Brevet FR2520659A1 — publié le 19830805

-I- La présente invention concerne un dispositif de plastification et injection pour machines de moulage par injection, comportant un mécanisme d'en- traînement qui fait tourner la vis sans fin pendant la plastification de la ma- tière ainsi qu'un vérin d'injection commandé par l'intermédiaire d'un distribu- teur et qui fait déplacer axialement la vis sans fin pendant l'injection de la matière. Par l'expression "matière à plastifier", on entend dans la présente description les matières thermoplastiques, les matières thermodurcissables et les élastomères/caoutchouc. De tels dispositifs de plastification et injection sont connus depuis déjà longtemps Pendant la plastification de la matière, la vis sans fin de plastification et d'injection est généralement entraînée en rotation par un moteur hydraulique et le granulat de matière plastique introduit est plastifié par la vis sans fin en rotation, cette vis se déplaçant axialement jusque dans sa position finale écartée du moule Simultanément, le piston du vérin d'injec- tion se déplace jusque dans la position limite correspondante, le fluide de travail sortant du vérin d'injection se trouvant à ce qu'on appelle la pression de retenue Pour la fabrication de l'ébauche, le vérin d'injection est sollicité de telle sorte que la vis sans fin, agissant maintenant comme un piston, se déplace jusque dans son autre position limite et que simultanément de la ma- tière plastifiée soit injectée dans le moule d'injection Après remplissage, on commute le moule sur la pression de maintien, pour tenir compte des proces- sus se déroulant dans les conditions thermodynamiques lors du refroidissement de l'ébauche. Il importe surtout de compenser le retrait de l'ébauche se produisant pendant le refroidissement, ce qui a été réalisé jusqu'à maintenant en réglant la pression de maintien à une valeur suffisamment élevée pour que, par un léger déplacement axial de la vis sans fin, de la matière soit additionnellement introduite dans le moule De telles commandes sont généralement compliquées. On rencontre notamment un inconvénient du fait que le retrait de la matière ne peut être compensé que légèrement car il se produit des variations de la tempé- rature de fonctionnement de la machine de moulage par injection et par consé- quent de la viscosité de la trfatière plastifiée à injecter. On sait également, lors de la fabrication d'ébauches de dimensions précises et sans défauts, réduire au maximum les variations dimensionnelles et pondérales de l'ébauche en faisant en sorte qu'il ne se produise pas, lors d'une commutation de la pression d'injection à la pression de maintien, des irrégularités dans la variation effective de la pression par rapport à une évolution de pression préprogrammée (brevet DE-25 33 303). -2 2520659 L'invention a pour but d'agencer des commandes hydrauliques du type défini ci-dessus de manière que, dans le cas de pièces de précision, le retrait de la matière soit compensé d'une façon suffisamment précise. Ce but est atteint selon l'invention par le fait qu'à la tige de piston est accouplée une broche (crémaillère, courroie crantée) tourne pendant le mouvement axial de la tige de piston, que la broche (la crémaillère) est ac- couplée à un moteur pas à pas coiimmandé en fonction de la pression d'injection et/ou de la vitesse d'injection et en ce que le corps du distributeur est guidé de manière à coulisser axialement sur la broche (crémaillère) pour la commande du distributeur Le moteur pas à pas est commandé en fonction d'une allure prédéterminée pression d'injectionpression de maintien ou bien en fonction d'une allure prédéterminée de la vitesse du piston d'injection ou de la vis sans fin Il en résulte que le moteur a tendance à faire tourner la broche, auquel cas simultanément le corps du distributeur est déplacé en correspondance et dégage une section de passage plus ou moins grande de sorte que le vérin d'entraînement est sollicité en correspondance et que la tige de piston exécute un mouvement correspondant, ce qui provoque à son tour un déplacement corres- pondant en sens inverse du corps du distributeur qui est à nouveau contreba- lancé par le moteur pas à pas Il s'établit de cette manière un circuit de régulation à couplage de réaction hydraulique rigide, qui a pour conséquence que le mouvement du piston d'injection et par conséquent de la vis sans fin est commandé avec une précision appropriée qui est fonction de la précision de la broche Il est notamment possible par ces moyens, pendant l'injection, de commuter d'une commande fonction de la vitesse à une commande fonction de la pression, par le fait que le moteur pas à pas reçoit les ordres de commande correspondants. D'une façon générale, il est possible de remplacer la broche par une crémaillère ou par une courroie crantée. On connaît déjà des éléments hydrauliques fonctionnant suivant ce principe du couplage de réaction hydraulique rigide (prospectus de la "Société Hartmann und Lâimle KG", Amplificateurs linéaires électrohydrauliques LVS, ème édition, 1977) De tels éléments ont été utilisés jusqu'à maintenant seulement pour positionner exactement des parties mécaniques mobiles par exem- ple sur des machines-outils. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de régulation hydraulique comporte un capteur de pas angulaire absolu pour capter les valeurs réelles de déplacement de la vis sans fin ou du piston du vérin d'injection Conformément à un exemple avantageux de réalisation le capteur de pas angulaire absolu coopère avec la broche Par ces moyens, on obtient que, même après une coupure temporaire du secteur, la position correspondante de la -3- vis sans fin ou du vérin d'injection puisse être déterminée sans qu'on doive au préalable l'amener dans l'une ou l'autre position limite pour définir à nouveau la position de zéro. Conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un capteur de pression pour le vérin d'injection, qui capte les valeurs réelles de la pression Par ces moyens, il est possible d'effectuer une comparaison des valeurs réelles et de la valeur de consigne de la pression en fonction de la course de sorte qu'on crée avec des moyens simples un circuit de régulation de la pression d'injection et de la pression de maintien. La vis sans fin doit, comme indiqué ci-dessus, remplir deux fonctions d'une part elle sert à la plastification de la matière et d'autre part elle sert de piston Lors du passage de la première fonction à la seconde et pendant l'in- jection, on doit veiller à ce qu'un reflux de la masse plastifiée ne puisse pas se produire depuis la pointe de la vis sans fin jusque dans la zone des nervures Il est connu (demandes de brevet allemands DE-AS 25 41 733, DE-OS 21 55 130) de disposer, dans des vis sans fin de plastification et d'injection, entre la pointe de la vis sans fin et la zone des nervures, une bague d'arrêt pouvant coulisser axialement et qui constitue l'écran anti-reflux avec la vis sans fin et ce qu'on appelle un anneau de retenue Le déplacement axial de la bague d'arrêt est limité d'un c 8 té par l'épaulement conique adjacent de la poin- te de vis sans fin, qui comporte des rainures orientées en forme de couronne, et d'autre part par la surface frontale de la vis sans fin dans laquelle est vissé l'écran anti-reflux Pendant la plastification, l'écran anti-reflux s'applique contre l'épaulement conique de la pointe de vis sans fin, auquel cas la matière plastifiée qui flue dans l'intervalle annulaire délimité par l'écran avec l'appendice ainsi que dans les rainures de l'épaulement conique, s'écoule en passant sur la pointe de vis sans fin dans la chambre de plastification pla- cée en avant de ladite pointe Pendant l'injection, la bague d'arrêt s'applique de façon étanche contre la surface frontale de la vis sans fin et elle empêche un reflux de la masse plastifiée en direction des nervures de la vis sans fin. Lors de la fabrication de pièces de précision, on obtient des dispersions de poids extrêmement faibles en partie par le fait que, lors de l'application de la pression d'injection, de faibles quantités de matière plastifiée refluent de la zone de la pointe de la vis sans fin au travers de l'intervalle annulaire ouvert Du fait que la viscosité de la matière plastifiée dépend entre autres de la température, on se rend compte aisément qu'il se produit toujours un reflux de quantités variables de matière qui, malgré leur faible poids, ont une influence perturbatrice dans le cas de pièces de précision A partir de la connaissance que, sous l'effet d'un léger mouvement de rotation en sens inverse avant l'amorçage du processus d'injection, un reflux de la matière -4- est pratiquement annulé, il est prévu, conformément à une autre caractéristique de l'inyention, que le moteur pas à pas soit commandé de telle sorte que, après achèvement de la plastification, on assure la fermeture de l'écran anti-reflux en faisant tourner la vis sans fin en sens inverse tout en assurant simultanément sa translation axiale d'une distance qui correspond à la course de fermeture dudit écran anti-reflux. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la su ite de la description, donnée à titre d'exemple no limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente en coupe schématique un exemple de réalisation de l'invention. On a désigné par I le dispositif de plastification et injection qui se compose du cylindre de plastification et d'injection 2 et de la vis sans fin de plastification et d'injection 3 Le granulat est introduit d'une manière con- nue, par l'intermédiaire d'un entonnoir 4, dans le cylindre de plastification et d'injection Pendant la plastification, la vis sans fin est accouplée à un mo- teur hydraulique 5 d'une manière connue de telle sorte qu'elle exécute d'une part un mouvement de rotation et d'autre part un mouvement de translation axiale (vers la droite sur le dessin) La vis sans fin de plastification et d'injection est en outre reliée d'une manière connue avec le vérin d'injection 6 pourvu de chambres 7 et 8 permettant sa sollicitation des deux côtés Les chambres 7, 8 du vérin sont sollicitées par l'intermédiaire du distributeur à 4/2 voies à l'aide d'un fluide hydraulique de travail en fonction de la position correspon- dante du corps du distributeur Ces moyens sont connus d'une façon générale et ne seront par conséquent pas décrits de façon plus détaillée Le tiroir du distributeur à 4/2 voies est déplaçable axialement sur la partie de la broche filetée 9 placée à l'intérieur du carter du distributeur L'une des parties extrêmes de la broche filetée est agencée sous forme d'une partie filetée 10, qui est guidée de manière à pouvoir tourner dans la traverse I 1 La traverse Il est reliée de son côté à la tige de piston 12 du vérin d'injection L'autre partie extrême de la broche est accouplée au moteur pas à pas 13 Le moteur pas à pas est commandé soit en fonction de la vitesse soit en fonction de la pression, ce qui est représenté schématiquement par les deux mémoires 14 et 15 et par le commutateur 16 En outre il est prévu un codeur angulaire 17 qui est accouplé avec l'arbre du moteur pas à pas et qui fournit une indication de la valeur réelle de la course parcourue par le piston La chambre de pres- sion 7 est en outre reliée à un capteur de pression 18 qui indique la valeur réelle de la pression d'injection et de la pression de maintien (capteur de valeur réelle). Le tiroir du distributeur 19 est monté de façon à pouvoir coulisser axialement, à l'intérieur de son carter, sur l'arbre du moteur hydraulique. Cet arbre traverse le carter du distributeur et est accouplé au moteur pas à pas 21. Après achèvement de la plastification, le sens de rotation du moteur hydraulique est modifié pour la fermeture de l'écran anti-reflux, auquel cas, par coopération du moteur pas à pas et du distributeur, la vis sans fin est déplacée axialement d'une distance prédéterminée et ferme l'écran antireflux. -6 2520659 REVENDICATIONS I Dispositif de plastification et injection pour machines de moulage par injection, comportant un mécanisme d'entraînement qui fait tourner la vis sans fin pendant la plastification de la matière ainsi qu'un vérin d'injection commandé par l'intermédiaire d'un distributeur et qui fait déplacer axialement la vis sans fin pendant l'injection de la matière, caractérisé par le fait que la tige de piston ( 12) du vérin d'injection ( 6) est accouplée avec une broche ( 9) (crémaillère, courroie crantée), qui tourne pendant le mouvement axial de la tige de piston, que la broche est accouplée avec un moteur pas à pas ( 13) commandé en fonction de la pression d'injection et/ou de la vitesse d'injection et que le corps du distributeur est mobile axialement, sur la broche, en vue de la commande du distributeur. 2 Dispositif de plastification et d'injection selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur de pas angulaire absolu ( 17) pour capter les valeurs réelles de déplacement de la vis sans fin ( 3) (du piston) du vérin d'injection. 3 Dispositif de plastification et d'injection conforme à la revendi- cation 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur de pression ( 18) pour le vérin d'injection en vue de capter les valeurs réelles de la pression. 4 Dispositif de plastification et d'injection selon l'une des reven- dications 2 ou 3, comportant une vis sans fin qui est pourvue d'une bague d'arrêt entre sa pointe et la zone de nervures, caractérisé par le fait que le moteur pas à pas est commandé de telle sorte que, après achèvement de la plas- tification, l'écran anti-reflux soit fermé par une rotation en sens inverse de la vis sans fin avec translation axiale simultanée de cette vis d'une distance prédéterminée, qui correspond à la course de fermeture dudit écran antireflux.