"Dispositif pour produire la rotation d'un élément
de machine et pour le déplacer dans le sens axial".
Les machines à injection comprennent souvent un cylindre creux ou fourreau et une vis montée à rotation et à déplacement axial dans celui-ci , à l'aide de laquelle la matière synthétique à mouler peut être plastifiée et ensuite refoulée dans un moule à compression à travers une buse . L'extrémité de la vis distante de la buse est réunie à un dispositif de commande à l'aide duquel peuvent être engendrés , alternativement ou simultanément , un mouvement de rotation et un déplacement axial.
Les dispositifs de commande connus de cette sorte comportent un cylindre hydraulique à l'aide duquel un piston aligné avec la vis peut être déplacé dans le sens longitudinal de cette dernière . Le piston est réuni à une arbre monté à rotation et à coulissement , muni par exemple d'un pignon qui engrène avec le pignon d'un moteur électrique ou hydraulique.
Lors de la plastification , la matière à mouler plastifiée s'accumule en amont de la buse. Par suite , la vis , tout en tournant , est repoussée graduellement vers l'arrière , à l'écart de la buse , en direction du dispositif de commande.
Il s'ensuit que de grands efforts axiaux sont transmis à l'arbre du dispositif de commande. Ceux-ci sont absorbés , dans les dispositifs de commande connus , par un palier de butée , qui
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constructions connues , ce palier de butée doit aussi transmettre l'effort grâce auquel la vis est repoussée vers l'avant lors du refoulement de la masse à mouler dans le moule à pression. Ce palier de butée doit pouvoir absorber des efforts très importants , présenter des dimensions importantes et posséder une grande robustesse . Ce palier entraîne donc une augmentation notable du coût de la machine .
L'invention a dès lors pour but d'établir un dispositif convenant pour produire la rotation et le coulissement d'une vis , dispositif qui n'exige pas de paliers de butée pour l'absorption des efforts qui s'exercent sur la vis lors de la plastification . L'invention.vise à faire en sorte que ce dispositif convienne non seulement pour la commande d'une vis , mais aussi pour la commande d'autres éléments de machines appelés à être entraînés en rotation et déplacés dans le sens axial.
L'invention concerne donc un dispositif servant à en-. traîner en rotation et à déplacer dans le sens axial , alternativement ou simultanément , un élément de machine monté à rotation et à coulissement , ce dispositif comprenant un moteur et un cylindre creux , dans lequel coulisse un piston .
Suivant l'invention , ce dispositif est caractérisé en ce que le piston est pourvu d'un organe de liaison servant à le réunir rigidement à l'élément de machine , ainsi que d'une cavité longitudinale dont l'extrémité tournée vers l'organe de liaison est obturée de façon étanche vis-à-vis de l'extérieur, tandis que dans son autre extrémité pénètre un arbre d'entraînement solidaire du moteur , arbre qui présente à son extrémité tournée vers l'organe de liaison un premier tronçon de garniture qui forme un joint à glissement étanche avec la surface intérieure du piston et , à proximité de son extrémité réunie au moteur , un second tronçon de garniture, lequel forme , avec le cylindre creux ou un élément fixé rigidement à celui-ci , un joint à glissement étanche ;
en ce que le piston et l'arbre d'entraînement présentent , entre les deux tronçons de garniture de ce dernier , des organes d'accouplement qui réunissent le piston et l'arbre d'entraînement d'une manière non-rotative mais à coulissement relatif ; en ce que l'arbre d'entraînement est pourvu d'un conduit qui relie un premier raccord hydraulique
au tronçon terminal , côté organe de liaison , de la cavité longitudinale du piston ; et en ce qu'il est prévu un deuxième raccord hydraulique, qui débouche dans le cylindre creux entre le second tronçon de garniture et l'extrémité , tournée vers celui-ci , de la surface de glissement du piston.
L'objet de l'invention sera exposé d'une manière détaillée en se référant à un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé . L'unique figure de ce dessin représente une coupe longitudinale d'un dispositif d'entraînement servant à produire un mouvement de rotation et un mouvement de translation axiale. Il convient de remarquer à ce propos que , pour des raisons de mise en page , le dispositif a été représenté dans le dessin avec un axe longitudinal vertical. Par contre, dans les machines à injection , les vis et , par conséquent,
les dispositifs d'entraînement , sont généralement disposés de telle manière que leurs axes sont orientés horizontalement.
Le dispositif de commande représenté dans la figure unique du dessin annexé fait partie d'une machine à injection. Celle-ci comprend une vis 1 , montée et guidée à rotation et
à coulissement dans un cylindre creux ou fourreau , non représenté . A une extrémité du fourreau est fixée une buse . Son autre extrémité est réunie par un tube de liaison 16 au cylindre creux 2 du dispositif de commande . Le cylindre creux 2
est d'autre part fixé à un élément non représenté du bâti de
la machine . L'autre extrémité du cylindre creux 2 est fixée
à un raccord d'accouplement 12 , auquel est d'autre part fixé
un moteur électrique ou hydraulique 13. Le cylindre creux est pourvu d'un alésage de part en part qui présente à son extrémité tournée vers le moteur 13 un tronçon plus long 2a , et à
son autre extrémité, un tronçon plus court et quelque peu plus étroit 2b.
Dans l'extrémité du cylindre creux 2 tournée vers le moteur 13 est inséré un manchon 10 dans le tronçon 2a de l'alésage longitudinal 2a , 2b , ce manchon étant assujetti au cylindre creux 2 par des moyens de fixation non représentés . Le manchon 10 présente sur sa face extérieure deux rainures annulaires non désignées par des chiffres de référence , dans lesquelles sont disposés des joncs de garniture servant à l'étanchéification . Le manchon 10 est pourvu extérieurement et intérieurement , dans la zone comprise entre les deux joncs de garniture , de rainures annulaires , respectivement 10a et lOb. Les deux rainures annulaires 10a , 10b communiquent entre elles par quelques forures radiales 10c. Le corps du cylindre creux
2 est muni d'un orifice 9 débouchant dans la rainure annulaire
10a et formant un premier raccord hydraulique, qui peut être relié à une canalisation hydraulique.
La cavité centrale du manchon 10 présente une partie élargie 10d du côté tourné vers le moteur i3 . Dans celle-ci
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extérieurement et intérieurement de rainures annulaires , dans chacune desquelles est disposé un jonc de garniture servant à l'étanchéification. La face en bout tournée vers le moteur 13 , de la bague 11 , est appliquée contre un segment de surface du raccord d'accouplement 12.
Dans le cylindre creux 2 est disposé un piston 5 , monté à coulissement . Celui-ci présente une cavité 15 de part en <EMI ID=3.1> part , dont l'extrémité tournée vers la vis 1 est isolée de l'extérieur à joint étanche par un tampon 17. Le côté en bout du tampon 17 distant du moteur 13 présente un alésage coaxial
17a , dans lequel est engagée l'extrémité de la vis 1. Cette
dernière et le tampon 17 sont d'autre part fixés l'un à l'autre, et
par un assemblage à rainure/languette , par des coins ou par d'autres moyens , d'une manière non rotative et indéplaçable. Le tampon 17 constitue donc un organe de liaison , à l'aide duquel le piston 5 peut être fixé rigidement à la vis 1.
L'extrémité du piston creux 5 tournée vers le moteur 13 présente un court tronçon annulaire 5a dont le diamètre exté-
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surface de guidage et est ajustée à coulissement par rapport à la surface intérieure, qui limite le tronçon 2a de l'alésage, du cylindre. Le tronçon 5a est pourvu dans sa face extérieure d'une rainure annulaire , dans laquelle est insérée une bague
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du joint à glissement . Le tronçon 5a présente un bord annulaire Sb faisant saillie en direction du moteur 13 et dont l'aire
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tronçon 5a est en outre pourvu sur sa face intérieure de rainures 5c orientées dans le sens longitudinal et réparties uniformément sur le pourtour.
Le tronçon 5d du piston 5, qui se raccorde au tronçon annulaire Sa , présente un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du tronçon Sa et est dimensionné de telle manière que le tronçon 5d du piston forme un joint à glissement avec le tronçon 2b de l'alésage du cylindre creux 2. Dans le cylindre creux sont en outre disposées des bagues de garniture qui étanchifient ce joint. Le diamètre intérieur du tronçon 5d du piston est légèrement supérieur au diamètre intérieur du tronçon 5a . Dans l'extrémité tournée vers le moteur 13 de la cavité longitudinale 15 du piston 5 est engagé un arbre d'entraînement 6. Celui-ci est muni , à son extrémité tournée vers le moteur 13 , d'un trou borgne coaxial , dans lequel est engagée l'extrémité libre de l'arbre 13a du moteur 13.
Les deux arbres 13a et 6 sont réunis l'un à l'autre d'une manière non rotative par un assemblage à languette et rainure , des clavettes , ou d'une autre manière . L'arbre 6 présente , à proximité de son extrémité côté moteur , un collet annulaire 6a. Celui-ci est engagé dans la rainure limitée par la partie élargie 10d du manchon et par la bague 11. Dans cette rainure sont en outre disposées , de part et d'autre du collet 6a , des rondelles
de butée , respectivement 19 et 20 . Il s'ensuit que la partie élargie lOd constitue , conjointement avec la bague 11 , un palier de butée qui assure une obturation étanche vis-à-vis de l'extérieur . Ainsi qu'il sera encore exposé dans la suite , l'arbre d'entraînement est pressé contre le moteur 13 au cours d'une phase de fonctionnement déterminée , pendant laquelle cet
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transmet au raccord d'accouplement 12 l'effort qui s'exerce sur l'arbre d'entraînement.
L'arbre d'entraînement 6 est pourvu , à son extrémité tournée vers l'organe de liaison 17 , d'une tête 3 en forme
de douille , qui présente une forure longitudinale de part en part 3a. La surface extérieure de la tête 3 et la surface intérieure du piston 5 forment ensemble un joint à glissement , étanchéifié par une bague de garniture 21 insérée dans une rai-nure de la tête 3. La tête 3 possède un diamètre extérieur d2 et sera également dénommée dans la suite "premier tronçon de garniture de l'arbre d'entraînement 6". L'arbre d'entraînement présente à proximité de son extrémité côté moteur un tronçon cylindrique 6b , qui forme un joint à glissement avec le manchon 10 fixé dans le cylindre creux 2. Ce joint est également étanchéifié par une bague de garniture 22. Le tronçon 6b sera à son tour dénommé dans la suite "second tronçon de garniture
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tronçon de garniture 6b est désigné par d3 et est égal au diamètre extérieur d2 du premier tronçon de garniture 3.
Le tronçon 6c , situé entre le premier tronçon de garniture 3 et le second tronçon de garniture 6b de l'arbre d'entraînement 6 , présente une section légèrement inférieure à celle des deux tronçons de garniture 3 , 6b et est muni de nervures longitudinales 6d qui règnent essentiellement sur toute
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5b du piston. Ainsi qu'il ressort de la figure , la hauteur des nervures longitudinales est calculée de telle manière qu'il existe un intervalle libre entre celles-ci et la surface inté-
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6d forment ensemble un système d'accouplement réunissant le piston 5 à l'arbre de commande 6 d'une manière non rotative mais à coulissement relatif-
L'arbre d'entraînement 6 est pourvu d'une cavité borgne
14a dont l'embouchure se trouve à l'extrémité de cet arbre tournée vers l'organe de liaison 17. Dans la cavité borgne 14a débouchent des orifices radiaux 14b dont les débouchés extérieurs sont situés à proximité de la rainure circulaire 10b du manchon 10. Les orifices 14a et 14b constituent donc ensemble un conduit 14 reliant l'orifice 9 , qui forme le premier
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de liaison , de l'alésage longitudinal 15 du piston . Le cylindre creux 2 présente , à proximité du bord , tourné vers l'organe de liaison 17 , du manchon 10 , un orifice 8 débouchant dans la cavité intérieure de ce cylindre . L'orifice 8 peut être pourvu d'une canalisation hydraulique et constitue un deuxième raccord hydraulique , lequel débouche donc dans l'espace intérieur du cylindre creux 2 entre le second tronçon de garniture 6b de l'arbre d'entraînement 6 et l'extrémité , tournée vers ce tronçon , de la surface de glissement du piston 5.
Le cylindre creux 2 est en outre pourvu d'un orifice radial 4 qui débouche dans l'extrémité , tournée vers l'organe de liaison 17 , du tronçon d'alésage plus large 2a . Cet orifice 4 forme un troisième raccord hydraulique , lequel débouche donc dans la région du tronçon 5d de moindre diamètre du piston , dans la cavité intérieure 2a , 2b du cylindre creux 2.
On décrira ci-après le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus .
Au début d'un cycle de travail , la vis 1 est très rapprochée de la buse. Le piston 5 occupe donc sa position de fin de course , c'est-à-dire une position où une partie importante de son tronçon 5d émerge du cylindre 2. La première opération, qui s'amorce ainsi , sera dénommée dans la suite "phase de dosage" . Pendant cette phase , le moteur 13 entraine en rotation l'arbre d'entraînement 6. Ce mouvement de rotation est transmis par les organes d'accouplement 5c, 6d au piston 5 , dont une extrémité est fixée d'une manière non rotative à la vis 1 au moyen de l'organe de liaison 17. La vis 1 effectue donc un mouvement de rotation pendant la phase de dosage. L'extrémité , distante de la buse , de la vis , reçoit désormais la matière
à mouler synthétique qu'il s'agit de mettre en oeuvre. Cette matière à mouler est transportée par la vis jusqu'à la buse et est simultanément plastifiée . La buse demeure fermée pendant cette phase , de sorte que la matière à mouler plastifiée s'accumule près de l'extrémité côté buse de la vis 1. La vis 1 est refoulée vers l'arrière par la masse à mouler qui s'accumule. Ce déplacement est évidemment transmis au piston 5 , de sorte que celui-ci se déplace en direction du moteur 13. Le processus de plastification se poursuit jusqu'à ce que la quantité
de matière à mouler plastifiée , requise pour exécuter une pièce moulée , se soit accumulée . Il s'ensuit que la matière à mouler est plastifiée et dosée au cours de cette opération .
Ce processus peut se poursuivre tout au plus jusqu'au moment
où le bord 5b du piston est appliqué contre le manchon 10.
Pendant la phase de dosage , le premier et le troisième raccords hydrauliques , c'est-à-dire les orifices 9 et 4 , sont mis en communication directe avec le réservoir contenant le fluide hydraulique et ne sont donc pas soumis à la pression. Lorsque le piston 5 se déplace vers l'intérieur du cylindre creux 2 , du fluide hydraulique est refoulé hors de ce cylindre à travers le deuxième raccord hydraulique 8. Toutefois , pendant la phase de dosage , le deuxième raccord hydraulique
8 est relié à un organe qui maintient sous une surpression constante , le fluide hydraulique qui s'écoule, surpression qui agit à l'encontre du mouvement de translation. Il s'ensuit que, de cette façon, le mouvement de translation de la vis peut être commandé de telle manière que la matière à mouler soit soumise à une pression appropriée . Comme les rainures Sc et les nervures 6d ne forment pas un joint étanche , l'espace compris entre , d'une part, la tête 3 formant le premier tronçon de garniture de l'arbre d'entraînement 6 et , d'autre part, le tronçon 5a du piston contient généralement aussi du fluide hydraulique . Ce fluide hydraulique est évidement aussi sous pression.
Toutefois , comme les premier et le second tronçons de garniture 3 , 6b de l'arbre d'entraînement 6 possèdent le même diamètre , les efforts axiaux exercés par le fluide hydraulique sur l'arbre d'entraînement se compensent mutuellement. Il s'ensuit que , au cours de sa rotation , l'arbre d'entraînement n'est soumis à un effort axial que de la part de la friction qui se manifeste lors du déplacement du piston. Comme le fluide hydraulique sert simultanément de lubrifiant , le frottement entre les rainures 5c et les nervures 6d est relativement peu important , nonobstant le couple à transmettre lors de la rotation .
L'effort axial agissant sur l'arbre d'entraînement et qui se manifeste pendant la phase de dosage est transmis par l'intermédiaire de la bague 11 au raccord d'accouplement 12 et de celui-ci au cylindre creux 2 et au bâti de la machine. Comme cet effort axial est relativement réduit , sa transmission n'exige pas la présence d'un palier à roulement.
On pourrait compenser l'effort axial en adoptant un diamètre d2 , du premier tronçon de garniture 3 , légèrement supérieur au diamètre d3 du second tronçon de garniture 6b.
Dans ce cas l'arbre d'entraînement 6 serait attaqué par le fluide hydraulique avec une force dirigée contre la vis 1.
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accordés entre eux , l'arbre d'entraînement pourrait être entièrement exempt de sollicitation.
A la fin de la phase de dosage , le moteur 13 est mis hors circuit , au moyen d'un interrupteur de fin de course qui coopère avec le piston 5 , de sorte que la vis cesse de tourner. L'opération qui s'amorce désormais sera dénommée dans la suite "phase d'injection" . Au cours de cette phase , la vis se déplace en direction de la buse , et la matière à mouler , qui a été précédemment plastifiée , est pressée dans le moule à pression . A cette fin , du fluide hydraulique est introduit sous pression à travers les premier et deuxième raccords hydrauliques , respectivement 9 et 8 . Dans cette phase , le troisième raccord hydraulique 4 est relié directement au réservoir et est donc hors pression.
Le fluide hydraulique amené à travers le premier raccord hydraulique 9 exerce un effort axial sur l'organe de liaison
17, qui est fixé à joint étanche au piston . La grandeur de cet
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sulte un effort axial dirigé dans le sens opposé à celui allant vers le moteur 13 et dont la grandeur est proportionnelle à la
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sont soumis à la même pression , le piston est repoussé à l'écart du moteur 13 avec un effort total dont la grandeur est donnée par le produit :
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1 L'arbre d'entraînement 6 qui , ainsi qu'il a été mentionné plus haut , ne tourne pas pendant la phase d'injection , est alors soumis à une force de réaction . La grandeur de celle-ci est égale au produit : pression du fluide hydraulique multipliée
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du collet 6a , qui sert de butée dans cette phase , au raccord d'accouplement 12 et , par ce dernier , au bâti de la machine. En fonctionnement normal , les deux opérations décrites cidessus sont exécutées alternativement . Cependant , la vis peut être entraînée en rotation et simultanément déplacée en direction de la buse. Cette phase de fonctionnement peut être dénommée "injection avec vis en rotation". Au cours de cette phase, le moteur 13 est en action et l'arbre d'entraînement 6 tourne. Le deuxième raccord hydraulique 8 livre passage à du fluide hydraulique, lequel exerce un effort sur le tronçon 5a du piston . Les deux autres raccords hydrauliques 4 et 9 communiquent dans cette phase avec le réservoir et sont hors pression.
Le frottement entre , d'une part , le piston 5 qui s'éloigne du moteur 13 et , d'autre part , l'arbre d'entraînement 6 , a pour effet que ce dernier est soumis à un effort axial dirigé dans
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est ensuite transmis à travers le collet 6a au manchon 10 et donc au cylindre creux 2.
Dans un autre mode de fonctionnement, que l'on peut dénommer "marche en extrusion" , le piston se trouve dans une position intermédiaire et est entraîné en rotation par l'arbre d'entraînement . Lorsque le deuxième raccord hydraulique 8 est fermé et que les deux autres raccords sont hors pression , le piston en rotation est maintenu dans cette position d'une manière fixe.
Il est parfois nécessaire , à la fin du processus de dosage , de retirer la vis 1 en arrière moyennant un effort externe , afin d'obtenir une baisse de la pression au niveau de la carotte d'un moulage précédent. Ce mouvement de recul de la vis peut être produit en introduisant du fluide hydraulique sous pression par le troisième raccord hydraulique 4. Il va de soi que les deux autres raccords doivent être alors hors pression.
Le dispositif suivant l'invention est évidemment suceptible de diverses modifications . Ainsi , par exemple , la cavité longitudinale du piston pourrait être formée par un alésage borgne . On pourrait alors supprimer le tampon 17 et réunir la vis directement au piston à l'aide d'un organe de liaison approprié . En outre , on pourrait omettre le manchon 10 et , en revanche , munir le piston creux 2 d'une partie rétrécie appropriée .
D'ailleurs, et comme mentionné au préambule , le dispositif suivant l'invention pourrait servir non seulement à l'entraînement d'une vis , mais aussi à la commande d'un autre élément de machine qui doit être soumis à une rotation et à une translation , alternativement ou simultanément.