Procédé de fabrication d'objets par façonnage d'un flan de matière synthétique thermoplastique,
machine pour la mise en oeuvre de ce procédé,
et objet fabriqué au moyen de ce procédé
Le présent brevet a pour objet un procédé de fabrication d'objets par façonnage d'un flan de matière synthétique thermoplastique en feuille.
Le problème de la réalisation de procédés et appareils de façonnage satisfaisants est particulièrement difficile à résoudre pour les matières synthétiques thermoplastiques en feuilles dans lesquelles persistent des tensions d'étirage. Ces tensions persistantes qu'on appelle d'une manière générale tensions d'orientation moléculaire, sont introduites et rendues persistantes selon un ou deux axes pour améliorer la résistance, la flexibilité et d'autres caractéristiques des feuilles. La matière en feuille dans laquelle ces tensions d'orientation moléculaire persistent est généralement appelée feuille orientée .
Par exemple, de ces feuilles biaxialement orientées de polystyrène et de méthacrylate sont vendues par la Plax Corporation sous les marques déposées Polyflex et Methaflex , respectivement.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on presse le flan sur toute sa surface à façonner, contre une surface de contact, le contact étant réalisé progressivement de proche en proche de manière à expulser l'air d'entre le flan et la surface de contact, on chauffe et amollit la matière en contact avec ladite surface, on façonne au moins une partie de la matière chauffée du flan pour lui donner la forme désirée et on refroidit et laisse durcir la partie ainsi façonnée.
On a constaté qu'au moyen de ce procédé il est possible de conserver l'orientation moléculaire de la feuille dans les objets formés à partir de cette feuille.
I1 permet de conserver la répartition de l'épaisseur de la feuille lorsque la feuille chauffée est soumise à un ensemble de tensions différent de celui persistant dans la feuille. Une différence dans l'ensemble des tensions peut résulter du chauffage de certaines parties de la feuille avant d'autres au-delà de la température de recuit ou température à laquelle les tensions se relâchent, ou de ce que la feuille amollié est soumise à des tensions autrement réparties que celles qui ont été exercées et ont persisté lorsque la feuille a été formée initialement.
Le procédé selon l'invention convient, par exemple, pour fabriquer des couvercles transparents à partir de flans de matière synthétique thermoplastique en feuille orientés . Ces couvercles ne sont pas toxiques, sont insipides, inodores, imperméables à l'humidité et satisfont à toutes les réglementations sanitaires. Ils peuvent être utilisés pour fermer des récipients en papier paraffiné destinés à contenir des denrées alimentaires afin d'augmenter l'attrait de l'emballage pour le consommateur, qui peut ainsi en voir le contenu.
Le brevet comprend également une machine pour la mise en oeuvre dudit procédé, caractérisée par un appareil comprenant un dispositif d'alimentation, amenant successivement des flans de matière synthétique thermoplastique à un dispositif de façonnage comportant des moyens pour presser progressivement toute la surface à façonner du flan au contact d'une surface, et pour chauffer et amollir le flan et des moyens pour façonner au moins en partie le flan amolli, et pour refroidir l'objet façonné.
Enfin le brevet comprend un objet obtenu au moyen du procédé.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine que comprend le brevet, et illustre, également à titre d'exemple, une forme d'exécution du procédé, mise en oeuvre au moyen de cette forme d'exécution de la machine.
La fig. 1 est une vue en plan d'une partie de cette forme d'exécution, comprenant une série d'appareils de façonnage identiques.
La fig. 2 est une coupe transversale suivant d'une manière générale 2-2 de la fig. 1 et montrant un des appareils de façonnage de cette forme d'exécution en élévation.
La fig. 2A est une coupe transversale suivant 2A-2A de la fig. 2 qui montre des détails du mécanisme du magasin, de flans de cet appareil.
La fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant 3-3 de la fig. 2 qui montre des détails du mécanisme d'ouverture et de fermeture des éléments façonneurs de l'appareil.
La fig. 4 est une vue à plus grande échelle suivant 4-4 de la fig. 2 qui montre la section transversale d'une gouttière de guidage destinée à amener les objets façonnés du mécanisme de façonnage à un mécanisme d'empilage.
La fig. 5 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant 5-5 de la fig. 2 qui montre des détails du mécanisme d'empilage.
La fig. 6 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant 6-6 de la fig. 2.
La fig. 7 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant 7-7 de la fig. 6 qui montre les éléments façonneurs de l'appareil.
La fig. 8 est une coupe transversale, à l'échelle de la fig. 7, suivant 8-8 de la fig. 11 et qui montre un flan de matière plastique supporté avant d'être façonné par les éléments façonneurs.
La fig. 9 est une coupe à plus grande échelle d'une partie du couvercle de récipient représenté sur la fig. 20, qui est façonné par les éléments façonneurs.
Les fig. 10 à 21 inclusivement sont des coupes transversales à échelle réduite des éléments façonneurs représentés sur la fig. 7 et qui montrent les positions successives de ces éléments pour le façonnage d'un couvercle de récipient à partir d'un flan de matière plastique.
La fig. 22 est une coupe transversale à plus grande échelle semblable à la fig. 7 d'une variante des éléments façonneurs.
La fig. 23 est une vue d'une partie du mécanisme de façonnage de la fig. 22 dans la position d'ouverture des éléments façonneurs pour faciliter le démoulage du couvercle.
La fig. 24 est une coupe transversale suivant 24-24 de la fig. 22.
La fig. 25 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle d'une partie de forme de la fig.
22 en position fermée pour le façonnage et montrant une partie du bord du couvercle façonné, et
la fig. 26 est une vue d'un détail de la variante des fig. 22 à 24.
La machine représentée comprend une série d'appareils de façonnage automatiques identiques A montés sur un socle commun 1. Chaque appareil comprend un mécanisme F pour amener successivement des flans de matière synthétique thermoplastique B empilés dans un magasin M, à un mécanisme de façonnage P dans lequel le flan B est façonné. Le couvercle de récipient en matière plastique C (fig.
21) ainsi produit à partir du flan B est amené à un mécanisme d'empilage S (fig. 2) qui l'empile automatiquement.
Dans chaque appareil A, un flan B est retiré à un certain moment de son magasin M, puis centré avec précision dans le mécanisme de façonnage P où le couvercle C est façonné et ensuite retiré et empilé dans le mécanisme S.
Les appareils de façonnage A sont tous commandés automatiquement par un dispositif de commande synchrone commun T. Deux des appareils de façonnage A de la machine qui en comprend en tout six, sont représentés sur la fig. 1, l'un en trait plein et l'autre en pointillé. Ces appareils sont montés sur le socle commun 1, avec les axes des différents appareils placés parallèlement en oblique à 45O pour la facilité du chargement et du déchargement des divers magasins M et empileurs S.
Le magasin M de chaque appareil A comporte un cadre de forme générale carrée 3 qui est fixé dans une position horizontale par des consoles 4, fixées par des boulons 5 au corps 6 du mécanisme P.
Au milieu des quatre côtés du cadre 3 sont fixés quatre montants de guidage 7 à l'intérieur desquels les flans de matière synthétique thermoplastique B sont empilés verticalement et supportés par des pieds de butée 8 en saillie vers l'intérieur et qui sont fixés par des vis 9 à la base de chaque montant 7.
Les flans B sont enlevés un à un de la base de la pile dans le magasin M et amenés dans le mécanisme de façonnage par une ventouse à succion 10 qui fait partie du mécanisme d'alimentation désigné d'une manière générale par F.
La ventouse à succion 10 est placée à une extrémité d'un levier 11 dont l'autre extrémité est articulée en 12 sur les consoles 4 portant le magasin, de manière à pouvoir pivoter entre la position représentée sur la fig. 2 et une position dans laquelle le bord d'un organe de succion 13 en caoutchouc mou de la ventouse 10 appuie contre la face inférieure du flan inférieur B1 dans le magasin.
Le mouvement pivotant de la ventouse preneuse 10 entre les deux positions est produit par un moteur hydraulique à piston désigné d'une manière générale par 14 ; le cylindre 15 de ce moteur est fixé par un cadre de support 16 au corps 6 du mécanisme
P et la tige de piston 17 est articulée, par l'intermédiaire d'une bielle 18, en 19 au bras de levier 11. La ventouse 10 est déplacée entre ses deux positions en synchronisme avec le fonctionnement du mécanisme de façonnage P de manière à présenter un flan B au mécanisme P avant chaque cycle d'opérations.
Le mécanisme de synchronisation T représenté en pointillé sur la fig. 1 comprend un arbre à cames 20 en rotation continue qui porte un certain nombre de cames 21 qui actionnent chacune le poussoir d'une soupape individuelle 22 qui lui est associée. Une de ces soupapes 22 commande l'arrivée de la pression hydraulique dans la chambre postérieure du moteur à piston 14 qui fait avancer la tige de piston 17 et amène la ventouse 10 en contact avec le flan se trouvant au bas du magasin M. Simultanément, le vide est fait à l'intérieur de la ventouse 10 qui saisit ainsi fermement et maintient le flan B1.
Après cela, l'arrivée du fluide sous pression à la chambre postérieure du moteur à cylindre 14 est coupée par le dispositif de commande T et le fluide sous pression est admis à l'extrémité antérieure du cylindre 15 de manière à faire rentrer la tige de piston 17 et faire pivoter la ventouse 10 dans la position représentée sur la fig. 2. Ensuite, la succion est supprimée dans la ventouse 10 par le dispositif de commande et elle est remplacée par de l'air sous pression qui chasse le flan Bl vers le bas le long du guide 23 jusque dans le mécanisme de façonnage P.
Le flan inférieur B1 tiré du bas de la pile dans le magasin M au-delà des pieds de support 8 sur les tiges de guidage 7, est bombé par la traction, ce qui le sépare du flan adjacent auquel il pourrait avoir tendance à coller.
Afin d'assurer en outre le transfert des flans un à un hors du magasin M jusqu'au mécanisme P et pour séparer du flan transféré tout flan qui aurait tendance à y coller et adhérer, l'appareil comporte un dispositif supplémentaire pour séparer les flans.
Une paire de lames horizontales 25 sont fixées en dessous des pieds 8 de part et d'autre de la trajectoire du flan transféré par la ventouse 10 du magasin M au mécanisme P. Les lames 25 sont plus rapprochées que les pieds diamétralement disposés 8 et elles donnent aux flans B tirés entre elles une flexion plus grande que celle produite par les pieds. La séparation des flans qui ont tendance à adhérer l'un à l'autre est en outre assurée par des pièces courbes 26 et 27 pourvues de stries grossières comme celles d'une lime, 28, contre et par-dessus lesquelles les bords des flans sont tirés par la ventouse 10.
Les stries supérieures 28 de la pièce 26 se trouvent directement en dessous du pied 8 qui est le plus éloigné de l'axe 12 du bras de transfert 1 1 et la pièce 26 s'étend en arc autour de l'axe 12 comme centre, jusqu'à un point juste avant la position à laquelle les flans B sont amenés par la ventouse 10. La disposition est telle que les stries 28 de la pièce 26 viennent en contact avec le bord du flanc B immédiatement après que le flan est tiré au-delà des pieds 8 et elles restent en contact et elles raclent et par suite séparent le flan B saisi de tous ceux qui auraient tendance à y adhérer.
Lorsque le flan saisi est tiré entre les lames 25, ces dernières, individuellement et en combinaison l'une avec l'autre et avec la pièce 26, agissent pour assurer la séparation de tout flan adhérant, et après cela, les pièces 27 individuellement et en combinaison l'une avec l'autre et avec la pièce 26, agissent encore pour séparer tout flan adhérant.
Les pièces 27 sont placées de part et d'autre du chemin parcouru par le flan saisi avec les stries en contact frottant sur les parties opposées du bord du flan, le bord du flan étant en même temps en contact avec les stries de la pièce 26. Les pièces 26 et 27 retiennent tout flan qui est ainsi dégagé et séparé du flan B saisi par la ventouse 10 et cette dernière rencontre et saisit le flan ainsi retenu, lors de son mouvement subséquent vers le magasin M.
Afin de régler l'effort de la pile de flans sur le flan inférieur B dans le magasin M, l'appareil comporte un dispositif pour libérer chaque flan B situé au bas de la pile du poids de tous les flans de la pile sauf de quelques-uns, pour être sûr que l'effort sur le flan inférieur soit toujours le même lorsque ce flan est retiré du magasin et cela malgré les changements de hauteur de la pile occasionnés par les opérations d'alimentation et de recharge.
Comme les fig. 1, 2 et 2A le montrent, ce mécanisme 130 comporte un levier 131 qui est articulé par un pivot 132 sur un support 133 qui est fixé sur un des montants 7 de guidage du magasin. Un ressort 134 comprimé entre le levier 131 et le support 133, rappelle de manière élastique le levier 131 vers le haut contre une butée réglable 135 de manière à faire pivoter le levier dans le sens des aiguilles d'une montre et pousser le talon 131 a du levier 131 en contact de serrage avec la pile de flans B.
Un bras 136 solidaire de l'arbre 12 est en contact avec le levier 131 qu'il fait basculer lorsque le moteur 14 fait pivoter le bras 1 1 et la ventouse 10 dans le sens des aiguilles d'une montre vers la position représentée sur la fig. 2. Avec le levier 131 abaissé, le contact de serrage de la partie 131a du levier sur la pile de flans B est supprimé et les flans peuvent descendre dans le magasin. Après cela, le levier 136 dégage le levier 131 qui pivote automatiquement vers le haut sous l'action du ressort 134 et serre de manière élastique la pile de flans B, comme le montre la fig. 2A.
La ventouse 10 dans la dernière partie de sa montée vient en contact avec la pile de flans qu'elle soulève de sorte que lorsque la ventouse 10 descend, seul le poids de la partie de la pile en dessous des parties 1-31a repose sur le flan inférieur Bl lorsque ce dernier est tiré, au-delà des pieds de support 8, par la ventouse 10. La partie
131a du levier supporte le poids de la partie supérieure de la pile. Par conséquent, malgré le changement continuel de la hauteur de la pile, le poids sur chaque flan du bas au moment de son enlèvement reste toujours petit et constamment le même.
Après que le flan B, a parcouru un arc de 900 avec la ventouse 10 depuis le magasin M jusque dans la position représentée sur la fig. 2, le vide dans la ventouse 10 est supprimé et remplacé sous la commande du dispositif T, par une pression supérieure à la pression atmosphérique, qui chasse le flan Bt de la ventouse 10. Des guides 29 sont prévus pour maintenir le flan en contact avec les pièces 26 et 27 pendant la course de retour de la ventouse 10. Ensuite, le flan tombe dans le guide 23 et il est guidé dans le mécanisme P où, comme le montrent les fig.
8 et 11, le flan est arrêté et supporté par les pistons 30.
Le mécanisme de façonnage P (fig. 6 et 7) comporte un corps 6 comprenant un bâti 31 qui est fixé sur la table 2 du socle 1. Le mécanisme (fig. 6) comprend au milieu du bâti 31 un plateau fixe 32 et une matrice mobile 33. Le plateau 32 présente une face antérieure circulaire plate 34 et il est chauffé par un élément chauffant électrique 35 qui est fixé en contact assurant une bonne transmission de la chaleur à la face postérieure du plateau 32, au moyen de boulons 36 et d'un chapeau 37. Un forage 38 est prévu dans le plateau 32 pour un thermocouple d'un dispositif régulateur de la température, non représenté, destiné à maintenir le plateau 32 dans les limites de température désirées afin que le flan B, lorsqu'il est pressé contre la face 34 du plateau, soit chauffé à une température appropriée pour le façonnage.
Le plateau 32 est fixé sur une traverse 39 du bâti 31 par un tube 40, un écrou 41 et une plaque transversale 42. Le tube 40 peut être raccordé par le mécanisme de commande T à une source d'air de soufflage (non représentée) pour détacher les flans B chauffés de la face chauffante 34 du plateau. A cet effet, le tube 40 communique par des passages internes 43 avec un étroit orifice annulaire 44. L'orifice annulaire 44 est ménagé entre la périphérie cylindrique du plateau 34 et un manchon cylindrique fixe 45.
Un anneau de serrage cylindrique 46 coulisse sur le manchon 45 et il coopère avec un anneau de serrage analogue 47 coulissant sur la matrice 33 pour maintenir un flan B entre eux. La face antérieure ou de serrage, de l'anneau 46 comporte un évidement annulaire et conique 48 qui reçoit en serrant un épaulement annulaire correspondant 49 également conique et qui guide et presse le flan B dans une position centrée avec précision dans le mécanisme.
Des tirants 50 coulissent dans la traverse 39 et fixent le manchon de serrage 46 sur une crosse 51 de sorte que le manchon 46 peut être avancé ou retiré par un moteur 52 dont la tige de piston 53 est solidaire de la crosse 51. Le moteur 52 est fixé sur le bâti 31 et il est alimenté en fluide moteur par le mécanisme de commande T pour faire aller et venir le manchon de serrage 46. Le fluide faisant avancer le manchon 46 est amené par un petit orifice (non représenté) étranglé de manière que la course du manchon soit lente. Afin d'obtenir un retour rapide du manchon 46, l'arrivée du fluide moteur du mécanisme de commande T vers le moteur 52 pour rappeler le manchon 46 n'est pas étranglée et le moteur effectue un retour rapide.
Le manchon de serrage coopérant 47 qui coulisse sur la matrice mobile 33 est fixé par des boulons 54 sur la face antérieure 55 d'un manchon 56 à bride qui coulisse dans des portées 57 solidaires du bâti.
La bride postérieure 58 du manchon 56 est évidée en 59 pour recevoir des bossages 60 d'un levier à fourche 61 qui est articulé en 62 (fig. 2) sur le bâti 31 et qui est accouplé en 63 à la tige de piston 64 d'un moteur 65 dont le cylindre est articulé en 66 sur un support 67 qui est attaché à la table 2. Le fluide moteur sous pression est fourni par le mécanisme de commande T au moteur 65 de manière à faire avancer et reculer la tige de piston 64 qui agit par l'intermédiaire du levier à fourche 61 pour faire avancer ou reculer le manchon de serrage 47 en synchronisme avec le fonctionnement des autres organes du mécanisme P.
La matrice mobile 33 est constituée de deux parties principales 68 et 69, entre lesquelles est prévu un passage interne 70 dans lequel on maintient une circulation d'un liquide destiné à régler la température, par exemple de l'huile ou de l'eau, par une entrée et une sortie 70a et 70b respectivement. Des joints 71 empêchent les fuites du liquide régulateur de température d'entre les parties 68 et 69 qui sont assemblées l'une à l'autre et à la face antérieure 72 de l'extrémité à rebord 73 d'un manchon 74 par des boulons 75.
Le manchon 74 coulisse dans des portées cylindriques 76 à l'intérieur du manchon extérieur 56 et il est fixé par son extrémité postérieure à la tige de piston 77 d'un moteur 78 dont le cylindre est fixé par des boulons 79 au bâti 31. L'huile ou autre fluide moteur est amené sous pression par le mécanisme de commande T pour actionner le moteur 78 et faire ainsi avancer ou reculer la matrice 33.
Un organe extracteur 80 en forme de plateau est logé à l'intérieur de la matrice 33 et se déplace avec l'anneau de serrage 47. L'organe 80 sert d'extracteur pour enlever un objet façonné de la forme comme le montre la fig. 20. Pendant le façonnage, la pièce 80 se déplace avec l'anneau de serrage 47 et elle appuie sur la matrice 33 lorsque l'anneau 47 est retiré, comme le montrent les fig. 17-19. Elle expulse l'article façonné de la cavité de la forme lorsque la matrice 33 est retirée par rapport à l'anneau 47 et à l'extracteur 80 comme le montre la fig. 20.
L'extracteur 80 comprend une plaque circulaire dont un moyeu central est monté sur l'extrémité d'une tige 81 qui coulisse dans des douilles 82 à l'intérieur du manchon creux 74. L'extrémité postérieure de la tige 81 est fixée à une crosse 83 dans laquelle coulissent des boulons 84 fixés à la bride 58 du manchon 56. Des ressorts 85 enfilés sur des boulons 84 sont comprimés entre la crosse 83 et la bride 58 et ils retiennent élastiquement la crosse 83 contre les têtes 84a des boulons 84.
Un tuyau à air 86 est vissé dans la tige 81 et il communique par des passages 87 et 88 avec l'espace compris entre la cavité de la matrice 33 et l'extracteur 80. Le tuyau 86 s'étend radialement de l'arbre 81 et passe par des fentes allongées alignées 89 et 90 dans les manchons 74 et 56 de manière à permettre un mouvement axial entre la tige 81 et les manchons que le tuyau 86 traverse.
Le tuyau 86 est raccordé au dispositif de commande synchrone T qui envoie de l'air comprimé pour aider l'extracteur 80 à expulser un objet façonné de la cavité de la matrice 33 et laisse échapper l'air entre le flan B et la matrice 33 lorsque le flan épouse les parois de la cavité de la matrice 33 comme le montre la fig. 18.
Des pistons 30 coulissent dans l'anneau de serrage 47 dans des alésages individuels 91 à l'arrière desquels de l'air sous pression est envoyé par le mécanisme de commande T par un tuyau 92 et des passages de liaison 93 pour chasser des pistons 30 vers l'extérieur contre l'anneau de serrage 46 afin de recevoir et de porter un flan B comme le montrent les fig. 8 et 11. Le déplacement subséquent de l'anneau 46 repousse les pistons 30 dans les alésages 91, comme le montre la fig. 12, où les pistons 30 restent comme le montrent les fig. 13-21 jusqu'à ce qu'ils soient de nouveau chassés par l'air comprimé envoyé par le dispositif de commande vers la position représentée sur la fig. 10, avant de recevoir le flan B suivant.
Les températures des éléments de l'appareil de façonnage sont automatiquement réglées et maintenues en fonction de la température d'amollissement de la matière synthétique thermoplastique qui doit être façonnée. Dans le cas de flans de polystyrène orienté qui a une température d'amollissement de l'ordre de 100o C, on a trouvé qu'une température comprise entre 10 et 930 C donne satisfaction pour la matrice 33 et l'extracteur 80, dont les températures sont réglées par le fluide circulant dans les passages 70. Il est souhaitable de maintenir cette température uniforme sur toutes les surfaces des pièces qui sont en contact avec le flanc B à façonner.
L'anneau de serrage cylindrique 47 est maintenu par les serpentins chauffants 47a à une température légèrement supérieure à la température d'amollissement de la matière plastique, soit entre 1210 C et 1320 C.
L'anneau de serrage cylindrique 46 est maintenu à une température légèrement inférieure à la température d'amollissement, par exemple 930 C et le plateau 32 est chauffé par l'élément 35 de manière à maintenir la surface de façonnage 34 au-dessus de la température d'amollissement, par exemple entre 1270 C et 1380 C.
L'appareil de façonnage décrit ci-dessus fonctionne comme l'indiquent les fig. 10 à 21 qui montrent les positions successives des éléments du mécanisme de façonnage façonnant un flan B pour former le couvercle représenté sur la fig. 21.
A la fig. 10, la matrice 33 est dans la position rétractée. L'anneau de serrage 47 se trouve dans la position complètement rétractée sous l'action du moteur 65. L'extracteur 80 est entièrement rentré par la crosse 83 et les ressorts 85 (fig. 6), qui sont sous une faible charge de 45 kg, jusqu'au bout de la course permise par les têtes 84a des boulons 84 qui sont solidaires de l'anneau 47.
L'anneau de serrage 46 se trouve dans la position rétractée.
De l'air sous pression a été admis momentanément par le dispositif de commande synchrone T pour faire avancer les pistons 30 en contact avec l'anneau 46 avant de recevoir un flan B de la ventouse 10.
A la fig. 1 1 un flan B est tombé en place sur les pistons 30. Les deuxpistons latéraux 30 (fig. 8) laissent chacun un petit jeu au bord du flan B. Toutefois, la partie supérieure du piston inférieur 30 coïncide exactement avec le dessous du flan qu'il supporte convenablement centré par rapport aux pièces de serrage et de façonnage 46, 47 et 32, 33.
Ensuite, le mécanisme de commande, par l'intermédiaire d'une des soupapes 22, inverse le sens de marche du moteur 52 (fig. 2), qui pousse l'anneau de serrage 46 vers la gauche comme le montre la fig. 12, de sorte que l'anneau 46 engage et maintient le bord du flan B contre l'anneau chauffé 47 sous une charge qui peut être de l'ordre de 360 kg pendant que le bord est chauffé pour être façonné et prend la forme des surfaces coniques complémentaires 48, 49. Simultanément, les pistons 30 sont repoussés par l'anneau 46 sur l'anneau 47, comme représenté.
Après cela, le mécanisme T envoie de l'air sous pression qui est introduit par les passages 87 et 88 pour bomber le flan B comme le montre la fig. 13.
Puis, comme le montre la fig. 14, le sens de la force exercée par les moteurs 65 et 78 (fig. 2) est inversé comme cela est indiqué par les flèches. Une force hydraulique plus grande est exercee par le moteur 78 que par le moteur 65 de sorte que la force exercée sur la matrice 33 est supérieure à celle exercée sur l'anneau 47.
L'anneau 47, par l'intermédiaire des boulons 84, fait avancer la crosse 83 et l'extracteur 80. Le débit du fluide hydraulique sous pression s'écoulant vers le moteur 78 qui actionne la matrice 33 est réduit par étranglement et le passage vers le moteur 65 qui actionne l'anneau de serrage 47 n'est pas entravé.
Par conséquent, un épaulement annulaire 94 sur l'anneau 47 maintient le contact avec un épaulement 95 sur la matrice 33 et empêche qu'il y ait fuite et perte de l'air sous pression faisant bomber le flan B alors que celui-ci est déplacé vers la surface 34 du plateau chauffant.
Bien qu'on ait indiqué que l'air sous pression destiné à bomber le flan B arrive avant que celui-ci n'avance vers la surface chauffante 34, l'application initiale de la pression d'air peut être faite en même temps que le mouvement initial du flan vers l'élément chauffant ou à n'importe quel moment au cours de ce déplacement, à condition que le sommet du dôme qui est au centre du flan arrive en premier lieu en contact avec la surface 34 et ensuite le contact avec le flan se fait progressivement vers l'extérieur à partir du centre. L'air est ainsi chassé radialement vers l'extérieur d'entre le flan B et la surface chauffante 34 et il n'est pas emprisonné dans des zones isolées entre les deux.
La force de fermeture peut être appliquée sur l'anneau 47 avant ou en même temps que la force de fermeture sur la matrice 33. Toutefois, aucun mouvement de fermeture de l'anneau 47 ni de la matrice 33 n'est effectué avant que la force de fermeture ne remplace ou ne surmonte la force de sens contraire exercée par le moteur 78 sur la matrice 33. Cette force de sens contraire du moteur 78 conjointement avec la force de fermeture exercée sur l'anneau 46 par le moteur 52 empêche le mouvement de fermeture de l'anneau 47 avant que la force d'ouverture du moteur 78 sur la matrice 33 ne soit remplacée par la force de fermeture sensiblement supérieure.
Si la force de fermeture même étranglée, était exercée sur la matrice 33 sensiblement plus tôt que la force de fermeture (450 kg) n'est exercée sur l'anneau 47, la matrice 33 arracherait le centre du flan B de la partie du bord qui est saisie entre les anneaux de serrage 46 et 47.
Comme le montre la fig. 15, l'avance du flan B est arrêtée lorsque le bord 96 de la matrice 33 presse le flan fermement contre la plaque chauffante fixe 34, comme représenté; ensuite, l'avance de l'anneau 47 est arrêtée par le contact des épaulements 94 et 95 lorsque l'avance de la matrice 33 est arrêtée par la plaque chaude 34. Les surfaces de serrage des anneaux 46 et 47 se trouvent pratiquement dans le même plan que le bord 96 de la matrice 33 lorsque les épaulements 94 et 95 sont en contact. La matrice 33 pourrait être pourvue d'une butée réglable pour limiter sa course vers l'avant en laissant un intervalle prédéterminé entre elle et la plaque 34 de sorte que le flan B n'est pas pressé de manière excessive entre eux.
Lorsque le flan B a été convenablement chauffé par le contact avec la surface chauffante 34, le sens de la force exercée sur l'anneau 47 par le moteur 65 est inversé grâce à la soupape de commande 22, de façon à rappeler l'anneau 47. Etant donné que la pression hydraulique est fournie sans entrave et qu'aucune résistance n'est rencontrée, le rappel de l'anneau 47 inversant le sens de la pression sur leurs moteurs respectifs 78 et 52 (fig. 6).
Les organes 33 et 46 sont rétractés et la pression de l'air sur le couvercle est supprimée dans la conduite 43 à un moment qui peut être déterminé par tâtonnements, et auquel la prise finale du couvercle est accompagnée d'une légère contraction du talon 99 qui lui donne une dimension légèrement plus petite que la cavité annulaire dans laquelle ilestformé de sorte que le couvercle y compris le talon 99 peut être facilement arraché de la cavité.
L'air sous pression retenu dans la conduite 43 par le dispositif de commande facilite la séparation du couvercle C de la surface 34 de la plaque chaude lorsque la matrice 33 et l'anneau 47 sont retirés.
Après cela la matrice 33 est rétractée à la limite de sa course de rappel tandis que les ressorts 85 (fig. 6) repoussent la crosse 83 jusqu'à la limite permise par les têtes 84a des boulons 84. Le retrait subséquent de la matrice 33 par rapport à l'extracteur 80 force ce dernier à arracher le couvercle de la cavité de formation comme le montre la fig. 20.
La pression d'air est rétablie dans le passage 87 pour séparer le couvercle C de la cavité du moule avant que l'extracteur ne soit actionné et un autre jet d'air venant d'une tuyère supérieure 101 souffle le couvercle hors de la machine de façonnage vers le bas dans une goulotte 102 qui l'amène à l'empileur comme le montrent les fig. 2 et 21. Ensuite, la pression de l'air dans la conduite 87 et de l'air alimentant la tuyère 101 est coupée par le dispositif de commande et l'appareil de façonnage est prêt pour un nouveau cycle en commençant par l'avance de la tige 30 comme le montre la fig. 10.
Le couvercle terminé tombe par la goulotte 102 (fig. 2 et 4) sur une gouttière inclinée vers le haut dans l'empileur S et il est poussé par un poussoir
104 dans une paire de doigts élastiques 105 (fig. 5) qui se dégagent vers l'arrière pour retenir le couvercle dans la position avancée dans la gouttière 103 sous la pile de couvercles lorsque le poussoir 104 est ramené par le moteur 106 avant de recevoir et d'empiler le couvercle suivant sous la pile.
Comme le montre la fig. 4, les parois de la goulotte 102 sont découpées autant que possible pour réduire au minimum l'attraction statique et la tendance qu'ont les couvercles C à coller aux parois de la goulotte et assurer ainsi que les couvercles tombent bien sur la pièce de fond 107 de la gouttière 103.
Les doigts élastiques 105, comme le montre la fig. 5, sont montés sur des plaques latérales 108 qui sont boulonnées sur les côtés intérieurs des guides latéraux 109 de la gouttière 103. Un intervalle considérable est laissé entre les guides 109 pour la pile de couvercles qui sont empilés avec précision grâce au jeu plus réduit prévu entre les plaques 108.
Les plaques latérales 108 sont pourvues de fen
tes pour recevoir les doigts élastiques 105 lorsqu'un couvercle C est repoussé par le poussoir 104 entre eux et efface les doigts
La commande en synchronisme des organes de l'appareil de façonnage décrit est obtenue par un arbre à cames entraîné par un moteur électrique. Des cames réglables individuellement actionnent les valves hydrauliques 22 qui commandent le fonctionnement des moteurs 15, 52, 65, 78 et 106 et le dispositif de commande détermine également le vide dans la ventouse 10 et la pression d'air dans les conduites d'air 40, 87, 92 et 101.
Les fig. 22 à 25 montrent une variante de l'appareil de façonnage dans laquelle les éléments non modifiés sont identifiés par les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 7 et les éléments modifiés sont identifiés par des chiffres pourvus de l'indice prime .
La variante est destinée au façonnage de couvercles et d'autres articles qui présentent des parties notablement évidées, comme le montre la fig. 25 et qui ne peuvent être arrachées d'une cavité formée dans une seule pièce sans danger de rupture et de bris.
L'ensemble de la matrice qui est désigné d'une manière générale par 33' est pourvu d'organes 110 mobiles radialement qui peuvent être rétractés pour libérer la partie évidée 111 du couvercle modifié C'.
La matrice 33' comporte des douilles 68' et 69' intérieure et extérieure entre lesquelles se trouve la chambre 70' dans laquelle circule un fluide, servant à maintenir une température donnée venant du dispositif de commande T par un tuyau 70a comme dans l'appareil de la fig. 7.
La matrice 33' est fixée par des boulons 75 sur le rebord antérieur 73 du manchon 74 pour être avancée ou retirée par le moteur 78 (fig. 1) en répondant au dispositif de commande T.
L'extrémité antérieure de la douille 68' de la matrice est pourvue d'une bride annulaire 112 sur la surface antérieure de laquelle les segments individuels 110 (fig. 24) glissent et sont retenus par un anneau 113 et des boulons 114. Chacun des segments 110 comporte une chambre 115 contenant un ressort 116 comprimé entre le segment 110 et une butée 117 faisant saillie de la bride 112 dans la chambre 115. Les ressorts 116 maintiennent élastiquement les segments individuels de la forme 110 dans les positions radiales extrêmes à l'extérieur permises par le contact des parois 118 des segments avec les butées 117.
Les segments 110 sont poussés vers l'intérieur dans leurs positions de formage représentées sur les fig. 22 et 25 par une couronne à cames 120 qui coulisse sur la douille 68'. La couronne 120 comporte une surface annulaire intérieure de came 121 qui est conique pour se conformer à la surface périphérique extérieure conique 122 de chaque segment 110 et elle repousse les segments 110 vers l'intérieur en position de formage représentée sur les fig. 22 et 25 malgré la sollicitation des ressorts 116 lorsque la couronne est avancée par le moteur 65 (fig. 1) agissant par l'intermédiaire du manchon 56 et des ressorts 123.
Les ressorts comprimés 123 entourent des boulons individuels 124 qui sont fixés sur la couronne 120 et qui s'étendent vers l'arrière de celle-ci à travers la bride 55 du manchon 56. Chaque ressort est comprimé au préalable entre la couronne 120 et la bride 55. Une butée 125 fixée à la matrice 33' vient en contact avec la couronne 120 dont elle limite ainsi le retrait. Le retrait de la couronne 120 se fait par l'intermédiaire de la bride 55, qui lorsqu'elle est tirée vers l'arrière par le moteur 65, entre en contact avec les têtes 124a des boulons 124 et retire la couronne 120 vers la position représentée sur la fig. 23 dans laquelle les segments 110 sont libérés de toute contrainte et sont repoussés vers l'extérieur par les ressorts 116 dans la position d'ouverture.
Des goujons 84' remplacent les boulons à tête 84 de l'appareil de la fig. 6 et une butée fixe 126 vient en contact avec la crosse 83', limite le recul de la crosse 83' et de l'extracteur 80' (fig. 22). Par conséquent, le déplacement de l'extracteur 80' vers l'avant ou position de façonnage est obtenu par la matrice 33' indépendamment du moteur 65 et de l'anneau de serrage 120 et la position postérieure ou d'extraction est déterminée par une butée fixe 126 (fig. 26).
Les pistons de support 30' sont situés dans l'anneau de serrage 46' et l'élément chauffant fixe 32' en une pièce.
Lorsque la variante des fig. 22 à 26 est en fonction, le flan B tombe sur les pistons de localisation 30' et la matrice 33' est avancée par le moteur 78 (fig. 6) de sorte que les segments 110 de la matrice, qui ont été fermés antérieurement comme le montre la fig. 22 par la couronne à cames 120 répondant au dispositif de commande T et au moteur 65 (fig. 2), centrent et saisissent la périphérie du flan B contre l'anneau de serrage avancé 46'.
Après quoi, l'air sous pression dont l'arrivée par les passages 87 et 88 est commandée par le dispositif de commande T bombe le flan B de la même façon que celle montrée à la fig. 14 tandis que le flan saisi entre les segments 110 de la matrice et l'anneau de serrage 46' est amené vers l'élément chauffant 32' dans une position de chauffage correspondant à celle représentée sur la fig. 15 dans laquelle le flan est maintenu par la pression de l'air amené par les passages 87 et 88 dans la forme sous la commande du dispositif de commande T.
Le flan B chauffé est ensuite soufflé dans la cavité de la matrice 33' formée par la plaque de l'extracteur 80' et les segments 110 fermés de l'anneau de formage pour façonner le couvercle C', comme le montre la fig. 25.
Ensuite, la couronne à cames 120 est retirée par le moteur 65 de sorte que les segments 110 s'ouvrent et la matrice 33' est retirée par le moteur 78 tandis que l'anneau 46' est retiré par le moteur 52 répondant à l'impulsion du dispositif de commande.
Le déplacement vers l'arrière de l'extracteur 80' est interrompu par la butée 126 (fig. 26) et celui-ci arrache le couvercle C' de la forme sans interférence de l'évidement 111 et des segments 110 de la forme ouverte, de préférence aidé par la pression de l'air provenant des passages 87 et 88.
Après quoi, les pistons 30' sont avancés par la pression de l'air amené par la conduite 92 et la variante représentée sur les fig. 22 à 26 est prête à répéter le cycle de façonnage d'un couvercle.
Dans une autre variante, non représentée, le flan
B est avancé à plat sans bombement vers un élément chauffant modifié présentant une surface courbe convexe dont le sommet est initialement en contact avec le centre du flan plat.
Process for manufacturing objects by shaping a blank of thermoplastic synthetic material,
machine for implementing this process,
and object made by this process
The present patent relates to a process for manufacturing objects by shaping a blank of thermoplastic synthetic material into a sheet.
The problem of achieving satisfactory shaping methods and apparatus is particularly difficult to solve for thermoplastic synthetic sheet materials in which draw stresses persist. These persistent stresses, which are generally referred to as molecular orientation stresses, are introduced and persisted along one or two axes to improve strength, flexibility and other characteristics of the leaves. The sheet material in which these strains of molecular orientation persist is generally referred to as an oriented sheet.
For example, such biaxially oriented sheets of polystyrene and methacrylate are sold by the Plax Corporation under the trademarks Polyflex and Methaflex, respectively.
The method according to the invention is characterized in that the blank is pressed over its entire surface to be shaped, against a contact surface, the contact being made progressively step by step so as to expel the air from between the the blank and the contact surface, the material in contact with said surface is heated and softened, at least part of the heated material of the blank is shaped to give it the desired shape and the part thus shaped is cooled and allowed to harden.
It has been found that by means of this method it is possible to maintain the molecular orientation of the sheet in the objects formed from this sheet.
I1 makes it possible to maintain the distribution of the thickness of the sheet when the heated sheet is subjected to a set of tensions different from that which persists in the sheet. A difference in the overall stresses may result from heating some parts of the sheet before others beyond the annealing temperature or temperature at which the stresses are released, or from the softened sheet being subjected to stress. stresses otherwise distributed than those which were exerted and persisted when the sheet was initially formed.
The method according to the invention is suitable, for example, for making transparent lids from oriented sheet thermoplastic synthetic blanks. These lids are non-toxic, tasteless, odorless, moisture-proof and meet all health regulations. They can be used to close waxed paper containers intended to contain foodstuffs in order to increase the appeal of the packaging to the consumer, who can thus see its contents.
The patent also comprises a machine for carrying out said method, characterized by an apparatus comprising a feed device, successively supplying blanks of thermoplastic synthetic material to a shaping device comprising means for progressively pressing the entire surface to be shaped from the blank in contact with a surface, and for heating and softening the blank and means for at least partially shaping the softened blank, and for cooling the shaped object.
Finally, the patent includes an object obtained by means of the process.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the machine which the patent includes, and illustrates, also by way of example, an embodiment of the method, carried out by means of this form of execution of the machine.
Fig. 1 is a plan view of part of this embodiment, comprising a series of identical shaping devices.
Fig. 2 is a cross section taken generally at 2-2 of FIG. 1 and showing one of the shaping apparatus of this embodiment in elevation.
Fig. 2A is a cross section on 2A-2A of FIG. 2 which shows details of the magazine mechanism, blanks of this apparatus.
Fig. 3 is a cross section on a larger scale taken on 3-3 of FIG. 2 which shows details of the opening and closing mechanism of the shaping elements of the apparatus.
Fig. 4 is a view on a larger scale along 4-4 of FIG. 2 which shows the cross section of a guide channel for feeding the artifacts from the forming mechanism to a stacking mechanism.
Fig. 5 is a cross-section on a larger scale along 5-5 of FIG. 2 which shows details of the stacking mechanism.
Fig. 6 is a cross section on a larger scale on 6-6 of FIG. 2.
Fig. 7 is a cross section on a larger scale on 7-7 of FIG. 6 which shows the shaping elements of the device.
Fig. 8 is a cross section, to the scale of FIG. 7, according to 8-8 of fig. 11 and which shows a plastic blank supported before being shaped by the shaping elements.
Fig. 9 is a section on an enlarged scale of part of the container cover shown in FIG. 20, which is shaped by the shaping elements.
Figs. 10 to 21 inclusive are cross sections on a reduced scale of the shaping elements shown in FIG. 7 and which show the successive positions of these elements for the shaping of a container cover from a plastic blank.
Fig. 22 is a cross-section on a larger scale similar to FIG. 7 of a variant of the shaping elements.
Fig. 23 is a view of part of the shaping mechanism of FIG. 22 in the open position of the shaping elements to facilitate removal of the lid from the mold.
Fig. 24 is a cross section on 24-24 of FIG. 22.
Fig. 25 is a partial cross-section on a larger scale of a part of form of FIG.
22 in the closed position for shaping and showing part of the edge of the shaped cover, and
fig. 26 is a view of a detail of the variant of FIGS. 22 to 24.
The machine shown comprises a series of identical automatic shaping apparatuses A mounted on a common base 1. Each apparatus comprises a mechanism F for successively feeding blanks of thermoplastic synthetic material B stacked in a magazine M, to a shaping mechanism P in which blank B is shaped. The plastic container cover C (fig.
21) thus produced from the blank B is fed to a stacking mechanism S (Fig. 2) which automatically stacks it.
In each apparatus A, a blank B is withdrawn at some point from its magazine M, then precisely centered in the shaping mechanism P where the cover C is shaped and then removed and stacked in the mechanism S.
The shaping apparatuses A are all automatically controlled by a common synchronous control device T. Two of the shaping apparatuses A of the machine which comprises six in all, are shown in FIG. 1, one in solid line and the other in dotted line. These devices are mounted on the common base 1, with the axes of the various devices placed in parallel obliquely at 45O for ease of loading and unloading of the various magazines M and stackers S.
The store M of each device A comprises a frame of generally square shape 3 which is fixed in a horizontal position by consoles 4, fixed by bolts 5 to the body 6 of the mechanism P.
In the middle of the four sides of the frame 3 are fixed four guide posts 7 inside which the blanks of thermoplastic synthetic material B are stacked vertically and supported by stop feet 8 projecting inward and which are fixed by screws 9 at the base of each post 7.
The blanks B are removed one by one from the base of the stack in magazine M and fed into the forming mechanism by a suction cup 10 which is part of the feed mechanism generally referred to as F.
The suction cup 10 is placed at one end of a lever 11, the other end of which is articulated at 12 on the consoles 4 carrying the magazine, so as to be able to pivot between the position shown in FIG. 2 and a position in which the edge of a soft rubber suction member 13 of the suction cup 10 bears against the underside of the lower blank B1 in the magazine.
The pivoting movement of the gripper 10 between the two positions is produced by a hydraulic piston motor generally designated 14; the cylinder 15 of this engine is fixed by a support frame 16 to the body 6 of the mechanism
P and the piston rod 17 is articulated, by means of a connecting rod 18, at 19 to the lever arm 11. The suction cup 10 is moved between its two positions in synchronism with the operation of the shaping mechanism P so as to present a blank B to the mechanism P before each cycle of operations.
The synchronization mechanism T shown in dotted lines in FIG. 1 comprises a continuously rotating camshaft 20 which carries a number of cams 21 which each actuate the tappet of an individual valve 22 which is associated with it. One of these valves 22 controls the arrival of hydraulic pressure in the rear chamber of the piston motor 14 which advances the piston rod 17 and brings the suction cup 10 into contact with the blank located at the bottom of the store M. Simultaneously, the vacuum is created inside the suction cup 10 which thus firmly grips and holds the blank B1.
Thereafter, the supply of the pressurized fluid to the rear chamber of the cylinder engine 14 is cut off by the control device T and the pressurized fluid is admitted to the front end of the cylinder 15 so as to retract the pressure rod. piston 17 and rotate the suction cup 10 into the position shown in FIG. 2. Next, the suction is removed in the suction cup 10 by the controller and is replaced by pressurized air which forces the blank B1 downward along the guide 23 into the shaping mechanism P.
The lower blank B1 pulled from the bottom of the stack in the magazine M beyond the support legs 8 on the guide rods 7, is convex by the pull, which separates it from the adjacent blank to which it might tend to stick.
In order also to ensure the transfer of the blanks one by one out of the magazine M to the mechanism P and to separate from the transferred blank any blank which would tend to stick and adhere to it, the apparatus comprises an additional device for separating the blanks .
A pair of horizontal blades 25 are fixed below the feet 8 on either side of the path of the blank transferred by the suction cup 10 from the magazine M to the mechanism P. The blades 25 are closer together than the diametrically arranged feet 8 and they give the blanks B pulled together a greater flexion than that produced by the feet. The separation of the blanks which tend to adhere to each other is further ensured by curved pieces 26 and 27 provided with coarse ridges like those of a file, 28, against and over which the edges of the blanks are pulled by the suction cup 10.
The upper ridges 28 of the part 26 are located directly below the foot 8 which is furthest from the axis 12 of the transfer arm 1 1 and the part 26 extends in an arc around the axis 12 as a center, up to a point just before the position to which the blanks B are fed by the suction cup 10. The arrangement is such that the ridges 28 of the part 26 come into contact with the edge of the blank B immediately after the blank is pulled in. - beyond 8 feet and they remain in contact and they scrape and consequently separate the blank B seized from all those which would tend to adhere to it.
When the gripped blank is pulled between the blades 25, the latter, individually and in combination with each other and with the piece 26, act to ensure the separation of any adhering blanks, and thereafter the pieces 27 individually and in combination with each other and with part 26, still act to separate any adhering blank.
The pieces 27 are placed on either side of the path traveled by the gripped blank with the ridges in rubbing contact on the opposite parts of the edge of the blank, the edge of the blank being at the same time in contact with the ridges of the part 26 The pieces 26 and 27 retain any blank which is thus released and separated from the blank B gripped by the suction cup 10 and the latter meets and grasps the blank thus retained, during its subsequent movement towards the store M.
In order to adjust the force of the stack of blanks on the lower blank B in the magazine M, the apparatus comprises a device for releasing each blank B located at the bottom of the stack from the weight of all the blanks in the stack except a few. -a, to be sure that the force on the lower blank is always the same when this blank is withdrawn from the magazine, despite the changes in the height of the stack caused by the feeding and recharging operations.
As in fig. 1, 2 and 2A show, this mechanism 130 comprises a lever 131 which is articulated by a pivot 132 on a support 133 which is fixed on one of the guide posts 7 of the store. A spring 134 compressed between the lever 131 and the support 133, resiliently urges the lever 131 upwards against an adjustable stop 135 so as to rotate the lever clockwise and push the heel 131 a of the lever 131 in tight contact with the stack of blanks B.
An arm 136 integral with the shaft 12 is in contact with the lever 131 which it switches when the motor 14 rotates the arm 1 1 and the suction cup 10 in the direction of clockwise towards the position shown in FIG. fig. 2. With the lever 131 lowered, the clamping contact of the part 131a of the lever on the stack of blanks B is removed and the blanks can descend into the magazine. After that, the lever 136 releases the lever 131 which automatically pivots upward under the action of the spring 134 and resiliently clamps the stack of blanks B, as shown in FIG. 2A.
The suction cup 10 in the last part of its rise comes into contact with the stack of blanks which it lifts so that when the suction cup 10 goes down, only the weight of the part of the stack below parts 1-31a rests on the stack. lower blank Bl when the latter is pulled, beyond the support feet 8, by the suction cup 10. The part
131a of the lever supports the weight of the top of the stack. Therefore, despite the continual change in stack height, the weight on each bottom blank at the time of its removal still remains small and consistently the same.
After the blank B, has traversed an arc of 900 with the suction cup 10 from the magazine M to the position shown in fig. 2, the vacuum in the suction cup 10 is eliminated and replaced under the control of the device T, by a pressure greater than atmospheric pressure, which drives the blank Bt from the suction cup 10. Guides 29 are provided to keep the blank in contact with it. the parts 26 and 27 during the return stroke of the suction cup 10. Then, the blank falls into the guide 23 and it is guided into the mechanism P where, as shown in fig.
8 and 11, the blank is stopped and supported by the pistons 30.
The shaping mechanism P (Fig. 6 and 7) comprises a body 6 comprising a frame 31 which is fixed on the table 2 of the base 1. The mechanism (Fig. 6) comprises in the middle of the frame 31 a fixed plate 32 and a movable die 33. The plate 32 has a flat circular front face 34 and is heated by an electric heating element 35 which is fixed in contact ensuring good heat transmission to the rear face of the plate 32, by means of bolts 36 and of a cap 37. A bore 38 is provided in the plate 32 for a thermocouple of a temperature regulating device, not shown, intended to maintain the plate 32 within the desired temperature limits so that the blank B, when it is pressed against the face 34 of the plate, or heated to a temperature suitable for shaping.
The plate 32 is fixed to a cross member 39 of the frame 31 by a tube 40, a nut 41 and a transverse plate 42. The tube 40 can be connected by the control mechanism T to a source of blowing air (not shown). to detach the heated blanks B from the heating face 34 of the plate. To this end, the tube 40 communicates through internal passages 43 with a narrow annular orifice 44. The annular orifice 44 is formed between the cylindrical periphery of the plate 34 and a fixed cylindrical sleeve 45.
A cylindrical clamping ring 46 slides on the sleeve 45 and it cooperates with a similar clamping ring 47 sliding on the die 33 to hold a blank B between them. The anterior or clamping face of the ring 46 comprises an annular and conical recess 48 which receives by clamping a corresponding annular shoulder 49 also conical and which guides and presses the blank B in a precisely centered position in the mechanism.
Tie rods 50 slide in the cross member 39 and fix the tightening sleeve 46 on a butt 51 so that the sleeve 46 can be advanced or withdrawn by a motor 52 whose piston rod 53 is integral with the handle 51. The motor 52 is fixed on the frame 31 and it is supplied with working fluid by the control mechanism T to move the tightening sleeve 46 back and forth. The fluid moving the sleeve 46 forward is fed through a small orifice (not shown) so constricted. that the sleeve stroke is slow. In order to obtain a rapid return of the sleeve 46, the arrival of the driving fluid from the control mechanism T to the motor 52 to return the sleeve 46 is not choked and the motor performs a rapid return.
The cooperating tightening sleeve 47 which slides on the movable die 33 is fixed by bolts 54 on the front face 55 of a flanged sleeve 56 which slides in bearing surfaces 57 integral with the frame.
The rear flange 58 of the sleeve 56 is recessed at 59 to receive bosses 60 of a fork lever 61 which is articulated at 62 (FIG. 2) on the frame 31 and which is coupled at 63 to the piston rod 64 d 'an engine 65 whose cylinder is articulated at 66 on a support 67 which is attached to the table 2. The pressurized working fluid is supplied by the control mechanism T to the engine 65 so as to advance and retract the piston rod 64 which acts through the fork lever 61 to advance or retract the adapter sleeve 47 in synchronism with the operation of the other members of the mechanism P.
The mobile die 33 consists of two main parts 68 and 69, between which is provided an internal passage 70 in which a circulation of a liquid intended to regulate the temperature, for example oil or water, is maintained, by an inlet and an outlet 70a and 70b respectively. Seals 71 prevent leakage of temperature regulating liquid between parts 68 and 69 which are joined to each other and to the anterior face 72 of the flanged end 73 of a sleeve 74 by bolts 75.
The sleeve 74 slides in cylindrical surfaces 76 inside the outer sleeve 56 and is fixed by its rear end to the piston rod 77 of an engine 78 whose cylinder is fixed by bolts 79 to the frame 31. L The oil or other working fluid is brought under pressure by the control mechanism T to actuate the motor 78 and thereby advance or reverse the die 33.
A tray-shaped extractor member 80 is housed within the die 33 and moves with the clamp ring 47. The member 80 serves as an extractor to remove a shaped object from the form as shown in FIG. . 20. During shaping, the part 80 moves with the clamping ring 47 and presses on the die 33 when the ring 47 is withdrawn, as shown in figs. 17-19. It expels the shaped article from the mold cavity when the die 33 is withdrawn relative to the ring 47 and the extractor 80 as shown in FIG. 20.
The extractor 80 comprises a circular plate, a central hub of which is mounted on the end of a rod 81 which slides in sockets 82 inside the hollow sleeve 74. The posterior end of the rod 81 is fixed to a butt 83 in which slide bolts 84 fixed to the flange 58 of the sleeve 56. Springs 85 threaded on bolts 84 are compressed between the butt 83 and the flange 58 and they resiliently retain the butt 83 against the heads 84a of the bolts 84.
An air pipe 86 is screwed into the rod 81 and it communicates through passages 87 and 88 with the space between the cavity of the die 33 and the extractor 80. The pipe 86 extends radially from the shaft 81 and passes through elongated aligned slots 89 and 90 in the sleeves 74 and 56 so as to allow axial movement between the rod 81 and the sleeves that the pipe 86 passes through.
The pipe 86 is connected to the synchronous controller T which sends compressed air to assist the extractor 80 to expel a shaped object from the die cavity 33 and allows air to escape between the blank B and the die 33 when the blank hugs the walls of the die cavity 33 as shown in FIG. 18.
Pistons 30 slide in the clamping ring 47 in individual bores 91 to the rear of which pressurized air is sent by the operating mechanism T through a pipe 92 and connecting passages 93 to drive out pistons 30. outwards against the clamping ring 46 in order to receive and carry a blank B as shown in FIGS. 8 and 11. The subsequent displacement of the ring 46 pushes the pistons 30 back into the bores 91, as shown in FIG. 12, where the pistons 30 remain as shown in Figs. 13-21 until they are again expelled by the compressed air sent by the control device to the position shown in fig. 10, before receiving the next blank B.
The temperatures of the elements of the shaping apparatus are automatically adjusted and maintained depending on the softening temperature of the thermoplastic synthetic material which is to be shaped. In the case of oriented polystyrene blanks which has a softening temperature of the order of 100 ° C., it has been found that a temperature of between 10 and 930 ° C. is satisfactory for the die 33 and the extractor 80, whose Temperatures are controlled by the fluid circulating in passages 70. It is desirable to maintain this temperature uniform over all surfaces of the parts which are in contact with the flank B to be shaped.
The cylindrical clamping ring 47 is maintained by the heating coils 47a at a temperature slightly above the softening temperature of the plastic, ie between 1210 C and 1320 C.
The cylindrical clamping ring 46 is maintained at a temperature slightly below the softening temperature, for example 930 C and the plate 32 is heated by the element 35 so as to keep the forming surface 34 above the surface. softening temperature, for example between 1270 C and 1380 C.
The shaping apparatus described above operates as shown in Figs. 10 to 21 which show the successive positions of the elements of the shaping mechanism forming a blank B to form the cover shown in FIG. 21.
In fig. 10, the die 33 is in the retracted position. The clamping ring 47 is in the fully retracted position under the action of the motor 65. The extractor 80 is fully retracted by the handle 83 and the springs 85 (fig. 6), which are under a low load of 45. kg, until the end of the travel allowed by the heads 84a of the bolts 84 which are integral with the ring 47.
The clamping ring 46 is in the retracted position.
Pressurized air has been admitted momentarily by the synchronous control device T to advance the pistons 30 into contact with the ring 46 before receiving a blank B from the suction cup 10.
In fig. 1 1 a blank B has fallen into place on the pistons 30. The two lateral pistons 30 (fig. 8) each leave a small play at the edge of the blank B. However, the upper part of the lower piston 30 coincides exactly with the underside of the blank that it supports suitably centered with respect to the clamping and shaping parts 46, 47 and 32, 33.
Then, the control mechanism, through one of the valves 22, reverses the direction of travel of the motor 52 (fig. 2), which pushes the clamping ring 46 to the left as shown in fig. 12, so that the ring 46 engages and holds the edge of the blank B against the heated ring 47 under a load which may be on the order of 360 kg while the edge is heated to be shaped and takes the shape of the Complementary conical surfaces 48, 49. Simultaneously, the pistons 30 are pushed by the ring 46 on the ring 47, as shown.
After that, the mechanism T sends air under pressure which is introduced through the passages 87 and 88 to bulge the blank B as shown in fig. 13.
Then, as shown in fig. 14, the direction of the force exerted by the motors 65 and 78 (fig. 2) is reversed as indicated by the arrows. A greater hydraulic force is exerted by the motor 78 than by the motor 65 so that the force exerted on the die 33 is greater than that exerted on the ring 47.
The ring 47, through the bolts 84, advances the butt 83 and the extractor 80. The flow of pressurized hydraulic fluid flowing to the motor 78 which actuates the die 33 is reduced by throttling and the passage towards the motor 65 which actuates the clamping ring 47 is not hampered.
Therefore, an annular shoulder 94 on the ring 47 maintains contact with a shoulder 95 on the die 33 and prevents leakage and loss of pressurized air causing the blank B to bulge while the latter is. moved to the surface 34 of the heating plate.
Although it has been indicated that the pressurized air intended to pump blank B arrives before it advances towards the heating surface 34, the initial application of the air pressure can be made at the same time as the initial movement of the blank toward the heating element or at any time during this movement, provided that the top of the dome which is in the center of the blank first contacts the surface 34 and then the contact with the flan is done gradually outward from the center. The air is thus driven radially outwards between the blank B and the heating surface 34 and it is not trapped in isolated zones between the two.
The closing force can be applied to the ring 47 before or at the same time as the closing force on the die 33. However, no closing movement of the ring 47 or the die 33 is made before the closing movement. closing force does not replace or overcome the opposing force exerted by motor 78 on die 33. This opposing force from motor 78 together with the closing force exerted on ring 46 by motor 52 prevents movement. closing the ring 47 before the opening force of the motor 78 on the die 33 is replaced by the substantially greater closing force.
If the closing force, even when constricted, were exerted on the die 33 significantly earlier than the closing force (450 kg) is exerted on the ring 47, the die 33 would tear the center of the blank B from the edge portion which is gripped between the clamping rings 46 and 47.
As shown in fig. 15, the advance of the blank B is stopped when the edge 96 of the die 33 presses the blank firmly against the stationary heating plate 34, as shown; then, the advance of the ring 47 is stopped by the contact of the shoulders 94 and 95 when the advance of the die 33 is stopped by the hot plate 34. The clamping surfaces of the rings 46 and 47 lie substantially in the same plane as the edge 96 of the die 33 when the shoulders 94 and 95 are in contact. The die 33 could be provided with an adjustable stopper to limit its forward stroke by leaving a predetermined gap between it and the plate 34 so that the blank B is not pressed excessively between them.
When the blank B has been suitably heated by the contact with the heating surface 34, the direction of the force exerted on the ring 47 by the motor 65 is reversed thanks to the control valve 22, so as to recall the ring 47 Since the hydraulic pressure is supplied unimpeded and no resistance is encountered, the return of the ring 47 reversing the direction of the pressure on their respective motors 78 and 52 (fig. 6).
The members 33 and 46 are retracted and the air pressure on the cover is relieved in the line 43 at a time which can be determined by trial and error, and at which the final grip of the cover is accompanied by a slight contraction of the heel 99 which gives it a dimension slightly smaller than the annular cavity in which it is formed so that the cover including the heel 99 can be easily pulled out of the cavity.
The pressurized air retained in the line 43 by the controller facilitates the separation of the cover C from the surface 34 of the hot plate when the die 33 and the ring 47 are removed.
Thereafter the die 33 is retracted to the limit of its return stroke while the springs 85 (Fig. 6) push the stock 83 to the limit permitted by the heads 84a of the bolts 84. The subsequent withdrawal of the die 33 relative to the extractor 80 forces the latter to tear off the cover of the forming cavity as shown in FIG. 20.
Air pressure is reestablished in passage 87 to separate cover C from the mold cavity before the extractor is actuated and another jet of air from an upper nozzle 101 blows the cover out of the machine shaping down into a chute 102 which brings it to the stacker as shown in Figs. 2 and 21. Then, the pressure of the air in the line 87 and of the air supplying the nozzle 101 is cut off by the control device and the shaping apparatus is ready for a new cycle starting with the advance. of the rod 30 as shown in FIG. 10.
The finished cover falls through the chute 102 (fig. 2 and 4) onto an upward sloping gutter in the stacker S and is pushed by a pusher.
104 in a pair of elastic fingers 105 (fig. 5) which release rearwardly to retain the cover in the advanced position in the gutter 103 under the stack of covers when the pusher 104 is returned by the motor 106 before receiving and stack the next cover under the stack.
As shown in fig. 4, the walls of the chute 102 are cut as much as possible to minimize the static attraction and tendency of the covers C to stick to the walls of the chute and thus ensure that the covers fall on the bottom piece. 107 of the gutter 103.
The elastic fingers 105, as shown in fig. 5, are mounted on side plates 108 which are bolted to the inner sides of the side guides 109 of the gutter 103. A considerable gap is left between the guides 109 for the stack of lids which are stacked precisely thanks to the reduced clearance provided. between the plates 108.
The side plates 108 are provided with fen
tes to receive the elastic fingers 105 when a cover C is pushed by the pusher 104 between them and clears the fingers
The synchronous control of the members of the described shaping apparatus is obtained by a camshaft driven by an electric motor. Individually adjustable cams actuate the hydraulic valves 22 which control the operation of the motors 15, 52, 65, 78 and 106 and the controller also determines the vacuum in the suction cup 10 and the air pressure in the air lines 40 , 87, 92 and 101.
Figs. 22 to 25 show a variant of the shaping apparatus in which the unmodified elements are identified by the same reference numerals as in FIG. 7 and the modified elements are identified by numbers with the index prime.
The variant is intended for shaping lids and other articles which have notably recessed parts, as shown in fig. 25 and which cannot be torn from a cavity formed in a single piece without danger of rupture and breakage.
The entire die which is generally designated by 33 'is provided with radially movable members 110 which can be retracted to release the recessed portion 111 of the modified cover C'.
The die 33 'has inner and outer sockets 68' and 69 'between which is the chamber 70' in which a fluid circulates, serving to maintain a given temperature coming from the control device T through a pipe 70a as in the apparatus. of fig. 7.
The die 33 'is fixed by bolts 75 on the front edge 73 of the sleeve 74 to be advanced or withdrawn by the motor 78 (fig. 1) by responding to the control device T.
The anterior end of the die socket 68 'is provided with an annular flange 112 on the anterior surface of which the individual segments 110 (Fig. 24) slide and are retained by a ring 113 and bolts 114. Each of the Segments 110 has a chamber 115 containing a spring 116 compressed between segment 110 and a stopper 117 protruding from flange 112 into chamber 115. Springs 116 resiliently hold individual segments of form 110 in the extreme radial positions at the same time. exterior allowed by the contact of the walls 118 of the segments with the stops 117.
The segments 110 are pushed inwardly into their forming positions shown in Figs. 22 and 25 by a cam crown 120 which slides on the sleeve 68 '. Crown 120 has an inner annular cam surface 121 which is tapered to conform to the tapered outer peripheral surface 122 of each segment 110 and pushes segments 110 inwardly into the forming position shown in Figs. 22 and 25 despite the bias of the springs 116 when the crown is advanced by the motor 65 (FIG. 1) acting via the sleeve 56 and the springs 123.
The compressed springs 123 surround individual bolts 124 which are attached to the crown 120 and which extend rearwardly thereof through the flange 55 of the sleeve 56. Each spring is pre-compressed between the crown 120 and the crown. flange 55. A stop 125 fixed to the die 33 'comes into contact with the crown 120, the withdrawal of which it thus limits. The crown 120 is withdrawn via the flange 55, which when pulled rearward by the motor 65 contacts the heads 124a of the bolts 124 and withdraws the crown 120 to the position. shown in fig. 23 in which the segments 110 are released from any constraint and are pushed outwards by the springs 116 in the open position.
Studs 84 'replace the head bolts 84 of the apparatus of FIG. 6 and a fixed stop 126 comes into contact with the butt 83 ', limits the retreat of the butt 83' and of the extractor 80 '(FIG. 22). Therefore, the movement of the extractor 80 'to the forward or shaping position is achieved by the die 33' independent of the motor 65 and the clamping ring 120 and the posterior or extraction position is determined by a fixed stop 126 (fig. 26).
The support pistons 30 'are located in the clamp ring 46' and the stationary heater 32 'in one piece.
When the variant of fig. 22 to 26 is in operation, the blank B falls on the locating pistons 30 'and the die 33' is advanced by the motor 78 (fig. 6) so that the segments 110 of the die, which were previously closed as shown in fig. 22 by the cam crown 120 responding to the control device T and to the motor 65 (FIG. 2), center and grip the periphery of the blank B against the advanced clamping ring 46 '.
After that, the pressurized air whose arrival through passages 87 and 88 is controlled by the control device T bombs the blank B in the same way as that shown in FIG. 14 while the blank gripped between the segments 110 of the die and the clamping ring 46 'is brought towards the heating element 32' in a heating position corresponding to that shown in FIG. 15 in which the blank is maintained by the pressure of the air supplied through the passages 87 and 88 in the form under the control of the control device T.
The heated blank B is then blown into the die cavity 33 'formed by the extractor plate 80' and the closed segments 110 of the forming ring to shape the cover C ', as shown in FIG. 25.
Then, the cam ring 120 is withdrawn by the motor 65 so that the segments 110 open and the die 33 'is withdrawn by the motor 78 while the ring 46' is withdrawn by the motor 52 responding to the need. pulse from the control device.
The rearward movement of the extractor 80 'is interrupted by the stop 126 (fig. 26) and the latter tears off the cover C' from the shape without interference from the recess 111 and the segments 110 of the open shape. , preferably aided by air pressure from passages 87 and 88.
Thereafter, the pistons 30 'are advanced by the pressure of the air supplied by the pipe 92 and the variant shown in FIGS. 22-26 is ready to repeat the cycle for shaping a cover.
In another variant, not shown, the blank
B is advanced flat without bulging towards a modified heating element having a convex curved surface whose top is initially in contact with the center of the flat blank.