Brevet FR2026918A1 — publié le 19700925

i 2026918 La présente invention concerne un appareil pour le formage d'articles en matière plastique et, plus particulièrement, un appareil pour le formage d'articles en partant d'une feuille de matière thermoplastique chauffée. 5 Un procédé classique de fabrication d'articles creux en partant d'une feuille de matière thermoplastique consiste à chauffer une telle feuille à une température de déformation appropriée, à placer cette feuille entre un moule formant une cavité intérieure et un poinçon, ou plongeur, de dimensions correspondant à celles de 10 ladite cavité et à faire mouvoir ce poinçon de façon qu'il entraîne la feuille dans ladite cavité et en emboutisse ou en déforme une partie par étirage en vue de lui donner, au moins partiellement, la forme d'un article plastique creux. En général, la pression d'un fluide est ensuite appliquée contre la partie étirée de la feuille 15 de façon qu'elle se dilate et s'applique parfaitement contre les parois de la cavité du moule en vue d'achever sa mise en forme. Dans le cas d'installations importantes, à forte vitesse de production, plusieurs articles sont fabriqués au eours de chaque cycle opératoire de chacun des postes de formage de l'installation en 20 équipant chacun de ces postes d'un grand nombre de poinçons et de moules. Une fraction importante du prix de revient des articles moulés à la façon décrite est constitué par les pertes de productions récurrentes qui proviennent des temps d'arrêt relativement longs 25 nécessaires chaque fois que l'on désire changer sur une ligne de production le type d'article fabriqué. En général, le changement d'outillage pour passer d'une forme de produit à un autre implique le montage d'un jeu de poinçons de formage sur un support commun avant arrêt de la ligne de production, l'évacuation après arrêt de 30 cette ligne des outillages à remplacer, la mise en place des nouveaux outillages et le réglage de la position de chaque poinçon par rapport à la cavité du moule associé. Ce sont là des opérations longues et compliquées qui augmentent sensiblement le prix de revient de chaque article obtenu par une opération de moulage dont le profit 35 dépend essentiellement de l'importance de la production et de l'emploi de procédés techniques peu coûteux. La demanderesse a mis au point un ensemble formant poinçon de moulage qui permet de réduire sensiblement le coût de la production par comparaison avec les procédés antérieurs décrits ci-dessus. 40 Par suite, l'un des objets de la présente invention est un 69 44408 2 2026918 ensemble formant poinçon de moulage dont l'emploi réduit le coût de la fabrication d'articles creux de formes diverses. Un autre objet de l'invention est la réduction du coût du formage d'articles en partant de feuilles en matière thermoplasti-5 que dans une production à grande vitesse et en grande série * Un autre objet de l'invention est la réduction substantielle de la complexité des opérations de changement d'outils et la réduction du nombre des parties d'outils nécessaires dans une ligne de fabrication par formage thermoplastique dams laquelle doit s'ef-10 fectuer la fabrication de plus d'un seul type d'article. Un autre objet de l'invention est un ensemble constituant un poinçon de formage thermoplastique présentant une surface de moulage qui peut être rapidement remplacée par une autre sans qu'il soit nécessaire de démonter les autres parties de cet ensemble. 15 Ces buts, et d'autres encore, sont atteints dans la présen te invention par l'emploi d'un ensemble constituant un poinçon, utilisable pour le formage de récipients en matière plastique de dimensions différentes en partant d'une feuille de matière thermoplastique, cet ensemble comprenant un support de poinçon étudié de 20 façon à pouvoir supporter des poinçons de différentes dimensions; des poinçons correspondant à des récipients de dimensions différentes à fabriquer et pouvant être montés, de façon à demeurer détachables, sur ledit support, chacun de ces poinçons présentant une surface profilée destinée à la mise en forme d'une partie, au moins, 25 des récipients à fabriquer en partant d'une feuille de matière plastique; des dispositifs associés audit support et permettant de chauffer l'ensemble; et des dispositifs permettant de fixer chaque poinçon sur son support de façon que ces poinçons puissent être aisément mis en place sur leurs supports et aisément dégagés de ces 30 supports. D'autres buts, caractéristiques et avantages de 1'invention ressortiront de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif et avec référence au dessin joint dans lequel : 35 La figure 1 est une vue en coupe verticale de l'appareil selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique semblable à la figure 1 mais se rapportant à un poinçon de dimensions différentes permettant de fabriquer un récipient différent de celui qui permet de fa-40 briquer l'appareil de la figure 1. 69 44408 3 2026918 La figure 3 est une vue schématique en coupe verticale montrant le formage d'un récipient à l'aide de l'appareil de la figure 1, et La figure 4 est une vue similaire à la figure 2 mais se 5 rapportant à un poinçon permettant la fabrication d'un récipient dont la forme est différente de celle des récipients que les appareils des figures 1 et 2 permettent de fabriquer. Sur le dessin joint, dans lequel les pièces identiques sont désignées dams les diverses figures par les mêmes références, la 10 figure 1 représente un ensemble de poinçon 10 utilisable pour le formage thermoplastique de récipients de dimensions différentes en partant de feuilles en matière thermoplastique. Cet ensemble 10 comprend un support cylindrique 12 muni sur son extrémité inférieure d'une bride 14 qui permet de monter ce support 12 sur une base 15 16 (figure 3) commune à plusieurs supports. Cette base 16 est fixée de toute façon appropriée sur un plateau (non représenté) se déplaçant d'un mouvement alternatif. L'ensemble 10 comporte, en outre, un poinçon de formage 18 porteur sur sa face arrière d'un évidement cylindrique 20 dans lequel s'engage l'extrémité avant 22 20 du support cylindrique 12 à la façon représentée sur la figure 1. Le poinçon 18 peut porter un évidement annulaire 21 taillé dans la surface latérale de son évidement 20 et s'étendant vers le haut sur une petite distance à partir de la face arrière 29 du poinçon. Cet évidement annulaire facilite et accélère l'alignement et la mise en 25 place du poinçon 18 sur son support 12. Le jeu entre les surfaces latérales du support et de 1'évidement principal du poinçon est de l'ordre de 0,025 k 0,075 mm, et celui entre les surfaces latérales du support et de son évidement annulaire 21 est de l'ordre de 0,075 k 0,125 mm. 30 La surface extérieure 23 du poinçon 18 est profilée de façon à former, au moins partiellement, le récipient en partant d'une feuille de matière thermoplastique. La face avant du poinçon 18 peut porter un évidement 24 dont la forme correspond à la forme conique de la base du récipient k mettre en forme dans l'appareil. 35 Cet évidement est facultatif, et il est évident que la face supérieure du poinçon peut être plate, convexe vers le haut, etc. Le poinçon 18 représenté est de forme générale tronconique. L'ensemble 10 comporte un dispositif associé avec le support 12 permettant de chauffer cet ensemble et, plus spécialement, 40 de chauffer le poinçon 18 pour éviter le refroidissement brusque 69 44408 4 2026918 et le durcissement de la matière plastique qui est en contact avec le poinçon au cours de son emboutissage. Ce dispositif est constitué par un élément chauffant électrique 26 placé dans un logement approprié prévu dans le support 12. En variante, ce dispositif de 5 chauffage pourrait être logé dans la base commune 16 sur laquelle un ou plusieurs ensembles 10 sont montés. Toutefois, le dispositif de chauffage représenté sur la figure 1 est préféré du fait qu'il permet de mieux régler individuellement la température de chaque ensemble 10. L'élément chauffant 26 est branché sur deux conducteurs 10 électriques 28 eux-mêmes branchés sur une source appropriée (non représentée) de courant électrique. D'autre part, dans le mode de réalisation représenté de l'ensemble 10, il est prévu dans le support 12 de cet ensemble un dispositif permettant de connaître la température de l'ensemble et qui peut être constitué, par exemple, 15 par une thermistance 30 placée dans un autre logement approprié du support 12 et maintenue dans ce logement par un bouchon de retenue approprié 32. La thermistance 30 est reliée par les conducteurs électriques appropriés 3^ à. un instrument de mesures des températures (non représenté) de type courant. Il est préféré que les loge-20 ments et autres dispositifs de maintien en position de l'élément chauffant et de l'élément sensible à la température de l'ensemble 10 soient prévus dans le support 12 pour éviter tout problème de centrage lorsqu'un poinçon est remplacé par un autre. L'ensemble 10 comporte, en outre, des éléments permettant de 25 fixer le poinçon l8 sur son support 12 d'une façon qui permette de mettre en place rapidement le poinçon sur son support 12 et de l'en dégager rapidement. Ces éléments peuvent être constitués, par exemple, par une ou plusieurs vis 36 fixant le poinçon 18 sur son support 12. Ces vis traversent le poinçon 18 à partir de sa face su-30 périeure et pénètrent dans la face supérieure 25 du support 12, en vue de faciliter leremplacement rapide du poinçon par un autre. L'expérience a montré qu'aucune marque indésirable n'est laissée sur la surface du récipient en cours de formage par les têtes des vis 36. Il est évident que d'autres moyens pourraient être utili- • 35 sés pour fixer le poinçon sur son support et que, par exemple, le poinçon pourrait se visser sur le support. Mais de tels assemblages par filetage sont d'une exécution coûteuse, s'usent rapidement et exigent des remplacements de pièces fréquents. Le support et le poinçon de l'ensemble 10 peuvent être faits 40 en une diversité de matières métalliques, acier, magnésium, cuivre, 69 44408 5 2026918 etc. L'aluminium est préféré en raison de son faible poids et de sa forte conductibilité thermique. Dans le cas d'ensembles ne devant pas être chauffés, le bois est une matière qui convient pour la fabrication de tels ensembles. Si l'ensemble 10 est fait en 5 aluminium, le support 12 est en général traité thermiquement de façon qu'il présente une surface extérieure dure, et particulièrement sur son extrémité supérieure qui se loge dans 1'évidement 20 du poinçon, en vue de donner à cette partie du support une résistance à l'usure particulière. 10 La figure 2 représente un ensemble similaire à celui repré senté sur la figure 1, sauf que, dans l'ensemble de la figure 2, la hauteur du poinçon 38 est sensiblement moindre que celle du poinçon de la figure 1, bien que ces deux poinçons aient la même forme générale. De la sorte, le seul changement nécessaire sur le côté 15 poinçon de la feuille à un poste de formage thermoplastique pour passer de la fabrication de récipients de 480 cm^ de capacité à l'aide de l'ensemble de la figure 1 à la fabrication de récipients de 240 cm^ de capacité à l'aide de l'ensemble de la figure 2 est siMplement le remplacement du poinçon de la figure 1 par celui de 20 la figure 2 sur un même support 12. Le câblage de l'élément chauffant et de l'élément sensible à la température, et la fixation de la bride du support ne sont aucunement modifiés par ce changement de fabrication. La profondeur en direction axiale de 1'évidement des poinçons et la hauteur de la partie cylindrique des supports 25 sont les mêmes sur les figures 1 et 2. En raison de la constitution homogène de l'ensemble, les dilatations du support et du poinçon, lorsque ceux-ci sont métalliques, sont égales, de sorte qu'un poinçon, même chauffé, peut être dégagé sans difficulté de son support. Toutefois, un poinçon 3 froid devant être mis en place sur un sup-30 port chaud peut devoir être chauffé pour lui permettre de venir coiffer l'extrémité supérieure du support. La figure 3 représente l'opération d'étirage de la partie 40 d'une feuille de matière S dans la cavité 42 d'un moule 44 qui, par ailleurs, est de type classique. Le moule 44 peut être mainte-35 nu à une température constante par circulation d'un fluide refroi-disseur de façon à provoquer le durcissement de la matière thermo-plastique après formation du récipient. Des évents appropriés peuvent être prévus dans le moule 44 entre la surface de sa cavité intérieure et l'extérieur du moule pour permettre à l'air contenu 40 dans la cavité 42 de s'échapper à l'extérieur du moule à mesure que 69 44408 6 2026918 le poinçon avance dans cette cavité en tirant la feuille avec lui. En variante, des évents peuvent être ménagés dans l'ensemble 10 pour aider à une répartition optimale de la matière au cours du déplacement du bouchon, l'un de ces évents étant représenté en 27 et 5 permettant à l'air emprisonné,entre le poinçon et la feuille, d'être purgé ou de s'échapper lorsque ce poinçon porte un évidement sur sa face supérieure comme représenté sur les figures 1 et Dans le cas de poinçons d'autres formes, l'évent 27 peut ne pas être nécessaire. 10 Après que le récipient a été partiellement mis en forme par l'avancement du poinçon, un vide peut être appliqué dans la cavité 42 du moule pour mettre le récipient à sa forme finale en forçant la partie partiellement mise en forme de l'article à venir s'appliquer contre les surfaces de la cavité 42 du moule. L'air sortant 15 du côtépoinçon de la feuille peut être utilisé pour aider à forcer la matière plastique à venir s'appliquer contre la paroi de la cavité du moule. La figure 4 représente vin ensemble dont le support 12 est identique à celui représenté sur les figures 1 et 2, mais utilisé 20 pour la fabrication d'un récipient d'une autre forme, c'est-à-dire en forme de verre à boire. Ainsi qu'on le voit, le poinçon 46 de cet ensemble a des diamètres moindres et est plus haut dans la direction du déplacement du poinçon dans sa pénétration dans la cavité du moule. 25 Bien que le support de poinçon de la présente invention ait été représenté en position à un poste de fabrication dans lequel un seul récipient est formé à la fois, il doit être bien compris qu'une pluralité de supports de mêmes dimensions ou de dimensions différentes peuvent être montés sur une base commune, ce qui ac-30 croît considérablement la souplesse d'utilisation de la ligne de fabrication du fait qu'un certain nombre d'articles de dimensions et de formes différentes peuvent être mis en forme sur une même ligne de fabrication et suivant besoins. Là présente invention n'est pas limitée aux exemples de 35 réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de 1'art. 69 44408 7 2026918 REVENDICATIONS 1 - Ensemble de poinçon utilisable pour le formage de récipients en matière plastique de dimensions différentes en partant de feuilles en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il 5 comprend un support de poinçon agencé de façon à pouvoir supporter des poinçons de dimensions différentes; des poinçons de formage correspondant aux récipients de dimensions différentes précités et agencés de façon à pouvoir être mis en place sur ledit support et à pouvoir en être retirés, chacun de ces poinçons présentant une 10 surface permettant de former, au moins partiellement, un récipient dans la feuille de matière de départ; des dispositifs associés avec ledit support et permettant de chauffer l'ensemble; et des dispositifs permettant de fixer lesdits poinçons sur ledit support. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'il est monté sur une base de façon à demeurer amovible. 3 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté avec une pluralité d'ensembles similaires sur une base commune. 4 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il comprend un élément permettant de connaître sa température. 5 - Ensemble selon la revendication 3* caractérisé en ce que les extrémités avant des poinçons ont une forme qui correspond à celle de la base d'un récipient à former. 6 - Ensemble selon la revendication 3» caractérisé en ce 25 que le support et les poinçons de formage sont faits en aluminium. 7 - Ensemble de poinçon utilisable pour le formage de récipients en matière plastique de dimensions et de formes différentes en partant d'une feuille en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend un support de poinçon cylindrique monté de façon 30 à être animé d'un mouvement alternatif; des poinçons de formage a-movibles agencés de façon à pouvoir être montés l'un après l'autre sur l'extrémité avant dudit support, chacun de ces poinçons ayant une forme extérieure lui permettant de mettre la feuille de matière thermoplastique" de départ sous une forme correspondant, en partie 35 au moins, à celle du récipient à fabriquer; un dispositif logé dans ledit support et permettant de chauffer lesdits poinçons de formage; iin dispositif logé dans ledit support et indiquant la température de l'ensemble; et des dispositifs permettant de fixer les poinçons sur ledit support de façon que ces poinçons puissent être facilement 40 mis en place sur leurs supports et en être facilement dégagés. 69 44408 8 2026918 8 - Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacun des poinçons porte sur sa face arrière un évidement agencé de façon que L'extrémité avant du support cylindrique puisse s'y loger. 5 9 - Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que la hauteur en direction axiale dudit évidement est la même pour tous les poinçons. 10 - Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de fixation des poinçons sur leur support est 10 constitué par un élément fileté qui traverse le poinçon et pénètre dans le support parallèlement à l'axe de ce support.