Brevet FR2882963A1 — publié le 20060915

DISPOSITIF DE TRANSPORT D'UNE PREFORME DANS UN FOUR, TOURNETTE ET MACHINE DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE POUR INSTALLATION DE SOUFFLAGE DE RECIPIENTS EN MATERIAU THERMOPLASTIQUE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF 5 L'invention se rapporte au domaine des procédés de fabrication de corps creux en matériau thermoplastique, notamment récipients tels que pots ou bouteilles, procédés dans lesquels on fabrique d'abord une préforme par injection avant d'obtenir le récipient final au cours d'une étape de soufflage ou d'étirage-soufflage. La fabrication d'un récipient avec une préforme, qui se présente sous l'aspect d'une éprouvette formée par injection, est introduite dans une unité de conditionnement thermique, encore appelée four, dans laquelle sa matière constitutive est réchauffée à l'aide de lampe infrarouge afin d'être portée à une température supérieure à sa température de transition vitreuse, toutefois sans atteindre sa température de cristallisation. A l'issue de cette phase de conditionnement thermique, la préforme est transférée dans un moule appartenant à une unité de soufflage ou bien, plus fréquemment, dans un moule appartenant à une unité d'étiragesoufflage. Le moule comprend une cavité avec une empreinte du récipient définitif. En général, l'unité de conditionnement thermique est agencée pour que le col de la préforme ne soit pas réchauffé. En effet, le col est une partie de la préforme, qui correspond au goulot du récipient final. Il est donc réalisé à sa forme et à ses dimensions définitives lors de l'injection de la préforme et ne doit pas être déformé dans les phases ultérieures de soufflage ou d'étirage-soufflage Le col comprend une ouverture (le goulot proprement dit) et une zone périphérique de celle-ci avec des moyens (filetage, rebord, ou autres) appropriés pour recevoir l'organe de bouchage (bouchon, capsule ou autre) du récipient définitif. En outre, il comprend, dans la plupart des cas, des moyens, typiquement une collerette, pour transporter la préforme et le récipient après sa réalisation, et/ou après son remplissage et/ou d'autres manipulations. Au cours du transport de la préforme à l'intérieur du four, il faut veiller à ce que le col de la préforme soit chauffé le moins possible: comme indiqué ci-dessus, on souhaite en effet que ce col ne soit pas déformé puisqu'il présente déjà sa forme définitive. Pour ce faire, il est connu de disposer dans le four, le long du parcours de la préforme, des rampes de protection qui sont agencées de part et d'autre de la préforme, juste au niveau de la limite entre son col et son corps. De la sorte, les rampes forment un écran et les lampes ne peuvent pas émettre de rayonnements directement en direction du col de la préforme. Cependant, du fait que les rayonnements émis par les lampes se propagent dans toutes les directions, une partie des rayonnements émis par la lampe peuvent atteindre le col après avoir pénétré à l'intérieur de la préforme, les préformes étant généralement maintenues sur le dispositif de transport par un mandrin engagé à l'intérieur du col de la préforme et qui maintient cette dernière par serrage contre la face interne du col. Cette méthode est parfois désignée par l'expression vêtissage interne ou inner engagement pick up plug . Pour certaines applications, il est apparu intéressant de ne plus saisir les préformes par la face interne du col, par exemple dans le but d'éviter toute contamination bactériologique de cette surface qui est amenée à être au contact du produit avec lequel sera rempli le récipient. Cela permet aussi de supprimer tout risque de rayure de la face interne du col. Une solution à ce problème consiste à prévoir un dispositif de préhension par la face externe du col de la préforme. Cette technique est parfois désignée par l'expression vêtissage externe ou outer engagement pick up plug . Le document FR 2 789 932 divulgue un dispositif de transport d'une préforme dans le four de conditionnement thermique d'une machine de soufflage de récipients en matériau thermoplastique, le dispositif de préhension de la préforme comportant des griffes de préhension qui enserrent une face externe du col pour maintenir la préforme, un noyau interne pénétrant axialement à l'intérieur du col de telle sorte qu'il présente une face transversale inférieure qui, lorsque la préforme est en place sur le dispositif de préhension, est située axialement sensiblement au niveau de la limite entre le col et le corps de la préforme. Plus précisément, le dispositif de préhension comporte une cloche de préhension qui présente une plaque supérieure circulaire et une jupe cylindrique s'étendant axialement vers le bas depuis le bord périphérique de la plaque. La cloche définit ainsi un espace cylindrique ouvert vers le bas, le bord inférieur de la jupe étant pourvu d'un chanfrein intérieur pour faciliter l'engagement du col de la préforme dans ledit espace. La cloche comprend des fentes réparties angulairement autour de son axe de révolution. Chaque fente s'étend radialement sur environ le tiers externe de la plaque et axialement sur toute la hauteur de la jupe. Ainsi, entre deux fentes, il est délimité une griffe déformable élastiquement, dont l'extrémité libre, formée par le bord inférieur de la jupe, peut se déplacer radialement par rapport à l'axe de révolution de la cloche. La cloche est destinée à venir s'abaisser axialement pour entourer le col de la préforme, les griffes venant enserrer élastiquement la face externe du col. La face interne de l'extrémité libre des griffes est lisse, de sorte que la préforme est saisie et maintenue par simple serrage radial. La cloche est réalisée en un matériau plastique de type poly acétal. Pour renforcer l'effort de serrage, un ressort annulaire peut venir enserrer la cloche au niveau du bord inférieur de la jupe pour forcer l'extrémité libre des griffes radialement vers l'intérieur. Dans l'exemple proposé, le ressort est reçu dans une gorge circulaire formée sur la face externe de la jupe, au niveau de son bord inférieur. Le dispositif de préhension décrit dans le document FR 2 789 932 est monté en rotation autour de son axe sur le dispositif de transport, lequel porte aussi des moyens d'éjection permettant de désolidariser la préforme du dispositif de préhension. Le dispositif d'éjection comporte une couronne munie de trois doigts cylindriques répartis à 120 degrés sur un cercle dont le diamètre est sensiblement identique, mais légèrement inférieur, au diamètre du col de la préforme. Les doigts s'étendent axialement vers le bas et ils traversent ainsi des orifices aménagés dans la plaque supérieure de la cloche et ils sont partiellement reçus dans des évidements formés dans la face périphérique du noyau. Lors d'une course relative d'éjection, les doigts d'éjection viennent en appui contre la préforme afin de la déplacer axialement vers le bas par rapport au dispositif de préhension. La demanderesse a émis l'hypothèse que le dispositif de préhension décrit dans le document FR 2 789 932 pourrait être responsable d'incidents de fabrication telle que la casse de lampe infrarouge nécessaire pour le chauffage, ainsi que des problèmes de synchronisation avec les moyens de transferts entre le four d'où sorte les préforme chaud et l'unité de moulage. Ces problèmes sont dus à un mauvais positionnement du col de la préforme dans le dispositif de préhension. La demanderesse a cherché les raisons de ces disfonctionnements. Un grand nombre de paramètres peuvent affecter la qualité de la préhension des préformes. Par exemple: variabilité des dimensions des préformes, mauvais positionnement des organes de la chaîne de convoyage des préformes, dilatation thermique associée à un refroidissement temporairement insuffisant des moyens de préhension, vibrations, fatigue thermique et/ou mécanique. La demanderesse a cherché à modifier la structure des moyens de préhension pour réduire si possible la fréquence des incidents ci-dessus mentionnés. Aucun des montages de l'art antérieur connu de la demanderesse ne permet de réduire la fréquence de ces incidents, et certains de ces dispositifs antérieurs sont susceptibles de provoquer d'autres incidents. L'invention vise à résoudre les différents problèmes mentionnés ci-dessus. L'invention vise en outre à fournir un dispositif de préhension et de transport d'une préforme dans un four qui soit de construction robuste, fiable et cependant simple et peu coûteuse. L'invention vise également à fournir un dispositif de transport d'une préforme qui permette une bonne tolérance à des variations dimensionnelles du diamètre de col de préforme, ainsi qu'une adaptation rapide à différents contours externes des cols de préformes. L'invention vise en outre à fournir un dispositif de transport de préformes qui soit d'un encombrement identique, en fonctionnement, que ceux existants sur les machines en service actuellement. A ces fins, l'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un dispositif de transport d'une préforme dans un four, ce dispositif comprenant un corps annulaire pourvu d'une tige et comprenant au moins deux pièces de préhension, chacune de ces pièces étant mobile entre une première position, dans laquelle elle est en appui contre une butée prévue sur le corps annulaire et au moins une deuxième position, dans laquelle elle est écartée de ladite butée, le mouvement des pièces mobiles s'effectuant sensiblement radialement par rapport à l'axe de la pièce annulaire,ce mouvement sensiblement radial s'effectuant, dans le sens de l'ouverture du dispositif, à l'encontre de moyens élastiques annulaires portés par ledit corps annulaire. Le dispositif présente, selon diverses 25 réalisations, les caractères suivants, le cas échéant combinés. Les pièces de préhension sont en forme générale d'arc de cylindre et passent chacune au travers d'une lumière ménagée sur le corps annulaire. Au moins une pièce de préhension comporte une partie extrême inférieure tronconique et/ou une saillie sur sa face interne. Les pièces de préhension sont sensiblement identiques et passent au travers de lumières sensiblement équidistantes sur le corps annulaire. Le dispositif comprend un dispositif d'éjection de préforme pourvu de doigts, le dispositif de transport d'une préforme dans un four comprenant une jupe cylindrique ou un dôme pourvu de lumières au travers desquelles passent les doigts du dispositif d'éjection, sensiblement parallèlement à l'axe de la tige. Ladite jupe cylindrique ou ledit dôme comprend une paroi sensiblement transversale au travers de laquelle passent les doigts d'éjection et une paroi annulaire latérale de protection desdits moyens élastiques annulaires. Le dispositif comporte un noyau interne dont au moins la face transversale inférieure forme surface réfléchissante pour l'énergie de chauffage fournie par le four. L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect, à une tournette de transport de préformes comprenant un dispositif tel que ci-dessus présenté, ce dispositif étant monté de manière amovible sur cette tournette, notamment par un montage de type baïonnette. L'invention trouve une application industrielle très avantageuse dans un four de conditionnement thermique pour une installation de soufflage de récipients en matériau thermoplastiques, notamment bouteilles en PET. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisations, description qui va être effectuée en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une tournette pourvue de moyens de préhension de préforme selon un mode de réalisation de la présente invention, le col de la préforme étant représenté en position non monté sur ces moyens de préhension; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la tournette représentée en figure 1, le col de la préforme étant en position montée sur les moyens de 5 préhension; Pour la clarté de la description qui suit, on utilisera des notions telles que haut, bas, inférieur, supérieur, en référence à la disposition des éléments tels que représentés sur les figures. Cependant, ces notions ne doivent pas être interprétées comme étant des limitations à la portée de l'invention, d'autant plus que l'on connaît des chaînes de transport qui, après la préhension de la préforme orientée col en haut, permettent un retournement du maillon de manière que la préforme circule col en bas devant les moyens de chauffage, avant d'être retournée de nouveau pour son éjection. Dans la suite de la description, afin de simplification, le terme "préforme" sera employé pour désigner indifféremment une préforme ou un récipient intermédiaire. Conventionnellement, une préforme constitue une ébauche pour le récipient définitif ou pour le récipient intermédiaire, selon qu'elle est utilisée dans une machine à simple soufflage ou à double soufflage. Un récipient intermédiaire, dans une machine à double soufflage, constitue une ébauche du récipient définitif. On se rapporte tout d'abord à la figure 1. Cette figure 1 représente la partie inférieure d'une tournette. Une machine de fabrication de récipients à partir de préformes comprend un grand nombre de tournettes, qui sont des chaînes de pièces mécaniques unitaires, chaque tournette circulant dans le four de conditionnement thermique en entraînant en rotation la préforme. La tournette 1 comprend un mandrin 2 tournant pourvu d'un alésage 3 central dans lequel est monté une tige 4 d'un dispositif de préhension d'un col de préforme. La tige 4 est montée de manière amovible sur le mandrin 2. Un tel montage, de type baïonnette est connu en soi et exploité par la demanderesse. La partie supérieure-de la tige 4 forme un culot à baïonnette destiné à être reçu dans une douille correspondante formée à l'extrémité inférieure de l'alésage 3, avec empilement axial d'un cône d'appui. De manière également connue en soi, sur la tournette 1 est monté un dispositif d'éjection comportant une couronne 6 munie de trois doigts 7, 8, 9 cylindriques répartis à 120 degrés sur un cercle dont le diamètre est sensiblement identique, mais légèrement inférieur, au diamètre du col 10 de la préforme. Lors d'une course relative d'éjection de préforme, les doigts 7, 8, 9 d'éjection viennent en appui contre le col 10 de la préforme afin de la déplacer axialement vers le bas par rapport au dispositif de préhension. Le dispositif de préhension comprend quatre secteurs 11, 12, 13, 14 arqués, en arc de cylindre, ces secteurs formant pièces de préhension et étant sensiblement identiques et équidistants. Il est entendu toutefois que le dispositif pourrait ne comprendre que trois secteurs arqués, ou plus de quatre secteurs. Une faible course de déplacement radial des secteurs 11, 12, 13, 14 arqués et leur résistance à l'ouverture est obtenue par contact de ces secteurs avec un ou plusieurs joints toriques:15. Ce(s) joint(s) toriques 15 sont protégés des infrarouges par une paroi 16 métallique. La course des secteurs arqués s'effectue entre une première position, représentée en figure 1, dans laquelle chaque secteur 11, 12, 13, 14 est en appui contre une butée 17 d'un corps annulaire 18, et une deuxième position, représentée en figure 2, dans laquelle chaque secteurs 11, 12, 13, 14 est en appui contre le col 10 de préforme. La mise en oeuvre de secteurs arqués identiques et équidistants permet un montage aisé et sans risque d'erreur, ainsi qu'un bon équilibrage du poids de la préforme. La face interne de chacun des secteurs arqués est de forme correspondante au contour externe du col de la 15 préforme. Ainsi, par exemple, si la préforme est destinée à l'obtention d'un récipient qui sera fermé par un bouchon à vis à bande d'inviolabilité, le col est pourvu, dès l'injection, d'un filetage qui possède sa forme et ses dimensions définitives, et ce col est pourvu au dessous de ce filetage d'une saillie annulaire externe ayant notamment pour fonction de bloquer le mouvement axial de la bande d'inviolabilité lors du placement à force du bouchon à vis. Dans une mise en oeuvre, non représentée, les secteurs arqués comportent, en face interne, une première partie, inférieure, tronconique et une seconde partie, supérieure, cylindrique, un ressaut étant définit entre la première et la deuxième partie. Cette mise en oeuvre est avantageuse lorsque le col de préforme est pourvu d'une saillie annulaire externe. En effet, la mise en place de la préforme est assurée par le déplacement latéral, sensiblement radial, des secteurs 11,12 13, 14arqués, le col de préforme glissant sur la première partie tronconique de ces secteurs arqués, un encliquetage étant obtenu lorsqu'une saillie externe du col de préforme vient en appui contre ledit ressaut formant saillie. Un traitement de surface, par exemple sablage, est 5 avantageusement réalisé sur la face interne des secteurs 11, 12,13, 14 arqués, de sorte à augmenter le coefficient de frottement. Les secteurs 11, 12, 13, 14 arqués sont contraints, en permanence vers une position de fermeture du dispositif de préhension par au moins un joint torique 15. Le choix du nombre et des caractéristiques du matériau constituant ce(s) joint(s) permettra d'adapter la force de serrage exercée sur le col de préforme. Il est à noter que les secteurs 11, 12, 13, 14 sont des pièces distinctes, et que leur jeu fonctionnels sont relativement indépendants. Cette disposition permet au dispositif de préhension de tolérer des variations dimensionnelles de cols de préformes. Le dispositif comporte un noyau 22 interne dont au moins la face transversale inférieure 23 forme surface réfléchissante pour l'énergie de chauffage fournie par le four. Dans une réalisation, non représentée, ce noyau 22 ne pénètre pas dans le col de la préforme, évitant les risques de rayure de la face interne de ce col et permettant l'utilisation du dispositif dans des machines aseptiques. Dans la réalisation représentée, le noyau comporte, un radiateur permettant d'évacuer les calories. Le dispositif de préhension tel qu'il vient d'être décrit présente de nombreux avantages. 1.2 La préhension des préformes par l'extérieur de leur col 10 permet de les convoyer sur des machines aseptiques, sans toucher à l'intérieur du col de la préforme. A l'inverse du montage décrit dans le document FR 2 789 932, lors convoyage des préformes dans un four infrarouges, il n'y a pas de risques de détérioration du système de préhension par la chaleur ou les rayonnements. Le dispositif de préhension, à l'inverse de nombre de ceux proposés dans l'art antérieur, ne comporte aucun système mécanique à risque, tel que par exemple ressort, pouvant changer de caractéristiques techniques sous la chaleur ou devant les infrarouges. Le dispositif de préhension présente un encombrement sensiblement identique à ceux montés sur les 15 machines actuellement en service. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transport d'une préforme dans un four, ce dispositif comprenant un corps annulaire pourvu d'une tige (4) et comprenant au moins deux pièces de préhension, chacune de ces pièces étant mobile entre une première position, dans laquelle elle est en appui contre une butée prévue sur le corps annulaire (18) et au moins une deuxième position, dans laquelle elle est écartée de ladite butée, ce dispositif étant caractérisé en ce que le mouvement des pièces mobiles (11, 12, 13, 14) s'effectue sensiblement radialement par rapport à l'axe du corps annulaire (18),ce mouvement sensiblement radial s'effectuant, dans le sens de l'ouverture du dispositif, à l'encontre de moyens élastiques annulaires (15) portés par ledit corps annulaire (18). 2. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de préhension sont en forme générale d'arc de cylindre et passent chacune au travers d'une lumière ménagée sur le corps annulaire (18). 3. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une pièce de préhension comporte une partie extrême inférieure tronconique et/ou une saillie sur sa face interne. 4. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces de préhension sont sensiblement identiques et passent au travers de lumières sensiblement équidistantes sur le corps annulaire (18). 5. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'éjection de préforme pourvu de doigts (7, 8, 9), le dispositif de transport d'une préforme dans un four comprenant un dôme pourvu de lumières au travers desquelles passent les doigts du dispositif d'éjection, sensiblement parallèlement à l'axe de la tige (4). 6. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dôme comprend une paroi sensiblement transversale au travers de laquelle passent les doigts d'éjection et une paroi annulaire latérale de protection desdits moyens élastiques annulaires. 7. Dispositif de transport d'une préforme dans un four selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau interne dont au moins la face transversale inférieure forme surface réfléchissante pour l'énergie de chauffage fournie par le four. 8. Tournette de transport de préformes comprenant un dispositif de transport d'une préforme dans un four selon l'une quelconque des revendications précédentes, monté de manière amovible sur cette tournette, notamment par un montage de type baïonnette. 9. Four de conditionnement thermique pour une installation de soufflage de récipients en matériau thermoplastiques, comprenant au moins une tournette selon la revendication 8, ou au moins un dispositif de transport d'une préforme dans un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.