Brevet FR2631863A1 — publié le 19891201

La présente inventionconcernant la Fonderie,est relative à un dispositif pour effectuer la séparation et la récupération dans des circuits distincts des constituants recyclables (chassis,sable,pi'ce solidifiée) d'un moule réalisé avec un procédé de moulage utilisant du sable sans liant et connu sous le nom de moulage sous vide. Les moules de Fonderie sont traditionnellement réalisés suivant ce procédé en 2 parties constituées d'un demi-moule inférieur et d'un demi- moule supérieur qui apres assemblage contiennent l'empreinte de moulage. Chaque demi-moule est constitué d'un chassis de moulage muni de tubes intérieurs à proximité de la surface opposée à l'empreinte,d'une feuille de plastique thermoformée sur une plaque mnodèle pour pouser la forme de la demi-empreinte correspondanted'une feunile de plastique ou d'un fond fermé pour le côt& opposé à l'empreinte et de sable sans liant, sable qui remplit le Yolume entre la feuille de plastique thermoformée et la surface opposée. L'ensemble,relié en permanence jusqu' la coulée par des prises sur les chassis È une source de dépression est maintenu compact par l'effet de serrage du sable entre la feruille de l'empreinte et la 4 5 surface opposée. Avec ce procédé,la séparation et la récupération après coulée du sable, des chassis de rmoulage et de la piéce sont réalisées en plusieurs opérations: -soit enlérement du chassis supérieur maintenu relié à la source de dépression et de la pièce qui reste adhérente par effet de succion puis dépose sur une grlle et suppression de la liaison avec la source O de dépression; écoulement du sable à travers la grille; reprise successivement du chassis supérieur et de la pièce en 2 opérations séparéesPuis dépose du chassis inférieur sur la grille après retournement préalable dans le cas d'un chassis à fond fermé; suppression de la liaison du chassis inférieur à la source de dépression, écoulement du sable au travers de la grille et reprise du chassis inférieur. Ce mode opératoire présente des difficultés de fiabilité pour sa mécanisation car la pièce ne S reste pas adhérente au demi-moule supérieur dans tous les cas lors de l'enlévement de celui-oi,et conduit à des équipements complexes dus à la nécessité de maintenir une partie du moule reliée à la source de dépression durant les opérations de séparation. -soit dépose de l'ensemble du moule sur une grille puis enlévement du chassis supérieur après suppression de sa liaison avec la source de dépression,le sable du demi-moule supérieur s'écoulant partiellement par le dessus des bords supérieurs du demi-moule inférieur et la pièce restant sur le demi-moule inférieur toujours relié à la source de dépressionPuis prise de la pièce,retournement éventuel du demrni-moule inféerieursuppression de sa liaison avec la source de dépression, écoulement du sable au travers de la grille et reprise du chassis inférieur. Ce mode opératoire conduit pour sa mécanisation à des dispositifs complexes et travaillant dans 3S des conditions difficiles,avec nécessité de maintien de la liaison d'une partie de moule à la source de dépression durant les opérations de séparation. La présente invention décrit un dispositif simplifiant ces opérations et permettant une mécanisation simple et fiable ainsi que la possibilité de récupérer une pièce à haute température ce qui simplifie voire supprime les opérations ultérieures auxquelles la piéce doit être soumise telles que traitement thermique et séparation des appendices désignées couramment sous le nom de masselottes et jet de coulée. Selon l'ensemble des équipements constituant oe dispositif, la totalité du sable du moule est récupérée en une seule fois puis l'ensemble des 2 chassis du moule et enfin la piéce, ceci avec des équipements simples et ne nécessitant pas le maintien de la liaison à la source de dépression d'une partie du moule durant les opérations de séparation. L'invention correspond aux dispositions ci-aprés: -Le ohassis inférieur du moule est constitué d'un caisson sans fond à doubles parois, avec parois internes perméables aux gaz et étanches au sable et est dépourvu de tubes transversaux;la surface opposée à la demi-empreinte inférieure et qui constitue le fond du moule est fermée par une feuille de plastique ou de métal.mince et souple, feuille d'aluminium par exemple. -Les ohassis inférieur et supérieur sont munis sur leurs parois latérales extérieures de tourillons de préhension. -Un chariot muni de roues et portant à sa surface supérieure une grille surmontant des trémies dont l'ouverture inférieure est obturée par une plaque metallique plate coulissante ou une plaque ayant une forme courbe et pivotante autour du centre de courbure peut se translater entre différentes if positions; les mouvements d'ouverture et de fermeture des trémies pouvant avantageusement être obtenus par des leviers actionnés par des cames. -une cabine fermée par des portes recouvre une grille surplombant le dispositif de reprise du sable;selon une forme de réalisation préférentielle,ces portes sont en matériau semi-rigide tel que caoutchouc épais et sont ouvertes par le chariot lors de sa course de translation puis se referment lorsque le chariot est rentré dans la cabine grâce à un ressort de rappel.Sur la grille dans la cabine, des cames sont disposées qui actionnent les leviers d'ouverture des trémies du chariot lorsque celui-ci arrive au dessus de la grille;selon une forme de réalisation préférentielle,sous la grille de la cabine est suspendue une goulotte en forme d'entonnoir;au dessous de cette goulotte est disposé un transporteur vibrant destiné à absorber la chute de l'ensemble du-sable du moule et à le répartir sur un orible;le 2. crible déverse le sable tamisé dans un dispositif classiique de transfert de sable. -un équipement de reprise des chassis constitué d'une nacelle guidée dans des glissiéres et supportée par une structure support sous laquelle le chariot peut venir se positionner apris le passage dans la cabine;la nacelle de l'équipement de reprise peut être levée ou abaissée;elle comporte 4 bras articulés par paires et munis à leur extrémité de coquilles arrondies à concavité tournée vers le haut; lorsque les 2 paires de bras sont en position pour prise des chassis leurs coquilles viennent sous les tourillons du chassis inférieur et la montée de la nacelle assure l'enlèvement de l'ensemble des 2 chassis du moule tandis que la pièce reste sur la grille du charioti orsque le chariot portant la pièce est reparti,un équipement de transfert de chassis muni de galets commandés se positionne sous la structure support de l'équipement de prise des chassis;la nacelle repose alors l'ensemble des 2 ohassispuis S3 remonte avec ses bras en position ouverts jusqu'au niveau o les coquilles sont sous les tourilons du ohassis supérieur et assure la reprise du ohassis supérieur,le transfert du chassis inférieur est effectué puis l'opération recommence pour le transfert du chass-s supérieur. -le chariot repart de sa position sous l'équipenment de reprise avec seulement la pièce reposant sur la grille;un manipulateur hydraulique classique muni d'une pince à l'extrémité de son bras reprend alors la pièce sur le chariot,aprés l'avoir iventuellement retourniet pour évacuer dans les trémies du chariot le sable se trouvant dans les concavités de la partie supérieure de la piéce. Un exemple de réalisation préférentielle mais non limitative est décrit plus en détail en se référant aux dessins annxés. -la figure I est une représentation schématique de principe de l'ensmble; le repère 1 désigne le chariot représenté dans 3 de ses 4 positions d'arrêt: - à droite position de dépose du moule après couléeun moule posé sur le chariot est Ào representé avec une demi-coupe montrant la piéce (repére 4) et le sable(repére 5). - sous l'équipement repére 2, position de séparation et récupération du sable du moule. - entre l'équipement repère 2 et l'équipement repère 3 position pour enlévement de la pièce. Le repère 2 désigne la cabine dans laquelle vient s'effectuer l'enlévement du sable du moule;le repère 3 désigne l'équipement de reprise des chassis sur le chariot aprés enlèvement du sableavec 2 chassis supportés par les coquilles aux extrémités des bras représentés(cohassis inférieur repère 7;chassis supérieur repère 6). La figure 2 est une représentation d'une vue de dessus du chariot limitée à ses parties fonctionelles:en repère 1, 4 "coins" permettent de centrer le moule lors de sa dépose sur le chariot. 2 0 En repère 2 la grille du chariot (ici avec 4 barreaux) et en repère 3 une des 4 trémies dont est muni le chariot. La figure 3 est une représentation d'une vue latérale du chariotyue suivant un axe perpendiculaire à sa direction de déplacement. La figure 4 est une représentation du chariot en vue d'avant selon l'axe de sa direction de 1S déplacement et la figure 5 une représentation agrandie du détail 61. Sur les figures 2,3,4 et 5 les mêmes élements suivant des vues différentes sont désignés par les mêmes repéres. Le repère 4 correspond aux 2 dispositifs d'ouverture-fermeture des trémieschaque dispositif étant formé d'une tôle cintrée avec 2 tôles en secteurs circulaires à ses extrémités latérales dispositif pouvant pivoter autour des axes repère 7 symbolisés par X et X'sur la figure 3. Le repère S de la figure 3 désigne l'une des 2 cames placée dans la cabine au dessus de la grille pour actionner les dispositifs d'ouverture-fermeture des trémies. Selon une disposition avantageuse et correspondant avec les figures annexées à un déplacement du chariot de la droite vers la gauche lorsqu'il arrive dans la cabine, les 2 dispositifs d'ouverture-fermeture des trimies sont reliés par une bielette repère 9 (figure 3). Le galet repère 5 peut faire pivoter la bielette repére 6 autour de son axe de rotation Y;cet axe de rotation est mumni d'une roue hibre dans le sens horaire vu du bout d'arbre Y sur figure 3. Lorsque lors de l'avance du chariot le galet repère 5 attaque la rampe ascendante de droite de la came dans la cabine,la bielette repère 6 ne peut tourner autour de son axe Y et le premier dispositif d'ouverturefermeture de trémie est donc entraini en rotation sens anti-horaire autour de son axe X, ainsi que le second dispositif d'ouverture-fermeture autour de son axe X' grâce à la bielette repère 9 qui relie les 2 disposittfs. Ainsi lorsque le chariot s'arrête dans la zone correspondant au galet repère 5 en appui sur la partie horizontale de la came repère 8, les trémies sont ouvertes et le sable s'éooule du moule au travers de la grille du chariot puis de la grnlle de la cabine. Au fure et à mesure de l'écoulement uniforme du sable du moule la piécereposant sur le sable A4 du demi-moule inférieur, descend jusqu'à venir reposer sur la grille du chariot. Le temps de séjour du chariot dans la cabine est réglé de façon à ce que la totalité du sable du chariot ne soit pas évacué mais seulement dans la partie située au dessus de la grille:ce réglage peut se faire soit expérimentalement soit au mooyen d'une sonde placée légérement au dessous de la grille du chariot et déclenchant le redémarrage automatique du chariot de sa position au dessus de la grille A' lorsque cette sonde ne détecte plus la présence de sable. La description ultérieure explique l'interêt de cette disposition. Lorsque le chariot quitte sa position en se déplaçant de la droite vers la gauche le galet repére n'est plus en appui sur la partie horizontale de la came l redescend par l'action des forces de gravité ainsi que les dispositifs d'ouverture-fermeture des trémies qui pivotent en sens horaire autour de leurs 2.0 axes respectifs X et X'. Le chariot va alors se positionner sous l'équipement de reprise des chassis. Au retour vers sa position de départ,le chariot se déplace de la gauche vers la droite;lorsque le galet repére 5 attaque la partie ascendante gauche de la came repére 8,la bielette repère 6 peut tourner librement autour de son axe Y dans le sens horaire (sens roue libre) ce qui n'entraine pas l'ouverture par l,5' pivotement des dispositifs d'ouverture-fermeture des trénies:au retour du chariot dans sa position de départ le sable présent dans les trémies du chariot est donc conservé. Cette disposition présente 2 avantages: -I est plus facile d'assurer l'étanchéité au sable des dispositifs d'ouverture-fermeture des trémies si les trémies ne sont pas complétement vidées. 3-0 -lorsque le moule suivant est déposé sur le chariotla feuille du dessous du demi-moule inférieur est retirée juste avant pose du moule sur la grille du chariot,alors que les 2 ochassis du moule sont encore reliés à la source de dépression (cette opération étant réalisée soit manuellement par l'opérateur si le transport du moule sur le chariot se fait de manière mécanisée mais non automatique- par arrachage de la feuille inférieure juste avant dépose du moule- soit, si le transport du moule sur le 3S chariot se fait de manière automatiquepar un tube placé latéralement au chariot prés du bord de la grilnle et du c6té o le moule arrive la longueur du tube étant égale à la dimension du moule dans le sens perpendiculaire au déplacement du moule vers le chariot. 263 18 63 Ce tubeperçé de trous sur sa face suprieure et relié la source de dépression, aspire la partie de feuille débordant sur l'épaisseur du dessous du chassis inféerieur et enlève la feuille lors de bla translation amenant le moule au dessus de bla grl du chariot.) Ainsi, lorsque le moule repose sur la grille du chariot et que la liaison des 2 chassis à la source de dépression est supprie l chute du sable du moule se fait sur une faible hauteur grâce à la présence du sable déjà dans les trémies;l'ensemble moule-trémie forme un volume relativement étanche grâce à la présence de la feuille de plastique ou de mntal souple sur le dessus du demi-moule supérieur.f n'y a donc pas émission de poussire et l'opération soit manuelle soit automatique de dépose du moule sur le chariot se fait dans un environnement exempt de poussières. Les 2 chassis sont alors désolidarisés (enlvemnent manuel ou automatique des dispositifs de crampage solidarisant les 2 chassis) puis la feuille mince et souple recouvrant le dessus du demi-moule supérieur est enleyvée après que le mouvement du sable soit stabilisé. La figure 6 est une représentation de l'équipement de reprise des ohassis vu suivant un axe perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot. X-S La figure7 est une représentation de l'équipement de reprise des chassis vu suivant coupe I-Il figure 6. La figure 8 est une représentation agrandie du détail G2. Sur les figures 6,7 et 8 les mêmes élements suivant des vues différentes sont désignés par les mêmes repérez. Selon une disposition avantageuse la nacelle de l'équipement de reprise des chassisguidée dans ses mouvements de montée-descente par des galets repère 1 (8 galets pour le guidage latéral- 8 galets pour le guidage longitudinal) est reliée par des chaînes repère 2 et 8 aux pignons sur axes repère 3 et 4 situés sur bla partie supérieure de bla structure support. Sur cette partie supérieure se trouvent aussi un moto-réducteur frein avec un pignon sur son 2 arbre de sortie (repére 5) entrainant par une chaîne (repère 7)un arbre (repire 6) muni de 5 pignons. Sur un de ces 5 pignons de l'arbre repère 6 engréne la chaîne repire 7, sur -2 autres pignons identiques engrène bla chaîne repire 8 et sur 2 autres pignons identiques engréne bla chaîne repère 2. La chaîne repre 2 engrène sur les 2 pignons d'un arbre repére 11 puis sur les 2 pignons de l'arbre repère 3. Swur un arbre repère 9 situé sur la partie supérieure de la structure support et muni de 4 pignons identiques engrènent les 2 ohaines repére 2 et 8. A l'extrémnité des chaînes repére 2 et 8 est accorochée un contrepoids repère 10. Lorsque le pignon en extrémité du moto-réduoteur tourne en sens horaire sur la vue figure 6,1a ehaîne repère 7 entraîne la rotation en sens horaire de l'arbre repère 6 et de ses 5 pignons qui 3S' entraînent les chaînes repère 2 et 8:d'o rotation de l'arbre repure 9 et de l'arbre repère 3 en sens horaire de l'arbre repére 4 en sens anti-horaire ainsi que de l'arbre repère 11 la nacelle descend tandis que le contrepoids repére 10 monte. Les mouvements sont inversés lorsque le pignon en extrémité du motoréducteur repère 5 263 1863 toure en sens ti-h ire: a nacelle monte et le contrepoids repére 10 descend. Ces dispositions assurent un mouvement de montée-descete riglir de la nacelle avec un moto-réducteur peu puissant pour des charges élevées gr7àc au dimensionnement du contrepoids repére ,aînsi que des arrêts préCis compte-tenu des démultiplications obtenues par les pignons sur l'arbre repére 6. Les pignons sur les arbres repére 3>11,4,9 et ceux de l'arbre repère 6 sur lesquels engrène les chaines repère 2 et 8 sont identiques pour assurer une égalité de déplacement des 2 obtés de la nacelle. La nacelle porte sur sa partie supérieure un vérin (repére 12)fixé par tourillons à une chape (repDre 13). L'extrimité de tige de ce véri est fixée par un tourillon à une piéce de forme repére 14. Cette piéce de formefixée par tourillon à une chape repére 15 sur la partie supérieure de la nacellesupporte 3 axes auxquels sont accrochés respectivement l'extrémité de tige de véi"n repère 12 et les extrémités de 2 bielettes repère 16 et 17. L'autre extrémité de la bielette repère 16 est fixée par un tourillon à la pièce repére 18. L'autre extrémité de la bielette repère 1 7 est fixée par un tourillon à la puèce reperel 9. AE; Les pièces repére 18 et 19 sont identiques et sont munies chacune de 2 bras avec à leur extrémité les coquilles arrondies à concavité tournée vers le haut. Les piéces repêre 18 et 19 peuvent pivoter respectivement autour de leurs axes A et B passant par 2 alésages dans la structure de la nacelle. Lorsque le vérin repère 12 sort sa tigela pièce de forme reptre 14 tourne autour de son axe de go fixation sur la chape repère 15 en sens antihoraire suivant vue figure 8;lorsque la tige de vérin est complètement sortielaxe des 2 bielettes repère 16 et 17 est aligné et les 2 bras des pièces repère 18 *t 19 sont en position fermée permettant l'enlévement des ohassis sur le chariot par leurs tourillons lors du mouvement de montée de la nacelle. L'ensemble est verrouillé dans cette position tant que le vérin repére 12 est en position tige IS sortie et qu'une charge verticale composante des poids des ohassis s'exerce à l'extrémité des bras des piéces repère 18 et 19.ositlon représentée sur la figure S. Aprés descente de la nacelleles chassis reposent sur l'équipement de transfert et d'évacuation des chassis (non représenté) et la nacelle continue sa descente sur une faible course afin que les tourillons des chassis ne portent plus sur les coquilles aux extrémités des bras;le vérin repère 12 rentre alors sa tigee" qui entraine le pivotement sens horaire autour de son axe de la pièce repére 14 et les bielettes repère 16 et 17 ont leur extrémité fixée à la piéce repère 14 rapprochées du centre de pivotement de la piéce repére 14,ce qui entraine la rotation de la piéce repéie 18 en sens horaire autour de son axe A et la rotation de la piéce repére 19 en sens anti-horaire autour de son axe B;les bras de nacelle s'ouvrent et dans cette position (symbolisée en pointillé pour la pièce repère 18 sur la figure 6): -la nacelle en remontant n'entratne aucun chassis,les tourillons de chassis se trouvant hors de la trajectoire des coquilles des bras ouverts. -le chariot avec ses chassis sortant de la cabine o a été effectué l'enlèvement du sable peut venir se positionner sous l'équipement de reprise sans accrocher les bras de nacelle lors de ce positionnementmmne si la nacelle est à un niveau bas (position du chariot avec ses ohassis symbolisé en pointillé sur la figure 6). Les avantages de ces différents dispositifs sont les suivants: l'ensemble de ces dispositifs se prête trés facilement à une automatisation partielle ou totale; ' les conditions de travail des équipements et des opérateurs sont aisesl'icoulement du sable se faisant librement dans une zone sans équipements mobiles autres que le chariot. -le chariot est de construction tris simplesa seule mécanisation se limitant à la translation. -l'équipement de reprise des chassis travaille dans des conditions facilesen dehors de la présence de sable. Ac -le positionnement du chariot au dessus de la grille de la cabine et sous la structure de l'équipement de reprise des ohassis n'a pas à être tris précis du fait de la partie horizontale de la came actionnant les dispositifs d'ouverture-fermeture des trémies et du fait de la forme arrondie des coquilles aux extrémités des bras de l'équipement de reprise des chassis qui réalise un centrage des tourillons des chassis lors de leur enlévementil en est de même pour le positionnement en hauteur de la nacelle de l'équipement de reprise des chassis,le soulévement de ceux-ci étant assuré dés lors qu'à la fermeture des bras de la nacelle les coquilles aux extrémités des bras se trouvent sous les tourillons du chassis à enlever. -ces équipements sont simples puisque dés la suppression de la liaison du moule à la source de dépression aprés sa dépose sur le chariot il n'est plus nécéssaire de maintenir ou rétablir cette liaison et m0 ceci jusqu'à séparation et récupération complète de tous les constituants recyclables du moule. -du fait que toutes les opérations décrites ci-avant se déroulent sans aucun choc ni vibration il est possible de réaliser l'opération de séparation décrite dés que la pièce est solidifiée mais sans attendre son refroidissement complet;les avantages qui en découlent sont: un échauffement limité du sablela pièce n'ayant cédé qu'une faible 2$ partie de ses calories au sable ce qui diminue d'autant les opérations de refroidissement du sable nécessaires en aval dans le circuit sable (le sable doit rester sec). la possibilité de récupérer, par le manipulateur avec sa pincesur la grille du chariot une piéce chaude et d'effectuer une séparation rapide des appendices par casse ou flexion à chaud (la résistance mécanique des attaches d'appendices étant alors tris faible) puis soit de traiter directement la piéce dans le cas d'une nuance nmétallurgique à tremper soit de la recharger dans un four dont la dépense en énergie calorifique sera fortement diminuée par rapport aux procédés classiques de séparation piéce-moule o la piéce récupérée est à température voisine de l'ambiante. IREVE ICAT KIOfS 1-Dispositif pour séparer et récupérer les constituants recolables de moules de coulée réalisés avec du sable sans liantoaractirisé en ce qu'il comporte: -un chariot mobile pouvant se positionner au dessus de l'ouverture d'une cabine et sous un équipement de reprise de chassis pourvu d'une grille. sur laquelle est posé le moulemnoule dont le chassis inférieur ne comporte pas de tubes transversaux ou de fond fermi.La grille de ce chariot surmontant une ou des trimies dont l'ouwerture-fermeture est réalisée par le mouvement de translation ou de rotation d'une piéce de forme lorsque le chariot vient au dessus d'une ouverture située dans une cabine. -une cabine dans laquelle le chariot peut entrer et ressortir par des passages oonstitués de 4o portes amovibles; cabine comportant une ouverture située sous la ou les trémnies du chariot lorsqu'il est dans la cabineouverture au travers de laquelle s'écoule le sable récupéré du moule. -un équipement de reprise des chassis réalisant l'enlèvement des 2 chassis du moule sur le chariot puis leur repose sur des galets motorisés venant sous l'équipement de reprisecomportant des organes de saisie constitués de façon à pouvoir être ensemble levés et abaissés,ouverts et fermés avec à leur extrémité une concavité orientée vers le haut et venant se positionner sous le tourillon de chassis lors des opérations d'enlvement. -un équipement de reprise de la pièce sur le chariot comportant un bras mobile muni à son extrémité d'une pince. 2-dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mouvement ú0 d'ouverture-fermeture des trémies du chariot est réalisé par la rotation autour d'axes fixés sur le chariot de tales cintrées que cette rotation est commandée par un levier pouvant pivoter autour d'un axe avec une roue libre sur cet axelevier actionné par une came fixée sur l'ouverture dans la cabine, de façon à ce que rl'ouverture des trémies ne se réalise que pour un seul sens de passage du chariot afin de conserver en permanence du sable dans les trémies sous la grille du chariot. 3-dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mouvement de montée-descente de la nacelle de l'équipement de reprise des chassis est obtenu au mouen d'un jeu de 2 chaînes engrenant sur des pignons identiques portés par des arbres, d'un contrepoids et d'un moto-réducteur de faible puissance. Caractérisé en ce que le mouvement d'ouverturefermeture des bras de préhension des ohassis est obtenu par la rotation d'une pièce de forme actionnée par la tige d'un vérin,à ce que la rotation de cette pièce de forme entraîne par 2 bielettes qui lui sont solidaires la rotation autour d'axes passant par des alésages ou des paliers fixés sur la structure de la nacelle, des bras portant à leur extrémité les coquilles de prise des chassis par leurs tourillons.