Brevet FR2108930A1 — publié le 19720526

La présente invention qui concerne la fabrication des tubes de verre vise plus particulièrement un procédé et une machine pour la fabrication de tubes de verre cintrés utilisés pour des éclairages spéciaux. Pour répondre à des exigences nouvelles en matière d'éclairage; en particu- lier pour obtenir une source de lumière douée d'une densité superficielle uniforme, on a réalisé des tubes d'éclairage de forme complexe, tels des tubes d'éclairage cintrés, spiralés, etc. La réalisation de ces sortes de tubes d'éclairage implique le cintrage à l'échelle industrielle des cannes de verre destinées à ltenveloppe des tubes. Pour des rayons de courbure de dimension usuelle, on pratique le cintrage des cannes de verre à une température supérieure au point de ramollissement du verre, soit à la main, soit au tour de verrier, soit encore par façonnage sur gabarit de la canne préalablement gainée dans une enceinte chauffante mécaniquement déformable (enceinte constituée par exemples par une résistance électrique spiralée autour du tube de la canne). Mais ces techniques deviennent d'une application très délicate, voire même impossible lorsque les rayons de courbure à obtenir sont très faibles. Cette difficulté motive l'étude de nouveaux procédés. Il en est ainsi, par exemple, de la fabrication des tubes à courbure très fermée, tels ceux formés par exemple par 1 ltenroulement imbriqué de deux spirales se raccordant dans leur région à rayon de courbure minimal. Afin de résoudre les difficultés soulevées par la réalisation de tubes cintrés à faible rayon de courbure, la présente invention prévoit un procédé pour réaliser le cintrage à faible rayon de courbure d'un tube de verre à partir d'une canne de verre au diamètre et épaisseur du tube courbé à obtenir caractérisé en ce qu'il comporte la succession des opérations suivantes - on dispose d'au moins un gabarit fait d'un matériau mauvais conducteur de la chaleur et résistant à une température supérieure à celle de l'amollissement du verre traité, limité par une face latérale ayant pour contour extérieur le contour à reproduire par cintrage, et d'une surface d'appui, dite butée, apte à être maintenue rigidement dans une position voisine d'une région de la face latérale du gabarit précité, située en regard,de manière à ménager entre les faces latérales dudit gabarit et d'appui de ladite butée un espacement libre apte à recevoir la canne à cintrer ; - on chauffe la canne de verre à une température au moins égale à celle correspondant au point de ramollissement du verre - on pince la canne de verre, préalablement chauffée dans l'espacement libre précité ménagé entre les faces en regard du gabarit et de la butée ; - on façonne les parties libres de la canne de verre amolli en exerçant un effort de flexion de nature à les amener à s'adosser à la face latérale du gabarit en sorte que soit complété le contour à reproduire par cintrage et ce, tout en maintenant à l'intérieur de la canne une pression supérieure à celle de l'atmosphère extérieure ;; - on limite la flexion à faire subir aux parties libres de la canne de verre dans le cas où la forme du contour prédéterminé l'impose. Aussi, l'invention a encore pour objet une machine n cintrer les cannes de verre selon un contour courbe prédéterminé, en particulier selon un contour à faible rayon de courbure, comportant d'une part, un gabarit limité par une face latérale au moins partiellement à la forme du contour prédéterminé, d'autre part une surface d'appui, dite butée, entre lesquels gabarit et butée est maintenue rigidement la canne de verre à cintrer, préalablement portée à une temps rature supérieure à celle du ramollissement du verre ; le cintrage est produit à chaud, par la flexion des extrémités libres de la canne de verre de part et d'autre du point d'appui constitué par l'ensemble gabarit-butée Jusqu'à leur adossement à la face latérale du gabarit le long du contour prédéterminé tandis qu'une légère surpression entretenue à l'intérieur de la canne évite sa déformation. Un autre objet de l'invention est de prévoir une machine à cintrer les cannes de verre selon un contour courbe prédéterminé comportant plus d'une courbure; dans ce cas, le contour courbe prédéterminé peut être réparti en autant de régions que de courbures, en particulier il peut être réparti en une première région et une deuxième région, la machine à cintrer selon l'invention comportant un premier gabarit dont la face latérale à la forme de la première région est, selon une autre caractéristique de l'invention munie d'un deuxième gabarit ayant sa face latérale en forme de la deuxième région et faisant office de butée ; la canne de verre amolli y est maintenue entre les deux gabarits voisins, de préférence dans la zone de raccordement des deux régions précitées, chacun desdits gabarits est exécuté en deux parties, dites coquilles, aptes à être raccordées par superposition à la façon des deux coquilles d'un moule, les deux coquilles supérieures sont solidaires d'un plateau supérieur pourvu de moyens de déplacement vertical, les coquilles inférieures sont solidaires d'un plateau inférieur pourvu de moyen d'être mobilisé par rotation dans son plan. Selon une caractéristique de l'invention la machine à cintrer les cannes de verre est munie d'un équipement procurant l'automacité du travail de cintrage ainsi la commande de fermeture du moule est déclenchée par l'intermédiaire d'une pédale de commande agissant sur un vérin lequel déplace un axe mobile porteur du plateau supérieur et ensuite l'arrivée en position de fin de course de cet axe mobile déclenche la mise en route du vérin agissant sur la crémaillère et le pignon d'entratnement du mouvement de rotation du plateau inférieur. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite -jn relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 donne une vue schématique des organes essentiels de la machine permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 représente la vue de dessus d'un contour courbe en forme de S ainsi que la forme des gabarits prévue pour reproduire ledit contour. La figure 3 représente la -iiue en coupe transversale des gabarits selon l'axe A'A de la figure 1. La figure 4a illustre l'opération de façonnage du cintrage d'une canne de verre dans la position initiale. La figure Xb illustre la même opération de cintrage de la canne de verre en position finalc. ta figure 5 représente la machine à cintrer les cannes de verre selon l'invention. Sur la figure 1, la face latérale limitant le gabarit G a la forme du contour circulaire à reproduire par cintrage de la canne V'V rectiligne. La butée B, voisine de la face latérale du gabarit dans la région CD, peut entre par exemple ainsi que le montre la figure, réalisée par une pièce mobile M formant une surface d'appui susceptible d'être déplacée dans un mouvement guidé entre deux axes parallèles et apte à être maintenue en position rigidc- grâce à la forme antagoniste du ressort de rappel R. Le gabarit G et la pièce M sont faits d'un matériau réfractaire résistant à l'échauffement thermique nécessité par l'obligation de dépasser le point de ramollissement du verre pour le façonner. Ainsi, ils peuvent être exécutés par exemple en fibro-ciment, le verre à façonner étant le verre pyrex. La région CD de la face latérale du gabarit avoisinant la buvée est choisie de façon quelconque sur la face latérale en forme du contour à reproduire. On coince la canne V'V préalablement chauffée au-dessus du point de ramollissement du verre entre la région CD de la face latérale du gabarit et la surface d'appui M. Le verre étant amolli, il suffit d'exercer un effort sur les parties libres V'C et DV de la canne chaude dans le sens indiqué par les flèches pour amener ces parties libres à adosser sur la face latérale de G de façon à reproduire le contour prédéterminé. L'effort de flexion peut être donné manuellement par l'opérateur lorsque le gabarit et la butée sont fixes, ou encore un déplacement relatif de la surface d'appui, ou du gabarit peut suffire à obtenir le meme résultat. Pour éviter la déformation de la canne chaude, au niveau du pincement entre le gabarit et la butée en particulier, la canne est fermee à I l'une de ses extrémités V' par exemple et on maintient une légère surpression interne qui suffit à sauvegarder la forme de la canne durant la flexion. On comprend que sur le gabarit il sera avantageusement prévu un façonnage en creux de la face latérale, le long du pourtour externe; en empreinte de la canne à cintrer. Un tel profil sera aussi avantageusement creusé dans la face d'appui M de la butée B qui sc trouve appelée à venir s'appuyer sur la partie CD du gabarit. La vue de dessus d'un contour courbe comportant deux régions à courbures inverses en forme de S est représentéc par la figure 2, qui se rapporte à un exemple plus complexe de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On suppose qutil s'agit dc cintrer une canne de verre selon ce modèle à courbures trop fermées pour pouvoir être réalisé aisément par les procédés classiques, on étudie à partir du dessin du S de la figure 2 la forme à donner au gabarit. On remarque que la figure proposée comporte un centre 0 et un axe A'A de symétrie.On prévoit deux gabarits Gl, G2, symétriques, limités chacun par une face latérale creusée en empreinte partielle de la canne V de telle sorte que pour le gabarit G1, le bord externe de cette face latérale vu de dessus, ait pour contour la courbe fermée ODICO et que la trace de l'évidement maximal de cette face corresponde au tracé pointillé coupant l'axe A'A en El. Le gabarit G2 est limité par une face latérale dont le bord externe, vu de dessus a pour contour la courbe OCFDO et dont la trace d'évidement maximal correspond au tracé pointillé E2. Dans ce cas. la butée B de la figure 1 est avantageusement remplacée par le deuxième gabarit G2. La figure 3 représente la vue en coupe transversale selon l'axe A'A des gabarits G1 et G2 de la figure 1 dans une forme de réalisation commode. Dans un matériau peu conducteur de la chaleur et résistant à une température supérieure à celle du ramollissement du verre employé qui peut être par exemple un verre de dureté moyenne, tel le verre pyrex, on construit chaque gabarit en deux parties dites coquilles, aptes à se compléter par superposition de l'une sur l'autre à la façon des deux coquilles d'un moule. Une première coquille 2 est fixée au plateau inférieur 1, elle est dite coquille inférieure. La deuxième coquille 3, qui peut être solidaire d'un plateau supérieur 4 est dite coquille supérieure.Les faces latérales font apparaître à partir de leur bord externe I le profil creusé aux dimensions extérieures de la canne V à cintrer : E1 représente la trace de l'évidement maximal de cç profil creusé. Dans la région COD où les deux gabarits sont adjacents l'évidement formé entre les faces latérales adjacentes a pour centre le centre de symétrie O et est aux dimensions extérieures de la section droite de la canne V à cintrer. Les figures 4a e-t 4b illustrent le procédé objet de l'invention. Les gabarits G1 et G2 sont solidaires d'un plateau de fixation 1 dit plateau inférieur. La figure 4a représente la position de la canne de verre V'V à l'instant initial quand elle est pincée entre les faces latérales adjacentes C0D des deux gabarits. La figure 4b représente la position de la canne de verre en fin de façonnage, comme on le voit sur cette figure, par rotation de 1800 du plateau 1 autour de l'axe perpendiculaire au plan de la figure passant par le point O le gabarit G1 est venu en G;, le gabarit G2 est venu en G2 ; la canne se trouve façonnéc en S selon le modèle à reproduire ; les cales N et N' servent de butées à la flexion du cintrage solon le modèle. La figure 5 représente les principaux organes de la machine à cintrer selon l'invention. Le plateau supérieur 4 est représenté en position haute, le moule ouvert ; il porte les coquilles supérieuresS telle la coquille 3. Il est porté par l'axe mobile 8 dont la este au-dessus du plan formé par la face supérieure des coquilles inférieures, telle la coquille 2, est réglée par le vérin 6 luimême commandé par la pédale P. Le plateau inférieur 1 est encastré dans une table fixe 5, il est apte à être entraîné dans son plan autour de l'axe de rotation 10 grâce au vérin 7 agissant sur le pignon 9 par l'intermédiaire de la crémaillère 11. Les vérins 6 et 7 sont des vérins pneumatiques à double effet. Au début de l'opération; le moule étant, comme l'indique la figure, en position ouverte, on introduit la canne préalablement chauffée entre les deux coquilles supérieures et inférieures 3 et 2 du moule dans la région où les faces latérales des deux gabarits sont adjacentes ainsi que le montre la figure 4a. On actionne la pédale de commande P, qui5 par action sur le vérin 6 commande la translation verticale, vers le bas du plateau supérieur 4. Lorsque le moule se ferme, l'axe mobile 8 se trouve n position de fin de course, il déclenche alors 9 le vérin 7 qui par action sur le pignon/et la crémaillère ll entratne la rotation de 1.800 du plateau inférieur portant le moule. Pendant ce temps, l'opé- rateur entrain les extrémités libres V' et V de la canne de verre comme cela est indiqué par les flèches de la figure 4b. Les butées limitent la flexion des. extrémités libres ainsi que cela est visible sur la figure 4b. Pendant la rotation, une légère surpression est entretenue à l'intérieur de la canne par un soufflage d'air.A cet effet, l'une des extrémités V' de la canne est obturée par un bouchon. Lorsque le verre est suffisamment refroidi; on commande 1' ouver- ture du moule à l'aide du vérin 6 et l'on sort la pièce formée. Toutes les opérations sont déclenchées automatiquement à partir de l'action sur la pédale P pour obtenir la fermeture du moule : mise en route de la rotation du plateau 1, soufflage d'air dans la canne, arrêt du mouvement de rotation. L'avantage principal lié à l'application du procédé selon l'invention par emploi de la machine décrite consiste en un gain de temps permettant une exploitation en série et en une reproductibilité correcte des pièces façonnées. il convient d'ajouter que le façonnage des cannes par le procédé s'applique aussi bien aux cannes de verre brutes qu'aux cannes de verre ayant déjà subi l'opération dite de "poudrage", c'est-à-dire qu'eflsapplique aux cannes dont la paroi interne a été revotue de poudres fluorescentes pour la fabrication des tubes fluorescents cintrés. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé dc cintrage d'une canne dc verre rectiligne selon un contour prédéterminé, en particulier selon un contour à faible rayon de courbure, consistant à partir d'une canne de verre aux diamètre et épaisseur voulus et caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes - on ménage entre un gabarit à la forme du contour à reproduire par cintrage et une surface d'appui, dite butée un espacement libre apte à recevoir la canne de verre à cintrer ; le gabarit et la surface d'appui précités étant faits d'un matériaux mauvais conducteur de la chaleur et indéformable s à une température au moins égale à celle de l'amollissement du verre de la canne à cintrer ; - on chauffe la canne à une température au moins égale à celle correspondant au point de ramollissement du verre ; - on pince la canne de verre chaude dans 1 espacement libre précité ménagé entre les faces en regard du gabarit et de la butée ; - on façonne les parties libres de la canne de verre amolli en exerçant un effort de flexion de nature à les amener à s'adosser à la face latérale du gabarit de manière à compléter le contour à reproduire par cintrage, et ce, tout en entretenant à l'intérieur de la canne une légère surpression. 20) Procédé de cintrage d'une canne de verre selon la revzndication 1, caractérisé en ce que au cours de l'opération de façonnage du verre amolli, on limite la course de flexion subie par les parties libres de la canne, éventuellement à l'aide de cales. 30) Machine à cintrer les cannes de verre selon un contour courbe prédéterminé, en particulier selon un contour à faible rayon de courbure, caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part, un gabarit limité par une face latérale au moins partiellement à la forme du contour prédeterminé, d'autre part, une surface d'appui, dite butée, entre lesquels gabarit et butée est maintenue rigidement la canne à cintrer, préalablement portée à une température supérieure à celle du ramollissement du verre. 40) Machine à cintrer selon la revendication 3, particulièrement adaptée au cas où le contour courbe à reproduire par cintrage est réparti en une première et une deuxième régions différenciéescaractérisée en ce que un premier gabarit fait d'un matériau mauvais conducteur de la chaleur et indéformable à une température au moins égale à la température de ramollissement du verre à cintrer ayant la forme de la première région du contour à reproduire, un deuxième gabarit fait d'un matériau mauvais conducteur de la chaleur et indéformable à une température au moins égale à la température de ramollissement du verre à cintrer a la forme de la deuxième région et fait office de butée vis-å-vis du premier gabarit ; en ce que chacun desdits gabarits est exécuté en deux parties dites respectivement : coquille supérieure et coquille inférieure, superposables l'une à l'autre à la façon des deux coquilles d'un moule, la paire de coquilles supérieures étant solidaire d'un plateau supérieur pourvu de moyens de déplacement vertical, la paire de coquilles inférieures étant solidaire d'un plateau in férieur apte à tourner dans son plan autour d'un axe de rotation vertical sous l'effet d'un moyen d'entratnement d'un mouvement de rotatIon. 50) Machine à cintrer les cannes de verre selon la revendication 3, carac térisée en ce que au moins un gabarit est limité par une face latérale creusée en forme au moins partielle d'empreinte de la canne à cintrer. 60) Machine à cintrer les cannes de verre selon la revendication 4, carac térisée en ce que les moyens de déplacement vertical du plateau portant les deux coquilles supérieures consistent en un axe mobile guidé par deux axes fixes, mu par un vérin et commandé par une pédale, les moyens d'entratnement du mouvement de rotation du plateau inférieur portant les coquilles inférieures consistent en un pignon et une crémaillère poussée par un vérin ; le déclenchement du mouvement de rotation étant produit par l'arrivée en position de fin de course de l'axe mobile du déplacement vertical, lors de la fermeture du moule constitué par l'approche des coquilles supérieures. 70) Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'un au moins des vérins de commande soit du déplacement vertical du plateau portant les coquilles supérieures soit du moyen d'entrainement du mouvement de rotation du plateau inférieur est du type vérin pneumatique à double effet. 80) Procédé pour réaliser le cintrage des cannes de verre selon un contour préderminé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mouvement de flexion des parties libres de la canne est limité par des cales solidaires du plateau inférieur et en ce que la libération de la pièce, une fois cintrée n'est réalisable qutaprès un temps de refroidissement prévus le moule restant en position fermée tant que la pièce refroidit et ne s'ouvrant que lorsque le temps nécessaire au refroidissement est écoulé.