WO2010136667A1 - Mecanisme de commande d'ouverture et fermeture d'un moule portefeuille et la machine comprenant le mecanisme - Google Patents

Mecanisme de commande d'ouverture et fermeture d'un moule portefeuille et la machine comprenant le mecanisme Download PDF

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rotation
crank
rods
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Emilie Grossin
Vincent Brachet
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Sidel Participations
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    • B29L2031/7158Bottles

Definitions

  • the invention relates to manufacturing techniques for containers by blow molding or stretch blow molding from plastic blanks. These blanks can be preforms or containers
  • the blanks previously heated to a temperature above the glass transition temperature of the material (approximately 80 ° C. for polyethylene terephthalate or PET), are introduced into star-mounted wall molds at the periphery of the mold.
  • a carousel and each comprising two half-molds articulated around a common axis.
  • Each mold is fixed on a bracket mounted in rotation relative to a fixed frame of the carousel, about a central axis thereof.
  • the axis of articulation of the mold is fixed relative to the stem.
  • a mechanism controls the opening and closing of each mold.
  • French patent FR 2 843 714 (SIDEL) and its US equivalent US Pat. No. 7,249,944 provide an exemplary embodiment of such a mechanism.
  • This mechanism comprises two rods of the same length each coupled in rotation at the front (mold side) to a respective half-mold, and joined at the rear (carousel side) being mutually articulated around a common axis.
  • An actuation system controls the radial displacement of the common axis of the rods.
  • This system comprises a lever (called rod in the patent) carrying, at one end, a roller circulating in a cam, and a crank (called control arm) secured to the connecting rod by a first end, and coupled by an end opposite to the common axis of articulation of the rods.
  • the radial movement of the roller causes the pivoting of the lever and the crank around their axis of rotation, and the displacement, along an arc of a circle, of the axis common connecting rods, which causes the opening (or closing) of the compass and, consequently, the respective closure (or opening) of the mold.
  • This mechanism equips today many blowing machines, whose production rates reach several tens of thousands of containers per hour.
  • the blowing cycle time between the instant when the blank is introduced into the mold, and the time when the blown container is removed from the mold, is generally less than 2.5 seconds.
  • the number of cycles (including an opening and closing of the mold) carried out each hour is greater than 1,500.
  • each mold fitted to this snowblower performs each year a cycle number greater than eight millions.
  • the opening and closing mechanism of the mold is a critical component, on the good functioning of which relies in large part on the reliability and durability of the snowblower. This is why the parts of this mechanism must be properly dimensioned to improve their resistance to fatigue, and well lubricated to improve their resistance to wear.
  • the inventors have undertaken to rethink the kinematics of the mechanism to meet the following constraints: lightness; simplicity ; speed; flexibility; fatigue resistance; wear resistance ; reliability.
  • the invention proposes, according to a first object, a mechanism for controlling the opening and closing of a wall-mounted mold comprising two half-molds mounted articulated with respect to one another around a hinge common between a closed position where the half-molds are applied against each other and an open position in which the half-molds are spaced angularly from one another, this mechanism comprising: a pair of rods of the same length articulated with respect to one another at a rear end about a common axis and each coupled in rotation, at a front end, to a respective half-mold, around a respective anchoring axis, a operating system comprising a crank articulated about a fixed axis of rotation relative to the hinge of the mold and coupled to the rods at their rear end; a transmission system interposed between the actuating system and the rods, said transmission system including a connecting rod whose a rear end is rotatably coupled to the crank, and an opposite front end is rotatably coupled to the rods; in this
  • the transmission system comprises a spacer, a rear end of which is coupled in rotation to the connecting rod, and an opposite front end coupled in rotation to the rods.
  • Linear guidance of the common axis of rotation of the rods can be achieved by means of a pin slidably mounted in a slideway fixed relative to the axis of articulation of the mold.
  • This guide pin is for example formed at one end of an axis of rotation of the rod relative to the spacer.
  • the length of the crank is preferably less than or equal to 60% (and for example equal to half) of the distance between the axis of rotation of the crank and the front end of the rod in the closed position of the mold.
  • the angle between the crank and the main axis is preferably greater than or equal to 40 ° (and for example equal to about 45 °).
  • the angle between the rods is preferably greater than or equal to 120 °.
  • the invention proposes a machine for manufacturing containers by molding, which comprises a carousel on which are mounted a plurality of wallet molds and, for each mold, an opening and closing control mechanism as presented. above.
  • FIG. 1 is a top plan view illustrating an opening control mechanism and closing a mold, shown in closed position
  • Figure 2 is a perspective view from the rear and on an enlarged scale of the mechanism of Figure 1
  • FIG. 3 is a detailed plan view, on an enlarged scale, of the mechanism of FIGS.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 1, showing the mechanism and the mold in the open position
  • Figure 5 is a perspective view showing the mechanism and the mold of Figure 3
  • Figure 6 is a simplified diagram illustrating the kinematics of the opening and closing system during the opening of the mold
  • Figure 7 is a diagram similar to that of Figure 6, illustrating by way of comparative example the kinematics of a known actuating system.
  • FIG 1 is partially shown a machine 1 for blowing (or stretching) containers from plastic blanks such as PET.
  • This machine 1 is in the form of a carousel comprising a frame on which a plurality of brackets (or consoles) are mounted in a star, in rotation relative to the frame about a central axis.
  • brackets or consoles
  • FIG. 1 A partial overview of the structure of the machine is given in Figure 4 of French patent FR 2 843 714.
  • a mold 2 is fixed on each bracket.
  • the mold 2 is of the wallet type: it comprises two half-molds 3 in each of which is formed in hollow, from a flat face, a half-cavity 4 of the body of the final container.
  • the half-molds 3 are detachably fixed in two respective mold-holders or shells 5 mounted rotatably relative to one another about a common hinge 6 forming a fixed hinge axis A relative to at the Consol.
  • a mechanism 7 controls the opening and closing of the mold 2.
  • This mechanism 7 includes, first of all, a system 8 with a compass comprising two rods 9 of identical length, each coupled in rotation, at a front end 10, to a respective half-mold 3 around an anchor axis B respective formed in one ear 11 in protruding on the corresponding shell 5 and articulated relative to each other at a rear end 12 about a common axis C.
  • the mechanism 7 comprises, secondly, an actuating system 13 rotatably mounted on the console, and, thirdly, a transmission system 14 interposed between the actuating system 13 and the rods 8 to transform the movement. rotation of the actuating system 13 in radial translation movement of the axis C of articulation of the compass 8.
  • the actuating system 13 comprises a lever 15, one end 16 of which is fixed to the bracket by being mounted in rotation relative thereto about a hinge axis D. At its opposite end 17, the lever 15 is provided with a cam follower 18 which cooperates with a fixed cam 19 relative to the frame of the carousel 1 and comprises a closed loop continuous cam path 20 situated in the vicinity of the periphery. of it.
  • the cam path is in the form of a rectangular section groove
  • the cam follower 18 is in the form of a roller mounted for free rotation at the end. 17 of the lever 15 and flowing in the groove 20, bearing against one of the flanks thereof.
  • the roller 18 is in abutment against an outer flank 21 of the groove; on the contrary, when the mold 2 is closed, the roller 18 bears against an internal flank 22 of the groove 20.
  • the actuating system 13 furthermore comprises a crank 23 which, at a front end 24, is coupled to the rear end 12 of the rods 9 via the transmission system 14.
  • the crank 23 is rigidly secured to the lever 15 by means of a rod 26 with a coaxial square section of the articulation axis D of the lever 15, so that the angle between the lever 15 and the crank 23 is constant, the latter accompanying the lever 15 in its rotational movement about the axis D, printed by the action of the cam 19 on the roller 18.
  • the transmission system 14 comprises a connecting rod 27, a rear end 28 of which is rotatably coupled to the crank 23 at the front end 24, around an articulation axis E , and a spacer 29 interposed between the connecting rod 27 and the compass 8 and one end 30 of which is rotatably coupled to the rear end 12 of the rods 9, and a rear end 31 rotatably coupled to a forward end 32 of the rod 27.
  • the connecting rod 27 and the spacer 29 are joined by an axis 33, a lower part of which protrudes and forms a pin 34 which slidably cooperates with a slideway 35 secured to the bracket and oriented radially along a main axis X joining, in a plane perpendicular to the axes A, B, C, D, E, 33 (all parallel), the axis A of articulation of the mold 2 and the common axis C of rotation of the links (this axis X main section also the central axis of the carousel 1).
  • the axis 33 connecting the connecting rod 27 and the spacer 29 is constrained, during the opening or closing movement of the mold 2, to move linearly along the main axis X. Since the link 9-shells 3 forms a deformable parallelogram, and that the axis A of articulation of the mold 2 is intersecting with the main axis X, the common axis C of rotation of the rods 9 is in turn constrained to move linearly along the main axis X, which at each moment is therefore coincident with the bisector of the angle defined between the rods 9. This results in a symmetrical opening (and closing) of the mold 2, on both sides. the other of the plane 36 of the joint containing the axes A and X. The mold 2 consequently undergoes no proper rotation about its hinge axis A, in favor of the balance of the masses of the machine 1.
  • the opening and closing of the mold 2 occur as follows. In the closed position of the mold 2, the half-molds 3 are applied against each other on either side of the joint plane 36. This closed position of the mold 2 is illustrated in FIGS. 1, 2, 3, as well as in FIG. 6, which shows diagrammatically the kinematics of the system 7 for opening and closing at the initial moment of rotation. opening mold 2, while it is still in the closed position. For reasons of simplicity, a single link 9 and its corresponding shell 5 have been schematized.
  • the roller 18 In the closed position of the mold 2: the roller 18 is located in a section 37 with a constant radius of curvature of the cam path, bearing against the internal flank 22; the pin 34 is at a front end 38 of the slide 35; the segment 39 joining, in the plane perpendicular to the axis A of articulation of the mold 2 and containing the main axis X, the axis A of the mold 2 and the axis B anchor of the rod 9 (see figure
  • a preform introduced into the mold 2 prior to its closure is blown during the rotation of the mold 2 accompanying the carousel 1 on a first angular fraction of its rotation, the mold 2 being kept closed and the mechanism 7 opening and closing retaining its initial configuration.
  • the container is formed and can be removed from the mold 2.
  • the mold 2 approaches a second angular fraction of the rotation of the carousel 1, along which the roller 18 flows in a section 40 of the cam path 20 with variable radius of curvature.
  • the roller 18, bearing against the outer flank 21 of the groove 20, is then subjected to a force exerted backwards by the cam 19.
  • the force exerted by the cam 19 on the roller 18 induces on the actuating system 13 a motor torque F causing the rotation of the lever 15 and the crank 23 about the axis D.
  • the crank 23 consequently exerts the rod 27 a traction force F, applied to the rear end 28 thereof, oriented rearward and perpendicular to the general direction along which the crank 23 extends.
  • This tensile force F is transmitted by the connecting rod 27 to the spacer
  • FIG. 6 shows the axial component F x and the component F y transversal of this force F.
  • the rear end 31 of the spacer 29 being constrained to move axially due to the sliding of the pin 34 in the slide 35, only the axial F x component of the force F is transmitted by the spacer 29 to the rod 9, the component F y transverse being compensated by a reaction -F y inverse of the slide 35 on the pin 34.
  • the link 9 transmits the axial F x component of the force F to the respective shell 5, applied on the anchoring axis B of the rod 9.
  • the shell 5 itself being constrained to a simple rotation around the axis A of articulation of the mold 2, only the component F xu of the force F x tangent to the circular path (shown in dotted line) of the anchoring axis B is useful for the rotation of the shell 5, the radial component F xv of the force F x being compensated by an inverse reaction -F xv of the shell 5.
  • FIG. 1 a system of known type for the opening and closing of a mold 2 'is shown diagrammatically in FIG.
  • This system represented at the instant of opening of the mold, comprises a lever provided with a roller secured to a crank 23 'rotatably coupled to the rear ends of the rods 9'.
  • crank 23 a crank secured to a crank 23 'rotatably coupled to the rear ends of the rods 9'.
  • B designates the axis of anchor rods (assumed identical length) on each shell 5';
  • C denotes the axis of articulation of the rods 9 ';
  • the force exerted by the cam on the roller induces on the lever the torque r 'motor which causes the integral rotation of the lever and the crank 23' around the axis D '.
  • the crank therefore exerts on the rods 9 'a tensile force F' applied to the rear end thereof, oriented rearward and perpendicular to the general direction along which the crank 23 'extends.
  • this tensile force F ' is integrally transmitted by each lever 9' to the corresponding shell 5 ', the transmitted force being applied to the axis B' for anchoring the link 9 on the shell 5 *.
  • the shell 5 ' being constrained to a simple rotation around its articulation A', only the component F ' u of the tangent force to the circular path of the anchoring axis B' is useful for the rotation of the shell 5 ', the component F' v radial of the force F 'being compensated by a reaction -F' v inverse of the shell 5 '.
  • angles ⁇ 'and ⁇ 9 are generally about 70 ° and 75 °, respectively, and by choosing a smaller aspect ratio. or equal to 0.6 and an angle ⁇
  • the opening and closing system 7 described above makes it possible to reduce the motor torque that it is necessary to apply to the lever 15 in order to generate the same opening torque of the mold 2 applied to the hinge A of it.
  • the motor torque r is reduced in proportion to inducing the same pair ⁇ i of opening of the mold 2.
  • the engine torque F being equal to the product of the force exerted by the cam 19 on the roller 18 by the length of the lever 15, it follows from the above that it is possible, while keeping the same cam 19, to reduce the length of the lever 15.
  • the interposition of the rod 27 and the spacer 29 allows, without necessarily moving away from the mold 2 the axis D of rotation of the lever 15, to bring the mold 2 the common axis C articulation of the rods 9 , and therefore to increase their inclination ⁇ relative to the main axis X, while decreasing their length.
  • the combination of the interposition of the connecting rod 27 and the linear guide of the articulation axis C of the links 9 has the effect of transmitting to the links 9 only the axial component of the forces exerted by the crank 23, the radial component being compensated by an inverse reaction of the slide 35 on the guide pin 34.
  • the cam 19 exerts on the roller 18 a substantially radial force directed towards the front. This force is transmitted, via the lever 15 and the crank 23, to the rod 27 which, in turn, transmits to the rods 9 (via the spacer 29) the axial component, directed towards the front, the force exerted on it by the crank 23.
  • A, B are suitably lubricated).
  • the rods 9 being locked in rotation, the exercise, at their rear end 12, of an axial force induced on each of them the combination of a bending moment about their axis B anchoring on the respective shell 5 , and a compression force applied to their rear end 12, directed towards their anchoring axis B to which the shell

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Abstract

Mécanisme (7) de commande d'ouverture et de fermeture d'un moule (2) portefeuille comprenant deux demi-moules (5) articulés l'un par rapport à l'autre, ce mécanisme comprenant : une paire de biellettes (9) articulées autour d'un axe (C) commun guidé linéairement, et couplées chacune en rotation à un demi- moule (5) respectif, une manivelle (23) articulée autour d'un axe (D) de rotation fixe et couplée aux biellettes (9); une bielle (27) couplée en rotation à la manivelle (23) et aux biellettes (9).

Description

MECANISME DE COMMANDE D'OUVERTURE ET FERMETURE D'UN MOULE PORTEFEUILLE ET LA MACHINE COMPRENANT LE MECANISME
L'invention a trait aux techniques de fabrication des récipients par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches en matière plastique. Ces ébauches peuvent /être des préformes ou des récipients
< intermédiaires ayant subi u<n premier soufflage et destinés à en subir au moins un second.
Suivant une technique bien connue, on introduit les ébauches, préalablement chauffées à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière (environ 800C pour le polyéthylène téréphtalate ou PET), dans des moules portefeuille montés en étoile à la périphérie d'un carrousel et comprenant chacun deux demi-moules articulés autour d'un axe commun. Chaque moule est fixé sur une potence montée en rotation par rapport à un bâti fixe du carrousel, autour d'un axe central de celui-ci. L'axe d'articulation du moule est fixe par rapport à la potence.
Un mécanisme commande l'ouverture et la fermeture de chaque moule. Le brevet français FR 2 843 714 (SIDEL) et son équivalent américain US 7 249 944, fournissent un exemple de réalisation d'un tel mécanisme. Ce mécanisme comprend deux biellettes de même longueur couplées chacune en rotation à l'avant (côté moule) à un demi-moule respectif, et réunies à l'arrière (côté carrousel) en étant mutuellement articulées autour d'un axe commun. Un système d'actionnement commande le déplacement radial de l'axe commun des biellettes. Ce système comprend un levier (appelé bielle dans le brevet) portant, à une extrémité, un galet circulant dans une came, et une manivelle (appelée bras de commande) solidaire de la bielle par une première extrémité, et couplée par une extrémité opposée à l'axe commun d'articulation des biellettes. Le mouvement radial du galet, suivant la position angulaire du moule par rapport au bâti du carrousel, provoque le pivotement solidaire du levier et de la manivelle autour de leur axe de rotation, et le déplacement, suivant un arc de cercle, de l'axe commun des biellettes, qui provoque l'ouverture (ou la fermeture) du compas et, par voie de conséquence, la fermeture respective (ou l'ouverture) du moule.
Ce mécanisme équipe aujourd'hui de nombreuses machines de soufflage, dont les cadences de production atteignent plusieurs dizaines de milliers de récipients par heure. Le temps de cycle de soufflage, entre l'instant où l'ébauche est introduite dans le moule, et l'instant où le récipient soufflé est évacué du moule, est généralement inférieur à 2,5 secondes. Pour chaque moule dont est pourvue la souffleuse, le nombre de cycles (comprenant une ouverture et une fermeture du moule) effectués chaque heure est supérieur à 1 500. Ainsi, pour une souffleuse fonctionnant par hypothèse sur deux tranches de huit heures par jour (on suppose que la souffleuse est en arrêt au cours de la troisième tranche, pour diverses opérations de maintenance ou de réglage), sept jours par semaine tout au long de l'année, chaque moule équipant cette souffleuse effectue chaque année un nombre de cycle supérieur à huit millions.
On comprend donc que le mécanisme d'ouverture et fermeture du moule soit un composant critique, sur le bon fonctionnement duquel repose en grande partie la fiabilité et la durabilité de la souffleuse. C'est pourquoi les pièces de ce mécanisme doivent être correctement dimensionnées afin d'améliorer leur tenue à la fatigue, et bien lubrifiées pour améliorer leur résistance à l'usure.
On constate toutefois que les pièces du mécanisme d'ouverture et de fermeture ont une durée de vie trop limitée au regard des exigences de productivité et de durabilité auxquelles est soumise une souffleuse, et que de trop nombreuses interventions nécessitant l'arrêt de la machine ont pour origine la défaillance de ce mécanisme.
Diverses astuces de conception ont été proposées pour rattraper les jeux ou réduire les à-coups, l'objectif final étant de permettre une augmentation des cadences de production.
Le brevet français FR 2 843 714 précité, par exemple, propose de munir le mécanisme d'ouverture et de fermeture d'un ressort de compensation qui permet de réduire l'amplitude des variations du couple lors des phases d'ouverture et de fermeture, et donc de réduire les à-coups.
Si ces mesures ont indubitablement constitué un progrès, il est toutefois apparu souhaitable aux inventeurs d'améliorer encore la conception du mécanisme d'ouverture et de fermeture. S'agissant en particulier du mécanisme proposé par le brevet français FR 2 843 714, l'ajout d'un ressort a certes permis de réduire les à-coups, mais a concomitamment augmenté la masse des éléments tournants de la machine, et par conséquent leur inertie, ce qui a paradoxalement introduit un facteur limitatif des cadences de production.
Les inventeurs ont entrepris de repenser la cinématique du mécanisme pour répondre notamment aux contraintes suivantes : légèreté ; simplicité ; vitesse ; souplesse ; tenue à la fatigue ; résistance à l'usure ; fiabilité.
À cet effet, l'invention propose, selon un premier objet, un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture d'un moule portefeuille comprenant deux demi-moules montés articulés l'un par rapport à l'autre autour d'une charnière commune entre une position fermée où les demi-moules sont appliqués l'un contre l'autre et une position ouverte dans laquelle les demi-moules sont écartés angulairement l'un de l'autre, ce mécanisme comprenant : une paire de biellettes de même longueur articulées l'une par rapport à l'autre à une extrémité arrière autour d'un axe commun et couplées chacune en rotation, à une extrémité avant, à un demi- moule respectif, autour d'un axe d'ancrage respectif, un système d'actionnement comprenant une manivelle articulée autour d'un axe de rotation fixe par rapport à la charnière du moule et couplée aux biellettes à leur extrémité arrière ; un système de transmission interposé entre le système d'actionnement et les biellettes, ce système de transmission incluant une bielle dont une extrémité arrière est couplée en rotation à la manivelle, et dont une extrémité avant opposée est couplée en rotation aux biellettes ; dans ce mécanisme, en outre, l'axe de rotation commun des biellettes est guidé linéairement suivant un axe principal joignant, dans un plan perpendiculaire à l'axe d'articulation du moule, l'axe du moule et l'axe commun de rotation des biellettes. Ce mécanisme permet non seulement une ouverture symétrique du moule, au bénéfice de l'équilibre des masses de la machine, mais également une réduction du couple moteur nécessaire à l'ouverture du moule, ce qui permet d'alléger les composants et, réduisant leur inertie, d'augmenter la vitesse d'actionnement et donc les cadences. Suivant un mode préféré de réalisation, le système de transmission comprend une entretoise dont une extrémité arrière est couplée en rotation à la bielle, et une extrémité avant opposée couplée en rotation aux biellettes.
Le guidage linéaire de l'axe de rotation commun des biellettes peut être réalisé au moyen d'un pion monté coulissant dans une glissière fixe par rapport à l'axe d'articulation du moule.
Ce pion de guidage est par exemple formé à une extrémité d'un axe de rotation de la bielle par rapport à l'entretoise.
La longueur de la manivelle est de préférence inférieure ou égale à 60% (et par exemple égale à la moitié) de la distance entre l'axe de rotation de la manivelle et l'extrémité avant de la bielle en position fermée du moule.
Par ailleurs, en position fermée du moule, l'angle entre la manivelle et l'axe principal est de préférence supérieur ou égal à 40° (et par exemple égal à 45° environ). En outre, en position fermée du moule, l'angle entre les biellettes est de préférence supérieur ou égal à 120°.
Selon un deuxième objet, l'invention propose une machine de fabrication de récipients par moulage, qui comprend un carrousel sur lequel sont montés une pluralité de moules portefeuille et, pour chaque moule, un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture tel que présenté ci-dessus.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en plan de dessus illustrant un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture d'un moule, représenté en position fermée ; la figure 2 est une vue en perspective, depuis l'arrière, et à échelle agrandie, du mécanisme de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détail en plan, à échelle agrandie, du mécanisme des figures 1 et 2 ; la figure 4 est une vue similaire à la figure 1 , montrant le mécanisme et le moule en position ouverte ; la figure 5 est une vue en perspective montrant le mécanisme et le moule de la figure 3 ; la figure 6 est un schéma simplifié illustrant la cinématique du système d'ouverture et fermeture lors de l'ouverture du moule ; la figure 7 est un schéma similaire à celui de la figure 6, illustrant à titre d'exemple comparatif la cinématique d'un système d'actionnement connu.
Sur la figure 1 est partiellement représentée une machine 1 de soufflage (ou d'étirage soufflage) de récipients à partir d'ébauches en matière plastique tel que PET. Cette machine 1 se présente sous la forme d'un carrousel comprenant un bâti sur lequel une pluralité de potences (ou consoles) sont montées en étoile, en rotation par rapport au bâti autour d'un axe central. Ces éléments de structure de la machine 1 , qui ne font pas partie intégrante de l'invention, n'ont pas été représentés pour des raisons de clarté et de simplicité de l'exposé. Un aperçu partiel de la structure de la machine est donné à la figure 4 du brevet français FR 2 843 714.
Dans ce qui suit, le terme « avant » désigne une direction radiale qui va s'éloignant de l'axe de la machine 1 , le terme « arrière » désignant une direction radiale qui va se rapprochant de l'axe de la machine 1. De même, les termes « externe » et « extérieur » désignent une localisation éloignée de l'axe de la machine 1 , tandis que les termes « interne » et « intérieur » désignent, a contrario, une localisation comparativement plus proche de l'axe. Un moule 2 est fixé sur chaque potence. Le moule 2 est du type portefeuille : il comprend deux demi-moules 3 dans chacun desquels est formée en creux, à partir d'une face plane, une demi-empreinte 4 du corps du récipient final. Les demi-moules 3 sont fixés de manière amovible dans deux porte-moules ou coquilles 5 respectives, montées articulées en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'une charnière 6 commune formant un axe A d'articulation fixe par rapport à la console.
Un mécanisme 7 commande l'ouverture et la fermeture du moule 2.
Ce mécanisme 7 inclut, en premier lieu, un système 8 à compas comprenant deux biellettes 9 de longueur identique, couplées chacune en rotation, à une extrémité avant 10, à un demi-moule 3 respectif, autour d'un axe B d'ancrage respectif formé dans une oreille 11 en saillie sur la coquille 5 correspondante et articulées l'une par rapport à l'autre à une extrémité arrière 12 autour d'un axe C commun.
Le mécanisme 7 comprend, en deuxième lieu, un système 13 d'actionnement monté en rotation sur la console, et, en troisième lieu, un système 14 de transmission interposé entre le système 13 d'actionnement et les biellettes 8 pour transformer le mouvement de rotation du système 13 d'actionnement en mouvement de translation radial de l'axe C d'articulation du compas 8.
Le système 13 d'actionnement comprend un levier 15 dont une extrémité 16 est fixée à la console en étant montée en rotation par rapport à celle-ci autour d'un axe D d'articulation. À son extrémité 17 opposée, le levier 15 est muni d'un suiveur 18 de came qui coopère avec une came 19 fixe par rapport au bâti du carrousel 1 et comprenant un chemin 20 de came continu en boucle fermée, situé au voisinage de la périphérie de celui-ci.
Comme cela est illustré sur les figures 1 à 4, le chemin 20 de came se présente sous forme d'une rainure à section rectangulaire, et le suiveur 18 de came se présente sous forme d'un galet monté en rotation libre à l'extrémité 17 du levier 15 et circulant dans la rainure 20, en appui contre l'un des flancs de celle-ci. À l'ouverture du moule 2, le galet 18 est en appui contre un flanc 21 externe de la rainure ; a contrario, à la fermeture du moule 2, le galet 18 est en appui contre un flanc interne 22 de la rainure 20.
Le système 13 d'actionnement comprend par ailleurs une manivelle 23 qui, à une extrémité 24 avant, est couplée à l'extrémité 12 arrière des biellettes 9 par l'intermédiaire du système 14 de transmission. Par une extrémité 25 arrière, la manivelle 23 est rigidement solidaire du levier 15 par l'intermédiaire d'une tige 26 à section carrée coaxiale de l'axe D d'articulation du levier 15, de sorte que l'angle entre le levier 15 et la manivelle 23 est constant, celle-ci accompagnant le levier 15 dans son mouvement de rotation autour de l'axe D, imprimé par l'action de la came 19 sur le galet 18.
Comme cela est visible sur les figures, le système 14 de transmission comprend une bielle 27 dont une extrémité 28 arrière est couplée en rotation à la manivelle 23 à l'extrémité 24 avant de celle-ci, autour d'un axe E d'articulation, ainsi qu'une entretoise 29 interposée entre la bielle 27 et le compas 8 et dont une extrémité 30 avant est couplée en rotation à l'extrémité 12 arrière des biellettes 9, et une extrémité 31 arrière couplée en rotation à une extrémité 32 avant de la bielle 27.
La bielle 27 et l'entretoise 29 sont réunies par un axe 33 dont une partie inférieure s'étend en saillie et forme un pion 34 qui coopère de manière coulissante avec une glissière 35 solidaire de la console et orientée radialement, suivant un axe X principal joignant, dans un plan perpendiculaire aux axes A, B, C, D, E, 33 (tous parallèles), l'axe A d'articulation du moule 2 et l'axe C commun de rotation des biellettes (cet axe X principal coupe également l'axe central du carrousel 1 ).
De la sorte, l'axe 33 de liaison entre la bielle 27 et l'entretoise 29 est astreint, au cours du mouvement d'ouverture ou de fermeture du moule 2, à se déplacer linéairement suivant l'axe X principal. Puisque l'ensemble biellettes 9-coquilles 3 forme un parallélogramme déformable, et que l'axe A d'articulation du moule 2 est sécant avec l'axe X principal, l'axe C commun de rotation des biellettes 9 est à son tour astreint à se déplacer linéairement suivant l'axe X principal, qui à chaque instant est donc confondu avec la bissectrice de l'angle défini entre les biellettes 9. Il en résulte une ouverture (et une fermeture) symétrique du moule 2, de part et d'autre du plan 36 de joint contenant les axes A et X. Le moule 2 ne subit par conséquent aucune rotation propre autour de son axe A d'articulation, au bénéfice de l'équilibre des masses de la machine 1.
L'ouverture et la fermeture du moule 2 se produisent comme suit. En position fermée du moule 2, les demi-moules 3 sont appliqués l'un contre l'autre de part et d'autre du plan 36 de joint. Cette position fermée du moule 2 est illustrée sur les figures 1 , 2, 3, ainsi que sur la figure 6, où l'on a représenté de manière schématique la cinématique du système 7 d'ouverture et fermeture à l'instant initial de l'ouverture du moule 2, alors que celui-ci est encore en position fermée. On a, pour des raisons de simplicité, schématisé une unique biellette 9 et sa coquille 5 correspondante.
En position fermée du moule 2 : le galet 18 est situé dans une section 37 à rayon de courbure constant du chemin 20 de came, en appui contre le flanc 22 interne ; le pion 34 se trouve à une extrémité 38 avant de la glissière 35 ; le segment 39 joignant, dans le plan perpendiculaire à l'axe A d'articulation du moule 2 et contenant l'axe X principal, l'axe A du moule 2 et l'axe B d'ancrage de la biellette 9 (voir figure
6), forme avec l'axe X principal un angle α ; la manivelle 23 forme avec l'axe X principal un angle β ; chaque biellette 9 forme avec l'axe X principal un angle γ ; la bielle 27 forme avec la manivelle 23 un angle δ. Une préforme introduite dans le moule 2 préalablement à sa fermeture est soufflée au cours de la rotation du moule 2 accompagnant le carrousel 1 sur une première fraction angulaire de sa rotation, le moule 2 étant maintenu fermé et le mécanisme 7 d'ouverture et fermeture conservant sa configuration initiale. À la fin du soufflage, le récipient est formé et peut être évacué du moule 2. Le moule 2 aborde une deuxième fraction angulaire de la rotation du carrousel 1 , le long de laquelle le galet 18 circule dans une section 40 du chemin 20 de came à rayon de courbure variable. Le galet 18, en appui contre le flanc 21 externe de la rainure 20, est alors soumis à un effort exercé vers l'arrière par la came 19.
L'effort exercé par la came 19 sur le galet 18 induit sur le système 13 d'actionnement un couple F moteur provoquant la rotation solidaire du levier 15 et de la manivelle 23 autour de l'axe D. La manivelle 23 exerce par conséquent sur la bielle 27 un effort F de traction, appliqué à l'extrémité 28 arrière de celle-ci, orienté vers l'arrière et perpendiculaire à la direction générale suivant laquelle s'étend la manivelle 23.
Cet effort F de traction est transmis par la bielle 27 à l'entretoise
29. On a représenté sur la figure 6 la composante Fx axiale et la composante Fy transversale de cet effort F. L'extrémité 31 arrière de l'entretoise 29 étant astreinte à se déplacer axialement en raison du coulissement du pion 34 dans la glissière 35, seule la composante Fx axiale de l'effort F est transmise par l'entretoise 29 à la biellette 9, la composante Fy transversale étant compensée par une réaction -Fy inverse de la glissière 35 sur le pion 34. La biellette 9 transmet la composante Fx axiale de l'effort F à la coquille 5 respective, appliquée sur l'axe B d'ancrage de la biellette 9.
La coquille 5 étant elle-même astreinte à une rotation simple autour de l'axe A d'articulation du moule 2, seule la composante Fxu de l'effort Fx tangente à la trajectoire circulaire (représentée en trait mixte) de l'axe B d'ancrage est utile à la rotation de la coquille 5, la composante Fxv radiale de l'effort Fx étant compensée par une réaction -Fxv inverse de la coquille 5.
On peut ainsi exprimer le couple Q1 qui s'exerce sur la coquille 5, induit par le couple r moteur via le système 7 d'ouverture et fermeture :
(1 ) Ω, = F • sin a • sin β
DE
Où :
• AB est la distance entre les axes A et B ; • DE est la distance entre les axes D et E.
À titre d'exemple comparatif, on a' schématisé sur la figure 7 un système de type connu pour l'ouverture et la fermeture d'un moule 2'. Ce système, représenté à l'instant de l'ouverture du moule, comprend un levier muni d'un galet, solidaire d'une manivelle 23' couplée en rotation aux extrémités arrière des biellettes 9'. Pour des raisons de clarté, on a ici repris les références employées précédemment, agrémentées du signe « ' ». Ainsi :
• A' désigne l'axe d'articulation du moule ;
• X' désigne l'axe principal reliant l'axe central de la machine et l'axe A' d'articulation du moule ;
• B' désigne l'axe d'ancrage des biellettes (supposées de longueur identique) sur chaque coquille 5' ;
• C désigne l'axe d'articulation des biellettes 9' ;
• D' désigne l'axe d'articulation commun du levier et de la manivelle 23' ;
• r' désigne le couple moteur généré sur le levier par l'action de la came, tendant à l'ouverture du moule depuis sa position fermée ;
• α' désigne l'angle entre la droite joignant, dans un plan de coupe horizontal, les axes A' et B', et l'axe X' principal ; • β' désigne l'angle entre la manivelle 23' et l'axe X' principal ; • γ' désigne l'angle entre la biellette 9' et l'axe X' principal.
Nous avons vu dans le mode de réalisation décrit précédemment que le guidage linéaire de l'extrémité 32 avant de la bielle 27, le long de l'axe X principal, induit une ouverture symétrique de celui-ci. Dans la conception antérieure illustrée sur la figure 7, le point C correspondant au point d'ancrage de la manivelle 23' aux extrémités arrière des biellettes 9' est astreint à se déplacer suivant un arc de cercle, l'ouverture du moule 2' étant par conséquent asymétrique et le moule 2' subissant un léger mouvement de rotation propre autour de son axe A* d'articulation.
L'effort exercé par la came sur le galet induit sur le levier le couple r' moteur qui provoque la rotation solidaire du levier et de la manivelle 23' autour de l'axe D'. La manivelle exerce par conséquent sur les biellettes 9' un effort F' de traction, appliqué à l'extrémité arrière de celle-ci, orienté vers l'arrière et perpendiculaire à la direction générale suivant laquelle s'étend la manivelle 23'.
Le point C n'étant pas guidé linéairement, cet effort F' de traction est intégralement transmis par chaque bieilette 9' à la coquille 5' correspondante, l'effort transmis étant appliqué sur l'axe B' d'ancrage de la biellette 9' sur la coquille 5*.
La coquille 5' étant astreinte à une rotation simple autour de son articulation A', seule la composante F'u de l'effort tangente à la trajectoire circulaire de l'axe B' d'ancrage est utile à la rotation de la coquille 5', la composante F'v radiale de l'effort F' étant compensée par une réaction -F'v inverse de la coquille 5'.
On peut alors exprimer le couple Ω2 qui s'exerce sur la coquille 5', induit par le couple r' moteur via la manivelle 23' et la biellette 9' :
Figure imgf000011_0001
Soit :
(3) Ω2 = ^1- r<cos a'- cos /?'+sinα'sin/?') t_- LJ
On peut ainsi comparer les performances statiques, à l'ouverture du moule 2, du mécanisme 7 d'ouverture fermeture décrit plus haut, avec celles du mécanisme connu, en supposant que l'on génère un même couple d'ouverture du moule 2, 2', soit Ωi=Ω2. On a donc, en vertu des équations (1 ) et (3) :
A R À1 TV
(4) F • sin a • sin β = r'-(cos a'- cos β '+ sin a' sin β' )
DE CD'
Soit :
,_ DE AB' „, cos a'- cos β'+ sin a' sin/?1 (5) 1 = 1
AB CD' sinor sin/?
Aussi, en supposant inchangée la conception du moule 2 lui-même, c'est-à-dire en supposant sensiblement identiques les longueurs AB et
A1B', en supposant par ailleurs sensiblement identiques les longueurs
CD et CD' et en supposant en outre égaux les angles α et α', on peut en déduire que :
Figure imgf000012_0001
Ainsi, en greffant le système 7 d'ouverture et fermeture décrit ci- dessus sur un moule classique, pour lequel les angles α' et β9 sont généralement d'environ 70° et 75°, respectivement, et en choisissant un rapport dimensionnel inférieur ou égal à 0,6 et un angle β
supérieur ou égal à 40°, l'inégalité suivante est toujours vérifiée :
(7) T ≤ Γ
En d'autres termes, le système 7 d'ouverture et fermeture décrit ci- dessus permet de diminuer le couple moteur qu'il est nécessaire d'appliquer au levier 15 pour générer le même couple d'ouverture du moule 2, appliqué sur la charnière A de celui-ci.
Par ailleurs, en diminuant la longueur DE de la manivelle 23 tout en maintenant constants la distance CD et l'angle β, ou en augmentant l'angle β à longueur DE constante, on diminue en proportion le couple r moteur permettant d'induire le même couple Ωi d'ouverture du moule 2.
Ainsi, pour une longueur DE égale à la moitié de la distance CD, et pour un angle β de 45°, le couple moteur r nécessaire pour induire un même couple Q1 d'ouverture du moule 2 est inférieur de 25% environ au couple moteur r' nécessaire pour induire le même couple d'ouverture du moule 2' dans un système classique, toutes choses égales par ailleurs (en particulier avec C'D'=CD et β'=β).
Le couple F moteur étant égal au produit de l'effort exercé par la came 19 sur le galet 18 par la longueur du levier 15, il résulte de ce qui précède qu'il est possible, en conservant une même came 19, de diminuer la longueur du levier 15.
De même, l'interposition de la bielle 27 et de l'entretoise 29 permet, sans nécessairement éloigner du moule 2 l'axe D de rotation du levier 15, de rapprocher du moule 2 l'axe C commun d'articulation des biellettes 9, et donc d'augmenter leur inclinaison γ par rapport à l'axe X principal, tout en diminuant leur longueur.
De la sorte, d'un point de vue dynamique, on réduit la masse - et donc l'inertie - des pièces mobiles en rotation au cours des phases d'ouverture et de fermeture du moule 2. Il est donc possible d'augmenter les vitesses d'actionnement, ce qui permet d'accroître les cadences de production.
On notera qu'il est envisageable d'ancrer la bielle 27 directement sur les biellettes 9 (c'est-à-dire de supprimer l'entretoise 29), le pion 34 étant conservé mais prévu alors à une extrémité inférieure de l'axe C commun d'articulation des biellettes 9 et de la bielle 27. La présence de l'entretoise 29 est toutefois préférable car, astreinte à un mouvement linéaire par rapport à la console, elle présente l'avantage de n'avoir pas d'inertie de rotation propre tout en permettant de réduire la longueur (et donc la masse et l'inertie de rotation) de la bielle 27. Des essais effectués dans les conditions normales de production avec les choix dimensionnels préconisés ci-dessus permettent d'augmenter les cadences de production d'au moins 10%.
Nous avons étudié ci-dessus les effets et avantages induits par le système 7 d'ouverture et fermeture lors de l'ouverture du moule 2. Mais ce système 7 présente des meilleures performances également à la fermeture du moule 2, en comparaison avec les systèmes connus.
En effet, la combinaison de l'interposition de la bielle 27 et du guidage linéaire de l'axe C d'articulation des biellettes 9 a pour effet de ne transmettre aux biellettes 9 que la composante axiale des efforts exercés par la manivelle 23, la composante radiale étant compensée par une réaction inverse de la glissière 35 sur le pion 34 de guidage. Lors de la fermeture du moule 2, à partir de sa position ouverte illustrée sur les figures 4 et 5, la came 19 exerce sur le galet 18 un effort sensiblement radial dirigé vers l'avant. Cet effort est transmis, via le levier 15 et la manivelle 23, à la bielle 27 qui, à son tour, transmet aux biellettes 9 (via l'entretoise 29) la composante axiale, dirigée vers l'avant, de l'effort exercé sur elle par la manivelle 23.
Tant que le moule 2 est ouvert, les efforts résistants des biellettes
9, qui résultent des couples induits par les forces de frottement qui s'exercent au niveau des axes B d'ancrage des biellettes 9 et de l'axe A d'articulation du moule 2, sont négligeables (à supposer que les axes
A, B soient convenablement lubrifiés).
En revanche, dès lors que le moule 2 est fermé, les demi-moules 3 étant appliqués l'un contre l'autre de part et d'autre du plan 36 de joint, les biellettes 9 sont bloquées en rotation. Malgré ce blocage, il est temporairement nécessaire, pendant une fraction de seconde après la fermeture du moule, de maintenir l'application d'un effort sur les biellettes 9 afin d'éviter tout phénomène de rebond des demi-moules 3 tant que leur verrouillage mutuel (par exemple au moyen d'un système de verrouillage connu, cf. le brevet français FR 2 863 930 ou son équivalent américain US 7 384 261 au nom de SIDEL) n'est pas achevé.
Les biellettes 9 étant bloquées en rotation, l'exercice, à leur extrémité 12 arrière, d'un effort axial induit sur chacune d'elle la combinaison d'un moment de flexion autour de leur axe B d'ancrage sur la coquille 5 respective, et d'un effort de compression appliqué à leur extrémité 12 arrière, dirigé vers leur axe B d'ancrage auquel la coquille
5 applique une réaction inverse. Si le moment de flexion est indépendant de l'angle γ de la biellette 9 par rapport à l'axe X principal, l'effort de compression, en revanche, est d'autant plus faible que cet angle γ est élevé. L'augmentation de l'angle γ permet par conséquent de réduire les efforts de compression auxquelles sont soumises les biellettes 9 à la fermeture du moule. Il en résulte, pour les biellettes 9, des risques de flambage moindres, et une tenue à la fatigue accrue au cours des milliers de cycles répétés d'ouverture et de fermeture du moule 2. Des essais ont démontré que, pour un angle γ supérieur ou égal à
60° environ, et par exemple, comme illustré sur les figures 1 et 3, de 70° environ (c'est-à-dire pour un angle 2γ entre les biellettes supérieur à 120° environ, et par exemple de 140° environ), les efforts de compression auxquels sont soumises les biellettes 9, dans des conditions normales de fonctionnement, sont suffisamment faibles pour garantir une tenue sans faille des biellettes 9 tout au long de la vie de la machine 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Mécanisme (7) de commande d'ouverture et de fermeture d'un moule (2) portefeuille comprenant deux demi-moules (5) montés articulés l'un par rapport à l'autre autour d'une charnière (A) commune entre une position fermée où les demi-moules (5) sont appliqués l'un contre l'autre et une position ouverte dans laquelle les demi-moules (5) sont écartés angulairement l'un de l'autre, ce mécanisme comprenant : une paire de biellettes (9) de même longueur articulées l'une par rapport à l'autre à une extrémité (12) arrière autour d'un axe (C) commun et couplées chacune en rotation, à une extrémité (10) avant, à un demi-moule (5) respectif, autour d'un axe (B) d'ancrage respectif,
- un système (13) d'actionnement comprenant une manivelle (23) articulée autour d'un axe (D) de rotation fixe par rapport à la charnière (A) du moule et couplée aux biellettes (9) à leur extrémité (12) arrière ; ce mécanisme (7) étant caractérisé : en ce qu'il comprend un système (14) de transmission interposé entre le système (13) d'actionnement et les biellettes (9), ce système (14) de transmission incluant une bielle (27) dont une extrémité (28) arrière est couplée en rotation à la manivelle (23), et dont une extrémité (32) avant opposée est couplée en rotation aux biellettes (9). - et en ce que l'axe (C) de rotation commun des biellettes (9) est guidé linéairement suivant un axe (X) principal joignant, dans un plan perpendiculaire à l'axe (A) d'articulation du moule (2), l'axe (A) du moule (2) et l'axe (C) commun de rotation des biellettes (9).
2. Mécanisme (7) selon la revendication 1 , dans lequel le système (14) de transmission comprend une entretoise (29) dont une extrémité (31 ) arrière est couplée en rotation à la bielle (27), et une extrémité (30) avant opposée couplée en rotation aux biellettes (9).
3. Mécanisme (7) selon la revendication 2, dans lequel le guidage linéaire de l'axe (C) de rotation commun des biellettes (9) est réalisé au moyen d'un pion (34) monté coulissant dans une glissière (35) fixe par rapport à l'axe (A) d'articulation du moule (2).
4. Mécanisme (7) selon les revendications 2 et 3 combinées, dans lequel le pion (34) de guidage est formé à une extrémité d'un axe (33) de rotation de la bielle (27) par rapport à l'entretoise (29).
5. Mécanisme (7) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la longueur de la manivelle (23) est inférieure ou égale à 60% de la distance entre l'axe (D) de rotation de la manivelle (23) et l'extrémité (32) avant de la bielle (27) en position fermée du moule (2).
6. Mécanisme (7) selon la revendication 5, dans lequel la longueur de la manivelle (23) est égale à la moitié environ de la distance entre l'axe (D) de rotation de la manivelle (23) et l'extrémité (32) avant de la bielle (27) en position fermée du moule (2).
7. Mécanisme (7) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel, en position fermée du moule, l'angle entre la manivelle et l'axe principal est supérieur ou égal à 40°.
8. Mécanisme (7) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, en position fermée du moule (2), l'angle (β) entre la manivelle (23) et l'axe (X) principal est égal à 45° environ.
9. Mécanisme (7) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel, en position fermée du moule (2), l'angle entre les biellettes (9) est supérieur ou égal à 120°.
10. Machine (1 ) de fabrication de récipients par moulage, qui comprend un carrousel sur lequel sont montés une pluralité de moules (2) portefeuille, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour chaque moule (2), un mécanisme (7) de commande d'ouverture et de fermeture selon l'une des revendications 1 à 9.
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