Brevet FR2553707A1 — publié le 19850426

Dispositif hydraulique pour l'unité de fermeture de moule d'une machine d'injection de matière plastique. L'invention concerne un dispositif hydraulique pour l'unité de fermeture de moule d'une machine d'injection de matière plastique, qui amène le moule d'injection avec une force réduite en position ouverte et/ou en position fermée à l'aide d'au moins un cylindre d'entraînement hydraulique et le maintient fermé avec une force élevée à l'aide d'un cylindre de pression hydraulique situé dans l'axe de l'unité de fermeture de moule, le piston du cylindre d'entraînement et le piston du cylindre de pression étant réunis en une unité mobile et les chambres cylindriques (chambre à haute pression; chambre à basse pression) situées en avant et en arrière du piston de pression étant reliées l'une à l'autre par des canaux de transfert,qui peuvent être obturés à l'aide d'une vanne, et la chambre à basse pression étant en liaison hydraulique libre avec la chambre cylindrique du cylindre d'entraînement par un canal de transfert. Dans un dispositif hydraulique connu de ce genre (Demande de Brevet NO 81 21 698), la chambre à basse pression du cylindre de pression est en liaison hydraulique à section de passage constante par un canal de transfert avec la chambre cylindrique du cylindre d'entraînement. Un tel dis-positif permet entre autres une vitesse de mouvement relativement élevée lors de l'ouverture et de la fermeture du moule d'injection, ces mouvements ne mettant en jeu que des quantités d'huile relativement petites.On a cependant constaté que les masses à mettre en mouvement, à savoir le portemoule, le moule d'injection et les pistons du dispositif hydraulique, sont relativement difficiles à maîtriser, en particulier quand des vitesses élevées doivent#être atteintes en vue d'une cadence élevée et que les unités de fermeture de moule sont relativement lourdes. Ceci vaut surtout pour la dernière phase du mouvement d'ouverture ou de fermeture, qui doit être aussi courte que possible pour obtenir un nombre de cycles élevé par unité de temps. Le but de l'invention est doXc de perfectionner un dispositif hydraulique du genre ci-dessus de façon, d'une part, à permettre le fonctionnement sans perturbation d'unités de fermeture de moule même relativement lourdes à des vitesses extrêmement élevées, d'autre part, à assurer une marche tranquille, c'est-à-dire sans à-coups,du porte-moule même quand une vitesse basse est demandée. Ce résultat est obtenu selon l'invention en ce que la section de passage du canal de transfert peut être commandée par une vanne d'étranglement réglable électriquement en fonction d'un programme de travail préétabli. Avec une telle configuration, il est aussi possible d'installer l'unité de fermeture de moule indépendamment de la position. On peut, sans nuire aux fonctions hydrauliques, l'amener de la position de travail horizontale à une position verticale, car les quantités d'huile contenues dans les cylindres peuvent être retenues à l'encontre de la force de gravité par la vanne d'étranglement selon l'invention. En outre, le fonctionnement peut être programmé en ce qui concerne l'allure de la vitesse du mouvement de fermeture et d'ouverture et la durée de la phase de freinage. Enfin, le dispositif hydraulique fonctionne avec un faible risque d'accident : si par exemple, par suite d'une défaillance, l'écran de protection recouvrant le moule d'injection est ouvert, le circuit de courant principal de l'unité de fermeture de moule est certes coupé et le circuit hydraulique bloqué habituellement par le mouvement d'ouverture. Mais le porte-moule entraîné à grande vitesse ne s'immobilise pas immédiatement dans tous les cas, car les systèmes hydrauliques usuels ne sont pas en mesure de compenser l'énergie cinétique des masses en mouvement. Un tel danger est désormais exclu de façon sûre du fait que la vanne d'étranglement réglable est capable dans tous les cas de "retenir" les masses en mouvement, même en cas de défaillance des autres systèmes de sécurité, par exemple de la soupape de sécurité principale de la canalisation de pression ou des vannes de travail. Un autre avantage du dispositif hydraulique consiste en ce qu'on peut, en cas de besoin, ouvrir avec une force accrue un moule difficile à ouvrir, exclusivement par une position appropriée des vannes de travail du dispositif hydraulique, sans pour cela que, comme précédemment, des unités pistoncylindre hydrauliques supplémentaires soient nécessaires. Avantageusement on utilise comme vanne d'étranglement une vanne proportionnelle constituée par une vanne à 2/2 voies. Une telle vanne proportionnelle est connue en soi (Mannesmann/ Rexroth-Information 3/1982 ISSM 0722-5636, pages 6 et 7). Mais une telle vanne d'étranglement doit être modifiée dans le but ci-dessus de façon à pouvoir être traversée en sens opposés et à régler le débit de la même façon dans les deux sens. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et du dessin annexé, dans lequel la figure unique montre le schéma du circuit hydraulique en relation avec l'unité de fermeture de moule représentée schématiquement. Sur les longerons 16 de l'unité de fermeture de moule est monté coulissant le porte-moule mobile 13. La tige de piston 27 du cylindre de pression 20 et les tiges de piston 26 du cylindre d'entraînement 21 sont fixées au porte-moule mobile 13. Le cylindre de pression 20, situé dans l'axe de l'unité de fermeture, et les deux cylindres d'entraînement 21,diamétralement opposés par rapport à celui-ci, sont formés par des manchons, réunis en une unité compacte à l'avant par la plaque de montage 12 et, à l'arrière, par un couvercle de cylindre commun. La plaque de montage 12 est traversée de façon étanche par les tiges de pistons 27, 28.Les chambres cylindriques 51 des cylindres d'entraînement à simple effet 21, alimentées en huile sous pression lors de la course d'ouverture du dispositif hydraulique,sont sépaées par les pistons 26 de chambres d'équilibrage arrière 53, qui n'ont aucune fonction hydraulique spécifique. Les chambres cylindriques 51 sont reliées hydrauliquement à la chambre basse pression 50 du cylindre de pression 20 par des canaux de transfert 80a, 80a', 80b Les canaux de transfert sont disposés à l'intérieur du dispositif hydraulique compact. Dans un trou axial du piston de pression 25 ou de la tige de piston 27 est disposé un piston plongeur stationnaire 47 fixé au couvercle de cylindre arrière. Le piston plongeur 47 forme avec la tige de piston 27 une unité piston-cylindre hydraulique 27, 47 pour la fermeture du moule d'injection. Lors de la course de fermeture, la chambre cylindrique 48 est alimentée en huile sous pression par un canal d'amenée central 48a du piston plongeur 47. Le piston de pression 25 se termine à l'arrière par une collerette axiale 25a à laquelle est adjacente une bague coaxiale 44. La chambre à basse pression située devant le piston de pression 25 est reliée hydrauliquement à la chambre à haute pression 52 par des canaux de transfert 42, qui peuvent être obturés à l'aide d'une vanne commandée hydrauliquement. La vanne comprend un piston annulaire 43 guidé par-une partie en forme de douille sur la bague 44. Le piston annulaire 43 et la bague 44 délimitent une chambre cylindrique 61 à partir de laquelle le piston annulaire 43 peut être actionné.Le cylindre de pression 20 et les cylindres d'entraînement 21 ainsi que l'unité piston-cylindre 27, 47 et la vanne pour les canaux de transfert 42 peuvent être commandés dans le temps selon un programme indépendamment les uns des autres au moyen de vannes hydrauliques 64, 65, 66a. Ainsi, la chambre cylindrique 48 est alimentée en huile sous pression par la vanne principale 64 (position de gauche), située dans la conduite de pression 69, par l'intermédiaire de la conduite 48c et du canal d'amenée 483 dans le piston plongeur 47. Pour l'établissement de la pression de verrouillage, la chambre à haute pression 52 est alimentée en huile sous pression par une dérivation 63 munie de la vanne 65. La vanne 65 libère d'abord la dérivation 63, quand le moule d'injection est fermé.Dans la position de droite de la vanne principale 64, les chambres cylindriques 61 des cylindres d'entraînement 21 sont alimentées en huile sous pression par une conduite 68. La chambre cylindrique 61 de la vanne commandant les canaux de transfert 42 est alimentée en huile sous pression au moment opportun par la vanne de commande 66a, constituée par une vanne à 4/3 voies, qui se trouve dans la dérivation 59 de la conduite de pression 69. La surface du piston de pression 25 en contact avec la chambre à haute pression 52 est plus grande que la surface en contact avec la chambre à basse pression 50, quand le piston de pression recule avec les canaux de transfert 42 ouverts et la vanne à 2/2 voies fermée (ouverture avec une force accrue) Un volume d'huile correspondant à la différence de volume entre la chambre à haute pression 52 et la chambre à basse pression 50 est alors exprimé du cylindre de pression. D'une façon générale, les volumes de la chambre à basse pression 50, de la chambre à haute pression 52 et des chambres cylindriques 51 sont dimensionnés de telle sorte que, lors de l'ouverture du moule d'injection avec une force accrue, un cinquième environ du volume total d'huile présent dans les chambres cylindriques lorsque le moule d'injection est fermé est refoulé dans le réservoir. Lors de la fermeture du moule d'injection et de l'ouverture sans force. accrue du moule d'injection, un vingtième environ du volume total d'huile est refoulé dans le réservoir. La section de passage du canal de transfert 80a, 80a', 80b peut être commandée selon un programme par une vanne d'étranglement 81 réglable électriquement. On prévoit comme vanne d'étranglement une vanne proportionnelle constituée par une vanne à 2/2 voies. La vanne proportionnelle est pré-commandée, c'est-à-dire que le tiroir de la vanne proportionnelle est entraîné selon un programme par un piston de commande disposé dans la partie hydraulique 81b et actionné par la partie électrique 81a. Ceci rend possible un réglage prédéterminé par le programme de l'évolution dans le temps de la modification de la section de passage de la vanne d'étranglement 81, entre une valeur maximale et zéro, au cours du cycle d'injection. Le respect des valeurs de consigne est assuré par un capteur de déplacement 81c, qui garantit une réaction continue. La vanne proportionnelle peut être pré-commandée alternativement par l'intermédiaire de conduites de commande 82, 83, 84. Ainsi,la conduite 82 est alimentée à partir de la chambre à basse pression 50, une autre conduite de commande 83 à partir de la chambre cylindrique 51 et une troisième conduite de commande 84 à partir d'une source de pression séparée. Dans les conduites de commande 82 à 84 sont insérées des soupapes anti-retour 85. La vanne proportionnelle est à tout moment pré-commandée par l'intermédiaire de celle des conduites de commande 82 à 84 qui présente la pression instantanée la plus élevée. Par conséquent, le début d'un mouvement normal est habituellement déclenché par l'intermédiaire de la conduite de commande 84. Le moule d'injection étant au départ fermé, le dispositif hydraulique fonctionne comme suit : la chambre cylindrique 61 de la vanne commandant les canaux de transfert 42 est d'abord décompressée, de sorte que le piston annulaire peut venir en position ouverte en libérant les canaux de transfert 42. Ensuite, les pistons 26 des cylindres d'entraînement 21 qui se trouvent dans la position de droite sont alimentés en huile sous pression à partir des chambres cylindriques 51. Pour cela, l'huile sous pression est amenée de la pompe P par la conduite 69 à la vanne principale 64 dont le tiroir est dans la position de droite et de là par la conduite 68 dans les chambres cylindriques 51. Les pistons 26 se déplacent conjointement au piston de pression 25 vers la gauche dans la position représentée dans la figure. Le mouvement d'ouverture décrit suppose un canal de transfert 80a, 80a', 80b au moins partiellement ouvert, car l'huile est chassée par le mouvement du piston de pression 25 de la chambre à haute pression 52 par les canaux de transfert 42 dans la chambre à basse pression 50 qui s'agrandit continuellement. La chambre à basse pression 50 ne peut cependant pas recevoir toute l'huile de la chambre à haute pression qui est plus grande. Par conséquent, une partie de cette huile est refoulée par la portion 80b du canal de transfert à la vanne d'étranglement 81 et de'là par les portions 80a' et 80a dans les chambres cylindriques 51. Grâce à la possibilité de réglage de la sect#ion de passage du canal de transfert 80a, 80a', 80b, on peut aussi régler la vitesse du mouvement d'ouverture selon un programme dans chaque phase de son déroulement. Il est en particulier possible de freiner bien à temps et rapidement les masses se déplaçant généralement à grande vitesse du porte-moule 13, des pistons 25, 26 et des tiges de piston 27, 28 dans la dernière phase du mouvement d'ouverture. Lors de la fermeture du moule d'injection qui suit, le piston plongeur 47 est actionné à partir de la chambre cylindrique 48. Le piston de pression 25 se déplace ainsi conjointement au piston 26 vers la droite, un vingtième environ du volume total d'huile étant chassé hors du dispositif hydraulique dans le réservoir 72. L'huile chassée des chambres cylindriques 51 lors du mouvement de fermeture parvient par les portions 80a, 80a' à la vanne d'étranglement 81 et de là par la portion 80b dans la chambre à basse pression 50. Le réglage programmé de la section de passage dans la vanne d'étranglement 81 correspond à un réglage de l'allure de la vitesse du mouvement de fermeture. Pour la fermeture du moule dtinjection, il est sans importance que le piston de pression 25 soit en contact avec la chambre à haute pression 52 par une surface plus grande qu'avec la chambre à basse pression 50, car cette différence des surfaces de contact du piston de pression est sans effet aussi longtemps que de l'huile n'est pas introduite dans le cylindre de pression. La force de fermeture du moule d'injection est donc, en règle générale, produite exclusivement par l'unité piston-cylindre représentée par le piston plongeur 47 et la chambre cylindrique 48 Tous les mouvements du porte-moule 13 sont obtenus en surmontant une résistance hydraulique pré-programmée plus ou moins grande, créée dans la vanne d'étranglement 81, par laquelle est assurée une marche régulière même lors du mouvement lent de fortes masses en mouvement. Lorsque l'unité de fermeture de moule est disposée verticalement, la masse du système hydraulique représenté par le porte-moule 13, la tige de piston 28 et les pistons 26, 27 est "suspendue". Ceci s'oppose à la position horizontale de l'unité de fermeture, dans laquelle les poids de ces composants sont plus ou moins neutres pour le système hydraulique. Grâce à un réglage possible de la section de passage dans la vanne d'étranglement 81, le cas échéant jusqu'à zéro, on peut prendre en compte les différences de-conditions décrites pour différentes positions dans l'espace de l'unité de fermeture de moule, de sorte que l'unité de fermeture de moule peut travailler selon un programme indépendamment de la position. Si une ouverture du moule d'injection avec une force accrue est nécessaire, on place la vanne principale 64 dans la position de droite et la vanne de commande 66a dans la position de gauche. L'huile chassée de la chambre à haute pression 52 dans la chambre à basse pression 50 par les canaux de transfert 42 ouverts peut ainsi arriver dans le réservoir 72 presque sans pression, de sorte qu'une pression suffisante est disponible pour l'ouverture brutale du moule, par exemple une force d'ouverture quintuplée. Avant l'établissement de la pression de verrouillage, les canaux de transfert 42 du piston de pression 25 sont fermés. La chambre cylindrique 61 est alors alimentée en huile sous pression par la conduite 59, la vanne de commande 66a étant dans la position de droite, de sorte que le piston annulaire 43 vient en position de fermeture. En même temps, la haute pression s'établit dans la chambre à haute pression 52, la vanne principale 64 étant dans la position de gauche et ld vanne 65 dans la position de droite. La pression est maintenue dans la chambre cylindrique 48 du piston plongeur 47. Par conséquent, tant les surfaces en contact avec la chambre cylindrique 48 que les surfaces du piston de pression 25 agissent pour la pression de verrouillage. Revendications. 1. Dispositif hydraulique pour l'unité de fermeture de moule d'une machine d'injection de matière plastique, qui amène le moule d'injection avec une force réduite en position ouverte et/ou en position fermée à l'aide d'au moins un cylindre d'entraînement hydraulique et le maintient fermé avec une force élevée à l'aide d'un cylindre de pression hydraulique situé dans l'axe de l'unité de fermeture de moule, le piston du cylindre d'entraînement et le piston du cylindre de pression étant réunis en une unité mobile et les chambres cylindriques (chambre à haute pression; chambre à basse pression) situées en avant et en arrière du piston de pression étant reliées l'une à l'autre par des canaux de transfert, qui peuvent être obturés à l'aide d'une vanne, et la chambre à basse pression étant en liaison hydraulique libre avec la chambre cylindrique du cylindre d'entraînement par un canal de transfert, caractérisé en ce que la section de passage du canal de transfert (80a, 80b) peut être commandée par une vanne d'étranglement (81) réglable électriquement en fonction d'un programme de travail préétabli. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est prévue comme vanne d'étranglement (81) une vanne proportionnelle pouvant être traversée en sens opposés. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne proportionnelle est constituée par une Vanne à 2/2 voies et que la section de passade est réglable d'une valeur maximale à zéro sous le contrôle d'un capteur de déplacement (81c). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne d'étranglement (81) peut être pré-commandée alternativement par l'intermédiaire de conduites de commande (82 à 84), dont l'une (82) est alimentée à partir de la chambre à basse pression (50), une autre (83) à partir du cylindre d'entratenement (21) et une autre (84) à partir d'une source de pression séparée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans les conduites de commande (82 à 84) sont insérées des soupapes anti-retour (85) -et que la vanne d'étranglement (81) est pilotée a tout moment par l'intermédiaire de celle des conduites de commande (82; 83; 84) qui présente la pression la plus élevée. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre à basse pression (50) du cylindre de pression (20) peut être reliée au réservoir (72) par l'intermédiaire d'une vanne à 4/3 voies (b6a) 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour l'ouverture du moule d'injection, sont disposés deux cylindres de travail à simple effet (21) diamétralemen opposés par rapport au piston de pression, et pour la fermeture du moule d'injection un piston plongeur stationnaire (47) situé dans l'axe du dispositif hydraulique, qui forme avec la tige (27) du piston de pression (25) une unité piston-cylindre hydraulique (27, 47). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du piston de pression (25) en contact avec la chambre à haute pression (52) est plus grande que la surface en contact avec la chambre à basse pression (50) quand le piston de pression (25) se déplace avec les canaux de transfert (42) ouverts et la vanne à 2/2 voies (81) fermée, un volume de liquide correspondant à la différence de volume entre la chambre à haute pression (52) et la chambre à basse pression (50) étant exprimé du cylindre de pression (20) et le volume de liquide étant exprimé de la chambre cylindrique (48) (ouverture du moule d'injection avec une force accrue). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du piston de pression (5) en contact avec la chambre à haute pression (52) est plus grande que la surface en contact avec la chambre à basse pression (50) quand le piston de pression (25) recule avec les canaux de transfert (42) ouverts et la vanne à 2/2 voies (81) ouverte, le volume de liquide étant exprimé de la chambre de cylindre (48) (ouverture rapide). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un dimensionnement des volumes de la chambre à basse'pression (50), delachambreâhaute pression (52), de la chambre cylindrique (48) et des chambres cylindriques (51) des deux cylindres d'entraînement (21) telles que lors de l'ouverture du moule d'injection avec une force accrue un cinquième environ du volume total d'huile contenue à moule fermé dans les chambres (50, 52, 48, 51) est pressé dans le réservoir (72 et 71) (ouverture du moule d'injection avec une force accrue).