêt 74, comme il est représenté sur la fig. 2, après quoi on laisse le bras 48a descendre à sa position de fermeture complète pour amener la platine à la position de la fig. 8, où la lame 61 pénètre complètement dans la feuille thermoplastique pour détacher l'article façonné.