Machine pour l'injection des matières thermodurcissables
La présente invention a pour objet une machine pour l'injection des matières thermodurcissables, dans laquelle la matière à mouler est injectée dans le moule de conformation au moyen d'une vis animée d'un mouvement angulaire de rotation et d'un mouvement longitudinal de translation.
On sait que l'injection des matières thermodurcissables telles notamment que les résines phénoliques, les aminoplastes et les élastomères vulcanisables, pose des problèmes délicats de régulation de température; on conçoit en effet que toute élévation fortuite de la température au-dessus d'une valeur limite déterminée provoque le durcissement immédiat de la matière à l'intérieur du fourreau qui forme logement pour la vis d'alimentation et de poussée.
Or l'expérience démontre que de telles élévations intempestives de température sont fréquentes en pratique; il suffit par exemple d'un simple retard dans la cadence de moulage (retard causé par une mauvaise éjection de la pièce moulée ou autre incident analogue) pour que le séjour très légèrement prolongé de la matière dans le fourreau provoque un échauffement de celle-ci et le blocage de la vis par suite du durcissement de la matière précitée. Dans la quasi totalité des cas de blocage il faut nécessairement procéder au démontage complet de la vis hors du fourreau en vue d'opérer son nettoyage; or dans les machines classiques ce démontage ne peut être effectué que par ravant par suite de la présence du mécanisme d'entraînement et des vérins de poussée associés à la vis, de telle sorte que le nettoyage implique une opération longue et fastidieuse.
La présente invention a plus spécialement pour but de remédier aux inconvénients précités.
La machine suivant l'invention est caractérisée en ce que les vérins d'actionnement associés à la vis d'injection sont disposés latéralement de part et d'autre du fourreau formant logement pour ladite vis, de manière à ce que celle-ci, établie sur toute sa longueur à un diamètre extérieur très légèrement inférieur au diamètre interne dudit fourreau, puisse être entièrement extraite de celui-ci à l'aide des vérins précités.
On comprend que la vis peut, dans ces conditions, être retirée par l'arrière, sans nécessiter le démontage des différents mécanismes associés à la machine d'injection (circuits de chauffage et de refroidissement, sondes de contrôle de température, etc.). On notera au surplus que le retrait de la vis est susceptible d'être opéré en manoeuvrant simplement les vérins de poussée; cette opération peut en conséquence être effectuée à tout moment désiré, en vue notamment de vérifier l'état de la vis et de la matière thermodurcissable.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine suivant l'invention.
Les fig. la, lb et lc constituent une vue de côté de cette machine, représentée à la position de nettoyage de la vis d'injection.
La fig. 2 est une silhouette latérale de la machine montrant les plans transversaux de raccordement des fig. la, lb et lc.
Les fig. 3a et 3b montrent la machine à la position contractée d'injection.
Les fig. 4a et 4b correspondent à une vue en plan, avec arrachement, de la machine à la position des fig. 3a et3b.
La fig. 5 est une coupe transversale suivant V-V de la fig. 3b.
La fig. 6 est une coupe longitudinale du joint rotatif prévu sur la vis d'injection.
La fig. 7 est une coupe axiale de l'extrémité libre de la vis d'injection et du fourreau.
Les fig. 8 à 11 sont des vues de côté illustrant schématiquement le fonctionnement de la machine.
La machine d'injection représentée comprend un bâti horizontal qu'on a schématisé à la fig. 5 sous la forme de deux cornières parallèles 1. Sur ce bâti sont fixés deux guides longitudinaux la dont la face supérieure est agencée de manière à permettre le coulissement de deux semelles 2, elles-mêmes constituées de façon à former guides pour deux autres semelles 3. Le bâti 1 est solidaire d'un sommier fixe vertical 4, tandis que les semelles inférieures 2 supportent une plaque d'appui 5, orientée parallèlement audit sommier 4; sur les semelles prévues plus courtes, est rapporté un bâti mobile 6 qui forme support pour le mécanisme d'entraînement associé à la vis d'injection 7.
Comme plus particulièrement montré à la fig. 4a, ce mécanisme comprend un moteur électrique 8 à axe vertical, relié par un système de poulies et de courroie à un réducteur de vitesse monté à l'intérieur d'un carter 9; il doit être remarqué que le moteur 8 n'a pas été représenté sur les autres figures du dessin afin de ne pas surcharger inutilement celui-ci.
L'extrémité libre de la vis d'injection 7 est engagée à l'intérieur d'un fourreau 10 (fig. lc, 3b et 4b) à profil cylindrique, convenablement fixé sur la plaque verticale d'appui 5 de manière à s'étendre en direction du sommier fixe 4. Ce dernier est relié à la plaque d'appui 5 par deux vérins hydrauliques 11-12, dont le cylindre fixe 11 est solidaire dudit sommier 4 tandis que l'organe mobile du piston 12 est fixé sur la plaque 5 précitée. De la même manière la plaque 5 est reliée au bâti mobile 6 du mécanisme d'entraînement au moyen de deux vérins 13-14; le cylindre fixe 13 de chacun de ceux-ci est rigidement solidaire de la plaque d'appui 5 qu'il traverse horizontalement, l'organe mobile 14 étant convenablement maintenu sur le bâti 6.
Comme montré à la fig. 5 (sur les vues de côté on n'a représenté qu'un seul vérin 11-12 et qu'un seul vérin 13-14 pour permettre d'apercevoir la vis 7 et son fourreau 10), les deux paires de vérins 11-12 et 13-14 sont disposées latéralement de part et d'autre de la vis d'injection 7, substantiellement suivant les deux diagonales du profil rectangulaire de la plaque d'appui 5. On comprend que l'actionnement des vérins 11-12, prévus à plus petit diamètre que les vérins 13-14, assure le déplacement de la plaque d'appui 5 par rapport au sommier fixe 4, les semelles 2 coulissant sur les guides la du bâti 1. Par contre la manoeuvre des vérins 13-14 permet d'éloigner ou de rapprocher le bâti mobile 6 de la plaque 5, les semelles 3 glissant le long des semelles 2.
On notera que ces deux mouvements de déplacement longitudinal sont totalement indépendants l'un de l'autre.
Entre la plaque 5 et le sommier 4, la paroi supérieure du fourreau 10 comporte une ouverture 10a (fig. 5) au-dessus de laquelle est disposée la base d'une trémie d'alimentation 15 à axe vertical. Par ailleurs, en arrière de la plaque 5 la vis d'injection 7 est pourvue d'un joint rotatif 16 (fig. 6) destiné à assurer l'alimentation du système de refroidissement de ladite vis à partir de deux canalisations fixes 17 et 18.
Comme montré ce système de refroidissement comprend un tube longitudinal 7a monté avec un jeu latéral relativement important à l'intérieur d'un alésage axial 7b pratiqué dans la vis 7; l'extrémité du tube 7a et l'espace annulaire compris entre la paroi extérieure dudit tube 7a et la paroi intérieure de l'alésage 7b débouchent sur la périphérie de la vis 7 à travers des canaux transversaux 7c, respectivement 7d, orientés en vis-à-vis des débouchés des canalisations 17 et 18. Ces débouchés sont fixés sur une coquille 19 à section semi-circulaire, assemblée par des vis 20 à une coquille analogue 21 ; les deux coquilles 19 et 21 sont maintenues angulairement fixes par une bride latérale 22, solidaire d'une douille 23 qui entoure la vis 7 et qui est convenablement fixée sur le bâti mobile 6.
Des joints annulaires 24 assurent l'étanchéité du montage et la séparation des espaces intérieurs correspondant aux deux canalisations 17 et 18.
Ce circuit de refroidissement s'étend sur toute la longueur de la partie antérieure filetée de la vis 7, jusqu'au niveau de la tête conique 7e de celle-ci. Comme montré à la fig. 7 cette tête 7e, prévue interchangeable, coopère avec une buse 25, fixée de manière amovible sur un porte-buse 26, lui-même rapporté en bout du fourreau 10. Sur l'extrémité de ce dernier est fixé de manière étanche le fond perforé d'un culot 27 qui entoure avec un jeu radial important ledit fourreau; à l'intérieur du culot 27 est engagée à coulissement étanche une douille 28 dont la position axiale peut être réglée au moyen d'une tige filetée 29 (fig. 4b) solidaire de la face antérieure de la plaque d'appui 5.
L'espace intérieur annulaire 28' de la douille 28 (fig. 7) est relié à un circuit de refroidissement approprié, tandis que l'espace intérieur 27' du culot 27, dont le volume peut être réglé en fonction de la quantité de matière thermodurcissable à injecter à chaque cycle de moulage, communique avec un circuit de chauffage comportant deux canalisations 30 et 31, cette dernière communiquant avec l'espace 27' précité à travers une rainure longitudinale 27a pratiquée dans la paroi dudit culot 27. Le porte-buse 26 est lui-même chauffé, indépendamment de l'espace 27', au moyen de canalisations séparées telles que 32. Bien entendu l'ouverture 4a ménagée dans le sommier fixe 4 est établie à un diamètre propre à permettre le passage des canalisations 30 et 32 lors du coulissement de l'ensemble du fourreau 10.
Le fonctionnement et l'utilisation de la machine d'injection représentée se comprennent aisément. La matière thermodurcissable est introduite sous forme de grains ou de poudre à l'intérieur de la trémie 15 de manière à être déplacée par la vis 7, convenablement entraînée en rotation par le mécanisme monté dans le carter 9. Lors de la mise en marche, la machine est à la position représentée à la fig. 8. L'on actionne alors les vérins 11-12 de manière à faire coulisser le plateau d'appui 5 vers l'avant (fig. 9); l'extrémité libre du fourreau 10 s'engage à travers l'ouverture 4a du sommier 4, la buse 25 dépassant au-delà de la face antérieure de celui-ci pour s'appliquer contre le moule de conformation.
L'entrée du moule étant à ce moment fermée par la carotte de la pièce précédemment injectée et non encore extraite, la rotation de la vis 7 provoque l'accumulation de la matière à injecter dans la buse 25, de telle sorte que tout en continuant à tourner ladite vis recule axialement, les vérins 13-14 étant reliés à la bâche. Lorsque le volume de cette accumulation de matière est suffisant pour une injection et que la pièce précédente a été éjectée hors du moule, les deux vérins 13-14 sont manoeuvrés à la fermeture de façon à faire avancer la vis 7, maintenue angulairement fixe. L'empreinte de moulage est en conséquence remplie. L'entraînement en rotation de la vis 7 permet alors un nouveau cycle de moulage.
Tout au long du fonctionnement de la machine, la température de la matière à injecter est contrôlée et réglée de manière extrêmement précise. La vis 7 et la douille 28 sont convenablement refroidies en vue de compenser l'élévation de température consécutive au laminage et à la compression de la matière, tandis que l'espace ou chambre 27' et le porte-buse 26 sont chauf fés pour permettre l'injection sous forme liquide ou pâteuse. On remarquera qu'à tout moment l'opérateur peut contrôler l'état de la vis 7 en manoeuvrant les vérins 13-14; on comprend en effet que ces vérins sont susceptibles d'être actionnés, non pas seulement à la fermeture en vue de l'injection, mais également en sens inverse, c'est-à-dire à l'ouverture.
Ce déplacement longitudinal du bâti mobile 6 a pour effet d'extraire la vis 7 hors du fourreau, comme montré à la fig. 10; les vérins 11-12 étant maintenus à la position contractée de moulage, le cycle peut reprendre sans aucun réglage ni interruption.
Si par contre la température s'élève fortuitement audessus de la valeur limite et provoque le blocage de la vis 7, l'opérateur manoeuvre simultanément à l'ouverture les vérins 11-12 et 13-14 (fig. la, lb, lc et fig. 11); la vis 7 ainsi extraite du fourreau 10 peut être facilement nettoyée par grattage, avant reprise du cycle de moulage.
Dans tous les cas l'extraction de la vis 7 en vue de sa vérification ou de son nettoyage est assurée par les vérins 13-14 eux-mêmes, sans nécessiter aucun démontage.
L'extraction aisée de la vis 7 comporte en pratique des avantages considérables. Lors de l'expérimentation d'une nouvelle matière, le retrait de la vis permet, avant injection, de vérifier la plastification et facilite la recherche des réglages optimaux; on notera à ce sujet que le changement de matière constitue une opération rapide puisque la vis et le fourreau sont susceptibles d'être nettoyés de manière simple et rapide. On comprend par ailleurs que cette extraction mécanique autorise des réglages très pointus du fait que le durcissement intempestif de la matière dans le fourreau ne constitue plus un accident grave.
C'est ainsi notamment que suivant l'invention on peut faire comporter à la vis une tête 7e pourvue d'un épaulement annulaire 7f (fig. 7) propre à assurer le laminage de la matière à injecter et à faciliter la plastification de celle-ci; les essais ont démontré que la présence de cet épaulement 7f permettait d'injecter dès la mise en fonctionnement de la machine, sans craindre les bouchons et sans utiliser des matières intermédiaires de purge et de démarrage. Ces résultats sont encore améliorés en agençant la vis 7 de façon à obtenir la compression de la matière à injecter; il suffit à cet effet d'établir le noyau central de cette vis à un profil tronconique dont la partie à plus grand diamètre est tournée en direction de la tête 7e. Un rapport de compression de l'ordre de 1,25 s'est révélé particulièrement avantageux en pratique.
Machine for the injection of thermosetting materials
The present invention relates to a machine for the injection of thermosetting materials, in which the material to be molded is injected into the shaping mold by means of a screw driven by an angular movement of rotation and a longitudinal movement of translation.
It is known that the injection of thermosetting materials, such as in particular phenolic resins, aminoplasts and vulcanizable elastomers, poses delicate problems of temperature regulation; it is in fact conceivable that any fortuitous rise in temperature above a determined limit value causes the immediate hardening of the material inside the sheath which forms a housing for the feed and thrust screw.
However, experience shows that such untimely rises in temperature are frequent in practice; For example, a simple delay in the molding rate (delay caused by poor ejection of the molded part or other similar incident) is sufficient for the very slightly prolonged stay of the material in the sheath causes it to heat up and the locking of the screw due to the hardening of the aforesaid material. In almost all cases of jamming, it is necessary to completely remove the screw from the sheath in order to clean it; however, in conventional machines this disassembly can only be carried out by ravant due to the presence of the drive mechanism and of the thrust cylinders associated with the screw, so that cleaning involves a long and tedious operation.
The object of the present invention is more especially to remedy the aforementioned drawbacks.
The machine according to the invention is characterized in that the actuating cylinders associated with the injection screw are arranged laterally on either side of the sleeve forming a housing for said screw, so that the latter, established over its entire length to an outside diameter very slightly less than the inside diameter of said sheath, can be fully extracted therefrom using the aforementioned jacks.
It is understood that the screw can, under these conditions, be removed from the rear, without requiring the disassembly of the various mechanisms associated with the injection machine (heating and cooling circuits, temperature control probes, etc.). It will also be noted that the withdrawal of the screw can be effected by simply operating the thrust cylinders; this operation can therefore be carried out at any desired time, in particular with a view to checking the condition of the screw and of the thermosetting material.
The appended drawing shows, by way of example, an embodiment of the machine according to the invention.
Figs. 1a, 1b and 1c constitute a side view of this machine, shown in the position for cleaning the injection screw.
Fig. 2 is a lateral silhouette of the machine showing the transverse connection planes of FIGS. la, lb and lc.
Figs. 3a and 3b show the machine in the injection contracted position.
Figs. 4a and 4b correspond to a plan view, with cutaway, of the machine in the position of FIGS. 3a and 3b.
Fig. 5 is a cross section along V-V of FIG. 3b.
Fig. 6 is a longitudinal section of the rotary joint provided on the injection screw.
Fig. 7 is an axial section of the free end of the injection screw and of the sleeve.
Figs. 8 to 11 are side views schematically illustrating the operation of the machine.
The injection machine shown comprises a horizontal frame which has been shown schematically in FIG. 5 in the form of two parallel angles 1. On this frame are fixed two longitudinal guides 1a whose upper face is arranged so as to allow the sliding of two soles 2, themselves formed so as to form guides for two other soles 3 The frame 1 is integral with a fixed vertical base 4, while the lower flanges 2 support a support plate 5, oriented parallel to said base 4; on the shorter flanges provided, is attached a movable frame 6 which forms a support for the drive mechanism associated with the injection screw 7.
As more particularly shown in FIG. 4a, this mechanism comprises an electric motor 8 with a vertical axis, connected by a system of pulleys and belt to a speed reducer mounted inside a housing 9; it should be noted that the motor 8 has not been shown in the other figures of the drawing in order not to overload it unnecessarily.
The free end of the injection screw 7 is engaged inside a sleeve 10 (fig. Lc, 3b and 4b) with a cylindrical profile, suitably fixed on the vertical support plate 5 so as to s' extend in the direction of the fixed base 4. The latter is connected to the support plate 5 by two hydraulic cylinders 11-12, the fixed cylinder 11 of which is integral with said base 4 while the movable member of the piston 12 is fixed on the plate 5 above. Likewise, plate 5 is connected to movable frame 6 of the drive mechanism by means of two jacks 13-14; the fixed cylinder 13 of each of these is rigidly secured to the support plate 5 which it crosses horizontally, the movable member 14 being suitably held on the frame 6.
As shown in fig. 5 (in the side views only one cylinder 11-12 has been shown and only one cylinder 13-14 to allow the screw 7 and its sleeve 10 to be seen), the two pairs of cylinders 11- 12 and 13-14 are arranged laterally on either side of the injection screw 7, substantially along the two diagonals of the rectangular profile of the support plate 5. It is understood that the actuation of the jacks 11-12, provided with a smaller diameter than the jacks 13-14, ensures the displacement of the support plate 5 relative to the fixed bed base 4, the soles 2 sliding on the guides la of the frame 1. On the other hand, the operation of the jacks 13-14 allows moving the movable frame 6 away or closer to the plate 5, the soles 3 sliding along the soles 2.
It will be noted that these two longitudinal displacement movements are completely independent of one another.
Between the plate 5 and the bed base 4, the upper wall of the sleeve 10 has an opening 10a (FIG. 5) above which is placed the base of a feed hopper 15 with a vertical axis. Furthermore, behind the plate 5, the injection screw 7 is provided with a rotary joint 16 (FIG. 6) intended to supply the cooling system of said screw from two fixed pipes 17 and 18. .
As shown, this cooling system comprises a longitudinal tube 7a mounted with a relatively large lateral play inside an axial bore 7b formed in the screw 7; the end of the tube 7a and the annular space between the outer wall of said tube 7a and the inner wall of the bore 7b open out on the periphery of the screw 7 through transverse channels 7c, respectively 7d, oriented in opposite direction. vis-à-vis the outlets of the pipes 17 and 18. These outlets are fixed to a shell 19 of semi-circular section, assembled by screws 20 to a similar shell 21; the two shells 19 and 21 are kept angularly fixed by a lateral flange 22, integral with a sleeve 23 which surrounds the screw 7 and which is suitably fixed on the movable frame 6.
Annular gaskets 24 ensure the tightness of the assembly and the separation of the interior spaces corresponding to the two pipes 17 and 18.
This cooling circuit extends over the entire length of the front threaded part of the screw 7, up to the level of the conical head 7 of the latter. As shown in fig. 7 this head 7th, provided interchangeable, cooperates with a nozzle 25, removably attached to a nozzle holder 26, itself attached to the end of the sheath 10. On the end of the latter is fixed in a sealed manner the perforated bottom a base 27 which surrounds said sheath with a large radial clearance; inside the base 27 is engaged to slide tightly a sleeve 28 whose axial position can be adjusted by means of a threaded rod 29 (fig. 4b) secured to the front face of the support plate 5.
The annular interior space 28 'of the sleeve 28 (fig. 7) is connected to a suitable cooling circuit, while the interior space 27' of the base 27, the volume of which can be adjusted according to the quantity of material. thermosetting to be injected at each molding cycle, communicates with a heating circuit comprising two pipes 30 and 31, the latter communicating with the aforementioned space 27 'through a longitudinal groove 27a made in the wall of said base 27. The nozzle holder 26 is itself heated, independently of the space 27 ', by means of separate pipes such as 32. Of course the opening 4a made in the fixed bed base 4 is set to a diameter suitable for allowing the passage of the pipes 30 and 32 when sliding the entire sleeve 10.
The operation and use of the injection machine shown are easily understood. The thermosetting material is introduced in the form of grains or powder inside the hopper 15 so as to be displaced by the screw 7, suitably driven in rotation by the mechanism mounted in the casing 9. When starting, the machine is in the position shown in fig. 8. The cylinders 11-12 are then actuated so as to slide the support plate 5 forwards (fig. 9); the free end of the sleeve 10 engages through the opening 4a of the base 4, the nozzle 25 protruding beyond the front face of the latter to rest against the shaping mold.
The inlet of the mold being at this moment closed by the core of the part previously injected and not yet extracted, the rotation of the screw 7 causes the accumulation of the material to be injected in the nozzle 25, so that while continuing in turning said screw recedes axially, the jacks 13-14 being connected to the tarpaulin. When the volume of this accumulation of material is sufficient for an injection and the previous part has been ejected from the mold, the two jacks 13-14 are maneuvered on closing so as to advance the screw 7, held angularly fixed. The mold cavity is accordingly filled. The rotational drive of the screw 7 then allows a new molding cycle.
Throughout the operation of the machine, the temperature of the material to be injected is controlled and regulated extremely precisely. The screw 7 and the sleeve 28 are suitably cooled in order to compensate for the rise in temperature resulting from the rolling and compression of the material, while the space or chamber 27 'and the nozzle holder 26 are heated to allow injection in liquid or pasty form. It will be noted that at any time the operator can check the state of the screw 7 by operating the jacks 13-14; it is in fact understood that these jacks are capable of being actuated, not only on closing for injection, but also in the opposite direction, that is to say on opening.
This longitudinal displacement of the movable frame 6 has the effect of extracting the screw 7 from the sheath, as shown in FIG. 10; the cylinders 11-12 being maintained in the contracted molding position, the cycle can be resumed without any adjustment or interruption.
If, on the other hand, the temperature fortuitously rises above the limit value and causes blocking of screw 7, the operator simultaneously operates the jacks 11-12 and 13-14 when opening (fig. La, lb, lc and fig. 11); the screw 7 thus extracted from the sleeve 10 can be easily cleaned by scraping, before resuming the molding cycle.
In all cases, the extraction of the screw 7 for checking or cleaning is provided by the jacks 13-14 themselves, without requiring any disassembly.
The easy extraction of the screw 7 in practice has considerable advantages. When experimenting with a new material, removing the screw makes it possible, before injection, to check the plasticization and facilitates the search for optimal settings; it will be noted in this connection that the change of material constitutes a rapid operation since the screw and the sleeve are capable of being cleaned in a simple and rapid manner. It is also understood that this mechanical extraction allows very precise adjustments because the untimely hardening of the material in the sheath no longer constitutes a serious accident.
Thus, in particular, according to the invention, the screw can be made to include a head 7e provided with an annular shoulder 7f (FIG. 7) suitable for ensuring the rolling of the material to be injected and to facilitate the plasticization thereof. this; tests have shown that the presence of this shoulder 7f made it possible to inject as soon as the machine was put into operation, without fear of plugs and without using intermediate purging and starting materials. These results are further improved by arranging the screw 7 so as to obtain the compression of the material to be injected; it suffices for this purpose to establish the central core of this screw to a frustoconical profile, the part of which has a larger diameter is turned in the direction of the 7th head. A compression ratio of the order of 1.25 has proved particularly advantageous in practice.