Machine à mouler par injection avec préplastification
La présente invention a pour objet une machine à mouler par injection avec préplastifica- tion.
Les machines connues à mouler par injection avec préplastification sont pourvues d'ensembles d'injection à deux étages qui comprennent un cylindre préplastificateur chauffé, dans lequel de la matière thermoplastique est amenée sous forme pulvérulente ou granuleuse. La ma tière pulvérulente ou granuleuse est plastifiée dans ledit cylindre plastificateur chauffé et elle est ensuite injectée dans un cylindre d'injection, par exemple au moyen d'un piston hydrauliquement actionné. La matière plastique est ensuite finalement éjectée à partir dudit cylindre, à travers une buse d'injection et dans un moule destiné au moulage du produit terminé.
L'éjection de la matière à partir du cylindre d'injection jusque dans le moule est par exemple effectuée au moyen d'un piston hydrauliquement ac tionné fonctionnant à l'intérieur dudit cylindre d'injection.
Le but de la présente invention est de fournir une machine à mouler munie d'un ensemble d'injection préplastificateur présentant un rendement supérieur à celui de l'ensemble connu du type à deux étages et réduisant par conséquent également de façon considérable le coût total de la fabrication d'articles moulés. Cette machine ne comprend qu'un seul étage dans lequel la matière est rendue plastique, comprimée et finalement injectée directement dans le moule, à partir d'un cylindre ou d'une chambre unique, de manière à éliminer la nécessité d'utiliser un cylindre préplastificateur et un cylindre de compression et d'injection séparés, comme dans les machines à mouler par injection à préplastifica- tion connues.
La machine Ó mouler faisant l'objet de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre d'injection, des moyens pour chauffer ladite chambre, un transporteur à vis comprenant au moins deux vis transporteuses susceptibles de tourner dans le même sens et de glisser longitudinalement à l'intérieur de la chambre, un ensemble-moteur monté à glissement et destiné à entraîner lesdites vis transporteuses en rotation par l'intermédiaire d'engrenages, et un piston hydrauliquement actionné et destiné à déplacer ledit transporteur à vis par glissement dans ladite chambre d'injection, ce transporteur, l'ensemble-moteur et ledit piston étant reliés les uns aux autres et susceptibles de glisser comme un tout.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine à mouler par injection faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue en perspective, partie en coupe, de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en élévation latérale de la chambre d'injection de cette forme d'exé- cution.
La fig. 3 est une vue en coupe selon//7-7/7 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale, se lon IV-IV de la fig. 5, à travers un entraînement à boîte d'engrenages au moyen duquel un transporteur à vis jumelles disposé dans la chambre d'injection est entraîné par un moteur hydraulique.
La fig. 5 est une vue en élévation de bout et partie en coupe des pièces représentées à la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en coupe verticale d'un ensemble à piston hydraulique.
Les fig. 7 et 8 sont des vues en coupe sché- matiques de 1'ensemble de la machine, illustrant la suite des opérations effectuées par celleci ; et
la fig. 9 est un schéma illustrant l'actionnement hydraulique de la machine.
Ainsi qu'on peut le voir a la fig. 1, la forme d'exécution représentée comprend un ensemble à chambre d'injection 13 désigné de façon gé- nérale par le signe de référence A et comprenant un transporteur à vis jumelles 10 qui est accouplé par l'intermédiaire d'engrenages ap propriés à un ensemble-moteur hydraulique dé- signé de façon générale par le signe de référence
B et à un ensemble à piston hydraulique 11 dé- signé de façon générale par le signe de référence
C.
Le transporteur à vis jumelles 10, l'ensemblemoteur et le piston 11 hydrauliquement ac tionné sont dans l'alignement les uns des autres et sont susceptibles de glisser tous ensemble par rapport à la chambre d'injection 13, à un bâti 12 dans lequel est monté 1'ensemble-moteur et à un cylindre 14 pour le piston hydraulique 11 respectivement. La chambre d'injection, le bâti portant 1'ensemble-moteur et le cylindre pour le piston hydraulique sont tous montés de façon rigide sur un socle 15.
Ainsi qu'on peut le voir aux fig. 2 et 3, l'ensemble à chambre d'injection comprend la chambre ou cylindre 13 dans laquelle le transporteur à vis 10 est monté à rotation. Ce transporteur comprend des vis transporteuses jumelles 10 agencées de manière à être entraînées simultanément en rotation dans le même sens, à coopérer l'une avec l'autre et à glisser longitudinalement à l'intérieur de la chambre 13. A son extrémité extérieure, la chambre 13 est pourvue d'une buse d'injection 16 vissée dans une tête porte-buse 17 qui est fixée à la chambre d'injection au moyen de boulons 18. Plusieurs éléments de chauffage 19 entourent la chambre d'injection 13.
Ces éléments sont des éléments de chauffage électrique par résistance et ils sont disposés à faible distance les uns des autres et reliés à une source de courant électri- que appropriée par des câbles conducteurs 20 (voir fig. 2). Un élément électrique de chauffage par résistance supplémentaire 19a entoure la tête porte-buse 17, afin d'assurer que la matière thermoplastique plastifiée dans la chambre 13 soit maintenue dans un état plastique ou fluide approprié lorsqu'elle sort à travers la buse d'injection 16, au cours du processus d'injection.
Au voisinage de l'extrémité de la chambre d'injection 13 opposée à la buse 16 se trouve une admission 21 (voir fig. 1) pour la matière thermoplastique sous forme pulvérulente ou granuleuse qui est amenée de façon continue et par gravité jusque dans la chambre d'injection 13, à travers cette admission et à partir d'une trémie 22. Autour de la gorge de la trémie 22 se trouve une chemise 23 pour de l'eau de refroidissement. Cette chemise a pour but d'assurer que la matière thermoplastique ne soit pas convertie et amenée à l'état fondu ou plastique par la chaleur dissipée par l'élément de chauffage 19 adjacent à l'admission 21, avant de passer à l'intérieur de la chambre d'injection.
La chambre d'injection 13 est rigidement fixée à un organe de support 23a (voir fig. 1) au moyen d'un anneau de serrage 24, de boulons 25 et d'organes de serrage 26 à l'aide desquels les divers éléments de serrage sont fermement tirés les uns vers les autres par des écrous 27.
L'organe de support 23a est lui-même fermement fixé au socle 15 au moyen de plaques de serrage 35, comme on peut le voir clairement à la fig. 1.
L'extrémité intérieure de chacune des vis transporteuses 10 est pourvue d'un prolongement axial 28 fait d'une pièce avec cette vis et qui est extérieurement cannelé et pourvu d'un alésage axial taraudé 29 au moyen duquel cette vis transporteuse est accouplée à un arbre de transmission 30, comme représenté à la fig. 4 et comme on va le décrire de façon plus dé- taillée.
Ainsi qu'on peut le voir en particulier aux fig. 4 et 5, un arbre de transmission 30 est accouplé à chacune des vis transporteuses 10 et chacun des arbres de transmission 30 est monté dans des paliers à rouleaux 31 disposés dans des capuchons d'extrémité 32 d'une boîte à engrenages 33 d'un ensemble-moteur qui est susceptible de glisser sur un banc de glissière 34 (voir fig. 1). Un anneau d'étanchéité 36, approprié pour l'huile, est disposé à chacune des extrémités de chacun des arbres de transmission 30.
Chacun des arbres 30 est creux et est traversé par une tige d'attache 37 au moyen de laquelle il est accouplé à l'une des vis transporteuses 10. Un ensemble de poussée 38 est claveté en 38a à une partie extrême de diamètre réduit, de l'arbre 30 et agit sur une des extrémités de cet arbre, cet ensemble de poussée étant pressé entre le capuchon d'extrémité 32 de la boîte à engrenages et une plaque de poussée 39, au moyen de boulons 40 qui passent à travers la plaque de poussée 39 et un carter 41 entourant l'ensemble de poussée 38 pour venir se visser dans des trous taraudés pratiqués dans le capuchon d'extrémité 32. Des anneaux d'étanchéité 41a sont disposés dans des rainures annulaires ménagées dans les faces extrêmes du carter 41.
L'extrémité de la tige d'attache 37 passe à travers un alésage pratiqué dans la plaque de poussée 39 et dans lequel est monté un organe d'étanchéité 42, un anneau d'étan- chéité 43, pour l'huile, étant disposé entre ledit organe d'étanchéité et l'extrémité de diamètre réduit de l'arbre 30 et un anneau d'étan- chéité approprié 42a étant disposé entre l'organe d'étanchéité 42 et la plaque de poussée 39. Cette extrémité de la tige d'attache 37 est extérieurement filetée et un écrou de traction 44 est vissé sur cette extrémité.
L'extrémité opposée de la tige d'attache 37 est également extérieurement filetée et est agencée de façon à pouvoir venir se visser dans l'alésage axial ta raudé 29 pratiqué dans l'extrémité de la vis transporteuse 10, de manière à amener en ali gnement les extrémités adjacentes de la vis transporteuse 10 et de l'arbre de transmission 30 et à faire buter ces. extrémités l'une contre l'autre. L'extrémité de l'arbre de transmission creux 30 adjacente à l'extrémité de la vis transporteuse 10 présente une partie extérieurement cannelée 45 qui correspond à l'extrémité cannelée 28 de la vis transporteuse 10 et un manchon intérieurement cannelé 46 est disposé autour de ces deux parties cannelées et alignées 28 et 45.
De la sorte, un accouplement rigide est formé entre la vis transporteuse 10 et l'ar- bre de transmission 30.
Un pignon 47 d'un ensemble de transmission à engrenages par l'intermédiaire duquel les arbres 30 sont entraînés est claveté en 30a sur chacun des arbres de transmission 30. Les deux pignons 47 des deux arbres de transmission 30 sont axialement décalés l'un par rapport à l'au- tre (voir fig. 1 et 4) et l'un de ces pignons engrène avec les dents d'une denture intérieure 48 d'un engrenage annulaire combiné comportant une denture extérieure hélicoïdale 49, d'un côté dudit engrenage combiné, tandis que l'autre pignon 47 engrène avec la denture 48 du côté diamétralement opposé de 1'engrenage combiné.
Grâce à cette disposition, les deux vis transporteuses sont entraînées en rotation dans le même sens.
L'engrenage combiné comportant la denture intérieure 48 et la denture extérieure hélicoï- dale 49 est entraîné par une vis sans fin 50 que porte un arbre d'entraînement vertical 51 d'un moteur hydraulique 52 (voir fig. 1) et qui engrène avec la denture extérieure hélicoïdale 49 de 1'engrenage combiné. L'arbre d'entraînement 51 est monté dans des roulements à billes 53 disposés dans des plaques de retenue supérieure 33a et inférieure 33b prévues pour ces paliers, lesdites plaques étant montées dans le carter de la boîte d'engrenages 33 et la plaque supérieure 33a étant munie d'un anneau d'étan- chéité 33c pour l'huile.
L'ensemble moteur complet comprenant la boîte d'engrenages 33 est monté à glissement comme un tout sur le banc de glissière 34 (fig. 1) et, dans ce but, des rails de guidage 54 sont montés sur le fond du carter de la boîte à engrenages et sont agencés pour glisser dans des rainures correspondantes, non représentées, pratiquées dans le banc de glissière 34. Des rails de guidage 55 sont également disposés au haut de la boîte d'engrenages, dans le même but. Des conduits de liaison appropriés 56 et 57, pour de l'huile, sont prévus pour fournir du lubrifiant à la boîte d'engrenages et aux paliers des arbres 30 et 51.
Ainsi qu'on peut le voir à la fig. 6, l'en- semble à piston hydraulique comprend le cylindre 14 qui est muni d'une culasse 59 qui lui est boulonnée au moyen de boulons 60, avec interposition d'un anneau d'étanchéité 61 entre la culasse 59 et le cylindre 14. Le piston 11 est monté à l'une des extrémités d'une tige de piston 63 et disposé pour glisser à l'intérieur du cylindre 14. La tige de piston 63 passe à travers un anneau à rebord 64 qui est boulonné au cylindre 14 au moyen de boulons 65 et qui, avec la tige de'piston, ferme l'extrémité opposée du cylindre 14. Entre l'anneau 64 et la tige de piston 63 se trouve un anneau de lubrification 66 qui est maintenu en position d'un côté par un coussinet 64a et de l'autre côté par un anneau de fixation 67 et par des vis 68.
Des anneaux d'étanchéité 69 et 70 sont respectivement disposés entre l'anneau 64 et le cylindre 14 et entre l'anneau 64 et la tige de piston 63.
Le cylindre 14 est fermement boulonné à une partie du bâti 12 (voir fig. 1) et à un support 23b par des boulons 12a qui passent à travers un rebord radial 62. Un capuchon ou plaque d'extrémité 72 est boulonné au moyen de boulons 73 à l'extrémité de la tige de piston 63 opposée à celle portant le piston 11 et la tige de piston 63 est directement reliée à la plaque de poussée 39 de 1'ensemble-moteur glissant au moyen dudit capuchon d'extrémité, ainsi qu'on peut le voir à la fig. 4.
Comme on le décrira plus loin de façon plus détaillée, le piston hydraulique 11 fonctionne de manière à déplacer longitudinalement l'ensemble-moteur et, avec lui, le transporteur à vis 10, lorsque la chambre d'injection est remplie de matière thermoplastique, ledit transporteur à vis fonctionnant alors comme un piston-plongeur pour injecter la matière thermoplastique à travers la buse d'injection 16 jusque dans un moule, pour mouler l'article fini désiré.
Le piston 11 est actionné par du fluide hydraulique sous pression amené dans le cylindre 14, derrière ce piston, à travers un alésage central 74 qui est relié à une source de fluide sous pression, non représentée, par un conduit 75.
Une soupape de retenue 76 chargée par un ressort est disposée dans le conduit 75 et un conduit de dérivation 77a relie ledit conduit 75 à une seconde soupape de retenue 77, également chargée par un ressort et munie d'une vis de réglage 77b. Pendant la course utile ou avant du piston 11, du fluide hydraulique sous pression est amené dans le cylindre à travers le conduit 75 et la soupape 76, tandis que la soupape 77 reste fermée. Pendant la course de retour du piston, le fluide hydraulique est refoulé à travers les soupapes 76 et 77 et le conduit de dérivation 77a jusque dans le conduit 75, la communication entre le conduit 75 et le cylindre étant interrompue par la soupape 76.
On comprendra que la disposition et les dimensions de la soupape 77b et du conduit de dérivation 77a sont telles que le retour du fluide hydraulique pendant la course de retour du piston 11 est freiné. De la sorte, une contre-pression dé- terminée est engendrée derrière le piston 11 pendant sa course de retour. Cette contre-pression ou résistance opposée à la course de retour du piston est nécessaire pour assurer que la matière thermoplastique se trouvant dans la chambre d'injection soit comprimée dans la mesure dé- sirée par le transporteur à vis qui fonctionne, comme on va le décrire plus loin, de manière à faire avancer la matière thermoplastique rendue plastique vers la buse d'injection.
On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine en se référant aux schémas des fig. 7 et 8, la fig. 7 représentant les pièces dans la position qu'elles occupent au début d'un cycle de fonctionnement et la fig. 8 représentant ces mêmes pièces juste avant l'injection de la matière thermoplastique dans un moule. Avant que la machine ne soit mise en fonctionnement, la buse d'injection est fermée au moyen d'un moule 78 destiné à être utilisé pour mouler les articles qu'on désire fabriquer et la trémie 22 est remplie d'une matière thermoplastique sous forme pulvérulente ou granuleuse à partir de laquelle les articles doivent être moulés.
Le moteur hydraulique 52 est alors mis en marche les éléments électriques de chauffage pour le chauffage de la chambre d'injection 13 ayant été préalablement enclenchés pour amener la chambre à la température désirée pour amener la matière thermoplastique contenue dans cette chambre dans un état plastique approprié. Le moteur 52 entraîne alors le transporteur à vis jumelles 10 qui force la matière plastifiée contenue dans la chambre d'injection d'avancer vers la buse d'injection 16. Cette buse étant fermée par le moule 78, la matière plastique est comprimée dans l'extrémité avant de la chambre d'injection par l'action du transporteur à vis.
Lorsque le degré de compression de la matière plastique contenue dans l'extrémité avant de la chambre d'injection atteint une limite déterminée, le transporteur à vis 10, l'ensemble-moteur 52 et le piston 11 sont forcés vers l'arrière, à partir de la position dans laquelle ils sont représentés à la fig. 7 jusque dans la position qu'ils occupent à la fig. 8. Ledit degré de compression limite est déterminé par la contre-pression agissant sur le piston 11 pendant sa course de retour, comme décrit cidessus en regard de la fig. 6.
Lorsque le transporteur, 1'ensemble-moteur et le piston ont atteint la position représentée à la fig. 8, une butée 79 vient en prise avec un commutateur de limite ou de contact 80 qui, au moyen de branchements électriques convenables, fait fonctionner une soupape pilote commandée par un solénoïde, de manière à transférer la puissance hydraulique à partir du moteur hydraulique 52 à l'ensemble hydraulique à piston 11, 14. De la sorte, le moteur 52 est arrêté et, en consé- quence, le transporteur à vis 10 cesse de tourner, et la pression hydraulique force le piston 11, 1'ensemble-moteur et le transporteur à vis 10 vers l'avant, ledit transporteur à vis agissant à la façon d'un piston-plongeur pour forcer la matière plastique contenue dans la chambre d'injection 13 à travers la buse d'injection 16 et jusque dans le moule 78.
Les pièces restent ensuite stationnaires pendant une période de temps déterminée, pour permettre à l'article qui vient d'être moulé de se refroidir et pour qu'on puisse extraire cet article du moule. Cette pé- riode de refroidissement est commandée par un commutateur à temps convenable qui, à la fin de la période de refroidissement déterminée, fait fonctionner la soupape pilote au moyen d'un solénoïde, de manière à remettre le moteur 52 en marche. Le cycle de fonctionnement recommence alors.
La commande hydraulique de la machine est schématiquement représentée à la fig. 9.
Ainsi qu'on peut le voir à cette figure, une pompe hydraulique 81 est entraînée par un moteur électrique ou par un autre moteur primaire quelconque 82 et fonctionne de façon à amener du fluide hydraulique au moteur hydraulique 52 ou à l'ensemble à piston 11, 14 à partir d'un réservoir 83 et à travers des conduits 84 et 85 et une soupape pilote à plusieurs voies 86. Le commutateur à temps dont il a été question cidessus fonctionne à la fin de la course efficace du piston 11 de manière à exciter un solénoïde pour déplacer la soupape pilote jusque dans une position de point mort pour laquelle, sous l'ac- tion de la pompe 81, le fluide hydraulique circule en circuit fermé à travers le conduit 85, la soupape 86, le conduit 87, le réservoir 83 et le conduit 84.
Au bout d'une période de temps déterminée, le commutateur à temps excite à nouveau un solénoïde qui fonctionne de manière à déplacer la. soupape pilote à partir de sa position de point mort jusque dans une position pour laquelle le fluide hydraulique est amené au moteur 52 à travers le conduit 88. Le moteur 52 est ainsi mis en route et entraîne le transporteur à vis 10, de sorte que de la matière plas tique est amenée jusque dans l'extrémité adja- cente à la buse de la chambre d'injection 13 et est comprimée dans cette extrémité.
Pendant cette période, l'ensemble-moteur et le piston 11 sont graduellement forcés vers l'arrière, jusqu'à ce que la butée 79 disposée sur l'ensemble-mo- teur vienne en prise avec le commutateur de limite ou de contact 80, ce commutateur fonctionnant alors de manière à exciter un solénoïde qui, à son tour, fait fonctionner la soupape pilote 86 pour transférer le fluide hydraulique à partir du moteur 52 jusqu'à l'ensemble à piston 11, 14 à travers le conduit 75, après quoi le piston 11 est entraîné vers l'avant de manière à obliger le transporteur à vis 10 d'injecter dans le moule 78 la matière plastique contenue dans la chambre d'injection 13, comme décrit ci-dessus.
Après la période de temps dont il a été question ci-dessus, le commutateur fonctionne à nouveau, après quoi le cycle de fonctionnement se répète.