Brevet FR2394349A1 — publié le 19790112

La présente invention concerne la coulée de métal en fusion dans des moule 5a du type en sable perdu, pouvant être indifféremment à simple face ou à multi-faces. La technique de coulée ci-dessus est le plus souvent mise en oeuvre pour la réalisation de pièces en grande série. Pour ce faire, on prévoit une machine de production de moules, par exemple en deux éléments constitutifs complémentaires si chaque moule est du type à simple face, puis une aire de coulée devant laquelle sont placés les moules en attente. Des installations actuelles comprennent, en outre, au-delà de l'aire de coulée, une aire de stockage et de refroidissement visant à permettre l'abaissement progressif de température du métal coulé, jusqu'à celle suffisamment basse pour permettre, par destruction du moule en sable, l'opération de démoulage, c'està-dire la séparation physique de la pièce moulée du moule l'ayant contenue. Les installations du genre ci-dessus actuellement connues présentent certains inconvénients provenant principalement de l'implantation relative des postes de travail et notamment de la nécessité d'assurer le transfert et la présentation d'un certain nombre de moules en attente devant l'aire de coulée, tout en rendant possible la nécessité de réaliser, par une presse appropriée, l'immobilisation des éléments constitutifs de chaque moule préala blement, pendant et après l'opération de coulée pour contenir la poussée interne produite par la masse de métal en fusion coulé.Pour supprimer cet inconvénient, on a proposé d'assurer l'acheminement un à un de chaque moule devant une aire de coulée fixe mais ceci implique l'obligation de munir chaque moule transporté d'une presse individuelle dont l'actionnement pose alors des problèmes dlautomaticité quasi insolubles en ptus de l'investissement considérable représenté par un nombre de presses égal au nombre de moules en cheminement, en refroidissement et en chargement. Un autre inconvénient d'une telle disposition réside dans l'étendue linéaire importante devant être nécessairement réservée pour l'aire de coulée étant donné le cheminement rectiligne des moules présentés. I1 s'ensuit qu'une telle longueur implique des temps de circulation non négligeables entraidant un refroidissement du métal à couler. Les produits ou pièces réalisées ne présentent pas, par conséquent, les caractéristiques mécaniques régulières en tout point. Un autre aspect négatif des installations actuellement connues réside dans l'obligation de constituer un cheminement suffisamment long des moules remplis pour permettre le refroidissement progressif avant démoulage. De tels cheminements, du type linéaire, impliquent une surface utile très grande qui éloigne d'autant le poste de démoulage de la machine de moulage vers laquelle il est nécessaire de ramener, après traitement, le sable récupéré à partir du broyage des moules ayant subi une opération de coulée. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients cidessus en créant une installation de coulée et de stockage -refroidissement susceptible d'être implantée sur une surface notablement plus faible en vue de réduire le trajet de circulation du personnel affecté à la marche de l'ins - tallation, de réduire la longueur linéaire de l'aire de coulée pour l'obtention de meilleures conditions de moulage et de pièces moulées de meilleures caractéristiques, de réduire la durée d'un cycle de travail et le cheminement d'un moule entre sa phase de réalisation et celle de récupération du sable ayant servi à sa constitution et aussi de réduire le personnel chargé de la mise en oeuvre d'une telle installation. Conformément à l'invention, l'installation de coulée et de stockagerefroidissement pour moules én sable est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un convoyeur rotatif, du type carrousel, comportant des voies de réception, de support et de glissement de moules, présentant une disposition radiale en étant équidistantes angulairement et destinées à etre amenées successivement, par rotation partielle cyclique du convoyeur, d'une part, simultanément par les sections d'extrémité ouvertes en regard d'un poste de chargement d'un moule vide et d'un poste de déchargement d'un moule rempli et, d'autre part, devant une aire de coulée associée à un four de fusion et située en aval du poste de chargement par rapport au sens de rotation du convoyeur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en plan de l'installation conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation prise sensiblement selon la ligne II-II de la fig. I. Les fig. 3 à 5 sont des vues en plan analogues à la fig. 1 mais illustrant différentes phases caractéristiques de fonctionnement de l'installation. Selon les fig. 1 et 2, l'installation conforme à l'invention comprend un convoyeur rotatif 101, du type carrousel ou tourniquet, disposé de toute fa çon convenable pour que son axe de rotation A soit vertical. Le convoyeur rotatif 101 comporte une armature 102 portant des voies de stockage 103, de direction radiale, équidistantes angulairement et pouvant etre de tout nombre convenable pair ou impair, par exemple au nombre de seize, tel qu'illustré aux dessins et désignées par les références 103a à 103p. Chaque voie se stockage 103 est réalisée sous la forme d'un couloir comprenant un fond plat 104 à partir duquel s'élèvent deux bords longitudinaux 105. Les dimensions de chaque voie de stockage 103 sont prévues pour correspondre, en largeur, à celles d'un moule M et en longueur à un multiple de l'une des dimensions horizontales dudit moule, par exemple à cinq fois la longueur. Chaque voie 103 délimite ainsi une section d'entrée 107 s'ouvrant à la périphérie extérieure du convoyeur 101 et une section de sortie 108 s'ouvrant en direction de l'axe A duquel elle est distante d'une mesure radiale correspondant sensiblement au moins à deux fois la longueur d'un moule. Chaque voie 103 est également munie, en retrait de sa section d'entrée 107, d'un poste d'immobilisation 109 constitué par deux joues 110 assurant le maintien d'une platine 111 sur laquelle est monté un vérin à double effet 112, par exemple hydraulique dont la tige 113 est prévue pour actionner une presse 114, par exemple constituée par deux leviers 115 montés articulés sur les joues fixes. L'armature 102 porte également,de place en place,des organes de roulement 116 tels que des rouleaux, des galets ou des roues coopérant en permanence avec des chemins de roulement complémentaires 117. L'armature 102 porte, par ailleurs, une crémaillère circulaire 118 avec laquelle engrène en permanence un pignon denté complémentaire 119 calé sur l'arbre de sortie d'un groupe moto-réducteur 120 immobilisé au sol. Il est évident qu'une disposition inverse pourrait être prévue et que le moteur électrique 120 pourrait etre porté par l'armature 102 en vue de coopérer avec une crémaillère fixe au sol. Le convoyeur 101 est disposé de manière que chaque voie de stockage 103 puisse être amenée par ses sections d'entréel07 et de sortie simultanément devant un poste de chargement 121 et un poste de déchargement 122. Le poste de chargement 121 situé à la périphérie extérieure du convoyeur 101 comprend pousseur 123, par exemple, constitué par un vérin hydraulique porté par un bâti 124. La tige 125 du vérin 123 est dirigée vers l'axe A et porte, par son extrémité libre, une plaque de poussée 126 qui est disposée au-dessus du segment rectiligne d'un convoyeur 127, par exemple du type à rouleaux, disposé entre le poste de chargement 121 et la section d'entrée 107 en vis-à-vis. Le convoyeur 127 constitue un transporteur d'amenée s'étendant entre le poste de chargement 121 et une machine 128 de fabrication automatique continue de moules, par exemple en sable. Au-delà du poste de chargement 121 le convoyeur 127 constitue un transporteur de reprise amenant des plaques 106 de transfert des moules vers l'entrée de la machine 12 8 dans laquelle elles sont introduites successivement par un pousseur de chargement 129 en vue d' etre réutilisées pour le support de nouveaux moules fabriqués Le poste de déchargement 122 est constitué par la partie terminale de réception d'un transporteur rectiligne d'acheminement 130 qui est disposé sous le plan du convoyeur 101 dans un caniveau ou une fosse 131 ménagé à cet effet dans le sol ou la maçonnerie de support dudit convoyeur.Lé transporteur 130 est, de préférence, constitué par un couloir rectiligne vibrant associé à un générateur de mise en vibrations non représenté aux dessins. Le couloir vibrant 130 pré-sente une longueur choisie pour que sa partie terminale opposée au poste 122 s 'étendue hors de l'aire couverte par le convoyeur 101 et aboutisse à un poste de démoulage 132 comprenant notamment un crible 133 recouvrant une fosse de réception, non représentée aux dessins et à partir de laquelle le sable récupéré est repris pour etre dirigé vers une installation de récupération ne faisant pas partie directement de l'invention. Le crible 131 est associé à un plateau 134 de reprise des objets moulés qui peuvent etre prélevés de façon manuelle ou automatique, ainsi que cela apparat dans ce qui suit. Le poste 122 est équipé de façon supplémentaire d'un butoir 135 qui est constitué par un panneau de butée 136 monté sur une colonne 137 de manière à être disposé dans l'axe radial du poste de chargement 121 en surplomb du poste 122. L'installation conforme à l'invention comprend de façon supplémentaireune aire de coulée 138 attenant directement à un four de fusion 139 pouvant etre choisi pour etre capable de réaliser une coulée manuelle ou éventuellement une coulée par poches à déplacement automatique. L'implantation de l'aire de coulée 138 et du four 139 peut être choisie de plusieurs façons différentes de manière que l'aire 138 s'étende sur un seg ment annulaire plus ou moins étendu, c'est-à-dire intéressant simultanément plusieurs voies de stockage 103, en étant disposée dans tous les cas en aval du poste de chargement 121 par rapport au sens de rotation du convoyeur 101 dans le sens de la flèche fl.Dans le cas illustré aux dessins, l'aire de coulée 138 est située de façon diamétralement opposée au poste de chargement 121 en couvrant une étendue angulaire sensiblement égale à un angle au centre de 90 , mais il est évident qu'une disposition différente couvrant une plage angulaire également différente pourrait être envisagée, l'essentiel étant, dans tous les cas, de réaliser l'implantation de l'aire 139 selon un secteur annulaire centré sur l'axe A de rotation du convoyeur 101 de manière que les sections d'entrée 107, ainsi que les postes d'immobilisation 109 des voies de stockage 103, soient amenés à défiler devant ladite aire en étant situés à une distance constante de cette dernière. L'installation conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante Sur chaque plaque de transfert 106 introduite dans la machine 128, un moule, par exemple en sable du type en dieux parties à simple face, est réalisé puis ensuite déposé sur le transporteur 127 qui en assure l'achemine ment jusque devant le poste de chargement 121. Lorsque la plaque de transfert 106 du moule 101 est amenée en position d'arret devant le poste 121, le pousseur 123 est alimenté pour assurer le transfert uniquement du moule 1 dans la section d'entrée 107 de la voie, par exemple 103a immobilisée entre les postes 121 et 122.L'engagement du moule 1 est rendu possible dans cet état de fonctionnement car, préalablement à l'arrivée dans la position illus trée à la fig. 1, le vérin 112 du poste 109 a été alimenté pour dégager la p.resse 114 de sa position active de travail illustré à la fig. 2. Après l'opération de transfert ci-dessus, le pousseur 123 reprend sa po sition d'origine, de sorte que le moule 2 et sa plaque de transfert peuvent etre amenés dans la position précédemment occupée par le moule 1 en pous sant la plaque dudit moule d'un pas sur la partie du convoyeur 127 consti tuant un transporteur de reprise amenant lesdites plaques de transfert en face du pousseur 129 chargé d'en assurer la réintroduction dans la machine 108. Le groupe moto-réducteur 120 est ensuite alimenté de manière à faire to tourner le convoyeur rotatif dans le sens de la flèche f1 pour amener la voie 103b dans la position précédemment occupée par la voie 103a, c'est-à-dire entre les postes de chargement 121 et de déchargement 122. Dans cette position, le moule 2 est transféré dans la section d'entrée 107 de la voie 103b d'une façon analogue à ce qui est décrit ci-dessus pour ce qui concerne la voie 103a. Au cours de l'opération ci-dessus, la voie 103a a été déplacée d'un pas par rapport au poste de chargement 121 duquel elle est alors totalement dégagée.Cette course de dégagement est mise à profit pour commander l'alimentation du vérin 112 qui est chargé d'actionner la presse 114 de façon à immobiliser et presser relativement l'une contre l'autre les deux parties constitutives du moule 1 qui sont ainsi maintenues pressées et immobilisées sans aucun risque de déplacement relatif préalablement à l'opé- ration de coulée qui intervient lorsque le moule 1 est amené en regard de l'aire de coulée 138.. Des opérations analogues se déroulent successivement pour chacune des voies 103 jusqu'à l'accomplissement d'un tour de rotation complet du convoyeur 101, c'est-à-dire jusqu'au moment où la voie 103a est de nouveau disposée entre les postes de chargement 121 et de déchargement 122, comme cela apparat à la fig. 3. Préalablement à cet état, le vérin 112 est alimenté pour ouvrir la presse 114 et libérer l'ensemble constitué par les demi-moules et la pièce moulée solidifiée parprérefroidissement pendant un tour.Dans cette position, toutes les voies ont été chargées avec un. moule de coulée dont le remplissage a été effectué à un moment donné ou à un autre de leur passage en regard de l'aire de coulée 138 dont la plage angulaire couverte est justement choisie pour permettre une grande souplesse de remplissage en fonction, soit de la capacité des moules, soit de la fréquence et de la vitesse de rotation cyclique partielle du convoyeur 101. Dans la nouvelle position occupée, telle que représentée à la fig, 3, seize moules ont été transférés dans les voies et le moule subséquent désigné par la référence 17 est à son tour transféré par le poste de chargement 121 dans la section d'entrée 107 de la voie l03a, ce qui a pour effet de décaler d'un cran le moule 1 ayant fal t l'objet du premier transfert dans la phase correspondante du premier tour de chargement. Des opérations analogues se réalisent donc au fur et à mesure pour chacune des voies suivantes, ce qui permet, lors du second tour de rotation du convoyeur rotatif 101, d'une part, d'assurer le transfert d'une seconde série de moules et, d'autre part, de stocker la première série de moules chargés et remplis de façon à en assurer le refroidissement progressif. La fig. 4 montre l'état de fonctionnement intervenant lors du cinquième tour de rotation et de chargement du convoyeur 101, c'est-à-dire lorsque le moule 65 est chargé et transféré dans la voie de stockage 103a qui, à cet instant, est la seule à contenir cinq moules. La fig. 6 illustre la phase subséquente intervenant à la fin de la rotation du cinquième tour du convoyeur 101 lorsque la voie 103a est de nouveau amenée en position stable immobilisée entre les postes 121 et 122. Dans cette position; le moule 81 est engagé dans la section 107 d'une façon analogue à ce qui est décrit précédemment, de sorte que tous les moules occupant la vole 103a sont décalés d'un pas. Le moule 1 est, par conséquent, poussé hors de la section de sortie 108 de la voie 103a pour être amené à tomber par gravité sur le poste de déchargement 122 dans lequel il est à coup sur guidé par la présence du butoir 135.Le moule 1, qui est donc resté stocké dans le convoyeur 101 pendant cinq tours de rotation de ce dernier, se trouve alors dans un état de refroidissement favorable à l'opération de démoulage ultérieur et peut supporter, sans aucun risque de destruction de la pièce moulée, sa chute sur le poste de chargement 122. Le couloir 133 en assure alors l'acheminement en direction du poste de démoulage 132, acheminement pendant lequel les vibrations appliquées au couloir 130 ont pour effet de favoriser le déplacement du moule mais aussi de provoquer le début de sa fragmentation.Le moule 1 est ainsi amené dans un état favorable à la fragmentation au niveau du poste de démoulage 132 où il est broyé de façon à dégager totalement la pièce moulée qui peut alors être prise en charge ma nullement ou automatiquement par le transporteur 134, tandis que le sable constitutif du moule, ainsi que les fragments encore cohérents sont guidés par le crible 133 vers une installation de nettoyage, dépoussiérage et de stockage. Au cours du sixième tour, chaque voie de stockage 103 assure alors, simultanément à la réception d'un nouveau moule, le transfert du moule proche de la section de sortie 108 directement sur le poste de décharge ment. Lorsque la première phase ci-dessus s'est déroulée, le fonctionnement de l'installation devient automatique et permet de réaliser, pour chaque dé placement angulaire partiel cyclique du convoyeur 101, d'une part, le chargement d'un moule vide7 d'autre part, le remplissage d'au moins un moule et, par ailleurs, le déchargement d'un moule rempli et refroidi et, simul tanément, bien entendu, le refroidissement progressif de tous les moules en cours de stockage. La réalisation ou le déroulement simultané des différentes opérations telles que ci-dessus s'effectue dans un espace et un volune excessivement restreints, étant donné que les installations de coulée et de refroidissement sont portées par une seule et meme-structure. En outre, la mise en oeuvre d'un ensemble commun pour la coulée et le refroidissement, réalisé sous la forme d'un convoyeur rotatif à voies de stockage radiales se présentant d'une manière analogue à un tourniquet ou carrousel, permet de faire intervenir une différence de niveau entre les postes de chargement et de dé car gement et, par conséquent, de réduire notablement la surface utile nécessaire pour l'implantation de ces éléments constitutifs indispensables. En outre, la constitution particulière du convoyeur rotatif sous la forme d'un tourniquet permet de disposer à la périphérie de ce dernier les différents postes successifs nécessaires de l'installation et, par conséquent, de réduire encore, par rapport à une installation classique, la surface utile normalement occupée entre la machine ou le poste de production de moules et le poste de démoulagé et de récupération du sable usé. Un autre avantage- découlant de l'implantation ci-dessus réside dans le fait qu'il devient possible de disposer l'aire de coulée et le four de la façon la plus pratique immédiatement en aval du poste 121 selon le sens de la flèche f1 en prévoyant également l'étendue angulaire la plus appropriée.La réduction du trajet de circulation qui en résulte présente, en outre, avantage supplémentaire de réduire l'abaissement de température subie par le métal fondu lors de son transport et, par conséquent, d'obtenir des pièces de meilleures qualités. Outre les avantages cl-dessus, il faut noter la facilité de récupération du sable réitilisable, la simplicité des installations d'immobilisation des moules pour supporter la poussée du métal liquide coulé jusqu'au moment de la solidification, ainsi que l'absence de main d'oeuvre nécessaire pour le fonctionnement des différents postes qui peuvent être asservis mutuellement par toute installation du type connu ne faisant pas partie directement de l'invention. Un autre avantage de l'objet de l'invention tient à la conception structurelle du convoyeur 101 qui permet de ne mettre en oeuvre, par exemple, que seize presses pour un nombre de moules égal à quatre vingts, tout en assurant l'immobilisation de chacun pendant sensiblement un tour complet pour permettre la solidification du métal coulé. Un avantage supplémentaire réside dans le fait que l'invention offre une grande souplesse d'adaptation aux conditions de travail; puisqu'il est possible de mettre en oeuvre plusieurs convoyeurs 101 desservant une ou plusieurs machines 128 et alimentés par un ou plusieurs fours de fusion. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Installation de coulée et de stockage -refroidissement pour moules en sable, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un=convoyeur rotatif, du type carrousel, comportant des voies de réception, de support et de glissement de moules; présentant une disposition radiale en étant équidistantes angulairement et destinées à etre amenées successivement,par rotation partielle cyclique du convoyeur, d'une part, simultanément; par les sections d'extrémité ouvertes en regard d'un poste de chargement d'un moule vide et d'un poste de déchargement d'un moule rempli et refroidi et, d'autre part; devant une aire de coulée associée à un four de fusion et située en aval du poste de chargement par rapport au sens de rotation du convoyeur. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le convoyeur comporte des voies de réception, de support et de glissement de moules qui sont munies chacune d'un poste de maintien et d'immobilisation du dernier moule reçu pendant la phase de coulée et de prérefroidissement. 3 - Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le convoyeur compote te des voies de réception, de support et de glissement de moules occupant une disposition radiale et amenées successivement, par la rotation cyclique du convoyeur, d'une part, -en-regard d'un poste de chargement placé à la périphérie extérieure du convoyeur et simultanément d'un poste de déchargement disposé à la périphérie intérieure du convoyeur et, d'autre part, en regard d'une aire de coulée en forme de secteur annulaire s'étendant à la périphérie extérieure du cnnvoyeur. 4 - Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le convoyeur comporte des voies de réception, de support et de glissement de moules réalisées chacune sous la forme d'un couloir rectiligne présentant une section légèrement supérieure à l'une des dimensions horizontales des moules et une longueur multiple d'une desdites dimensions hori zontale s. 5 - Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le convoyeur comporte des voies de réception, de support et de glissement de moules présentant une longueur inférieure au rayon du convoyeur et possédant chacune une section d'entrée ouverte affleurant la périphérie extérieure dudit convoyeur et une section de sortie ouverte située à une distance de l'axe de rotation sensiblement égale à celle d'un poste de déchargement disposé dans un plan inférieur à celui du convoyeur. 6 - Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le convoyeur comporte des voies de réception, de support et de glissement de moules possédant chacune une section de sortie ouverte passant pour chaque tour de rotation au dessus d'un poste de déchargement constitué par la partie terminale d'un couloir vibrant menant à un poste de démoulage.