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CA 02385680 2002-03-21
WO 01/23165 PCT/FR00/02504
Machine rotative d'extrusion-soufflage à moules basculants
L'invention concerne une machine rotative d'extrusion-soufflage.
Elle concerne plus particulièrement les machines munies de
plusieurs unités de moulage portées par un carrousel qui est rotatif autour
d'un axe sensiblement vertical. De manière connue, chaque unité de
moulage comporte un moule en deux parties, les -deux parties étant
mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position ouverte et une
1o position fermée.
Ces machines comportent bien entendu une téte d'extrusion qui est
agencée au-dessus du carrousel en une position angulaire déterminée
autour de l'axe de rotation du carrousel.
Chaque moule est commandé pour être en position ouverte lorsque
l'unité correspondante se trouve en dessous de la tête d'extrusion et pour
se refermer après avoir saisi un tronçon de paraison s'écoulant depuis la
tête d'extrusion
L'invention s'applique plus particulièrement dans le cas de machines
dans lesquelles chaque unité de moulage est montée sur le carrousel de
manière mobile entre une position de travail et une position escamotée
vers laquelle elle est amenée juste après la saisie du tronçon de paraison.
Le document EP-A-0.284.242 décrit une machine de ce type. II s'agit
en l'occurrence d'une machine de type séquentiel dans laquelle la rotation
du carrousel n'est pas continue.
La machine décrite dans ce document comporte des unités de
moulage qui peuvent coulisser verticalement par rapport au carrousel entre
une position haute de travail et une position basse escamotée. Juste après
qu'une unité de moulage vient de saisir un tronçon de paraison, et tant que
cette unité n'a pas été dégagée d'en dessous de la tête d'extrusion par
3o rotation du carrousel, l'unité de moulage est déplacée vers sa position
escamotée. Ceci permet d'éviter que la paraison en cours d'extrusion ne
vienne se déverser sur la face supérieure du moule dans le cas où la ou
les paraisons sont extrudées en continu.
Le coulissement vertical de l'unité de moulage correspond
exactement à la direction d'extrusion de la paraison. L'ampleur du
déplacement de l'unité de moulage doit donc correspondre au moins à la
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longueur de paraison qui est extrudée durant le temps d'immobilisation de
l'unité de soufflage sous la tête d'extrusion. Avec une telle conception, il
est donc nécessaire de prévoir, sous le niveau de travail des unités de
moulage, un espace libre pour permettre leur escamotage. Cet espace
libre augmente donc de manière importante la hauteur totale de la
machine.
Par ailleurs, le montage à coulissement des unités de moulage est
particulièrement délicat à assurer de manière satisfaisante. En effet, il
s'agit d'assurer d'une part un excellent guidage pour que l'unité soit
1o parfaitement stable et d'autre part de permettre des vitesses de
déplacement relativement importantes au moment du dégagement de
l'unité.
L'invention a donc pour but de proposer une conception
perfectionnée d'une machine du type décrit précédemment, cette
conception devant permettre la réalisation de machines à hautes cadences
de production.
Dans ce but, l'invention propose une machine du type décrit
précédemment, caractérisée en ce que l'unité de moulage est montée sur
le carrousel de manière à pouvoir basculer autour d'un axe sensiblement
2o horizontal.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
l'unité de moulage est articulée autour d'un axe sensiblement
tangent à la trajectoire du carrousel ;
- l'axe d'articulation est déporté verticalement par rapport au sommet
de l'unité de moulage en position de travail de telle sorte que, au début du
mouvement de basculement, le mouvement du sommet de l'unité de
moulage comporte une composante horizontale ;
- la partie de l'unité de moulage qui est survolée par la tête
d'extrusion lors du mouvement de basculement présente une forme
3o chanfreinée ;
- l'unité de moulage est montée sur un berceau qui est articulé sur le
carrousel par un côté radial interne par rapport à l'axe de rotation du
carrousel ;
- les deux parties de l'unité de moulage sont mobiles l'une par
rapport à l'autre selon une direction sensiblement radiale par rapport à
l'axe de rotation du carrousel ;
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- le moule comporte au moins deux cavités qui sont décalées selon
une direction tangentielle par rapport à la trajectoire du carrousel, et la
tête d'extrusion (16) comporte autant de filières que le moule comporte de
cavités de manière à fournir simultanément autant de paraisons parallèles
(15a, 15b) dont l'écartement correspond sensiblement au décalage des
cavités (30a, 30b).
- le basculement de l'unité de moulage de sa position de travail à sa
position basculée est forcée par des moyens d'actionnement ; et
- la rotation du carrousel autour de son axe est continue.
1o D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description détaillée qui suit ainsi que dans les dessins
annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une machine
selon l'invention ;
- les figures 2A à 2F et 3A à 3F sont des diagrammes illustrant
schématiquement les positions relatives d'une unité de moulage et des
paraisons extrudées par la tête d'extrusion à différents instants qui suivent
la saisie des tronçons de paraison et la fermeture de l'unité de moulage,
chaque position étant illustrée en vue de côté (2A à 2F) et en vue de
2o dessus (3A à 3F).
On a représenté sur la figure 1 le carrousel 10 d'une machine
d'extrusion-soufflage de récipients en matière thermoplastique. Une telle
machine peut par exemple être utilisée pour la fabrication de bouteilles en
polyéthylène.
Le carrousel 10 est mobile en rotation autour de son axe A1 par
rapport à un bâti fixe (non représenté) de la machine. II porte une série
d'unités de moulage 12 identiques qui sont installées à sa périphérie.
La machine comporte bien entendu une unité d'extrusion 14 qui se
termine par une tête d'extrusion 16 dans laquelle une filière délivre une ou
3o plusieurs paraisons tubulaires continues 15 de matière thermoplastique
encore molle. Dans l'exemple illustré, la tête d'extrusion 16 délivre deux
paraisons parallèles 15a et 15b qui défilent verticalement vers le bas.
Dans la machine selon l'invention, l'extrusion des paraisons se fait en
continu, c'est-à-dire que la vitesse de défilement des paraisons est
sensiblement constante.
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La tête d'extrusion occupe une position fixe dans l'espace de telle
sorte que, du fait de la rotation du carrousel 10, chaque unité de moulage
12 passe à son tour sous la tête d'extrusion 16.
En effet, de manière connue, chaque unité de moulage 12 comporte
un moule en deux parties, chaque partie de moule étant portée par un
support 18. Les deux supports 18 sont mobiles l'un par rapport à l'autre
selon une direction qui, dans le cas illustré, est sensiblement radiale par
rapport à l'axe A1 de rotation du carrousel 10.
Comme on peut le voir sur la partie gauche de la figure 1 , sur
laquelle on a illustré un poste de moulage 12 ouvert pour permettre
l'éjection d'un récipient 28, les deux supports 18 sont donc montés sur un
berceau 20 du poste 12 de manière à pouvoir coulisser selon la direction
radiale, mais selon des sens opposés. Le mouvement d'ouverture et de
fermeture des supports 18 est commandé par un système à vis et à écrous
22. Ce système est prévu pour provoquer le déplacement simultané et en
sens inverse des deux supports 18 par rapport au berceau 20.
Ainsi, lorsque le moule est ouvert et que l'unité de moulage 12
considérée passe sous la tête d'extrusion 16, le moule peut saisir un
tronçon de paraison 15 en se refermant sur l'extrémité inférieure de celle-
2o ci qui pend en dessous de la tête 16. En l'occurrence, le moule saisit un
tronçon de chacune des deux paraisons 15a et 15b, chacun des deux
tronçons étant reçu dans une cavité distincte 30a, 30b du moule et les
cavités 30a, 30b étant à la forme du récipient 28 à fabriquer.
Généralement, on prévoit un dispositif de découpe (non représenté) qui
permet de séparer aisément le tronçon de paraison, qui vient d'être saisi
par le moule, du reste de la paraison 15 qui continue de se former.
Conformément à l'invention, pour éviter que cette paraison qui
continue de se former ne vienne au contact de la face supérieure 24 de
l'unité de moulage 12, chaque unité de moulage 12 est montée sur le
3o carrousel 10 de manière à pouvoir basculer autour d'un axe horizontal An
entre une position de travail et une position escamotée.
De préférence, l'axe An de basculement de chaque unité de moulage
12 est sensiblement perpendiculaire au plan radial de symétrie de l'unité
12 considérée, ledit plan contenant l'axe A1 du carrousel 10.
En position de travail, le berceau 20 qui porte les supports 18 est
agencé horizontalement de telle sorte que les supports 18 peuvent
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coulisser horizontalement pour assurer l'ouverture et la fermeture du
moule. II en résulte donc que, en position de travail de l'unité de moulage
12, le plan général des faces en contact des deux parties du moule, ou
plan de joint, est sensiblement vertical et perpendiculaire à un rayon issu
5 de l'axe A1.
De préférence, le berceau 20 e.st articulé sur le carrousel 10 par
celui de ses côtés qui est situé radialement vers l'intérieur. Ainsi, l'axe An
est décalé radialement vers l'intérieur et verticalement vers le bas par
rapport à la face supérieure de l'unité de moulage. De la sorte, lorsque
l'unité de moulage 12 bascule vers le bas autour de l'axe An de sa position
de travail vers sa position escamotée, on peut voir que la face supérieure
24 de l'unité de moulage 12 suit une trajectoire qui, au moins au début du
mouvement, présente à la fois une composante verticale et une
composante horizontale.
Pour échapper à la paraison 15 qui descend de la tête d'extrusion
16, la face supérieure 24 de l'unité de moulage 12 s'escamote donc d'une
part vers le bas et d'autre part radialement vers l'extérieur.
Par ailleurs, on peut voir que l'unité de moulage 12 ne présente pas
une forme symétrique par rapport au plan de joint du moule. En effet, le
support 18 qui est agencé radialement vers l'intérieur, et qui est donc
survolé par la tête d'extrusion 16 lorsque l'unité de moulage 12 bascule,
présente un pan coupé 26 qui donne au sommet de l'unité une forme
chanfreinée. Bien entendu cette forme chanfreinée pourrait aussi être
réalisée sous la forme d'une surface courbe.
Sur les figures 2A à 2F et 3A à 3F, on a représenté différentes
positions relatives successives des paraisons 15 et d'une unité de moulage
12.
Les figures 2A et 3A illustrent une position théorique dans laquelle
les cavités du moule sont alignées chacune à la verticale de la paraison 15
3o correspondante ; l'unité de moulage 12 est refermée et en position de
travail ; et les tronçons de paraison emprisonnés dans le moule, dont on
voit qu'ils dépassent légèrement au-dessus de la face supérieure 24 de
l'unité de moulage, viennent d'être séparés des paraisons 15 en cours de
formation par des outils de découpe appropriés.
Cette position relative des différents éléments correspond à une
situation idéale et ne peut se trouver exactement que dans une machine
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séquentielle dans laquelle le carrousel est amené à s'arrêter
périodiquement lorsqu'une unité de moulage se trouve exactement sous la
tête d'extrusion afin de saisir la paraison.. Dans le cas d'une machine à
rotation continue, du type de celle envisagée par le demandeur, on pourra
bien entendu trouver de légers décalages par rapport à cette situation
idéale pour optimiser le fonctionnement de la machine. On pourra ainsi
prévoir que la découpe des paraisons soit effectuée un peu avant la
fermeture complète du moule, la découpe pouvant par ailleurs se produire
en décalage par rapport au moment exact de passage des cavités à
io l'aplomb des paraisons.
A compter de cet instant, différents mouvements influent sur la
position relative de l'unité de moulage 12 et des paraisons 15a, 15b. Ainsi,
la tête d'extrusion 16 d'où s'écoulent les paraisons est fixe, mais la
longueur des paraisons 15a, 15b augmente linéairement en fonction du
temps. L'unité de moulage 12 est elle animée d'un mouvement continu de
rotation autour de l'axe A1 du carrousel, et, selon l'invention, elle est
animée d'un mouvement de basculement autour de l'axe An par pivotement
de son berceau 20.
Sur les figures 2B, 3B, 2C et 3C, on perçoit très bien l'intérêt que
2o présente le dégagement horizontal induit par le mouvement circulaire du
basculement de l'unité de moulage. En effet, en l'absence de ce
mouvement horizontal, la paraison 15a qui vient d'alimenter la cavité avant
30a du moule (en considérant la trajectoire circulaire de celui-ci autour de
l'axe A1 ) viendrait à passer à l'aplomb de la cavité arrière 30b. Or, à
l'intérieur de cette dernière se trouve un tronçon de paraison dont
l'extrémité supérieure est en excroissance au-dessus de la face supérieure
de l'unité de moulage. Aussi, pour éviter tout contact entre la paraison 15a
et cette excroissance, il faudrait prévoir que l'unité de moulage se dégage
très rapidement vers le bas.
3o Or, le début du mouvement de basculement de l'unité de moulage se
fait obligatoirement à une vitesse relativement faible. En effet du fait de la
masse de l'unité de moulage à mettre en mouvement, on ne peut lui
communiquer une accélération trop importante.
Aussi, on peut voir à la figure 3C que, grâce à la composante
horizontale du mouvement de basculement, la paraison 15a ne passe pas
au-dessus de la cavité arrière 30b.
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Sur les figures 2D, 3D, 2E, 3E, on peut voir l'importance de la forme
chanfreinée du sommet de l'unité de moulage. En effet, on peut voir que,
en l'absence du pan coupé 26, c'est-à-dire si les deux supports 18 étaient
entièrement symétriques, les paraisons risqueraient de venir au contact du
support 18 situé radialement à l'intérieur. La présence du pan coupé 26
permet donc de limiter l'ampleur du basculement de l'unité de moulage, et
donc de limiter la vitesse de basculement.
Dans l'exemple illustré, le mouvement de basculement de l'unité de
moulage 12 est commandé, dans les deux sens, par un vérin. Bien
1o entendu, tout type d'actionneur peut être utilisé. II est par ailleurs
prévu un
amortisseur qui permet d'amortir le mouvement de basculement en fin
course tant à l'arrivée en position escamotée (illustrée aux figures 2F et
3F) qu'au moment du retour en position de travail. Par ailleurs, le maintien
de l'unité de moulage en position de travail est assuré par un bloqueur
i5 commandé associé à une butée mécanique.
En effet, dès qu'une unité de moulage 12 a franchi le secteur
angulaire au niveau duquel se trouve la tête d'extrusion 16, elle est
ramenée vers sa position de travail pour que puisse être procédé à
l'opération de soufflage. Selon un mode de réalisation préféré de
20 l'invention, l'opération de soufflage est réalisée grâce à des cannes de
soufflage qui sont amenées verticalement du haut vers le bas pour
pénétrer au moins partiellement à l'intérieur de l'extrémité supérieure de
chacun des tronçons de paraison emprisonnés dans le moule. L'utilisation
de cannes de soufflage, plutôt que d'aiguilles de soufflage embarquées
25 dans le moule, permet notamment de réaliser des récipients qui présentent
un col parfaitement calibré.
De ce fait, le soufflage des récipients doit se faire avec l'unité de
moulage en position telle que les cavités du moule soient orientées
verticalement.
3o Bien entendu, la machine comporte autant d'unités de soufflage 38
que d'unités de moulage 12 et les unités de soufflage 38 comportent
chacune deux cannes de soufflage 40. Les unités de soufflage 38 sont
portées par un plateau supérieur du carrousel et on peut voir qu'elles sont
mobiles radialement par rapport au carrousel entre une position radiale
35 externe, dans laquelle les cannes 40 sont à l'aplomb des cavités de l'unité
de moulage correspondante, et une position escamotée radialement vers
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l'intérieur. En effet, comme on peut le voir sur la partie droite de la figure
1 , il est nécessaire d'escamoter les cannes de soufflage radialement vers
l'intérieur au moment de passage dans le secteur angulaire dans lequel se
trouve l'unité d'extrusion 14. Sans cela, les cannes 40 entrerait en collision
avec la tête d'extrusion 16.
Selon une autre particularité de la machine selon l'invention, chaque
unité de moulage 12 est articulée non pas directement sur le carrousel 10
mais sur un socle 42 qui est fixé de manière démontable sur le carrousel
10. Le vérin, l'amortisseur et le bloqueur sont eux aussi montés sur le
1o socle 42 de telle sorte qu'en cas de défaillance d'uni unité de moulage 12,
il est possible de démonter l'unité en un temps extrêmement bref
simplement en détachant le socle du carrousel 10. Cela permet de limiter
le temps d'arrêt de la machine laquelle peut ainsi continuer de fabriquer
des récipients même avec une unité de moulage en moins. II est même
possible de prévoir une unité de soufflage de "secours" pour remplacer
immédiatement l'unité défectueuse au moins pendant le temps nécessaire
à sa remise en état.
Le fait de prévoir des unités de moulage basculantes est
particulièrement avantageux du fait du très faible accroissement de
2o hauteur que cela implique sur la machine. De plus, on peut facilement
réaliser une liaison pivot entre le berceau 20 et le socle 42 qui soit
particulièrement rigide pour assurer un parfait positionnement de l'unité de
moulage 12 par rapport aux unités de soufflage 38 et à la tête d'extrusion
16.
Ainsi, la machine selon l'invention permet d'envisager de grandes
cadences de fonctionnement tout en étant parfaitement fiable.
