Brevet FR2907039A1 — publié le 20080418

Dispositif de débourrage de pièces de fonderie incluant une poutre. Le domaine de l'invention est celui des équipements de fonderie. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de débourrage de pièces de fonderie. Selon une technique classique, les pièces de fonderie sont coulées dans des moules éventuellement à l'aide de noyaux constitués d'un mélange de sables et de résine. Après coulée et refroidissement, il est nécessaire de séparer les pièces du mélange sable/résine qui adhère sur les pièces, en soumettant celles-ci à un martelage et à une mise en vibration qui permettent respectivement de fissurer puis de désagréger le mélange sable/résine. Le mélange ainsi obtenu se sépare alors des pièces par gravité. Le principe de la technique de débourrage est rappelé ci-après. Une pièce de fonderie (A) (figure 1) comportant des parties creuses est généralement moulée autour d'un mélange de sable et de résine, dit noyau de coulée (B) de formes complémentaires à celles des parties creuses. Les noyaux de coulées doivent être éliminés, en particulier lorsque la forme de la pièce de fonderie est complexe, en soumettant cette dernière à un martelage afin de fissurer les noyaux et d'évacuer les fragments par gravité. La phase 1 (figure 2) du principe de débourrage est le martelage de la pièce de fonderie (A). Ce martelage est effectué par des marteaux pneumatiques qui ont pour effet de former des fragments (C). Dans les cas où plusieurs marteaux pneumatiques sont nécessaires pour effectuer la fragmentation du noyau de la pièce de fonderie, ceux-ci sont présentés l'un au-dessus de l'autre, perpendiculairement ou non à la face masselotte ou autre de la pièce de fonderie. La phase 2 (figure 3) du principe de débourrage consiste à réduire les fragments (C) du noyau à l'état poudreux. Cet état est obtenu par l'oscillation et vibration de la pièce de fonderie. Ces mouvements horizontaux et verticaux de la pièce de fonderie sont très rapides ; ils doivent pouvoir déplacer la pièce de fonderie de manière à provoquer des chocs entre elle-même et les fragments du 2907039 2 noyau. Il faut que les fragments du noyau (C) cognent et se désagrègent contre les parois de la pièce de fonderie (A). La phase 3 (figure 4) du principe de débourrage est une juxtaposition et une continuité de la phase 2, car le noyau rendu à l'état poudreux s'évacue par 5 les sorties naturelles (D) de la pièce de fonderie par oscillation de la pièce sur la poutre et soufflage possible. La durée du débourrage est fonction de la dureté du noyau mais aussi de l'inertie donnée par l'oscillation de la dessableuse. La phase 4 (figure 5) du principe du débourrage d'une pièce de fonderie est la phase finale ou l'oscillation s'arrête, la pièce de fonderie étant délestée de 10 tous les noyaux. Différents dispositifs de bourrage ont été proposés par l'art antérieur. Selon une technique décrite dans le document de brevet publié sous le numéro FR-2 711 931, il est proposé un dispositif de débourrage comprenant un châssis rigide ayant un axe de symétrie vertical formant un axe virtuel 15 d'oscillation du châssis, défini par l'intermédiaire 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 comprend de plus deux dispositifs de serrage de pièces à débourrer portés par deux extrémités opposées du châssis en étant alignés avec cet axe de 20 symétrie dans le plan transversal médian. Deux moteurs à balourd ou vibreurs fixés sur deux côtés opposés du châssis sont 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 sensiblement horizontale et ellipsoïdale. 25 Chaque dispositif de serrage comprend une mâchoire fixe et une mâchoire mobile délimitant des faces parallèles de serrage en vis-à-vis entre lesquelles est maintenue une pièce à débourrer. Les dispositifs de serrage mis en oeuvre dans ce dispositif de débourrage sont illustrés schématiquement par la figure 6. 2907039 3 Tel que cela apparaît, le dispositif de serrage est constitué de deux branches 61, 62 délimitant entre elles un espace d'accueil 63 d'une pièce à débourrer. Les deux branches 61, 62 définissent un espace d'accueil ouvert en forme 5 de U . Un tel dispositif de serrage, de par sa conception, présente des points faibles en termes de résistance de structure. En effet, la conception du dispositif de serrage en forme de U , constituée de deux branches, est soumise à des efforts qui sont opposés. 10 Ces efforts vont provoquer sur le dispositif de serrage un phénomène de flexion sur chaque branche, ce qui va provoquer une ouverture de l'espace d'accueil (se traduisant par un écartement des branches) Cette ouverture va provoquer des zones de contraintes 64 importantes sur les discontinuités de formes (angles vifs, rayons faibles...). Ce phénomène de 15 concentration de contraintes entraîne des amorces de fissures lors des sollicitations vibratoires qui conduisent à la ruine de la structure. La technique antérieure présente également d'autres inconvénients parmi lesquels on peut citer : le dispositif est composé d'un châssis mécano soudé, ce qui 20 lui donne obligatoirement des points faibles et critiques surtout dus à la fonction première de ce châssis qui est la vibration ; l'amplitude de l'oscillation de l'espace d'accueil est constante ; 25 - la mise en place de la pièce de fonderie en appui sur la face de ses masselottes ne permet pas d'obtenir une pièce bridée référencée ; ceci a pour inconvénient que les marteaux pneumatiques utilisés pour la phase 1 du système de débourrage frappent mal contre la pièce, celle-ci pouvant se 30 retrouver bridée de travers dans son support ; 2907039 4 la durée de l'oscillation au coupage des moteurs est très longue (environ 10 secondes), cette oscillation devenant importante au passage à la fréquence de résonance de la suspension. 5 L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif un dispositif de débourrage qui permette d'être aisément adapté, en termes d'amplitude oscillatoire, aux pièces de fonderie à débourrer. 10 L'invention a également pour objectif de fournir un tel dispositif qui présente une structure plus résistante que celle des dispositifs antérieurs. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel dispositif qui permette de diminuer les temps de cycle. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui assure 15 un maintien des pièces plus fiables qu'avec les solutions connues. L'invention a encore pour objectif de fournir un tel dispositif qui soit simple de conception et facile à mettre en oeuvre. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un dispositif de débourrage de pièces de 20 fonderie, comprenant au moins un dispositif de serrage d'au moins une pièce de fonderie à l'intérieur duquel lesdites pièces sont destinées à être maintenues, martelées et mises en vibration à l'aide de moyens de martelage et de moyens de mise en vibration, caractérisé en ce qu'il comprend une poutre monobloc portant à l'une de ses extrémités, ou au voisinage de celle-ci, ledit ou lesdits dispositifs 25 de serrage, lesdits moyens de mise en vibration agissant sur ladite poutre de façon distante par rapport audit ou auxdits dispositifs de serrage, de façon à ménager une portion de réglage, sur ladite poutre, de la position desdits moyens de mise en vibration. 2907039 5 Ainsi, grâce à l'invention, l'amplitude de l'oscillation transmise aux pièces est rendue réglable par changement de position du système de mise en vibration de la poutre. La variation de l'amplitude de l'oscillation transmise aux pièces à 5 débourrer est très utile pour la phase 2 (décrite précédemment) du système de débourrage des pièces de fonderie. Il est en effet nécessaire que les fragments du noyau puissent heurter les parois de la pièce lors de la mise en vibration de celle-ci. En fonction du poids de ces fragments, l'inertie nécessaire pour la mise en mouvement de ceux-ci est variable. 10 Par le réglage de l'amplitude de l'oscillation, la compensation de cette variable est possible. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend au moins un moteur à balourd de part et d'autre de ladite poutre, lesdits moteurs à balourd étant montés sur un support susceptible de coulisser le long de ladite poutre, 15 chaque moteur à balourd étant préférentiellement fixé à une plaque, lesdites plaques étant reliées par des goujons de serrage. Ainsi, le réglage de l'amplitude oscillatoire est obtenu par le déplacement des moyens de mise en vibration (les moteurs à balourd) le long de la poutre. Cette opération est rendue simple par le système de fixation des deux 20 moteurs à balourd sur la poutre. En effet, par simple desserrage des goujons de serrage des deux supports moteurs, tout le système de vibration coulisse sur la poutre servant elle-même de chemin de coulissement. Selon une solution avantageuse, le dispositif comprend des moyens de 25 suspension élastique dans un plan sensiblement vertical de ladite poutre. Dans ce cas, lesdits moyens de suspension élastiques comprennent avantageusement au moins une traverse supportant ladite poutre dans ladite portion de réglage, ladite traverse étant couplée de part et d'autre de ladite poutre auxdits moyens de suspension. 2907039 6 Préférentiellement, lesdits moyens de suspension élastiques comprennent également au moins une traverse supportant ladite poutre au voisinage de l'extrémité de ladite poutre opposée à l'extrémité portant ledit ou lesdits dispositifs de serrage, ladite traverse étant couplée de part et d'autre de ladite 5 poutre auxdits moyens de suspension. Selon un mode de réalisation particulier, ledit ou lesdits dispositifs de serrage forment un espace d'accueil pour au moins deux pièces de fonderie. Selon une première variante, ledit ou lesdits dispositifs de serrage comprennent des moyens de serrage desdites pièces selon un axe transversal à 10 ladite poutre. Selon une deuxième variante, ledit ou lesdits dispositifs de serrage comprennent des moyens de serrage desdites pièces selon un axe parallèle ou confondu avec l'axe longitudinal de ladite poutre. Selon une solution avantageuse, le dispositif comprend des moyens de 15 dissipation d'énergie couplés auxdits moyens de mise en vibration. Ces moyens de dissipation d'énergie sont destinés à intervenir à l'issue de la phase 4 décrite précédemment. Ces moyens interviennent sur l'alimentation électrique des moteurs à balourd et peuvent être obtenus par le montage d'une résistance électrique ou de 20 tout autre moyen. La durée de l'oscillation au coupage des moteurs est très longue (environ 10 secondes), cette oscillation devenant importante au passage à la fréquence de résonance de la suspension peut être réduite. Par conséquent, le démontage des pièces peut être effectué sans attendre, 25 et de nouvelles pièces peuvent ensuite être mises en place. Une telle caractéristique contribue donc à diminuer les temps de cycle du dispositif. Préférentiellement, ladite poutre est monobloc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 30 clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation 2907039 7 préférentiel de l'invention et de plusieurs de ses variantes, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : les figures 1 à 5 illustrent les phases successives du débourrage d'une pièce de fonderie ; la figure 6 est une vue schématique d'un dispositif de débourrage selon l'art antérieur ; la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif de débourrage selon l'invention ; la figure 8 est une vue schématique d'une première variante de réalisation des moyens de serrage et de martelage d'un dispositif de débourrage selon l'invention la figure 9 est une vue schématique d'une deuxième variante de réalisation des moyens de serrage et de martelage d'un dispositif de débourrage selon l'invention la figure 10 est une vue schématique d'une troisième variante de réalisation des moyens de serrage et de martelage d'un dispositif de débourrage selon l'invention - la figure 11 est une vue schématique d'une quatrième variante de réalisation des moyens de serrage et de martelage d'un dispositif de débourrage selon l'invention ; la figure 12 est une vue schématique d'une cinquième variante de réalisation des moyens de serrage et de martelage d'un dispositif de débourrage selon l'invention. Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le 25 fait de concevoir le châssis d'un dispositif de débourrage de pièces de fonderie sous forme d'une poutre monobloc et de ménager le long de cette poutre une portion de réglage le long de laquelle on peut faire varier la position des moyens de mise en vibration du dispositif. En référence à la figure 7, un dispositif de débourrage selon l'invention 30 comprend : 5 10 15 20 2907039 8 une poutre monobloc 1 ; des moyens de mise en vibration de la poutre 1 ; un dispositif de serrage 7 des pièces de fonderie ; - des moyens de martelage ; 5 - des moyens de suspension. Les moyens de vibration sont constitués selon le présent mode de réalisation de deux moteurs à balourd 4, un moteur à balourd étant placé de chaque côté de la poutre et les deux moteurs se faisant face. Ainsi, la poutre est entraînée par oscillation par les deux moteurs à 10 balourd 4 d'axe sensiblement vertical, fixé chacun face à la poutre. Le dispositif de serrage peut prendre différentes configurations explicitées par la suite. Les moyens de martelage sont constitués par un ou plusieurs marteaux pneumatiques 9. 15 Selon le principe de l'invention, les moyens de mise en vibration et le dispositif de serrage ménagent entre eux, sur la poutre 1, une position de réglage 11 le long de laquelle la position des moyens de mise en vibration peut être modifiée. Pour cela, les moteurs à balourd 4 sont fixés sur un support métallique 20 constitués par deux plaques 5. Ces deux plaques se font face de part et d'autre de la poutre et sont reliées par des goujons de blocage 6 (la fonction blocage étant assurée par le serrage d'écrous sur les goujons). Ces goujons de blocages permettent, une fois desserrés, le déplacement 25 des deux moteurs à balourd 4 le long de la poutre. Ce déplacement longitudinal créé un moment modulable sur l'axe d'inertie de la poutre, l'oscillation de la poutre étant de plus en plus ou de moins en moins importante. Ce réglage de départ du processus est réalisé en fonction de la dimension 30 des noyaux de la pièce à débourrer. Lorsque les fragments de noyau à la phase 2 2907039 9 (décrite précédemment) du processus sont petits, une amplitude plus importante de l'oscillation de la poutre diminue la durée du processus de débourrage. Par ailleurs, cette poutre est supportée par quatre suspensions élastiques 2 d'axe sensiblement vertical et déformable transversalement. 5 Une traverse 3 (et ses suspensions élastiques) est située dans la portion de réglage 11 de la poutre, une autre traverse étant située au voisinage de l'extrémité de la poutre opposée à l'extrémité présentant le dispositif de serrage. Les traverses et les suspensions associées constituent les moyens de liaison au sol du dispositif et forment un châssis intermédiaire. 10 En référence à la figure 8, la mise en position de la/des pièces de fonderie dans le dispositif de serrage 7 en bout de la poutre est réalisé par un moyen automatisé ou non de chargement et de déchargement. Cette mise en position s'effectue par la face 100 de la pièce, qui est amenée en appui contre la poutre 1. Cette face est une face dite référencée et assure donc une position 15 donnée à la pièce dans son support. Le dispositif de serrage comprend une plaque 71 de chaque côté de la poutre 1, les plaques 71 étant reliées par des tiges de liaison 711 sur lesquelles les plaques peuvent coulisser pour faire varier l'écartement entre la plaque et la poutre, cet écartement constituant un espace d'accueil des pièces de fonderies. 20 Le maintien des pièces entre la poutre et la plaque est assuré par tout moyen approprié, par exemple à l'aide d'un vérin (non représenté) solidaire de la plaque 71 destinée à plaquer la pièce contre la poutre, cette dernière présentant une section carrée (ou rectangulaire) de façon à présenter une surface plane (ou éventuellement striée) d'appui pour la pièce. 25 Avec un tel dispositif de serrage, il est alors très facile de programmer l'effort de serrage de la plaque 71, mais aussi de prévoir la position exacte des marteaux pneumatiques 9 pour la phase 1 (décrite précédemment) du processus de débourrage. Un tel dispositif de serrage peut recevoir une pièce (figure 8) en deux 30 pièces (figure 9), un marteau 9 étant dans ce cas associé à chaque plaque 71. 2907039 10 Le système de martelage est composé d'un ou plusieurs marteaux 9 dont les mouvements internes provoquent la vibration, ces marteaux étant situés en extrémité de la poutre de la dessableuse. 5 Le sens de martelage est dirigé vers la poutre, celle-ci servant alors de masse par contrecoup. La pièce de fonderie étant bloquée dans un support très bien stabilisé et référencé, les chocs des marteaux peuvent être plus violents qu'avec les dispositifs de l'art antérieur. On note que le martelage sur la pièce est effectué sur la face de 10 masselotage 101 de manière régulière, ce qui permet de générer une efficacité maximum du processus de débourrage. Le sens de martelage est dirigé vers la poutre, celle-ci servant alors de masse par contrecoup. La pièce de fonderie étant bloquée dans un support très bien stabilisé et référencé, les vibrations des marteaux peuvent être plus violents 15 qu'avec les dispositifs de l'art antérieur. Selon les modes de réalisation illustrés par les figures 8 et 9, la direction de serrage est perpendiculaire à l'axe de la poutre. Selon des variantes envisageables illustrées par les figures 10 à 12, la direction de serrage des pièces est parallèle à l'axe de la poutre, voire confondue 20 avec l'axe de la poutre. Dans ce cas, une contre-plaque 72 est solidarisée (par exemple par soudage) à la poutre 1 à l'aide de contreforts 721, une plaque 71 étant susceptible de coulisser sur des tiges de liaison 711 portées par la contre-plaque 72. Le maintien des pièces entre la plaque 71 et la contre-plaque est assuré par tout 25 moyen approprié, par exemple à l'aide d'un vérin (non représenté) solidaire de la plaque 71 destiné à plaquer la pièce contre la contre-plaque. Selon une variante du dispositif de la figure 10, le dispositif de serrage est prévu pour recevoir deux pièces, la contre-plaque 72 et la plaque 71 étant alors reliées par une série de trois paires de tiges de liaison 711 (figure 11). 2907039 11 Dans les variantes qui viennent d'être décrites, les marteaux 9 sont disposés de façon à venir marteler directement la pièce de fonderie, que ce soit du côté de la plaque 71 (figure 11) ou du côté de la contre-plaque 72 (figure 12), ceci pour assurer le martelage des pièces du côté de leur face de masselotage 5 101. Par ailleurs, afin de réduire le temps de l'oscillation de la poutre lors de l'arrêt des moteurs à balourd, et aussi de réduire le temps de passage dans les fréquences de résonance, un dispositif de dissipation d'énergie est monté dans le système électrique du dispositif de débourrage. Le système de dissipation 10 d'énergie peut être de plusieurs formes, par exemple par le montage d'une résistance électrique. 15 REVENDICATIONS 1. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie, comprenant au moins un dispositif de serrage (7) d'au moins une pièce de fonderie à l'intérieur duquel lesdites pièces sont destinées à être maintenues, martelées et mises en vibration à l'aide de moyens de martelage (9) et de moyens de mise en vibration (4), caractérisé en ce qu'il comprend une poutre (1) portant à l'une de ses extrémités, ou au voisinage de celle-ci, ledit ou lesdits dispositifs de serrage (7), lesdits moyens de mise en vibration (4) agissant sur ladite poutre de façon distante par rapport audit ou auxdits dispositifs de serrage (7), de façon à ménager une portion de réglage (11), sur ladite poutre (1), de la position desdits moyens de mise en vibration (4). 2. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moteur à balourd (4) de part et d'autre de ladite poutre (1), lesdits moteurs à balourd (4) étant montés sur un support susceptible de coulisser le long de ladite poutre (1). 3. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque moteur à balourd (4) est fixé à une plaque (5), lesdites plaques (5) étant reliées par des goujons de serrage (6). 4. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de suspension (2) élastique dans un plan sensiblement horizontal et parallèle à ladite poutre (1). 5. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une traverse (3) supportant ladite poutre (1) dans ladite portion de réglage (11), ladite traverse (3) étant couplée de part et d'autre de ladite poutre (1) auxdits moyens de suspension (2). 6. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une traverse (3) supportant ladite poutre (1) au voisinage de l'extrémité de ladite poutre (1) 2907039 13 opposée à l'extrémité portant ledit ou lesdits dispositifs de serrage (7), ladite traverse (1) étant couplée de part et d'autre de ladite poutre (1) auxdits moyens de suspension (2). 7. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ou lesdits dispositifs de serrage (7) forment un espace d'accueil pour au moins deux pièces de fonderie. 8. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit ou lesdits dispositifs de serrage (7) comprennent des moyens de serrage desdites pièces selon un axe 10 transversal à ladite poutre (1). 9. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit ou lesdits dispositifs de serrage (7) comprennent des moyens de serrage desdites pièces selon un axe parallèle ou confondu avec l'axe longitudinal de ladite poutre (1). 15 10. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de dissipation d'énergie couplés auxdits moyens de mise en vibration. 11. Dispositif de débourrage de pièces de fonderie selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite poutre est monobloc. 20