Brevet FR2471825A1 — publié le 19810626

Machine à couler par centrifugation La présente invention concerne une machine à couler, par centrifugation, une pièce en alliage léger, notamment une roue d'automobile. La coulée par centrifugation d'une pièce est connue. L'invention est plus spécialement tournée vers une machine permettant d'automatiser ce type de fabrication, c'est-à-dire de supprimer toute intervention manuelle pour le démoulage de la pièce après solidification et pour la reconstitution et la fermeture du moule pour recevoir la coulée suivante. A cet effet, l'invention a pour objet une machine de coulée par centrifugation d'une pièce, notamment d'une roue de véhicule, en alliage léger comportant un moule en plusieurs parties,solidaire d'un support tournant autour d'un axe vertical, des moyens de fermeture et d'ouverture du moule et des moyens de- démoulage de la pièce. Selon l'une des caractéristiques de l'invention, ledit moule est composé d'une semelle solidaire dudit support, de parties latérales et d'une partie supérieure pourvue dans l'axe vertical du support d'un orifice d'alimentation du moule, les moyens d'ouverture et de fermeture susdits sont constitués par un plateau, mobile verticalement le long du support tournant,comportant des broches de soulèvement de ladite partie supérieure, prenant appui sous une face inférieure de cette dernière,et un embiellage d'atte- lage des parties latérales audit plateau pour entraîner ces dernières dans un mouvement radial lors du mouvement axial du plateau, tandis que les moyens de démoulage susdits sont constitués par une potence formée d'un fût vertical et d'un bras horizontal mobile verticalement et en rotation par rapport au fût, le bras susdit étant équipé de moyens de préhension de la partie supérieure du moule et de démou- lage de la pièce. Dans un mode préféré de réalisation de l'in- vention, chacune desdites parties latérales du moule est attelée, à coulissement vertical, à un sabot extérieur d'entraînement radial susceptible de coulisser radialement sur le support tournant et comporte une partie inférieure s'étendant au travers dudit support sur laquelle le plateau mobile verticalement le long du support peut porter lors de son mouvement vertical pour élever ladite paroi latérale en même temps que la partie supérieure du moule. L'embiellage susdit est constitué par un levier radial coudé à environ 90 ., articulé par son sommet audit support tournant, l'une de ses extrémités étant engagée entre deux faces horizontales dudit plateau mobile verticalement, tandis -que l'autre extrémité est engagée entre deux faces verticales dudit sabot. En outre, la partie supérieure dudit moule comporte un cadre supérieur pourvu d'une couronne extérieure de préhension et attelé au reste de ladite partie supérieure par des moyens permettant un mouvement vertical du cadre par.rapport à ladite partie de moule et au-dessus de cette dernière d'une amplitude pré- déterminée. Par ailleurs, la partie supérieure dudit moule comporte une plaque de dévêtissage disposée sous la surface infé- rieure de cette partie supérieure et attelée à cette dernière par des moyens permettant un mouvement relatif vertical de ladite plaque sous ladite surface d'une amplitude prédéterminée, lorsqu'ils sont actionnés par un dispositif éjecteur. Dans ce mode de réalisation, le bras horizon- tal de la potence est solidaire d'une colonne verticale montée à rotation et à translation dans un support vertical parallèle au support tournant susdit, ledit bras étant pourvu de griffes arti- culées susceptibles de coopérer avec la couronne de préhension du cadre susdit, sous l'effet d'un organe de commande du pivotement desdites griffes. Enfin, le bras horizontal susdit est pourvu - d'.une plaque d'éjection attelée à un organe de commande de son mouvement vertical sous le bras susdit,susceptible de coopérer à l'intérieur.du cadrelavec les moyens d'attelage de la plaque de dévêtissage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra en outre d'en mieux comprendre le fonctionnement. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention; et - les figures 2, 3, 4, 4A et 5 illustrent par des coupes le cycle de fonctionnement du dispositif selon l'invention en ce qui concerne la constitution du moule et le démoulage de la pièce coulée. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit, disposés sur un socle de base 1, deux ensembles 2 et 3 constituant la machine selon l'invention. L'ensemble 2 est essen- tiellement constitué par un bâti 20 fixe dans lequel est monté à rotation un arbre vertical 21. Cet arbre 21 est animé en rotation au moyen d'un renvoi d'angle conique 22 dont l'arbre d'entrée est relié à un moteur 23. A la partie supérieure de l'arbre 21 s'étend un plateau 24 de support de tous les éléments constitutifs d'un moule 25, Un second plateau 26 situé sous le plateau 24 est suscep- tible d'être animé d'un mouvement vertical le long de l'arbre 21 au moyen d'un vérin hydraulique 27 attelé entre le bâti 20 et le pla- teau 26 lui-même. Les plateaux 25 et 26 tournent avec l'arbre 21. Le moule 25 est constitué par une semelle 250 solidaire du support tournant (arbre 21 et plateau 24),par des par- ties latérales 251 et par une partie supérieure 252, pourvue d'un ori- fice central 253 situé à l'aplomb de l'axe vertical de rotation de l'arbre 21 pour l'introduction dans le moule du métal fondu. Un cadre 254 est disposé au-dessus de la partie 252 susdite et possède une couronne 255 extérieure pour sa préhension au moyen de griffes décrites ci-après. Le cadre est attelé à la partie 252 du moule au moyen de tirants 256 qui autorisent un mouvement vertical vers le haut du cadre par rapport à la partie 252 d'une amplitude A prédéter- minée. Une plaque dite "de dévatissage" 257 est placée sous une face inférieure de la partie 252 et est retenue à cette dernière par des tirants 258 qui autorisent un mouvement vertical vers le bas de la plaque 257 par rapport à la partie 252, de manière, comme on le verra plus loin, à pouvoir venir au contact de la pièce à démouler et à la faire tomber de la partie 252 susdite. - Sur cette figure, on n'a pas représenté les moyens de centrage et d'assemblage de ces diverses parties du moule. Ces moyens seront visibles sur les figures 2 à 5 qui illustrent une réalisation industrielle de ce moule. Chacune desdites parties laté- rales 251 (au nombre de trois par exemple) est montée à coulissement vertical sur un sabot 241 susceptible quant à lui de coulisser radia- lement dans une rainure de guidage (radiale) 242 dont est pourvue la face supérieure du plateau 24. En outre, chaque partie latérale 251 comporte une prolongation inférieure 251a qui traverse le plateau 24 par une lumière 243 pour constituer une partie sur laquelle est sus- ceptible de venir porter la face supérieure du plateau 26 lors de son mouvement vertical ascendant. Le plateau 26 comporte des broches ou chandelles 261 (trois par exemple) qui traversent le plateau 24 par des ouver- tures 244, de manière à pouvoir venir en contact avec la surface inférieure de la partie supérieure 252 du moule, ou plus exactement avec la face inférieure de la plaque 257 de dévêtissage. Enfin, un levier radial coudé 262 à environ 90e est articulé en 263 sur une extension 245 du plateau 24 par son som- met. L'une de ses extrémités 264 est logée entre deux surfaces paral- lèles 26a et 26b du plateau 26, tandis que son autre extrémité 265 est située de manière à coopérer avec les deux bords d'une encoche 241a du sabot 241. Ainsi, par le levier 262, les mouvements verticaux du plateau 26 sont transmis sous forme de mouvements horizontaux au sabot 241. On notera, d'une part, que le levier 262 traverse le pla- teau 24 par l'ouverture 243 et, d'autre part, que son inclinaison est choisie de manière que l'arc de cercle décrit par l'extrémité 264 soit celui voisin de sa tangente verticale et que l'arc de cercle décrit par l'extrémité 265 soit celui voisin de sa tangente horizontale. L'ensemble 3 est quant à lui constitué par une potence comportant une colonne 31 et un bras horizontal 32. La colonne 31 comprend un bâti fixe 310 solidaire de la semelle 1 dans lequel un arbre 311 est susceptible de tourner et de coulisser verticalement. La rotation de l'arbre vertical 311 est assurée par un pignon 312 attelé 35.en rotation audit arbre, mais libre en translation par rapport à ce dernier et solidaire d'un fourreau tournant 313 qui est immo- bilisé en translation sur le bàti 310 par un palier 314. Le pignon 312 2471825 I coopère avec la tige 315a formée en crémaillère d'un vérin hydrau- lique 315 solidaire du bâti. Le guidage en translation de l'arbre 311 est assuré par des paliers portés par le fourreau 313. A sa partie supérieure, ledit fourreau comporte une extension radiale 316 à laquelle est attelé le corps d'un double vérin hydraulique 317, qui comprend une première tige de piston 318 et une seconde tige 319, laquelle est attelée au bras 32. Ainsi, lorsque l'arbre 311 est complètement rétracté dans le bâti 31, la tige 318 est dans sa position basse de même que la tige 319 qui vient en butée sur l'extrémité de la tige 318. En commandant en élévation verticale la tige 318, on provoque un coulissement de l'arbre.311 vers le haut d'une amplitude déterminée correspondant à l'amplitude A de soulèvement du cadre 254 par rapport au moule. En commandant ensuite la sortie de la tige 319, on soulève le bras 32 d'une amplitude au moins égale à celle nécessaire pour placer la partie supérieure du moule et la pièce qu'il porte au-dessus du sommet des broches 261 dans leur position d'élévation maximale en fin d'ouverture du moule, de manière que la rotation du bras autour de l'axe vertical de la colonne puisse être réalisée. Le bras 32 comporte plusieurs griffes 320 (dont une seule est représentée sur cette figure) qui sont articulées autour d'un axe de pivotement horizontal 321. La partie supérieure de ces griffes est attelée à un vérin correspondant 322 par le moyen d'une tringlerie 323 dont l'alimentation en fluide sous pression ou sa mise à l'échappement provoque le pivotement de la griffe entre une position resserrée (représentée en trait mixte), dans laquelle elle coopère avec la couronne 255 du cadre 254, et une position écartée, dans laquelle elle n'est pas en prise avec ladite couronne. Enfin, le bras 32 comporte une plaque d'éjec- tion 324 horizontale, de dimensions extérieures lui permettant de coulisser à l'intérieur du cadre 254, attelée à la tige d'un vérin hydraulique 325 vertical et placée sensiblement dans l'axe vertical de l'arbre 21 lorsque le bras 32 est placé à son aplomb. Des colon- nettes 326 assurent le guidage de la plaque 324 par rapport au bras 32. Sur la figure 2, on a représenté le moule selon l'invention à la fin de l'opération de coulée après refroidis- 2471825 I - 6 sement de la pièce. On y retrouve certains des éléments décrits ci- avant avec les mêmes références. On aura noté sur cette figure que le cadre 254 possède des éléments 259 qui coopèrent au centrage de la partie supérieure 252 du moule par rapport à ses parties laté- rales 251. -Sur cette figure, on a, par rotation (vérin 315) et descente (vérin double 317) de l'arbre 311,amené le bras 32 au-des- sus et au contact du moule 25, les pinces étant dans leur position écartée puis on a alimenté les vérins 322 pour resserrer les pinces sur la couronne 255 du cadre 254. La figure 3 illustre la levée du cadre 254 (A) au moyen de la première tige 318 du vérin 317. Ce soulèvement partiel permet de dégager le verrouillage de fermeture du moule assuré par les éléments 259 et de soulager le vérin 27 d'actionnement du pla- teau 26. Sur la figure 4, on a représenté la fin de l'opération suivante du cycle de démoulage, c'est-à-dire l'ouverture du moule par la montée du plateau 26 commandée par le vérin 27. Pen- dant cette montée, les broches 261 soulèvent la partie supérieure 252 du moule, la plaque de dévêtissage et la pièce moulée 4 qui reste collée à la partie 252. Dans le même temps, le plateau 26 soulève les parties latérales 251 du moule et fait tourner le levier 262 qui assure le déplacement radial de ces parties 251. On aura remarqué que, dans cette opération, le mouvement entre la pièce 4 (ou la partie 252) et les parties 251 est purement radial, ce qui permet d'éviter des coincements. On rappelle également que l'élévation des parties 251 est possible grâce à leur attelage, coulissant verticale- ment, à leur sabot respectif 241. La figure 4A illustre par une vue en plan par- tielle la forme des parties latérales 251 du moule et leur agencement relatif par rapport aux chandelles 261 (dans leur position de la figure 4). La figure 5 illustre la fin de l'opération d'élévation de la partie supérieure du moule. Après l'ouverture du moule (figure 4), on-a commandé la sortie de la tige 319 du vérin 317 qui entraîne l'élévation de l'arbre 311 et du bras 32. On voit que la partie supérieure 252 du moule qui porte la pièce 4 est pendue 2471825 1 au cadre 254 par les tirants 256. Pendant cette élévation finale, la plaque de dévêtissage 257 a glissé vers le bas pour venir en butée sur la pièce 4,ses tirants de maintien dépassant vers le haut de la partie 252. On commande ensuite l'alimentation du vérin 315 pour provoquer la rotation de l'arbre 311 sur 90, 120 ou 180 ,selon la disposition du poste de travail, pour placer la partie 252 du moule - au-dessus d'un poste d'évacuation de la pièce 4. Après cette rotation de la potence, on commande par le vérin 317 la descente de l'arbre 311, donc du bras 32, au niveau du poste d'évacuation, et on commande le vérin 325 qui pousse la plaque d'éjection 324 vers le bas et qui, prenant appui sur les tirants 258, décolle par la plaque 257 la pièce 4 de la partie 252. La partie du cycle correspondant au démoulage de la - pièce étant terminée, on commande la remontée de la plaque d'éjec- tion (vérin 325), la remontée de la potence (vérin 317 avec les deux tiges 318 et 319), la rotation de la potence (vérin 315) pour placer la partie 252 à l'aplomb du reste du moule (parties 250 et 251). Dans le même temps, on aura commandé la descente du plateau 26 (vérin 27) et ainsi descendu et rapproché sur la semelle 250 les parties laté- rales 251. Puis, on commande la descente de la potence (vérin 317) pour fermer le moule. Les griffes 320 sont ensuite desserrées (vérin 322) et la potence est remontée et dégagée par rotation. Le moule est ainsi prêt pour une coulée suivante que l'on effectue en même temps que,par le moteur 23, le renvoi 22 et l'arbre 21, l'on fait tourner tout l'ensemble assemblé sur le plateau 24. L'invention trouve une application intéressante dans l'industrie de la fonderie, Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée, mais couvre au contraire toutes les variantes qui pour- raient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. 2471825 I R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Machine de coulée par centrifugation d'une pièce, notamment d'une roue de véhicule, en alliage léger comportant un moule en plusieurs parties solidaire d'un support tournant autour d'un axe vertical, des moyens de fermeture et d'ouverture du moule et des moyens de démoulage de la pièce, caractérisée en ce que ledit moule est composé d'une semelle solidaire dudit support, de parties latérales et d'une partie supérieure pourvue dans l'axe ver- tical du support d'un orifice d'alimentation du moule, en ce que les moyens d'ouverture et de fermeture susdits sont constitués par un plateau mobile verticalement le long du support tournant comportant des broches de soulèvement de ladite partie supérieure, prenant appui sous une face inférieure de cette dernière et un embiellage d'atte- lage des parties latérales audit plateau pour entraîner ces dernières dans un mouvement radial lors du mouvement axial du plateau et en ce que les moyens de démoulage susdits sont constitués par une potence formée d'un support vertical et d'un bras horizontal mobile vertica- lement et en rotation par rapport au support, le bras susdit étant équi- pé de moyens de préhension de la partie supérieure du moule et de dé- moulage de la pièce. 2. Machine de coulée selon la revendication-l, carac- térisée en ce que chacune desdites parties latérales du moule est attelée - coulissement vertical à un sabot extérieur d'entraînement radial susceptible de coulisser radialement sur le support tournant et comporte une partie inférieure s'étendant au travers dudit support sur laquelle le plateau mobile verticalement le long du support peut porter lors de son mouvement vertical pour élever ladite partie laté- ralé en même temps que la partie supérieure du moule. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'embiellage susdit est constitué par un levier radial coudé à environ 900 articulé par son sommet audit support tournant, l'une de ses extrémités étant engagée entre deux faces horizontales dudit plateau mobile verticalement, tandis que l'autre extrémité est engagée entre deux faces verticales dudit sabot. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie supérieure dudit moule 2471825 i comporte un cadre supérieur pourvu d'une couronne extérieure de pré- hension et attelé au reste de ladite partie supérieure par des moyens permettant un mouvement vertical du cadre,par rapport à ladite partie de moule et au-dessus de ce dernierd'une amplitude prédéterminée. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie supérieure dudit moule comporte une plaque de dévétissage disposée sous la surface inférieure de cette partie supérieure et attelée à cette dernière par des moyens permettant un mouvement relatif vertical de ladite plaque sous ladite surface d'une amplitude prédéterminée, lorsqu'ils sont actionnés par un dispositif éjecteur. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisée en ce que le. bras horizontal de la potence est solidaire d'un arbre vertical monté à rotation et à translation dans un support vertical parallèle au support tournant susdit, ledit bras étant pourvu de griffes articulées susceptibles de coopérer avec la couronne de préhension du cadre susdit, sous l'effet d'un organe de commande du pivotement desdites griffes. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 5 et 6,caractérisée en ce que le bras horizontal susdit est pourvu d'une plaque d'éjection attelée à un organe de commande de son mouve- ment vertical sous le bras susdit susceptible de coopérer à l'intérieur du cadre avec les moyens d'attelage de la plaque de dévêtissage. 8. Machine selon la revendication 6 caractérisée en ce que les organes de commande du mouvement vertical de l'arbre sont disposés entre ledit arbre et une partie tournante mais immobilisée en translation du support susdit et sont agencés en deux étages de manière à créer un premier mouvement d'élévation du bras d'amplitude correspondant à l'amplitude prédéterminée du mouvement relatif du cadre et de la partie supérieure du moule et un second mouvement ver- tical pour élever la partie supérieure du moule et de la pièce coulée d'une hauteur supplémentaire permettant son dégagement,par rotation de 1 'arbre des autres parties du moule. 9. Machine selon-la revendication 8, caractérisée en ce que les organes de commande de la rotation de l'arbre sont constitués par un pignon solidaire en rotation de l'arbre mais- fixe en translation et par une crémaillère coopérant avec ledit 2471825 i pignon et commandée en mouvement de va et vient. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les organes moteurs commandant l'élévation du plateau mobile susdit, l'élévation et la rotation de 1yarbre susdit, le pivotement des griffes et l'abaissement de la plaque d'éjection sont des vérins hydrauliques.