Machine à mouler par injection
La présente invention se rapporte à une machine à mouler par injection, comprenant deux moitiés de moule, un cylindre de serrage actionné par fluide pour fermer les deux moitiés du moule, un cylindre d'injection actionné par fluide, une source de fluide sous pression communiquant avec les cylindres, une soupape de réduction pour réduire la pression du fluide entre la source et le cylindre de serrage et des moyens de pression sensibles à la pression développée dans les moules.
Dans une machine à mouler par injection actionnée par un fluide, les deux moitiés du moule peuvent être serrées ensemble, pendant le cycle d'injection, par un dispositif de fluide sous pression, supprimant ainsi la nécessité d'un serrage mécanique, qui est fréquemment de nature inflexible, par exemple résultant de l'emploi d'un levier articulé ou d'une autre forme de serrage. Habituellement, l'effort de serrage est appliqué contre un plateau mobile au moyen d'un vérin hydraulique, dont la course effective est variable pour se conformer à la distance occupée par le moule entre le plateau mobile et le plateau immobile. La pression du fluide est fixe. L'effort total appliqué est habituellement calculé pour être plus élevé que l'estimation de l'effort le plus grand pouvant être exercé par la matière plastique après son injection dans le moule.
Ce dernier effort est le produit de la pression de la matière plastique et de la surface de moule projetée, et agit dans un sens pour écarter les deux moitiés du moule.
Si la machine à mouler par injection est employée pour une petite production en série, dans une grande gamme de dimensions de produits, le dispositif consistant à utiliser une pression de serrage constante peut avoir des inconvénients, qui n'apparaissent pas lorsque la machine est utilisée pour produire de longues courses, avec des dimensions de produits variant peu. Une machine à buts multiples, avec une pression de serrage fixe, peut occasionner une fatigue de certains moules. Lorsque la fatigue est permanente, le moule peut être endommagé à un tel point qu'il en résulte une déformation de la cavité de moulage, la fatigue résultant de l'effort total de serrage agissant sur une petite surface. Une machine fonctionnant selon un tel principe peut ne pas convenir à une utilisation avec des moules composés de matières différentes.
Cette dernière objection est particulièrement valable lorsqu'on emploie des moules tant métalliques que non métalliques.
La machine selon la présente invention est caractérisée par un amplificateur sensible aux moyens de pression pour produire une force résultante agissant sur la soupape de réduction, dont la pression de sortie est proportionnelle à la force résultante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
La fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une machine à mouler par injection, actionnée par un fluide.
La fig. 2 est une coupe d'un multiplicateur et d'une soupape de réduction de pression, représentés schématiquement sur la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe d'une variante de la fig. 2.
Dans la fig. 1, une matière thermoplastique M est fournie à une trémie 1 d'une machine à mouler par injection et est transportée dans un cylindre chauffé 2. Des éléments de chauffage entourent le cylindre 2 et élèvent sa température au point voulu.
Un piston à vis 4, disposé à l'intérieur du cylindre chauffé 2, pousse la matière thermoplastique M par un ajutage 5 dans la cavité d'un moule 6. Un moteur électrique 7 entraîne le piston 4 par l'intermédiaire d'un engrenage de réduction 8 et une douille dentée 9, pendant que le mouvement latéral est effectué par un piston hydraulique 10, fonctionnant dans un cylindre 11, pour forcer une tige 12 à déplacer le piston 4. La trémie 1 et le cylindre de chauffage 2, avec ses dispositifs d'entraînement électrique et hydraulique, sont situés dans un corps d'injection 13 qui glisse sur des guides 14, fixés au corps de la machine 15.
Du fluide hydraulique est fourni au cylindre 11 par une pompe 16, par l'intermédiaire d'une soupape de réglage de pression 17 et d'une soupape à quatre voies 18, qui permet de faire passar le fluide sous pression soit au côté droit du cylindre 11, au moyen d'un tuyau flexible 19 et soit à son côté gauche par un tuyau flexible 20. Le côté du cylindre qui n'est pas sous pression est relié par la soupape à quatre voies 18 à un réservoir T.
Ee mécanisme de serrage, qui maintient ensemble les deux moitiés du moule 6, comprend un cylindre 21 fixé au corps de la machine 15, une plaque immobile 22 également fixée au corps de la machine 15 et une plaque mobile 23. Le cylindre 21 est pourvu d'un rebord 24, et relié à la plaque immobile 22 au moyen de quatre tringles de liaison, dont deux sont visibles sous chiffres 25 et 26, sur la fig. 1.
La plaque mobile 23 est pourvue de quatre trous par lesquels passent les tringles de liaison; elle est fixée à la tige 27 d'un piston 28 qui peut coulisser dans le cylindre 21. Les demi-moules 29 et 30 peuvent être fixés respectivement aux plaques 23 et 22. Le cylindre 21 comporte deux admissions de fluide, une admission 31 qui fournit du fluide hydraulique à la partie gauche du cylindre 21, amenant ainsi la plaque mobile 23 à se déplacer vers la droite et à fermer les deux demi-moules 29 et 30, et une admission 32 qui fournit du fluide à la partie droite du cylindre 21, amenant ainsi les deux demi-moules 29 et 30 à s'ouvrir. L'admission 31 est reliée par un tuyau 33 à une soupape à trois voies 34 et, de là, par un tuyau 35 à une soupape de réduction de pression variable 36.
Du fluide sous pression élevée est fourni à la soupape 36 par un tuyau 37, alimenté par un tuyau 38 reliant la pompe 16 à la soupape de réglage de pression 17, tandis que du fluide sous basse pression est évacué par un tuyau de réservoir 38a, également relié à la soupape à trois voies 34.
Deux entrées sont prévues pour la soupape 36: un tuyau 39 à pression réglée, relié au tuyau 40 joignant la soupape de réglage de pression 17 à la soupape à quatre voies 18, et un régulateur 41 à réglage manuel.
L'admission 32 est reliée par un tuyau 42, une soupape à trois voies 43 et un tuyau 44, au tuyau 37, qui contient le fluide sous pression élevée provenant de la pompe 16.
Dans la fig. 2, un corps de soupape 45 contient un alésage 46, dans lequel peut coulisser librement un tiroir formé de trois pistons 47, 48 et 49, réunis sur une tige commune 50. Le e dessus du piston 47 est pourvu d'une saillie 51 portant contre une plaque 52, retenue contre celle-ci par l'action d'un ressort 53.
L'autre extrémité du ressort 53 appuie contre la face intérieure d'un piston 54, qui peut se déplacer dans une partie agrandie 55 de l'alésage 46, ayant un orifice 56 traversant le corps 45 de la soupape. Le dessus du piston 54 est pourvu d'une saillie 57, contre laquelle porte une extrémité 58 en forme de bille, d'un levier 59, qui pivote en 60 au corps 46 de la soupape et est pourvu d'une partie filetée 61. Au levier 59 est fixé le régulateur à ajustement manuel 41, dont la rotation fait varier la position d'un écrou 62 le long de la partie filetée 61.
Le dessus du corps 45 de la soupape est pourvu d'une ouverture 63, dans laquelle est vissé le tuyau 39 (voir fig. 1). Une partie rétrécie 64 de l'ouverture 63 contient un piston 65 portant une plaque 66 à son bout inférieur. La plaque 66 est pourvue d'une rainure dans laquelle s'ajoute la partie supérieure de l'écrou 62.
Le corps 45 de la soupape contient trois ouvertures latérales : une ouverture 67, dans laquelle est vissée une extrémité du tuyau 37, une ouverture 68, dans laquelle est vissée une extrémité du tuyau 35, et une ouverture 69 dans laquelle est ajusté le tuyau 38a. Un espace annulaire 70 communique avec l'ouverture 68 et également, au moyen d'un trou 71, avec le fond de l'alésage 46.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: les deux moitiés du moule sont fermées et serrées par la tige de piston 27. De la matière thermoplasti que M, fournie à la trémie 1, est dosée par des moyens non représentés, de sorte qu'une charge voulue pénètre dans le cylindre de chauffage 2, lorsque le piston à vis 4 se trouve au début de sa course, c'est-à-dire sur la droite de la fig. 1. La soupape de réglage de la pression 17 est ajustée à la main, pour donner la pression d'injection désirée au fluide actionnant le cylindre hydraulique 11. Cette pression est choisie selon la matière thermoplastique employée et selon d'autres facteurs, tels que le réglage de la température des éléments de chauffage 3. En faisant démarrer le moteur 7, le piston 4 est entraîné en rotation, pour amener la matière M dans la partie avant du cylindre 2.
On arrête ensuite la rotation et, en manipulant la soupape 18 à la position représentée à la fig. 1, du fluide sous la pression d'injection désirée entre à la droite du piston 10. Le piston 4 se déplace par conséquent vers la gauche et la matière thermoplastique M dosée déplace la matière préalablement chauffée et plastifiée, qui est poussée par l'ajutage 5 dans la cavité des deux demi-moules 29 et 30. Lorsque la quantité désirée de matière a été poussée dans le moule, le piston 10 est bloqué, l'effort exercé par la pression d'injection du fluide agissant sur la section transversale du piston 10, balancé par l'effort agissant dans le sens opposé et exercé par la pression de la matière thermoplastique M, dans la cavité du moule agissant sur la sec tion transversale du piston 4.
La pression dans la cavité du moule est, bien entendu, transmise par l'ajutage 5 au piston 4, qui reste dans sa position avancée pour permettre à la matière M de commencer à se refroidir et se contracter dans le moule.
La pression de la matière thermoplastique M dans le moule produit une force d'ouverture totale, qui tend à écarter les deux demi-moules 29 et 30.
Etant donné que le demi-moule 30 est fixé à la plaque immobile 22, cette force agit vers la gauche, sur la fig. 1 et tend à déplacer la plaque mobile 23 contre l'effort de serrage exercé par le piston 28.
Pour empêcher un mouvement de la plaque 23 l'effort de serrage doit dépasser la force exercée par la matière M dans la cavité du moule, mais, ainsi qu'il sera expliqué ci-après, ne doit pas la dépasser avec une force suffisante pour endommager les deux demimoules 29 et 30. C'est donc la fonction du multiplicateur et de la soupape de réduction de la pression variable 36 d'assurer que la pression qui pénètre dans le cylindre 21, à gauche du piston 28, soit suffisante pour créer un effort de serrage de la grandeur désirée.
Le fonctionnement du multiplicateur et de la soupape de réduction de la pression variable sera maintenant décrit selon la fig. 2. Du fluide sous pression élevée est introduit par l'ouverture 67, reliée par le tuyau 37 (fig. 1) à la pompe 16. Dès que le tiroir se déplace, sous l'effet du ressort 53, vers le bas de la position représentée sur la fig. 2, l'espace entre les pistons 47 et 48 amène le fluide sous pression élevée dans l'ouverture 67 à être introduit dans l'espace annulaire 70, et ainsi jusqu'à l'ouverture 68, et par le trou 71, jusqu'à l'espace sous le piston 49.
La pression élevée agissant vers le haut sur le piston 49 devient plus forte que l'effort vers le bas du ressort 53, et le tiroir commence à se déplacer vers le haut. jusqu'à ce que l'espace annulaire 70 communique, par l'espace entre les pistons 48 et 49, avec l'ouverture 69 reliée par le tuyau 38a (voir fig. 1) au réservoir T. Etant donné que l'ouverture 68 communique toujours avec l'espace annulaire 70, elle est également alors en communication avec le réservoir T et, par conséquent, la pression du fluide tombe. Par la suite, le tiroir s'immobilise, lorsque la pression contre le dessous du piston 49 est telle qu'elle crée un effort vers le haut, qui équilibre l'effort vers le bas du ressort 53 ; étant donné que l'espace sous le piston 49 communique en tout temps avec l'ouverture 68, cette pression est égale à la pression du fluide dans l'ouverture 68.
L'ouverture 68 peut être reliée à la gauche du piston 28 (fig. 1) au moyen des tuyaux 35 et 33 et de la soupape à trois voies 34.
Lorsque l'effort vers le bas exercé par le ressort 53 varie, la pression dans l'ouverture 68 peut varier proportionnellement. Le levier 59 et l'écrou 62 constituent une barre à charge ponctuelle pivotant en 60 et ayant une charge variable transmise par le piston 65 et la plaque 66. L'écrou 62 peut être déplacé lorsqu'on fait tourner le régulateur à ajustement manuel 41 et, ainsi, le point d'application de la charge peut également être modifié. Donc, un effort vers le bas transmis par l'extrémité en forme de bille 58 sur le piston 54 est proportionnel au produit de la pression transmise à l'ouverture 63 par le tuyau 39 et de la distance séparant l'écrou 62 du pivot 60.
Ainsi, la barre à charge ponctuelle et ses parties associées constituent un transducteur à deux entrées, une entrée étant du fluide sous pression agissant sur le dessus du piston 65 et l'autre entrée étant une distance choisie par l'ajustement manuel du régulateur 41.
La pression du fluide est égale à la pression d'injection du cylindre d'actionnement et est ainsi une simple fonction de la pression de la matière thermoplastique M dans la cavité du moule, tandis que la distance, ou le déplacement angulaire, du régulateur 41 et l'avance ide la partie filetée 61 peuvent aisément constituer une fonction de la surface effective projetée de la cavité du moule.
Le multiplicateur peut aisément être exécuté avec un degré accru de proportionnalité à l'une des entrées ou à toutes les deux. Ainsi, une marge de sécurité peut être incorporée dans le dispositif, de sorte que l'effort de serrage dépassera toujours, dans une proportion désirée, l'effort d'ouverture, exercé par la matière thermoplastique dans le moule.
Une autre disposition, parmi plusieurs disposi- tions électrique, électromécanique, hydraulique possibles, ou les combinaisons de ces dispositions, est représentée sur la fig. 3, où les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes parties. En un endroit approprié dans le tuyau 40 se trouve un soufflet 80.
La partie inférieure de ce soufflet 80 est un diaphragme 81, dont le mouvement est proportionnel à la pression du fluide dans le tuyau 40. Un noyau 82 d'un transformateur différentiel 83 est fixé au diaphragme 81. Le mouvement du noyau 82, qui est proportionnel à la pression du fluide dans le tuyau 40, détermine la tension dans la bobine secondaire 84, reliée à l'enroulement d'un potentiomètre 85.
Le demi-moule 29 est disposé de façon que la dimension extérieure sur un plan soit proportionnelle à un degré voulu à la surface effective de la cavité.
Portant contre une face ayant la dimension nécessaire de sa face opposée, se trouve un plongeur mû par un ressort 86 fixé à un noyau 87 d'un deuxième transformateur différentiel 88. Le secondaire de ce transformateur 88 est relié à un synchron 89, relié lui-même mécaniquement à un bras 90 du potentiomètre 85. La tension de sortie du potentiomètre 85 est distribuée à un amplificateur 91, dont le débit est un courant variable conduisant à une bobine 92.
La soupape de réduction est analogue à celle de la fig. 2. I1 existe, toutefois, un piston supplémentaire 93 séparé du piston 47 par un ressort 94. L'espace au-dessus du piston 93 communique avec l'ouverture 67, par un petit orifice 95 et un conduit 96. L'espace au-dessus du piston 93 communique avec l'atmosphère au moyen d'un siège de soupape 97, qui peut être fermé par une soupape 98, portée sur un prolon gement d'un noyau 99 de la bobine 92. La soupape 98 est normalement maintenue fermée par un ressort
100 fixé au corps 45 de la soupape. Le conduit 71 communique avec un cylindre secondaire 101 pourvu
d'un piston 102, dont le dessus entre en contact avec le côté inférieur du piston 49.
Le fonctionnement de cette autre disposition est le suivant: une tension de référence est fournie au primaire du transformateur différentiel 83 et produit une tension secondaire, dont la valeur dépend de la position du noyau fixé du diaphragme 81. La position du diaphragme est déterminée par la pression du fluide dans le tuyau 40, qui détermine ainsi également la valeur de la tension secondaire. Cette tension secondaire est reliée à travers l'enroulement du potentiomètre 85, dont le bras 90 est modifié par la tension fournie au synchron 89. Cette dernière tension est la sortie du secondaire du deuxième transformateur différentiel 88 et varie selon la position du noyau, qui est fixé au plongeur mû par le ressort 86. Ce plongeur est disposé pour porter contre une face extérieure du demi-moule mobile 29.
Les demi-moules sont construits de telle sorte que leur dimension, à partir d'un point de repère central par rapport aux autres tringles de liaison, dont les Nos 25 et 26, possède un rapport constant avec la surface effective de la cavité. De cette manière le mouvement du plongeur mû par ressort 86 est proportionnel à la surface de la cavité, et ainsi le débit du potentiomètre 85 est une tension proportionnelle au produit de la pression du fluide dans le tuyau 40 et de la surface effective de la cavité du moule.
Cette dernière tension est fournie à l'amplificateur 91, dont le débit est un courant variable actionnant le noyau 99 de la bobine 92. La position de la soupape 98 par rapport à son siège 97 est ainsi fixée par le même produit, et ce rapport, à son tour, détermine la sortie du fluide de l'espace au-dessus du piston. De cette façon, l'effort variable agit vers le bas par le piston 93 et le ressort 94 sur le piston 47, et détermine, comme il a déjà été expliqué, le débit du fluide sous pression par l'ouverture 68.