Procédé de serrage de deux éléments et dispositif pour sa mise en oeuvre
La présente invention concerne un procédé de serrage de deux éléments, par exemple de deux éléments de machine ou de deux parties d'un moule. Le procédé selon l'invention peut être utilisé par exemple avec des presses à injection, des machines à mouler, des presses à emboutir, à découper ou à former.
Pour réaliser sur l'unie quelconque des machines précitées, notamment lorsque leur puissance est élevée, des opérations précises, il est souvent indispensable de compléter l'action de l'organe de commande, en général un piston hydraulique, mais parfois, un dispositif électrique, pneumatique ou mécanique, par des moyens auxiliaires, afin d'obtenir le degré de serrage nécessaire. C'est ainsi qu'on a déjà proposé de doubler l'action du piston ou de remplacer ce dernier par des leviers articulés ou par des genouillères, par exemple. Toutefois, ces moyens entraînent des complications gênantes tant par la manoeuvre et l'encombrement des appareils que pour leur rende ment t et elles sont en outre coûteuses.
En effet, les leviers articulés autour d'arbres fixes où les genouillères usuelles doivent pouvoir s'effacer totalement pour permettre le déplacement d'une des pièces à serrer par rapport à l'autre; les leviers doivent donc avoir un débattement important, leurs axes d'articulation doivent être déportés car il faut qu'ils aient des dimensions importantes pour résister aux grands efforts qu'ils subissent; l'encombrement de ces moyens auxiliaires, non seulement rend leur manoeu- vre lente, ce qui limite la production d'une machine de puissance donnée, mais en outre oblige à l'utilisation de machines très puissantes pour des travaux dont le calcul montre qu'ils pourraient être réalisés avec une dépense d'énergie beaucoup plus faible.
La présente invention se propose de pallier les inconvénients rappelés oi-dessus, de manière à permettre l'utilisation de machines très sensiblement moins puissantes pour obtenir des résultats au moins égaux, en qualité et en quantité, à ceux qui sont atteints avec les dispositifs de serrage connus. Pour y atteindre, on a cherché à diminuer l'encombrement des moyens auxiliaires de serrage ainsi que l'énergie nécessaire à leur mise en oeuvre.
Le procédé selon la présente invention, pour le serrage de deux éléments au moyen d'un organe principal et d'au moins un levier auxiliaire, ces éléments étant déplaçables l'un par rapport à l'autre et soumis à des efforts tendant à les écarter contre l'action de cet organe et de ce levier, est caractérisé en ce que l'on déplace ledit levier de manière que la première extrémité de ce levier vienne se placer à proximité immédiate d'au moins un desdits éléments, la première extrémité de ce levier, qui pivote autour d'un axe non fixé, étant plus proche dudit axe que la seconde extrémité, et en ce que l'on applique à la seconde extrémité dudit levier une force telle que cette seconde extrémité soit légèrement déplacée,
de manière que la première extrémité du levier engage l'élément à serrer et assure le blocage de cet élément.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il compote au moins un bloc solidaire de l'un des éléments à serrer, une pièce mobile disposée dans ce bloc et portant, d'une part, un levier multiplioa- teur dont l'axe de pivotement est entraîné par ladite pièce et qui est susceptible d'engager le second élément à serrer et, d'autre part, des moyens pour exercer sur ledit levier une force, et des moyens pour dé placer ladite pièce mobile de manière à amener la première extrémité du levier multiplicateur à proximité immédiate du second élément, à partir d'une position située hors de la trajectoire dudit élément,
le tout étant agencé de telle manière que ladite force amenant le levier multiplicateur à bloquer le 'second élément ne puisse être exercée sur ce levier que lorsque la pièce mobile a été déplacée de manière que la première extrémité du levier se trouve à proximité immédiate du 'second élément.
Le dispositif selon l'invention présente l'davantage essentiel de pouvoir être monté sans difficulté sur des machines de type courant, au prix de légères modifications de ces dernières.
On a décrit ci-après, en se Iréférant aux dessins annexés, un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, appliqué à une presse à injection de type usuel. Dans ces dessins:
la fig. 1 est une vue en élévation d'une presse d'usage courant;
la fig. 2 représente une vue en élévation, avec coupe partielle et à plus grande échelle, d'une presse à injection équipée d'un dispositif de serrage auxiliaire à deux mâchoires de blocage;
les fig. 3, 4 et 5 représentent respectivement, en coupe partielle, diverses positions des éléments du dispositif de serrage au cours du fonctionnement de la presse;
les fig. 6 et 7 représentent respectivement deux variantes du dispositif de commande du levier multiplicateur ;
la fig. 8 est une vue en perspective d'une mâchoire double de serrage équipée selon les fig. 6 ou 7.
Pour rendre plus sensibles les avantages inhérents au dispositif qui va être décrit, on rappellera tout d'abord la composition et le fonctionnement d'une presse à injection de type usuel. Comme on le voit à la fig. 1, le moule est constitué en deux parties 1 et 2 qui sont maintenues bloquées entre les deux plateaux supérieur 3 et inférieur 4 par le piston 5 coulissant dans le cylindre 6, après admission de la pression hydraulique en 7. Le cylindre 6 est réuni au plateau supérieur 3 par les tirants 8 qui travaillent à la traction et qui servent de guides au plateau inférieur 4. Dans la partie haute de la presse, un piston d'injection 9, déplaçable dans le cylindre 10, peut être soumis à l'action d'une pression hydraulique appliquée par la tubulure 11.
Lorsque cette pression s'exerce, le piston 9 descend, pénètre dans le pot d'injection 12, chauffé par des résistances électriques, en refoulant vers le moule, par la buse 13, la matière plastique provenant d'une trémie non représentée et qui, passant par le canal 14, vient remplir la cavité 15 ; lorsque la cavité 15 est remplie, la pression interne qui y est engendrée par la poussée exercée par le piston 9 tend à repousser vers le bas la partie 2 du moule. Si cette pression interne se traduit par une poussée supérieure à celle exercée par le piston 5, le moule s'ouvre.
On conçoit donc que, notamment pour le moulage d'objets de grandes dimensions ou de formes particulières, on est souvent conduit à donner au piston 5 des dimensions très grandes pour empêcher en toute certitude l'ouverture inopportune du moule.
A la fig. 2, on a représenté une presse d'injection du même type général que celui de la fig. 1, mais équipée d'un dispositif selon une forme d'exécution de l'invention. Dans cet exemple, la partie supérieure 1 du moule est fixée au plateau supérieur 16 de la presse par des boulons 1s7. Le plateau 16 est rendu solidaire par des tirants 18, du bâti général non représenté; le plateau inférieur 19 qui supporte la partie 2 du moule, est relié, d'autre part, au piston 5 coulissant dans le cylindre 6. Deux blocs de serrage 20 sont respectivement disposés de part et d'autre du moule 1-2 et fixés par des boulons 21 soit sur le plateau supérieur 16 de la presse, soit sur la partie supérieure 1 du moule.
Les blocs 20 ont avantageusement la forme d'un L renversé, dont la branche courte forme point fixe pour le serrage et dont la branche longue comporte, à l'intérieur de chaque bloc, un logement pour un ensemble mobile de serrage. Dans le cas représenté (fig. 2 à 5), le logement pratiqué dans chaque bloc 20 débouche, d'un côté, vers la partie inférieure 2 du moule, et est fermé du côté opposé, par une plaque 23 assujettie au bloc 20 par des boulons 22 dans ledit logement est inséré, avant mise en place de la plaque 23, un bloc 24 dans lequel est disposé un axe 25 placé près du moule, à l'opposé de la plaque 23. Autour de l'axe 25 peut osciller un levier multiplicateur 26. Dans le bloc 24 est ménagé un alésage borgne 27 dans lequel peut se déplacer un piston 28 muni d'un joint torique d'étanchéité 29.
Un second alésage borgne 30 est ménagé dans le bloc 24; un piston 31, avec joint torique d'étanchéité 32, peut se déplacer dans l'alésage 30. Un ressort de compression 33 repousse le bloc 24 vers la plaque latérale 23 de manière à maintenir normalement en re- trait de la partie 2 du moule l'extrémité 34 du levier multiplicateur 26 voisine du moule. A l'autre extrémité du levier 26 est ménagé un logement pour un ressort en compression 35 qui prend, d'autre part, appui sur le bloc 24. Le levier 26 comporte, entre Vaxe 25 et le ressort 35, un alésage borgne 36' dans lequel est logé un écrou 36 vissé à l'extrémité d'une queue 37 qui prolonge, vers le haut, le piston 28.
D'autre part, le levier 26 est maintenu au contact de son axe de pivotement 25 par un bossage 38 du levier; la forme du bossage 38 et la position des divers éléments décrits sont 'telles que le bossage 38 se trouve, sensiblement, en contact tangent avec la paroi inférieure 39 du logement pratiqué dans la mâ choire 20. Toutes disposition, s sont prises pour que le levier 26 soit incliné sur l'horizontale et que son extrémité 34 se trouve légèrement au-dessous de la face inférieure 2' de la partie 2 du moule. Tous moyens connus non représentés peuvent être prévus pour ajuster ce décalage entre l'extrémité 34, avantageusement en forme de bec, et la face 2'; on peut, par exemple, interposer des cales sous l'appui du corps 20, sur la partie 1 du moule, ou sur le plateau supérieur 16 de la presse.
Le piston 28 comporte un alésage 40 sur l'ex trématé inférieure 41 duquel on peut brancher une tuyauterie flexible, non représentée, pour exercer une pression par un fluide quelconque. A son extrémité supérieure, l'alésage 40 est réuni par un canal 42 à un espace annulaire 43 ménagé dans le bloc 24 autour de la queue 37 du piston 28. Un orifice 44 fait communiquer cet espace 43 avec l'alésage borgne 30.
Dans le bloc 24, autour du piston 31, est t ména- gée une chambre annulaire 45, que découvre, dans son déplacement, l'extrémité du piston 31 et qui comrunique, par un orifice 46, avec l'alésage borgne 27.
Dans le piston 28 est ménagé un alésage 47, obturé par un bouchon vissé 48 et dont le débouché 49 sur l'espace 27 est fermé par une bille 50 maintenue par un ressort 51 dont l'autre extrémité prend appui sur le bouchon 48. Un canal 52 fait communiquer les alésages 40 et 47.
Le fonctionnement du dispositif de blocage décrit ci-dessus est le suivant:
En fig. 3, on voit le dispositif dans la position où le bec 34 du levier 26 est effacé par rapport au bloc 20 et à la partie inférieure 2 du moule.
Lorsque l'on branche sur l'entrée 41 de l'alésage 40 une tuyauterie par laquelle un fluide sous pression, de l'huile par exemple, est introduit dans l'appareillage, ce liquide chemine dans le canal 40 et gagne, par le canal 42, l'espace annulaire 43 et l'orifice 44; il pénètre ensuite dans l'extrémité de l'alésage borgne 30 qui sert de cylindre au piston 31. Le piston 31 est à ce moment appliqué contre la plaque latérale 23, tout le bloc 24 se déplace suivant la flèche F1 sous l'effet de la pression, jusqu'à venir buter contre la paroi inférieure du logement pratiqué dans le bloc 20 et située à l'opposé de la plaque 23 tout en écrasant le ressort 33. Lorsque le déplacement du bloc 24 est terminé, le bec 34 du levier multiplicateur 26 se trouve engagé sous l'extrémité de la partie 2 inférieure du moule.
Dès que le déplacement du bloc 24 est terminé, le liquide peut pénétrer dans l'espace annulaire 45 découvert par l'extrémité du piston 31 et, par l'orifice 46, parvenir à l'extrémité de l'alésage borgne 27 qui forme cylindre pour le piston 28. Ledit piston 28 est poussé suivant la flèche Fo ; par l'intermédiaire de sa queue 37 et de l'écrou 36, il exerce, sur une zone 53 légèrement en dos d'âne pratiquée dans le fond de l'alésage borgne 36'usiné dans le levier 26, une traction qui fait basculer ce levier 26 (la zone en dos d'âne pourrait être remplacée par tous moyens susceptibles de permettre les débattements nécessaires lors des basculements du levier 26).
Le bec 34 du levier 26 porte alors contre l'extrémité inférieure de la partie 2 du moule et la bloque énergiquement contre la partie 1 du moule. Ce blocage est maintenu aussi longtemps qu'on laisse s'exercer la pression hydrauli que en 40.
A l'interruption de cette pression, le ressort 35 agissant sur le levier multiplicateur 26, l'écrou 36 provoque la remontée du piston 28 en sens inverse de la flèche F ; le liquide situé dans le fond du cylindre 27 est chassé par l'orifice 49, décollant de son siège la bille 50 soumise à l'action du ressort 51, et s'écoule vers la sortie 40 par le canal 52. En même temps, sous l'effet du ressort 33, le bloc 24 est repoussé, en sens inverse de la flèche F1 contre la plaque 23 de telle façon que, finalement, le liquide est évacué par le canal 40 et la canalisation flexible branchée en 41.
Par tous moyens appropriés non n représentés, la canalisation de fluide sous pression est, d'autre part, branchée sur le circuit hydraulique qui, alimentant le cylindre 6 (fig. 2), assure la montée en position de moulage du piston 5, du plateau inférieur 19 et de la partie intérieure 2 du moule.
Comme les poids des éléments sont relativement faibles par rapport à la poussée que peut exercer le cylindre 6, il ne règne, pendant cette montée, qu'une faible pression dans le circuit de pression de fluide (ou circuit hydraulique); cette pression est transmise par le branchement 41 au cylindre 30, mais elle est insuffisante pour surmonter l'action du ressort 33 : le bloc 24 est, de ce fait, maintenu appliqué contre la plaque 23 (fig. 3) let le bec 34 du levier multiplicateur 26, effacé, dégage le passage pour la partie 2 du moule.
Dès que la partie 2 prend appui contre l'autre partie 1 du moule, le piston 5 s'immobilise; la pression dans le circuit hydraulique morte brusquement et devient suffisante pour déplacer (comme il a été décrit ci-dessus), le bloc 24 suivant la flèche Fi, pour agir ensuite sur le piston 28 et réaliser le blocage représenté à la fig. 5. Il y a lieu d'insister sur le fait que ces deux actions succossives sont réalisées automatiquement et dans un. temps très bref à cause des faibles déplacements à assurer qui ne nécessitent donc que de très faibles débits de fluide sous pression.
A la fig. 6 et à la fig. 7, on retrouve les divers éléments constituant le levier multiplicateur 26 pivoté autour de l'axe 25 dans la pièoe 24 et muni de la butée 38. On voit également l'axe 37 et la vis 36 d'actionnement du levier multiplicpateur. La commande de déplacement du levier multiplicateur est assurée dans les deux cas à partir d'un ensemble de commande à pression d'huile 55 dans lequel l'huile est introduite par l'orifice 41'; l'ensemble est alésé de divers canaux permettant diapir sur la pièce 37 comme le fait l'ensemble élastique des fig. 3 à 5. Dans le cas de la fig. 6, la pièce 37 est animée d'un déplacement suivant son axe qui se transmet au levier 26 par une bague de rotule 57.
Dans le cas de la fig. 7, la pression d'huile est transmise à un arbre 37 en forme de bielle munie à chacune de ses extrémités de bagues de rotule 57 et 58, ce qui permet un autoéchappement de l'arbre à bielle 37 au cours de ses déplacements.
La fig. 8 montre en perspective une mâchoire constituée de deux leviers 26 montés sur un bloc 24 avec l'axe 25 de pivotement du levier et les bielles 37.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, on a prévu, pour plus de clarté, que les moyens de serrage complémentaires étaient disposés à côté du moule à maintenir bloqué. Il est bien clair que ces moyens peuvent également être logés dans une autre partie, fixe ou mobile, d'une machine ou d'un moule et agir à ce moment sur la partie mobile ou fixe de ladite machine ou moule. On peut également prévoir des moyens coulissant transversalement à la course de la machine ou du moule (effet de coincement), ou encore des moyens articulés sur un élément solidaire du bâti et pivotés (effet de béquille) sous l'effet des ouvertures et fermetures successives de divers canaux, comme indiqué plus haut.
On va donner ci-après un exemple pratique permettant d'apprécier les avantages du dispositif décrit; dans cet exemple, on a utilisé une presse dont t le pis- ton 5 peut assurer une pression de fermeture de 40 tonnes; les deux mâchoires hydromécaniques, dont la partie travaitlante est logée dans un parallélépipède rectangle de 100 X 150 X 150mm environ, sont munies chacune d'un piston 28 de 801 mm de diamètre et de course 5 mm exerçant son action sur un levier multiplicateur dont les bras de levier sont dans le rapport de 1 à 3,5 ;
la pompe du circuit hydraulique peut débiter 200 cm3 à la seconde à la pression de 300kg/cm2. Dans ces conditions, chaque mâchoire peut exercer une pression supplémentaire de 50 tonnes environ, ten ue consommant que moins de 25 cm3 de liquide. Les 50 cm3 nécessaires au fonctionnement des deux mâchoires sont débités en 1/4 de seconde.
Comme la force de fermeture de la presse est passée de 40 tonnes à 40T+2X50T=140 tonnes (soit 3,5 fois 40 tonnes), la surface de moulage admissible pour cette presse augmente dans le même rapport alors que l'énergie demandée à la pompe ne change pratiquement pas.
I1 est possible de donner aux mâchoires auxiliaires de blocage des dimensions pratiquement aussi grandes qu'on le désire et d'en répartir régulièrement un certain nombre autour de la machine (ou du moule). On n peut utiliser cette possibilité pour que les mâchoires assurent, pratiquement seules, le blocage, en position fermée, de la machine (ou du moule), à condition de relier rigidement la partie supérieure du moule au bâti de l'ensemble.
Le piston chargé, dans les installations connues, de la manoeuvre de la partie inférieure du moule pour l'ouvrir, le fermer et le main, tenir fermé, ne servira plus alors qu'à écarter ou rapprocher les deux parties du moule; les dimensions et la consommation dudit piston pourront donc être sensiblement t diminuées, laugmentant ainsi la ra- pidité des manoeuvres assurées par le piston et permettant une augmentation des courses admissibles.
Le dispositif décrit permet donc, d'une manière générale, de mouler des pièces très importantes au moyen de machines peu encombrantes et de puissance relativement faible-alors que les presses actuelles mettent en jeu, dans le cas considéré, des puissances énormes et ne peuvent, en outre, absorber n'importe quel moule soit par suite des dimensions des plateaux ou de l'écartement de leurs colonnes, soit par la difficulté d'adaptation des mécanismes d'éjection des pièces moulées.
D'autre part, alors que les dispositifs de serrage auxiliaires connus ne sont t pas d'une sécurité absolue du fait, entre autres, que la rupture ou l'avarie d'un de leurs éléments avant fermeture complète provoque des dégâts irréparables; le dispositif décrit échappe totalement à cet inconvénient: dans un tel cas en effet, l'avance du bloc 24 serait bloquée dès qu'il heurterait la plaque latérale de la partie 2 du moule, empêchant ainsi le piston 28 d'entrer en action.
Le dispositif décrit offre un intérêt particulier dans le cas du moulage par injection ou par compression, lorsqu'il est utilisé en combinnison avec la presse à injection de matières plastiques décrite dans le brevet suisse No 372162 du 20 février 1961. Une presse ainsi équipée, sur laquelle le serrage est assuré par les mâchoires, permet d'augmenter dans un rapport de l'ordre de 1 à 10, les surfaces des pièces moulées.
Il y a lieu de noter enfin que, si exemple cidessus a été rapporté à une presse à injection à commande hydraulique, on peut remplacer les organes de commande auxiliaires tels que l'un ou Vautre des pistons assurant les mouvements du levier et de la pièce contenues dans le bloc de manoeuvre, par des cames ou autres organes mécaniques. De même, toutes les commandes pourraient être assurées mécaniquement, pneumatiquement ou électriquement par des moyens équivalents à ceux décrits. Le bloc mâchoire pourra être monté sur le plateau inférieur.
Enfin, pour l'estampage de pièces ou la découpe de pièces, on peut utiliser des mâchoires du type décrit; l'outil de découpe ou d'estampage est alors approché mécaniquement ou hydrauliquement de la pièce à fabriquer; l'opération finale étant assurée par la pression exercée par la ou les mâchoires. Dans ce cas, on notera que l'opération finale se fait pratiquement sans choc.
REVENDICATIONS
I. Procédé de serrage de deux éléments au moyen d'un organe principal et d'au moins un levier auxiliaire, ces éléments étant déplaçables l'un par rapport à l'autre et soumis à des efforts tendant à les écarter contre l'action de cet organe et de ce levier, ledit pro- cédé étant caractérisé en ce que l'on déplace ledit levier de manière que la première extrémité de ce levier vienne se placer à proximité immédiate d'au moins un desdits éléments, la première extrémité de ce levier, qui pivote autour d'un axe non fixé, étant plus proche dudit axe que la seconde extrémité, et en ce que l'on applique à la seconde extrémité dudit levier une force telle que cette seconde extrémité soit légèrement déplacée,
de manière que la première extrémité du levier engage l'élément à serrer et assure le blocage de cet élément.
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