[0001] La présente invention,concernant la Fonderie,est relative à un dispositif pour effecteur
la séparation et la récupération dans des circuits distincts des constituants recyclables
(chassis,sable,piéce solidifiée) d'un moule réalisé avec un procédé de moulage utilisant
du sable sans liant et connu sous le nom de moulage sous vide.
[0002] 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 aprés assemblage
contiennent l'empreinte de moulage.
[0003] 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 modèle pour épouser la forme de la demi-empreinte correspondante,d'une
feuille de plastique ou d'un fond fermé pour le côté opposé à l'empreinte et de sable
sans liant ,sable qui remplit le volume entre la feuille de plastique thermoformée
et la surface opposée.
[0004] L'ensemble,relié en permanence jusqu'à la coulée par des prises sur les chassis à
une source de dépression est maintenu compact par l'effet de serrage du sable entre
la feuille de l'empreinte et la surface opposée.
[0005] Avec ce procédé,la séparation et la récupération aprés coulée du sable,des chassis
de moulage et de la piéce sont réalisées en plusieurs opérations:
-soit enlévement du chassis supérieur maintenu relié à la source de dépression et
de la piéce qui reste adhérente par effet de succion puis dépose sur une grille et
suppression de la liaison avec la source de dépression; écoulement du sable à travers
la grille; reprise successivement du chassis supérieur et et la piéce en 2 opérations
séparées.Puis dépose du chassis inférieur sur la grille aprés 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.
[0006] Ce mode opératoire présente des difficultés de fiabilité pour sa mécanisation car
la piéce ne reste pas adhérente au demi-moule supérieur dans tous les cas lors de
l'enlévement de celui-ci,et conduit à des équipements complexes dus à la nécéssité
de maintenir une partie du moule réliée 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
aprés 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 piéce restant sur le demi-moule inférieur toujours relié à la source
de dépression.Puis prise de la piéce,retournement éventuel du demi-moule inférieur,suppression
de sa liaison avec la source de dépression,écoulement du sable au travers de la grille
et reprise du chassis inférieur.
[0007] Ce mode opératoire conduit pour sa mécanisation à des dispositifs complexes et travaillant
dans 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.
[0008] La présente invention décrit un dispositif simplifiant ces opérations et permettant
une mécanisation simple et fiable ainsi que la possibilité de récupérer une piéce
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.
[0009] Selon l'ensemble des équipements constituant ce 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.
[0010] L'invention correspond aux dispositions ci-aprés:
-Le chassis 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 chassis 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 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 crible;le crible déverse le sable tamisé
dans un dispositif classique 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
aprés 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'enlévement de l'ensemble
des 2 chassis de moule tandis que la piéce reste sur la grille du chariot.Lorsque
le chariot portant la piéce 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 chassis,puis remonte avec ses
bras en position ouverts jusqu'au niveau où les coquilles sont sous les tourillons
du chassis supérieur et assure le reprise du chassis supérieur;le transfert du chassis
inférieur est effectué puis l'opération recommence pour le transfert du chassis supérieur.
-le chariot repart de sa position sous l'équipement de reprise avec seulement la piéce
reposant sur la grille;un manipulateur hydraulique classique muni d'une pince à l'extrémité
de son bras reprend alors la piéce sur le chariot,aprés l'avoir éventuellement retournée
pour évacuer dans les trémies du chariot le sable se trouvant dans les concavités
de la partie supérieure de la piéce.
[0011] Un exemple de réalisation préférentielle mais non limitative est décrit plus en détail
en se référant aux dessins annéxés.
-la figure 1 est une représentation schématique de principe de l'ensemble;le repére
1 désigne le chariot ,représenté dans 3 de ses 4 positions d'arrêt:
- à droite,position de dépose du moule aprés coulée;un moule posé sur le chariot est
représenté 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 repére 2 et l'équipement repére 3 ,position pour enlévement de
la piéce.
Le repére 2 désigne la cabine dans laquelle vient s'effectuer l'enlévement du sable
du moule;le repére 3 désigne l'équipement de reprise des chassis sur le chariot aprés
enlévement du sable,avec 2 chassis supportés par les coquilles aux extrémités des
bras représentés(chassis inférieur repére 7 ;chassis supérieur repére 6).
La figure 2 est une représentation d'une vue de dessus du chariot limitée à ses parties
fonctionnelles;en repére 1 , 4 "coins" permettent de centrer le moule lors de sa dépose
sur le chariot. En repére 2 la grille du chariot (ici avec 4 barreaux) et en repére
3 une des 4 trémies dont est muni le chariot.
La figure 3 est une représentation d'une vue latérale du chariot,vue 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 déplacement et la figure 5 une représentation agrandie du détail G1.
[0012] Sur les figures 2,3,4 et 5 les mêmes élements suivant des vues différentes sont désignés
par les mêmes repéres.
[0013] Le repére 4 correspond aux 2 dispositifs d'ouverture-fermeture des trémies,chaque
dispositif étant formé d'une tôle cintrée avec 2 tôles en secteurs circulaires à ses
extrémités latérales,dispositif pouvant pivoter autour des axes repére 7 symbolisés
par X et X′ sur la figure 3.
[0014] Le repére 8 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.
[0015] 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 trémies sont reliés par une bielette repére
9 (figure 3).
[0016] Le galet repére 5 peut faire pivoter la bielette repére 6 autour de son axe de rotation
Y;cet axe de rotation est muni d'une roue libre dans le sens horaire vu du bout d'arbre
Y sur figure 3.
[0017] Lorsque lors de l'avance du chariot le galet repére 5 attaque la rampe ascendante
de droite de la came dans la cabine,la bielette repére 6 ne peut tourner autour de
son axe Y et le premier dispositif d'ouverture-fermeture de trémie est donc entrainé
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 repére 9 qui relie
les 2 dispositifs.
[0018] Ainsi lorsque le chariot s'arrête dans la zone correspondant au galet repére 5 en
appui sur la partie horizontale de la came repére 8,les trémies sont ouvertes et le
sable s'écoule du moule au travers de la grille du chariot puis de la grille de la
cabine.
[0019] Au fure et à mesure de l'écoulement uniforme du sable du moule la piéce,reposant
sur le sable du demi-moule inférieur, descend jusqu'à venir reposer sur la grille
du chariot.
[0020] 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 moyen 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 lorsque cette sonde ne
détecte plus la présence de sable.
[0021] La description ultérieure explique l'interêt de cette disposition.
[0022] Lorsque le chariot quitte sa position en se déplaçant de la droite vers la gauche,le
galet repére 5 n'est plus en appui sur la partie horizontale de la came;il 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 axes respectifs X et X′.
[0023] Le chariot va alors se positionner sous l'équipement de reprise des chassis.
[0024] 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
repére 6 peut tourner librement autour de son axe Y dans le sens horaire (sens roue
libre) ce qui n'entraine pas l'ouverture par pivotement des dispositifs d'ouverture-fermeture
des trémies:au retour du chariot dans sa position de départ le sable présent dans
les trémies du chariot est donc conservé.
[0025] Cette disposition présente 2 avantages:
-il est plus facile d'assurer l'étanchéité au sable des dispositifs d'ouverture-fermeture
des trémies si les trémies ne sont pas complétement vidées.
-lorsque le moule suivant est déposé sur le chariot,la feuille du dessous du demi-moule
inférieur est retirée juste avant pose du moule sur la grille du chariot,alors que
les 2 chassis 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 maniére mécanisée mais non automatique- par arrachage de la feuille inférieure
juste avant dépose du moule- soit,si le transport du moule sur le chariot se fait
de maniére automatique,par un tube placé latéralement au chariot prés du bord de la
grille et du côté où 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.
[0026] Ce tube,perçé de trous sur sa face supérieure et relié à la source de dépression,
aspire la partie de feuille débordant sur l'épaisseur du dessous du chassis inférieur
et enléve la feuille lors de la translation amenant le moule au dessus de la grille
du chariot.)
[0027] Ainsi,lorsque le moule repose sur la grille du chariot et que la liaison des 2 chassis
à la source de dépression est supprimée,la 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 gràce à la présence de la feuille de plastique
ou de métal souple sur le dessus du demi-moule supérieur.Il n'y a donc pas émission
de poussiére et l'opération soit manuelle soit automatique de dépose du moule sur
le chariot se fait dans un environnement exempt de poussiéres.
[0028] Les 2 chassis sont alors désolidarisés (enlévement 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 enlevée aprés que le mouvement du sable soit
stabilisé.
La figure 6 est une représentation de l'équipement de reprise des chassis vu suivant
un axe perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot.
La figure 7 est une représentation de l'équipement de reprise des chassis vu suivant
coupe I-II figure 6.
La figure 8 est une représentation agrandie du détail B2.
[0029] Sur les figures 6,7 et 8 les mêmes élements suivant des vues différentes sont désignés
par les mêmes repéres.
[0030] Selon une disposition avantageuse la nacelle de l'équipement de reprise des chassis,guidée
dans ses mouvements de montée-descente par des galets repére 1 (8 galets pour le guidage
latéral-8 galets pour le guidage longitudinal) est reliée par des chaînes repére 2
et 8 aux pignons sur axes repére 3 et 4 situés sur la partie supérieure de la structure
support.
[0031] Sur cette partie supérieure se trouvent aussi un moto-réducteur frein avec un pignon
sur son arbre de sortie (repére 5) entraînant par une chaîne (repére 7)un arbre (repére
6) muni de 5 pignons.
[0032] Sur un de ces 5 pignons de l'arbre repére 6 engréne la chaîne repére 7 ,sur 2 autres
pignons identiques engréne la chaîne repére 8 et sur 2 autres pignons identiques engréne
la chaîne repére 2.
[0033] La chaîne repére 2 engréne sur les 2 pignons d'un arbre repére 11 puis sur les 2
pignons de l'arbre repére 3.
[0034] Sur un arbre repére 9 situé sur la partie supérieure de la structure support et muni
de 4 pignons identiques engrénent les 2 chaines repére 2 et 8.
[0035] A l'extrémité des chaînes repére 2 et 8 est accrochée un contrepoids repére 10.
[0036] Lorsque le pignon en extrémité du moto-réducteur tourne en sens horaire sur la vue
figure 6,la chaîne repére 7 entraîne la rotation en sens horaire de l'arbre repére
6 et de ses 5 pignons qui entraînent les chaînes repére 2 et 8:d'où rotation de l'arbre
9 et de l'arbre repére 3 en sens horaire,de l'arbre repére 4 en sens anti-horaire
ainsi que de l'arbre repére 11 :la nacelle descend tandis que le contrepoids repére
10 monte.
[0037] Les mouvements sont inversés lorsque le pignon en extrémité du moto-réducteur repére
5 tourne en sens anti-horaire :la nacelle monte et le contrepoids repére 10 descend.
[0038] Ces dispositions assurent un mouvement de montée-descente régulier de la nacelle
avec un moto-réducteur peu puissant pour des charges élevées gràce au dimensionnement
du contrepoids repére 10,ainsi que des arrêts précis compte-tenu des démultiplications
obtenues par les pignons sur l'arbre repére 6.
[0039] Les pignons sur les arbres repére 3,11,4,9 et ceux de l'arbre repére 6 sur lesquels
engréne les chaînes repére 2 et 8 sont identiques pour assurer une égalité de déplacement
des 2 côtés de la nacelle.
[0040] La nacelle porte sur sa partie supérieure un vérin (repére 12)fixé par tourillons
à une chape (repére 13). L'extrémité de tige de ce vérin est fixée par un tourillon
à une piéce de forme repére 14.
[0041] Cette piéce de forme,fixée par tourillon à une chape repére 15 sur la partie supérieure
de la nacelle ,supporte 3 axes auxquels sont accrochés respectivement l'extrémité
de tige de vérin repére 12 et les extrémités de 2 bielettes repére 16 et 17.
[0042] L'autre extrémité de la bielette repére 16 est fixé par un tourillon à la piéce repére
18.
[0043] L'autre extrémité de la bielette repére 17 est fixé par un tourillon à la piéce repére
19.
[0044] Les piéces 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.
[0045] Les piéces repére 18 et 19 peuvent pivoter respectivement autour de leurs axes A
et B passant par 2 alésages dans la structure de la nacelle.
[0046] Lorsque le vérin repére 12 sort sa tige,la piéce de forme repére 14 tourne autour
de son axe de fixation sur la chape repére 15 en sens anti-horaire suivant vue figure
8;lorsque la tige de vérin est complétement sortie,l'axe des 2 bielettes repére 16
et 17 est aligné et les 2 bras des piéces repére 18 et 19 sont en position fermée
permettant l'enlévement des chassis sur le chariot par leurs tourillons lors du mouvement
de montée de la nacelle.
[0047] L'ensemble est verrouillé dans cette position tant que le vérin repére 12 est en
postion tige sortie et qu'une charge verticale composante des poids des chassis s'exerce
à l'extrémité des bras des piéces repére 18 et 19 position représentée sur la figure
8.
[0048] Aprés descente de la nacelle,les 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 repére 12 rentre alors sa tige,ce qui entraîne le
pivotement sens horaire autour de son axe de la piéce repére 14 et les bielettes repére
16 et 17 ont leur extrémité fixée à la piéce repére 14 rapprochées du centre de pivotement
de la piéce repére 14,ce qui entraîne la rotation de la piéce repére 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 piéce repére 18 sur la figure 6):
-la nacelle en remontant n'entraîne 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 où a été effectué l'enlévement du
sable peut venir se positionner sous l'équipement de reprise sans accrocher les bras
de nacelle lors de ce positionnement,même si la nacelle est à un niveau bas (position
du chariot avec ses chassis symbolisé en pointillé sur la figure 6).
[0049] 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 aisées,l'écoulement
du sable se faisant librement dans une zone sans équipements mobiles autres que le
chariot.
-le chariot est de construction trés simple,sa seule mécanisation se limitant à la
translation.
-l'équipement de reprise des chassis travaille dans des conditions faciles,en dehors
de la présence de sable.
-le positionnement du chariot au dessus de la grille de la cabine et sous la structure
de l'équipement de reprise des chassis n'a pas à être trés 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 enlévement,il 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 ceci jusqu'à séparation et récupération compléte
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 piéce est solidifiée mais sans attendre son refroidissement complet;les avantages
qui en découlent sont:
un échauffement limité du sable,la piéce n'ayant cédé qu'une faible partie de ses
calories au sable,ce qui diminue d'autant les opérations de refroidissement du sable
nécéssaires en aval dans le circuit sable(le sable doit rester sec).
la possibilité de récupérer, par le manipulateur avec sa pince,sur 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 trés
faible) puis soit de traiter directement la piéce dans le cas d'une nuance métallurgique
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
où la piéce récupérée est à température voisine de l'ambiante.