FR2566697A1 - Procede et appareillage pour le controle du cycle operatoire dans la fabrication de pieces en matiere synthetique suivant le systeme de moulage par compression - Google Patents

Abstract

EN VUE DE S'AFFRANCHIR DE TOUTE CONTRAINTE EN CE QUI CONCERNE L'EPAISSEUR DES NERVURES DE RENFORT DES PIECES TOUT EN OBTENANT UN ASPECT DE SURFACE PARFAIT POUR CELLES-CI, ON CAPTE (EN 7) LA VITESSE DE DEPLACEMENT DE L'ORGANE MOBILE4 DE LA PRESSE ET LORSQU'ON DETECTE LE POINT 0 DE CETTE VITESSE, ON REDUIT LA PRESSION EXERCEE SUR LEDIT ORGANE AFIN DE LAISSER A CE DERNIER LA POSSIBILITE DE SE SOULEVER SOUS L'EFFET DE LA PRESSION INTERNE DEVELOPPEE PAR LA POLYMERISATION DE LA MATIERE. LE BREVET DECRIT L'APPLICATION DU SYSTEME AUX PRESSES DE MOULAGE PAR COMPRESSION EQUIPEES D'UN PISTON DE TRANSFERT.

Description

La présente invention a trait à la fabrication de pièces en matière synthétique par le système de moulage par compression, et elle vise plus particulièrement (car c'est dans ce cas que son application semble présenter le plus dtintérêt), mais non exclusivement, la réalisation de pièces de grandes dimensions, notamment d'éléments de carosserie automobile, qui doivent présenter une résistance mécanique élevée jointe à un aspect de surface absolument parfait.

Pour répondre à ces conditions, on a ordinairement recours à une résine polyester sans retrait, généralement désignée sous le terme anglais de low profile qui permet effectivement l'obtention d'un aspect de surface satisfaisant, mais dont la résistance mécanique doit être améliorée par la prévision de nervures de renfort. Or, pour que ces nervures ne provoquent pas des retassures susceptibles d'affecter l'aspect de la pièce, il est nécessaire de limiter leur épaisseur, en pratique à celle de la pièce ellemême, ce qui oblige en fait à multiplier le nombre desdites nervures lorsqu'on entend obtenir une bonne résistance.

Il convient d'observer que la multiplication des nervures de renfort ne résoud pas de manière satisfaisante le problème. Leur présence gêne les opérations de démoulage et par ailleurs l'apparition des retassures s'accentue lorsque le moulage par compression s'accompagne d'un revêtement I.M.C. (initiales usuellement employées pour désigner le terme anglais de In-Mold-Coating") destiné à améliorer l'aspect de surface des pièces moulées, lequel revêtement est obtenu moyennant la projection d'un produit liquide à l'interieur du moule après polymérisation de la résine.

En tout état de cause, l'obtention d'un bon aspect implique obligatoirement le respect impératif des temps nbcessaires au fluage de la résine à l'intérieur du moule, au gel de celle-ci et à sa polymérisation. Or ces temps varient dans une mesure non négligeable suivant les lots de matière première d'un même type de résine, si bien que pour éviter tout risque de malfaçon, il y a lieu d'allonger systématiquement l'ensemble des temps précités, ce qui réduit évidemment les cadences de fabrication et augmente les colts.

C'est à ces inconvénients que la présente invention entend remédier, et ce à l'aide d'un procédé de contrôle du cycle opératoire de moulage-compression qui permet de s'affranchir totalement des conditions qui doivent être actuellement respectées pour ltobtention de pièces présentant une bonne résistance mécanique jointe à un aspect de surface parfait.

L'invention consiste essentiellement à mesurer en permanence la vitesse de déplacement du plateau ou autre organe mobile de la presse de façon à détecter très précisément le moment où cette vitesse s'annule, à modifier alors la pression qui s'exerce sur ledit organe afin de permettre à ce dernier de s'ouvrir sous l'effet de la pression interne développée lors de la polymérisation de la résine, et à n'autoriser l'ouverture du moule qu'après que la vitesse précitée se soit à nouveau annulée.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est un schéma illustrant l'agencement général de l'appareillage destiné à la mise en oeuvre du procédé de centrale suivant l'invention.

Fig. 2 montre la courbe du déplacement (vitesse lin#aire/temps) du plateau mobile de la presse.

Fig. 3 est un schéma analogue à celui de fig. 1, mais illustrant l'application de l'invention a un outillage de moulage par compression équipé d'un piston de transfert.

En fig. 1, on a représenté en 1 et 2 les deux éléments d'un moule de conformation destiné a la réalisation de pièces de carrosserie par le système de moulage-compression. L'élément 1 repose sur la partie fixe 3 de la presse, tandis que ltélément ouvrable 2 est solidaire d'un plateau mobile 4, guidé le long de colonnes 5. La référence 6 désigne le mécanisme qui est destiné à impartir au -plateau 4 le mouvement alternatif correspondant à la fermeture et à l'ouverture du moule 1-2.

Conformément à l'invention, on monte sur la presse un capteur 7 agencé de manière à engendrer un signal variable en fonction de la vitesse de déplacement du plateau mobile 4. Ce signal est amplifié en 8 et il est envoyé à un comparateur 9 propre à calculer la vitesse et à détecter ainsi le moment où cette dernière s'annule (détection du point
O). Le comparateur 9 adresse alors une information à l'automate programma- ble usuel 10 sous la dépendance duquel est placé le mécanisme d'actionne~ ment 6 de la presse.

Pour exposer le fonctionnement de l'appareillage ci-dessus décrit, on se reportera maintenant au graphique de fig. 2 dans lequel l'axe des abscisses correspond aux temps (en secondes) tandis que celui des ordonnées correspond à la vitesse du plateau mobile 4 (en cm/sec.

par exemple).

On peut constater que lorsqu'après mise en place de la matière synthétique dans le moule 1-2 l'automate 10 commande le mécanisme 6 à la fermeture, le plateau 4 descend rapidement et c'est après un temps tl relativement court que le comparateur 9 détecte la vitesse 0. A la fin de ce temps tl (qui correspond en fait au fluage de la résine à l'intérieur de la cavité du moule 1-2), l'automate 10 diminue automatiquement la pression que le mécanisme applique sur le plateau 4, par exemple en provoquant Itouverture d'une soupape à commande électrique proportionnelle.

Il convient d'observer que la pression n'est# pas supprimée, en ce sens que le plateau 4 reste soumis à un effort de fermeture non négligeable
Si par exemple la pression initiale était de 180 bars, elle est réduite à une valeur de l'ordre de 60 bars.

Cette pression réduite est maintenue pendant le temps t2 correspondant au gel de la résine, puis pendant le temps t3 qui correspond à la polymérisation. Toutefois, les mesures effectues au cours desessais ont démontré que si le plateau 4 restait pratiquement immobile au cours du temps t2, il se déplaçait vers le haut pendant la première partie du temps t3 sous l'effet de la pression développée par la polymérisation de la résine, ce déplacement étant autorisé par la pression réduite qu'exerce alors le mécanisme 6 sur ledit plateau. Par la suite, le capteur 7 détecte une vitesse positive de fermeture pendant la seconde partie du temps t3, le plateau s'immobilisant finalement à la fin-de celui-ci.

La détection de cette nouvelle annulation de vitesse par le comparateur 9 provoque, par l'intermédiaire de l'automate 10, la commande du mécanisme 6 qui actionne automatiquement le plateau mobile 4 soit å l'ouverture complète si le processus de conformation est terminé, soit à une très légère et très courte ouverture, juste n#cessai- re à la projection superficielle du revêtement I.M.C. w l'intérieur du moule. Dans ce dernier cas, l'automate 10 commande le mécanisme 6 de façon à ce que ce dernier, après avoir opéré la refermeture du moule, applique une pression réduite sur le plateau mobile 4 (temps t4) pour permettre a celui-ci de se déplacer vers le haut, puis vers le bas sous l'effet de la courte augmentation de pression interne provoquée par la polymérisation de la couche d'I.M.C.. Ce n'est que lorsque la vitesse du plateau 4 est revenue à O à la fin du temps t4 que l'automate 10 assure l'ouverture du moule pour ltopération de démoulage.

les essais ont démontré que la liberté contrée dont est ainsi doté le plateau mobile 4 au cours des phases de polymérisation assure l'obtention d'un aspect de surface absolument parfait et ce quelle que soit ltépaisseur des nervures de renfort prévues sur les pièces. Aucune retassure n'est à craindre, si bien qu'on s'affranchit totalement des contraintes qui s'exercaient jusqu'a ce jour quant au nombre et à l'épaisseur des nervures.

On remarquera au surplus que le temps total du cycle opératoire est très précisément calculé par l'appareillage de mesure et de calcul qui équipe la presse, sans qu'il soit nécessaire d'intégrer systématiquement par prudence un laps de temps supplémentaire pour pallier tout risque d'erreur. La cadence de-production est en conséquence sensiblement améliorez, ce qui se traduit évidemment de maniera favorable sur les coûts de fabrication.

I1 convient par ailleurs d'observer que l'invention est susceptible d'entre appliquée avec avantage aux outillages de moulage par compression qui sont équipés d'un piston de transfert, du genre de celui illustré schématiquement en fig. 3.

Sur cette figure#, les références 11 et 12 désignent les deux éléments constitutifs du moule, l'élément inférieur 11 prenant appui sur la partie fixe 13 de la presse, tandis que l'élément ouvrable 12 est solidaire du plateau mobile 14 de celle-ci. L'élément fixe 11 renferme à coulissement vertical un piston de transfert 15 qui n'occupe qu'une partie de la surface de l'empreinte de moulage 16 ; ce piston 15 est relié par des tiges 17 å un poussoir 18 dont la face inférieure est prévue oblique de façon å coopérer avec la face correspondante d'une cale pente d'actionnement 19. le déplacement de cette dernière est obtenu à l'aide d'un vérin hydraulique 20 du type à double effet, associé à une pompe 21 et une bâche 22.La commande du vérin 20 est opérée l'aide d'un distributeur 23 placé sous la dépendance de l'automate programmable 24 de l'ensemble, lequel automate excite sélectivement deux solénoïdes qui déplacent alternativement l'organe mobile du distributeur 23 en vue de l'amener soit à la position de travail suivant laquelle c'est la chambre 20a du vérin 20 qui est alimentée, soit à la position de retour correspondant à l'alimentation de la chambre opposée 20b. A la façon usuelle, entre le distributeur 23 et le vérin 20 sont prévus en tandem un dispositif 25 à clapets anti-retour pilotés et un régulateur de débit 26.

Conformément à ltinvention, on dispose un capteur 27 au niveau d'une queue axiale 19a rapportée sur la cale pentée 19 à l'opposé de la tige mobile du vérin 20 ; comme en fig. 1, le signal de ce capteur 27 est amplifié en 28 avant d'être envoyé à un comparateur 29 apte à détecter le point O de la vitesse de déplacement de la cale pentue 19, lequel comparateur est relié à l'automate 24 sus-mentionn#. Par ailleurs, sur la canalisation qui alimente la chambre 20a, est branchée, entre les dispositifs 25 et 26 cités plus haut, une dérivation 30 qui aboutit une soupape 31 du type à commande électrique proportionnelle, ellememe placée sous la dépendance de l'automate 24.On observera enfin qu'à ltétat de repos, c'est-à-dire lorsqu'aucun des deux solénoïdes associes à l'organe mobile du distributeur 23 n'est excité, ledit organe mobile se trouve à la position moyenne illustré en fig. 3, suivant laquelle la pompe 21 est mise hors circuit et n'alimente ni l'une ni l'autre des deux chambres opposées du vérin 20.

lie fonctionnement de l'outillage représenté en fig. 3 se comprend aisément
Immédiatement après mise en place de la résine sur le piston 15 supposé en position basse rétractée, l'automate 24 commande en premier lieu la fermeture du moule 11-12 moyennant descente du plateau mobile 14, puis l'actionnement du distributeur 23 qui alimente alors la chambre 20a du vérin 20 ; la cale 19 se déplace et repousse vers le haut le poussoir 18 et le piston de transfert 15, lequel assure de ce fait le remplissage à force de l'empreinte de moulage 16. A un moment donné, le capteur 27 et les organes 28 et 29 qui lui sont associés décèlent l'arrêt du déplacement de la cale 19, cette détection intervenant en fait à la fin du temps de fluage de la matière dans l'empreinte 16 (temps équivalent à celui tl de fig. 2).

Le comparateur 29 adresse alors une information à l'automate 24 qui d'une part coupe l'excitation de celui des s0l8noTdes associés a l'organe mobile du distributeur 23 qui retenait ledit organe a la position d'alimentation de la chambre 20a, et d'autre part commande à l'ouverture la soupape 31 qui jusqu'alors était fermée. Cette double action a pour effets d'amener l'organe mobile du distributeur 23 à la position moyenne et de créer une fuite de fluide au niveau de la soupape 31, si bien que le piston 20c du vérin 20 et la cale pentue 19 qui lui est solidaire sont libres de reculer sous l'action des efforts qui s'exercent sur le piston de transfert 15, de la même maniere que dans le cas du plateau mobile 4 de fig. 1.

Cette liberté de deplacement du piston de transfert 15 permet la réalisation de pièces moulées ne comportant aucune retassure quelle que soit l'epaisseur des nervures de renfort prévues sur lesdites pièces.

Ce n'est qu'a la fin du temps de polymérisation (correspondant au temps t3 de fig. 2) que l'automate 24 assure à nouveau la commande de l'organe mobile du distributeur 23, organe mobile qui est ainsi ramené à la position d'alimentation de la chambre 20a si l'opération de moulage n'est pas complètement terminée, à celle de retour (chambre 20b) si le moule 11- 12 peut etre ouvert pour l'extraction de la pièce moulée.

On conçoit que les dispositions de fig. 1 et 3 sont susceptibles d'être avantageusement combinées l'une a l'autre sur les presses de moulage par compression équipées d'un piston de transfert, les circuits de captage de vitesse et d'actionnement associés au plateau mobile et au piston de transfert étant indépendants l'un de l'autre.

Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution ddcrits par tous autres équivalents.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour le contrôle du cycle opératoire dans la fabrication de pièces en matière synthétique suivant le système de moulage par compression, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer en permanence la vitesse de déplacement de l'organe mobile (4, 19) de la presse de façon à détecter le moment où cette vitesse s'annule et à modifier alors la pression qui s'exerce sur ledit organe afin de permettre a ce dernier de se déplacer en sens inverse sous l'effet de la pression interne développée par la polymérisation de la matière synthétique.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse de déplacement de l'organe (4) après avoir procédé à l'ouverture partielle du moule en vue de la projection d'un revêtement de surface.

3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on n'autorise l'ouverture complète du moule qu'après détection d'un nouvel arr8t du déplacement de l'organe (4).

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que l'organe mobile dont on détecte la vitesse est le plateau (4) qui porte l'élément ouvrable (2) du moule.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe mobile dont on détecte la vitesse est constitué par la cale pentue (19) qui assure l'actionnement du piston de transfert (15) de l'outillage.

6. Appareillage pour le contrôle du cycle opératoire dans la fabrication de pièces en matière synthétique suivant le système de moulage par compression, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des moyens (7, 27) pour capter la vitesse de déplacement de organe mobile (4, 19) de la presse, des moyens (8-9, 28-29) pour détecter l'annulation de la vitesse précitée, et des moyens (10, 24) pour agir sur le mécanisme d'actionnement (6, 20) associé audit organe en vue de modifier la pression exercée sur ce dernier après annulation de la vitesse considérée.

7. Appareillage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'action (10) sont agencés de façon à op8rer automatiquement l'ouverture, partielle ou complète, du moule lorsque les moyens de détection (8-9) ont décelé une nouvelle annulation de vitesse.

8. Appareillage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'action (24) sont associes au distributeur (23) qui assure la commande du déplacement du piston de transfert (15) de l'outillage, et å une soupape de fuite (31) prévue sur l'alimentation des moyens d'actionnement (20).