Brevet FR2195514A1 — publié le 19740308

La présente invention est relative à une channe de thermo- formage de matière plastique. qui utilise un mécanisme dont les propriétés permettent une fabrication à cadence accélérée d1ob- jets à partir dtune bande de plastique extrudé. On sait que le procédé de thermoformage fournit des pièces d'aspect moins bon que celui obtenu par exemple par injection. L'intéret du thermoformage est surtout valable pour des objets dont le cott doit astre aussi bas que possible. Les machines utilisant ce procédés tout en fournissant des pinces dont le pris de revient est inférieur à celui de l'injection présentent notamment comme inconténient de travailler au coup par coup. De plus, le thermoformage est réalisez en partant d'une feuille extrudée calandrée puis refroidie et stockée. Cette feuille doit autre réchauffée pour le thermoformage, d'où perte d'énergie La productivité des machines connues n'est donc pas maximal. Enfin si l'on utilise du PVC (chlorure de polyvynile) dont les déchets sont récupérables, on constate qutil est difficile de le travailler à partir de feuilles réchauffées alors que le thermoformage d'une feuille directement extrudée serait une opération facile~ La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et de réaliser une machine pour thermoformage travaillant en continu, tandis que toutes les phases successives de la fabricaw tion sont automatisées. Une machine selon l'invention, pour réaliser des objets en matibre plastique suivant le procédé de thermoformage com- prend au moins une extrudeuset une calandre, des rouleaux pour le guidage de la feuille en plastique extrudé puis calandré, un granulateur et un circuit de retour des déchets broyés vers ltextrudeuse et elle est caractérisée en ce qu'elle comprend un tambour cylindrique tournant entre les rouleaux de guidage, autour d'un axe fixe sensiblement horizontal.La rotation de ce tambour est un mouvement continu, de vitesse constante; - des matrices femelles des empreintes à réaliser, fixées sur la surface extérieure du tambour tandis que la feuille extrudée se déroule sur une partie seulement de la circonférence de cette surface c au moins un bras, monté coaxialement au tambour et capable d'un mouvement rotatif parallèle à celui du tambour - des tettes de thermoformage solidaires de l'un des bras précédents tandis que chacune d'elles est positionnée pour venir en face d'une matrice et comporte un piston animé d'au moins un déplacement alternatif et radial par rapport au tambour ;; des moyens de soufflage et de découpe de la feuille en plastique après son formage à ltaide du piston qui sert de partie maie au moule a des moyens pour programmer les mouvements des éléments de la machine et un dispositif pour provoquer l#éjection auto- matique des objets formés4 Suivant une autre caractéristique de ltlnventiona les matrices femelles sont d'une part fixées à des distances équidis- tantes sur toute la circonférence d'une section transversale droite du tambour, tandis que, dtautre part une génératrice de ce tambour est susceptible de porter plusieurs matrices en ligne, Suivant une autre caractéristique de ltinvention, chaque tette de thermoformage est montée sur un levier lié à un bras et parallèle à la génératrice du tambour ; elle comprend plusieurs parois capables de coulisser radialement pour assurer la liaison de la tste sur le bras, la mise en contact du contour de la t8te avec le contour de la matrice femelle et enfin, après formage, la découpe de la feuille en plastique.Par ailleurs, le piston de chaque tete assure l'enfoncement du plastique puis son formage contre la paroi interne de la matrice gracie à son déplacement radial alternatif ainsi qu'à ua àispositif de soufflage et d'aspiration. Suivant une autre caractéristique de l'inventions le ou les bras qui portent les testes et qui sont coaxiaux avec le tambour pivotent dans un plan vertical avec la meme vitesse de rotation que le tambour, tandis fusils sont animés d'un mouvement rotatif alternatif dont l'amplitude est limitée par leur venue en contact contre des butées mécaniques. Suivant une autre caractéristique de l'inventiona les bras porte-tetes sont remplacés par un plateau ayant le meme axe horizontal que le tambour et animé dtun mouvement rotatif continu identique à celui du tambour. Ce plateau porte des coulisseaux horizontaux, indépendants, et animés d'un mouvement périodique alternatif, parallèle à la génératrice et prévu pour effacer les coulisseaux au niveau des rouleaux de guidage. Les testes montées sur ces coulisseaux sont en nombre égal à celui des matrices femelles du tambour, et l'effacement des coulisseaux entratne ltéclipsage des tettes pour permettre le passage de l'ensemble au niveau des rouleaux ainsi que l'extraction des objets formés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on assure Itéjection automatique des objets formés qui ne présentent pas de contre-dépouille en prévoyant, dans le fond de chacune des matrices femelles, monobloc, un piston libre, guidé radialement et maintenu par un dispositif de rappel vers le fond de la matrice, tandis qu'au cours de la rotation du tambour son extrémité interne vient en butée contre des cames en relief sur l'arbre fixe. La position et le profil de ces cames sont calculés pour qu'elles propulsent le piston vers l'intérieur de la pièce thermoformée. Ainsi ce dispositif permet dtexécuter des fonds rentrants ou voleurs, des découpes, des marquages sur la partie externe et inférieure des objets en plastique.Il assure également, par exemple dans le cas de pots tronconiques, l'éjecta tion des pots sur un dispositif empileur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'objet à former présentant une contre-dépouille, la matrice montée sur le tambour est constituée par au moins deux parties articulées et guidées, par exemple par des galets, pour s'écarter ltune de l'autre et permettre l'extraction de ltobjet après formage, tandis que les guides des galets assurent la reconstitution de la matrice sans interrompre le cycle de la machine. Suivant une autre caractéristique de l'inventiont la rotation du tambour, celle des têtes et les déplacements radiaux et longitudinaux des têtes et des pistons, sont programmés et commandés à partir d'un dispositif pour la distribution de Itél nergie motrice à des vérins et commandes hydrauliques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la machine est utilisée pour le formage de pots tronconiques, par exemple des pots de yaourt une cadence de production élevée et un prix de revient abaissé Le dessin annexé, donné à titre exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue de face de l'ensemble de la chaste de thermoformage, avec une coupe I-I (fig. 2) du tambour et des tatas. Fig. 2 est une coupe transversale Il-Il (fig. 1) de la machine de formage. Fige 3 à 9 sont des coupes perpendiculaires à l'axe du tambours Elles illustrent les phases successives du thermoforma Figo 10 est une perspective montrant une version avec des tettes à mouvement rotatif continu. Figo 11 montre une variante pour le formage de pots à cone inverse. Fig. 12 est une vue en coupe montrant ltéjection des pots de la fig. 11. Une channe de thermoformage comprend : une extrudeuse 1 un dispositif 2 pour le calandrage de la feuille 3 en plastique chauffé et ramolli, des cylindres 4 et 8, à axe sensiblement horizontal, pour le guidage à l'entrée et la sortie de la machine 5. La feuille 3 arrive dans le granulateur 6 où les déchets sont broyés et renvoyés à 1 par le circuit 7 (fig. 1). La machine pour le thermoformage est représentée sur les fig. 1 et 2 ; sur un btti 9 est monté un axe 10 horizontal, fixe. Autour de cet axe est monté un tambour 11 qui porte des matrices femelles 12 démontables lesquelles déterminent la forme externe par exemple 'un pot conique pour yaourt. Ces matrices sont capables de guider chacune un piston 13 mobile radialement et commandé par le passage de sa tige sur des cames 14 et 15 en relief sur l'arbre 104 Le piston 13 est utilisé pour former des fonds dits voleurs (ou rentrants), pour marquer le pot sur la face externe du fond ou pour éjecter le pot thermoformé. Autour de ltaxe 10 pivote au moins un bras 16. La rotation du tambour et des bras est commandée par un dispositif hydraulique 17.Les bras 16 portent des têtes de thermoformage 18 qui comprennent chacune une tige 19 munie d'un piston 42 de formage et de soufflage. La fig. 3 et les suivantes représentent le détail d'une tette 180 Outre le piston 42 et sa tige 19, elle comprend une paroi externe 20 montée sur le bras 16, une paroi interne 21 capable de venir en appui sur le contour 23 de la matrice 12 correspondante et une paroi intermédiaire 22 biseautée du côté de la matrice 3 21 et 22 sont animées de mouvements radiaux commandés par un dispositif non représenté qui coordonne leurs déplacements avec ceux du piston et avec la rotation du tambour et du ou des bras. Dans la variante de la fig. 101 le bras porte-tetes est remplacé par un plateau 25, dont l'axe est celui du tambour 11. Ce plateau porte des coulisseaux 26 sur lesquels sont montées les têtes. La rotation de ce plateau 25 est continue et coordonnée avec celle de 11. Âu passage d'un rouleau 8 une teste 27 s'éclipse et ne revient en place en face d'une matrice qutaprès-le passage du rouleau 4. Il faut noter qu'il y a, dans cette variante, au tant de tetes 18 que de matrices 12. La fig. 11, analogue à la fig. 3 représente une machine dont le moule possède une contre-dépouille. La matrice est fabriquée en deux demi-éléments 28 et 29 articulés et roulant sur un système de guidage non représenté qui assure la formation de la matrice (fig. 11) pendant le formage, puis l'écartement des deux éléments 28 et 29 (fig. 12) au moment de l'éjection. Le fonctionnement est le suivant : La feuille 3 de plastique extrudé est calandrée en 2. Elle arrive sur le rouleau 4, qui la guide sur la surface latérale du tambour 11. Celui-ci tourne suivant un mouvement continu (flèche 32). Après avoir été entratné sur une partie de la circonférence par cette rotation, la feuille 3 ou plumet les déchets qui en restent sont guidés vers le granulateur 6, broyés, et renvoyés vers ltextrudeuse. Entre les rouleaux 4 et 8, la feuille est passée sur les matrices femelles 12 de pots coniques. Comme le plastique est ramolli, la feuille a été facilement déformée, pistonnée et découpée par la mise en oeuvre des éléments des tetes de thermoformage.A la partie basse du tambour, entre les rouleaux 8 et 4, on éjecte le pot moulé en plastique (fig. 1). Sur les fig. I et 2, les tètes 18 sont animées dtun mouvement alternatif suivant les flèches 33 et 34 et les vitesses de rotation 32 et 33 sont identiques. Le formage et la découpe de ltem- preinte sont réalisés grace aux mouvements alternatifs suivant les flèches 35 et 36 des éléments de la tête 18. Le cycle de formage est illustré par les fig. 3 à 9. La feuille 3 fraichement extrudée sort de 1 et se présente à la sortie du calandrage 4, face à une matrice femelle 12 du tambour 11. Une tôte 18 d'un bras 16 vient en face de 12 tandis que la feuille 3 passe entre les deux pièces (fig. 3)4 Le piston 42 descend suivant 35 et enfonce 3 à l'intérieur de la matrice 12, pour amOrcer la forme des parois 41 d'un pot conique ou analogue (fig. 4)4 Le serrage de la tige 19 commence à calibrer la colle rette 40 du pot à fabriquer.La matière servant au thermoformage n'étant prise pratiquement que sur le diamètre de 40 serrée par 21, il faut noter que l'on peut faire varier les épaisseurs des parois en jouant sur l'avance du pistonnage de 42 par rapport au serrage de 21 ctest à-dire sur la coordination des mouvements 35 et 43 ces deux postes étant réglables indépendamment l'un de l'autre (fig. 3 à 5). Quand le soufflage, suivant les flèches 37 est commandé 3 vient s'appliquer contre les parois internes de la matrice (fig. 6). Durant tout le formage, le tambour tourne suivant 32.Quand le piston 13 passe devant une came 14, il est soulevé suivant la flèche 38 et forme le fond voleur dupot.(fig. 7) puis il revient en place sous l'action par exemple d'un ressort hélicoïdal 30, cependant que le piston 42 achève son mouvement suivant 35 en entratnant la paroi biseautée 22 qui découpe le pot suivant le contour de 40 (fig.8)'. A ce moment, le piston se relève suivant la flèche 36. Dans la première variante, le bras revient suivant 34. Dans la variante à coulisseaux les tettes continuent à tourner suivant 33 mais elles subissent par ailleurs un mouvement alternatif d'écîipsage indiqué par la double flèche 38 (fig. 10). Dans tous les cas, après le rouleau 8, les têtes ne sont plus en regard des matrices et les pots formés peuvent alors être extraits sous la poussée du piston 13 quand il passe sur la came d'éjection 15 (fig. 9). Pour simplifier les outillages, dans le cas de l'utilisa- tion d'un bras alternatif 16 (fig. 2), il est prévu de réaliser des postes ne servant qu'au thermoformage, puis plus loin et disposés rigoureusement à l'entraxe des moules, des postes de découpe en poinçon matrice, ou au filet de coupe. Le dispositif représenté fig. 11 subit les mêmes opérations, dans l'une ou l'autre des variantes, jusqu'à ltinstant de l'éjec- tion. A ce moment, un dispositif solidaire de chacune des moitiés de la matrice s'engage par exemple sur des rails de guidage prévus pour provoquer ltécartement des demicmatrices, ce qui permet d'utiliser une éjection automatique par le piston 13 (fig. 12)? Quelle que soit la version ou la variante utilisée, le tambour est animé d'un mouvement rotatif sans interruption, tandis que les bras porte~tetes se déplacent, dans le mme sens et à la meme vitesse que le tambour. Par ailleurs, tous les mouvements sont pré-réglés en amplitude, en fréquence, en forme et en direction par un dispositif de programmation# En définitive, un cycle de thermoformage selon l'invention ne présente aucun temps mort : la productivité est maximum d'autant plus que les déchets non employés sont renvoyés à l'extrudeuse et réutilisés. REVENDICATIONS 1- Machine pour réaliser des objets en matière plastique suivant le procédé de thermoformage, comprenant au moins une extrudeuse, un dispositif pour le calandrage de la bande en plastique extrudé, des cylindres de #uidage à ltenttée et à la sortie de la machine de thermoformage, un granulateur pour broyer les déchets et un circuit de retour des grains vers ltextrudeuset caractérisée en ce qutelle est constituée par - un tambour cylindrique de révolution, placé entre les cylindres de guidage d'entrée et de sortie de la bande en plas tique et animé d'un mouvement rotatif continu autour d'un axe fixe sensiblement horizontal des matrices femelles des empreintes à réaliser, ces matrices étant fixées sur la surface latérale extérieure du tambour, la bande calandrée se déroulant sur une partie seulement de la circonférence, tandis que l'autre partie est libre - au moins un support monté sur le mme arbre que le taml bour et capable d'un mouvement rotatif autour de cet arbre - des têtes de thermoformage solidaires du support précédent, chacune l > elles étant capable de venir en face d'une matri ve femelle d'une empreinte, et comprenant un piston animé d'au moins un déplacement alternatif, radial par rapport au tambour - des moyens pour le soufflage, l'aspiration et la découpe de la feuille plastique après son formage à l'aide du piston qui sert de partie male du moule pour le préformage - des moyens pour programmer et coordonner les mouvements des éléments de la machine. 2- Machine pour thermoformage suivant la revendication 1 caractériséeen ce que d1une partit sur une section transversale droite du tambour, les matrices sont fixées à des distances équidistantes sur toute la circonférence, tandis que d'autre part une génératrice de ce tambour est susceptible de porter plusieurs matrices en ligne. 3- Machine pour thermoformage suivant la revendication 1 caractérisée en ce que chaque tette de thermoformage montée sur un levier lié au support et parallèle à la génératrice du tambour comprend plusieurs parois qui sont capables de coulisser radialement pour assurer la liaison de la tête sur le bras rotatif, le contact du contour de la tête avec le contour de la matrice fe#i#L- le et enfin la découpe de la feuille en plastique après formage, tandis que le piston monté sur chaque teste assure l'enfoncement du plastique à l'intérieur de la matrice femelle et le placage de la feuille contre la paroi interne de la matrice grâce à un dispositif de soufflage, et d'aspiration ces opérations étant effectuées au cours du déplacement radial du piston. 4" Machine pour thermoformage suivant les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ou les supports qui portent les tettes de thermoformage sont des bras qui sont coaxiaux avec le tambour, pivotent dans un plan vertical avec la même vitesse de rotation que le tambour, tandis qu'ils sont animés d'un mouvement rotatif alternatif, l'amplitude de ce va-et-vient étant limitée par la venue en butée des bras près des rouleaux de guidage. Sa Machine pour thermoformage suivant les revendications 1 à 3, 3, caractérisée en ce que les supports qui pivotent dans un plan vertical constituent un plateau animé d'un mouvement rotatif continu, synchronisé avec celui du tambour, et ce plateau porte des coulisseaux parallèles à la génératrice du tambour, animés indépendamment d'un mouvement périodique alternatif parallèle à 8 l'axe du tambour, prévu pour effacer les coulisseaux au niveau des rouleaux de guidage et pour provoquer l'éclipsage des tettes sur de thermoformage montéesE::es coulisseaux, tandis que le nombre de testes est égal à celui des matrices du tambour alors que le mouvement dteffacement parallèle à l'axe du tambour autorise la rotation du plateau au niveau des cylindres de guidage et l'extraction des objets formés. 6r Machine pour thermoformage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on assure l'éjection automatique des objets formés ne présentant pas de contre-dépouille en prévoyant, dans le fond de chacune des matrices monobloc, un piston coulissant dans un guide radial, maintenu par des moyens de rappel vers le fond de la matrices tandis qu'au fours de la rotation du tambour chaque piston vient en butée contre des cames en relief sur 11 arbre fixe, et la position, la hauteur et le profil de ces cames sont calculés pour qu'elles constituent avec les pistons un dispositif pour le format go et le marquage extérieflrs du fond de l'objet en plastique et pour son éjection sur un appareil qui empile automatiquement les pièces éjectées. 7. Maohine-pour thermoformage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée on ce que, l'objet à former présentant une contre-dépouille, chaque matrice montée sur le tambour est constituée par doux moitiés qui s'écartent l'une de l'autre pour permettre ltextraction de ltobjet après le forr mage, tandis qu'un dispositif, par exemple un Jeu de galets, assure la reconstitution du moule après extraction, sans interrompre le cycle de thermoformage. 81 Machine pour thermoformage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rotation du tambour et des supports de tOtos, les déplacements alternat tifs radiaux et longitudinaux des tttes et de leurs éléments sont programmés et commandés à partir d'un dispositif de distribution d'énergie à des vérins et commandes hydrauliques. q, Machine pour thermoformage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour ltélaboration de récipients de forme conique à une grande cadence de production'# 101 Machine pour thermoformage suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisée en ce quelle comprend - au moins un poste ne servant qu'au thermoformage - au moins un bras-support de tettes, à mouvement alternatif - au moins un poste de découpe des moules formés, situé rigoureusement à l'entraxe des moules ; cette construction étant adoptée dans le but de simplifier les outillages.