Brevet FR2459699A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un chargeur de métal fondu pour machine à couler en coquilles. On connaît déjà des chargeurs de métal fondu pour presses à couler sous pression qui assurent périodiquement le transfert de quantités appropriées de métal fondu, du four de fusion à l'embouchure du moule. Il est connu aussi qu'une machine à couler en coquilles est une machine à former des corps métalliques dans laquelle le métal fondu, tiré d'un four de fusion, est versé dans un trou qui communique avec la cavité intérieure du moule. Les dimensions souvent réduites de ce trou nécessitent des modalités particulières de versage qui empêchent d'utiliser les chargeurs connus pour presse à mouler pour le chargement des machines à couler en coquilles. L'invention a pour but de réaliser un chargeur qui, tout en conservant pratiquement les caractéristiques struc- turales des chargeurs connus pour presses à couler sous pression, comporte d'autre part des caractéristiques particulières originales qui le rendent parfaitement approprié à l'alimentation d'une machine à couler en coquilles. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un chargeur comprenant une poche collectrice de métal fondu, articulée de manière à pouvoir tourner autour d'un axe horizontal et des moyens moteurs conçus pour commander la rotation de la poche entre une position horizontale de repos et au moins une position inclinée permettant de prélever le métal dans le four et de le verser dans le trou de remplissage de la machine, chargeur caractérisé par le fait qu'aux.moyens moteurs est adjoint un régulateur de vitesse conçu pour commander la rotation de la poche, de la position horizontale à la position inclinée, pour le versage du métal dans le trou de la machine selon trois phases successives à vitesse différente, une première phase comportant une première vitesse de rotation permettant d'approcher le métal d'un bec de distribution de la poche, - 2 - une deuxième phase comportant au moins une deuxième vitesse de rotation inférieure à la première, permettant de verser lentement la majeure partie du métal fondu et la troisième phase comportant une accélération progressive vers une troisième vitesse de rotation, supérieure à la première, permettant de verser la partie résiduelle du métal fondu. Autrement dit, dans le chargeur de métal selon l'invention, un régulateur de vitesse approprié fait en sorte que la poche tourne pratiquement de la façon même dont il faudrait la faire tourner manuellement pour effec- tuer un versage rapide mais sans engorgements, débordements etc... Par contre, le reste du chargeur et en particulier sa structure mécanique, peuvent rester entièrement identi- ques à la partie correspondante des chargeurs connus pour presses à couler sous pression. Un exemple d'exécution pratique du chargeur selon l'invention est représenté plus clairement par les dessins annexés sur lesquels: Les figures 1 et 2 montrent schématiquement, en élévation et en plan, la constitution générale d'un chargeur selon l'invention, servant à transférer du métal fondu d'un four de fusion à une machine à couler en coquilles; La figure 3 est une vue détaillée avec coupe partielle d'une partie du chargeur représenté figure 1 et en partie en coupe; La figure 4 est une coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la figure 3; La figure 5 montre la partie supérieure et la partie inférieure du chargeur, en coupe axiale déviée de 90 relativement à la figure 3; La figure 6 montre lesdites parties supérieure et inférieure du chargeur en coupe axiale déviée de 1800 relativement à la figure 3; La figure 7 montre la partie supérieure du chargeur en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6 e - 3 - La figure 8 est un schéma-blocs de principe du régulateur de vitesse qui détermine la rotation en trois phases de la poche collectrice de métal fondu qui fait partie du chargeur représenté par les figures précédentes: La figure 9 est un graphique illustrant la variation imposée à la vitesse de rotation de la poche pendant les phases de versage du métal fondu. Les figures 1 et 2 montrent un chargeur 1 associé à un four de fusion 5 muni d'une embouchure de prélèvement 4 et à une machine à couler en coquilles 7 munie d'un trou de remplissage 6. La machine 7 comporte de façon connue un soubassement fixe 8 sur lequel sont disposées de façon mobile deux plaques 10 commandées par des vérins hydrauli- ques respectifs 9. Les plaques 10 soutiennent respectivement des demimoules 11 qui forment ensemble un moule présentant une cavité de moulage 12 accessible à travers le trou de remplissage 6. A l'intérieur de la cavité de moulage 12 est logé un noyau 13 de forme appropriée. Le chargeur 1 comprend en premier lieu un bâti en portique 2 disposé à cheval sur le four de fusion 5 et la machine à couler en coquilles 7. Un chariot à va-et-vient 14 est porté et guidé par une paire de barres horizontales 3 constituant, avec un carter postérieur 15, la traverse horizontale du bâti en portique. Des moyens moteurs appro- priés et en eux-mêmes connus assurent le déplacement alterné du chariot 14 le long des guides 3. Comme on le voit mieux sur les figures 3 et 4, le chariot 14 soutient deux barres verticales coaxiales 16 et 17 dont la première porte à l'extrémité inférieure un étrier 30 auquel est articulée en 18 (figures-3 et 6) une poche de prélèvement et de versage 19 munie d'un bec distributeur 24 (figure 5) tandis que la deuxième barre est reliée par son extrémité inférieure, par une tige 20, munie de tourillons d'extrémité 21 et 22, à un bourrelet longitudinal 23 de la poche 19 (figures 3, 5 et 6). La barre verticale extérieure 16 est soutenue par - 4 - le chariot 14 de manière à pouvoir coulisser axialement (grâce à un guide 29) et comporte, pour son mouvement, comme le montrent les figures 3 et 4, une partie en crémaillère 25 engrenant avec un pignon 26 monté sur l'arbre de sortie 28 d'un groupe moteur à vitesse variable 27. La barre verticale intérieure 17 est à son tour logée de manière à pouvoir coulisser axialement à l'intérieur de la barre 16 et son extrémité supérieure est fixée (figure 5) à un prolongement supérieur 31 muni d'une partie en crémaillère 32. Comme le montrent les figures , 6 et 7, cette dernière engrène avec un pignon 33 monté sur l'arbre de sortie 34 d'un moteur à vitesse variable 35 monté sur le sommet de la barre extérieure 16. Le chargeur décrit à propos des figures 1 à 7 est destiné à fonctionner comme suit. Après avoir fait coulisser le chariot 14 le long des guides 3 jusqu'à amener la poche 19 en position pratiquement superposée à l'embouchure 4 du four 5 (figure 1), on actionne le groupe moteur 27 de manière à abaisser solidairement les deux barres coaxiales 16 et 17, jusqu'à introduire la poche 19 dans le four 5. A ce stade, on arrête le groupe moteur 27 et on actionne par contre le groupe moteur 35 quis provoquant l'abaissement de la barre intérieure 17, 31 relativement à la barre extérieure 16, fait tourner la poche 19 autour du tourillon 18 et l'incline de façon que son bec 24 soit tourné vers le haut: la poche 19 peut ainsi se remplir du métal fondu contenu dans le four 5. On actionne ensuite en sens inverse le groupe moteur 35 de manière à ramener la poche 19 en position horizontale et ensuite on actionne aussi, en sens inverse, le groupe moteur 27 de manière à soulever à nouveau solidairement les deux barres coaxiales 16 et 17, 31 et donc la poche 19. On déplace alors le chariot 14 le long des guides 3 jusqu'à amener la poche 19 au-dessus du trou de remplissage 6 de la machine 7, après quoi, au i459699 - 5 - moyen du groupe moteur 27, on abaisse la poche 19 jusqu'au voisinage du trou 6 de la machine à couler en coquilles. Jusqu'à ce moment, tous les mouvements des divers organes du chargeur s'exécutaient à vitesse constante en se succédant automatiquement en vertu de l'intervention de divers dispositifs de fin de course tels que les micro- interrupteurs 36, 37 et 38, figure 3, avec lesquels coopèrent des cames respectives 39, 40 et 41. Par contre, une fois que la poche 19 a été approchée du trou 6 de la machine à couler et que le moment est donc venu de commander la rotation de la poche pour verser le métal fondu qu'elle contient, un régulateur de vitesse adjoint au groupe moteur entre en action, ce régulateur étant capable de subdivi- ser l'opération de versage en trois phases se distinguant par des vitesses de rotation différentes de la poche. Un exemple d'un tel régulateur de vitesse est représenté schématiquement par la figure 8 et comprend en premier lieu un générateur d'impulsions 42, associé à l'arbre de sortie 34 du moteur 35 de manière à émettre une impulsion pour chaque angle de rotation prédéterminé de l'arbre 34; ce générateur d'impulsions peut être formé par exemple d'une roue dentée montée rigidement sur l'arbre 34 et d'un capteur fixe, par exemple de type électromagnétique, capable de détecter le passage des dents de la susdite roue. Le générateur d'impulsions 42 alimente deux compteurs d'impulsions 43 et 44, étalonnés de manière à commander respectivement l'ouverture et la fermeture de contacts correspondants 45 et 46 après le comptage de différents nombres d'impulsions N1 et N2 (N1 P2) et auxquels s'ajoute un troisième potentiomètre 49 réglé à un niveau P3> P1. Les potentiomètres 47 et 49 directement, et le potentiomètre 48 par l'intermédiaire d'un générateur de rampe 50, relient une borne positive 51 -6- à une première entrée d'un amplificateur différentiel 52 muni d'une deuxième entrée reliée à la masse par l'intermé- diaire d'une résistance de référence 53. Un deuxième amplificateur différentiel 54 comporte à son tour une première entrée reliée à la sortie de l'amplificateur 52 et une deuxième entrée reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance variable de référence 55. Un formeur d'impulsions 56 a pour rôle, enfin, de transformer la tension continue disponible à la sortie de l'amplificateur 54 en une succession d'impulsions à fréquence constante et à durée variable selon la valeur de ladite tension. Ces impulsions assurent le contrôle d'un redresseur à pont à diodes SCR 57, interposé entre le moteur 35 (du type à courant continu) et une alimentation à courant alternatif 58, retardant le moment de l'amorçage des diodes SCR lorsque la durée des impulsions diminue et vice versa. Le régulateur de vitesse de la figure 8 fait en sorte que le versage du métal fondu de la tasse 19 dans le trou 6 de la machine à couler s'effectue selon trois phases successives indiquées par le graphique de la figure 9. Une fois qu'on a fait démarrer le moteur 35 par l'intermé- diaire d'une commande provenant d'un dispositif approprié sensible à l'achèvement de la course de descente de la poche 19, le moteur commande, en soulevant la barre 17, 31, la rotation progressive de la poche 19 (dans le sens voulu pour incliner le bec 24 vers le bas), à une vitesse constante V1 fixée par le potentiomètre 47-(-le courant ne passe pas, dans ce cas, par le potentiomètre 49 réglé à une valeur plus élevée); cela permet d'effectuer la première partie de la course de rotation de la poche, plus précisément celle qui est nécessaire pour amener le métal près du bec distributeur 24, à une vitesse assez soutenue et donc sans pertes de temps inutiles. Entre temps, les deux compteurs d'impulsions 43 et 44 ont compté les impulsions au fur à mesure qu'elles étaient émises par le générateur 42 avec une fréquence dépendant - 7 - de la vitesse de rotation de la poche. Quand le compteur 43 est arrivé à compter le nombre N1 fixé à l'avance, correspondant à une rotation de la poche égale à S (figure 9), le compteur 43 provoque l'ouverture du contact 45 de sorte que, cette fois, c'est le potentiomètre 49 à valeur plus grande qui fait parvenir à la première entrée de l'amplificateur 52 une tension de commande d'autant plus petite qui, à son tour, par l'intermédiaire des amplificateurs 52 et 54 et du formeur d'impulsions 56, donne naissance à des impulsions de durée réduite qui, en retardant l'amorçage des diodes SCR du redresseur à pont 57, réduisent l'alimentation du moteur 35 et donc sa vitesse. La vitesse de rotation de la poche 19 tombe ainsi à une valeur réduite V2. fixée comme on l'a dit par le potentiomètre 49, de manière à effectuer le versage du métal fondu de la poche dans le trou de remplissage de la machine à couler, avec une vitesse suffisamment petite pour éviter des engorgements, des débordements et d'autres inconvénients de ce genre. Si on le désire, la vitesse V2, au lieu de rester constante, peut varier entre plusieurs valeurs voisines, chaque changement de vitesse étant déterminé par l'intervention d'un compteur d'impulsions supplémentaire respectif qui contr8le un potentiomètre respectif tel que 49 (mais évidemment de valeur différente). Toutefois, quand le compteur 44 est arrivé à compter le nombre d'impulsions N2 fixé à l'avance, correspondant à une rotation de la poche égale à S2 (figure 9), S1 étant choisi de façon qu'à ce stade la majeure partie du métal fondu ait quitté la poche 19, le compteur 44 commande la fermeture du contact 46 de sorte que le potentiomètre 48 (de moindre valeur) se substitue au potentiomètre 49 (de plus grande valeur) dans l'alimentation de l'amplificateur 52. Toutefois, le générateur de rampe 50 fait en sorte que la tension d'entrée de l'amplificateur 52 n'arrive pas immédiatement à la valeur correspondant à - 8 - l'étalonnage du potentiomètre 48 mais augmente en fonction linéaire jusqu'à cette valeur en suivant une rampe de pente prédéterminée. Il en est de même, naturellement, de la tension de sortie des amplificateurs 52 et 54, de la durée des impulsions de sortie du formeur d'impulsions 56, de l'alimentation du moteur 35 et en définitive, de la vitesse de rotation de la poche 19 qui, comme le montre la figure 9, augmente en fonction linéaire jusqu'à une valeur maximale V3. L'opération de versage du métal fondu est ainsi complétée par une dernière phase de rotation à vitesse accrue qui permet rapidement d'évacuer finalement le métal de la poche 19. Un interrupteur de fin de course approprié détecte enfin le fait que l'angle maximal de rotation S3 soit atteint et fait démarrer le cycle de retour du chargeur, c'est-à-dire qu'il commande le moteur 35 de manière à ramener la poche à l'horizontale, après quoi le moteur 27 fait remonter la poche à une position plus élevée et le chariot 14 est ramené à la position-initiale au-dessus du four de fusion. Si on le veut, un même chargeur peut être affecté au chargement de plusieurs machines à couler en coquilles, disposées de part et d'autre d'un Miême four ou bien toutes en cercle autour du four. Dans ce dernier cas, évidemment, le bâti du chargeur devra être capable de tourner pour se placer successivement à cheval sur les diverses machines à couler en coquilles. - 9 - REVENDICATIONS 1.- Chargeur de métal fondu pour machine à couler en coquilles, comprenant une poche collectrice de métal fondu 19, articulée de manière à pouvoir tourner autour d'un axe horizontal 18 et des moyens moteurs 35 conçus pour commander la rotation de la poche 19 entre une position horizontale de repos et au moins une position inclinée permettant de prélever le métal dans le four et de le verser dans le trou de remplissage 6 de la machine, chargeur caractérisé par le fait qu'aux moyens moteurs 35 est adjoint un régulateur de vitesse conçu pour commander la rotation de la poche 19, de la position horizontale à la position inclinée, pour le versage du métal dans le trou 6 de la machine selon trois phases successives à vitesse différente, une première phase comportant une première vitesse de rotation permettant d'approcher le métal d'un bec de distribution 24 de la poche 19, une deuxième phase compor- tant au moins une deuxième vitesse de rotation inférieure à la première, permettant de verser lentement la majeure partie du métal fondu et la troisième phase comportant une accélération progressive vers une troisième vitesse de rotation, supérieure à la première, permettant de verser la partie résiduelle du métal fondu. 2.- Chargeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs 35 comprennent un moteur électrique 27 et que le régulateur de vitesse comprend un générateur d'impulsions 42 conçu pour émettre une impulsion pour chaque angle de rotation fixé à l'avance de la poche et au moins deux compteurs d'impulsions 43, 44 conçus pour fournir des commandements respectifs lorsque des nombres respectifs fixés à l'avance sont atteints, ces commandements agissant sur l'alimentation du moteur 27 de façon qu'un premier commandement émis par un premier compteur 43 lorsqu'un premier nombre fixé à l'avance est atteint provoque le passage immédiat de la première a la deuxième vitesse et qu'un deuxième commandement émis - 10 - par le deuxième compteur 44 lorsqu'un deuxième nombre fixé à l'avance et supérieur au premier est atteint provoque l'accélération progressive du moteur 27 vers la troisième vitesse. 3.- Chargeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier commandement agit sur la tension d'entrée d'un amplificateur 52 de manière à la commuter d'une première valeur à une deuxième valeur inférieure à la première et que le deuxième commandement agit sur la tension d'entrée de manière à la commuter, avec une allure en rampe, de la deuxième valeur à une troisième valeur supérieure à.la première. 4.- Chargeur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les valeurs de tension mentionnées sont fixées par des potentiomètres 47, 48 respectifs pouvant être sélectionnés, placés à l'entrée de l'amplificateur 52 et qu'au potentiomètre 48 relatif à la troisième valeur de tension est associé un générateur de rampe 50 conçu pour répondre à la sélection du potentiomètre 48 par une augmentation progressive de tension jusqu'à la troisième valeur. 5.- Chargeur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que l'amplificateur 52 alimente un formeur d'impulsions 56 de durée variable affecté au contrôle d'un redresseur 58 à pont avec diodes SCR interposé entre le moteur électrique 35 du type à courant continu et une alimentation sur courant alternatif 58.