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.