Brevet FR2850890A1 — publié le 20040813

- 1 La présente invention a pour objet un dispositif à dessabler les pièces de fonderie creuses. Dans ce type de pièce, les évidements intérieurs sont obtenus par des noyaux en sable qu'il convient d'éliminer avant toute phase de travail ultérieure. Les pièces typiquement concernées sont les culasses, blocs moteurs, 5 collecteurs d'admission et les traverses réalisées en aluminium pour l'industrie automobile. Dans certains procédés connus, le dessablage est assuré uniquement par martelage, l'évacuation du sable s'effectue par rotation de l'ensemble pièce et marteaux suivant un ou plusieurs axes pendant le martelage. Ces procédés sont 10 certes efficaces, mais l'intensité et la durée du martelage entraînent des dommages aux pièces traitées. Par ailleurs, ils nécessitent des appareillages complexes entraînant des cots d'investissement et de maintenance élevés. De plus, le temps de traitement est de plusieurs minutes, alors que les impératifs de la fabrication en grande série limitent la durée de l'opération de dessablage à une 15 durée voisine de 60 secondes. Dans d'autres types de procédés, l'opération de dessablage se décompose en une phase de martelage, pour décoller les noyaux et les briser en morceaux, suivie d'une phase de secouage par vibration pour pulvériser les noyaux et éliminer le sable résiduel. Il est parfois nécessaire d'ajouter un dispositif de 20 soufflage d'air pour favoriser le vidage du sable. Le martelage est assuré par un ou plusieurs marteaux pneumatiques munis à leur extrémité d'une pointe frappant la pièce. Ladite pièce est assujettie sur un ensemble mobile suspendu, mis en vibration soit par un système bielle-manivelle entraîné par un moteur, soit par un ou plusieurs moteurs à balourds. Ces types de procédés n'assurent pas un vidage 25 fiable et complet du sable dans les cas o la pièce à traiter comporte des formes intérieures complexes formant des poches de rétention. Dans tous les cas, l'ensemble est enfermé dans une cabine d'isolation phonique pour ramener le bruit produit par les marteaux à un niveau conforme à la législation du travail. La présente invention se propose d'apporter deux améliorations majeures au procédé de dessablage: u Diminution notable de la puissance électrique installée entraînant une diminution des cots d'investissement et de fonctionnement. - 2 o Adjonction d'une fonction de rotation de la pièce pendant la vibration, garantissant l'élimination complète du sable, y compris dans les poches de rétention. Le dispositif selon l'invention comporte un caisson animé d'une vibration linéaire 5 grâce à un mécanisme vibrateur entraîné par un moteur électrique commandé par un variateur de fréquence. Cette disposition particulière permet d'ajuster la fréquence de travail à une valeur définie, pouvant être modifiée au cours du cycle de traitement de la pièce par l'intermédiaire de l'automate programmable qui gère l'ensemble de l'installation. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte une suspension élastique calculée de telle sorte que la fréquence propre du système vibrant est égale ou sensiblement égale à la fréquence de travail, typiquement située entre 20 et 35 Hz selon la configuration de la pièce à traiter. Cet arrangement particulier permet de réduire considérablement la puissance 15 électrique nécessaire à la mise en vibration. En effet, le mécanisme générateur de vibration n'a pas dans ce cas un rôle de moteur, mais seulement d'excitateur à la fréquence de résonance. Dans la pratique, un moteur de 1 à 1.5Kw suffit à mettre en vibration l'ensemble chargé d'une pièce de 50kg avec une amplitude de 15 à 30mm à une fréquence de 25Hz, alors que les procédés connus nécessitent des 20 puissances largement supérieures à 5Kw pour obtenir les mêmes valeurs de vibration dans des conditions similaires. L'efficacité et la rapidité du dessablage sont directement liées à l'accélération imprimée à la pièce lors de la vibration. Lors du début de la phase de vibration, les noyaux sont grossièrement fragmentés et la pièce est emplie de sable. Il est 25 avantageux à ce moment de travailler avec une grande amplitude pour fracasser les noyaux sur les parois de la pièce et évacuer une grande quantité de sable en un minimum de temps. Lors de la fin de la phase de vidage, une trop grande amplitude de vibration communique une telle énergie aux grains de sable résiduels qu'ils ne parviennent pas à s'écouler par gravité. Il est à ce moment 30 avantageux de réduire l'amplitude, et donc l'accélération sinusodale, pour leur permettre de s'évacuer. Cette variation d'amplitude en cours de travail est facilement obtenue par le dispositif selon l'invention: Lors du début de la vibration, la vitesse du moteur d'entraînement est telle que la fréquence d'oscillation est égale ou très voisine de la fréquence de résonance du système. L'amplitude de - 3- vibration est alors à son maximum. En modifiant le réglage du variateur de fréquence pendant la phase de vibration, on s'éloigne de la fréquence de résonance. L'amplitude diminue alors pour atteindre la valeur optimum désirée. On compensera également de la sorte la variation de la fréquence de résonance due 5 à la perte de masse du sable évacué. Dans la pratique et pour une pièce donnée, la vibration sera commandée par exemple à 27Hz pendant 30 secondes, puis à 22 Hz pendant les 10 dernières secondes du cycle de vibration. Le dispositif selon l'invention est également caractérisé en ce qu'il comporte un porte-pièce rotatif, en ce que l'axe de rotation de ce portepièce est parallèle à 10 la direction de la vibration, et en ce que le dit porte-pièce est mis en rotation par l'intermédiaire d'un accouplement autorisant un glissement axial entre la partie entraînante et la partie entraînée. La partie entraînante est reliée à un motoréducteur d'entraînement, tandis que la partie entraînée est solidaire du portepièce. Cette disposition particulière permet de monter le moteur d'entraînement 15 sur le bâti et non sur la partie vibrante, ce qui l'isole des vibrations et garantit sa longévité. Un autre avantage de ce porte-pièce rotatif est qu'il permet d'optimiser la position de chargement en fonction de la pièce à traiter et du type de chargement utilisé, ce qui permet de soulager le travail des opérateurs. Les figures en annexe illustrent un mode préférentiel de réalisation de 20 l'invention. La figure 1 représente une vue de face du dispositif (flanc avant du porte-pièce enlevé), La figure 2 représente une vue de dessus du dispositif, La figure 3 représente l'ensemble porte-pièce, La figure 4 représente une vue de droite du caisson vibrant (face droite enlevée), La figure 5 représente une vue de dessus du caisson vibrant (face supérieure enlevée), La figure 6 représente une vue de face du caisson vibrant. Le dispositif selon l'invention est constitué d'une structure vibrante en forme de caisson 1 coulissant sur un bâti 2 par l'intermédiaire d'un guidage 3. Dans le mode particulier de réalisation décrit, le guidage 3 est constitué de deux arbres 3a solidaires du caisson vibrant 1, coulissant sur des roulettes 3b montées sur le bâti. Dans d'autres modes de réalisation, cette fonction de guidage peut être assurée - 4 par un dispositif de guidage linéaire du commerce. La suspension élastique constituée par les ressorts 6 permet d'une part d'assurer le retour à une position neutre constante du caisson vibrant, et donc de la pièce, en fin d'opération, d'autre part d'imposer une fréquence propre choisie au système vibrant. Un porte-pièce rotatif 4 o vient se loger la pièce à traiter 9. est relié à ce caisson vibrant par l'intermédiaire d'une couronne à billes ou à rouleaux 5. La pièce est immobilisée dans le porte-pièce 4 par un ou plusieurs vérins pneumatiques 10. Le porte-pièce 4 est entraîné en rotation par une motorisation 7 montée sur le 10 bâti 2, par l'intermédiaire de l'accouplement 12 constitué d'un plateau moteur 12a entraînant le plateau récepteur 12b à l'aide des doigts 12c. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, on pourra utiliser un accouplement du commerce de caractéristiques adaptées. Un ou plusieurs marteaux pneumatiques 8 montés sur un support 11 solidaire 15 du bâti 2 assurent le martelage de la pièce à travers les oue̋s 4a du porte-pièce 4. En référence aux figures 4 à 6, la mise en vibration du caisson vibrant est assurée par un mécanisme générateur de vibration constitué de deux arbres contrarotatifs 12 sur lesquels sont assujetties des masses excentrées 13a et 13b. Ces masses sont réparties de façon à ce que le centre de gravité soit aussi proche 20 que possible du plan des guidages 13, afin de ne pas générer de couple parasite selon l'axe x. Les arbres 12 sont supportés par les paliers 17 fixés sur la structure du caisson 1. Deux couples de roues dentées 14 assurent la, synchronisation des arbres 12. Cet ensemble générateur de vibration est entraîné par le moteur 15 par l'intermédiaire du pignon 16. Ce mode de réalisation du générateur de vibration 25 est particulièrement avantageux, car il assure à tout moment la parfaite synchronisation des masses excentrées quelle que soit la vitesse. De ce fait, la trajectoire du caisson vibrant reste toujours parallèle aux guidages et ceux-ci ne sont pas soumis à des efforts parasites. Des ressorts 6 constituant la suspension élastique relient le caisson vibrant 1 30 au bâti 2. Ces ressorts sont facilement interchangeables, pour permettre d'adapter la raideur de la suspension au type de pièce à traiter en un temps réduit. Afin de diminuer l'énergie vibratoire nécessaire, la structure vibrante est allégée au maximum, par exemple réalisée en alliage d'aluminium, tandis que le bâti aura une masse suffisante pour absorber les vibrations et ne pas les transmettre à l'environnement. On pourra avantageusement installer le bâti sur des supports isolants spécialement conçus à cet usage. Comme dans les procédés classiques de dessablage, l'ensemble est enfermé dans un caisson d'isolation phonique. - 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif de dessablage de pièces de fonderie creuses, constitué d'un bâti supportant un caisson vibrant sur lequel est fixé un porte-pièce rotatif, 5 caractérisé en ce que l'ensemble vibrant est animé d'une trajectoire linéaire, et en ce qu'il est muni d'une suspension élastique déterminant une fréquence de résonance égale ou sensiblement égale à la fréquence de travail, en ce que cet ensemble vibrant est excité à sa fréquence de résonance ou à une fréquence proche de sa fréquence de résonance, et en ce que cette 10 suspension élastique fournit la puissance mécanique nécessaire à la mise en vibration. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson vibrant n'est pas rotatif, en ce que le porte-pièce est rotatif, et en ce que son axe de rotation est parallèle à la trajectoire du mouvement vibratoire. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement en rotation est monté sur une partie non vibrante du dispositif, en ce que son axe moteur est confondu avec l'axe de rotation du porte-pièce, et en ce que la liaison entre le moteur et le porte-pièce est réalisée par un accouplement en rotation permettant un glissement linéaire entre la partie 20 motrice et la partie réceptrice.