Dispositif de dosage pour distribuer des doses d'une matière plastique moulable
L'invention a pour objet un dispositif de dosage pour distribuer des doses d'une matière plastique moulable. Un dispositif de ce genre peut tre utilisé, par exemple, dans une machine pour appliquer des garnitures d'étanchéité flexibles en matière plastique à des capsules de fermeture, destinées à fermer hermétiquement des bouteilles, des flacons, des bocaux, des pots ou des récipients analogues.
I1 existe un certain nombre d'exemples ou d'applications pour lesquels il est désirable de débiter ou de déposer rapidement de la matière plastique moulable en charges dosées très exactement. C'est ainsi, par exemple, que des capsules pour bouteilles ou des organes d'obturation analogues sont munis de garnitures d'étanchéité en déposant directement des doses de matière thermoplastique dans des capsules de bouteilles après quoi la dose qui se trouve dans chaque capsule est moulée pour constituer la garniture d'étanchéisation de la capsule. Les doses individuelles de matière plastique sont très petites et ne représentent qu'une fraction de gramme environ. La dose doit tre d'ailleurs prévue en quantité suffisante pour garnir convenablement la capsule de la bouteille lors du moulage.
En outre, il est essentiel que la masse de la dose ne soit pas suf fisarnment grande pour gner ou entraver le moulage convenable ou pour tre refoulée sur le pourtour formant la jupe de la capsule ou pour provoquer une déperdition de la matière. I1 est facile de se rendre compte que comme les doses sont aussi petites qu'il vient d'tre dit, la quantité représentée par chaque dose est fortement critique car une faible variation par rapport à la quantité désirée se traduit par une notable erreur ou une imprécision non négligeable. De plus, les doses critiques doivent tre déposées dans les capsules individuelles à des vitesses élevées car la machine particulière dont il est question ici fonctionne de manière à façonner environ trois cents capsules par minute.
Un but de l'invention est de fournir un dispositif pour doser exactement et à une vitesse élevée une matière plastique moulable.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant des canaux communicants d'entrée et de sortie de la matière, un plongeur doseur à va-et-vient en travers du canal d'entrée, un plongeur débiteur à va-et-vient en travers du canal de sortie, le plongeur doseur étant agencé de manière à débiter une quantité déterminée de matière plastique depuis le canal d'entrée jusqu'au canal de sortie afin d'amener ainsi la quantité déterminée de matière dans le trajet de mouvement du plongeur débiteur, un premier organe pour imprimer un mouvement de va-et-vient aux plongeurs doseur et débiteur, un deuxième organe fermant la communication entre le canal d'entrée et le canal de sortie quand le plongeur doseur est ramené en arrière,
et un troisième organe associé avec le plongeur débiteur pour envoyer de l'air comprimé afin de détacher la matière plastique du plongeur débiteur.
Pour la facilité de sa compréhension et de sa réalisation industrielle, l'invention est plus complètement décrite ci-après, à titre d'exemple, en regard des dessins schématiques annexés dans lesquels:
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale du dispositif de dosage que montre la fig. 1, cette vue mettant en évidence le fonctionnement de l'organe doseur.
La fig. 3 est une vue semblable à la fig. 2 mais montrant une dose de matière plastique en cours de distribution à une capsule.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale d'une seconde forme d'exécution montrant la relation entre le plongeur doseur et un plongeur distributeur quand le premier se trouve dans sa position inférieure et fournit la matière au second en vue de son éjection par lui.
La fig. 5 est une vue semblable à la fig. 4, cette vue montrant cependant la relation du plongeur doseur et du plongeur débiteur quand ce dernier occupe sa position inférieure immédiatement avant l'éjection d'une dose.
La fig. 6 est une vue en coupe transversale verticale mettant en évidence la relation des éléments du plongeur débiteur tandis que la dose est éjectée du dispositif de dosage.
La fig. 7 est une vue en coupe transversale horizontale selon la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en coupe transversale verticale partielle montrant l'extrémité libre du plongeur débiteur et la relation avec lui de l'extrémité de la tige de valve avec laquelle ce plongeur est associé au stade du cycle opératoire que montre la fig. 6.
La fig. 9 est une vue en coupe partielle selon la ligne 9-9 de la fig. 4.
La fig. 10 est une vue en coupe partielle selon la ligne 10-10 de la fig. 5.
La fig. 11 est une vue en plan de l'extrémité inférieure du plongeur débiteur.
Le dispositif de dosage M représenté dans les fig. 1 à 3 comprend un bâti vertical 38 supporté par la machine pour garnir les capsules de fermeture. Le dispositif de dosage comprend un corps 39 disposé en porte à faux par rapport à la partie marginale encochée du convoyeur à table tournante 14 de la machine. Cette table tournante 14 tourne dans un anneau de maintien 22 et comporte des encoches marginales 20 pour recevoir et supporter des capsules C qui reçoivent la dose L de matière thermoplastique. Le bloc 39 est muni d'un canal d'entrée 40 qui communique avec un canal 41 ménagé dans l'accouplement 27. Sur l'extrémité supérieure du bâti 38 sont montés des organes 42 formant les tourillons d'un arbre pivotant 43 sur lequel est fixé un culbuteur 44. Ce dernier est muni de bras s'étendant en direction opposée, le bras 45 dirigé vers l'arrière et le bras 46 dirigé vers l'avant.
Le culbuteur 44 est disposé entre les organes 42 et au-dessus du bloc 39. Un plateau de guidage 47 est relié au bâti 38 à quelque distance dans le sens vertical par rapport au bloc 39. Un plongeur mesureur 48 à va-et-vient vertical traverse le plateau de guidage et pénètre dans un orifice qui traverse le bloc 39. Au cours de son mouvement de descente, le plongeur doseur croise l'extrémité de sortie du canal d'entrée 40.
L'extrémité supérieure du plongeur 48 est reliée par une biellette 49 au bras 45 du culbuteur 44.
Comme représenté dans les fig. 2 et 3, un canal de sortie 50 est ménagé dans le corps 39 et s'étend dans un plan différent ou à un niveau situé juste au-dessous du canal d'entrée 40 en communication avec l'orifice dans lequel pénètre le plongeur 48. L'extrémité d'entrée du canal de sortie et l'extrémité de sortie du canal d'entrée se trouvent sur les côtés opposés de l'orifice dans lequel pénètre le plongeur doseur. Le canal de sortie 50 s'étend vers l'avant et présente une certaine déclivité. Son extrémité de sortie se termine à la hauteur de la face interne ou de la surface s'étendant verticalement du bloc 39.
Comme le montrent les fig. 2 et 3, un clapet de retenue 51 pouvant fléchir vers le bas est monté à coulissement dans le bloc 39 dans l'alignement du plongeur 48 et au-dessous du canal d'entrée 40. Ce clapet 51 est normalement sollicité de bas en haut par un ressort de compression 52 pour obturer l'entrée donnant accès au canal de sortie 50, cette obturation se produisant quand le plongeur 48 se trouve en position relevée, comme le montre la fig. 3. De cette façon, l'écoulement de la matière plastique dans le canal de sortie 50 est assuré et tout reflux de cette matière à partir de ce canal de sortie est empché.
Comme le montrent également les fig. 2 et 3, un plongeur débiteur 53 est prévu, ce plongeur étant monté pour pouvoir aller et venir verticalement le long de la face verticale du bloc 39. Ce plongeur débiteur 53 traverse le plateau de guidage 47 et est supporté par lui ainsi que par un bloc 54 formant pont, ce dernier étant fixé à la face du bloc 39 situé au-dessus de l'extrémité d'écoulement du canal de sortie 50. Lors du mouvement descendant du plongeur débiteur, ce dernier intersectionne et croise l'extrémité d'écoulement du canal de sortie. L'extrémité supérieure du plongeur débiteur est reliée par une biellette 55 au bras 46 dirigé vers l'avant du culbuteur 44.
Les parties marginales encochées du convoyeur 14 à table tournante de la machine à garnir des capsules passent au-dessous du bloc 39 pour amener successivement les capsules C au-dessous et dans l'alignement du plongeur débiteur 53. Un canal à air 56 s'étend à travers le bloc 54 formant pont. De l'air comprimé empruntant ce canal est amené par un conduit d'alimentation 57. L'extrémité de sortie du canal à air est placée à l'opposé du côté extérieur du plongeur débiteur 53 et ce dernier est muni d'un canal 58 formant évent dont l'extrémité de sortie débouche vers le bas à travers l'extrémité inférieure du plongeur débiteur. Comme représenté dans la fig. 3, l'extrémité d'admission du canal 58 formant évent est amenée en communication avec le canal à air 56 quand le plongeur débiteur s'approche de la limite de son mouvement descendant et atteint cette limite.
Comme représenté par la fig. 1, un bras de levier 59 est fixé à l'extrémité de l'arbre pivotant 43. Ce bras de levier 59 est relié par une biellette 60 avec un volant 61 qui, en tournant, provoque un mouvement du culbuteur 44 et un va-et-vient du plongeur doseur 48 et du plongeur débiteur 53. Le volant 61 tourne en synchronisme par rapport au mouvement de rotation du convoyeur 14 à table tournante tandis que les interventions des plongeurs doseur et débiteur sont agencées de façon que des doses individuelles de matière plastique chauffée soient distribuées à des capsules successives.
Le dispositif de dosage M fonctionne de la manière suivante: une matière thermoplastique moulable ramollie par la chaleur et ayant subi la fusion est distribuée par le canal 41 du raccord 27 au canal d'entrée 40 à une vitesse propre à maintenir ce canal rempli de cette matière. Comme le montre la fig. 2, le plongeur doseur 48, lors de sa course descendante, intersectionne l'extrémité d'écoulement du canal d'entrée et pousse ainsi de haut en bas une quantité déterminée de la matière plastique dans le canal de sortie 50, le clapet 51 fléchissant et se déplaçant vers le bas sous l'action du mouvement de la matière. Ce clapet 51 contribue également au transfert de la matière vers le canal de sortie.
Ce refoulement de la matière dans le canal de sortie a pour conséquence qu'une dose analogue L est refoulée depuis l'extrémité d'écoulement du canal de sortie et au-dessous du plongeur débiteur 53 qui est soulevé à ce moment-là. La dose L affecte la forme d'un globule de matière plastique chauffée. On conçoit que le diamètre du canal d'entrée, le diamètre de l'orifice du bloc 39 dans lequel pénètre le plongeur doseur (et le diamètre du plongeur qui se trouve par rapport à lui dans une certaine relation), ainsi que le diamètre du canal de sortie, sont choisis de ma nière à fournir une dose L représentant la quantité déterminée désirée de matière dont on a besoin.
Quand (comme le montre la fig. 3) le plongeur doseur 48 est ramené en arrière par un déplacement ascendant, le ressort 52 fait que le clapet 51 obture l'extrémité d'admission du canal 50 en empchant par là mme tout reflux de la matière dans le canal de sortie ou la perturbation ou réduction de la dose de matière extrudée L.
Tandis que le rappel vers le haut du plongeur mesureur 48 se produit, la course descendante du plongeur débiteur 53 a lieu. Le mouvement descendant du plongeur débiteur 53 intercepte la dose extrudée L de matière plastique chauffée placée sur le côté du bloc 39 et l'entraîne vers la capsule C que le convoyeur 14 à table tournante a amenée d'alignement avec le plongeur débiteur et au-dessous de celui-ci. Au moment où ce plongeur atteint la limite inférieure de sa course de travail, le canal 58 formant évent est mis en communication avec le canal à air 56 du bloc 54 puis un jet d'air comprimé est envoyé à travers cet évent et agit pour séparer la dose L du plongeur débiteur pour la faire tomber dans la capsule qui se trouve au-dessous (voir la fig. 3).
Ces opérations de mesure et de distribution de la matière plastique se répètent de manière à coïncider avec l'arrivée de capsules successives C tandis qu'elles sont amenées par le convoyeur 14 à table tournante au dispositif de dosage M.
Le plongeur doseur 48 est monté dans un orifice 120 qui s'étend verticalement à travers le bloc 122. Cet orifice 120 est en communication avec l'extrémité de sortie du canal d'entrée 40 aboutissant au raccord 27 d'un dispositif de conditionnement de la matière plastique. Le plongeur doseur est entouré d'une garniture 124 logée dans une creusure ménagée dans le bloc 122, cette garniture étant constituée de préférence par une matière résistant bien à la chaleur comme l'amiante. Une rondelle 126 est montée du côté inférieur de cette garniture 124 et une bride comportant un bossage 130 confine cette garniture 124 de l'autre côté. Cette bride est munie d'un orifice pour permettre au plongeur doseur de le traverser à joint précis, et la bride est fixée à la partie supérieure du bloc par des vis 132.
Comme représenté dans les fig. 4 et 5, le bloc 122 est pourvu d'un canal de sortie 50. Un clapet 51 soumis à un ressort de compression 52 est monté dans l'orifice 120 et placé par rapport au plongeur doseur et au canal de sortie de la mme manière que décrit ci-avant. Le plongeur doseur va et vient verticalement grâce à l'action d'un culbuteur 44, ce culbuteur étant actionné par la transmission mécanique. A titre de variante, ce culbuteur 44 peut tre relié à n'importe quel organe d'actionnement convenable capable de lui imprimer un mouvement de culbubement.
La différence essentielle du dispositif de dosage M' par comparaison avec le dispositif de dosage M précédemment décrit intéresse le plongeur débiteur et les organes associés à lui et qui sont désignés par D. En fait, l'ensemble du plongeur débiteur qui est décrit ci-après convient particulièrement bien pour distribuer des doses de polyéthylène qui est une matière très visqueuse à la température de traitement, c'est-à-dire à une température approximative de 185G C.
L'ensemble D du piston débiteur comprend un coulisseau externe 134 affectant la forme d'un manchon creux ayant une configuration carrée ou à côtés plats sur sa périphérie externe (fig. 7). Ce coulisseau 134 est traversé de part en part par un alésage circulaire 136; il est monté pour pouvoir aller et venir verticalement dans un organe de guidage 138 dont l'intérieur comporte un orifice vertical 140 le traversant. Comme le montrent les fig. 4, 5, 9 et 10, L'organe de guidage 138 est fixé au côté du bloc 122 près de son extrémité supérieure.
Comme représenté dans les fig. 4 à 6, la paroi latérale du coulisseau externe 134 comporte un orifice 142 le traversant, et l'organe de guidage 138 est muni d'un orifice 144 intéressant une de ses parois, ce dernier orifice comportant un conduit 146 communiquant avec une source d'air comprimé (non représentée) afin d'assurer une alimentation à une certaine température.
Comme représenté également dans les fig. 4 et 5, un coulisseau interne 148 traverse l'alésage 136 du coulisseau externe 134 pour exécuter un mouvement relatif par rapport à lui ainsi qu'un mouvement conjointement à lui, comme ceci est décrit plus complètement ci-après.
Le coulisseau interne 148 fait saillie au-delà des extrémités supérieure et inférieure du coulisseau externe 134.
L'extrémité supérieure du coulisseau interne est reliée à la biellette 55 elle-mme reliée au culbuteur 44. Le coulisseau interne ménage une partie 150 de diamètre plus grand en vue de son ajustement à joint précis dans l'alésage 136 du coulisseau externe 134. Cette partie 150 est placée à l'intérieur du coulisseau externe 134 pour coopérer avec l'orifice 142 et faire office de valve à air, comme ceci est décrit ci-après. La surface comprise entre le coulisseau externe 134 et la partie du coulisseau interne située au-dessus de la partie 150 de diamètre plus grand est obturée par un écrou 152 à filetage externe vissé dans une partie à filetage prévue sur le diamètre interne de l'extrémité supérieure du coulisseau externe 134. Cet écrou 152 comporte un alésage central permettant au coulisseau interne 148 de passer à travers lui.
L'épaisseur de paroi de l'écrou 152 ménage un épaulement 154 s'étendant jusque dans le trajet de la partie 150 pour ménager une butée d'arrt capable de limiter le mouvement relatif entre les coulisseaux interne et externe à cette extrémité supérieure de l'ensemble.
Comme le montrent les fig. 4, 5 et 7, le coulisseau interne 148 est muni de côtés plats opposés 156 et 156' sur la partie 158 de sa longueur. Une creusure annulaire 159 est ménagée entre les sections 150 et 158 en réduisant le diamètre du coulisseau interne dans cette région intermédiaire. La creusure 159 a une hauteur égale au diamètre d'une tuyère 142. Le reste de la longueur du coulisseau interne est ensuite façonné selon un diamètre réduit pour ménager une section 160 se terminant par une section 162 ayant un diamètre encore plus réduit.
L'extrémité 164 de la section 162 (fig. 8) est conique. La section 160 est munie sur ses côtés opposés de méplats semblables aux méplats prévus sur la section 154. Si désiré, la section 160 peut tre cylindrique dans toute sa longueur mais avoir un diamètre réduit pour ménager un jeu suffisant pour livrer passage à l'air entre ses côtés et le plongeur débiteur 166 qui l'entoure. Comme ceci est décrit plus complètement ci-après, la section 162 et son extrémité 164 font office de pointeau.
L'extrémité inférieure du coulisseau externe 134 comporte, fixé à lui, le plongeur débiteur 166 qui est muni d'un alésage central 168 dans lequel ce coulisseau interne ou ses sections de diamètre réduit 160 et 162 se logent pour pouvoir s'y mouvoir. Comme le montrent les fig. 4, 5, 6, 9 et 10, l'éjecteur 166 est pourvu à son extrémité supérieure d'une partie 170 à filetage externe placée immédiatement au-dessus d'une bride 172. L'éjecteur 166 présente un filetage et est vissé dans l'extrémité inférieure du coulisseau externe 134, l'importance du vissage étant limitée quand la bride 172 bute contre l'extrémité du coulisseau. Ainsi, l'éjecteur 166 constitue le prolongemment du coulisseau externe 134. En raison des différents diamètres internes le coulisseau externe et son prolongement forment deux pièces séparées qui sont fixées l'une à l'autre.
Comme représenté clairement par la fig. 8, l'extrémité inférieure de l'éjecteur 166 présente une paroi amincie et allant en diminuant graduellement vers l'intérieur, comme figuré en 174, et se termine par une paroi annulaire 176 ayant un diamètre interne plus petit que celui de l'alésage 168. La paroi annulaire 176 a un diamètre interne calculé pour lui permettre de recevoir l'extrémité 164 de la partie formant pointeau du coulisseau interne selon un ajustement précis et étanche à l'air.
Comme représenté dans les fig. 4, 5, 9 et 10, l'éjecteur 166 est monté pour exécuter un mouvement vertical dans un organe de guidage inférieur 178 qui est fixé à la face du bloc 122 près de son extrémité inférieure. Bien que les organes de guidage supérieur 138 et inférieur 178 puissent constituer des guides formant un seul organe, il est préférable pour la commodité de la fabrication de les constituer par des pièces séparées comme représenté, afin de faire face aux différents diamètres du coulisseau externe et de son prolongement 166. L'organe de guidage 178 est muni d'un orifice 180 s'étendant horizontalement, traversant sa paroi interne dans l'alignement du canal de sortie 50. L'alésage interne 172 de l'organe de guidage 178 dans lequel se loge l'éjecteur 166 pour pouvoir y coulisser est muni à son extrémité inférieure d'un orifice 184 de diamètre réduit.
Le diamètre interne de cet orifice est dimensionné de manière à recevoir l'extrémité annulaire 176 de l'éjecteur 166 sans serrage exagéré quand le coulisseau externe et l'éjecteur 166 se trouvent dans la position la plus basse, c'est-à-dire la position d'éjection, comme représenté dans la fig. 10.
Comme le montrent les fig. 9 et 10, l'organe de guidage inférieur 178 est supporté par le bloc 122 entre une paire de plaques de support 186 et 186'latéralement espacées. Ces plaques sont munies d'orifices à travers lesquels s'étendent, en vue de leur mise en position dans des orifices alignés du bloc 122, deux éléments chauffants 188 et 188'destinés à maintenir une température élevée dans la région entourant le canal parcouru par la matière plastique tandis qu'elle est transférée dans le dispositif de dosage jusqu'au point de dépôt en vue de sa distribution.
Comme indiqué précédemment, le coulisseau interne 148 est monté pour pouvoir se mouvoir avec le coulisseau externe 134 ainsi que pour exécuter un mouvement relatif par rapport à lui. Comme le montrent les fig. 9 et 10, l'organe de guidage 138 dans lequel est monté le coulisseau externe 134 pour exécuter un mouvement de va-et-vient vertical comporte deux paires d'embrayages disposés à l'opposé l'un de l'autre et destinés à maintenir momentanément le coulisseau externe tout en permettant au coulisseau interne de se déplacer par rapport au précédent. Ces embrayages sont montés sensiblement au mme niveau que le conduit 146 qui pénètre dans le bloc de guidage 138 mais sont placés approximativement à 900 par rapport à la position du conduit à air comprimé me.
Chacun de ces embrayages comprend un manchon de guidage annulaire 190 logé dans un orifice horizontal pratiqué dans l'organe de guidage. Dans chaque manchon d'embrayage se trouve une bille 192 placée à l'ex trémité inférieure en vue de son engagement avec la paroi du coulisseau externe 134. Cette bille 192 est pressée avec une certaine flexibilité contre la paroi du coulisseau externe par un ressort 194. L'intensité de la charge exercée par ce ressort peut tre réglée par une vis 196. La paroi du coulisseau externe 134 est munie de rainures 198 disposées à l'opposé l'une de l'autre et destinées à coopérer avec les billes 192 soumises à la charge du ressort 194.
Afin de réduire au minimum l'usure de la surface de l'organe de guidage inférieur 178 dans le voisinage de l'orifice 184 à l'endroit où la paroi environnante porte contre l'extrémité de l'éjecteur 166, une butée 200 formant limite de course est prévue à quelque distance de cette surface. Cette butée est constituée par l'extrémité supérieure de l'écrou 172 quand il est attaqué par l'extrémité inférieure de la section 158.
Le fonctionnement de l'ensemble D de piston débiteur est décrit ci-après: Comme le montre la fig. 4, quand le plongeur mesureur 48 s'est abaissé et a refoulé la matière plastique hors de l'extrémité d'écoulement du canal de sortie 50, la dose de matière plastique se trouve dans l'alésage 182 de l'organe de guidage 178 juste en avant de l'éjecteur 166. A ce stade du fonctionnement, et si l'on suppose que l'ensemble D du plongeur débiteur se trouve en position relevée, l'extrémité 164 du coulisseau interne est placée dans l'orifice prévu à l'extrémité inférieure de l'éjecteur 166, ce qui constitue une extrémité fermée pour ce dernier.
Quand le culbuteur 44 déplace de haut en bas le coulisseau interne 148, l'extrémité inférieure de sa section 158 agit sur l'écrou 172 qui relie le coulisseau externe 134 à son prolongement 166, de sorte que ce coulisseau externe et l'éjecteur 166 se meuvent vers le bas avec le coulisseau interne. I1 en résulte que la dose de matière plastique L est refoulée hors de l'orifice 184 prévu à l'extrémité inférieure de l'organe de guidage 178. Quand ceci se produit et que le coulisseau externe 134 s'est déplacé depuis la position que montre la fig. 9 jusqu' à la position représentée par la fig. 10, les billes 192 des embrayages pénètrent dans les rainures 198 et agissent pour maintenir momentanément en position abaissée le coulisseau externe et l'éjecteur 166 qui en est solidaire.
A ce stade du cycle opératoire et comme le montre la fig. 5, la section 150 du coulisseau interne recouvre l'orifice 142 pour intercepter l'arrivée d'air comprimé chauffé.
Quand le coulisseau interne 148 est ramené en arrière vers la position supérieure par l'action du culbuteur 44, l'embrayage maintient l'éjecteur 166 dans la position abaissée que montrent les fig. 5 et 10 avec l'organe de guidage 178 pendant un court laps de temps avant que le coulisseau externe et l'éjecteur qui en est solidaire ne soient également ramenés en arrière jusqu'à la position supérieure.
Comme le montre la fig. 6 quand le coulisseau interne 148 s'élève, l'orifice 142 est démasqué et placé dans l'alignement de la creusure 159, de sorte que l'air comprimé chauffé s'écoule le long des côtés des sections 158, 160 et 162 du coulisseau interne jusqu'à l'orifice maintenant ouvert qui se trouve dans l'extrémité inférieure de l'éjecteur 166 maintenant ouvert et agit pour éjecter le globule ou dose L de matière plastique à partir de l'extrémité ouverte de l'organe de guidage 178. Les méplats 156 et 156' prévus sur la section 158 et les méplats prévus sur les côtés de la section 160 ménagent les canaux de communication depuis l'orifice 142 jusqu'à l'orifice 184 situé à l'extrémité de l'organe de guidage 178, la section 162 et sa partie terminale 164 coopérant avec l'orifice placé à l'extrémité de l'éjecteur pour agir à la manière d'un pointeau.
Lors de la continuation du mouvement ascendant du coulisseau interne 148, l'épaulement 154 constitué par l'écrou 152 est attaqué, de sorte que le coulisseau interne entraîne avec lui le coulisseau externe 134 ainsi que l'éjecteur 166 qui est fixé à lui. Le cycle opératoire se repète avec le va-etvient alterné du plongeur doseur 48 et de l'ensemble D du plongeur débiteur.
I1 découle de la lecture de la description qui précède que la partie formant pointeau du coulisseau interne coopère avec l'éjecteur pour constituer un poinçon fermé pour l'extrémité du plongeur débiteur afin d'intercepter la charge présentée par l'extrémité d'écoulement du canal de sortie 50. La partie formant pointeau et l'éjecteur entraînent la charge de matière à travers l'orifice 184 de l'organe de guidage inférieur 178. L'extrémité conique 164 semblable à un goujon ainsi que la configuration représentée de l'extrémité (174, 176) de l'éjecteur coopèrent avec la configuration représentée de l'organe de guidage entourant l'orifice 184 pour ménager un bord mince à profil anguleux à l'intersection, ce qui fait qu'il est beaucoup plus facile pour le jet d'air chauffé de séparer la dose de l'organe de guidage.
La surface présentée au jet d'air pour séparer le charge de la paroi entourant l'orifice 184 est très mince et comparativement petite. I1 en résulte que bien que la matière plastique puisse tre très visqueuse, la disposition représentée permet à des doses de matière d'tre rapidement débitées et promptement sectionnées, autrement dit séparées du dispositif de dosage et de distribution.
Dosing device for dispensing doses of a moldable plastic material
The invention relates to a metering device for dispensing doses of a moldable plastic material. A device of this type can be used, for example, in a machine for applying flexible sealing gaskets made of plastic material to closure caps, intended to hermetically close bottles, flasks, jars, jars or containers. analogues.
There are a number of examples or applications for which it is desirable to rapidly debit or deposit moldable plastic in very precisely metered loads. Thus, for example, bottle caps or similar closure members are provided with sealing gaskets by directly depositing doses of thermoplastic material in bottle caps after which the dose which is in each capsule is molded to form the seal for the capsule. The individual doses of plastic are very small and represent only a fraction of a gram. The dose must moreover be provided in a sufficient quantity to suitably fill the cap of the bottle during molding.
In addition, it is essential that the mass of the dose is not sufficiently large to hinder or hinder the proper molding or to be pushed back on the periphery forming the skirt of the capsule or to cause a loss of the material. It is easy to see that since the doses are as small as just said, the amount represented by each dose is highly critical because a small variation from the desired amount results in a noticeable error or error. non-negligible imprecision. In addition, the critical doses must be deposited in the individual capsules at high speeds because the particular machine in question here operates in such a way as to shape approximately three hundred capsules per minute.
An object of the invention is to provide a device for accurately metering at a high speed a moldable plastic material.
The device according to the invention is characterized in that it comprises a body comprising communicating inlet and outlet channels for the material, a dosing plunger back and forth across the inlet channel, a debtor plunger. back and forth across the outlet channel, the metering plunger being arranged to deliver a determined quantity of plastic material from the inlet channel to the outlet channel in order thereby to supply the determined quantity of material in the movement path of the debtor plunger, a first member for imparting a back and forth movement to the metering and debtor plungers, a second member closing the communication between the inlet channel and the outlet channel when the metering plunger is brought back,
and a third member associated with the debtor plunger for sending compressed air to detach the plastic material from the debtor plunger.
For ease of understanding and industrial production, the invention is described more fully below, by way of example, with reference to the appended schematic drawings in which:
Fig. 1 is a side elevational view of a first embodiment.
Fig. 2 is a vertical sectional view of the metering device shown in FIG. 1, this view showing the operation of the metering member.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 but showing a dose of plastic being dispensed to a capsule.
Fig. 4 is a vertical sectional view of a second embodiment showing the relationship between the metering plunger and a dispensing plunger when the former is in its lower position and supplies material to the latter for ejection by it.
Fig. 5 is a view similar to FIG. 4, this view showing, however, the relationship of the dosing plunger and the debtor plunger when the latter occupies its lower position immediately before the ejection of a dose.
Fig. 6 is a vertical cross-sectional view showing the relationship of the elements of the delivery plunger as the dose is ejected from the metering device.
Fig. 7 is a horizontal cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG. 6.
Fig. 8 is a partial vertical cross-sectional view showing the free end of the debtor plunger and the relation to it of the end of the valve stem with which this plunger is associated at the stage of the operating cycle shown in FIG. 6.
Fig. 9 is a partial sectional view taken along line 9-9 of FIG. 4.
Fig. 10 is a partial sectional view taken along line 10-10 of FIG. 5.
Fig. 11 is a plan view of the lower end of the debtor plunger.
The metering device M shown in fig. 1 to 3 comprises a vertical frame 38 supported by the machine for lining the closure caps. The metering device comprises a body 39 disposed cantilevered with respect to the notched marginal portion of the turntable conveyor 14 of the machine. This turntable 14 rotates in a retaining ring 22 and comprises marginal notches 20 for receiving and supporting capsules C which receive the dose L of thermoplastic material. The block 39 is provided with an inlet channel 40 which communicates with a channel 41 formed in the coupling 27. On the upper end of the frame 38 are mounted members 42 forming the journals of a pivoting shaft 43 on which is attached a rocker arm 44. The latter is provided with arms extending in the opposite direction, the arm 45 directed towards the rear and the arm 46 directed towards the front.
The rocker arm 44 is disposed between the members 42 and above the block 39. A guide plate 47 is connected to the frame 38 at some distance in the vertical direction with respect to the block 39. A measuring plunger 48 to and fro vertical crosses the guide plate and enters an orifice which passes through the block 39. During its downward movement, the metering plunger crosses the outlet end of the inlet channel 40.
The upper end of the plunger 48 is connected by a link 49 to the arm 45 of the rocker arm 44.
As shown in fig. 2 and 3, an outlet channel 50 is formed in the body 39 and extends in a different plane or at a level located just below the inlet channel 40 in communication with the orifice into which the plunger 48 enters. The inlet end of the outlet channel and the outlet end of the inlet channel are on opposite sides of the port into which the metering plunger enters. The outlet channel 50 extends forwards and has a certain slope. Its outlet end terminates at the height of the internal face or the vertically extending surface of the block 39.
As shown in Figs. 2 and 3, a downward deflecting check valve 51 is slidably mounted in block 39 in line with plunger 48 and below inlet channel 40. This valve 51 is normally biased from bottom to top. by a compression spring 52 to close the inlet giving access to the outlet channel 50, this closing occurring when the plunger 48 is in the raised position, as shown in FIG. 3. In this way, the flow of the plastic material in the outlet channel 50 is ensured and any backflow of this material from this outlet channel is prevented.
As also shown in Figs. 2 and 3, a debtor plunger 53 is provided, this plunger being mounted to be able to move back and forth vertically along the vertical face of the block 39. This debtor plunger 53 passes through the guide plate 47 and is supported by it and by a block 54 forming a bridge, the latter being fixed to the face of the block 39 located above the flow end of the outlet channel 50. During the downward movement of the debtor plunger, the latter intersects and crosses the end of outlet channel flow. The upper end of the debtor plunger is connected by a link 55 to the arm 46 directed towards the front of the rocker arm 44.
The notched marginal portions of the turntable conveyor 14 of the capsule filling machine pass below the block 39 to successively bring the capsules C below and into alignment with the debtor plunger 53. An air channel 56 s' extends through the bridge block 54. Compressed air passing through this channel is supplied by a supply duct 57. The outlet end of the air channel is placed opposite the outer side of the debtor plunger 53 and the latter is provided with a channel 58. forming a vent, the outlet end of which opens out downwards through the lower end of the debtor plunger. As shown in fig. 3, the inlet end of the vent channel 58 is brought into communication with the air channel 56 when the debtor plunger approaches the limit of its downward movement and reaches that limit.
As represented by fig. 1, a lever arm 59 is fixed to the end of the pivoting shaft 43. This lever arm 59 is connected by a link 60 with a flywheel 61 which, by turning, causes movement of the rocker arm 44 and a va- back and forth of the dosing plunger 48 and the debtor plunger 53. The handwheel 61 rotates in synchronism with the rotational movement of the turntable conveyor 14 while the interventions of the metering and debtor plungers are arranged so that individual doses of material heated plastic are distributed to successive capsules.
The metering device M operates as follows: a heat-softened and melted moldable thermoplastic material is distributed through the channel 41 of the connector 27 to the inlet channel 40 at a speed suitable for keeping this channel filled with this. matter. As shown in fig. 2, the metering plunger 48, on its downward stroke, intersects the flow end of the inlet channel and thus pushes up and down a determined quantity of the plastic material into the outlet channel 50, the valve 51 bending downward. and moving downward under the action of the movement of matter. This valve 51 also contributes to the transfer of material to the outlet channel.
This pushing back of the material into the outlet channel results in a similar dose L being discharged from the flow end of the outlet channel and below the delivery plunger 53 which is lifted at this time. Dose L affects the shape of a heated plastic globule. It will be understood that the diameter of the inlet channel, the diameter of the orifice of the block 39 into which the metering plunger enters (and the diameter of the plunger which is in relation to it in a certain relation), as well as the diameter of the outlet channel, are chosen so as to provide a dose L representing the desired determined quantity of material which is needed.
When (as shown in FIG. 3) the dosing plunger 48 is brought back by an upward movement, the spring 52 causes the valve 51 to close the inlet end of the channel 50, thereby preventing any backflow of the gas. material in the outlet channel or disturbance or reduction in the dose of extruded material L.
While the upward recall of the measuring plunger 48 occurs, the downward stroke of the debit plunger 53 takes place. The downward movement of the debtor plunger 53 intercepts the extruded dose L of heated plastic material placed on the side of the block 39 and drives it towards the capsule C which the turntable conveyor 14 has brought into alignment with the debtor plunger and beyond. below it. When this plunger reaches the lower limit of its working stroke, the vent channel 58 is placed in communication with the air channel 56 of the block 54 then a jet of compressed air is sent through this vent and acts to separate the dose L of the debtor plunger to drop it into the capsule below (see fig. 3).
These operations of measuring and distributing the plastic material are repeated so as to coincide with the arrival of successive capsules C while they are brought by the conveyor 14 with a turntable to the metering device M.
The metering plunger 48 is mounted in an orifice 120 which extends vertically through the block 122. This orifice 120 is in communication with the outlet end of the inlet channel 40 leading to the fitting 27 of a conditioning device. plastic. The metering plunger is surrounded by a gasket 124 housed in a recess made in the block 122, this gasket preferably consisting of a material which is highly resistant to heat, such as asbestos. A washer 126 is mounted on the lower side of this gasket 124 and a flange comprising a boss 130 confines this gasket 124 on the other side. This flange is provided with an orifice to allow the dosing plunger to pass through it with a precise seal, and the flange is fixed to the upper part of the block by screws 132.
As shown in fig. 4 and 5, the block 122 is provided with an outlet channel 50. A valve 51 subjected to a compression spring 52 is mounted in the orifice 120 and placed relative to the metering plunger and to the outlet channel in the same way. as described above. The metering plunger moves back and forth vertically through the action of a rocker arm 44, this rocker arm being actuated by the mechanical transmission. As a variant, this rocker arm 44 can be connected to any suitable actuator capable of imparting a tumbling movement to it.
The essential difference of the metering device M 'by comparison with the metering device M previously described concerns the debtor plunger and the organs associated with it and which are designated by D. In fact, the entire debtor plunger which is described below. after is particularly suitable for dispensing doses of polyethylene which is a very viscous material at the treatment temperature, that is to say at an approximate temperature of 185G C.
The delivery piston assembly D includes an outer slide 134 in the form of a hollow sleeve having a square or flat-sided configuration on its outer periphery (Fig. 7). This slide 134 is crossed right through by a circular bore 136; it is mounted to be able to move back and forth vertically in a guide member 138, the interior of which has a vertical orifice 140 passing therethrough. As shown in Figs. 4, 5, 9 and 10, Guide member 138 is attached to the side of block 122 near its upper end.
As shown in fig. 4 to 6, the side wall of the outer slide 134 comprises an orifice 142 passing therethrough, and the guide member 138 is provided with an orifice 144 affecting one of its walls, the latter orifice comprising a duct 146 communicating with a source of compressed air (not shown) in order to ensure a supply at a certain temperature.
As also shown in Figs. 4 and 5, an inner slider 148 passes through the bore 136 of the outer slider 134 to effect relative movement with respect to it as well as movement together with it, as will be described more fully below.
The inner slider 148 protrudes beyond the upper and lower ends of the outer slider 134.
The upper end of the internal slide is connected to the link 55 itself connected to the rocker arm 44. The internal slide has a portion 150 of larger diameter for the purpose of its precise joint adjustment in the bore 136 of the external slide 134. This part 150 is placed inside the outer slide 134 to cooperate with the orifice 142 and act as an air valve, as described below. The surface between the outer slide 134 and the part of the inner slide located above the portion 150 of larger diameter is sealed by a nut 152 with an external thread screwed into a threaded portion provided on the internal diameter of the end. upper of the outer slide 134. This nut 152 has a central bore allowing the inner slide 148 to pass through it.
The wall thickness of the nut 152 provides a shoulder 154 extending into the path of the portion 150 to provide a stopper capable of limiting the relative movement between the inner and outer sliders at this upper end of the. 'together.
As shown in Figs. 4, 5 and 7, the internal slide 148 is provided with opposing flat sides 156 and 156 'along part 158 of its length. An annular recess 159 is formed between the sections 150 and 158 by reducing the diameter of the internal slide in this intermediate region. The recess 159 has a height equal to the diameter of a nozzle 142. The remainder of the length of the internal slider is then shaped to a reduced diameter to provide a section 160 ending in a section 162 having an even smaller diameter.
The end 164 of the section 162 (Fig. 8) is tapered. The section 160 is provided on its opposite sides with flats similar to the flats provided on the section 154. If desired, the section 160 can be cylindrical in its entire length but have a reduced diameter to provide sufficient clearance to allow air passage. between its sides and the debtor plunger 166 which surrounds it. As will be described more fully below, section 162 and its end 164 act as a needle.
The lower end of the outer slide 134 comprises, attached to it, the debtor plunger 166 which is provided with a central bore 168 in which this inner slide or its reduced diameter sections 160 and 162 are housed in order to be able to move therein. As shown in Figs. 4, 5, 6, 9 and 10, the ejector 166 is provided at its upper end with a part 170 with an external thread placed immediately above a flange 172. The ejector 166 has a thread and is screwed into it. the lower end of the outer slide 134, the amount of screwing being limited when the flange 172 abuts against the end of the slide. Thus, the ejector 166 constitutes the extension of the outer slide 134. Due to the different internal diameters, the outer slide and its extension form two separate parts which are fixed to one another.
As clearly represented by FIG. 8, the lower end of the ejector 166 has a thinned and gradually decreasing inward wall, as shown at 174, and terminates in an annular wall 176 having an internal diameter smaller than that of the bore 168. The annular wall 176 has an internal diameter calculated to enable it to receive the end 164 of the needle portion of the internal slide in a precise and airtight fit.
As shown in fig. 4, 5, 9 and 10, the ejector 166 is mounted for vertical movement in a lower guide member 178 which is fixed to the face of the block 122 near its lower end. Although the upper 138 and lower 178 guide members may constitute guides forming a single member, it is preferable for the convenience of manufacture to constitute them as separate pieces as shown, in order to cope with the different diameters of the outer slide and its extension 166. The guide member 178 is provided with an orifice 180 extending horizontally, passing through its internal wall in line with the outlet channel 50. The internal bore 172 of the guide member 178 in which accommodates the ejector 166 so as to be able to slide therein is provided at its lower end with an orifice 184 of reduced diameter.
The internal diameter of this orifice is dimensioned so as to receive the annular end 176 of the ejector 166 without undue tightening when the outer slide and the ejector 166 are in the lowest position, i.e. the ejection position, as shown in fig. 10.
As shown in Figs. 9 and 10, the lower guide member 178 is supported by the block 122 between a pair of laterally spaced support plates 186 and 186 '. These plates are provided with orifices through which extend, with a view to their positioning in aligned orifices of the block 122, two heating elements 188 and 188 ′ intended to maintain a high temperature in the region surrounding the channel traversed by. the plastic as it is transferred through the metering device to the point of deposition for distribution.
As indicated above, the internal slide 148 is mounted to be able to move with the external slide 134 as well as to perform a movement relative to it. As shown in Figs. 9 and 10, the guide member 138 in which the outer slide 134 is mounted to perform a vertical reciprocating movement comprises two pairs of clutches arranged opposite to each other and intended to momentarily hold the outer slide while allowing the inner slide to move relative to the previous one. These clutches are mounted substantially at the same level as the conduit 146 which enters the guide block 138 but are placed approximately at 900 relative to the position of the compressed air conduit me.
Each of these clutches comprises an annular guide sleeve 190 housed in a horizontal orifice made in the guide member. In each clutch sleeve is a ball 192 placed at the lower end for engagement with the wall of the outer slider 134. This ball 192 is pressed with some flexibility against the wall of the outer slider by a spring 194. The intensity of the load exerted by this spring can be adjusted by a screw 196. The wall of the external slide 134 is provided with grooves 198 arranged opposite one another and intended to cooperate with the balls 192. subjected to the load of the spring 194.
In order to minimize the wear on the surface of the lower guide member 178 in the vicinity of the orifice 184 where the surrounding wall bears against the end of the ejector 166, a stop 200 forming stroke limit is provided at some distance from this surface. This stopper is formed by the upper end of the nut 172 when it is engaged by the lower end of the section 158.
The operation of the delivery piston assembly D is described below: As shown in fig. 4, when the measuring plunger 48 has lowered and forced the plastic material out of the flow end of the outlet channel 50, the dose of plastic material is in the bore 182 of the guide member 178 just in front of the ejector 166. At this stage of operation, and if it is assumed that the assembly D of the debtor plunger is in the raised position, the end 164 of the internal slide is placed in the hole provided for the lower end of the ejector 166, which constitutes a closed end for the latter.
As rocker arm 44 moves inner slide 148 up and down, the lower end of its section 158 acts on nut 172 which connects outer slide 134 to its extension 166, so that outer slide and ejector 166 move downwards with the internal slide. As a result, the dose of plastic L is forced out of the orifice 184 provided at the lower end of the guide member 178. When this occurs and the outer slide 134 has moved from the position that shows fig. 9 up to the position shown in FIG. 10, the balls 192 of the clutches enter the grooves 198 and act to momentarily maintain in the lowered position the external slide and the ejector 166 which is integral with it.
At this stage of the operating cycle and as shown in fig. 5, the section 150 of the internal slide covers the orifice 142 to intercept the inflow of heated compressed air.
When the internal slide 148 is brought back to the upper position by the action of the rocker arm 44, the clutch maintains the ejector 166 in the lowered position shown in FIGS. 5 and 10 with the guide member 178 for a short time before the outer slide and the ejector which is integral with it are also brought back to the upper position.
As shown in fig. 6 as the inner slide 148 rises, the port 142 is unmasked and placed in alignment with the recess 159, so that the heated compressed air flows along the sides of the sections 158, 160 and 162 of the internal slide to the now open port which is in the lower end of the now open ejector 166 and acts to eject the globule or dose L of plastic from the open end of the guide member 178. The flats 156 and 156 'provided on the section 158 and the flats provided on the sides of the section 160 provide the communication channels from the orifice 142 to the orifice 184 located at the end of the member. guide 178, the section 162 and its end portion 164 cooperating with the orifice placed at the end of the ejector to act in the manner of a needle.
During the continuation of the upward movement of the internal slide 148, the shoulder 154 constituted by the nut 152 is attacked, so that the internal slide carries with it the external slide 134 as well as the ejector 166 which is fixed to it. The operating cycle is repeated with the alternating back and forth of the dosing plunger 48 and of the assembly D of the debtor plunger.
It follows from reading the above description that the needle portion of the internal slide cooperates with the ejector to form a closed punch for the end of the debtor plunger in order to intercept the load presented by the flow end of the outlet channel 50. The needle portion and the ejector drive the load of material through the port 184 of the lower guide member 178. The tapered, stud-like end 164 as well as the illustrated configuration of the pin. end (174, 176) of the ejector cooperate with the illustrated configuration of the guide member surrounding the orifice 184 to provide a thin, angular profile edge at the intersection, which makes it much easier to the heated air jet to separate the dose from the guide member.
The area presented to the air jet to separate the charge from the wall surrounding the orifice 184 is very thin and comparatively small. It follows that although the plastic material can be very viscous, the arrangement shown allows doses of material to be rapidly debited and promptly cut, in other words separated from the metering and dispensing device.