FR2848496A1 - Procede de fabrication d'une piece creuse en matiere plastique, equipement mettant en oeuvre ce procede et piece obtenue par ce procede - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication d'une pièce creuse obtenue à partir de deux demi-coques, ce procédé étant plus simple et plus économique que les procédés actuels, de manière à garantir une pièce finie de qualité à un prix de revient très compétitif, ce procédé utilisant un outillage d'injection simple, pouvant avoir des empreintes multiples, autorisant la réalisation de pièces complexes et nécessitant une presse d'injection de type standard.Ce procédé de fabrication prévoit de réaliser, simultanément et dans un même outillage d'injection (2) comportant trois empreintes (4, 5, 6) fixes, l'injection de deux demi-coques (11, 12) dans deux empreintes de moulage (5, 6) et l'assemblage, en vue de réaliser la pièce creuse (10), de deux demi-coques (11, 12) préalablement injectées, dans une empreinte d'assemblage (4). Ce procédé comporte une étape qui consiste, lors de l'ouverture de l'outillage d'injection (2), à évacuer la pièce creuse (10) obtenue dans l'empreinte d'assemblage (4) et à déplacer les demi-coquess (11, 12) injectées de leurs empreintes de moulage (5, 6) dans l'empreinte d'assemblage (4) en vue de réaliser une nouvelle pièce creuse (10), ces déplacements étant effectués par un bras robotisé (3) distinct dudit outillage d'injection (2).Applications : Tout domaine technique utilisant des pièces creuses en matière plastique, telles que réservoir, boîte, conduit, etc.
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE CREUSE EN MATIERE PLASTIQUE.
EQUIPEMENT METTANT EN îEUVRE CE PROCEDE ET
PIECE OBTENUE PAR CE PROCEDE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce creuse en matière plastique obtenue à partir d'au moins deux demi-coques, dans lequel on réalise, simultanément et dans un même outillage dnjection comportant au moins un jeu d'au moins trois empreintes fixes, l'injection des demi-coques dans au moins deux empreintes de moulage et l'assemblage, en vue de réaliser ladite pièce creuse, de 10 demi-coques préalablement injectées dans au moins une empreinte d'assemblage.
L'invention concerne également un équipement de fabrication mettant en oeuvre ledit procédé et une pièce creuse en matière plastique obtenue par ledit procédé.
On trouve ce type de pièces dans des domaines techniques divers et notamment dans 15 l'industrie automobile par exemple pour réaliser des réservoirs, des répartiteurs, des boîtes acoustiques, des conduits, etc. La fabrication d'une telle pièce est bien connue.
Habituellement, les deux demi-coques sont moulées dans un premier outillage puis démoulées et déplacées dans un deuxième outillage dans lequel elles sont assemblées pour former ladite pièce creuse. Cet assemblage peut être réalisé selon différents 20 procédés tels que par collage, soudure, emboîtement, clippage, agrafage, rivetage, vissage, surmoulage d'un joint, etc. en fonction du cahier des charges de la pièce. Ce procédé de fabrication nécessite l'utilisation de deux outillages distincts et des opérations de manutention des demi-coques d'un outillage à l'autre, cette manutention étant effectuée soit par un opérateur, soit par un robot. De ce fait, l'investissement 25 financier est lourd et pénalise le prix de revient de la pièce. De plus, le déplacement des demicoques dans un autre outillage nécessite des moyens d'indexage pour les repositionner l'une par rapport à l'autre, ce qui complique l'opération. Un contrôle de chaque pièce finie est alors obligatoire afin de vérifier sa conformité au cahier des charges, ce qui augmente encore son cot de fabrication.
Afin d'éviter une opération de reprise et pour supprimer un outillage, d'autres procédés de fabrication ont été imaginés. Ils permettent de réaliser, simultanément et dans un même outillage, les demi-coques et la pièce assemblée. Ces procédés 5 utilisent des empreintes mobiles en translation ou en rotation, comme décrit par exemple dans la publication US-A-5,221,538, pour supprimer toute manipulation des demi-coques entre les empreintes de moulage et d'assemblage. Néanmoins, ces procédés nécessitent un outillage spécifique, encombrant, complexe et sont d'un investissement financier très lourd. De plus, la complexité de l'outillage rend difficile 10 et très coteuse la réalisation de pièces compliquées et/ou d'outillages à empreintes multiples. Ces procédés nécessitent également une presse d'injection de taille plus importante que pour un moulage traditionnel du fait de la complexité de l'outillage.
Enfin, ces procédés ont des temps de cycle assez lents, ce qui pénalise la productivité. En conclusion, les pièces obtenues selon ces procédés ont un prix de 15 revient très élevé, souvent incompatible avec les contraintes du marché.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un nouveau procédé de fabrication plus simple et nettement plus économique de manière à garantir une pièce finie, précise et de bonne qualité, à un prix de revient compétitif, 20 ce procédé permettant d'utiliser un outillage simple, pouvant avoir des empreintes multiples, autorisant la réalisation de pièces complexes, et pouvant utiliser une presse d'injection de taille standard.
Dans ce but, linvention concerne un procédé de fabrication du genre indiqué en 25 préambule, caractérisé en ce qu'il comporte une étape qui consiste, lors de l'ouverture dudit outillage, à évacuer la pièce creuse obtenue dans l'empreinte d'assemblage et à déplacer les demi-coques injectées de leurs empreintes de moulage dans ladite empreinte d'assemblage en vue de réaliser une nouvelle pièce creuse, ces déplacements étant effectués par des moyens de préhension distincts dudit outillage d'injection. L'invention concerne également un équipement de fabrication caractérisé en ce quIl 5 comporte au moins un outillage d Injection pourvu au moins d'un jeu d'au moins trois empreintes fixes, au moins deux empreintes de moulage des demi-coques et au moins une empreinte d'assemblage des demi-coques après moulage pour réaliser ladite pièce creuse, et des moyens de préhension distincts dudit outillage d'injection et agencés pour, lors de l'ouverture dudit outillage d'injection, évacuer la pièce creuse 10 obtenue dans l'empreinte d'assemblage et déplacer les demi-coques injectées de leurs empreintes de moulage dans ladite empreinte d'assemblage en vue de réaliser une nouvelle pièce creuse.
L'invention concerne enfin une pièce creuse en matière plastique obtenue à partir d'au 15 moins deux demi-coques, caractérisée en ce qu'elle est issue du procédé de fabrication tel que défini ci-dessus.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemple non limitatifs, en 20 référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face d'un demi moule de l'outillage d'injection selon l'invention, à un jeu d'empreintes, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un autre outillage d'injection à empreintes multiples, - la figure 3A à 3F représentent schématiquement une partie des étapes du procédé de fabrication selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective d'une pièce creuse selon l'invention, et les figures 5A à 5C sont des vues de détail de trois formes de réalisation d'un joint surmoulé.
En référence aux figures 1 à 3, l'équipement de fabrication d'une pièce creuse 10 en matière plastique obtenue à partir d'au moins deux demicoques 11, 12 comporte un outillage dinjection 2, 2' et des moyens de préhension 3. L'outillage d'injection 2, 2' 10 est alimenté en matière plastique fondue sous pression par une presse d'injection 1 de type standard dont seul le plateau apparaît dans les figures 1 et 2. Selon les matières utilisées pour réaliser la pièce creuse 10, on pourra utiliser une presse dinjection 1 mono matière, bi-matière ou tri matière.
L'outillage dinjection 2, 2' est constitué de deux demi moules 2a, 2'a et 2b complémentaires, dont au moins l'un est mobile en translation par rapport à l'autre.
Les figures 1 et 2 illustrent, en vue de face, un des demi moules 2a, 2'a pour montrer les différentes empreintes 4, 5, 6. Dans la figure 1, le demi moule 2a comporte un seul jeu de trois empreintes 4, 5, 6 fixes alors que, dans la figure 2, le demi moule 2'a 20 comporte deux jeux de trois empreintes 4, 5, 6 fixes. On parle alors d'un moule multiempreintes. Dans les exemples illustrés, les empreintes 4, 5, 6 d'un même jeu sont alignées verticalement. Selon l'outillage d'injection 2 et la presse dnjection 1 associée, ces empreintes 4, 5, 6 peuvent être disposées différemment et par exemple alignées horizontalement, disposées en triangle, etc. 25 Chaque jeu de trois empreintes 4, 5, 6 comporte deux empreintes de moulage 5, 6 pour réaliser les demi-coques 11, 12 par injection et une empreinte d'assemblage 4 pour réaliser la pièce creuse 10 par assemblage de deux demi-coques 11, 12 préalablement injectées. Les empreintes de moulage 5, 6 comportent chacune une partie en creux Sa, 6b et une partie en relief 5b, 6a prévues respectivement dans les demi moules 2a, 2b. D'autres dispositions équivalentes peuvent être imaginées.
L'empreinte d'assemblage 4 comporte deux parties en creux 4a, 4b prévues respectivement dans les deux demi moules 2a, 2b.
Les moyens de préhension 3 associés à cet outillage dnjection 2 sont distincts de cet outillage et peuvent être constitués d'un ou de plusieurs bras robotisés. Ils ont pour fonction, après chaque opération d'injection et lorsque l'outillage 2 est ouvert, d'évacuer la pièce creuse 10 obtenue dans l'empreinte d'assemblage 4 et de déplacer 10 les demi-coques 11, 12 injectées de leurs empreintes de moulage 5, 6 dans l'empreinte d'assemblage 4. Pour ce faire, le bras robotisé 3 comporte un ou plusieurs organes de préhension 3a, 3b, 3c formés par exemple de vérins hydrauliques ou pneumatiques associés par exemple à des ventouses aspirantes. Dans les figures 3A à 3F, le bras robotisé 3 comporte trois organes de préhension 3a, 3b, 3c, dont un pour 15 chaque empreinte 4, 5, 6. Ainsi, ce bras robotisé 3 peut effectuer les différents déplacements simultanément. Dans l'hypothèse o ce bras robotisé 3 ne comporte qu'un ou deux organes de préhension 3a, les différents déplacements sont effectués l'un après l'autre selon un ordre prédéterminé. Il est évident que les trajectoires du bras robotisé 3 et de ses organes de préhension 3a, 3b, 3c sont optimisées pour 20 réduire les temps de cycle.
L'équipement de fabrication tel que décrit ci-dessus permet de mettre en ceuvre le procédé de fabrication selon l'invention, qui consiste à: 1. réaliser, simultanément et dans un même outillage d'injection 2 comportant au 25 moins trois empreintes 4, 5, 6, lInjection des demi- coques 11, 12 dans deux empreintes de moulage 5, 6 et l'assemblage de demi-coques 11, 12 préalablement injectées dans une empreinte d'assemblage 4, et 2. lors de l'ouverture de l'outillage d'injection 2, évacuer la pièce creuse 10 obtenue dans l'empreinte d'assemblage 4 et déplacer les demi-coques 11, 12 injectées de leurs empreintes de moulage 5, 6 dans l'empreinte d'assemblage 4 au moyen du bras robotisé 3, ces déplacements pouvant être effectués simultanément ou non, 3. refermer l'outillage d'injection 2 puis commencer un nouveau cycle.
Un exemple des déplacements du bras robotisé 3 est illustré aux figures 3A à 3F qui représentent schématiquement l'outillage d'injection 2 et le bras robotisé 3. Dans la figure 3A, l'outillage d'injection 2 est ouvert rendant accessibles les empreintes 4, 5, 6. Dans les empreintes 5, 6, les demi-coques 11, 12 ont été injectées et dans l'empreinte 4, la pièce creuse 10 a été réalisée par l'assemblage de deux demi-coques 10 11, 12 préalablement injectées. Ces trois opérations ont été effectuées simultanément quand l'outillage dinjection 2 était fermé. Dans la figure 3B, le bras robotisé 3 s'introduit entre les deux demi moules 2a, 2b pour prélever, dans ce cas simultanément, la pièce creuse 10 finie et les deux demi-coques 11, 12, par ces trois organes de préhension 3a, 3b, 3c qui se déplacent latéralement. Dans la figure 3C, 15 l'organe de préhension 3c qui porte la demi-coque 12 remonte pour la positionner en regard de la demi-coque 11 portée par l'organe de préhension 3b. Dans la figure 3D, le bras robotisé 3 remonte pour positionner les demi-coques 11, 12 en regard de l'empreinte d'assemblage 4. Dans la figure 3E, les organes de préhension 3b, 3c se sont déplacés latéralement dans des directions opposées pour placer les demi-coques 20 11, 12 dans les parties en creux 4a, 4b de l'empreinte d'assemblage 4. Dans la figure 3F, le bras robotisé 3 remonte pour sortir de l'outillage d'injection 2 et évacuer la pièce creuse 10 finie. Les deux demi moules 2a, 2b peuvent être refermés pour un nouveau cycle au cours duquel deux nouvelles demi- coques 11, 12 sont injectées et les demi-coques 11, 12 placées dans l'empreinte d'assemblage 4 sont assemblées pour 25 former une nouvelle pièce creuse 10 finie.
Ce procédé de fabrication permet, à chaque ouverture de l'outillage d'injection 2, de réaliser au moins une pièce creuse 10, dans le cas d'un outillage d'injection 2 à un jeu d'empreintes, ou plusieurs pièces creuses 10 simultanément, dans le cas d'un outillage d'injection 2 multiempreintes.
La pièce creuse 10 obtenue selon ce procédé de fabrication peut présenter des formes 5 diverses et avoir des applications variées dans différents domaines techniques. Un exemple de pièce creuse 10 est illustré à la figure 4 et comporte deux demi-coques 11 et 12 assemblées pour former par exemple un réservoir d'air pour un véhicule automobile. Les deux demicoques 11, 12 comportent chacune un rebord 13, 14 périphérique définissant entre eux une zone de jonction 15. Cette zone de jonction 15 10 peut présenter un profil d'auto-centrage, comme dans la figure 5B, facilitant le positionnement des demi-coques 11, 12 l'une par rapport à l'autre au moment de leur assemblage. En fonction des contraintes que doit subir la pièce creuse 10, cet assemblage peut être démontable ou non, étanche ou non, résister à des pressions plus ou moins importantes, etc. On choisira par exemple un assemblage par 15 emboîtement ou clippage de formes complémentaires prévues sur leurs rebords 13, 14, par soudure ou collage thermique de leurs rebords 13, 14 ou par tout autre moyen équivalent. On peut aussi choisir un assemblage par surmoulage d'un joint 16, 16', 16" 20 périphérique en matière plastique, qui peut être intérieur et logé dans la zone de jonction 15 comme dans les figures 5A et 5B ou extérieur et recouvrant la zone de jonction 15 ainsi que les rebords 13, 14 comme dans la figure 5C.
Dans la figure 5A, le joint 16 a une section en U inversé et est logé dans un 25 logement délimité par une rainure 17 prévue dans le rebord 13 et la paroi en regard du rebord 14. Dans la figure 5B, le joint 16' a une section sensiblement en queue d'aronde et débouche à l'extérieur des rebords 13, 14. Il est logé dans un logement délimité par deux rainures 17' et 18' prévues respectivement dans les rebords 13 et 14. Dans la figure 5C, le joint 16" a une section en C retourné, coiffe les rebords 13, - ç 14 et se referme dans des rainures extérieures 13', 14'. Ces rR 14' sont périphériques et délimitées entre les bourrelets des parois extérieures des demi-coques 11, 12. On les retrouve ég 5B. Ces rainures extérieures 13', 14' sont utiles dans la phase 5 coques 11, 12 puisqu'elles permettent de maintenir en positio ces demi-coques 11, 12 lors de l'injection du joint 16', déformation, l'empreinte d'assemblage 4 ayant des rebords c rainures extérieures 13', 14'. Ces figures 5A à 5C illustrent donnés à titre d'exemples non limitatifs. Ce joint 16, 161 10 présenter d'autres sections comme par exemple une section circulaire en totalité ou en partie, en I debout ou couché, en T c Les demi-coques 11, 12 peuvent être réalisées dans une mêm dans des matières plastiques différentes selon le cahier de cha 15 10. De même, dans le cas d'un assemblage par surmoulage, l être réalisé dans une des matières choisies pour les demi-coq autre matière plastique compatible chimiquement avec celle pour assurer une bonne cohésion. Cette combinaison de déterminée en fonction des conditions d'injection: vitesse, t 20 afin d'obtenir un joint 16, 16', 16" répondant, notamn d'étanchéité, de tenue à la pression interne et de résistance ai déformer les rebords 13, 14 des demi-coques 11, 12.
Le procédé de fabrication selon l'invention est applicable pot 25 matières plastiques. De plus, il permet l'introduction d'insert demi- coques 11, 12 ou avant l'assemblage de ces demi-c d'obtenir la pièce creuse 10, ces inserts pouvant être des emb des filtres, des organes filetés, etc. lmures extérieures 13', rebords 13, 14 et les alement dans la figure 'assemblage des demii les parois radiales de 6" afin d'éviter toute:omplémentaires à ces trois sections de joint 16" peut également carrée, rectangulaire, ouché, en X, etc. e matière plastique ou rges de la pièce creuse joint 16, 16', 16" peut is 11, 12 ou dans une es demi-coques 11, 12 iatières est également mpérature et pression, lent, aux contraintes, milieu ambiant, sans r un large éventail de avant l'injection des ques 11, 12 en vue uts de raccordement, Il ressort clairement de cette description que ce nouveau procédé de fabrication met en oeuvre un outillage dinjection 2, 2' simple et classique à empreintes 4, 5, 6 fixes, alimenté par une pression d'injection de type standard et combiné à un bras robotisé 3 assurant les déplacements des demi-coques 11, 12 injectées et de la pièce creuse 10. 5 Ce procédé permet de réaliser en temps masqué et à chaque cycle une nouvelle pièce creuse 10. Les avantages d'un tel procédé résident notamment dans sa simplicité, le cot réduit de l'investissement machine, l'optimisation des temps de cycle, la souplesse de fabrication, la qualité et la précision des pièces finies.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées.
Claims (18)
1. Procédé de fabrication d'une pièce creuse (10) en matière plastique obtenue à partir d'au moins deux demi-coques (11, 12), dans lequel on réalise, simultanément et dans 5 un même outillage d'injection (2, 2) comportant au moins un jeu d'au moins trois empreintes (4, 5, 6) fixes, linjection des demi-coques (11, 12) dans au moins deux empreintes de moulage (5, 6) et l'assemblage, en vue de réaliser ladite pièce creuse (10) de demi-coques (11, 12) préalablement injectées dans au moins une empreinte d'assemblage (4), caractérisé en ce quil comporte une étape qui consiste, lors de 10 l'ouverture dudit outillage d'injection (2, 2), à évacuer la pièce creuse (10) obtenue dans l'empreinte d'assemblage (4) et à déplacer les demi-coques (11, 12) injectées de leurs empreintes de moulage (5, 6) dans ladite empreinte d'assemblage (4) en vue de réaliser une nouvelle pièce creuse (10), ces déplacements étant effectués par des moyens de préhension (3) distincts dudit outillage d'injection (2, 2). 15
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outillage d'injection (2) comprend au moins deux jeux d'empreintes (4, 5, 6) de manière à réaliser simultanément au moins deux pièces creuses (10).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de préhension sont constitués d'au moins un bras robotisé (3).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation de la pièce creuse (10) obtenue et le déplacement des demi-coques (11, 12) dans l'empreinte 25 d'assemblage (4) sont effectués simultanément.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'empreinte d'assemblage (4), les demi-coques (11, 12) sont assemblées par une technique choisie dans le groupe comprenant au moins l'emboîtement, le clippage, la soudure, le il collage, au moyen de formes complémentaires ménagées dans leur zone de jonction (15), ces formes étant obtenues par lesdites empreintes de moulage (5, 6).
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'empreinte 5 d'assemblage (4), les demi-coques (11, 12) sont assemblées par l'injection d'un joint (16, 16', 16") en matière plastique dans un logement périphérique ménagé dans et/ou autour de leur zone de jonction (15), ce logement étant obtenu par lesdites empreintes de moulage (5, 6).
7. Procédé de fabrication selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit outillage d'injection (2, 2) est alimenté par une presse d'injection (1) de type standard, mono matière, bi-matière ou tri matière.
8. Equipement de fabrication d'une pièce creuse (10) en matière plastique obtenue à 15 partir d'au moins deux demi-coques (11, 12), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un outillage d'injection (2, 2) comportant au moins un jeu d'au moins trois empreintes (4, 5, 6) fixes, au moins deux empreintes de moulage (5, 6) des demicoques (11, 12) et au moins une empreinte d'assemblage (4) des demi-coques (11, 12) après moulage pour réaliser ladite pièce creuse (10), et des moyens de préhension (3) 20 distincts dudit outillage d'injection (2, 2) et agencés pour, lors de l'ouverture dudit outillage d'injection (2, 2), évacuer la pièce creuse (10) obtenue dans l'empreinte d'assemblage (4) et déplacer les demi-coques (11, 12) injectées de leurs empreintes de moulage dans ladite empreinte d'assemblage (4) en vue de réaliser une nouvelle pièce creuse (10).
9. Equipement selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit outillage d'injection (2) comprend au moins deux jeux d'empreintes (4, 5, 6) de manière à réaliser simultanément au moins deux pièces creuses (10).
10. Equipement selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de préhension sont constitués d'au moins un bras robotisé (3).
11. Equipement selon la revendication 8, caractérisé en 5 d'injection (2, 2) est alimenté par une presse d'injection (1) matière, bi-matière ou tri matière.
12. Pièce creuse (10) en matière plastique obtenue à partir coques (11, 12), caractérisée en ce qu'elle est issue du procé 10 l'une quelconque des revendications 1 à 7.
13. Pièce selon la revendication 12, caractérisée en ce que c 12) comporte un rebord (13, 14) périphérique définissant jonction (15).
ce que ledit outillage le type standard, mono J'au moins deux demidé de fabrication selon haque demi-coque (11, ,ntre eux une zone de s demicoques (11, 12) comprenant au moins i moyen de formes demi-coques (11, 12) tière plastique dans un jonction (15).
14. Pièce selon la revendication 13, caractérisée en ce que le sont assemblées par une technique choisie dans le groupe l'emboîtement, le clippage, la soudure, le collage, a' complémentaires prévues dans leur zone de jonction (15).
15. Pièce selon la revendication 13, caractérisé en ce que le sont assemblées par l'injection d'un joint (16, 16', 16") en m. logement périphérique prévu dans et/ou autour de leur zone de
16. Pièce selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit une section choisie dans le groupe comprenant au moi rectangulaire, circulaire en partie ou en totalité, en U, en I d couché, en X, en queue d'aronde, ce joint étant intérieur et 1< jonction (15), débouchant ou non sur une des faces de ladite pi joint (16, 16) présente as une forme carrée, ebout ou couché, en T gé dans ladite zone de èce creuse (10).
17. Pièce selon la revendication 15, caractérisée en ce que 1l une section sensiblement en forme de C, ce joint (16") étant c moins partiellement lesdits rebords (13, 14) et ladite zone de j dit joint (16") présente xtérieur et entourant au)nction (15).
haque demi-coque (11, léfinie par ledit rebord
18. Pièce selon la revendication 13, caractérisée en ce que c 12) comporte une rainure extérieure (13', 14) périphérique (13, 14).
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