Brevet FR2617541A1 — publié le 19890106

DISPOSITIF AUTOMATIQUE DE COULAGE D'UNE RESINE AVEC UN DOSAGE VOLUMETRIQUE DE PRECISION L'invention concerne un dispositif automatique de coulage d'une résine destinée à assurer l'obturation étanche d'un composant électronique mis en boîtier ou enrobe. Ce composant peut posséder des connexions axiales ou radiales comme un condensateur classique par exemple. Pour procéder à cette obturation de composants, il est connu d'utiliser des soufflettes ou pistolets à air comprimé. Le produit utilisé pour réallser cette obturation est généralement constitué d'un mélange de résine époxy, d'un durcisseur et d'un accélérateur. Sa viscosité est de l'ordre de 500 à 1000 centipoises et sa polymérisation est réalisée à chaud. Ces dispositifs présentent 1 'inconvénient d'une utilisation manuelle ou semi-automatique et de nécessiter un entretien constant. Il faut en effet assurer le nettoyage des soupapes de ces dispositifs qui sont fréquemment collées par la résine, le changement de leurs joints d'étancheité, etc. Il est également connu d'utiliser des pompes doseuses à piston immergé et non-immergé. Ces dispositifs présentent les mêmes inconvénients que ceux cités précédemment avec en plus un dosage irrégulier de la résine transférée. On peut encore utiliser un réservoir de résine sous pression, équipé jusqu'à 120 minitubes d'un diamètre de 1,5mm pour obturer autant de boîtiers en une seule opération. On coule sous pression d'air comprimé que l'on remplace ~nsulte par le vide pour éviter l'écoulement de la résine. Ce réservoir présente également l'inconvénient d'assurer un dosage très irrégulier de la résine transférée. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose un dispositif automatique de coulage dans lequel les soupapes, les ressorts et les joints d'étanchéité des dispositifs de l'art connu sont supprimés. Le dispositif selon l'invention comprend, par orifice de coulée, un premier et un deuxième piston dont les mouvements relatifs permettent l'aspiration d'une quantité déterminée de résine à partir d'un réservoir et son coulage dans le boîtier å obturer. L'invention a donc pour objet un dispositif automatique de coulage de résine, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un fourreau muni d'un orifice d'alimentation en résine et d'un orifice de coulage, un premier piston situé du côté de l'orifice d'alimentation et un deuxième piston situé du côté de l'orifice de coulage, les pistons étant disposés dans le fourreau et leurs faces frontales étant en vis-à-vis, ces pistons étant mobiles en translation dans le fourreau, le dispositif comprenant également des moyens de commande des pistons permettant le déplacement desdites faces frontales pour assurer le cycle d'opérations suivant - aspiration d'une quantité déterminée de résine à l'intérieur du fourreau par écartement l'une de l'autre desdites faces frontales à partir de l'orifice d'alimentation, - transport éventuel de cette quantité déterminée de résine jusqu'à l'orifice de coulage par déplacement simultané desdites faces frontales, - éjection de cette quantité déterminée de résine par l'orifice de coulage, cette éjection étant provoquée par le rapprochement desdites faces frontales, - retour desdites faces frontales au niveau de l'orifice d'alimentation. L'invention sera mieux. comprise et d'autres avantages apparaîtront grâce à la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, et grâce aux dessins annexés parmi lesquels - les figures 1 à 4 sont des vues en coupe qui illustrent un cycle de fonctionnement du dispositif selon l'invention, - les figures 5 et .6 sont des vues en coupe qui illustrent un cycle de fonctionnement particulier du dispositif selon l'invention, - la figure 7 est une vue de dessus d'un dispositif selon 11 invention, - les figures 8 et 9 représentent des profils de cames. Le dispositif selon l'invention est basé sur les mouvements relatifs communiqués à deux pistons dont les faces frontales sont placées en vis-à-vis, au moins par rapport au volume variable compris entre ces faces. Pour des questions de simplicité de réalisation, il est préférable que les pistons soient alignés selon le même axe et que cet axe soit confondu avec celui d'un fourreau dans lequel ils puissent coulisser. Selon la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend, pour une voie de coulée, un fourreau 3 dans lequel sont mobiles en translation deux pistons 1 et 2. Le fourreau 3 est avantageusement -disposé dans un bloc porte-fourreau 4 sur lequel est fixé un réservoir de résine 5. L'ensemble constitué par le fourreau et le porte-fourreau est muni d'un orifice d'alimentation en résine 6 et d'un orifice de coulage 7. L'orifice d'alimentation 6 débouche dans le réservoir 5. La figure 1 montre le dispositif à la fin d'une coulée et donc au départ d'une nouvelle coulée. Les faces frontales 8 et 9 des pistons 1 et 2 sont dans des plans confondus au niveau de l'orifice de coulage 7. Il n'est pas obligatoire que les faces frontales se rejoignent å la fin d'une coulée : il peut y avoir un faible écart entre elles. Il faut par contre qu'elles soient dans des positions telles qu'elles permettent le coulage effectif de la résine. La réserve de résine 10 ne peut pas alimenter le fourreau parce que l'orifice d'alimentation 6 est bouché par le corps du piston 1. De par sa nature et à cause du faible diamètre de l'orifice de coulage 7, de la résine subsiste dans cet orifice et il se forme même une goutte de résine 11 à son extrémité.Cette goutte de résine peut être gênante : elle peut tomber entre deux boîtiers et salir l'installation, elle peut tomber dans un boîtier et provoquer un surplus de résine, etc Il peut alors être judicieux d'aspirer cette goutte pour qu'elle ne tombe pas. La figure 2 illustre cette opération de récupération. Le piston 1 a reculé légèrement. tandis que le piston 2 n'a pas bougé. Une certaine quantité 12 de résine est alors remontée dans le fourreau 3 et la goutte n'apparaît plus à l'extrémité de l'orifice 7. Les pistons sont ensuite déplacés simultanément vers l'orifice d'alimentation en emportant la quantité de résine récupérée dans l'orifice de. coulage. La figure 3 montre l'état du dispositif lorsque les pistons et la quantité 12 de résine récupérée sont arrivés au niveau de l'orifice d'alimentation 6. Arrivés à ce niveau, le piston 1 reste fixe tandis que le piston 2 peut reculer afin d'aspirer une quantité déterminée de résine à l'intérieur du fourreau. La figure 4 montre l'état du dispositif lorsque la face frontale 9 du piston 2 a reculé jusqu'au niveau de l'orifice de coulage 7 et test arrêtée à ce niveau. Le coulage de la résine est ensuite provoqué par le déplacement du piston 1 vers l'orifice de coulage, c'est-à-dire par le rapprochement des deux faces frontales 8 et 9. La résine aspirée à l'intérieur du fourreau 3 sera éjectée lorsque le dispositif se retrouvera dans l'état illustré par la figure 1. Le volume de résine introduit dans le fourreau est fonction de l'écart maximal existant entre les faces frontales lors de l'aspiration. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, le volume de résine était constitué par un cylindre de hauteur correspondant à la distance séparant les orifices d'alirnentation et de coulage. Un volume plus faible peut être aspiré et éjecté. Il suffit pour cela, comme le montre la figure 5, que le piston 2 s'arrête à une distance déterminée avant d'avoir atteint l'orifice de coulage, lors de l'aspiration. Ensuite, comme le montre la figure 6, la quantité de résine aspirée est transportée jusqu'à l'orifice de coulage par - déplacement simultané des deux faces frontales. Le coulage s'effectue alors comme précédemment ~ le piston 2 reste fixe et le piston 1 est déplacé vers l'orifice de coulage 7. Le dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs voies de coulage comme le montre la figure 7 qui est une vue de dessus d'un tel dispositif. Ce dispositif comprend douze voies de coulage, donc douze pistons 1 et douze pistons 2. Les pistons coulissent dans des fourreaux non visibles sur la figure et situés dans le bloc porte-fourreaux 20. Par souci de clarté, on n'a pas représenté dans le bloc 20 les orifices d'aÜmentation et de coulage de la résine. Le bloc 20 peut également supporter, comme c'est le cas pour les figures précédentes, un réservoir de résine. Le dispositif de la figure 7 présente l'avantage de pouvoir effectuer dix-huit coulées A la fois, chaque série de pistons étant commandée en même temps.Les pistons 1 sont tous actionnés par la barre de commande 21 et les pistons 2 sont tous actionnés par la barre de commande 22. Les deux séries de pistons sont commandées à partir du même axe tournant 23 ce qui permet de leur conférer un synchronisme rigoureux dans leurs déplacements. L'axe 23 est entraîné en rotation par un moteur 24 grâce à une courroie 25. Sur l'axe 23 sont montées des cames 26 et 27. Les deux cames 26 actionnent la barre de commande 21 grâce aux supports de galets de cames 28 solidaires de cette barre. La présence de deux cames par barre de commande facilite le glissement des pistons dans leurs fourreaux. Pour améliorer encore le glissement des pistons 1, la barre 21 est reliée, par l'intermédiaire de colonnes cylindriques 29 traversant le bloc 20, à une contre-barre 30.Le parallélogramme constitué par les barres 21 et 30 et "les colonnes 29 assure un meilleur parallélisme aux pistons 1. Les deux cames 27 actionnent la barre de commande 22 grâce à deux supports de galets de cames 31, chacun étant solidaire d'une colonne cylindrique 32 traversant le bloc 20. Les colonnes 32 et la barre de commande 22 qui leur est solidaire contribuent au bon parallélisme des pistons 2. Les cames constituent, dans lé cas de la figure 7, les moyens de commande des pistons permettant leur déplacement. Le profil de ces cames est étudié pour permettre le mode de coulage choisi, avec ou sans récupération de la résine subsistant dans l'orifice de coulage. Les figures 8 et 9 représentent des profils de cames permettant un mode de coulage avec récupération de la goutte de résine. La figure 8 représente une came qui permet la commande des pistons 1. Là came 26 est percée de part en part d'un trou axial 40 pour pouvoir être placée sur l'axe prévu à cet effet. Les moyens de fixation de la came sur son axe n'ont pas été représentés. La came 26 comporte une lumière 41 creusée à partir de l'une de ses faces principales. Lorsque la came 26 est entraînée en rotation autour de son axe, le galet 42 est susceptible de se déplacer en translation le long de l'axe HH' qui est parallèle à la direction de déplacement des pistons 1. La figure 9 représente une came qui permet la commande des pistons 2. La came 27 est percée de part en part d'un trou axial 50 pour pouvoir être placée sur l'axe prévu à cet effet. Les moyens de 'fixation de la came sur son axe n'ont pas été représentés. La came 27 comporte une lumière 51 creusée à partir de l'une de ses faces principales. Lorsque la came 27 est entraînée en rotation autour de son axe, le galet 52 est susceptible de se déplacer en translation le long de l'axe JJ' qui est parallèle à la direction de déplacement des pistons 2. Les flèches dessinées sur les# figures 8 et 9 indiquent le sens de rotation des cames 26 et 27. Pour le coulage d'une quantité de résine telle que la hauteur de cylindre de résine aspirée corresponde à la distance séparant les orifices d'aspiration et de coulage, le fonctionnement est le suivant. Les pistons étant dans l'état représenté à la figure 1, les gaiets 42 et 52 font face au repère O des cames 26 et 27. Les cames tournant dans le sens indiqué par les flèches, les galets se retrouvent face au repère A. A cause des profils donnés aux cames, le galet 42 s'est rapproché légèrement de l'axe de la came tandis que le galet 52 ne s'est pas déplacé en translation. C'est l'opération d'aspiration de la goutte (figure 2). Du repère A au repère B, les cames ayant le même profil, les pistons se déplacent ensemble jusqu'à l'orifice d'aspiration (figure 3).Du repère B au repère C se déroule l'opération d'aspiration de la résine les pistons 1 ne bougent pas à cause du profil circulaire de la came 26 et les pistons 2 reculent jusqu'à arriver à l'orifice de coulage (figure 4). Du repère C au repère O se déroule l'opération de coulage de la résine : les pistons 2 ne bougent pas à cause du profil circulaire de la came 27 tandis que les pistons 1 avancent vers les pistons 2 à cause du profil à rayon croissant de la came 26. Au repère O, les pistons sont dans l'état représenté å la figure 1 et un nouveau cycle peut commencer . Une coulée avec un volume plus faible de résine peut être obtenue, comme le montre la figure 7, grâce à une vis de réglage 35 vissée dans le contre-barre 30 et dont l'extrémité de la tige peut influencer mécaniquement la barre de commande 22. Le fonctionnement du dispositif est alors .le suivant. Du repère O au repère A et du repère A au repère B (voir les figures 8 et 9), le fonctionnement est identique à celui décrit plus haut. Les faces frontales des pistons 1 et 2 sont donc situées au niveau de l'orifice d'alimentation comme le montre la figure 3. Les cames continuant leur rotation, les pistons 1 ne bougent pas tandis que les pistons 2 reculent, c'est-à-dire que la barre de commande 22 recule vers la contre-barre 30 qui elle reste fixe (figure 7). Lorsque, en fonction du réglage de la vis 35, la barre 22 atteint l'extrémité de la tige de la vis 35, la contre-barre 30 est forcée à reculer au rythme de la barre 22 et les pistons 1 sont poussés vers l'orifice de coulage (figures 5 et 6). Le galet 42 ne suit plus le profil de la came 26 mais est situé quelque part dans la partie large de la lumière après le repère B. Lorsque le galet 52 (voir la figure 9) est en face du repère C, les pistons 2 sont arrivés au niveau des orifices de coulage et ne bougent plus à cause du profil circulaire de la came ent#re les repères C et O.L'avancée des pistons 1 est donc elle aussi arrêtée jusqu'au moment où le galet 42 (voir la figure 8) est mis en contact avec le profil à rayon croissant de la came 26, quelque part entre les repères C et O. Le coulage de la résine a alors lieu, les pistons 1 s'avançant vers les pistons 2 qui sont à l'arrêt. Les pistons et leurs fourreaux peuvent être rodés avec un jeu de 2 à 4 u pour obtenir une parfaite étanchéité. Les fourreaux sont par exemple collés avec une tolérance H7g6 dans le bloc porte-fourreaux afin de pouvoir respecter le jeu de 2 å 4 vu. De chaque côté du bloc porte-fourreaux peuvent être fixés des plats de positionnement pour maintenir les fourreaux en bonne position. En cas d'emploi d'une résine très fluide, des graisseurs et des rainures de graissage permettent d'assurer une bonne étanchéité. Le réservoir de résine peut être fixé sur le bloc porte-fourreaux et équipé de détecteurs de niveau. Un détecteur commande alors la tête d'un mélangeur qui alimente le réservoir en résine. L'étanchéité entre le bloc porte-fourreaux et le réservoir peut être assurée par un joint statique en téflon de Imm d'épaisseur. Le dispositif selon l'invention présente aussi l'avantage d'être composé d'éléments (bloc porte-fourreaux, réservoir) interchangeables. Le nombre et le diamètre des pistons peuvent être différents. REVENDICATIONS 1. Dispositif automatique de coulage de résine, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un fourreau (3) muni d'un orifice d'alimentation (6) en résine et d'un orifice de coulage (7), un premier piston (1) situé du côté de l'orifice d'alimentation et un deuxième piston (2) situé du côté de l'orifice de coulage, les pistons étant disposés dans le fourreau et leurs faces frontales (8, 9) étant en vis-à-vis, ces pistons étant mobiles en translation dans le fourreau, le dispositif comprenant également des moyens de commande des pistons permettant le déplacement desdites faces frontales pour assurer le cycle d'opérations suivant - aspiration d'une quantité déterminée de résine à l'intérieur de fourreau par écartement l'une de l'autre desdites faces frontales (8, 9) à partir de l'orifice d'alimentation, - transport éventuel de cette quantité déterminée de résine jusqu'à l'orifice de coulage par déplacement simultané desdites faces frontales, - éjection de cette quantité déterminée de résine par l'orifice de coulage, cette éjection étant provoquée par le rapprochement desdites faces frontales, - retour desdites faces frontales au niveau de l'orifice d'alimentation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écartement des faces frontales (8,9) est obtenu par déplacement du deuxième piston (2) Jusqu' l'orifice de coulage (7), le premier piston (1) restant fixe, et que l'éjection de la résine est obtenue par déplacement du premier piston jusqu'à l'orifice de coulage, le deuxième piston restant fixe. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écartement des faces frontales (8, 9) est obtenu par déplacement du deuxième piston (2) Jusqu'à une distance déterminée comprise entre les orifices d'alimentation (6) et de coulage (7), le premier piston (1) restant fixe, que la quantité déterminée de résine est transportée jusqu'à l'orifice de coulage par déplacement simultané des faces frontales et que l'éjection de la résine est obtenue par déplacement du premier piston jusqu'à l'orifice de coulage, le deuxième piston restant fixe. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cycle des opérations comprend, après l'opération d'éjection, une opération de récupération d'au moins une partie de la résine subsistant dans l'orifice de coulage (7). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit cycle se déroule de la façon suivante - récupération d'au moins une partie de la résine subsistant dans l'orifice de coulage (7) par écartement proportionnel de la face frontale du premier piston (1) de la face frontale du deuxième piston (2), le deuxième piston restant fixe, - retour desdites faces frontales (8,9) au niveau de l'orifice d'allmentstion (6) avec transport de la résine récupérée (12), - aspiration de ladite quantité déterminée de résine, - transport éventuel de cette quantité déterminée de résine, - éjection de cette quantité déterminée de résine par l'orifice de coulage (7) par le rapprochement desdites faces frontales jusqu'à leur jonction. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande des pistons comprennent des cames (26, 27) dont les profils déterminent les mouvements relatifs des pistons (1, 2) par l'intermédiaire de galets. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites cames (26, 27) sont montées sur un axe tournant (23) unique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7 en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens mécaniques (22, 30, 35) permettant, lorsque ladite distance déterminée est atteinte, ledit déplacement simultané desdites faces frontales. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens mécaniques comprennent une vis de réglage (35). 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins une came (26) possède un profil élargi afin de soustraire le ou les pistons correspondants (1) à son action lorsque ladite distance déterminée est atteinte.