Brevet FR2505727A1 — publié le 19821119

L'invention concerne le système injecteur consti- tué essentiellement du cylindre de plastification avec sa vis sans fin, du cylindre d'injection et de la commande de plasti- fication, dans l'unité d'injection d'une machine à mouler par 5 injection. L'invention trouve de préférence son utilisation dans les grosses machines à injection destinées à la transformation des plastomèrés et des élastomères. Pour assurer un fonctionnement des pièces mobiles 10 du système injecteur sr etcauser-peu d'usure, et assurer une transmission des forces et des moments de réaction qui établis- sent l'équilibre par rapport aux forces de fonctionnement et au poids des éléments de la construction, il est nécessaire que soit établie une jonction stable avec un alignement précis 15 entre les trois éléments de la construction, cylindre de plasti- fication, cylindre d'injection, et commande motrice de la plas- tification. Pour séparer thermiquement la buse chaude du sys- tème injecteur de l'outil d'injection refroidi, il est habituel 20 de prévoir que ce système injecteur effectue un mouvement de va et vient à faible course. Pour des raisons de montage, il est en outre nécessaire de faire sortir l'extrémité du cylindre de plasti- fication avec la buse d'injection hors de la plaque de serrage 25 de l'outil fixe A cet effet, il est nécessaire que ce cylindre de plastification effectue un déplacement en va et vient avec une course importante Pour ce motif, il est nécessaire d'exé- cuter le système injecteur sous la forme d'un groupe mobile le plus compact possible. 30 Dans certaines solutions techniques, la commande de plastification est reliée rigidement avec la tige de piston du cylindre d'injection, de telle sorte que cette commande soit déplacée aussi bien lors du déplacement du piston au cours de l'injection que par les mouvements de va et vient de la buse 35 d'injection. Différents modèles de réalisation de cette solu- tion sont représentés dans les documents DE-OS 2 227 133 et 2 353 250 et dans le modèle d'utilité allemand GM 7 235 519 Un défaut de ces solutions réside en ce que la commande de plasti- 40 fication est entraînée avec chaque déplacement de la vis sans fin et du système injecteur. Dans d'autres solutions techniques, la commande de plastification est reliée solidairement avec le carter du cylindre d'injection, et le mouvement de rotation est transmis 5 à la vis sans fin par une jonction arbre-moyeu mobile axiale- ment au moyen de la tige de piston, ou par un arbre ou un arbre creux spécial Différents modèles d'exécution de cette solution sont représentés dans les documents DE-AS 1 812 961 et DE-AS 1 908 530, dans les modèles d'utilité DE-GM 7 135 155, 7 247 800 10 et 7 343 372 Dans ces solutions, le déplacement du dispositif d'entraînement de plastification est bien bloqué au cours du dé- placement de la vis, mais il devient nécessaire, d'autre part, pour la réalisation du mouvement de va et vient. Le document WP B 29 F/223 312 est connu comme une 15 demande de brevet plus ancienne Il y est proposé de fixer sur un châssis le système de commande hydraulique d'entraînement, en commun avec le groupe de plastification, le cylindre d'injec- tion et le moteur d'entraînement de la vis, sous la forme d'un ensemble intégré Ce châssis est monté, mobile et rotatif par 20 rapport au bâti, sous la forme d'un ensemble unitaire, au moyen d'un guidage coulissant Bien que, dans ces conditions, on puisse établir, d'une façon avantageuse, les conduites d'agent de pression essentiels sous une forme rigide, la commande de plastification forme, dans cette solution, avec le cylindre 25 d'injection un groupe de construction d'une seule pièce, de sorte que les deux éléments sont mobiles en commun. Cette disposition représente à nouveau, de même que dans les solutions mentionnées ci-dessus un inconvénient important. 30 Les inconvénients communs à toutes les solutions prises en considération sont fondés sur ce que la nécessité du déplacement du système d'entraînement de la vis de plastifica- tion se révèle comme un défaut, en particulier dans les grosses machines, et cela pour les raisons suivantes. 35 Pour satisfaire aux exigences mentionnées plus haut et posées à l'ensemble injecteur (liaisons stables et bien alignées des groupes de construction), dans les solutions men- tionnées, toutes les pièces qui se déplacent ensemble doivent former un ensemble d'injection compact Cette disposition né- 40 cessite une dépense en matière importante La commande motrice doit être ajustée sous laforme d'une partie constituante de l'ensemble injecteur, ce qui exige une construction spéciale onéreuse, en particulier dans les grosses machines à injecter qui ne sont construites qu'en petit nombre, par rapport à 5 l'utilisation préférable de moteurs et de rouages de modèles standard. Un échange ou une modification de cette commande motrice, dans le sens d'une conception en éléments constitutifs mobiles sont coûteux Le cylindre d'injection, en tant que 10 groupe central de la construction d'un ensemble en une seule pièce, est difficilement accessible Les réducteurs à engrenages droits courants qui, dans ces ensembles, constituent une impor- tante source de bruit, transmettent, en raison du mode compact de construction, le bruit à d'autres groupes de la construction, 15 de sorte qu'il est difficile de prendre des mesures secondaires pour diminuer le bruit L'importance du poids et des dimensions des parties mobiles exigent une dépense élevée en construction et en matières pour la réalisation du guidage coulissant. L'invention a pour but de réaliser un ensemble 20 injecteur qui se distingue par une moindre dépense en matières, frais de construction, et d'usinage, qui puisse être mis en ser- vice efficacement grâce à sa variabilité, et qui offre des pos- sibilités optimales pour prendre des mesures secondaires de lutter contre le bruit. 25 A cet effet, l'invention se propose de réduire au minimum les parties mobiles à l'intérieur du système injecteur et de faire appel au principe de la construction par éléments en blocs, de telle façon qu'à tout moment il soit possible de changer ou de modifier la commande motrice en utilisant des 30 rouages et des moteurs de modèles standards, et de rendre faci- lement accessibles les sous-ensembles du système injecteur en vue de travaux de montage et de réparation, ainsi que pour prendre des mesures secondaires de lutte contre le bruit. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce 35 que la commande motrice de plastification,constituée essentiel- lement d'un moteur, d'un mécanisme et d'un embrayage, est reliée rigidement avec le bâti qui est fixe par rapport au socle de la machine Le cylindre d'injection et le cylindre de plastifica- tion sont montés, pour coulisser ensemble par rapport à un 40 support sur la longueur de la course maximale d'une liaison arbre- moyeu, ce support étant relié avec le bâti d'une façon facile- ment amovible et bloquée contre la rotation. La course de la liaison arbre-moyeu correspond à la course maximale possible du déplacement de va et vient du 5 cylindre de plastification, qui est disposé pour coulisser, au moyen d'un cylindre de déplacement, sur le support, et du cy- lindre d'injection Cette course est en même temps supérieure à la course d'injection maximale de la vis sans fin dans le cylindre de plastification. 10 A travers le cylindre d'injection s'avance un manchon, dont l'extrémité c 8 té vis sans fin est fixée à l'accou- plement de la vis sans fin, et dont l'extrémité c 8 té entratne- ment est fixée au moyeu Ce manchon est monté de manière à pouvoir coulisser par rapport à l'arbre intermédiaire fixe, sur 15 une course égale à la course maximale du déplacement de va et vient. Le cylindre d'injection coulissant, le cylindre de plastification coulissant et le palier fixe pour l'arbre intermédiaire entra né par l'entrnnement de plastification, 20 sont appuyés sur le ressort Ce dernier présente, en raison de la rigidité nécessaire pour sa fonction d'appui, une section d'une dimension appropriée, de telle sorte que l'espace vide qui existe dans ce support en forme de caisson ou de tube peut être utilisé totalement ou partiellement comme réservoir d'huile. 25 Les surfaces d'appui des couvercles du cylindre d'injection, et de la chambre de réception du cylindre de plastification, sont orientées horizontalement dans un plan et for- ment avec le support, un guidage coulissant bloqué et par suite sans jeu. 30 Le guidage coulissant est constitué par deux rails de guidage comportant chacun deux surfaces de glissement dis- posées en V, une surface de chaque paire étant horizontale. Afin de rendre possible la réalisation d'un guidage sans jeu l'une des surfaces de glissement est chaque fois 35 bloqué au moyen d'un ressort à coupelle ou autre dispositif analogue. Les rails de guidage sont en une seule pièce avec une plaque formant un couvercle amovible pour le réservoir d'huile. Pour alimenter les deux chambres de la course du 4 40 cylindre d'injection en fluide hydraulique, il est prévu deux tubes télescopiques, Les blocs de raccordement afférents sont fixés par des brides directement sur le couvercle approprié du cylindre d'injection tandis que le bloc de raccordement fixe 5 est relié rigidement avec le support. L'invention est expliquée ci-après avec référence aux dessins annexés représentant un exemple de réalisation, dessins dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation latérale 10 du groupe d'injection. la figure 2 est une vue en plan de ce groupe, la figure 3 est une représentation en coupe suivant A A de la figure 1. la figure 4 représente une vue en coupe suivant 15 B-B de la figure 2. Les figures 1 à 4 représentent une possibilité de réalisation du groupe d'injection suivant l'invention La commande de plastification est constituée par exemple par un moteur 1 dont la vitesse de rotation est régulée, et d'un sys- 20 tème d'engrenages à roues droites 2, courant dans le commerce, avec fixation par un pied. Suivant l'invention, la commande de la plastifica- tion 36 est montée à l'extrémité du système injecteur sur un bâti 34 séparé, afin que l'on puisse changer facilement cet 25 élément Le cylindre de plastification 16 et le cylindre d'in- jection 9 sont montés sur un support 18 en forme de caisson ou de tube, qui est fixé sur le socle de la machine 20 La section du support 18 est choisie telle qu'il est capable d'absorber les forces et moments de réaction des forces de fonctionnement, 30 et les forces d'inertie des éléments de construction qui sont disposés sur lui, de sorte qu'il ne se déforme que dans une mesure tellement faible que soit assuré un alignement précis des éléments de construction du système injecteur Pour trans- mettre le moment de réaction du couple de rotation de la com- 35 mande de plastification 36 par l'intermédiaire du support 18 au bâti 34, cette commande est fixée solidement et de manière amo- vible sur le support 18 Grâce à cette disposition des éléments de construction porteurs, le système injecteur, constitué essen- tiellement du cylindre de plastification 16, du cylindre d'injec- 40 tion 9 et de la commande motrice de la plastificatio N 36, peut être réalisé en un mode de construction ouvert, en épargnant de la matière et en étant facilement accessible lors des tra- vaux de montage La force de réaction due à la force d'injection est seule transmise directement au cylindre d'injection 9 à 5 partir de la chambre de réception 15 du cylindre de plastifica- tion 16, par l'intermédiaire du tirant 42 Le support 18 est réalisé sous forme de caisson jusque dans la zone o se trouve la chambre de réception 15 du cylindre Comme le support 18 doit avoir une section importante pour posséder la rigidité 10 nécessaire, l'espace vide ainsi formé peut être utilisé comme réservoir 16 d'huile La zone du support qui va jusqu'à l'appui 17 du cylindre est réalisée sous la forme d'un profil ouvert en forme de U qui se rétrécit jusqu'à l'extrémité. Entre la commande motrice 36 de plastification, 15 fixe, et le cylindre d'injection 9 mobile, est prévue une jonc- tion arbre-moyeu 37, mobile axialement, destinée à la transmis- sion du mouvement de rotation de la commande 36 de plastifica- tion à la vis 21, avec déplacement axial simultané de la vis 21 par rapport à cette commande 36, d'une part par suite du mouve- 20 ment de va et vient des cylindres de plastification et d'injec- tion, 16 et 9, et d'autre part par suite du déplacement de la vis 21 dans le cylindre de plastification 16 La jonction arbre- moyeu 37, mobile axialement, est constituée par un arbre intermédiaire profilé 25, comportant par exemple un engrenage à 25 développante, et un moyeu approprié 24 Dans l'intérieur du cylindre d'injection 9, est monté un manchon ou douille 22 dont une extrémité est fixée sur l'embrayage 14 de la vis 21, et l'autre extrémité est fixée au moyeu 24, 24 ' de la jonction mobile arbre-moyeu La douille 22 dépasse dans le couvercle 30 cylindrique 11 du cylindre d'injection 9 du c 8 té de l'entratne- ment en étant montée mobile en rotation et axialement dans ce cylindre, d'une façon étanche par rapport à l'extérieur Sur la douille 12 est fixé le piston 23 de forme annulaire, l'accompa- gnant dans sa rotation et qui est maintenu par une tige de pis- 35 ton tubulaire 13. Il est nécessaire d'usiner avec précision le profil intérieur du moyeu 24, 24 ' et ensuite de réunir le moyeu 24 à la douille 22 sans gauchissement et avec un alignement précis. Il sera par suite prévu de préférence une jonction de la douille 40 22 et du moyeu 24, 24 ' par collage, soudage, ou emmanchement à 7 force On effectuera de la même façon la jonction de la douille 22 avec l'embrayage 14 de lavis 21. L'arbre intermédiaire 25 de la jonction 37 arbre- moyeu, mobile axialement, est supporté, du côté de la commande, 5 par une crapaudine 4 qui empêche en outre le déplacement axial de cet arbre intermédiaire 25 La crapaudine 4 est reliée rigi- dement au support 18 et est établie de façon à assurer un fonc- tionnement fiable et causant peu d'usure de la jonction 17 arbre-moyeu L'arbre intermédiaire 25 est relié avec la commande 10 de plastification 36 par un accouplement 3 courant, le plus possible normalisé, facilement amovible En outre cet accouple- ment 3 doit permettre un certain décalage axial Grâce à la crapaudine 4 et à-l'embrayage ou accouplement 3, la commande de plastification 36 est facilement amovible, n'exige pour son mon- 15 tage aucune condition particulière de précision, et permet différentes variantes de réalisation. L'avantage particulier de la disposition décrite de la jonction arbre-moyeu 37 mobile réside en ce que sa course est d'une dimension aussi grande que celle de la plus grande 20 des deux courses, la course de va et vient de la buse d'injec- tion 39, ou la course de la vis dans le cylindre de plastifica- tion, la première étant en général la plus grande Il est de ce fait possible de réaliser sur la machine, sans longueur de cons- truction supplémentaire, les deux mouvements de déplacement 25 conformément aux exigences des techniques de transformation et en fonction du montage. Le cylindre de plastification 16 et le cylindre d'injection 9 sont reliés avec le support 18 par un guidage coulissant afin d'assurer leur mouvement de va et vient Il est 30 posé à ce guidage coulissant de sévères conditions de précision, car de cette précision dépend, entre autres, la précision de l'alignement des parties mobiles du système injecteur et par suite la fiabilité de son fonctionnement Pour cette raison, cette liaison est réalisée sous la forme d'un guidage coulissant 35 serré et par suite sans jeu De préférence, ce guidage est constitué de deux rails guides 30 comportant chacun deux surfaces de glissement 29 a et 29 b, disposées en forme de V, la sur- face 29 a de chaque rail étant disposée horizontalement L'appui possède ainsi quatre surfaces de glissement dont trois sont 40 montées rigides et une est serrée élastiquement, de sorte que les modifications d'écartement causées par la dilatation thermi- que sont compensées Le serrage est assuré par un ressort à coupelle 27. Le déplacement-de l'ensemble du dispositif d'injec- 5 tion sur le guidage coulissant, par rapport au support 18, pour assurer le mouvement de va et vient de la buse 39 d'injection exigé par le fonctionnement ou pour des raisons de montage, est réalisé, d'une façon connue, au moyen du vérin d'avancement 40. Si l'on prévoit l'utilisation du support 18 comme 10 réservoir d'huile, il est nécessaire d'y pratiquer une grande ouverture A cet effet, la plaque de recouvrement 28 avec les deux rails de guidage 30 est réalisée sous la forme d'un couver- cle amovible Il est ici nécessaire que la surface d'étanchéité 41 du réservoir d'huile 26 soit usinée avec une planéité aussi 15 précise qu'il est nécessaire pour la précision du guidage cou- lissant. En outre la précision de la distance qui sépare les surfaces de glissement horizontales 29 de la surface d'étan- chéité 41 du couvercle doit également correspondre à la préci- 20 sion du guidage. Pour arriver, au cours du montage, à un alignement précis des éléments de construction, il est prévu, sur les différentes surfaces de glissement 29 a et 29 b, des dispositifs d'ajustement. 25 La possibilité la plus simple pour aligner les uns par rapport aux autres les éléments de construction mobiles consiste à intercaler entre les éléments porteurs, par exemple l'appui des cylindres 15 (figure 3) et les surfaces de glisse- ment 29 a, 29 b qui y sont fixées, des t 8 les de compensation. 30 L'alignement de l'ensemble du système injecteur par rapport au groupe fermé s'opère au moyen de cales 31, 32 mobiles l'une vers l'autre sous les pieds du support 18. Pour alimenter le cylindre d'injection 9 mobile en fluide hydraulique, on dispose, parallèlement à l'axe d'in- 35 jection, à c 8 té du cylindre d'injection 9, sur le c 8 té o se trouve le groupe hydraulique 19, deux tubes 7, 8 télescopiques. Les blocs de raccordement mobiles 5 et 10 sont ici raccordés directement par une bride aux couvercles appropriés 6 et 11 du cylindre d'injection 9 Le bloc de raccordement 12 fixe par 40 rapport au groupe hydraulique 19 est relié avec le support fixe par un support 38 De cette façon, on obtient une disposition peu encombrante avec des conduites courtes. Le mode de fonctionnement de l'invention est expliqué brièvement ci-après : Dans l'état de fonctionnement, 5 le cylindre de plastification 16 est poussé, en commun avec le cylindre d'injection 9, par le vérin d'avancement 40 dans la direction du groupe fermé Ils exécutent seulement un court déplacement au cours de va et vient de la buse d'injection 39 pour la séparation thermique nécessaire du cylindre de plasti- 10 fication 16 et du moule d'injection Dans cet état, la course hd de lajonction 37 arbre-moyeu mobile permet le déplacement de la vis 21 au cours de la plastification et de l'injection. Si l'on doit retirer complètement du groupe fermé, pour des raisons de montage, le cylindre de plastification 16 et le cylindre d'injection 9, on amène d'abord la vis 21 dans le cylin- dre de plastification 16, dans la position avant On dispose alors totalement de la course hd de la jonction 37 arbre-moyeu mobile pour retirer le cylindre de plastification 16 et le cy- lindre d'injection 9 Quand ils sont retirés complètement en 20 arrière, il n'y a plus aucune possibilité de pousser la vis 21 dans le cylindre de plastification 16, ce qui n'est pas non plus nécessaire. A l'état partiellement retiré en arrière, la possi- bilité de déplacement de la vis 21 dans le cylindre de plasti- 25 fication 16 est totalement maintenue aussi longtemps que l'on a h = hd hs o h = le chemin de retrait déjà parcouru hd = la course de la jonction 37 arbre-moyeu, mobile hs = la course maximale de la vis 21 dans le cylindre de 30 plastification 16. Plus le cylindre de plastification 16 sera ensuite retiré, plus la possibilité de déplacement de la vis 21 sera limitée De cette façon, suivant la position du cylindre de plastification 16 à l'état tamené en arrière, le système injec- 35 teur est capable de fonctionner totalement ou partiellement pour des essais. REVENDICATIONS 1) Groupe d'injection pour machines à injecter les matières plastiques, constitué essentiellement d'un dispo- sitif hydraulique, d'un groupe de plastification, d'un cylindre 5 d'injection, d'une commande motrice de la plastification, ainsi que d'un support, caractérisé en ce que le support est consti- tué d'un bâti ( 34), relié rigidement, de façon amovible, & un support ( 18) résistant rigidement à la courbure et à la torsion, la commande motrice ( 36) de la plastification étant constituée 10 par un moteur ( 1), un système d'engrenages ( 2) et un embrayage ( 3) et disposée rigidement sur le bâti ( 34), tandis que le cy- lindre d'injection ( 9) et le cylindre de plastification ( 16) sont montés sur le support ( 18) coulissant sur la longueur de la course maximale (hd), et sont en liaison avec la commande 15 ( 36) de la plastification au moyen d'une jonction ( 37) arbre- moyeu de type connu. 2 ) Groupe d'injection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la course (hd) de la jonction ( 37) arbre-moyeu, qui correspond à l'amplitude maximale du déplace- 20 ment en va et vient du cylindre de plastification ( 16) et du cylindre d'injection ( 9) montés, pour coulisser au moyen du vérin d'avancement ( 40), sur le support ( 18), est plus grande que la course maximale d'injection (hs) de la vis ( 21) dans le cylindre de plastification. 3) Groupe d'injection suivant la revendication 1, caractérisé par une douille ( 22) qui s'avance dans le cylin- dre d'injection ( 9), étant fixée par une de ses extrémités à l'accouplement ( 14) de la vis ( 21), et reliée à son autre extré- mité au moyeu ( 24, 24 ') de la jonction arbre-moyeu ( 37) mobile 30 par rapport à l'arbre intermédiaire ( 25) sur la longueur d'une course (hd). 4 ) Groupe d'injection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre d'injection ( 9), mobile, le cylindre de plastification ( 16) mobile et le palier fixe ( 4) 35 s'appuient sur le support ( 18), et l'espace creux, existant dans le support ( 18) en forme de caisson ou tubulaireest réali- sé totalement ou partiellement sous la forme de réservoir d'huile. 5 ) Groupe d'injection suivant la revendication 40 1, caractérisé en ce que les surfaces d'appui des couvercles 10 2505727 ( 6, 11) du cylindre d'injection, de la réception ( 15) et de l'appui ( 17) du cylindre de plastification ( 16) sont dirigées horizontalement sur un plan et forment un guidage coulissant, qui est constitué par deux rails de guidage ( 30) comportant 5 chacun deux surfaces de glissement ( 29 a, 29 b) disposées en forme de V, dont une ( 29 a) est chaque fois disposée horizonta- lement. 6) Groupe d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une des sur- 10 faces de glissement ( 29 a, 29 b) est serrée de préférence au moyen de ressorts à coupelle ( 27). 7) Groupe d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1, 5 et 6, caractérisé en ce que la plaque de recouvrement ( 28) est réalisée, en commun avec les rails de 15 guidage ( 30), sous la forme d'un couvercle du réservoir d'huile ( 26) que l'on peut dévisser. 8 ) Groupe dinjection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'alimentation des deux chambres o soeffectue la course du cylindre d'injection ( 9) en fluide 20 hydraulique, sont prévus, parallèlement à la buse d'injection, deux tubes télescopiques ( 7, 8), et les blocs de raccordement ( 5, 10) afférents sont fixés par des brides directement sur le couvercle ( 6, 11) correspondant du cylindre d'injection ( 9), tandis que le bloc de raccordement ( 12) fixe est relié rigide- 25 ment avec le support ( 18). il