CH618362A5 - - Google Patents

Description

La présente invention est relative à une machine à fabriquer des noyaux de fonderie par soufflage d'un mélange de sable et de liant dans une boîte à noyau.

Elle se rapporte notamment, mais non exclusivement, à la fabrication de noyaux de dimensions importantes.

Les machines connues de ce type, qu'on appelle parfois machines à tirer les noyaux, comportent, d'une part, une boîte de moulage ouvrante comportant une face perforée et constituée de deux demi-moules et, d'autre part, une tête de soufflage portée par un bâti et pouvant être appliquée contre ladite face perforée et éloignée de cette face.

Dans les machines connues de ce type, le guidage de la tête s'effectue au moyen de glissières. Or, le soufflage ou tir provoque inévitablement des fuites de sable par suite de l'usure et de la perte d'étanchéité entre la tête de soufflage ou de tir et la boîte à noyau. La machine est ainsi rapidement environnée de sable, ce qui est évidemment défavorable aux glissières de guidage de la tête de tir et en provoque une usure prématurée par abrasion.

La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient; à cet effet, elle a pour objet une machine du type précité, caractérisée en ce que la tête est reliée au bâti par au moins une paire d'éléments de liaison parallèles formant un parallélogramme déformable.

Ainsi, des articulations moins sensibles au sable et aux poussières remplacent les glissières pour guider la tête de tir.

De préférence, les éléments de liaison sont des biellettes articulées à une extrémité au bâti et à l'autre extrémité à la tête.

Si la machine comporte en outre un chariot de support et d'évacuation du noyau mobile sur une voie horizontale, de façon avantageuse, ce chariot est monté sur coussins d'air. Le chariot est alors libéré de toute glissière de guidage, comme la tête. De plus, les coussins d'air effectuent un balayage automatique du sable pendant les trajets du chariot. On peut alors utiliser d'autres propriétés des coussins d'air si le chariot est mû par un vérin dont le corps est articulé par une rotule, et éventuellement si la voie est délimitée latéralement par deux rebords dont l'espacement est supérieur à la largeur du chariot; le chariot possède alors une liberté de mouvements dans toutes les directions, ce qui favorise grandement le centrage des demi-moules.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels;

la fig. 1 est une vue schématique d'ensemble en élévation d'une machine conforme à l'invention, la boîte à noyau étant fermée et vide et la tête de tir prête à une opération de soufflage;

la fig. 2 est une vue latérale correspondante, suivant la flèche 2 de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une vue schématique analogue à la fig. 1 de la machine en position de tir ou de soufflage, la tête de tir ou de soufflage étant appliquée sur la boîte à noyau;

la fig. 4 est une vue partielle, correspondant à la fig. 1, de la machine en position de gazage pour le durcissement du noyau;

la fig. 5 est une vue schématique analogue à la fig. 2 de la machine après ouverture de la boîte à noyau et dégagement du noyau fabriqué;

la fig. 6 est une vue en coupe schématique d'un coussin d'air de support du chariot;

la fig. 7 est une vue schématique partielle à plus grande échelle d'une variante de la machine des fig. 1 et 2;

les fig. 8 à 21 sont des vues schématiques, à très petite échelle, de la machine dans les différentes phases d'un cycle de confection d'un noyau, les fig. 8, 9, 12, 20 et 21 étant des vues analogues à la fig. 2 et les fig. 10,11,13 à 17 et 19 étant des vues analogues à la fig. 1.

La machine représentée aux fig. 1 et 2 comprend un bâti fixe 1 portant une tête de soufflage ou de tir 2, une boîte à noyau ouvrante 3 en forme de parallélépipède rectangle, et un chariot ou plateau-support 4 mobile sur une voie 5.

La tête 2 comporte un châssis 6 muni latéralement de plusieurs pattes de suspension 7. Des vérins verticaux 8 s'étendent vers le bas à partir d'une poutre horizontale 9 du bâti 1. La tige 10 de chacun de ces vérins est articulée à une patte 7, de sorte que le châssis 6 est suspendu au bâti 1 et mobile verticalement ou à peu près verticalement. Le guidage du châssis 6 est obtenu au moyen d'au moins une paire de biellettes 11 parallèles et de même longueur, articulées à une extrémité en deux points 12 du bâti 1 alignés verticalement, et à l'autre extrémité à deux oreilles 13 juxtaposées verticalement sur un côté du châssis 6, de façon que les quatre points d'articulation dessinent un parallélogramme déformable à deux côtés verticaux. Dans l'exemple représenté, il

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

618 362

est prévu trois paires de biellettes 11, sur deux faces verticales adjacentes du châssis 6.

Dans le châssis 6 est fixé un réservoir ou fourreau cylindrique 14 à axe vertical portant à son extrémité supérieure une trémie 15 d'alimentation et dont la face inférieure est constituée par une plaque perforée horizontale 16. L'agencement des biellettes 11 est tel que, dans les deux positions extrêmes des vérins 8, la plaque ait le même axe X-X. Une conduite souple 17 (fig. 2), reliée à une source d'air comprimé (non représentée), débouche dans le réservoir 14 par une gaine latérale 18 de celui-ci.

Un bras latéral 19 horizontal fixé au châssis 6 porte à son extrémité, par l'intermédiaire d'une suspension élastique 20 à deux ressorts hélicoïdaux, le corps horizontal d'un vérin 21 dont la tige supporte un masque horizontal 22 de gazage ayant la forme générale d'une plaque horizontale. Lorsque le vérin 21 est en extension, le masque 22 se trouve au-dessous de la plaque 16; dans la position rétractée du vérin 21, ce masque se trouve en dehors de la trajectoire de la plaque 16. Le masque 22 est relié, par une conduite souple non représentée, à un générateur de gaz non représenté, qui est par exemple du type décrit dans les brevets FR N° 2155781 et N° 2199484. La face inférieure du masque 22 comporte les mêmes perforations que la plaque 16, et sa face supérieure est pleine.

La boîte 3 est constituée de deux demi-moules identiques 23 portés chacun par un vérin horizontal 24 fixé à un montant 25 du bâti 1. Lorsque la boîte 3 est fermée, les deux demi-moules se rejoignent suivant un plan de joint P vertical contenant l'axe X-X en délimitant une cavité 26 ayant la forme d'un noyau à mouler. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'un noyau en T destiné à la fabrication d'un raccord tubulaire en T.

Chaque demi-moule 23 comporte un certain nombre de canaux 27 reliant sa cavité à sa face supérieure. Lorsque la boîte 3 est fermée, les orifices de sortie de ces canaux correspondent aux perforations de la plaque 16.

Les demi-moules 23 sont guidés dans leurs mouvements par des moyens appropriés classiques et non représentés, tels que des galets roulant sur des rails de suspension.

Le bâti 1 porte également un vérin 28 perpendiculaire aux vérins 24 et portant un mandrin conique 29 d'allégement de noyau. Lorsque la boîte 3 est fermée, l'extension de ce vérin 28 provoque la pénétration du mandrin 29 dans une ouverture circulaire 30 de cette boîte, dans l'axe Y-Y de la branche supérieure du T de la cavité de moulage, ce qui ferme celle-ci en diminuant de façon importante l'espace restant libre et destiné à recevoir la matière à mouler.

Le chariot 4 est constitué par une plaque rectangulaire dans laquelle sont disposés, sans dépasser vers le bas, un certain nombre de coussins circulaires 31 non visibles sur les fig. 1 et 2, mais dont l'un est représenté à la fig. 6. Ces coussins comportent un support supérieur 32 et, sous celui-ci, une suspension 33 et une jupe 34 enserrant entre leurs bords une plaque perforée 35. La jupe 34 définit un bord de fuite circulaire 36, et les coussins communiquent par une tubulure 37 avec une source commune d'air comprimé (non représentée). De tels coussins circulaires sont commercialisés par la société Bertin & Cie. A un bord du chariot 4 est fixée la tige d'un vérin 38 dont le corps est articulé à une rotule 39 située dans l'axe de la voie 5.

Sur le chariot 4 est disposé un socle ou plaque de fond 40 portant en son centre un mandrin conique vertical 41 d'allégement de noyau sur lequel peut s'enfiler sans jeu une plaque porte-noyau annulaire 42. Cette dernière sert aussi de moyen de positionnement des demi-moules 23, qui sont munis à leur base d'un évidement conjugué 43. L'axe du mandrin 41 est sensiblement confondu avec l'axe X-X lorsque le vérin 38 est rétracté.

La voie 5 est plane et horizontale et est délimitée latéralement par deux rebords verticaux 44 dont l'espacement est un peu supérieur à la largeur du chariot 4. Cette voie 5 comporte à son extrémité opposée au vérin 38 un éjecteur 45 actionné par un vérin vertical 46. Lorsque le vérin 38 est en extension, le chariot 4 se trouve au-dessus de cet éjecteur, qui peut alors traverser ce chariot et le socle 40 pour pousser vers le haut, par ses doigts verticaux 47, la plaque porte-noyau 42. Des évidements appropriés 48 sont bien entendu ménagés à cet effet dans le chariot 4 et le socle 40.

Tous les vérins considérés sont des vérins à fluide sous pression, à double effet, de type connu. Ils ont été représentés schéma-tiquement, sans leurs tubulures d'alimentation ni leurs commandes. De même, les dispositifs de synchronisation, évidents pour le spécialiste, n'ont pas été décrits.

Le fonctionnement de la machine ainsi décrite est le suivant:

On supposera au départ (fig. 8) qu'un noyau vient d'être fabriqué et évacué avec sa plaque de support 42. Le chariot 4 portant le socle 40 se trouve au-dessus de l'éjecteur 45, hors du bâti 1. La boîte à noyau 3 est ouverte, le vérin 28 de support du mandrin horizontal d'allégement 29 est rétracté, et l'éjecteur 45 de noyau vient de rentrer en position de repos sous l'action de son vérin 46. Le cylindre 14 de la tête de tir est rempli d'un mélange 49 de sable et de liant, qui est par exemple un mélange suivant une formule de la société américaine Ashland Oil comportant un liant à base de polyisocyanate.

Le masque de gazage 22 est dans l'axe de la tête de tir 2, entre celle-ci et la boîte 3, mais éloigné de cette boîte 3. Le châssis 6 de la tête de tir 2 est en position haute.

Pour commencer un nouveau cycle de fabrication, on enfile une nouvelle plaque 42 sur le mandrin 41, et on alimente les coussins d'air 31 en air comprimé. Le chariot 41 est alors ramené par le vérin 38 dans l'axe X-X de la tête de tir 2 et de la boîte à noyau (fig. 9). Pour son déplacement sur la voie 5, ce chariot est légèrement soulevé de la voie 5 grâce aux coussins d'air. Cela contribue d'ailleurs à chasser par soufflage d'air le sable se trouvant inévitablement sur la voie 5.

Le plateau ou plaque de fond 40 est ramené dans l'axe de la boîte de tir.

Les vérins 24 repoussent ensuite les deux demi-moules 23, qui se rejoignent suivant leur plan de joint P (fig. 10) en se centrant, par leurs évidements 43, sur la plaque 42 portée par le chariot 4 qui est encore sur coussin d'air. Puis l'alimentation en air du chariot 4 est coupée. Le chariot retombe alors au contact de la voie 5 qui vient d'être nettoyée de son sable. Cette voie offre alors au chariot 4 et, par voie de conséquence, à la plaque de fond 40 une excellente assise.

En vue de permettre l'injection de sable dans la boîte 3, le vérin 21 retire le masque 22 de l'axe X-X de la machine et l'efface hors de la trajectoire de la tête de tir 2 (fig. 11).

Le vérin 28 repousse le mandrin 29 à l'intérieur de la boîte à noyau 3 (fig. 12).

Les vérins verticaux 8 font descendre le châssis 6, qui est guidé dans sa descente par les biellettes articulées 11 formant un parallélogramme articulé. La tête de tir descend donc jusqu'à ce que la plaque perforée 16 s'applique sur la partie supérieure de la boîte 3, contre les ouvertures des canaux de soufflage 27 (fig. 3 et 13). On remarque que le masque de gazage 22 descend en même temps que la tête 2 et le châssis 6, dont il est solidaire en translation par le bras 19 et la suspension élastique 20. Les biellettes 11 sont agencées de façon que, dans cette position, la tête 2 se trouve exactement axée sur l'axe X-X, de façon à assurer une correspondance parfaite des trous de soufflage de la plaque 16 et de la boîte 3. Il est à noter que les biellettes 11 décrivent un arc de cercle de très faible amplitude, de sorte que le mouvement de la tête 2 est en pratique assimilable à un mouvement de translation rectiligne. L'air comprimé est admis, par la tubulure 17 et la gaine 18, à l'intérieur du fourreau cylindrique 14 de la tête de tir 2, au-dessus de la masse de sable et de liant 49. Ce mélange est alors soufflé, ou tiré, ou encore injecté, dans la boîte à noyau. Par ce tir ou cette décharge rapide de sable, la cavité de moulage de la boîte est complètement emplie.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

618 362

4

Les vérins 8 relèvent le châssis 6 de la tête de tir 2, ainsi d'ailleurs que le masque 22, en dégageant l'espace nécessaire à l'interposition du masque 22 entre la tête de tir 2 et la boîte 3 (fig. 14).

Le vérin 21 pousse le masque de gazage 22 et l'amène dans l'axe X-X de la tête de tir, au-dessus de la boîte 3, en vue de l'opération suivante. On se retrouve alors dans la configuration des fig. 1 et 2 et de la fig. 15.

Les vérins ;8 font à nouveau descendre le châssis 6 ainsi que le masque 22 jusqu'à ce que ce masque soit appliqué de manière étanche par la plaque 16 contre la partie supérieure de la boîte 3, grâce au bras 19 et à la suspension élastique 20, qui se comprime. C'est ce qui est illustré aux fig. 4 et 16.

Un gaz à base d'amine, susceptible de réagir chimiquement avec le liant du mélange de sable et de liant afin de le durcir, est admis dans le masque 22 en provenance du générateur de gaz non représenté. Le masque 22 répartit ce gaz par les trous de soufflage 27 à l'intérieur de la boîte 3, dans la masse du noyau 50 qui vient d'être moulé. Le gaz réagit chimiquement avec le liant et le durcit. Cette opération d'injection de gaz et d'imprégnation du noyau par ce gaz est suivie, après interruption de l'arrivée de gaz, d'une opération de balayage par de l'air comprimé amené également par le masque 22. Puis cette amenée d'air est interrompue à son tour. L'imprégnation de gaz et le balayage par de l'air ne durent que quelques instants (moins de 1 mn).

Les vérins 8 relèvent la tête de tir 2, ainsi que le masque 22 par l'intermédiaire du bras 19 et de la suspension élastique 20, qui se détend (fig. 17).

Le vérin 28 retire le mandrin d'allégement 29 qui, en raison de sa forme tronconique, se décolle et se démoule facilement du noyau 50. Un léger retrait du mandrin 29 est suffisant, sans qu'il soit nécessaire de le dégager complètement. C'est pourquoi la course du vérin 28 est faible.

Les vérins 24 écartent les deux parties 23 de la boîte 3 l'une de l'autre et dégagent le noyau 50, toujours porté par la plaque de fond 40 et toujours centré sur le mandrin vertical d'allégement 41 (fig. 19).

L'alimentation en air comprimé du chariot 4 est rétablie, et le vérin 38 pousse sur les coussins d'air ce chariot, porteur de la plaque de fond 40 et du noyau 50, sur la voie 5, hors de l'axe X-X. Il est à noter que le chariot 4, se déplaçant sur coussins d'air, débarrasse avantageusement la voie 5 de toute trace de sable. Le chariot arrive alors au poste d'éjection au-dessus de l'éjecteur 45 (fig. 5 et 20).

Le vérin 46 pousse l'éjecteur 45 vers le haut (fig. 21). Celui-ci soulève la plaque 42 et le noyau 50 en décollant ce dernier du mandrin vertical 41. Le noyau 50 est ensuite évacué, avec la plaque 42, par des moyens appropriés non représentés.

Un cycle de fabrication de noyau 50 vient ainsi de se terminer, et la machine est prête pour un nouveau cycle.

A titre d'exemple, un tel cycle de fabrication de noyaux 50 de grandes dimensions, d'un volume de 1501, dans une boîte 3 parallélépipédique de dimensions 1 m x 1 m x 1,2 m, permet de fabriquer 25 noyaux à l'heure, soit un noyau en 4/100 h, soit en un peu moins de 2'A mn.

Cette machine présente notamment les avantages suivants :

— Grâce à la construction groupée et compacte de la tête de tir, des différentes parties de la boîte 3 ainsi que du masque 22, et grâce aux mouvements uniquement horizontaux et verticaux de tous ces éléments, les déplacements des éléments mobiles sont le plus courts possible. Grâce à l'absence ou au minimum de frottements (biellettes articulées 11 et chariot 4 se déplaçant sur coussins d'air sur la voie 5), les déplacements sont très rapides et la cadence de production est elle-même très rapide.

— Grâce aux biellettes articulées 11 formant un parallélogramme articulé, la tête de tir est parfaitement guidée, avec une grande précision, dans ses mouvements de montée et de descente, et sa plaque perforée de tir 16 est en permanence parfaitement horizontale, et en particulier en position basse de tir. Le mouvement de rotation des biellettes 11 remplace avantageusement un mouvement de translation sur glissières.

— L'utilisation des coussins d'air interposés entre le chariot 4 et la voie 5 pour déplacer la plaque de fond 40 portant le mandrin vertical 41 apporte évidemment l'avantage inhérent aux coussins d'air, qui est l'absence de frottement, mais aussi les avantages suivants, propres aux machines à fabriquer des noyaux:

D'une part, on obtient facilement un centrage parfait et très doux du mandrin vertical 41 central entre les deux demi-moules 23 de la boîte 3 lors de la fermeture de celle-ci, grâce à la mobilité multidirectionnelle du chariot 4 à coussin d'air sur sa voie 5, en combinaison avec l'articulation de son vérin d'actionnement 38 sur la rotule 39. En effet, lors de la fermeture des demi-moules 23 (fig. 10), la portée de centrage constituée par la plaque 42 vient s'ajuster dans la portée conjuguée 43 des deux demi-moules 23 sans contrainte de mouvements, puisque la voie 5 sur laquelle se déplace le chariot 4 est plus large que ce chariot, que ce dernier est monté sur coussins d'air et que le vérin 38 peut légèrement pivoter dans différentes directions grâce à la rotule 39.

D'autre part, en position de tir (fig. 13), le chariot 4 repose directement sur la voie 5 sans interposition de coussins d'air, puisque l'arrivée d'air formant les coussins est alors coupée. Cela donne à l'ensemble de la boîte 3 une bonne assise de grande surface sur la voie 5, avec un contact métal sur métal, ce qui permet de fournir une pression élevée d'air comprimé d'injection de sable, par la tubulure 17 et la gaine 18, au-dessus de la masse de sable 49 du fourreau 14 et, par conséquent, à l'intérieur de la boîte 3 lors de l'injection, l'ensemble de la tête de tir 2 et de la boîte 3 étant parfaitement immobilisé. Enfin, à chaque déplacement du chariot 4 sur la voie 5, les coussins d'air interposés entre ce chariot et cette voie balaient systématiquement les fuites de sable, inévitables sur une machine à souffler les noyaux. Ainsi, ni la voie 5 ni la face inférieure du chariot 4 ne risquent d'usure provoquée par le caractère abrasif du sable.

— Malgré l'utilisation de sable à noyaux dont on connaît le puissant effet abrasif, les inconvénients de l'abrasion sur les surfaces de guidage sont supprimés puisqu'il n'y a plus de glissières, celles-ci étant remplacées, d'une part, pour la tête 2, par le système à biellettes articulées 11 et, d'autre part, pour le chariot 4, qui effectue des déplacements bien plus importants, par le système à coussins d'air. Cela rend la machine de l'invention particulièrement fiable et permet, tout en lui assurant une grande précision, de réduire au minimum les travaux d'entretien des organes de guidage. Il faut noter à ce sujet que les biellettes 11 sont relativement à l'abri des projections de sable en raison de leur position au-dessus de la plaque de tir 16.

En variante, bien entendu, l'invention est applicable au cas où le noyau 50 a une composition de sable à base de silicate, par exemple de silicate de sodium, telle qu'il peut être durci par du gaz carbonique seul, au moyen du masque 22.

Elle s'applique également au cas où le noyau est en sable durcissable par la chaleur, la boîte 14 étant alors chauffante et le masque 22 supprimé.

La suspension 20-21 du masque 22 peut par ailleurs être remplacée (fig. 7) par une simple paire de rails parallèles 51 (profilés en H) portés par le châssis 6 et par des galets de roulement 52 portés par le masque 22, un jeu vertical suffisant j étant prévu entre les galets et les semelles des profilés des rails pour permettre l'appui du masque 22 sur la boîte à noyau 3 lors de la descente du châssis 6. Le vérin 21, solidaire du bâti 1, est alors articulé de façon appropriée.

En variante encore, les biellettes 11 peuvent être remplacées par des lames de ressort parallèles horizontales au repos et fixées à leurs deux extrémités au bâti 1 et au châssis 6 de la tête 2. Les parallélogrammes de guidage ont alors deux côtés verticaux rectilignes et deux autres côtés curvilignes.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

R

4 feuilles dessins

Claims (12)

618 362

1. Machine à fabriquer des noyaux de fonderie par soufflage d'un mélange de sable et de liant, comprenant, d'une part, une boîte de moulage ouvrante comportant une face perforée et constituée de deux demi-moules et, d'autre part, une tête de soufflage portée par un bâti et pouvant être appliquée contre ladite face perforée et éloignée de cette face, caractérisée en ce que la tête (2) est reliée au bâti (1) par au moins une paire d'éléments de liaison parallèles (11) formant un parrallélogramme défor-mable.

2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de liaison (11) sont des biellettes articulées à une extrémité au bâti (1) et à l'autre extrémité à la tête (2).

2

REVENDICATIONS

3. Machine suivant l'une des revendications 1 ou 2, comportant en outre un chariot de support et d'évacuation du noyau mobile sur une voie horizontale, caractérisée en ce que le chariot (4) est monté sur coussins d'air (31).

4. Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le chariot (4) est mû par un vérin (38) dont le-corps est articulé par une rotule (39).

5. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la voie (5) est délimitée latéralement par deux rebords (44) dont l'espacement est supérieur à la largeur du chariot (4).

6. Machine suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le chariot (4) porte sur sa face supérieure une plaque porte-noyau (42) destinée à coopérer avec un évide-ment correspondant (43) ménagé dans les demi-moules (23).

7. Machine suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la plaque porte-noyau (42) est enfilée sur un mandrin vertical (41) d'allégement du noyau en saillie sur le chariot (4).

8. Machine suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que l'extrémité de la voie (5) opposée au bâti (1) est pourvue d'un éjecteur (45), le chariot (4) étant évidé pour laisser cet éjecteur le traverser jusqu'à faire saillie au-dessus de sa face supérieure.

9. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les deux demi-moules (23) sont mobiles horizontalement et sont perforés sur leur face supérieure.

10. Machine suivant l'une quelconque des revendications 1

à 9, caractérisée en ce qu'un bras (19) solidaire de la tête (2) porte un masque de gazage (22) pouvant être disposé entre la tête et la boîte (3) ou escamoté, ce masque possédant une certaine liberté de mouvement par rapport à la tête dans la direction (X-X) de déplacement de cette dernière.

11. Machine suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le masque (22) est suspendu au bras (19) par l'intermédiaire d'une suspension (20) à ressorts.

12. Machine suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le masque (22) est muni de galets (52) roulant dans des rails (51) de hauteur supérieure fixés à la tête (2).