Brevet FR2054541A1 — publié le 19710423

La présente invention concerne un dispositif destiné au travail par déformation à chaud d'une feuille en matière synthétique thermoplastique ou en toute autre matière thermoplastique, par un procédé sous pression ou sous vide, en vue de réaliser un corps creux 5 conique, représentant par exemple un gobelet ou un récipient, avec un fond en retrait à l'intérieur qui se présente selon un cône orienté en sens inverse du précédent. Le but visé avec un tel fond en retrait est d'obtenir, selon les besoins, une capacité variable du récipient tout en conservant des cotes extérieures invariables, le fond en retrait 10 ayant une hauteur plus ou moins accentuée, selon la capacité voulue. Les dispositifs connus jusqu'à présent qui permettent d'opérer la déformation à chaud"de feuilles en matière plastique, par un procédé sous pression ou sous vide, en vue d'atteindre les formes voulues de récipient sont en général constituées par un corps d'outil 15 qui fait office de matrice, par des éléments coulissant de moule qui peuvent se déplacer à l'intérieur de ladite matrice, perpendiculairement à son. axe longitudinal en vue de réaliser le contour en retrait entre le cône extérieur et le cône opposé constituant le fond, un piston pour appliquer mécaniquement à l'avance la feuille dans la, matrice et un 20 poinçon pour invaginer vers l'intérieur le fond du corps creux au contact avec la paroi interne de la matrice, lequel fond est initialement repoussé vers l'extérieur. Ainsi que cela est en soi connu, de tels dispositifs fonctionnent de la façon suivante : Le piston d'application initiale de la 25 feuille étant en position supérieure, la feuille de matière plastique qu'il s'agit de déformer est pincée sur le bord supérieur circulaire "du corps de l'outil. Ensuite, le piston est abaissé suffisamment pour que la feuille de matière plastique qui a été réchauffée préalablement soit appliquée et distendue mécaniquement dans la chambre interne de 30 la matrice du corps d'outil, tout en maintenant dans une large mesure line répartition uniforme de la matière plastique. Par l'application ultérieure de la pression ou du vide, la feuille est amenée au contact étroit avec la paroi interne de matrice du corps de l'outil. Enfin, le fond du corps creux de matière plastique qui se trouvait repoussé 35 initialement vers l'extérieur est repoussé vers l'intérieur par le poinçon d'impression qui se déplace dans le sens opposé au sens du déplacement du piston de mise initiale sous tension, grâce à quoi on obtient la forme définitive du corps creux. 70 09153 2 2054541 Même si l'utilisation d'éléments coulissants de moule à déplacement transversal usiné selon un certain contour est en elle-même connu, en vue de l'obtention de la zone en retrait des corps creux de matière plastique par emboutissage profond, de tels éléments 5 coulissants de moules n'ont pas été utilisés jusqu'à présent pour" réaliser le contour en retrait entre la partie utile d'un récipient en matière plastique et son pied.Ce faisant, pour des raisons relevant des techniques de fabrication, on ne peut réaliser qu'un contour n'assurant pas une séparation visuelle évidente entre le pied et la partie 10 utile du récipient, de telle sorte qu'un récipient ainsi constitué donne l'illusion d'avoir une capacité plus importante que celle qu'il présente effectivement du fait du fond creux invaginé. Afin d'éviter cela et de ménager un "décrochement visible entre la partie utile et • le pied du récipient, sans que simultanément la chambre de l'a partie 15 utile du récipient soit en liaison avec les espaces creux résiduels du piedTdu récipient, on a utilisé jusqu'à présent l'un ou l'autre de deux procédés : soit la fabrication par emboutissage profond de la partie utile d'une part et du pied d'autre part, cela en partant d'éléments séparés l'un de l'autre, soit la fabrication"du récipient dans 20 son ensemble, "par moulage de matière plastique par injection. le premier procédé a l'inconvénient appréciable de nécessiter une opération spéciale pour assembler à la machine les deux parties, ce qui implique la mise en oeuvre de moyens mécaniques importants. D'autre part, le procédé par injection présente un inconvénient 25 dans la mesure où, en dépit de la mise en oeuvre de moyens importants il ne conduit qu'à une capacité de production peu élevée et suppose, de plus, la mise en jeu d'une quantité importante de matériau. C'est ainsi que, par exemple," la fabrication des gobelets de matière plastique par injection n'est possible que si l'épaisseur de la "paroi 30 est à peu près le double de ce qu'elle est dans le cas du procédé ' par emboutissage profond. On connaît certes des dispositifs (brevet allemand 1 265 397) dans lesquels on fabrique des récipients monoblocs à paroi mince en forme de gobelets par un procédé d'emboutissage profond sous~vide d'une 35 feuille en matière synthétique thermoplastique de la façon suivante : le-fond du gobelét qui se trouve encore en saillie vers le bas au-delà te. pied et qui est encore a la température de déformation est repoussé à 1*intérieur du gobelet' par un poinçon"d'impression. La 70 09153 5 2054541 paroi du pied du récipient qui entoure le fond en retrait ainsi réalisé est maintenue (comme la paroi qui entoure la partie utile du récipient) par un anneau fermé qui ne permet toutefois de réaliser un contour en retrait que sous un angle rentrant n'excédant pas approxima-5 tivement 15° et qui fait certes office de décoration tout en accroissant la résistance mécanique du pied, sans que l'on puisse toutefois obtenir une séparation visuelle nette entre le pied et la partie utile du récipient. La présente invention vise un dispositif du genre précité 10 permettant la fabrication d'un tel corps creux en matière plastique par emboutissage profond en une seule pièce, dans lequel le fond ren- \ trant apparaît nettement de l'extérieur comme le pied"du récipient, en conférant ainsi une impression qui correspond à la réalité, quant à la capacité effective du récipient. Dans le sens de lrobjet précité de 15 l'invention, on a l'exigence appréciable, selon laquelle, à l'inverse du procédé de fabrication antérieurement connu, aucune liaison n'est établie entre l'intérieur de la partie utile du récipient et les espaces vides qui,, jusqu'à présent étaient nécessairement ménagés dans le pied du récipient. De -telles fentes établissant-la communication 20 avec le pied du récipient ne sont pas admissibles dans tous les -cas où un liquide se sépare du contenu du récipient, par exemple dans le cas où du petit lait se sépare du yaourt. - Cette tâche est remplie, dans le cas des dispositifs précédemment décrits,' grâce au fait que, selon l'invention, le corps d'outil 25 porte, au pied de la chambre qui es^destinée à recevoir le poinçon d'impression, plusieurs (de préférence trois) secteurs à profil concave, 'ou conformés en gradins qui sont échelonnés en descendant de l'extérieur vers l'intérieur, lesquels secteurs sont répartis uniformément selon la circonférence» et font office de supports pour dLes ç|°uilles 30 concentriques et axialement coulissantesdont le nombre est par exemple égal au nombre de gradins des secteurs et qui sont intercalées entre le poinçon d'impression et ledit corps de l'outil, ledit poinçon étant lui-même muni de secteurs qui .sont situés en des emplacements décalés selon la circonférence par rapport.aux secteurs de soutien du 35 corps d'outil, qui vont en remontant de l'extérieur vers l'intérieur et qui ont en correspondance avec la forme des secteurs du corps d'outil, une forme convexe ou à gradins, avec un nombre de gradins qui est égal au nombre de gradins desdits secteurs du corps de l'outil, le rôle 70 09153 4 2054541 de ces secteurs du poinçon étant de soulever les douilles des secteurs ûe soutien àm -corps àe X* oœfcil au moment du déplacement de bas en haut dudit podiïiçon éfrimpression. Les douilles qui sont soulevées des secteurs, de soutien du corps de l'outil au moment du déplacement de bas 5 en haut du poinçon d'impression repoussent ce faisant les zones périphériques obliques du fond du corps creux qui est initialement repoussé vers l'extérieur de façon à amener ce fond à l'intérieur du corps creux sous une inclinaison qui est inversée par rapport à l'inclinaison précédente. 10 Dans la;'disposition qui est visée par l'invention, lorsque le poinçon d'impression est au repos, autrement dit en position dégagée, les douilles réciproquement coaxiales, et par exemple tubulaires, reposent individuellement sur les secteurs de soutien du corps de l'outil qui sont par exemple à gradins descendants de l'extérieur vers 15' l'intérieur de telle sorte que les douilles constituent par leurs faces frontales supérieures une surface qui va en descendant de l'extérieur vers l'intérieur, ou tout au moins des zones partielles d'une telle surface, sur laquelle vient prendre appui la feuille de matière plastique qui a subi préalablement une. extension mecanique et qui a 20 été distendue par l'action de la pression ou par le vide pour constituer, ainsi le fond du récipient qui est' tout d'abord repoussé vers l'extérieur dans la phase initiale. Lorsque, pendant la phase partielle suivante du processus de fabrication, le poinçon d'impression, se déplace vers le haut contre la pression de ,l'aire de moulage ou 25 contre le vide, les douilles coaxiales sont saisies par les secteurs de relevage qui sont portés par ledit poinçon et qui ont une disposition ascendante, par exemple à gradins, en allant de 11 extérieur vers l'intérieur et dans ces conditions, lesdites douilles sont déplacées de telle sorte que leurs faces frontales•supérieures donnent une zone 30 ascendante de l'extérieur vers l'intérieur gui, se raccorde à la zone centrale du poinçon d'impression. Ces faces frontales des douilles qui créent désormais une surface ascendante de 1'extérieur .vers l'intérieur coopèrent avec le poinçon d'impression pour-saisir le fond du corps creux qui jusqu'à présent était en. saillie à l'extérieur et 35 pour le repousser à l'intérieur dudit corps creux jusqu'à ce que le fond ainsi invaginé vienne reposer étroitement par ses zones latérales sur 3La par©! du. gde.d'du récipient qui a été formé intérieurement „ en. réalisant ce faisant une fermeture étanche pour la périphérie de la BAD ORIGINAL 70 09153 s 2054541 zone centrale du fond du récipient qui est elle-même repoussée par le poinçon d'impression., et pour la zone périphérique avoisinante, entre la partie utile du récipient et le pied de celui-ci, afin de constituer ainsi le fond lui-même de la partie utile du récipient. 5 Ce processus est renforcé par un certain avancement, à déterminer d'un cas à l'autre, du piston central du poinçon d'impression et par une conformation du bord supérieur de celui-ci qui est adaptée au contour des éléments coulissants de moule à déplacement transversal. On évite ainsi complètement le défaut qui se présentait, jusqu'à pré-10 sent et qui était constitué par des.fentes intempestives entre la partie utile du récipient et les espaces creux subsistant dans le pied du corps creux. De cette manière, il est en outre possible de réaliser des corps creux dans lesquels la partie utile de remplissage et le pied sont d'une seule pièce et où la paroi circulaire.du pied 15 peut faire pratiquement n'importe quel angle avec l'axe du récipient, et avoir aussi pratiquement n'importe quelle forme. En outre., du fait que le pied du récipient comprend ainsi une paroi repliée, celui-ci présente désormais une résistance mécanique plus grande que précédemment. On a donc ainsi créé un dispositif qui permet de fabriquer des 20 récipients monoblocs de ce genre tout'en donnant visuellement l'impression qu'ils sont en deux parties, cela par le procédé d'emboutissage profond, avec tous les avantages que ce procédé comporte, sans devoir en supporter les inconvénients. ' ' Lb dispositif selon l'invention autorise des vitesses de 25 travail particulièrement élevées. Afin d'éviter un coincement des douilles et par conséquent d'éventuels dégâts au dispositif, il est possible selon vin mode particulièrement avantageux de réalisation du dispositif selon l'invention, de ménager dans • les douilles dès fentes axiales dans lesquelles s'engagent d'une part des ergots de guidage qui 30 sont solidaires du corps de l1outil ; cela en vue de limiter la course des douilles vers le haut, et d'autre part, des vergots de rappel . qui sont solidaires du poinçon d'impression, cela en vue de ramener positivement en arrière lès douilles lors de la course de retour du poinçon d'impression. 35 L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en se référant aux dessins ci-annexés ,qui montrent schématiquement un mode particulier de réalisation de l'invention, qui sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels : , . 6 70 09153 2054541 - La figure 1 montre une coupe axiale longitudinale çjui est pratiquée selon la ligne I-I de la figure 3» dans la position correspondant à la première phase du processus, pour laquelle le poinçon d'impression est abaissé» 5 - La figure 2 correspond à la figure 1; mais dans ce cas, le .poinçon d'impression du fond du récipient est en position haute. - la figure 3 est une coupe transversale qui est pratiquée horizontalement dans le ccirps d'outil du dispositif selon la figure 1, selon la ligne III-III de la figure 1, après retrait du poinçon et des 10 douilles. - la figure 4 est une vue en plan du poinçon. - Les figures 5 et 6 représentent des coupes longitudinales respectivement suivant V-V et VI-VI de la figure 3 fragmentaires du dispositif selon l'invention, et sont destinées à mettre en évidence 15 les ergots de guidage qui s'engagent dans les fentes longitudinales des douilles, pour le poinçon en position haute dans le premier cas, et le poinçon en position basse dans le second. le dispositif est constitué .par un corps d'outil 1 qui fait office de matrice, avec deux demi-moules coulissants 2 qui peuvent se 20 déplacer dans la matrice selon une direction perpendiculaire à son axe ■ longitudinal, dans la direction des flèches, et dont le rôle est de former le contour en retrait entre le cône externe et le cône opposé de fond d'un corps creux qui doit être réalisé à partir d'une feuille en matière plastique. On n'a pas fait figurer sur la figure le piston 25 d'application préliminaire qui est de préférence revêtu de feutre, selon un procédé en lui-même connu, et dont le rôle est de repousser, dans une première phase de travail,, à l'intérieur de la chambre 3 de matrice de l'outil 1, la feuille qu'il s'agit de fixer sur le bord supérieur de l'outil 1 et de la déformer, cela tout en conférant mé-30 caniquement à cette feuille une certaine tension préliminaire. Le poinçon mobile d'impression. 4 qu'il-convient d'actionner dans la seconde phase de travail, selon une direction verticale, comme cela est montré par la flèche, a pour rôle de repousser vers l'intérieur le fond, initialement en saillie vers l'extérieur, du corps creux qui 35 repose au contact avéc la paroi intèrne de la matrice du fait de l'application de la pression ou du vide, cela de façon à réaliser le fond rentrant» Au'pied de la chambre 5 de l'outil 1 dans laquelle se trouve le poinçon 4, sont prévus' trois secteurs à gradins 6 qui sont répar-40 tis uniformément selon la circonférence et qui vont en s ' abaissant 70 09153 7 2054541' de l'extérieur vers l'intérieur, cela en vue de faire office d'organes de soutien pour un certain nombre de douilles à coulissement longitudinal, le nombre des douilles étant égal au nombre des gradins. Dans le cas qui est montré sur le- dessin, il est prévu quatre gradins et 5 par conséquent quatre douilles annulaires, le matériau constituant les douilles 'varie d'une douille à l'autre en faisant alterner un matériau dur avec un matériau tendre, par exemple de l'acier et du laiton, de telle sorte que les douilles qui coulissent réciproquement pendant le mouvement de déplacement du poinçon d'impression 4 ne 10 grippent pas les unes sur les autres. De même, le poinçon d'impression 4 est muni, en des emplacements qui sont décalés par rapport aux secteurs à gradins 6 du corps d'outil 1, de secteurs de: gradins 8 comprenant le même nombre de gradins que les secteurs du corps de l'outil mais qui sont toutefois échelonnés en montant de l'extérieur vers 15 l.4intérieur. lorsqu'est actionné le poinçon d'impression 4, ces gradins •8 entraînent les douilles 7 qui se séparent alors des secteurs de gradins 6 du corps d'outil 1, de telle sorte que dans la phase de travail qui' est montrée par la figure 2, les faces frontales supérieures de ces douilles enfoncent à l'intérieur du corps creux leg&ones péri-20 phériques obliques du fond'du corps creux qui étaient initialement repoussées vers 1'extérieur, lesdites zones périphériques prenant une position oblique qui est inversée par rapport à leur position précédente. Dans les douilles 7 à coulissement longitudinal sont ména-25 gées des fentes 9 qui sont parallèles à l'axe et dans lesquelles s'engagent des ergots de guidage 10 et 11 . les ergots de guidage 10 sont reliés, comme le montre la figure 6, avec le corps di1 outil 1 et limitent vers le haut la course des douilles 7- les autres ergots de guidage 11 sont portés par le poinçon d'impression 4 (comme le montre 30 la figure 5) et lors de la course de retour du poinçon 4, ces ergots entraînent positivement vers le bas les douilles 7. les secteurs à gradins 6 du corps d'outil 1 (voir la-figure 3) et 8 du poinçon d'impression 4 (voir la figure 4) sont chaque fois au nombre de trois et dans leur ensemble ils sont donc disposés à 60° 35 les uns des autres, situation qui apparaît de la façon la plus claire sur les figures 3 et 4. la figure 5 est une coupe pratiquée selon la. ligne V-V de la figure 3, alors que la figure 6 est une coupe pratiquée selon la ligne VI-VI de la figure 3. Alors que,dans la position des 70 09î53 « 2054541 éléments de l'outil qui est montrée par la figure 6, le fond du corps creux se trouve encore sous une forme intermédiaire qu'il a pris lorsqu'il a été repoussé vers l'extérieur et vers le "bas par l'action de la pression ou du vide, dans la position des éléments de l'outil qui 5 est montrée par la figure 5, le fond est repoussé par les faces frontales, supérieures des douilles 7, contre l'enveloppe qui repose sur la face interne inclinée définie par les deux demi-moules coulissants 2. 7Û 09153 REVENDICATIONS 2054541 1° Dispositif pour déformer à chaud une feuille de substance synthétique therrnoplas tique ou de tout autre matériau thermoplastique, par un procédé sous pression ou sous vide, afin de réaliser un corps creux conique par exemple un corps creux en forme de gobelet ou de récipient, avec un fond creux invaginé selon un cône opposé au précédent, lequel dispositif comprend un corps d'outil qui sert de matrice, deux dejni-moules coulissants qui peuvent se déplacer perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite matrice pour former le contour en retrait entre le cône extérieur et le cône opposé constituant le fond du corps creux, un piston pour tendre mécaniquement au préalable la feuille dans la chambre de matrice et un poinçon pour repousser vers l'intérieur le fond (initialement en saillie vers l'extérieur) du corps creux reposant sur la paroi interne de la matrice, caractérisé en ce que le corps d'outil 1 porte, au pied-de la chambre 5 qui est destinée à recevoir le poinçon d'impression 4, plusieurs (de préférence trois) secteurs .6 à profil concave, ou conformés en gradins qui sont échelonnés en descendant de l'extérieur vers l'intérieur, lesquels secteurs sont répartis uniformément selon, la circonférence, et font Office de supports pour des douilles concentriques et axialernent coulissantes 7 dont le nombre est par exemple égal au nombre des gradins des secteurs et qui sont intercalées entre ledit poinçon d'impression 4 et ledit corps 1 de l'outil, ledit poinçon 4 étant lui-même muni de secteurs 8 qui sont situés en des emplacements décalés selon la circonférence par rapport aux secteurs de soutien 6 du corps d'oùtil, qui vont en remontant de l'extérieur vers l'intérieur, et qui ont en correspondance avec la forme des secteurs du corps d'outil une forme convexe ou à gradins, avec un nombre de gradins qui est égal au nombre de gradins desdits secteurs du corps de l'outil, le rôle de ces secteurs du poinçon étant de soulever les douilles 7 des secteurs de soutien 6 du corps de l'outil 1 au moment du déplacement de bas en haut dudit poinçon d'impression. 2° Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les douilles 7 portent des fentes axiales 9 dans lesquelles s'engagent d'une part des ergots de guidage 10 qui sont solidaires du corps d'outil 1, en vue de limiter la course des douilles 7 vers le haut, et d'autre part des ergots de rappel 11 qui sont reliés au poinçon d'inpression 4 en vue d'assurer le retour en arrière des douilles 7 lors de la course de retour du poinçon d'impression.