Brevet FR2021870A1 — publié le 19700724

La présente invention se rapporte à un vérin à fonctionnement entièrement hydraulique de serrage du moule des presses d'injection ou de moulage sous pression destinées à façonner des matières plastiques ou thermoplastiques, ou des métaux. Ces machines comportent un plateau porte-moule fixe et un plateau porte-moule déplacé par le vérin de serrage. L'ouverture et la fermeture du moule ont lieu à grande vitesse et exigent un effort faible, mais au contraire, la force qui le maintient serré pendant l'injection ou le moulage est grande. On connait des dispositifs de serrage hydraulique du type à multiplication de la force de poussée. Ils consistent essentiellement en deux vérins semblables, le vérin de fermeture proprement dit et le multiplicateur de pression, dont le rapport des sections est égal à environ 1/4. Ces dispositifs sont rentables seulement jusqu'à une force de serrage d'environ 50 tonnes, car au-delà les pressions hydrauliques deviennent trop grandes. On connait, à part ces dispositifs à multiplication de la force, des dispositifs de serrage qui travaillent suivant le principe de la post-aspiration. On les utilise lorsque la force de serrage et la vitesse de fermeture du moule sont grandes. Les dispositifs utilisés se composent du vérin de serrage proprement dit, du vérin de déplacement et du multiplicateur de pression. On son- sidère comme un inconvénient de ces dispositifs le fait qu'ils comportent plusieurs vérins, et donc de nombreux joints. Par ailleurs, ils ont un mauvais rendement. La présente invention se rapporte à un vérin de serrage de moule à fonctionnement entièrement hydraulique, permettant au moyen d'un cylindre et d'un minimum de pièces mobiles de déplacer le moule rapidement avec un effort faible, de le maintenir avec une grande force de serrage et de l'ouvrir rapidement. Conformément à l'invention, le piston et la tige de piston du vérin de serrage comportent des alésages cylindriques dans lesquels est disposée la partie antérieure d'un piston étagé mobile axialement, dont la partie postérieure coulisse dans le cylindre, et qui comporte alésage longitudinal le traversant de part en part. Selon une autre caractéristmque de l'invention, ce piston étagé peut être verrouillé hydrauliquement. Un réservoir d'huile de post-aspiration communique avec la chambre de poussée de ce piston par l'intermédiaire d'une soupape d'aspiration. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement, à titre explicatif, mais nullement limitatif, et en coupe longitudinale, une forme de réalisation d'un vérin de serrage, ainsi que ses éléments de commande. La partie supérieure de cette figure représente le groupe de serrage du moule d'une presse d'injection ou de moulage sous pression non représentée, qui comporte un plateau porte-moule 1 fixe, relié par des colonnes 3 à un plateau 2 de vérin La moitié ouvrante du moule 30 est fixée sur un autre plateau porte-moule 4 qui peut coulisser sur ces colonnes 3, l'autre moitié de ce moule, qui comporte le canal du cylindre dlinjection 31 représenté en traits mixtes, étant vissée sur le plateau fixe 1. Le mouvement de fermeture etid'ouverture de ce moule 30 et la force destinée à le serrer pendant l'injection ou le moulage sont donnés par le vérin de serrage représenté en haut et à gauche de la figure, et dans le cylindre 7 duquel coulisse un piston 6a, relié au plateau mobile 4 par une tige 6b et une pièce de poussée 5. La partie antérieure d'un piston étagé 10 à déplacement axial est disposée dans des alésages cylindriques de ce piston 6a et dans sa tige 6b, et sa partie postérieure coulisse dans le cylindre 7. Le piston 10 comporte trois épaulements; le plus petit 10a, à section de poussée F1, traverse Xe piston 6a et sa partie antérieure se trouve dans une chambre de poussée e située dans la tige Gb. L'épaulement intermédiaire 10b de ce piston 10 coulisse dans le cylindre 7 et sa partie antérieure pénètre dans la chambre de poussée c du piston 6a, dont la chambre de recul d entoure la tige 6b. Enfin, le plus grand épaulement 10c du piston 10 est disposé dans un autre alésage du cylindre 7 qui est ainsi divisé en une chambre de poussée a et une chambre de recul b. La chambre a du piston étagé 10 communique toujours avec la chambre e de la tige 6a, parce que le piston 10 comporte un alésage longitudinal 10d qui le traverse de part en part. La section du plus petit épaulement 10a du piston 10 porte la référence 21 et celle du plus grand épaulement 10c, la référence F3, tandis que la section qui correspond au diamètre de l'épaulement intermédiaire 10b porte la référence B2. De manière correspondante, les sections données par les diamètres du piston 6a et de la tige 6b portent les références F4 et F5 respectivement. La figure représente par ailleurs un réservoir 8 d'huile de complément, qui communique avec la chambre de poussée c du piston 6a par une soupape d'aspiration 9. Une tige commutatrice 20 représentée schématiquement est solidaire du plateau mobile 4 et ses plots 20a et 20b coopèrent respectivement avec des interrupteurs 18 et 19 de fin de course. La partie inférieure de la figure illustre par ailleurs les organes de commande, qui comprennent deux distributeurs 15 et 16 et deux clapets 21 et 22. Ces distributeurs sont à quatre voies et trois positions. Ils sont commandés par des électroaimants 11 et 12, et 13 et 14 respectivement, par l'intermédiaire de ressorts. On décrira ci-dessous les conduites d'huiles désignées par les références 23 à 29 et disposées entre la conduite 17 huile comprimée venant d'une pompe, et une conduite de retour 27 allant à un réservoir collecteur. On va décrire ci-dessous le mode de fonctionnement entièrement hydraulique du cylindre de fermeture. Pour fermer le moule 30, représenté en position d'ouverture, on excite l'électroaimant 12 du distributeur 15 et l'élec troaimant 14 du distributeur 16, si bien que ces deux distributeurs passent de leur position médiane à celle qui est désignée par I sur le dessin. Dans cette position, l'huile comprimée qui vient de la pompe par la conduite 17 passe dans les conduites 23 et 24 en ouvrant le clapet 22 de cette dernière conduite. Cette huile ouvre également la soupape d'aspiration 9. Le piston étagé 10 est soumis à la pression de la chambre a. Etant donné que sa chambre de recul b est obturée par le clapet 21, il reste dans la position représentée.Son équilibre est donné par l'augmentation de la pression spécifique dans la chambre b en fonction du rapport de ses sections (F3 - Fî)/(F3 - F2), car l'huile comprimée parvient dans la chambre de poussée e de la tige 6b par l'alésage 10d de ce piston. Cette tige est ainsi repoussée vers la droite avec une force égale à p x F1 (pression de l'huile par section F1)~ Par conséquent le volume de la chambre de poussée c du piston 6a augmente. La dépression ainsi crée dans cette chambre aspire de l'huile du réservoir 8. Le piston 6a7 et donc le plateau mobile 4, se déplacent tandis que le piston 10 est verrouillé, jusqu' à ce que le moule 30 soit fermé. Aussitôt que cette fermeture a eu lieu (ce qui est décelé par le plot 20a de la tige 20 et par l'interrupteur 18),l'électro aimant 13 du distributeur 16 est excité. Ce distributeur passe ainsi à la position désignée par III, de sorte que l'huile comprimée de la conduite 17 passe dans la conduite 29. Elle ouvre par conséquent le clapet 21, si bien que l'huile de la chambre b du piston 10 peut s'écouler sans pression. En même temps, la poussée du ressort de la soupape d'aspiration ferme cette dernière, ce qui obture hermétiquement la chambre de poussée c du piston 6a La chute de pression dans la chambre de recul b du piston 10 déverrouille ce dernier, si bien qu'il n'est plus en équilibre et est repoussée vers la droite sur le dessin avec une force p (F3 F1).Par suite, l'huile de la chambre de poussée c du piston 6a est comprimée dans le rapport de (y2 - 21) à (2 - 1) Comme dans la présente forme de réalisation ce rapportant numériquement 1/3, la pression régnant dans cette chambre c, si la pression de 2 es de 130 kg/cm 2 l'équipement est de 130 kg/cm est portée à 390 kg/cm Etant donné que dans ces opérations, contrairement aux quipements connus, on n'infect pas une quantité d'huile supplémentaire pour réaliser la compression dans la chambre c du piston 6a, mais que c'est le piston étagé 10 lui-même qui comprime cette huile, le fait que le volume de cette dernière derrière la tige 6b est faible rend tout le dispositif de fermeture plus rigide, de sorte que le risque que la pression d'injection repousse le moule en l'ouvrant est beaucoup plus faible. Le petit nombre d'éléments mobiles et d'organes de commande permet d'inverser rapidement le fonctionnement du dispositif qui a ainsi un rendement plus favorable pour le déroulement de tout le cycle du travail. Pour ouvrir le moule 30, on excite les électroaimants 11 du distributeur 15 et 14 du distributeur 16, ce qui amène le distributeur 15 dans la position désignée par III et le distributeur 16 dans celle désignée par I, Dans ces positions, l'huile de la conduite 17 passe dans les conduites 23 et 26 respectivement. Par suite, le clapet anti-retour 22 est soulevé par la conduite de liaison 28, ce qui ouvre la conduite 24; l'huile comprimée de la chambre a du piston 10 passe dans la conduite de retour 27 par la conduite 24 et le piston 10 est ramené à sa position initiale représentée sur la figure. En même temps, la soupape d'aspiration 9 est ouverte et le piston 6a subit la poussée de la chambre de recul d, si bien que lui aussi est repoussé vers la gauche sur la figure. Le mouvement d'ouverture du moule 30 provoqué ainsi cesse aussitôt que le plot 20 b atteint l'interrupteur 19. A ce moment, le vérin de serrage se trouve dans sa position initiale représentée. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qutà titre explicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre. REVENT)ICÂTIONS 1. Vérin à fonctionnement entièrement hydraulique de serrage du moule des presses d'injection ou de moulage sous pression de matières plastiques ou thermoplastiques, ou de métaux, qui comportent un plateau porte-moule déplacé par ce vérin et dans lesquelles le moule est fermé et ouvert à grande vitesse et avec un effort faible, et est maintenu serré avec une grande force, caractérisé par le fait que son piston (6a) et la tige (6b) de ce dernier comportent des alésages cylindriques dans lesquels est disposée la partie antérieure d'un cylindre étagé (10) à déplacement axial, dont la partie postérieure coulisse dans le cylindre (7) du vérin, et qui comporte un alésage longitudinal (10d) le traversent de part en part. 2. Vérin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston étagé (10) peut être verrouillé hydrauliquement. 3. Vérin de serrage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'un réservoir (8) d'huile de complément est relié à la chambre de poussée (c) du piston (6a) par l'intermédiaire d'une soupape d'åspiration (9). 4. Vérin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chambre de poussée (a) et la chambre de recul (b) du piston étagé (10) peuvent être mises en communication avec la conduite (17) d'huile comprimée ou avec la conduite (27) de retour par des conduits (24, 25) et par l'intermédiaire d'un clapet (22 ou 21 respectivement) et d'un distributeur (15) de commande. 5. Vérin de serrage de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le réservoir (8) d'huile et la chambre (d) de recul du piston (6a) peuvent être mis en communication avec la conduite (17) d'huile comprimée ou avec la conduite (27) de retour par une conduite (23 ou 26 respectivement) et par l'intermédiaire du distributeur de commande (16 ou 15 respectivement).