Brevet FR2595618A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de moulage d'une pièce pourvue d'un trou taraude. Lorsqu'on souhaite obtenir une pièce moulée, soit en métal soit en matière plastique, munie d'un trou taraude, on commence généralement par réaliser une pièce ayant un avant-trou lisse, puis, dans une opération subséquente, on usine un taraudage dans cet avant-trou. On comprend aisément qu'un tel procédé à deux étapes est peu rationnel et donc coûteux, surtout lorsqu'on a affaire à des séries de production élevées. Il est connu d'autre part de réaliser directement au moulage des trous taraudés, en plaçant préalablement dans le moule des inserts filetés en forme de vis complémentaires des trous taraudés que l'on souhaite obtenir. Dans ce cas, après moulage, on retire l'insert en le dévissant.Malheureusement, les dispositifs de dévissage conçus à cet effet, comprenant généralement un motoréducteur et une pignonnerie,sont coûteux, complexes, et de mise au point délicate. Par ailleurs, le dévissage complet de l'insert, nécessaire à son retrait, est relativement long ; en outre, la matière moulée doit être suffisamment refroidie si on veut éviter les risques de détérioriation des filets du taraudage au cours de ce dévissage, celui-ci nécessitant l'application d'un couple relativement élevé ; ce long temps de refroidissement accrott encore la durée et donc le cout de la production. L'invention vise à résoudre ces difficultés en proposant un procédé et un dispositif qui permettent de réaliser, directement par moulage, une pièce pourvue d'un trou taraudé, de manière simple, rapide, sûre, efficace et peu coûteuse. A cet effet, conformément à l'invention, on réalise une pièce pourvue d'un trou taraudé dont le taraudage s'étend seulement sur certains secteurs angulaires de sa paroi. Le dispositif,qui permet la réalisation d'un tel trou partiellement taraudé, comprend un insert destiné à être placé dans le moule et constitué de deux parties relativement mobiles en rotation et en translation - une broche de forme sensiblement cylindrique qui présente une série de secteurs filetés régulièrement répartis à sa périphérie et séparés par des secteurs lisses renfoncés - une pièce qui est munie d'une série de doigts adaptés pour se loger contre les secteurs lisses renfoncés, entre les secteurs filetés de ladite broche. Avant moulage, on positionne cet insert dans le moule, de telle manière que les doigts se trouvent en position de remplissage des espaces libres séparant les secteurs filetés de la broche ; en cours de moulage, la matière injectée à la périphérie de la broche est donc empêchée de pénétrer dans ces espaces libres ; après moulage, on retire les doigts du moule et on fait tourner la broche sur son axe de telle manière que ses secteurs filetés se dégagent de la matière moulée et viennent se positionner dans ces espaces libres enfin, on retire la broche du moule en la déplaçant suivant son axe. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les secteurs filetés ont une largeur angulaire sensiblement égale ou légèrement inférieure à celle des secteurs lisses ou renfoncés ; la broche présente par exemple trois secteurs filetés répartis à 1200 et qui s'étendent chacun sur 600 d'angle, ces secteurs filetés étant séparés par trois secteurs lisses renfoncés qui s'étendent également sur 600 angle. Selon une caractéristique intéressante de l'invention, ce dispositif comporte des moyens de commande qui sont agencés pour déplacer en translation la piece portant les doigts, suivant l'axe de la broche, et pour déplacer la broche en translation suivant son axe et en rotation autour de ce même axe. Ces moyens de commande réalisent successivement : - le déplacement en translation de la piece portant les doigts, d'une course supérieure ou égale à la lon- geur des doigts - le déplacement en rotation de la broche d'une fraction de tour correspondant à la largeur angulaire d'un secteur fileté (soit 600 dans la forme de réalisation préférentielle) , - le déplacement en translation de la broche, d'une course supérieure ou égale à la profondeur du trou taraudé, provoquant son retrait du moule. De manière particulièrement simple, la pièce portant les doigts peut avoir la forme d'un simple manchon tubulaire entourant la broche, ce manchon ayant une extrémité qui présente des découpes délimitant lesdits doigts. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif , et sur lesquels La figure 1 représente, partiellement coupé, un dispositif conforme à l'invention, dont l'insert est en place dans un moule, à la fin d'une opération de moulage. La figure 1 A est un section transversale selon le plan I A de la figure 1. La figure 2 est une vue en perspective d'uneextrémité de l'insert en deux parties. Les figures 3, 4 et 5 sont des vues similaires à la figure 1, qui représentent les différentes étapes d'extraction de l'insert hors du trou taraudé qui vient d'être moulé. Les figures 3 A et 4 A, sont des sections transversales correspondant respectivement aux plans de coupe III A et IV A des figures 3 et 4. Les figures 6 et 6 A sont respectivement une vue en coupe longitudinale et unevue de face d'un trou taraudé obtenu par le procédé de l'invention. A la figure 1, on a représenté partiellement la partie d'un moule dans laquelle sera réalise le trou taraudé que l'on souhaite obtenir. Ce moule est un moule à injection pour matière thermoplastique, de type connu, comprenant deux demi-moules désignées par les références A, B. L'un des demi-moulesB présente un orifice T permettant le passage d'un insert généralement désigné par la référence 3. Cet insert, qui est visible en perspective à la figure 2, comprend deux parties principales une broche généralement cylindrique 1 et un manchon tubulaire également cylindrique 2 emmanché sur cette broche. La broche 1 présente une extrémité conique 11, d'angle au sommet élevé ; elle comporte une série de trois secteurs filetés 10, régulièrement répartis à 1200 par rapport à l'axe XX' de la broche. La largeur angulaire des secteurs filetés 10 est de 600 ; entre ces secteurs filetés, la paroi 12 de la broche 1 est lisse, et renfoncée par rapport au filetage ; la broche 1 a donc la forme d'une vis dont on aurait enlevé les filets sur trois secteurs disposés à 1200 ; la largeur angulaire de ces secteurs lisses 12 est bien entendu de 600 également. Les filets d'un secteur 10 se trouvent naturellement dans le prolongement hélicoïdal des filets des secteurs 10 voisins, de manière à constituer virtuellement un pas de vis complet. Cette correspondance des filets de deux secteurs voisins a été figurée par les traits interrompus 100 sur la figure 2. En dehors de l'extrémité de la broche 1 qui porte les secteurs filetés 10 (extrémité située vers le haut de la figure 2), le corps de la broche 1 a une paroi cylindrique, qui prolonge les zones intermédiaires lisses 12. Le manchon 2, qui est guidé pour coulisser et tourner par rapport à ce corps cylindrique, qu'il entoure, a une extrémité présentant des découpes 22, conformées pour délimiter trois portions de tube 20, en forme de doigts, dont la longueur et la largeur angulaire (600) correspondent à la longueur et à la largeur angulaire des parties lisses 12. Par ailleurs, l'épaisseur de paroi du manchon 2 et, corrélativement l'épaisseur des doigts 20, sont égales à la hauteur du filetage des parties filetées 10. Par conséquent, si on fait coulisser le manchon 2 sur le corps de broche 1, de telle manière que les doigts 20 viennent se positionner contre les secteurs lisses 12, l'extrémité supérieure de l'insert 3 est sensiblement cylindrique, avec des parties filetées. Le manchon 2 est guidé et entraîné en translation au moyen d'un vérin 5, par l'intermédiaire d'une tige d'actionnement 50 ; le vérin 5, hydraulique ou pneumatique, est par exemple porté par un étrier 4, 40 solidaire d'une partie B du moule. Dans la paroi du manchon 2 est ménagée une lumière 21 qui reçoit un têton 13 solidaire de la broche 1. La lumière 21 présente deux tronçons 21a, 21c, qui sont parallèles à l'axe XX' de la broche 1 (et du manchon 2) ; ces deux tronçons rectilignes sont décalés angulairement d'une valeur correspondante à la largeur angulaire des secteurs filetés 10, en l'occurrence de 600 .; ils sont reliés par un tronçon oblique 21b. Le rôle de la lumière 21 est de transmettre, selon une séquence déterminée, le mouvement du manchon 2 à la broche 1, comme on le verra plus loin. Nous allons maintenant expliquer les différentes étapes du procédé de moulage selon l'invention. A la figure 1, qui correspond à la fin de l'injection de matière M dans le moule, la tige de vérin 50 se trouve dans sa position extrême d'extension, et l'insert 3 se trouve à l'intérieur du moule A, B. Le manchon 2 se trouve dans sa position avancée, sur l'extrémité de la broche, les doigts 20 se trouvant en position de remplissage des espaces libres situés entre les secteurs filetés 10 de la broche 1. La matière plastique en fusion M, qui a été injectée dans l'espace séparant les deux demi-moules A et B, de manière traditionnelle, est venue se loger à la périphérie de l'insert 3, c'est-à-dire à la périphérie des doigts 20 et des secteurs filetés 10. Après solidification au moins partielle de la matière moulée M, solidification qui peut être réalisée grâce à des moyens de refroidissement de type traditionnel prévus dans le moule, le vérin 5 est actionné, de manière à rétracter le manchon 2 hors du moulue. Durant cette rétraction, le têton 13 coulisse dans le tronçon de lumière rectiligne 21a, et la broche 1 n'est pas actionnée. Le retrait des doigts 20 hors du moule provoque l'apparition d'espaces libres 200 de forme correspondante. Pour permettre la formation de ces espaces vides, il est prévu dans la broche 1, des orifices et canalisations 14, 15, qui font communiquer de manière appropriée, l'extrémité supérieure des parties lisses 12 avec la pression atmosphérique. Cette étape de retrait du manchon 2 et des doigts de remplissage 20 hors du moule est représentée sur les figures 3 et 3 A. La descente de la tige de vérin 50 se poursuivant, le tronçon de lumière oblique 21b va provoquer la rotation de la broche 1 sur elle-même, autour de son axe longitudinal XX', d'un angle de 600. Les parties filetées 10 de la broche 1 se dégagent par conséquent de la matière M qui les entoure et viennent se placer dans les espaces libres 200. En fait, la broche 1 ne décrit pas une rotation pure, mais un mouvement en hélice, en raison de l'inclinaison des filets des parties filetées 10 ; on a donc en quelque sorte un dévissage, sur un sixième de tour, de la broche 1 dans la matière plastique M. Cette position de la broche est représentée sur les figures 4 et 4 A Le mouvement de descente de la tige de vérin 50 et du manchon 2 qui lui est attaché se poursuivant, le têton 13 arrive en butée au fond de la seconde lumière rectiligne 21c (qui peut avoir une longueur minime) et le manchon 2 entraîne par conséquent la broche 1 en translation suivant son axe XX'. Dans ces conditions, la broche 1 se retire du moule, comme on le voit à la figure 5. Après démoulage, on obtient une pièce moulée M qui présente un trou 6 muni d'un taraudage virtuellement complet, constitué en fait d'une série de trois secteurs taraudés 60 se trouvant en correspondance les uns avec les autres, et donc apte à recevoir une vis de fixation, ou autre tige filetée, de diamètre et de pas correspondants. Le trou borgne 6 possède un fond conique 62 de forme complémentaire à celle de l'extrémité conique il de la broche 1. La présente invention permet de réaliser toutes sortes de pièces comportant au moins un trou taraudé, par exemple des pièces en matière plastique ou en alliage métallique ; elle s'applique non seulement au moulage par injection mais aux autres types de moulage, par exemple le moulage par rotation (roto- moulage). Dans l'exemple qui vient d'être décrit, on a utilisé une broche présentant trois secteurs filetés disposés à 1200 ; il va de soi qu'on pourrait concevoir une broche pourvue d'un nombre différent de secteurs filetés, par exemple de quatre secteurs disposés à 900, ou de six secteurs disposés à 600. Le dispositif selon l'invention est de conception mécanique extrêmement simple, et se prête å une production à cadence élevée, du fait que le dévissage de la broche dans la matière moulée se fait sur une fraction de tour uniquement ; le couple s'opposant au dévissage de la broche est naturellement plus faible que dans le cas ou on utilise un insert complètement fileté en forme de vis, si bien-qu'on observe peu de détériorations du taraudage au cours de ce dévissage, même si la matière moulée n'est pas complètement refroidie. Ce dispositif permet de réaliser tous types de taraudages, à filets métriques ou spéciaux, à pas simple ou multiple. Il va de soi que les moyens de commande du manchon 2 et de la broche 1 peuvent être différents de ceux qui viennent d'être décrits ; on pourrait ainsi envisager une commande séparée de ces deux parties de l'insert. Dans une variante, les secteurs filetés 10 pourraient être prolongés longitudinalement sur la paroi de la broche 1 par des secteurs lisses en relief ; ceux-ci, jouant le rale de cannelures, se logeraient dans des rainures longitudinales complémentaires formées dans la paroi interne du manchon 2, assurant la solidarisation en rotation de ce dernier avec la broche 1. Enfin, le dispositif et le procédé selon l'invention pourraient également s'appliquer à la fabrication de trous présentant non pas un taraudage, mais une partie en contre-dépouille, par exemple une rainure formée dans certains secteurs angulaires uniquement de sa paroi. REVENDICATIONS 1. Dispositif de moulage d'une pièce pourvue d'un trou taraudé, dont le taraudage s'étend seulement sur certains secteurs angulaires de sa paroi, caractérisé par le fait qu'il comprend un insert (3) destiné à être placé dans le moule et constitué de deux parties relativement mobiles en rotation et en translation : - une broche (1) de forme sensiblement cylindrique qui présente une série de secteurs filetés (10) régulièrement répartis à sa périphérie et séparés par des secteurs lisses renfoncés (12) ; - une pièce (2) qui est munie d'une série de doigts (20) adaptés pour se loger contre les secteurs lisses renfoncés (12), entre les secteurs filetés (10) de ladite broche (1). 2. Dispositif de moulage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les secteurs filetés (10) ont une largeur angulaire sensiblement égale ou légèrement inférieure à celle des secteurs lisses renfoncés (12). 3. Dispositif de moulage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de commande (5, 50, 21, 13) agencés pour déplacer la pièce (2) en translation suivant l'axe (XX') de la broche (1) et pour déplacer la broche (1) en translation suivant son axe (XX') et en rotation autour de ce même axe. 4. Dispositif de moulage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande (5, 50, 21, 13) sont agencés pour réaliser successivement - le déplacement en translation de ladite pièce (2), d'une course supérieure ou égale à la longueur des doigts (20) - le déplacement en rotation de ladite broche {1) d'une fraction de tour correspondant à la largeur angulaire d'un secteur fileté ; - le déplacement en translation de la broche (1), d'une course supérieure ou égale à la profondeur du trou taraudé (6), provoquant son retrait du moule. 5. Dispositif de moulage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite pièce (2) est un manchon tubulaire dont l'extrémité présente des découpes (22) délimitant lesdits doigts (20), ce manchon entourant la broche { 6. Dispositif de moulage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite pièce (2) en forme de manchon est guidée et entraînée en translation par des moyens de commande (5, 50) et sa paroli présente une lumière (21) de commande de la broche (a), cette lumière (21) étant adaptée pour recevoir et guider un teuton (13) solidaire de cette broche (1). 7. Dispositif de moulage selon les revendications 4 et 6 pris en combinaison, caractérisé par le fait que ladite lumière (21) présente deux tronçons rectilignes (21a, 21c) qui sont parallèles à l'axe (XX') de la broche (1) et sont décalés angulairement d'une valeur correspondant sensiblement à la largeur angulaire des secteurs filetés (10), ces deux tronçons rectilignes (21a, 21c) étant reliés par un tronçon oblique 8. Dispositif de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite broche (1) présente trois secteurs filetés 600 d'angle, ceux-ci étant séparés par trois secteurs lisses renfoncés (12) qui s'étendent également sur 600 d'angle. 9. Dispositif de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la profondeur de renfoncement des secteurs renfoncés (12) et, corrélativement, l'épaisseur des doigts 1103 de la broche (1). 10. Procédé de moulage d'une pièce munie d'un trou pourvu d'un taraudage sur certains secteurs angulaires de sa paroi, caractérisé par le fait que : a) avant moulage, on positionne dans le moule une broche sensiblement cylindrique (1), présentant des secteurs angulaires filetés (10) qui sont régulièrement répartis à sa périphérie et sont séparés les uns des autrespaç des espaces libres (200) ; b) en cours de moulage, on injecte de la matière à la périphérie de ladite broche (1), en l'empêchant de pénétrer dans lesdits espaces libres (200) ; c) après moulage, on fait tourner ladite broche {1) sur son axe de telle manière que ses secteurs filetés (10) se dégagent de la matière moulée (M) et viennent se positionner dans ces espaces libres (200) ; d) on retire la broche (1) du moule, en la déplaçant suivant son axe (XX').