WO2013167849A1 - Support de poincon pour machine de compactage - Google Patents

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WO2013167849A1
WO2013167849A1 PCT/FR2013/051046 FR2013051046W WO2013167849A1 WO 2013167849 A1 WO2013167849 A1 WO 2013167849A1 FR 2013051046 W FR2013051046 W FR 2013051046W WO 2013167849 A1 WO2013167849 A1 WO 2013167849A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
punch holder
cam path
punch
head
roller
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/051046
Other languages
English (en)
Inventor
Sébastien MALLET
Sylvain MOUTON
Philippe Mallaval
Original Assignee
Eurotab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eurotab filed Critical Eurotab
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Priority to EP13727634.1A priority patent/EP2846991A1/fr
Publication of WO2013167849A1 publication Critical patent/WO2013167849A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/08—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds carried by a turntable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06—Platens or press rams
    • B30B15/065—Press rams

Definitions

  • the present invention relates to the field of the manufacture of compacts from powders or granules in particular, and more particularly a compaction machine for forming such compacts by compaction or compression.
  • Compaction machines for making compacts by compaction are conventionally rotary presses equipped with a rotating central plate in which a plurality of through dies is formed.
  • On either side and facing each of the matrices are arranged lower and upper punches complementary to each other, and intended to be inserted into the corresponding matrix to compact the mixture it contains in order to form a compact.
  • the punches are provided with compaction ends whose surfaces define, with the walls of the matrix, a volume of containment of the mixture. During compaction, the punches are progressively brought closer to one another until reaching the predefined compaction volume.
  • punch holders which punch holders have a head that moves frictionally in cam paths with significant lubrication.
  • the punch holder within the meaning of the present invention is sometimes referred to as a "punch holder" by those skilled in the art.
  • punch holder and “punch holder” denote the piece extending from one end, designated head, to the opposite end, receiving the punch.
  • Punch supports are also known whose rollers roll in a guide rail by means of a head whose particular shape allows rolling in a cam path.
  • a description of this type of punch holders is available in the publication WO2010 / 007152 A1 of the applicant.
  • the lubrication of these systems is generally done using so-called "conventional" lubricants.
  • conventional lubricants are meant lubricating oils, lubricating greases, or any other lubricant that must be applied continuously or frequently. It is therefore understood that the aforementioned systems therefore use conventional lubricants which are distinguished in particular from a solid lubricant.
  • An object of the present invention is to provide a punch holder moving system that significantly reduces friction and wear of the contact areas in the cam path.
  • An object of the present invention is to provide a punch holder moving system which does not require any use of conventional lubricants on the elements allowing the displacement of said supports in guide portions without effort of the cam path and which requires only a very small amount of lubricant on the elements allowing the displacement of said supports in guide portions with effort of the cam path.
  • a punch holder for making compacts, said punch holder having a longitudinal axis and being adapted to be moved in the machine by translation along its longitudinal axis, said punch holder comprising a head intended to be guided. in a cam path of the machine, characterized in that the head has for this purpose:
  • a bearing surface adapted to slide against the cam path and shaped so as to come into contact with the cam path so that in the stationary position of the punch holder in the cam path, the reaction of the cam path on the head of the punch holder results in a force parallel to the longitudinal axis
  • a roller arranged to roll on the cam path during the displacement of the punch holder in guide portions with cam path force so that the reaction of the cam path on the punch holder result in a force parallel to the longitudinal axis.
  • the stationary punch holder is considered to eliminate any frictional forces that could generate a tangential component of the reaction force of the cam path on the punch holder.
  • the punch holder has an elongated body along the axis of displacement of the punch holder, having a constant orthogonal section.
  • the punch holder has an elongate body section having at least one, preferably four, straight sides parallel to the axis of axial displacement of the punch holder.
  • the punch holder has a head in the form of a piece of revolution or one or more pads.
  • the punch holder comprises two coaxial parallel rollers.
  • the punch support may comprise two centering bearings forming a cylinder on which the roller is arranged along a transverse axis.
  • the punch holder has a roller made from a stainless steel grade martensitic, preferably corresponding to the grade X39CrMo17-1, and having bearing bearings side manufactured in a polymer grade, preferably polyetheretherketone, the commercial designation being KETRON PEEK 1000.
  • the punch support has a head made from a martensitic stainless steel grade, preferably X105CrMo17.
  • the rolling roller of the punch holder protrudes from the sliding bearing surface.
  • the invention also relates to a cam path adapted to guide the punch holder and comprises:
  • a first guiding portion adapted to come into contact with the bearing surface of the head and allowing the frictional guidance of the head
  • a second guide portion adapted to serve as a raceway for the roller.
  • the cam path can be adapted to guide a punch holder in which the guide portions with effort represent 10% to 40% of a compaction cycle, and preferably 5% to 20% of a compaction cycle. .
  • the cam path may be adapted to guide a punch holder in which the movement of the punch holder in the portions guidance without effort is made without any use of conventional lubricant.
  • the cam path adapted to guide the punch support is made from a material, preferably polyethylene terephthalate (PET) marketed under the name ERTALYTE TX, and still more preferably polyethylene terephthalate added with a solid lubricant.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the second guide portion of the cam path adapted to serve as a rolling track for the roller has a stainless steel insert constituting the raceway, the martensitic stainless steel shade preferably X39CrMo17-1.
  • the method of using the punch and the cam makes it possible to manufacture compacts in a compacting machine.
  • compacts are made from the method of using the punch holder and the cam.
  • said compacts can be made from powders or granules.
  • Figure 1 is a three-dimensional representation of the punch holder.
  • Figure 2 is a three-dimensional representation in axial section of the punch holder.
  • Figure 3 is a three-dimensional representation of the punch holder in an effortless guide portion of the cam path.
  • Figure 4 is a three-dimensional representation in axial section of the punch holder in a guide portion with effort of the cam path.
  • FIG. 5 schematically illustrates the kinematics of the passage of the punch support from the effortless part to the effort part of the cam path.
  • a punch holder 2 carries a punch 4 at one of its ends.
  • the punch holder 2 has a head 6 at its opposite end and a body elongate along a longitudinal axis, which is parallel to the direction in which the punch 4 and its support 2 move relative to a molding die (not shown). during operation of the compacting machine (not shown).
  • the orthogonal section of the elongate body is constant, which allows said body elongated to slide in an axial guide (not shown) of the compaction machine during the movement of the punch.
  • the elongated body has four flats 3 (but it could include a different number), which are parallel to the longitudinal axis.
  • the axial guide in which the elongated body slides has a section of corresponding shape, which ensures the rotational locking of the punch holder 2.
  • the head 6 is a piece of revolution which has a bearing surface 8 smooth, that is to say devoid of sharp edges, able to slide only by friction (that is to say without rolling) against a cam track 20
  • the bearing surface 8 extends all around the head 6. It thus generally has a distal face 8a and a proximal face 8b each approximately in the shape of a spherical cap, the two distal and proximal faces joining together on the maximum diameter 8c of the head 6. It can be seen that the head 6 has a rectangular shaped lumen 10 located in the axis of the punch support and therefore in the central part of the distal face 8a of the bearing surface 8.
  • a roller 12 is positioned in line with the light 10 and this roller 12 protrudes from the distal face 8a of the bearing surface 8.
  • Different types of roller bearings can be used to realize the invention. for example a single roller, but also two coaxial parallel rollers can be used.
  • the roller 12 is a simple wheel made by bar turning which has no characteristic similar to that of ball bearings.
  • the cam path 20 provides a contact surface with the head 6 which is shaped such that in the stationary position of the punch holder 2 in the cam path 20, the reaction of the cam path 20 on the head 6 of the cam Punch holder 2 results in a force parallel to the longitudinal axis.
  • the contact surfaces between the head 6 and the cam path 20 are such that the cam path exerts on the head 6 forces whose resultant, if the head is not moving relative to the cam path, is parallel to the longitudinal axis.
  • the head 6 may also take other forms than a piece of revolution, for example it may have the shape of one or more pads which have a bearing surface 8 adapted to slide against the cam path 20, provided that the above condition must always be respected as the resultant of the forces exercised by the cam on the head is parallel to the longitudinal axis.
  • compaction takes place in four main phases of movement of the punches: filling, dosing, pre-compression and compression. It is also recalled that a machine has upper punches and lower punches, positioned in pairs facing each other to close a molding die of a compact and carried by opposite punch holders, whose heads move. in upper and lower cam paths.
  • the head 6 is shaped to contact the cam path 20 such that in the stationary position of the punch holder 2 in the cam path 20, the reaction of the cam path 20 on the The head 6 of the punch holder 2 has a resultant force parallel to the longitudinal axis.
  • the displacement by friction of the head 6 ensures a very low friction level thanks to a pair of material particularly suitable for limiting friction in this configuration.
  • the bearing surface 8 of the head 6, which is preferably manufactured in a stainless steel grade, slides substantially frictionlessly in the cam path 20 which is made of a polymer material shade limiting friction.
  • This pair of stainless steel / polymer material can reduce friction almost completely.
  • the best pair of materials for this type of application is a steel grade X105CrMo17 coupled to a polyethylene terephthalate (PET) polymer and marketed under the name ERTALYTE TX.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the polyethylene terephthalate is added with a solid lubricant well known to those skilled in the art. However, one could possibly consider in some cases, to dispense with the use of solid lubricant.
  • centering bearings 14 each comprise a cylindrical portion which join to form together a cylinder 15 whose interior volume receives a holding screw 16.
  • centering bearings 14 are held coaxially relative to each other along a transverse axis T through the screw 16 on which they are arranged.
  • the holding screw 16 makes it possible to secure the rolling roller 12 in a position centered with respect to the head 6 by means of the centering bearings 14.
  • the rolling roller 12 comprises an internal wall 17 which cooperates with the cylinder 15 formed by the centering bearings 14, according to a pivot axis connection T.
  • FIG. 3 shows the punch support 2 and the cam path 20, seen in axial section and in perspective in an effortless guide portion 22.
  • the cam path 20 has a profile adapted to receive the profile of the head 6.
  • the bearing surface 8 is in contact with the cam path 20 and the head moves in friction.
  • the roller 12 moves without contact or friction with the cam path 20, thanks to a groove 15 in said cam path having a depth greater than the height of projection of the roller relative to the distal surface of the surface support.
  • FIG. 4 shows the displacement configuration of the punch support 2 in a guide portion with effort of the cam path 20.
  • the force-guiding portions are guide portions of the cam path 20 where the compacting machine applies forces axial compaction or compression in order to compact the compacts to be produced.
  • the cam path is configured to transmit the compaction or compression forces to the punch support by the roller 12. More specifically, the roller 12 is adapted to transmit the compaction forces at the centering bearings 14, which bearings are arranged to transmit the forces to the screw 16 which is itself arranged to transmit said forces to the head 6 of the punch holder 2.
  • FIG. 5 shows an example of kinematics of a displacement of the punch support heads 6 in the cam path 20 whose profile is progressive.
  • This example shows a guide portion without effort 22 and a guide portion with effort 24 which comprises for example an inclined plane of progressive compression and a fixed plane of continuous compression.
  • the guide portions with effort represent 30% of a compaction cycle, but they could represent between 10% and 40% of a compaction cycle, or between 5% and 20% of a cycle. of compaction.
  • the centering bearings 14 are made of a polymeric material, while the roller 12 is preferably made of stainless steel.
  • the preferred grade for the roller 12 is X39CrMo17-1 and the preferred polymer grade for the bearings being a KETRON PEEK 1000 commercial polyetheretherketone.
  • Table 1 below describes the physical characteristics of the polymeric materials employed. With respect to the physical characteristics of the metallic materials used in the present invention, the chemical composition is given in Table 2 below.
  • the metal insert 18 has a lubrication point 18a which is at the beginning of the guide portion with effort 24 of the cam path 20.
  • This lubrication point 18a of the insert 18 must be very slightly lubricated in order to eliminate friction punching supports 2 when entering the guide portion with effort 24. Long-term tests have revealed that a quantity of one cubic centimeter of grease as a lubricant, applied every fourteen hours at the point of lubrication 18a, is sufficient to reduce friction effectively.
  • the metal insert 18 and the roller 12 are made from a grade of steel X39CrMo17-1.
  • other materials having very good performance in the limitation of friction could be used for the manufacture of these two elements.
  • the following pairs of materials could be chosen to further reduce friction to completely eliminate all lubrication; Raw Teflon / stainless steel, raw teflon / glass, raw Teflon / ceramic, glass / stainless steel, ceramic / stainless steel, ceramic / ceramic or technical polymer (Techtron) / stainless steel.
  • punch holder 2 Various arrangements and variants of the punch holder 2 described above can also be envisaged depending on compact manufacturing constraints. individuals.
  • shape and arrangement of the punch head 6, the cam path geometry, or the choice of materials can be varied.

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Abstract

L'invention concerne un support de poinçon (2) d'une machine de compactage pour fabriquer des compacts, ledit support de poinçon comprenant une tête (6) destinée à être guidée dans un chemin de came (20) de la machine, caractérisé en ce que la tête (6) possède à cet effet : - une surface d'appui (8) apte à glisser contre le chemin de came (20) et conformée de manière à entrer en contact avec le chemin de came (20), - un galet de roulement (12) agencé pour rouler sur le chemin de came (20) pendant le déplacement du support de poinçon (2) dans des portions de guidage avec effort du chemin de came (20). L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un tel support de poinçon ainsi qu'un compact obtenu par un tel procédé.

Description

Support de poinçon pour machine de compactage
La présente invention concerne le domaine de la fabrication de compacts à partir de poudres ou de granulés notamment, et plus particulièrement une machine de compactage pour former de tels compacts par compaction ou compression.
Les machines de compactage pour fabriquer des compacts par compaction sont classiquement des presses rotatives dotées d'un plateau central rotatif dans lequel est ménagée une pluralité de matrices traversantes. De part et d'autre et en regard de chacune des matrices sont agencés des poinçons inférieur et supérieur complémentaires l'un de l'autre, et destinés à s'insérer dans la matrice correspondante pour venir compacter le mélange qu'elle contient afin de former un compact. Les poinçons sont dotés d'extrémités de compaction dont les surfaces définissent, avec les parois de la matrice, un volume de confinement du mélange. Pendant le compactage, les poinçons sont progressivement rapprochés l'un de l'autre jusqu'à atteindre le volume de compaction prédéfini.
Ces machines de compactage fonctionnent selon un cycle de compaction se décomposant comme suit : après une phase de remplissage de la matrice avec le mélange de composés, le poinçon inférieur remonte légèrement afin d'effectuer une phase de dosage, puis les poinçons inférieur et supérieur se rapprochent l'un de l'autre pendant une phase de compaction ou compression pendant laquelle les poinçons imposent progressivement une contrainte forte sur le mélange de manière à former un compact au volume désiré. S'ensuit alors une étape d'éjection, au cours de laquelle le compact est éjecté des matrices.
Pour réaliser un tel cycle de compaction, il est connu d'utiliser des poinçons maintenus par des supports de poinçons, lesquels supports de poinçons possèdent une tête qui se déplace en friction dans des chemins de came avec une lubrification importante. Le support de poinçon au sens de la présente invention est quelquefois désigné "porte poinçon" par les spécialistes du domaine technique. Dans la présente description, "support de poinçon" et "porte poinçon" désignent la pièce s'étendant d'une extrémité, désignée tête, à l'extrémité opposée, recevant le poinçon.
Le déplacement des supports de poinçon par friction de leur tête, dans toutes les phases de réalisation du compact, présente l'inconvénient d'user rapidement les cames et les têtes de support de poinçon. De ce fait, une lubrification est nécessaire pour éviter la détérioration et le grippage de tels systèmes.
On connaît par ailleurs des supports de poinçon dont les galets roulent dans un rail de guidage au moyen d'une tête dont la forme particulière permet le roulement dans un chemin de came. Une description de ce type de supports de poinçon est disponible dans la publication WO2010/007152 A1 de la demanderesse. Pour limiter les frottements, de tels systèmes nécessitent d'être lubrifiés ou graissés en permanence. La lubrification de ces systèmes se fait généralement à l'aide de lubrifiants dits « classiques ». On entend par lubrifiants classiques, les huiles de lubrification, les graisses lubrifiantes, ou tout autre lubrifiant qui doit être appliqué en permanence ou de manière fréquente. On comprend donc que les systèmes susmentionnés utilisent donc des lubrifiants classiques qui se distinguent notamment d'un lubrifiant solide.
Un but de la présente invention est de fournir un système de déplacement des supports de poinçon qui permette de réduire considérablement les frottements et l'usure des zones de contact dans le chemin de came.
Un but de la présente invention est de fournir un système de déplacement des supports de poinçon qui ne nécessite aucune utilisation de lubrifiants classiques sur les éléments permettant le déplacement desdits supports dans des portions de guidage sans effort du chemin de came et qui ne nécessite qu'une très faible quantité de lubrifiant sur les éléments permettant le déplacement desdits supports dans des portions de guidage avec effort du chemin de came.
A cette fin, on propose un support de poinçon pour fabriquer des compacts, ledit support de poinçon ayant un axe longitudinal et étant destiné à être déplacé dans la machine par translation selon son axe longitudinal, ledit support de poinçon comprenant une tête destinée à être guidée dans un chemin de came de la machine, caractérisé en ce que la tête possède à cet effet :
- d'une part, une surface d'appui apte à glisser contre le chemin de came et conformée de manière à entrer en contact avec le chemin de came de telle sorte qu'en position immobile du support de poinçon dans le chemin de came, la réaction du chemin de came sur la tête du support de poinçon ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal,
- d'autre part, un galet de roulement agencé pour rouler sur le chemin de came pendant le déplacement du support de poinçon dans des portions de guidage avec effort du chemin de came de manière que la réaction du chemin de came sur le support de poinçon ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal.
Dans la définition ci-dessus, on considère le support de poinçon immobile pour éliminer les éventuelles forces de frottement qui pourraient engendrer une composante tangentielle de la force de réaction du chemin de came sur le support de poinçon.
Des aspects préférés mais non limitatifs du support de poinçon ci-dessus sont les suivants :
Dans un premier mode de réalisation, le support de poinçon possède un corps allongé selon l'axe de déplacement du support de poinçon, ayant une section orthogonale constante.
Selon une variante de l'invention, le support de poinçon a une section de corps allongé possédant au moins un, de préférence quatre, côtés rectilignes parallèles à l'axe de déplacement axial du support de poinçon.
Dans un autre mode de réalisation, le support de poinçon possède une tête prenant la forme d'une pièce de révolution ou encore d'un ou plusieurs patins.
Dans un autre mode de réalisation, le support de poinçon comprend deux galets de roulement parallèles coaxiaux.
Avantageusement, le support de poinçon peut comporter deux paliers de centrage formant un cylindre sur lequel le galet de roulement est agencé selon un axe transversal.
Dans un autre mode de réalisation, compatible avec les précédents, le support de poinçon possède un galet de roulement fabriqué à partir d'une nuance d'acier inoxydable martensitique, correspondant de préférence à la nuance X39CrMo17-1 , et comportant des paliers de maintien latéral fabriqués dans une nuance de polymère, de préférence en polyétheréthercétone, la désignation commerciale étant KETRON PEEK 1000.
Dans une variante avantageuse de ce mode de réalisation, le support de poinçon a une tête fabriquée à partir d'une nuance d'acier inoxydable martensitique, de préférence X105CrMo17.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le galet de roulement du support de poinçon fait saillie de la surface d'appui glissant.
L'invention a encore pour objet un chemin de came adapté pour guider le support de poinçon et comporte :
une première portion de guidage apte à entrer en contact avec la surface d'appui de la tête et permettant le guidage par friction de la tête et
- une deuxième portion de guidage apte à servir de piste de roulement pour le galet de roulement.
Avantageusement, le chemin de came peut être adapté pour guider un support de poinçon dans lequel les portions de guidage avec effort représentent 10 % à 40% d'un cycle de compaction, et de préférence 5% à 20% d'un cycle de compaction.
De manière avantageuse, le chemin de came peut être adapté pour guider un support de poinçon dans lequel le déplacement du porte poinçon dans les portions de guidage sans effort se fait sans aucune utilisation de lubrifiant classique.
Dans une variante avantageuse de ce mode de réalisation, le chemin de came adapté pour guider le support de poinçon est fabriqué à partir d'un matériau, de préférence en polyéthylènetéréphtalate (PET) commercialisé sous le nom ERTALYTE TX, et encore de préférence en polyéthylènetéréphtalate additionné d'un lubrifiant solide.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, la deuxième portion de guidage du chemin de came apte à servir de piste de roulement pour le galet de roulement comporte un insert en acier inoxydable constituant la piste de roulement, la nuance d'acier inoxydable martensitique étant de préférence X39CrMo17-1 .
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé d'utilisation du poinçon et de la came permettent de fabriquer des compacts dans une machine de compactage.
Dans un autre mode de réalisation, des compacts sont fabriqués à partir du procédé d'utilisation du support de poinçon et de la came.
Avantageusement, lesdits compacts peuvent être fabriqués à partir de poudres ou de granulés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une représentation tridimensionnelle du support de poinçon. La figure 2 est une représentation tridimensionnelle en coupe axiale du support de poinçon.
La figure 3 est une représentation tridimensionnelle du support de poinçon dans une portion de guidage sans effort du chemin de came.
La figure 4 est une représentation tridimensionnelle en coupe axiale du support de poinçon dans une portion de guidage avec effort du chemin de came.
La figure 5 illustre schématiquement la cinématique du passage du support de poinçon de la partie sans effort à la partie avec effort du chemin de came.
Sur la figure 1 , un support de poinçon 2 porte un poinçon 4 à l'une de ses extrémités. Le support de poinçon 2 comporte une tête 6 à son extrémité opposée et un corps allongé selon un axe longitudinal, qui est parallèle à la direction selon laquelle le poinçon 4 et son support 2 se déplacent par rapport à une matrice de moulage (non représentée) pendant le fonctionnement de la machine de compactage (non représentée).
La section orthogonale du corps allongé est constante, ce qui permet audit corps allongé de coulisser dans un guide axial (non représenté) de la machine de compactage pendant le mouvement du poinçon. Dans le mode de réalisation représenté, le corps allongé comporte quatre méplats 3 (mais il pourrait en comporter un nombre différent), qui sont parallèles à l'axe longitudinal. Le guide axial dans lequel coulisse le corps allongé possède une section de forme correspondante, ce qui assure le blocage en rotation du support de poinçon 2.
La tête 6 est une pièce de révolution qui possède une surface d'appui 8 lisse, c'est à dire dépourvue d'arêtes vives, apte à glisser uniquement par frottement (c'est à dire sans roulement) contre un chemin de came 20. La surface d'appui 8 s'étend tout autour de la tête 6. Elle présente donc globalement une face distale 8a et une face proximale 8b chacune approximativement en forme de calotte sphérique, les deux faces distale et proximale se rejoignant sur le diamètre maximal 8c de la tête 6. On voit que la tête 6 possède une lumière 10 de forme rectangulaire située dans l'axe du support de poinçon et donc dans la partie centrale de la face distale 8a de la surface d'appui 8.
Un galet de roulement 12 est positionné au droit de la lumière 10 et ce galet de roulement 12 fait saillie par rapport à la face distale 8a de la surface d'appui 8. Différents types de galets de roulements peuvent être utilisés pour réaliser l'invention, par exemple un galet simple, mais aussi deux galets de roulement parallèles coaxiaux peuvent être employés. Dans l'exemple présentement décrit, le galet 12 est une simple roue réalisée par décolletage qui ne comporte aucune caractéristique similaire à celle des roulements à billes.
Le chemin de came 20 offre une surface de contact avec la tête 6 qui est conformée de manière à ce qu'en position immobile du support de poinçon 2 dans le chemin de came 20, la réaction du chemin de came 20 sur la tête 6 du support de poinçon 2 ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal. En d'autres termes, les surfaces de contact entre la tête 6 et le chemin de came 20 sont telles que le chemin de came exerce sur la tête 6 des forces dont la résultante, si la tête n'est pas en mouvement par rapport au chemin de came, est parallèle à l'axe longitudinal. Le fait de considérer l'état immobile de la tête 6 permet d'éliminer les forces de friction qui bien que minimes, ajoutent une composante tangentielle aux forces exercées par le chemin de came sur la tête 6.
La tête 6 peut aussi prendre d'autres formes qu'une pièce de révolution, par exemple elle peut avoir la forme d'un ou plusieurs patins qui possèdent une surface d'appui 8 apte à glisser contre le chemin de came 20, à condition que soit toujours respectée la condition précitée que la résultante des forces exercées par le chemin de came sur la tête soit parallèle à l'axe longitudinal.
On ne décrira pas ici le fonctionnement d'une machine de compactage, supposé connu de l'homme du métier. On rappelle néanmoins que le compactage se déroule en quatre phases principales de mouvement des poinçons : le remplissage, le dosage, la pré-compression et la compression. On rappelle également qu'une machine possède des poinçons supérieurs et des poinçons inférieurs, positionnés deux à deux en vis-à-vis pour fermer une matrice de moulage d'un compact et portés par des supports de poinçon opposés, dont les têtes se déplacent dans des chemins de came supérieur et inférieur.
Au cours des phases de remplissage, de dosage et d'éjection des poinçons supérieurs et inférieurs, les chemins de came exercent sur chaque tête 6 de support de poinçon un niveau faible de pression. Cette portion des chemins de came est appelée portion de guidage sans effort 22. Ainsi, lorsqu'une tête 6 se déplace dans une portion de guidage sans effort 22, elle glisse en friction contre le chemin de came 20 sans aucune utilisation de lubrifiant classique.
Comme indiqué précédemment, la tête 6 est conformée de manière à entrer en contact avec le chemin de came 20 de telle sorte qu'en position immobile du support de poinçon 2 dans le chemin de came 20, la réaction du chemin de came 20 sur la tête 6 du support de poinçon 2 ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal.
Le déplacement par friction de la tête 6 assure un niveau de frottement très faible grâce à un couple de matériau particulièrement adapté pour limiter les frottements dans cette configuration. En effet, la surface d'appui 8 de la tête 6, qui est fabriquée préférentiellement dans une nuance d'acier inoxydable, glisse pratiquement sans frottement dans le chemin de came 20 qui est fabriqué dans une nuance de matière polymère limitant les frottements. Ce couple de matériau acier inoxydable / polymère permet de réduire presque totalement les frottements. Le couple de matériaux le plus performant pour ce type d'application est un acier de nuance X105CrMo17 couplé à un polymère de type polyéthylènetéréphtalate (PET) et commercialisé sous le nom ERTALYTE TX. Dans l'exemple ici décrit, le polyéthylènetéréphtalate est additionné d'un lubrifiant solide bien connu de l'homme du métier. Toutefois, on pourrait éventuellement envisager dans certains cas, de se passer de l'utilisation de lubrifiant solide.
Comme montré à la figure 2, on voit que le galet de roulement 12 est maintenu dans une position centrée par rapport à la lumière 10 grâce à deux paliers de centrage 14. Ces paliers de centrage 14 comportent chacun une partie cylindrique qui se rejoignent pour former ensemble un cylindre 15 dont le volume intérieur reçoit une vis de maintien 16.
Ainsi, les paliers de centrage 14 sont maintenus coaxialement l'un par rapport à l'autre selon un axe transversal T par l'intermédiaire de la vis 16 sur laquelle ils sont agencés. La vis de maintien 16 permet d'assujettir le galet de roulement 12 dans une position centrée par rapport à la tête 6 au moyen des paliers de centrage 14. Le galet de roulement 12 comporte une paroi interne 17 qui coopère avec le cylindre 15 formé par les paliers de centrage 14, selon une liaison pivot d'axe T.
La figure 3 montre le support de poinçon 2 et le chemin de came 20, vus en coupe axiale et en perspective dans une portion de guidage sans effort 22. Le chemin de came 20 a un profil adapté pour recevoir le profil de la tête 6. Dans cette partie de guidage sans effort 22, la surface d'appui 8 est en contact avec le chemin de came 20 et la tête se déplace en friction. Le galet de roulement 12 se déplace sans contact ni frottement avec le chemin de came 20, grâce à une gorge 15 ménagée dans ledit chemin de came ayant une profondeur plus grande que la hauteur de saillie du galet par rapport à la face distale de la surface d'appui.
La figure 4 présente la configuration de déplacement du support de poinçon 2 dans une portion de guidage avec effort du chemin de came 20. Les portions de guidage avec effort sont des portions de guidage du chemin de came 20 où la machine de compactage applique des efforts de compaction ou compression axiaux dans le but de compacter les compacts à réaliser.
Dans ces portions de guidage avec effort du chemin de came 20, un insert métallique 18 complémentaire, de préférence en acier inoxydable X39CrMo17-1 , est inséré dans la gorge du chemin de came 20, pour servir de piste de roulement au galet de roulement 12 agencé pour rouler sans frottement, ou avec des frottements négligeables, et permet le déplacement et le guidage par roulement de la tête 6 de manière que la réaction du chemin de came sur le support de poinçon ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal.
Ainsi, dans les portions de guidage avec effort, on comprend que le chemin de came est configuré pour transmettre les efforts de compaction ou compression au support de poinçon par le galet de roulement 12. Plus spécifiquement, le galet de roulement 12 est adapté pour transmettre les efforts de compaction aux paliers de centrage 14, lesquels paliers sont agencés pour transmettre les efforts à la vis 16 qui est elle-même agencée pour transmettre lesdits efforts à la tête 6 du support de poinçon 2.
Dans cette portion de guidage avec effort de compaction, la surface d'appui 8 de la tête 6 n'est plus en contact avec le chemin de came 20, grâce au fait que la piste de roulement formée par l'insert est moins profonde que la hauteur de saillie du galet de roulement 12 par rapport à la face distale 8a de la surface d'appui 8.
La figure 5 présente un exemple de cinématique d'un déplacement des têtes 6 de support de poinçon 2 dans le chemin de came 20 dont le profil est évolutif. Cet exemple montre une portion de guidage sans effort 22 et une portion de guidage avec effort 24 qui comporte par exemple un plan incliné de mise en compression progressive et un plan fixe de compression continue.
Dans l'exemple, les portions de guidage avec effort représentent 30 % d'un cycle de compaction, mais elles pourraient représenter entre 10 % et 40 % d'un cycle de compaction, ou encore entre 5 % et 20 % d'un cycle de compaction.
De manière à supprimer presque totalement les frottements entre les paliers de centrage 14 et le galet de roulement 12, les paliers de centrage 14 sont fabriqués dans un matériau polymère, alors que le galet de roulement 12 est de préférence en acier inoxydable.
La nuance préférée pour le galet de roulement 12 est X39CrMo17-1 et la nuance du polymère préféré pour les paliers étant un polyétheréthercétone de désignation commerciale KETRON PEEK 1000. Le tableau 1 ci-dessous décrit les caractéristiques physiques des matériaux polymères employés. Pour ce qui concerne les caractéristiques physiques des matériaux métalliques utilisés dans la présente invention, la composition chimique est donnée dans le tableau 2 ci- dessous.
Figure imgf000010_0001
Tableau 1 Composition chimique
X39CrMo17-1 X105CrMo17 % / masse
C 0.33 - 0.45 0.95 - 1 .20
Cr 15.50 - 17.50 16.00 - 18.00
Si < 1 .00 < 1 .00
Mo 0.80 - 1 .30 0.40 - 0.80
Mn <1 .50 < 10
S < 0.015 < 0.015
Ni <1 .00 <1 .00
Tableau 2
L'insert métallique 18 comporte un point de graissage 18a qui se trouve au début de la portion de guidage avec effort 24 du chemin de came 20. Ce point de graissage 18a de l'insert 18 doit être très légèrement lubrifié afin de supprimer les frottements des supports de poinçon 2 lors de leur entrée dans la portion de guidage avec effort 24. Des essais de longue durée ont révélé qu'une quantité d'un centimètre cube de graisse comme lubrifiant, appliqué toutes les quatorze heures au niveau du point de graissage 18a, suffit à réduire les frottements de manière efficace.
Comme mentionné plus haut, l'insert métallique 18 et le galet de roulement 12 sont fabriqués à partir d'une nuance d'acier X39CrMo17-1 . Toutefois, d'autres matériaux ayant de très bonnes performances quant à la limitation des frottements pourraient être utilisés pour la fabrication de ces deux éléments. Notamment, les couples de matériaux suivants pourraient être choisis afin de réduire encore les frottements jusqu'à supprimer totalement toute la lubrification; Téflon brut / inox, téflon brut / verre, téflon brut / céramique, verre / inox, céramique / inox, céramique / céramique ou encore polymère technique (Techtron) / inox.
Divers aménagements et variantes du support de poinçon 2 décrit ci-dessus sont par ailleurs envisageables en fonction de contraintes de fabrication de compacts particuliers. A titre d'exemple, la forme et la disposition de la tête 6 de poinçon, la géométrie du chemin de came 20 ou le choix des matériaux peuvent être modifiés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Support de poinçon (2) d'une machine de compactage pour fabriquer des compacts, ledit support de poinçon (2) ayant un axe longitudinal et étant destiné à être déplacé dans la machine par translation selon son axe longitudinal, ledit support de poinçon (2) comprenant une tête (6) destinée à être guidée dans un chemin de came (20) de la machine, caractérisé en ce que la tête (6) possède à cet effet :
- d'une part, une surface d'appui (8) apte à glisser contre le chemin de came (20) et conformée de manière à entrer en contact avec le chemin de came (20) de telle sorte qu'en position immobile du support de poinçon (2) dans le chemin de came (20), la réaction du chemin de came (20) sur la tête (6) du support de poinçon (2) ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal,
- d'autre part, un galet de roulement (12) agencé pour rouler sur le chemin de came (20) pendant le déplacement du support de poinçon (2) dans des portions de guidage avec effort du chemin de came (20) de manière que la réaction du chemin de came (20) sur le support de poinçon (2) ait pour résultante une force parallèle à l'axe longitudinal.
2. Support de poinçon (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le support de poinçon (2) possède un corps allongé selon l'axe de déplacement du support de poinçon (2), ayant une section orthogonale constante.
3. Support de poinçon (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du corps allongé possède au moins un, de préférence quatre, côtés rectilignes parallèles à l'axe de déplacement axial du support de poinçon (2).
4. Support de poinçon (2) selon l'une des revendications 1 à 3, dont la tête (6) a une forme de révolution.
5. Support de poinçon (2) selon la revendication 1 à 4 comprenant deux galets de roulement (12) parallèles coaxiaux.
6. Support de poinçon (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support de poinçon (2) comporte deux paliers de centrage (14) formant un cylindre (15) sur lequel le galet de roulement (12) est agencé selon un axe transversal (T).
7. Support de poinçon (2) selon la revendication 1 à 6, dont le galet de roulement (12) est fabriqué à partir d'une nuance d'acier inoxydable martensitique dont la nuance correspond de préférence à X39CrMo17-1 , et comportant les paliers de centrage (14) fabriqués dans une nuance de polymère, de préférence en polyétheréthercétone.
8. Support de poinçon (2) selon la revendication 1 à 7, dont la tête (6) est fabriquée à partir d'une nuance d'acier inoxydable, de préférence en X105CrMo17.
9. Support de poinçon (2) selon la revendication 1 à 8, dont le galet de roulement (12) fait saillie de la surface d'appui glissant (8).
10. Chemin de came (20) adapté pour guider un support de poinçon (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte :
une première portion de guidage apte à entrer en contact avec la surface d'appui (8) de la tête (6) et permettant le guidage par friction de la tête (6) et ;
une deuxième portion de guidage apte à servir de piste de roulement pour le galet de roulement (12).
11 . Chemin de came (20) adapté pour guider un support de poinçon (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les portions de guidage avec effort représentent 10 % à 40% d'un cycle de compaction, et de préférence 5% à 20% d'un cycle de compaction.
12. Chemin de came (20) adapté pour guider un support de poinçon (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le déplacement du porte poinçon dans les portions de guidage sans effort se fait sans aucune utilisation de lubrifiant classique.
13. Chemin de came (20) adapté pour guider un support de poinçon (2) selon l'une des revendications 10 à 12 dans lequel le matériau utilisé pour fabriquer le chemin de came (20) est un matériau polymère, de préférence en polyéthylènetéréphtalate (PET), et encore de préférence en polyéthylènetéréphtalate additionné d'un lubrifiant solide.
14. Chemin de came (20) adapté pour guider un support de poinçon (2) selon l'une des revendications 10 à 13 caractérisé en ce que la deuxième portion de guidage apte à servir de piste de roulement pour le galet de roulement (12) comporte un insert complémentaire (18) en acier inoxydable, la nuance étant de préférence en X39CrMo17-1 .
15. Procédé d'utilisation du support de poinçon (2) et du chemin de came (20) selon les revendications 1 à 14 pour fabriquer des compacts dans une machine de compactage.
16. Compacts susceptibles d'être fabriqués selon le procédé de la revendication
15.
17. Compacts selon la revendication précédente, lesdits compacts sont fabriqués à partir de poudres ou de granulés.
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