Machine à mouler automatique
L'invention concerne une machine à mouler automatique particulièrement adaptée à la production en série d'objets moulés en matières plastiques ou caoutchouteuses.
Un procédé connu pour la production en série d'objets moulés consiste à se servir d'un bloc de moulage composé de deux parties séparables présentant chacune une multiplicité d'empreintes formant des cavités de moulage.
Au moment du moulage une masse de matière moulable se trouve interposée entre les deux parties du moule qui se referment sur elle. Le moulage s'effectue sous pression et à chaud. On peut obtenir ainsi en une seule opération un certain nombre d'objets moulés. Cependant, ce procédé présente divers inconvénients qui sont dus, d'une part, au fait que le bloc est d'une certaine dimension, d'autre part, à ce qu'il comprend plusieurs cavités de moulage juxtaposées. Un excès de matière peut se trouver emprisonné entre les deux parties du moule, ainsi que de l'air et des gaz émis à la température du moulage. Ceci se traduit par l'apparition de défauts sur les pièces moulées. I1 convenait donc de prendre des mesures pour évacuer l'air présent entre les cavités de moulage et aussi pour permettre éventuellement l'évacuation de l'excès de matière.
La machine à mouler automatique faisant l'objet de l'invention comprend un support rotatif, des matrices fixes et mobiles, en regard deux à deux, montées sur ledit support rotatif à sa périphérie, des mécanismes de commande individuels associés chacun avec un couple de deux matrices fixe et mobile, ces mécanismes déterminant l'ouverture et la fermeture des matrices, un système de cames coopérant avec les divers mécanismes de commande pour provoquer la fermeture et l'ouverture successives des matrices en deux points de passage des matrices, sur leur support en mouvement, des moyens pour guider une bande sans fin de matière moulable en tre les matrices ouvertes, celles-ci une e fois fermées sur la bande y découpant des ébauches qui demeurent soumises aux effets de la pression et de la chaleur à l'intérieur des matrices pendant le moulage,
un dispositif éjecteur déterminant l'éjection des objets moulés des matrices une fois celles-ci ouvertes après le moulage et avant leur réapprovisionnement par la bande sans fin reconstituée entre deux passages entre les matrices. Cette machine est caractérisée en ce que les matrices montées sur le support rotatif sont au moins en partie à empreintes multiples au moins un conduit étant ménagé dans le corps de ces matrices pour l'évacuation de l'air ou des gaz empri sonnés pendant le moulage, ce conduit débouchant de la matrice qui les renferme, d'une part, par un évidement ménagé dans la face d'attaque entre deux empreintes de moulage adjacentes et, d'autre part, sur une autre face de la matrice.
Dans une forme d'exécution particulière de la machine, au lieu de s'opposer au passage de la matière dans le conduit d'évacuation d'air on préfère, dans certains cas, chasser la matière dans le conduit. On utilise alors une méthode connue d'éjection par injection d'air sous pression à travers le moule. Ainsi, toute matière non utilisée dans les empreintes pourra être éjectée à travers un conduit servant à l'évacuation de l'air et de la matière à la fois.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une e forme d'exécution de la machine objet de l'in- vention.
Les fig. 1 à 3 sont des vues en dessus de plusieurs types de moules à empreintes multiples utilisés sur la machine;
les fig. 4 à 8 sont des vues en coupe de plusieurs moules;
la fig. 9 représente ladite forme d'exécution de la machine à mouler automatique sur laquelle sont montés les moules à empreintes multiples.
Aux fig. 1 à 3 sont représentées les matrices dans lesquelles des empreintes 2 s'inscrivent dans la face d'attaque 1 différemment. On voit en 3 des conduits d'évacuation d'air.
Suivant la fig. 1, les empreintes 2 sont annulaires et disposées concentriquement, les conduits 3 se répartissant dans l'intervalle annulaire qu'elles laissent entre elles. Il est clair que deux matrices de ce type définissent deux cavités de moulage se prêtant au moulage simultané de deux bagues de diamètres différents. Dans le cas de la fig. 2, on a quatre empreintes annulaires. Un conduit d'évacuation est disposé au centre de chacune des empreintes. Deux matrices de ce type définissent quatre cavités to modales et permettraient la fabrication simultanée de quatre bagues de mêmes dimensions.
Dans le cas particulier de la fig. 3, des empreintes sont disposées le long d'une circonférence s'inscrivant dans la face d'attaque. Une de ces empreintes, toutefois, a été omise, un organe de centrage 25 lui étant substitué. Cet organe s'avance sur le plan de la face d'attaque et présente en 26 une surface à forte inclinaison devant permettre, au moment du contact avec l'organe de centrage de la matrice en regard, un effet de glissement.
La matrice présente une ouverture centrale 4 qui sert à l'éjection du noyau central qui, autrement, subsisterait au centre de l'anneau intérieur. Dans ce but, de l'air est injecté sous pression par l'axe de la matrice. Une ouverture analogue est représentée dans le cas des fig. 2 et 3. Si l'on ne veut pas injecter d'air pour l'éjection de la matière, l'ouverture centrale joue le rôle d'un conduit 3 pour la zone centrale située entre les empreintes. On pourrait aussi adopter, Si la surface de cette zone l'exige, une pluralité de conduits 3 adéquatement répartis. L'ouverture centrale 4 peut être aussi utilisée comme canal collecteur, les conduits 3 venant alors déboucher dans ce canal.
Bien entendu, les empreintes s'inscrivant dans la face d'attaque peuvent être différentes par leur forme et leur dimension de celles montrées sur les figures. Dans chaque cas particulier, il conviendra de disposer autant de conduits 3 qu'il est nécessaire, chaque conduit ayant un diamètre adéquat. Le conduit sera judicieusement placé de façon à déboucher en un point situé entre des cavités de moulage pour lequel il assure au mieux l'évacuation de l'air de la zone intéressée. Au lieu d'un seul conduit, un oer- tain nombre de petits canaux pourront être groupés en un point donné. Ces canaux auront l'avantage de laisser passer l'air tout en arrêtant la matière sans se boucher.
En se reportant aux fig. 4 à 8, des deux matrices en regard, l'une est pourvue d'un canal central 5 dans lequel on peut injecter de l'air sous pression, tandis que l'autre matrice est percée d'une ouverture centrale 4 assez large pour permettre le passage de la matière à éjecter de la zone e centrale. On remar- quera les formes particulières donées à cette ouverture centrale dans le cas des fig. 5 et 6. Sur la fig. 5, l'ouverture 4 se présente avec successivement deux diamètres différents (4 et 4'), tandis que sur la fig. 6, l'ouverture s'élargit graduellement vers l'extérieur.
Ces dispositions permettent une évacuation facile de la matière sans trop demander au compresseur.
Les têtes de matrices possèdent une face d'attaque 1, une face dorsale 1 1 et une base de fixation 8. On reconnaît sur les dessins en 7 un méplat sur lequel viendra porter une vis de fixation. Les matrices comportent des conduits d'évacuation 3 qui débouchent dans la face d'attaque 1 entre les empreintes 2. Des matrices en regard, une seulement (cas des fig. 5 et 6) peut présenter de tels conduits, ou bien toutes les deux (cas des fig. 4, 7 et 8) pourront en être pourvues.
Le conduit 3 dans le cas de la fig. 4 (matrice de gauche) fait communiquer directement la face d'attaque 1 avec la face dorsale 1 1 de la matrice. Le conduit 3 pourra avantageusement déboucher latéralement sur l'arrière de la matrice. Cette disposition s'impose lorsque, la matrice une fois montée, il n'y a pas entre la face arrière et le support de la matrice un espace suffisant pour dégager l'ouverture du conduit 3. Dans ce cas on usine le conduit 3 de façon à le faire déboucher latéralement, soit directement sur la surface latérale entre les deux faces de la matrice (fig. 7, matrice de gauche), soit sur un pan 39 obtenu par chanfreinage de l'arête arrière (fig. 5, matrice de gauche).
Une autre solution (fig. 6, matrice de gauche) permet un usinage plus facile du conduit 3. Elle consiste à usiner une gorge annulaire 23 dans la face dorsale de la matrice et à percer, à l'endroit voulu dans la paroi de la gorge, un orifice qui tiendra lieu de conduit 3.
On donne à l'évidement 9 généralement une forme conique. Afin de faciliter l'usinage on a ménagé (fig. 5) un évidement 9 de forme cylindrique ; une pièce 20 à cavité conique étant alors rapportée. I1 sera ainsi facile de travailler à l'avance la pièce 20 afin de percer en son centre un orifice 21 assez petit.
Il apparaît que lorsque les matrices se referment sur la matière moulable interposée, la forme particulière de l'évidement 9 favorise l'écoulement de la matière entraînée avec les gaz dans le conduit 3.
La matière est récupérée à la sortie du conduit 3.
C'est le cas des fig. 5 à 8. On peut aussi évacuer l'air sans admettre de matière dans le conduit 3.
Diverses mesures ont été adoptées à cet effet. On utilise un bouchon de matière poreuse qui laisse passer l'air et retient la matière moulée. Une matière poreuse convenable est soit du métal fritté, soit de la porcelaine poreuse, ou bien encore et, de préférence, du Téflon très poreux.
On peut donc disposer un tel bouchon dans une cavité 9 ayant la forme représentée sur la fig. 4, matrice de gauche, tandis que des grilles 13 seront interposées derrière le bouchon au fond de la cavité devant Ventrée du conduit 3.
Une autre solution à ce problème est illustrée par la fig. 4, matrice de droite. On prévoit dans ce cas une cavité cylindrique 3 dans laquelle le bouchon est enfoncé. Latéralement, des canaux 12 permettent l'échappement des gaz.
Un problème se pose avec les matrices à empreintes multiples, en ce qui concerne le déchargement des matrices qui se montre plus difficile. Or, lorsque ces matrices travaillent à une cadence rapide, il convient que l'opération de déchargement soit rapide et sûre. Il est connu, dans le cas des matrices à empreinte unique, de disposer axialement dans le corps de la matrice un piston éjecteur qui est ma oeuvré aussitôt après le moulage afin de pousser la pièce hors de son logement. Un tel piston est associé avec chacune des cavités de moulage. A cet effet, on utilise les conduits 3 ménagés pour l'échappement des gaz. Deux exemples de réalisation de telles matrices sont donnés par les fig. 7 (matrice de droite) et 8 (matrice de gauche). Dans les deux cas, le piston 27 passe - et peut coulisser dans le conduit 3.
Un certain jeu est prévu entre le piston 27 et les parois du conduit 3 de façon à permettre l'évacuation des gaz. Le piston 27 est solidaire d'une pièce 28 qui, dans le cas de la fig. 7, peut glisser le long de l'axe de la matrice qui est fixe, un ressort 30 étant interposé entre la matrice et la pièce 28. Dans ce cas, au moment voulu pour l'éjection des objets, une came vient pousser la pièce 28, agissant contre le ressort 30 de façon à chasser le piston qui s'avance sur la face d'attaque 1. L'objet qui est encore relié au centre par une membrane se trouve alors entraîné. La pièce 28 est agencée, dans le cas de la fig. 7, de façon à permettre l'éjection des noyaux centraux.
Cette pièce comporte une partie annulaire 32 définissant une ouverture centrale 29. Elle est guidée par une gorge 31 ménagée dans la matrice autour de l'ouverture 4 d'où doit déboucher le noyau central éjecté.
Dans le cas de la fig. 8, la pièce 28 est fixe, mais elle est associée à la matrice de gauche, qui est mobile. Après le moulage, la matrice se déplace contre le ressort 30 en chassant le piston 27 qui éjecte l'objet moulé, comme il vient d'être dit dans le cas de la fig. 7.
On pourrait aussi donner à l'extrémité du piston 27 une forme conique s'adaptant lorsque les deux matrices sont fermées avec la forme conique de l'évi- dement 9 qui se trouve en regard sur l'autre matrice, ainsi le piston aide à l'écoulement de la matière vers le conduit 3 qui communique avec l'évidement 9.
Cette forme particulière que l'on peut donner au piston éjecteur est représentée dans la fig. 8.
La machine représentée en fig. 9 appartient à un type de machine pour le moulage d'articles de série un à un et de façon continue à l'aide de matrices montées sur un tambour rotatif animé d'un mouvement d'entraînement uniforme. Une telle machine est décrite dans le brevet suisse No 340340. A la fig. 9, un tambour 101 supporte sur son pourtour des portions annulaires 105 et 105'. Ces portions annulaires comportent deux séries d'ouvertures 106 en regard qui se répartissent régulièrement tout autour du tambour 101. Des têtes de matrices 108 et 108' sont montées dans ces ouvertures et se font ainsi face deux à deux. De deux matrices en regard, l'une 108 est fixe, l'autre 108' est mobile. Les matrices mobiles comportent un piston plongeur 110 coulissant dans l'ouverture 106 ménagée dans la portion annulaire 105'correspondante.
Le piston plongeur 110 est accouplé à un mécanisme à levier 111 dont un bras porte un galet 112 en contact avec une came fixe 113 qui est montée sur ce bâti. Un système de verrouillage permet de bloquer la matrice mobile 108' dans la position pour laquelle elle vient en contact avec la matrice fixe 108 correspondante. Un ressort réglable 114 exerce alors son effort sur le mécanisme à levier 111 qui le transmet aux têtes de matrices 108'. La came 113 est conçue de façon à commander la fermeture des matrices 108' en un point 135 de leur parcours et a, les rouvrir en un second ; point 134, le chemin parcouru entre ces deux points correspondant à la période de moulage. Le contour de la came 113 est tel que chaque matrice mobile 108' passe progressivement mais non brusquement d'une position à l'autre.
On voit en 103, 104, l'organe d'entraînement du tambour 101. Deux cylindres 102 de laminage sont représentés ainsi que la provision 117 de matière plastifiable. De ces deux cylindres est détachée une bande 115 étroite, sans fin, de matière moulable. Cette bande 115 est conduite par des rouleaux de guidage 119 jusqu'aux matrices à l'entrée de la zone de moulage, elle revient après découpage aux cylindres 102 où elle se mélange avec la provision 117 de matière. Lorsque la tête de matrice mobile 108' engage la tête de matrice fixe 108 qui lui fait face, elle découpe une ébauche dans la bande 115 et l'emprisonne. Afin de faciliter le dégagement de la bande d'entre les matrices fermées, sans la déchirer, la bande 115 est déportée latéralement, de sorte que l'ébauche se découpe toujours près d'un des bords.
Les vitesses de la bande 115 et du tambour 101 sont réglées de façon que la bande et le tambour s'accompagnent sur une partie de leur trajectoire. Au-delà de la zone de moulage, les têtes de matrices s'ouvrent de nouveau sous l'effet de la came 113. Les pièces moulées sont alors sorties de leurs logements et recueillies au poste de fin de fabrication. C'est sur une telle machine que sont montées les matrices à empreintes multiples décrites.
On voit qu'il est possible de produire, avec un jeu de matrices à empreintes identiques multiples montées sur une telle machine, des objets moulés en nombre beaucoup plus considérable qu'il ne serait possible avec des matrices à empreinte unique.
I1 est également possible de produire simultanément deux séries ou plus d'objets différents.
On peut avoir intérêt à augmenter la dimension de la face d'attaque de la tête de matrice puisque l'on peut alors y loger davantage d'empreintes. Comme on est limité par l'écartement des douilles, on pourra ne monter sur le tambour qu'une matrice de grande dimension sur deux. Evidemment, la diminution de production qui est due au moindre nombre total de douilles employées est plus que compensée par l'accroissement du nombre total des empreintes effectivement montées sur la machine.
Avec la machine ainsi conçue, on voit qu'il est possible de produire des objets moulés en très grande série. De plus, grâce à l'interchangeabilité des matrices ou la judicieuse combinaison des empreintes, la machine se prête directement, sans grand effort d'adaptation, à des productions variées quant au nombre et au genre des objets fabriqués.