FR2602174A1 - Procede et dispositif de reglage de l'echauffement d'une bande thermoplastique utilisee dans un poste de thermoformage - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE REGLAGE DE L'ECHAUFFEMENT D'UNE BANDE THERMOPLASTIQUE 1 UTILISEE DANS UN POSTE DE THERMOFORMAGE 8 DE RECIPIENTS 13 OUVERTS VERS LE HAUT. CE PROCEDE EST CARACTERISE EN CE QUE L'ON MESURE DANS UNE ZONE 26 DE LA BANDE THERMOPLASTIQUE RAMOLLIE 1, ZONE ENTOUREE D'UNE MAILLE DE MATIERE RIGIDIFIEE, LE DEGRE DE DEFORMATION DE CETTE ZONE SOUS L'ACTION D'UNE MASSE PREDETERMINEE 21, L'ON COMPARE LA VALEUR MESUREE DU DEGRE DE DEFORMATION A UNE VALEUR PREDETERMINEE DE CONSIGNE CORRESPONDANT A UNE BONNE APTITUDE AU THERMOFORMAGE, ET L'ON REGULE L'ECHAUFFEMENT DE LA BANDE 1 EN FONCTION DE LA VALEUR DE DEFORMATION MESUREE DE FACON QUE LADITE DEFORMATION CORRESPONDE A LA VALEUR DE CONSIGNE.
Description
Procédé et dispositif de réglage de l'échauffement d'une bande
thermoplastique utilisée dans un poste de thermoformage.
La présente invention concerne un procédé de réglage de 05 l'échauffement d'une bande thermoplastique utilisée dans un poste de thermoformage de récipients ouverts vers le haut, du type selon lequel on chauffe d'abord la bande thermoplastique tronçon par tronçon sur la majeure partie de sa largeur à l'exception de minces zones marginales destinées à être saisies par un dispositif 10 d'avancement pas à pas jusqu'à une température de ramollissement la rendant apte au thermoformage, puis on refroidit ladite bande de façon à créer dans celle-ci une sorte de réseau à mailles dont les mailles sont constituées de matière thermoplastique rigidifiée et entourent chacune une zone en matière thermoplastique ramollie à la 15 température de thermoformage et correspondant à l'étendue et l'emplacement de l'ouverture supérieure d'une des chambres de formage d'un bloc de moule prévu dans le poste de thermoformage, et finalement, on avance d'un pas la bande ainsi refroidie, dans ledit poste de thermoformage en faisant coincider les zones ramollies 20 avec les ouvertures des chambres de formage avant de procéder à
l'opération proprement dite de thermoformage.
Il s'est avéré que les zones ramollies de la bande thermoplastique ne se trouvent pas toujours à une température appropriée au thermoformage, de sorte que les récipients sont 25 déchirés pendant le thermoformage ou présentent des zones de paroi
d'épaisseurs fortement inégales.
Il a déjà été proposé de mesurer la température de la
bande thermoplastique à sa sortie de la zone d'échauffement, mais il s'est avéré que la température n'est pas représentative de 30 l'aptitude de la bande au thermoformage.
Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients précités et de proposer un procédé de réglage de l'échauffement de la bande thermoplastique pour qu'elle se trouve
en toutes circonstances dans l'état optimal de thermoformage.
Dans un procédé du type initialement mentionné, ce but est atteint conformément à l'invention du fait que l'on mesure dans une zone de la bande thermoplastique ramollie, zone entourée d'une maille de matière rigidifiée, le degré de déformation de cette zone 05 sous l'action d'une masse prédéterminée, l'on compare la valeur
mesurée du degré de déformation à une valeur prédéterminée de consigne correspondant à une bonne aptitude au thermoformage, et l'on régule l'échauffement de la bande en fonction de la valeur de déformation mesurée de façon que ladite déformation corresponde à 10 la valeur de consigne.
Grâce à cette conception, il est possible de procurer à la bande thermoplastique une aptitude constante au thermoformage en réglant pratiquement de manière continue le chauffage de la bande, l'aptitude au thermoformage étant variable en fonction des 15 conditions de thermoformage (température ambiante, épaisseur de la bande, matière constituant la bande, pouvoir d'absorption du rayonnement de chaleur par la bande thermoplastique, variation de
la tension du réseau d'alimentation électrique, etc...).
La présente invention concerne aussi un dispositif de 20 réglage de l'échauffement d'une bande thermoplastique utilisée dans un poste de thermoformage de récipients à partir d'une bande thermoplastique, du type comprenant une unité d'avancement pas à pas d'une bande thermoplastique, et montés en série, une boîte de chauffe comportant une pluralité de résistances de chauffage, 25 connectées à une source de courant par l'intermédiaire d'une unité de réglage, une unité de refroidissement local et sélectif de la bande ainsi qu'un poste de thermoformage comportant dans un bloc de moule une pluralité de chambres de formage ouvertes vers le haut, l'unité de refroidissement comprenant deux plaques 30 alvéolées de refroidissement dont l'une est disposée au-dessus et l'autre en dessous du trajet d'avancement de la bande, de telle sorte que les alvéoles de chaque plaque coincident entre elles et avec les zones de bande destinées au thermoformage et positionnées
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après l'exécution d'un pas d'avance au-dessus des ouvertures des
chambres de formage.
Ce type de dispositif connu ne permet de régler que la
température d'échauffement de la bande- thermoplastique pour un 05 temps de séjour prédéterminé de celle-ci dans la boite de chauffe.
Dans ce cas, il est absolument impossible de tenir compte rapidement et pratiquement d'une façon instantanée des variations de certains paramètres qui influencent l'aptitude de la bande au thermoformage, tels que la température ambiante, l'épaisseur de la 10 bande, la capacité d'absorption du rayonnement infrarouge par la
bande, la composition chimique de la bande, etc...
La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif de réglage de l'échauffement de la bande thermoplastique pour procurer à celle-ci une bonne aptitude constante au 15 thermoformage malgré la variation de certains paramètres ayant une influence. quelconque sur l'aptitude au thermoformage de la bande concernée. Ce but est atteint conformément à l'invention du fait que le dispositif comprend, en outre, un palpeur disposé au-dessus 20 d'une alvéole de la plaque alvéolée supérieure et susceptible de venir porter dans une alvéole contre la zone de bande thermoplastique délimitée par ladite alvéole, un capteur de déplacement susceptible de mesurer le déplacement du palpeur pendant que celui-ci emboutit ou déforme sous l'effet de son poids 25 la zone de bande concernée, un comparateur dont une des entrées est reliée à la sortie du capteur de déplacement, un générateur d'un signal de consigne correspondant à une longueur de déplacement prédéterminée du palpeur, ce générateur étant connecté à l'autre entrée du comparateur, et un régulateur électronique de chauffage à 30 commande extérieure qui est interposé dans le circuit d'alimentation d'au moins une partie des résistances électriques de la boîte de chauffe et dont la gachette ou élément de commande
extérieure est connecté à la sortie du comparateur.
Grâce à cette disposition, la bande thermoplastique est 35 en permanence maintenue ou portée à une température d'échauffement qui lui procure une bonne aptitude constante-au thermoformage, c'est-à-dire à l'emboutissage malgré les variations de certains paramètres extérieurs. En effet, jusqu'à présent, la température d'échauffement a été préréglée avant la sortie de l'atelier de 05 fabrication du dispositif à une valeur déterminée pour une bande thermoplastique ayant des caractéristiques physiques déterminées pour que cette bande arrive dans le poste de thermoformage avec une bonne aptitude au thermoformage. Ce dispositif a dû être réglé à nouveau dès que ses conditions d'utilisation dans l'usine de 10 fabrication des récipients ont été différentes de celles de l'atelier de préréglage. Des difficultés analogues se présentaient lors du changement de la qualité de la bande thermoplastique, etc... Tous ces inconvénients sont supprimés grâce au dispositif
conforme à l'invention.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention
ressortiront de la description suivante de plusieurs modes de réalisation du dispositif, description faite en référence aux
dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue latérale schématique en 20 élévation d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique du circuit de commande du circuit d'alimentation des résistances de la boîte de chauffe. Tel que représenté sur les dessins annexés, le dispositif de réglage de l'échauffement d'une bande thermoplastique i déroulée d'une bobine de stockage 2 et avancée pas à pas dans le sens de la flèche 3 comprend une boîte de chauffe 4 présentant à l'intérieur d'une enceinte 5 une pluralité de résistances de chauffage 6 de 30 préférence à réponse rapide. Ces résistances de chauffage 6 sont disposées de préférence longitudinalement, dans le sens de déplacement 3 de la bande 1, au-dessus de celle-ci. Toutefois, il est également possible de prévoir des résistances de chauffage en dessous de la bande thermoplastique 1. Le dispositif comprend 35 également immédiatement en aval -dans le sens d'avancement 3 de la 5. bande thermoplastique 1- de la boîte de chauffe 4, une unité de refroidissement local et sélectif 7 de la bande thermoplastique 1
ainsi qu'un poste de thermoformage 8.
L'unité de refroidissement local et sélectif 7 comprend 05 une plaque horizontale alvéolée supérieure 9 et une plaque horizontale alvéolée inférieure 10 dont les alvéoles 11, 12 coîncident verticalement entre elles et délimitent sur la bande thermoplastique 1 des zones fermées à partir desquelles seront réalisées au poste de thermoformage suivant 8 des récipients 13 qui 10 après démoulage, resteront encore attachés à ladite bande 1. Bien entendu, ces récipients 13 seront ultérieurement remplis d'un produit, recouverts d'un couvercle scellé et découpés de la bande thermoplastique 1. Les deux plaques alvéolées 9, 10 sont mobiles verticalement de façon à pouvoir s'écarter légèrement de la bande 15 ou à pouvoir la serrer entre elles. Lorsque ces plaques alvéolées 9, 10 sont en contact avec la bande thermoplastique 1 préalablement échauffée à la température de thermoformage, les parties de bande correspondantes sont refroidies de façon à former un réseau à mailles rigidifiées, tandis que les zones de bande se 20 situant en face des alvéoles 11, 12 conservent leur température de thermoformage et sont entourées par les mailles rigidifiées
du réseau à mailles.
Le poste de thermoformage 8 comprend, en dessous de la bande thermoplastique 1, un bloc de moule 14 qui comporte une 25 pluralité de chambres de formage 15 et est mobile verticalement entre une position haute de thermoformage (voir figure 1) et une position basse de démoulage dans laquelle les récipients 13 qui viennent d'être formés peuvent être avancés d'un pas avec la bande thermoplastique à laquelle ils sont encore attachés. Au-dessus de 30 la bande thermoplastique 1, le poste de thermoformage 1 présente une cloche 16 reliée à une source d'air comprimé et munie à sa base d'un serre-flan alvéolé 17 qui, lors du thermoformage, est appliqué contre la bande thermoplastique 1 soutenue à l'endroit des mailles du réseau à mailles rigidifiées par la face supérieure 35 du bloc de moule 14. A l'intérieur de la cloche 16, sont prévus une
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pluralité de poinçons de formage 18 dont chacun est disposé en face d'une des chambres de formage 15 et est fixé, à son extrémité supérieure à une plaque de support 19 portée par une tige de commande 20 traversant de façon étanche la partie supérieure de la 05 cloche 16 et reliée à un vérin de commande non représenté lui imprimant un mouvement vertical alternatif pendant l'opération de thermoformage. Comme on peut le voir sur les dessins, la longueur d'un pas d'avancement de la bande thermoplastique 1 correspond à la 10 longueur des plaques de refroidissement 9, 10 et à celle du bloc de moule 14 et du serre-flan 17, longueur prise dans le sens d'avancement 3 de la bande thermoplastique 1, la longueur de la boite de chauffe 4 pouvant être un multiple entier de ce pas d'avancement. Le dispositif comprend également, au-dessus de l'une des alévoles 11 de la plaque de refroidissement supérieure 9 un palpeur 21 présentant une tige verticale 22 et, le cas échéant, à l'extrémité supérieure de celle-ci, un disque de préhension 23, la tige 22 étant guidée verticalement dans un boîtier de guidage 24 20 reposant, par son extrémité inférieure, sur la plaque de refroidissement supérieure 9, de telle sorte que le palpeur 21 soit centré par rapport à l'alvéole correspondante 11 de ladite plaque 9. En outre, le dispositif est muni d'un capteur de déplacement 25 qui est fixé dans le boîtier de guidage 24, de façon à pouvoir 25 capter le mouvement descendant de la tige 22 du palpeur 21, c'est-à-dire le degré de déformation ou de l'emboutissage de la zone de bande thermoplastique 26 délimitée par l'alvéole correspondante de la plaque de refroidissement 9, déformation due au poids du palpeur 21. La structure du capteur 25 est connue en 30 soi. Ce capteur 25 peut être du type capacitif, inductif, à noyau
plongeur, etc...
Le disque de préhension 23 du palpeur 21 est coiffé par un étrier de liaison 27 dont les doigts d'entraînement inférieurs 28 repliés radialement vers la tige 22 du palpeur 21 de façon à 35 pouvoir saisir par en dessous le disque de préhension 23 du palpeur 21 et de soulever ce dernier sous l'action d'un vérin 29 dont la tige de commande 30 est solidaire de l'extrémité supérieure de l'étrier 27. Avant la fin. de la course de descente du vérin 29, les doigts radiaux 28 de l'étrier 27 se séparent du disque 23 du 05 palpeur 21 du fait que l'extrémité inférieure de la tige 22 de celui-ci vient en contact avec la bande thermoplastique 1 dans la zone 26 de celle-ci et le palpeur 21 déforme alors cette zone 26 sous l'effet de son propre poids pendant un temps déterminé inférieur à l'intervalle de temps séparant deux pas d'avancement 10 successifs de la bande 1. La déformation de la zone 26 de la bande 1 entraîne un déplacement vertical du palpeur 21, ce déplacement étant mesuré par capteur 25 prévu dans le boîtier de guidage 24. Il est à noter qu'en fin de course descendante, l'étrier de liaison 27 repose sur le boîtier de guidage 24 et que la longueur du palpeur 15 21 est suffisante pour que, pour cette position inférieure de l'étrier 27, le disque 23 se trouve encore suffisamment écarté des doigts 28 de l'étrier 27 et permette encore la descente du palpeur 21 (voir figure 1). Bien entendu, le palpeur 21 est relevé avant chaque avancement de la bande thermoplastique 1 et la plaque de 20 refroidissement 10 est abaissée suffisamment pour laisser passer la zone déformée 26 de ladite bande 1, tandis qu'à la fin de l'avancement de la bande 1, le palpeur 21 est à nouveau abaissé de façon à reposer librement sur une zone de bande entourée par une
alvéole 11.
Il se comprend de soi-même que, pour soulever le palpeur 21 et pour lui donner une certaine liberté en déplacement axial lors de son enfoncement dans la bande thermoplastique 1, par rapport à son moyen de levage 29 on pourrait utiliser d'autres moyens de liaison par exemple du type comportant une tige de vérin 30 munie d'un trou oblong dans lequel s'engage un téton latéral
solidaire de l'extrémité supérieure de la tige 22 du palpeur 21.
Sur la figure 2, est représenté schématiquement le circuit de contrôle du déplacement descendant du palpeur 21. Ce circuit comprend donc un capteur 25 mesurant le déplacement du 35 palpeur 21 sous son propre poids et contre la résistance opposée
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par la zone 26 de la bande thermoplastique. La sortie du -capteur 25 est connectée à l'une des bornes d'entrée d'un comparateur 31 dont l'autre borne d'entrée est connectée à la sortie d'un générateur de signal de consigne 32 par exemple constitué par un 05 potentiomètre de tarage qui fournit une valeur de sortie
correspondant à une bonne aptitude au thermoformage de la bande i.
La sortie du comparateur 31 est branchée sur l'organe extérieur de commande 33 d'un régulateur électronique de chauffage tel qu'un interrupteur statique à commande extérieure 34 qui est 10 interposé dans le circuit d'alimentation 35 d'au moins une partie des résistances chauffantes 6 de la boîte de chauffe 4. Le comparateur 31 est conçu par exemple de telle sorte qu'il fournit à sa sortie un signal de commande tant que le signal correspondant au déplacement du palpeur 21 n'a pas atteint la valeur du signal 15 de consigne fourni par le générateur 32. Dans ce cas, l'interrupteur 34 est du type de ceux qui restent fermés et établissent la circulation d'un courant d'alimentation tant que son organe de commande 33 reçoit le signal de sortie du comparateur 31. L'interrupteur statique 34 peut être constitué par exemple par 20 un triac ou un thyristor ou un circuit électronique équivalent. Au lieu de faire appel à un interrupteur statique et de fonctionner par tout ou rien, on peut aussi utiliser un variateur de tension électronique piloté par un signal dont la valeur correspond à la profondeur de pénétration du palpeur de manière à réaliser une 25 régulation du chauffage de la bande 1 en fonction de la pénétration
du palpeur (régulation du type proportionnel, intégral, dérivé).
Afin d'éviter que l'échauffement de la bande thermoplastique 1 soit différent dans la zone latérale et dans la zone centrale, il est avantageux de prévoir deux circuits de 30 chauffage différents ayant chacun des résistances chauffantes 6, un circuit d'alimentation 35 et un circuit de commande 25, 31, 32, 33, 34 indépendants de ceux de l'autre circuit de chauffage. Dans ce cas, un palpeur 21 et le capteur 25 correspondant au premier circuit de chauffage sont disposés en face d'une alvéole 11.de la 35 plaque 9, alvéole située en face de la zone centrale ou médiane de la bande thermoplastique 1 et un autre palpeur 21 et son capteur 25 correspondant au deuxième circuit de chauffage sont disposés en face d'une alvéole 11 de la plaque 9, alvéole située au-dessus de l'une des deux zones latérales de ladite bande thermoplastique 1, les résistances dans la boîte de thermoplastique chauffant étant à l'une des deux 10 zone centrale de Bien - décrits peuvent
chauffantes 6 du premier circuit étant placées chauffe 4 en face de la zone centrale de la bande 1 et les résistances 6 de l'autre circuit disposées en deux groupes dont chacun est associé zones latérales existant de part et d'autre de la ladite bande 1.
entendu, les modes de réalisation précédemment subir un certain nombre de modifications sans que
l'on sorte du cadre de protection défini par les revendications annexées.
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Claims (9)
1. Procédé de réglage de l'échauffement d'une bande thermoplastique (1) utilisée dans un poste de thermoformage (8) de récipients (13) ouverts vers le haut, du type selon lequel on 05 chauffe d'abord la bande thermoplastique (1) tronçon par tronçon sur la majeure partie de sa largeur à l'exception de minces zones marginales destinées à être saisies par un dispositif d'avancement pas à pas jusqu'à une température de ramollissement la rendant apte au thermoformage, puis on refroidit ladite bande (1) de façon 10 à créer dans celle-ci une sorte de réseau à mailles dont les mailles sont constituées de matière thermoplastique rigidifiée et entourent chacune une zone (26) en matière thermoplastique ramollie à la température de thermoformage et correspondant à l'étendue et l'emplacement de l'ouverture supérieure d'une des 15 chambres de formage (15) d'un bloc de moule (14) prévu dans le poste de thermoformage (8), et finalement, on avance d'un pas la bande (1) ainsi refroidie, dans ledit poste de thermoformage (8) en faisant coïncider les zones ramollies (26) avec les ouvertures des chambres de formage (15) avant de procéder à l'opération 20 proprement dite de thermoformage, caractérisé en ce que l'on mesure dansune zone (26) de la bande thermoplastique ramollie (1), zone entourée d'une maille de matière rigidifiée, le degré de déformation de cette zone sous l'action d'une masse prédéterminée (21), l'on compare la valeur 25 mesurée du degré de déformation à une valeur prédéterminée de consigne correspondant à une bonne aptitude au thermoformage, et l'on régule l'échauffement de la bande (1) en fonction de la valeur de déformation mesurée de façon que ladite déformation
corresponde à la valeur de consigne.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure le degré de déformation de la zone centrale de la bande thermoplastique (1) et l'on contrôle l'échauffement de cette
zone centrale en fonction du degré de déformation mesuré.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
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11. caractérisé en ce que l'on mesure le degré de déformation d'une zone latérale de la bande thermoplastique (1) et l'on contrôle l'échauffement de cette zone latérale en fonction du degré de
déformation mesuré.
4. Dispositif de réglage de l'échauffement d'une bande thermoplastique (1) utilisée dans un poste de thermoformage (8) de récipients (13) à partir d'une bande thermoplastique (1), du type comprenant une unité d'avancement pas à pas d'une bande thermoplastique (1), et montés en série, une boite de chauffe (4) 10 comportant une pluralité de résistances de chauffage (6), connectées à une source de courant (36) par l'intermédiaire d'une unité de réglage (34), une unité de refroidissement local et sélectif (7) de la bande (1) ainsi qu'un poste de thermoformage (8) comportant dans un bloc de moule (14) une pluralité de 15 chambres de formage (15) ouvertes vers le haut, l'unité de refroidissement (7) comprenant deux plaques alvéolées de refroidissement (9, 10) dont l'une (9) est disposée au-dessus et l'autre (10) en dessous du trajet d'avancement de la bande (1), de telle sorte que les alvéoles (11, 12) de chaque plaque (9, 10) 20 coïncident entre elles et avec les zones de bande (26) destinées au thermoformage et positionnées après l'exécution d'un pas d'avance au-dessus des ouvertures des chambres de formage (15), caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un palpeur (21) disposé au- dessus d'une alvéole (11) de la plaque alvéolée supérieure (9) 25 et susceptible de venir porter dans une alvéole (11) contre la zone de bande thermoplastique (26) délimitée par ladite alvéole (11), un capteur de déplacement (25) susceptible de mesurer le déplacement du palpeur (21) pendant que celui-ci emboutit o.u déforme sous l'effet de son poids la zone de bande concernée (26), 30 un comparateur (31) dont une des entrées est reliée à la sortie du capteur de déplacement (5), un générateur (32) d'un signal de consigne correspondant à une longueur de déplacement prédéterminée du palpeur (21), ce générateur (32) étant connecté à l'autre entrée du comparateur (31), et un régulateur électronique de 35 chauffage (34) à commande extérieure (33) qui est interposé dans le circuit d'alimentation (35) d'au moins une partie des résistances électriques (6) de la boite de chauffe (4) et dont la gachette ou élément de commande extérieure (33) est connecté à la sortie du
comparateur (31).
5. Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (23) du palpeur (21) est reliée à un vérin de commande (29) par l'intermédiaire d'un moyen de liaison (27, 28) procurant à ce dernier une certaine
liberté en déplacement axial par rapport audit vérin (29).
6. Dispositif de réglage selon l'une des revendications
4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits de chauffage différents ayant chacun des résistances chauffantes (6), un circuit d'alimentation (35) et un circuit de commande (25, 31,
32, 33, 34) indépendants de ceux de l'autre circuit de chauffage.
7. Dispositif de réglage selon l'une des revendications 4
à 6, caractérisé en ce qu'un palpeur (21) et le capteur (25) correspondant au premier circuit de chauffage sont disposés en face d'une alvéole (11) de la plaque (9), alvéole située en face de la zone centrale ou médiane de la bande thermoplastique 20 (1) et un autre palpeur (21) et. s6n capteur (25) correspondant au deuxième circuit de chauffage sont disposés en face d'une alvéole (11) de la plaque (9), alvéole située au- dessus de l'une des deux zones latérales de ladite bande thermoplastique (1), les résistances chauffantes (6) du premier circuit étant placées dans 25 la boîte de chauffe (4) en face de la zone centrale de la bande thermoplastique (1) et les résistances (6) de l'autre circuit chauffant étant disposées en deux groupes dont chacun est associé à l'une des deux zones latérales existant de part et d'autre de la
zone centrale de ladite bande (1).
8. Dispositif de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le régulateur électronique de chauffage est constitué par un interrupteur statique (34) à commande extérieure (33).
9. Dispositif de réglage selon la revendication 4, 35 caractérisé en ce que le régulateur électronique de chauffage est
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constitué par un variateur de tension électronique (34) piloté à partir du palpeur (21).
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