Brevet FR2711931A1 — publié le 19950512

La présente invention concerne un dispositif perfectionné de débourrage de noyaux de coulée de pièces de fonderie. Elle s'applique en général au débourrage de noyaux de sable dans des pièces de fonderie creuses, et plus particulièrement dans des culasses ou dans des collecteurs pour moteurs à combustion interne. Les parties creuses d'une pièce de fonderie sont habituellement moulées autour de noyaux de sable de formes complémentaires à celles des parties creuses. L'élimination des noyaux de coulée, après moulage d'une pièce de fonderie, est d'autant plus difficile à réaliser que cette pièce de fonderie a une forme com- plexe. Il est connu d'éliminer les noyaux de coulée dans une pièce de fonderie de forme complexe, telle qu'une culasse de moteur, en soumettant cette pièce à un marte- lage, afin de décrocher les noyaux de sable, puis à des vibrations, afin de désagréger les noyaux de sable et évacuer les fragments de noyaux par gravité. Il existe dans l'état de la technique différents types de dispositifs de débourrage permettant de faire vibrer une pièce de fonderie afin de désagréger les noyaux de coulée. Cependant, les dispositifs proposés soit sont complexes et fragiles, soit ne donnent pas entière satisfaction et laissent subsister des fragments de noyaux collés sur les pièces de fonderie. L'invention a pour but de proposer un dispositif de débourrage simple et efficace, permettant d'obtenir une élimination complète des noyaux de coulée, même dans le cas d'une pièce de fonderie de forme complexe telle qu'une culasse de moteur à combustion interne. A cet effet l'invention a pour objet un disposi- tif de débourrage de noyaux de coulée de pièces de fonderie, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis rigide ayant un axe de symétrie vertical formant un axe virtuel d'oscillation du châssis, défini par l'inter- section des plans médians verticaux longitudinal et transversal du châssis, ce châssis étant accroché sur un support fixe par des moyens de liaison déformables élastiquement, le dispositif de débourrage comprenant de plus deux dispositifs de serrage de pièces à débourrer portés par deux extrémités opposées du châssis en étant alignés dans le plan longitudinal médian, et deux moteurs à balourd fixés sur deux côtés opposés du châssis, ayant des axes de rotation parallèles à l'axe de symétrie du châssis et alignés avec cet axe de symétrie dans le plan transversal médian, les moteurs étant destinés, en fonctionnement, à faire osciller le châssis autour de son axe virtuel, de manière que le centre de gravité de chaque pièce à débourrer décrive une trajectoire sensi- blement horizontale et ellipsoïdale. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens reliant le châssis au support com- prennent quatre articulations cylindriques d'axes verti- caux, déformables élastiquement transversalement, dispo- sées symétriquement deux à deux par rapport aux plans médians verticaux longitudinal et transversal; - chaque dispositif de serrage comprend une mâchoire fixe et une mâchoire mobile délimitant des faces verticales de serrage en vis-à-vis entre lesquelles est maintenue une pièce à débourrer; - la mâchoire mobile est portée par au moins un vérin pneumatique à chambre; - les mâchoires fixes, respectivement les mâchoi- res mobiles, des deux dispositifs de serrage sont montées en opposition l'une de l'autre par rapport au plan vertical longitudinal médian; - la partie médiane du châssis sur laquelle sont fixés les moteurs est plus étroite que les parties d'extrémité du châssis portant les dispositifs de serra- ge; - le châssis est muni d'une ossature comportant des plaques horizontales reliées entre elles par des âmes longitudinales verticales; chaque dispositif de serrage comprend deux plaques verticales d'extrémité symétriques par rapport au plan longitudinal médian, fixées sur les bords opposés de découpes rectangulaires ménagées dans les extrémités correspondantes des plaques horizontales de l'ossature, une première plaque d'extrémité formant la mâchoire fixe du dispositif de serrage, la seconde plaque d'extrémité formant un support pour une extrémité fixe du vérin pneumatique, le dispositif de serrage comportant en outre une troisième plaque parallèle à la mâchoire fixe, portée par l'extrémité mobile du vérin pneumatique, formant la mâchoire mobile du dispositif de serrage; - les mâchoires fixes des dispositifs de serrage comprennent des orifices de passage pour des moyens de martelage des pièces maintenues dans les dispositifs de serrage. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci- dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de débourrage selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de débourrage de la figure 1; - la figure 3 est une demie vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, à échelle agrandie. On a représenté aux figures 1 à 3 un dispositif selon l'invention, désigné par la référence générale 10, pour le débourrage de noyaux de pièces de fonderie, telles que des culasses pour moteurs à combustion inter- ne. Le dispositif 10 est destiné à débourrer deux pièces de fonderie à la fois dont une seule est représen- tée à la figure 2 pour des raisons de clarté. La pièce de fonderie représentée sur cette figure est une culasse de moteur P munie de masselottes de coulée m. De préférence, le dispositif de débourrage 10 est placé dans un caisson 11 anti-bruit muni d'ouvertures d'accès obturables, tel que représenté sur la figure 1. Le dispositif 10 comporte un châssis rigide 12, de forme générale allongée, ayant un axe de symétrie vertical X formant un axe virtuel d'oscillation du châssis, comme cela sera décrit plus en détail ultérieu- rement, défini par l'intersection des plans médians verticaux longitudinal L et transversal T du châssis, ces plans étant représentés en trait mixte sur la figure 2. Le châssis 12 est accroché sur un support fixe 14 au moyen de quatre articulations cylindriques 16, de type connu, d'axes verticaux, déformables élastiquement transversalement, disposées symétriquement deux à deux par rapport aux plans médians verticaux longitudinal L et transversal T. Le châssis 12 est muni d'une ossature comportant trois plaques horizontales 18 superposées, de formes générales identiques, reliées entre elles par deux âmes verticales longitudinales 20 soudées sur les plaques horizontales 18, une seule âme 20 étant représentée sur la figure 3. La largeur des plaques horizontales 18 est plus faible dans leur partie médiane que dans leurs parties d'extrémités, ces dernières parties comportant des découpes rectangulaires 22 ouvertes à l'opposée de l'axe de symétrie X. Le dispositif de débourrage 10 comprend en outre deux dispositifs 24 de serrage de pièces à débourrer portés par deux extrémités du châssis 12 en étant alignés dans le plan longitudinal médian L, et deux moteurs 26 à balourd, de type connu, fixés de façon classique sur les deux côtés opposés du châssis délimités par les parties médianes étroites des plaques horizontales 18. Les axes de rotation R de ces moteurs 26 sont parallèles à l'axe de symétrie X du châssis 12 et alignés avec cet axe de symétrie dans le plan transversal médian T. Chaque dispositif de serrage 24 est agencé entre deux plaques verticales d'extrémité 28,30, symétriques par rapport au plan longitudinal médian L, fixées sur les bords opposés des découpes 22. Une première plaque d'extrémité 28 forme une mâchoire fixe de serrage et une seconde plaque d'extrémité 30 forme un support pour au moins un vérin pneumatique à chambre 32, de type connu, par exemple commercialisé sous le nom "PNEURIDE" par la société PARKER. Le vérin pneumatique 32 est muni d'une extrémité fixe accrochée sur le support 30 et d'une extrémité mobile portant une plaque 34 parallèle aux deux plaques d'extrémité 28,30, formant une mâchoire mobile de serrage. Les mâchoires 28,34 délimitent donc des faces verticales de serrage en vis-à-vis entre lesquelles est maintenue une pièce à débourrer P. De manière à équilibrer le châssis 12 autour de son axe de symétrie, les mâchoires fixes 28, respective- ment les mâchoires mobiles 34, des deux dispositifs de serrage 24 sont montées en opposition l'une de l'autre par rapport au plan longitudinal médian L. Dans l'exemple représenté sur les figures, chaque dispositif de serrage 24 comporte deux vérins pneumati- ques à chambre 32 portant la mâchoire mobile 34, alignés verticalement. Le nombre de vérins pneumatiques utilisés dans un dispositif de serrage dépend du poids de la pièce à débourrer. Des grilles horizontales 36 sont disposées entre l'extrémité inférieure des plaques d'extrémité 28,30 des dispositifs de serrage. Ces grilles 36 forment des supports facilitant la mise en place et le retrait des pièces à débourrer et permettent l'écoulement par gravité des fragments de noyaux de coulée qui se décrochent de ces pièces. En se référant à la figure 1, on voit que la mâchoire fixe 28 d'un dispositif de serrage est ajourée par des orifices 38 délimitant des passages pour des moyens connus de martelage de la pièce de fonderie P. Ces moyens de martelage comprennent par exemple un marteau pneumatique 40, tel que représenté sur la figure 2, destiné à frapper une partie de la pièce à débourrer disposée au droit des orifices 38, cette partie étant constituée par exemple par les masselottes de coulée m solidaires de la pièce de fonderie. En variante, une plaque peut être intercalée entre les masselottes m et le marteau 40, notamment lorsque ces masselottes sont relativement fragiles. Le fonctionnement du dispositif de débourrage représenté sur les figures est très simple. Tout d'abord, on serre chacune des pièces à débourrer P entre les mâchoires 28,34 des dispositifs de serrage 24 correspondants en alimentant en air comprimé les vérins pneumatiques 32. Puis, les moteurs à balourd 26 étant arrêtés, on martèle chaque pièce P au moyen du marteau pneumatique ,selon un procédé connu. Après l'opération de martelage, on met en marche les moteurs à balourd 26 de manière qu'ils tournent dans des sens identiques indiqués par des flèches sur la figure 2. La rotation des moteurs 26 a pour effet de faire osciller le châssis 12 autour de son axe virtuel X, en déformant élastiquement les articulations 16 sensiblement dans un plan horizontal, de manière que le centre de gravité de chaque pièce à débourrer P oscille en décri- vant une trajectoire sensiblement horizontale et ellip- soïdale, de grand axe transversal par rapport au châssis 12. Les oscillations ont pour effet de désagréger complètement les noyaux de coulée sans qu'aucun fragment ne subsiste dans les creux des pièces de fonderie. De préférence, la puissance des moteurs à balourd 26 est adaptée pour que l'amplitude des oscillations des pièces à débourrer, mesurée suivant le grand axe de la trajectoire ellipsoïdale soit comprise entre 12 et 16 mm environ. Dans l'exemple décrit, chaque moteur à balourd a une puissance de 5 kW environ, et chaque vérin pneumati- que est alimenté en air comprimé ayant une pression de 2 à 5 bars environ, de manière à pouvoir débourrer des pièces de fonderie de poids variables. L'amplitude des oscillations du centre de gravité des pièces à débourrer, mesurée suivant le grand axe de la trajectoire ellipsoïdale, est d'environ 14 mm, c'est- à-dire 7 mm de part et d'autre de la position de repos du centre de gravité, ceci pour une fréquence de 1.500 oscillations/mn, c'est-à-dire 1.500 alternances/mn autour de la position de repos du centre de gravité. Bien entendu, l'amplitude et la fréquence des oscillations des pièces à débourrer peuvent varier en fonction du réglage des moteurs à balourd. Par ailleurs, la puissance de ces moteurs est choisie en fonction du poids des pièces à débourrer. L'invention comporte de nombreux avantages. Le dispositif selon l'invention permet de débour- rer deux pièces de fonderie à la fois en soumettant celles-ci à des vibrations transmises par le châssis qui les porte, sans utiliser les moyens de transmission classiques à bielles et manivelles qui sont complexes et fragiles. De ce fait, le dispositif de débourrage selon l'invention est très robuste et fiable. Les vibrations produites par le dispositif de débourrage selon l'invention ont des amplitudes et des fréquences supérieures à celles obtenues dans les dispo- sitifs classiques, permettant de désagréger complètement les noyaux de coulée sans laisser subsister aucun frag- ment à l'intérieur des pièces de fonderie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de débourrage de noyaux de coulée de pièces de fonderie, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis rigide (12) ayant un axe de symétrie vertical (X) formant un axe virtuel d'oscillation du châssis, défini par l'intersection des plans médians verticaux longitudinal (L) et transversal (T) du châssis, ce châssis étant accroché sur un support fixe (14) par des moyens de liaison (16) déformables élastiquement, le dispositif de débourrage comprenant de plus deux disposi- tifs (24) de serrage de pièces à débourrer portés par deux extrémités opposées du châssis (12) en étant alignés dans le plan longitudinal médian (L), et deux moteurs à balourd (26) fixés sur deux côtés opposés du châssis (12), ayant des axes de rotation (R) parallèles à l'axe de symétrie (X) du châssis (12) et alignés avec cet axe de symétrie dans le plan transversal médian (T), les moteurs (26) étant destinés, en fonctionnement, à faire osciller le châssis (12) autour de son axe virtuel (X), de manière que le centre de gravité de chaque pièce à débourrer décrive une trajectoire sensiblement horizon- tale et ellipsoïdale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens reliant le châssis (12) au support (14) comprennent quatre articulations cylindri- ques (16) d'axes verticaux, déformables élastiquement transversalement, disposées symétriquement deux à deux par rapport aux plans médians verticaux longitudinal (L) et transversal (T). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de serrage (24) comprend une mâchoire fixe (28) et une mâchoire mobile (34) délimitant des faces verticales de serrage en vis-à- vis entre lesquelles est maintenue une pièce à débourrer. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la mâchoire mobile (34) est portée par au moins un vérin pneumatique à chambre (32). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les mâchoires fixes (28), respecti- vement les mâchoires mobiles (34), des deux dispositifs de serrage (24) sont montées en opposition l'une de l'autre par rapport au plan vertical longitudinal médian (L). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la partie médiane du châssis (12) sur laquelle sont fixés les moteurs (26) est plus étroite que les parties d'extrémité du châssis (12) portant les dispositifs de serrage (24). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que le châssis (12) est muni d'une ossature comportant des plaques horizontales (18) reliées entre elles par des âmes longitudinales verticales (20). 8. Dispositif selon les revendications 3 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce que chaque dispositif de serrage (24) comprend deux plaques verticales d'extré- mité (28,30) symétriques par rapport au plan longitudinal médian (L), fixées sur les bords opposés de découpes rectangulaires (22) ménagées dans les extrémités corres- pondantes des plaques horizontales de l'ossature, une première plaque d'extrémité (28) formant la mâchoire fixe du dispositif de serrage, la seconde plaque d'extrémité (30) formant un support pour une extrémité fixe du vérin pneumatique (32), le dispositif de serrage (24) compor- tant en outre une troisième plaque (34) parallèle à la mâchoire fixe (28), portée par l'extrémité mobile du vérin pneumatique (32), formant la mâchoire mobile du dispositif de serrage (24). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 8, caractérisé en ce que les mâchoires fixes (28) des dispositifs de serrage (24) comprennent des orifices (38) de passage pour des moyens (40) de marte- lage des pièces maintenues dans les dispositifs de serrage.