Brevet FR2543878A1 — publié le 19841012

"installation de préchauffage pour chauffer des feuilles en matière synthétique thermoplastique et procédé pour ia commande du préchauffage L'invention concerne une installatiorn de préchauffage pour échauffer une feuille en matière synthé- tique thermoplastique, par un montage en série avec une machine de thermoformage à fonctionnement intermittents ainsi qu'un procédé pour la commande du préchauffage. Le chauffage de la bande de feuilles s'effectue sur des rouleaux chauffés Après la terminai- son du chauffage de la bande de feuilles dans la machine de thermoformage, cette bande est soumise, de manière connue en soi, à un emboutissage par pression différen- tielle en vue de l'obtention d'articles de différentes formes. L'avantage principal de la mise en oeuvre d'un préchauffage se présente pour le traitement de feuil- les de polypropylène Une telle feuille nécessite une quantité de chaleur sensiblement plus élevée afin d'arri ver à une température de formage d'environ 1000 C quc Par exemple une feuille de polystyrol de même épaisseur En outre, la température de formage pour une feuille cde polypropylène doit être assurée avec une assez grande précision, et n'admet donc pas de grandes variations Et cela concerne aussi bien la température à l'intérieur de la bande de feuilles Il faut donc chauffer suffisamment longtemps, afin d'amener aussi l'intérieur d'une feuille relativement épaisse à la température nécessaire. Lorsqu'on veut par conséquent exécuter un thermoformage automatique conçu pour le chauffage de polystyrol ou de PVC avec une feuille de polypropylène, cette feuille est de préférence soumise à un préchauffage, à environ 80-1001 C On obtient alors trois avantages: a) Le chauffage du thermoformage automatique suffit alors, jusqu'à la terminaison du chauffage, même pour une feuille de polypropylène, sans que l'on soit obligé d'abaisser le nombre de cycles. b) La chaleur amenée passe pendant un intervalle d'équi- librage également à l'intérieur de la feuille. c) Avant que la feuille ne soit saisie par les chaînes transporteuses du thermoformage automatique, elle est déjà préchauffée et s'est dilatée d'une certaine valeur. L'allongement de la feuille qui se produit ensuite en- core lors du complément de chauffage à l'état tendu peut être maitrisé plus facilement que lorsque tout le chauffage s'effectue à l'état tendu, car cet allonge- ment n'est plus qu'environ moitié moins grand. Un chauffage comportant des rouleaux à une température équilibrée qui peut aussi être un pré- chauffage est connu d'après le DE-OS 25 44 042 Dans la description de ce dispositif, on ne s'étend pas sur le problème de savoir, comment on transporte la bande de feuilles à travers le préchauffage et comment se réalise une concordance avec le transport intermittent à la machine de thermoformage On peut tirer de la description, pages et 6, que les rouleaux chauffants doivent aussi être mis en mouvement de façon cyclique De la description à la page 10, au milieu, on peut déduire que l'on veut faire tourner les rouleaux 30, 32 et 34 à une "vitesse très légèrement plus élevée" Il n'est en tout cas pas dit par rapport à quelle vitesse. Le fait qu'une telle action exercée sur la vitesse, pour compenser l'allongement de la feuille par dilatation qui se produit, est coûteux et compliqué, ne fait aucun doute L'homme du métier ne peut par consé- quent concevoir à partir de ce document qu'un dispositif qui comporte des rouleaux actionnés de façon cyclique. Il n'est pas fait mention de concordance avec un trans- port propre à la machine de thermoformage. Etant donné que les rouleaux sont en métal et doivent présenter une surface lisse, il se pré- sente là le risque d'un glissement de la feuille, de sorte que l'avancement ne coïncide pas avec la valeur pré- déterminée Comme les rouleaux doivent être d'un grand diamètre, afin de permettre un chauffage suffisant dans le cas d'une forte cadence de cycles, ils représentent une grande masse Afin de pouvoir, pour chaque étape d'avance- ment, donc par cycle, les entraîner, et les freiner, l'on a besoin d'une énergie importante Il se produit aussi forcément des imprécisions dans l'avanccement Pour le dispositif que montre le document, l'on ne donne pas non plus d'indications sur la mise en place de la feuille, ce qui est rendu d'autant plus difficile que les rouleaux sont chauds et qu'il y a risque de combustion. Un autre inconvénient du dispositif selon le DE-OS 25 44 042 consiste en ce que les rouleaux chauf- fants sont chauffés avec de l'huile en circulation L'on a besoin à cet effet d'appareils de tempérage coûteux; le réglage de la température est très lent à s'accomplir. Il faut amener l'huile en passant par des articulations tournantes aux rouleaux en rotation, il y a toujours ris- que de fuites Le chauffage en début de fonctionnement dure passablement longtemps. Le brevet U S 43 06 856 montre un préchauf- fage pour lequel la bande de feuilles circule en partie verticalement Des chauffage sont prévus des deux côtés de la bande de feuilles Le préchauffage ne comporte pas d'entralnement propre, c'est-à-dire que le transport à la machine de thermoformage tire la feuille de façon inter- mittente à travers le préchauffage Ceci est désavantageux dans la mesure o le transport doit fonctionner aujourd'hui aussi rapidement que possible, afin de réduire autant que possible la durée du cycle de la machine de thermoformage, et alors que le tronçon de la bande de feuilles préchauf- fé doit assumer toute la traction, lorsqu'on procède à une accélération pour la bande de feuilles suivante et que l'on fait tourner le rouleau portant la feuille La conséquence en est un retard de la feuille, que l'on ne peut pas admet- tre par exemple dans le cas de feuille pré-imprimée. En cas d'arrêt de la machine de thermofor- mage, il faut en outre que les chauffages à rayonnement qui présentent bien une température sensiblement supé- rieure à la température de préchauffage de la feuille - soient mis en position de repos, afin d'éviter une sur- chauffe Cela signifie que la commande de la machine de thermoformage intervient dans la commande du préchauffage. Celle-ci ne peut donc pas fonctionner de façon autarcique, ce qui est pourtant très souhaitable par exemple, lors- qu'on équipe d'un préchauffage une machine de thermoformage existante On peut d'ailleurs concevoir de faire marcher une machine de thermoformage en l'adaptant à un fonctionne- ment sans préchauffage; autrement dit, il faudrait pouvoir déplacer un préchauffage au choix sur différentes machines de thermoformage sans avoir besoin de procéder à une adap- tation de commande. L'invention a pour but de réaliser de telle manière un préchauffage en conservant le principe du chauffage sur rouleaux, que ce préchauffage puisse être prévu en tant qu'unité compacte propre, en cas de besoin, en avant d'une machine de thermoformage, et sans que sa commande doive être liée à la commande de la machine de thermoformage Le transport de la bande de feuilles à travers le préchauffage devrait alors s'effectuer avec sûreté et précision, sans risque de glissement de feuille et sans retard de la bande de feuilles; il y a alors à prévoir une adaptation au mode de fonctionnement intermit- tent de la machine de thermoformage Il doit en outre s'effectuer un échauffement uniforme de la bande de feuilles, l'introduction de celle-ci doit pouvoir être rendue facile, sans avoir à approcher de trop près les rouleaux chauffants Considéré dans son ensemble, le pré- chauffage devrait être relativement économique, se faire amener rapidement à la température de service, et il ne devrait pas y avoir de risque de fuite d'huile. Conformément à l'invention, l'on prévoit à cet effet d'équiper le préchauffage d'un avancement de feuille propre, qui fonctionne en continu avec une vitesse réglable et qui, pour des raisons de simplification, est constitué par un rouleau transporteur entraîné, lequel est en contact périphérique direct sous pression avec le dernier rouleau chauffant. En outre, l'entraînement du rouleau trans- porteur est constitué de façon à pouvoir se régler; on peut régler sa vitesse manuellement ou bien l'on peut la faire varier par l'intermédiaire d'un servomoteur; dans ce cas, la boucle intermédiaire de la bande de feuilles entre préchauffage et machine de thermoformage est balayée par deux barrières photo-électriques et, par l'intermé- diaire d'une commande appropriée, la vitesse de rotation de l'entraînement prévu pour le rouleau transporteur est adapté de façon correspondante. Pour l'introduction de la bande de feuilles, les rouleaux chauffants sont munis de tôles de guidage disposées tout autour Dans le cas du dernier rouleau chauffant, l'on prévoit de préférence à l'extrémité de la tôle de guidage des galets-guides s'actionnant ou tournant librement, afin de permettre de guider avec sûreté le début de la bande de feuilles également autour du dernier rouleau chauffant jusqu'au rouleau transporteur. En pratique, les rouleaux chauffants sont chauffés à 1101 C environ, la surface de la feuille prend à peu près la même température Si, alors on doit, pour des motifs quelconques, arrêter la machine de thermofor- mage, lorsqu'on atteint une boucle intermédiaire détermi- née, l'entraînement du rouleau transporteur s'arrête alors. De toute façon, la bande de feuilles reste en contact avec les rouleaux chauffants, étant donné qu'il ne peut pas se produire de surchauffe D'ailleurs, un démarrage de la machine de thermoformage reste ensuite possible à tout moment. Lors de l'arrêt du transport au préchauf- fage, il y a le risque que la bande de feuilles, dans la zone du rouleau chauffant inférieur, se détache et pende librement, donc n'ait plus de contact avec le rouleau chauffant Cela provient de ce que la feuille enveloppant le rouleau chauffant s'allonge par dilatation lors du chauffage, et alors, devenant plus longue, pend librement vers le bas. Afin d'éviter ce risque, on prévoit, après l'arrêt du transport, d'assurer encore pendant un certain temps très court un déplacement de la bande de feuilles dans le sens du transport, afin de compenser son allonge- ment et de la ramener en étroit contact avec les rouleaux chauffants, jusqu'à ce que toute la bande de feuilles ait pris leur température. On peut obtenir ce résultat par exemple en procédant, quelques secondes après la mise hors circuit de l'entraînement, à sa remise en circuit pour environ 1 seconde, et à ramener ainsi la bande de feuilles à s'appli- quer étroitement sur les rouleaux On peut répéter 2-3 fois cette opération Celle-ci est commandée par l'intermé- diaire d'interrupteurs à minuterie insérés dans le dispo- sitif de commande et se déroule donc de façon automatique. Gi bien, après la mise hors circuit de l'entralnement du rouleau transporteur, on lui imprime encore pour un temps très court un complément de marche à une vitesse sensible- ment plus lente. Une autre possibilité pour compenser l'allongement consisterait à tirer la bande de feuilles dans le sens opposé à celui de son avancement, ce qui serait toutefois plus compliqué et plus coûteux, déjà du point de vue mécanique Il faut alors s'assurer que la bande de feuilles ne soit pas détachée du rouleau, c'est- à-dire qu'il faut prévoir dans ces-conditions un serrage du rouleau de feuille ou de la bande de feuilles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés repré- sentant de façon tout à fait schématique divers exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de devant de l'installation la figure 2 est une vue en coupe trans- versale d'un rouleau chauffant; la figure 3 montre une commande de la boucle intermédiaire dans le cas d'un mécanisme de réglage pourvu d'un servomoteur comme entrainement pour le rouleau transporteur; la figure 4 montre une forme de réalisa- tion préférée du préchauffage dans la zone du rouleau chauffant inférieur; la figure 5 montre une autre forme de réalisation du préchauffage dans cette zone; la figure 6 montre la commande de réglage du complément de marche du rouleau transporteur du pré- chauffage; les figures 7 à 9 représentent des diagrammes de cette commande de complément de marche. L'installation de préchauffage comporte un bâti 1 pourvu de galets de roulement 2 et portant tous les éléments du préchauffage Ceux-ci sont, comme éléments principaux, les deux rouleaux chauffants 3, 4 et le rou- leau transporteur 21, avec son entraînement 6 Sur la figure 2 l'on peut voir la structure d'un rouleau chauf- fant; il est creux intérieurement et dans sa surface laté- rale, on a-monté divers corps chauffants tubulaires 7 répartis uniformément sur le pourtour dans des alésages. On a monté en outre au moins un palpeur de température 11 dans la surface latérale Des plaques 8 ferment les ouver- tures des rouleaux 3, 4, elles portent des tourillons de support 9, qui tournent dans des paliers 10 Sur les tou- rillons 9, on a prévu des balais 44, 45, par lesquels s'effectue l'amenée du courant ou aussi bien passe la conduite du palpeur 11. Les deux rouleaux chauffants 3, 4 sont disposés à peu près l'un au-dessus de l'autre de telle sorte que le préchauffage peut être déplacé au-dessus du logement sur rouleau normal 15 -d'une machine de thermo- formage 14 A peu près au milieu entre les deux rouleaux chauffants 3, 4, on a prévu un galet de renvoi 17 suscep- tible d'être écarté par pivotement, et qui est destiné à assurer un bon enveloppement du rouleau chauffant 4 par la bande de feuilles 18 Ce galet de renvoi 17 peut être écarté par pivotement pour permettre l'introduction de la bande de feuilles 18. Autour de chaque rouleau chauffant 3, 4 est disposée, à très faible distance, une tôle de guidage 19, 20, qui d'une part est destinée à empêcher un refroi- dissement de la bande de feuilles 18 chauffée, d'autre part sert au guidage de la feuille lors de son introduction. Contre le rouleau chauffant inférieur 3 se trouve pressé avec précontrànte par exemple au moyen de ressorts un rouleau transporteur caoutchouté 21 Celui-ci peut être soulevé au moyen d'un levier excentré 22, la bande de feuilles 18 est alors introduite à travers la fente ainsi libérée Le rouleau transporteur 21 est actionné de façon continue à partir d'un disposi- tif d'entraînement 6, par l'intermédiaire d'une chaîne 24. En ce qui concerne l'entraînement 6 du rouleau transporteur 21, il y a alors deux possibilités qui s'offrent On peut mettre en oeuvre un moteur à cou- rant continu, dont on peut faire varier la vitesse de rotation par modification de la tension Cet entraînement est relativement coûteux Ou bien l'on met en oeuvre un mécanisme de réglage mécanique, comportant soit un moteur à courant triphasé normal, soit un moteur à commutabilité de pôles. Sur la figure 1 l'on a représenté un méca- nisme de réglage 23, comportant un réglage à main de la vitesse de rotation à l'aide d'un volant 25 Dans le cas de cette forme de réalisation, l'on a monté un barrage photo-électrique 26, qui contrôle la boucle intermédiaire de la bande de feuilles entre le préchauffage et la machine de thermoformage 14 Etant donné que celle-ci fonctionne de façon intermittente et que le préchauffage se réalise avec un transport continu, la boucle intermédiaire 27 ne présente pas de flèche constante On règle alors la vitesse de rotation du mécanisme de réglage 23 de manière à détacher en tirant un peu plus de feuille que n'en traite la machine de thermoformage 14. Lorsque la boucle intermédiaire 27 vient couper le rayon lumineux du barrage photo-électrique 26 et interrompre ainsi son émission, le mécanisme de réglage 23 est arrêté, jusqu'à ce que le rayon lumineux redevienne libre (lors de la phase d'avancement suivante à la machine de thermoformage) Après un très court retard, par exemple de 1 seconde, l'entraînement redémarre alors Ce retarde- ment assure le raccourcissement nécessaire de la boucle intermédiaire Le court arrêt ainsi provoqué interviendra alors toujours après plusieurs cycles de marche. La solution que montre la figure 3 est plus coûteuse, mais offre aussi plus de sûreté On a mis là en oeuvre, comme entraînement, un mécanisme de réglage 28 comportant un servomoteur 29 actionné électriquement. Deux barrages photo-électriques 30, 31 contrôlent la position supérieure et la position inférieure de la bou- cle intermédiaire 33 Lorsque le rayon lumineux du bar- rage photo-électrique inférieure 31 est coupé, l'appareil de réglage 34 envoie une courte impulsion au servomoteur 29 afin que la vitesse de rotation de sortie du mécanisme de réglage 28 se ralentisse Lorsque le rayon lumineux du barrage photo-électrique supérieur 30 est coupé, une impulsion est envoyée pour que la vitesse de rotation s'accélère quelque peu. Lors d'une modification de la cadence de cycles de la machine de thermoformage 14, il s'effectue ainsi toujours une adaptation automatique de la vitesse de rotation de sortie du mécanisme de réglage 28 à l'avan- cement nécessaire Un barrage photo-électrique 32 sert dans ce cas, par exemple lors de l'arrêt de la machine de thermoformage 14, à mettre tout à fait hors circuit le mécanisme de réglage 28, lorsque son rayon lumineux est interrompu De façon correspondante, le mécanisme 28 redémarre lorsque le rayon lumineux du barrage photo- électrique 32 devient libre Bien entendu, les barrages photo-électriques 30, 31, 32 sont réglables en hauteur et ainsi sont adaptables aux exigences qui se présentent dans chaque cas. Pour introduire la bande de feuilles 18, on fait pivoter vers l'extérieur le galet de renvoi 17. On peut alors faire glisser la bande de feuilles 18 dans la fente créée entre les rouleaux chauffants 3, 4 et les tôles de guidage 19, 20 Il s'est avéré que la bande de feuilles 18, lorsque son épaisseur est quelque peu accrue, peut se laisser glisser sans problèmes presque jusqu'au rouleau transporteur 21 Des difficultés peuvent survenir pour le dernier tronçon lorsqu'il faut pousser la bande de feuilles 18 vers le haut. Afin de surmonter ces difficultés, l'on prévoit, selon une forme de réalisation conforme à l'in- vention, de disposer dans cette zone des galets de guidage supplémentaires, tout au moins au milieu de la bande de feuilles 18. La figure 4-montre la disposition de deux galets de guidage 35, 36 pouvant tourner facilement, qui empêchent un trop fort frottement entre la bande de feuil- les 18 et la tôle de guidage 19. Sur la figure 5, on a montré comment on peut faciliter l'introduction de la bande de feuilles 18 au moyen d'un galet de guidage caoutchouté 38 monté pivo- tant, que l'on peut faire tourner à l'aide d'un volant 37. Une fois la bande de feuilles 18 introduite, on fait pivoter le galet de guidage 38 jusqu'à ce qu'il vienne s'appliquer avec pression contre la bande de feuilles 18 et on le fait tourner ensuite à la main jusqu'à ce que cette bande de feuilles 18 se trouve bien introduite en- tre le rouleau transporteur 21 et le rouleau chauffant 3. Il est possible également d'actionner le galet de guidage 38 à partir de l'entraînement prévu pour le rouleau transporteur 21 et ensuite, au besoin de le faire pivoter simplement vers l'intérieur de telle sorte qu'il pousse en avant la bande de feuilles 18. Lorsque la machine de thermoformage est arrêtée, l'entratnement du préchauffage' est alors arrêté aussi avec retardement au moment o le rayon lumineux du barrage photo-électrique 26 ou 32 se trouve coupé Si le préchauffage est ainsi arrêté pour une durée relative- ment longue dépassant quelques secondes la bande de feuilles 18 se détache alors dans la zone du rouleau chauffant inférieur 3 Cela provient de l'allongement par dilatation de la feuille sous l'effet du chauffage; en effet, la bande de feuilles 18 d'une part se trouve serrée par le rouleau transporteur fixe 21, d'autre part s'appli- que sur le rouleau chauffant 3 et contre le galet de ren- voi 17 Il est désavantageux que la bande de feuilles 18 se détache, parce qu'alors dans la zone o elle s'est détachée, il en résulte une autre température de la feuil- le, ce qui peut donner lieu à déchet ou supplément de consommation de feuille lorsque la machine de thermoformage est remise en marche. Afin d'éviter ces problèmes, on prévoit, selon le procédé conforme à l'invention, de conduite le préchauffage comme suit, ainsi qu'il est décrit à l'aide des figures 6 à 9 des dessins. Une première possibilité consiste à insé- rer dans le dispositif de commande 43 deux interrupteurs à minuterie 40 et 41 Sur l'interrupteur 40, on établit un temps de repos Tl, sur l'interrupteur 41 un temps de complément de marche TA La durée Tl se situe dans l'ordre de grandeur de 3-6 secondes, T 2 dans l'ordre de grandeur de 0,5 à 1 seconde Après la mise hors circuit de l'en- traînement 6 sous l'action du barrage photo-électrique 26 (figure 1) commence le temps de repos Tl L'allongement de dilatation qui s'effectue pendant cette période, est compensé par la marche pendant le temps de retard T 2. On peut insérer un présélecteur 42, par l'intermédiaire duquel on peut assurer une répétition de la poursuite de marche. La poursuite de marche peut alors, suivant la forme de réalisation de l'entraînement 5, s'effectuer à la vitesse de traction usuelle (voir diagramme figure 7) ou bien à une vitesse de rotation plus lente (voir diagram- me figure 8). Une seconde possibilité est offerte lors- qu'on met en oeuvre comme entraînement un moteur à courant continu ou un mécanisme de réglage pourvu d'un moteur à commutabilité de pôles, ce qui rend donc possible une com- mutation de la vitesse de rotation On peut alors tra- vailler avec un interrupteur à minuterie 39 commandant une poursuite de marche pour le temps T 3 qui s'effectue alors à une vitesse de rotation nettement plus basse (voir diagramme figure 9) Les durées de poursuite de marche des temps T 2, T 3 sont, en pratique, à déterminer simplement par des essais. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Installation de préchauffage pour chauffer une bande de feuilles en matière synthétique thermoplastique avant le thermoformage dans une machine de thermoformage fonctionnant de façon intermittente, comportant pour le préchauffage des rouleaux chauffants montés à rotation autour desquels on fait passer la bande de feuilles et comportant également un dispositif d'entraînement pour transporter la bande de feuilles par l'intermédiaire d'un rouleau transporteur disposé à la suite des rouleaux chauffants, installation caractérisée en ce que le rouleau transporteur ( 21) est actionné en continu au moyen d'un dispositif d'entrainement ( 6) pour- vu d'un mécanisme de réglage, et un barrage photo-électri- que ( 26) permet de détecter la grandeur d'une boucle de réserve ( 27) que forme la bande de feuilles ( 18) entre l'installation de préchauffage et la machine de thermo- formage ( 14). 2 ) Installation de préchauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rouleau transporteur ( 21) est constitué d'un rouleau caoutchouté et est monté de façon à pouvoir être pressé avec souplesse contre le dernier des rouleaux chauffants ( 3), la bande de feuilles ( 18) passant entre ce rouleau chauffant ( 3) et le rouleau transporteur ( 21). ) Installation de préchauffage selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le mécanisme de réglage ( 28) du dispositif d'en- tralnement ( 6) est constitué de façon à pouvoir être réglé manuellement. ) Installation de préchauffage selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le mécanisme de réglage ( 28) du dispositif d'entralnement ( 6) est constitué de façon à pouvoir être réglé au moyen d'un servomoteur électrique ( 29), ce mécanisme de réglage ( 28) pouvant être commandé par deux barrages photo-électriques supplémentaires ( 21, 32) pré- vues pour balayer la boucle de réserve ( 27) de la bande de feuilles ( 18). 50) Installation de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif d'entrainemen t ( 6) est constitué de manière, après sa mise hors circuit sous l'action du barrage photo-électrique ( 26) à pouvoir mettre en circuit au moyen d'un interrupteur à minuterie ( 39) la poursuite de marche à vitesse sensiblement ralentie pour un court temps (T 3). ) Installation de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement ( 6), sous l'action du barrage photo-électrique ( 26) est susceptible d'être mis hors circuit, au moyen d'un interrupteur à minuterie ( 40), pour un temps de repas (T Il e-t être ensuite remis en circuit, au moyen d'un interrupteur à minuterie ( 41), pour un court temps de poursuite de marche ( 12). 7 f) Installation de préchauffage selon la revendication 6, caractérisée en ce que la cadence des cycles à prévoir pour le temps de poursuite de marche est réglable au moyen d'un présélecteur ( 42).