Brevet FR2568169A1 — publié le 19860131

L'invention concerne une machine de formage pour une matière thermoplastique comportant au moins une lèvre d'outil réglable définissant une fente de sortie, une lèvre antagoniste, au moins un organe de réglage agissant sur la lèvre ainsi qu'un dispositif de commande et/ou de régulation de l'épaisseur de la matière plastique extrudée, l'organe de réglage faisant partie du dispositif de commande et/ou de régulation. L'extrudeuse est constituée dans une certaine me- sure par un outil d'extrusion et par le dispositif de commande et/ou de régulation. L'expression"machine de formage"englobe notamment les extrudeuses et les machines de calibrage. Une ex- trudeuse peut être agencée sous la forme d'une buse à fente lar- ge pour l'extrusion de plaques et de feuilles, pour l'extrusion de profilés, de profilés creux, de tubes et de tuyaux ou pour ce qu'on appelle la fabrication de feuilles soufflées. Il en va de même pour une machine de calibrage. D'une manière générale une telle machine de formage est équipée de plusieurs organes de réglage. Pour des questions de terminologie, on n'utilisera qu'au singulier le terme d'organe de réglage. Dans le cas de la machine de formage connue du ty- pe indiqué plus haut (brevet US N 3 940 221) il s'agit d'une extrudeuse qui est réalisée sous la forme d'une buse à fente large. L'organe de réglage est un goujon métallique dont la tête porte un filetage et est vissée dans un perçage correspon- dant, mais dont la tige peut être échauffée par la chaleur par effet Joule produite par un élément chauffant approprié. Sa dilatation thermique détermine la course de réglage. L'élé- ment chauffant fait partie du dispositif de commande et/ou de régulation. Il permet de régler la tige du goujon à une tempé- rature située dans une plage prédéterminée de températures et de l'y maintenir, jusqu'à ce que le dispositif de commande ou de régulation requiert une autre course de réglage et par con- séquent une autre température de la tige du goujon. Ceci est critique pour plusieurs raisons. D'une part la variation de température de la tige du goujon ne s'effectue que lentement pour des raisons physiques, de sorte qu'il faut s'accommoder d'intervalles de temps de compensation, qui sont conséquentspour le dispositif de commande et/ou de régulation et qui sont con- ditionnés par l'organe de réglage, avec leurs inconvénients connus, et d'autre part des inégalités inévitables de tempéra- tures de la tige du goujon affectent la précision de la com- mande et de la régulation, d'autant que l'outil s'échauffe glo- balement, ce qui entraîne des couplages indésirables du point de vue de la technique de commande ou de régulation. Il en ré- sulte que la machine de formage connue ne peut pas travail- ler avec les tolérances étroites que requiert la pratique mo- derne. L'invention a pour but de développer une machine de formage du type indiqué plus haut de manière à pouvoir respec- ter des tolérances nettement plus étroites en ce qui concerne l'épaisseur de la matière plastique extrudée, et ce sans per- turbation due à des intervalles de temps de compensation con- ditionnés par l'organe de réglage. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'on utilise comme organe de réglage un dispositif de translation de champ. On connaît des dispositifs de transla- tion de champ en tant qu'organes de réglages dans d'autres do- maines de la technique. Il peut alors s'agir de dispositifs de translation piézoélectriques et de dispositifs de translation à magnétostriction. Ils fonctionnent sur la base de l'effet piézoélectrique ou magnétostrictif connu. Les dispositifs de translation de champ peuvent être commandés électriquement. La longueur d'un dispositif de translation piézoélectrique peut être modifiée selon des fractions d'un micron jusqu'à l'ordre du millimètre, conformément à une tension électrique appliquée de l'extérieur. La dilatation maximum ainsi que la force, que peut accepter un dispositif de translation piézoélectrique, dé- pendent de la constitution de l'élément et peuvent être adaptées à des applications particulières. La résolution d'un dispositif de translation piézoélectrique en ce qui concerne les courses de réglage est théoriquement illimitée et dépend principalement de la constance des conditions de l'environnement. Toute modifica- tion de tension est transformée en un déplacement linéaire,et ce avec des pertes minimum. Les dispositifs de translation pié- zoélectriques servent principalement à réaliser un positionnement avec une précision extrême, et ce pour des courses de réglage allant jusqu'à 1000 Dm, avec des précisions de réglage allant jusqu'à 5 nanomètres/volts. Ils servent également à réaliser le réglage précis de pièces de machines lourdes et pour réa- liser des modifications de position dans la plage des As. Ils servent également à déclencher des oscillations. Les condi- tions sont les mêmes dans le cas des dispositifs de transla- tion à magnétostriction. De préférence l'invention utilise des dispositifs de translation piézoélectriques. Les dispositifs de translation de champ n'ont pas été utilisés jusqu'alors en tant qu'organes de réglage dans des machines de formage possé- dant la constitution décrite, mais leur utilisation conduit à une amélioration étonnante des tolérances, sans aucun inter- valle de temps de compensation nuisible et conditionné par l'organe de réglage. L'amélioration des tolérances s'étend à un ordre de grandeur et plus et on ne pouvait pas s'attendre à l'obtenir. Les dispositifs de translation de champ peuvent tra- vailler directement ou par l'intermédiaire d'une transmission dans le cadre de la présente invention. D'une manière générale, dans le cas d'une extrudeuse conforme du type indiqué plus haut, la lèvre de l'outil, qui définit la fente de sortie, est déplaçable à l'encontre de l'ac- tion de forces élastiques de rappel et est apte à osciller avec des fréquences propres définies. Il pourrait en résulter des difficultés si le dispositif de translation de champ était commandé par voie dynamique. Mais également dans ce cas on peut travailler conformément à l'invention, sans aucune difficulté et sans perturbation des relations du point de vue de la techni- que de commande et de la technique de réglage, par des phénomè- nes d'oscillations, avec un dispositif de translation de champ servant d'organe de réglage, bien qu'un tel dispositif repré- sente pour sa part un système apte à osciller et possédant des fréquences de résonance. L'invention enseigne que le dispositif de translation de champ est utilisé moyennant la condition que sa fréquence de résonance soit inférieure à la fréquence de ré- sonance la plus faible de la lèvre de l'outil et que le dispo- sitif de commande et/ou de régulation soitconçu pour une suite de signaux de commande, dont la fréquence de récurrence est in- férieure à la fréquence de résonance du dispositif de transla- tion de champ. De même la lèvre antagoniste peut être réglée par l'intermédiaire d'un dispositif de déplacement de champ. Il va de soi que le dispositif de déplacement de champ est dis- posé de manière qu'il ne subisse aucune influence nuisible de la température. Ceci peut être obtenu grâce à des dispositions de calorifugeage. Il va de soi en outre qu'un dispositif de trans- lation de champ peut comporter plusieurs fréquences de résonan- ce. Dans cette mesure, les indications données ci-dessus con- cernent toutes les fréquences de résonance. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique re- présente une extrudeuse qui travaille avec un dispositif de trans- lation piézoélectrique ou dispositif de translation de champ et qui est représentéeen coupe au niveau de l'outil d'extrusion, et comporte un dispositif de commande et/ou de régulation. L'extrudeuse représentée sur la figure est formée, dans sa constitution de base, par un outil d'extrusion 1 et par un appareil 2 de commande et/ou de régulation et est destinée à réaliser l'extrusion d'une matière thermoplastique 3. L'ou- til d'extrusion 1 représenté de façon partielle comporte une fente de sortie 4 ménagée dans le corps d'outil 5, qui possède une lèvre 6 réalisant la régulation de la fente et une lèvre antagoniste 7 limitant la fente. La fente de sortie 4 est (dans le cas de l'exemple de réalisation, mais cela n'est pas néces- saire) réglable à l'aide d'un dispositif 8 de réglage approché à une largeur de fente prédéterminée. La lèvre 6 de l'outil, qui réalise le réglage de la fente, est raccordée à au moins un organe de réglage 9 qui fait partie du dispositif 2 de comman- de et/ou de régulation de l'épaisseur de la matière plastique extrudée. La lèvre antagoniste 7 est réalisée sous la forme d'un composant réglable et le dispositif 8 de réglage appro- ché agit sur la lèvre antagoniste 7. Comme organe de réglage pour la lèvre de l'outil, on utilise un dispositif de translation piézoélectrique 9. Le dispositif est agencé de manière que le dispositif 2 de commande et/ou de régulation est réglé pour fournir un réglage précis avec une course de réglage située dans la gamme comprise entre 0,05 et 0,3 mm et de préférence entre 0,1 et 0,2 mm. La lèvre antagoniste 7 est raccordée au corps d'outil 5 par l'intermédiai- re d'une barrette 10 déformable élastiquement et peut être ré- glée de façon approchée à l'encontre de forces élastiques de rappel. Le dispositif 8 de réglage approché possède au moins un poussoir 11 monté sur le corps d'outil 5 et qui peut être action- né au moyen d'un dispositif 12 de réglage à excentrique. Le dis- positif de translation piézoélectrique 9 agit de façon analogue sur une lèvre 6 de l'outil, qui est raccordée au corps d'outil 5 par l'intermédiaire d'une barrette 13 déformable élastiquement et qui est réglable à l'encontre de forces élastiques de rappel. Dans l'exemple de réalisation et conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif de translation piézoélectrique 9 est disposé dans une chambre 14 du corps d'outil 5, qui est isolée thermiquement et d'o sort un poussoir 15 du dispositif de translation piézoélectrique 9 qui agit sur la lèvre 6 de l'outil, qui règle la fente. La chambre 14 du dispositif de translation piézoélectrique peut en outre être refroidie. On voit que, pour la réalisation de pro- fils plats d'une largeur assez importante, la lèvre 6 de l'ou- til, qui règle la fente, peut être subdivisée pour ainsi dire suivant la direction perpendiculaire au plan du dessin, en élé- ments, qui sont raccordés individuellement à des dispositifs respectifs de translation piézoélectriques 9. Ceci est égale- ment valable pour la fabrication de profilés ronds ou de profi- lés possédant des zones rondes, auquel cas la lèvre 6 de l'ou- til, qui règle la fente, peut être subdivisée de façon corres- pondante en secteurs et ces secteurs peuvent être raccordés in- dividuellement à un dispositif de translation piézoélectrique 9. Dans l'exemple de réalisation, il est prévuun.ser- vomoteur 16 pour la lèvre antagoniste 7. Le dispositif est agen- cé de telle sorte que le dispositif 2 de commande et/ou de ré- gulation agit sur le dispositif de translation piézoélectrique 9 pour des courses de réglage conditionnées par la commande ou par la régulation, dans la gamme située entre 0,05 et 0,3 mm, et agit sur le servomoteur 16 du dispositif 8 de réglage appro- ché pour des courses de réglage supérieures. On a indiqué que le dispositif 2 de commande et/ou de régulation comporte un dis- positif de mesure d'épaisseur 17 possédant une tête de mesure 18, qui est disposée dans la zone de la matière plastique 3 déjà "durcie", c'est-àdire par exemple en arrière de la ligne de durcissement par le froid. Dans l'exemple de réalisation, l'a- gencement est conçu fondamentalement de manière que la lèvre 6 de l'outil, qui définit la fente de sortie,soit réglable à l'encontre de l'action de forces élastiques de rappel. Par con- séquent elle est apte à osciller avec des fréquences propres définies. Ceci n'est pas nuisible étant donné que le dispositif de translation piézoélectrique 9 est choisi de manière que sa fréquence de résonance soit inférieure à la fréquence propre la plus faible de cette lèvre 6 de l'outil et que le dispositif 2 de commande et/ou de régulation est conçu pour une suite de signaux de commande dont la fréquence de récurrence est infé- rieure à la fréquence de résonance ou aux fréquences de réso- nance du dispositif de translation piézoélectrique 9. 2568 1 69 REVENDICATIONS 1. Dispositif de formage, notamment extrudeuse ou machine de calibrage, pour une matière thermoplastique, com- portant au moins une lèvre (6) d'outil réglable définissant une fente de sortie (4) une lèvre antagoniste (7), au moins un or- gane de réglage (9) agissant sur la lèvre (6) ainsi qu'un dis- positif (2) de commande et/ou de régulation de l'épaisseur de la matière plastique extrudée, l'organe de réglage (9) faisant partie du dispositif (2) de commande et/ou de régulation, ca- ractérisé en ce que l'on utilise comme organe de réglage (9) un dispositif de translation de champ. 2. Machine de formage selon la revendication 1, dans laquelle la lèvre (6) de l'outil, qui définit la fente de sortie, est déplaçable à l'encontre de l'action de forces élastiques de rappel et est apte à osciller à des fréquences propres définies, caractérisée en ce que le dispositif de translation de champ (9) est utilisé à la condition que sa fréquence de résonance soit inférieure à la fréquence propre la plus basse de la lèvre (6) de l'outil et que le dispositif (2) de commande et/ou de régula- tion est conçu pour une suite de signaux de commande dont la fréquence de récurrence est inférieure à la fréquence de résonance du dispositif de translation piézoélectrique (9). 3. Machine de formage selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la lèvre antagoniste (7) est éga- lement déplaçable au moyen d'un dispositif de translation de champ et au moyen du dispositif (2) de commande et/ou de régu- lation.