Brevet FR2517568A1 — publié le 19830610

La présente invention concerne un dispositif vibrant notamment table vibrante pour la préfabrication de produits én béton, dispositif comportant une table reliée à un bâti par des moyens d'amortissement, cette table portant des paliers recevant un arbre entrainé par une liaison non rigide à un moteur d'entrainement, cet arbre portant une masse excentrée pour créer des vibrations. Les dispositifs vibrants et en particulier les tables vibrantes, sont utilisés dans de nombreuses applications en particulier pour tasser les produits en béton dans les moules. Un cycle de fabrication se compose de plusieurs opérations - La mise en place d'un plateau de réception sur la table-vibrante en-dessous du moule et- de la trémie contenant le béton, - la descente du moule, - le chargement du moule avec une première phase de vibration simultanée par la table vibrante, - l'arrêt du vibrage, mise en place de l'organe de compactage dans le moule et nouvelle phase de vibrage pendant le compactage, - arrêt du compactage, vibrage et évacuation du plateau. Les conditions de fonctionnement de ces machines ne sont plus adaptées actuellement. En effet, pour des raisons de rendement, les tables vibrantes de machines à fabriquer les produits en béton, effectuent de quatre à six opérations à la minute. Comme il y a deux phases de vibrage par opération, il en résulte donc 12 démarrages des moteurs à la minute, c'est-a-dire en travail permanent, 720 démarrages des moteurs à l'heure. Comme la mise en vibration des tables est assurée par des masses excentrées, portées par des arbres montés dans des paliers solidaires de la table vibrante et que les moteurs d'entraînement sont des moteurs relativement puissants, on a des appels d'énergie importants entraînés par les 720 démarrages des moteurs pour les faire accélérer puis des pertes d'énergie très importantes dissipées au freinage pour l'arrêt. L'appel de puissance au démarrage et le freinage sont des phases de fonctionnement transitoires des moteurs -électriques. Dans les conditions normales d'utilisation, ces phases ne représentent qu'une fraction minime du temps de fonctionnement d'un moteur alors que dans des conditions d'utilisation particulières des tables vibrantes, ces phases transitoires représentent une partie importante de la durée totale de fonctionnement. Le refroidissement des moteurs est mauvais et ceux-ci tournent régulièrement à des températures très supérieurès aux températures normales de fonctionnement. La phase de démarrage et surtout la phase de ralentissement ne peuvent;être considérées comme des phases utiles, mais nécessaires dans ce mode de travail. Or, ces phases augmentent la durée totale du cycle et par conséquent elles diminuent le rendement. De plus, les chocs et à-coups des démarrages fréquents fatiguent considérablement les moteurs ainsi que toute la chaîne cinématique (arbres de transmisssion, cardans) reliant les moteurs aux axes des massestexcentrées engendrant les vibrations. La présente invention a pour but de créer un dispositif vibrant notamment une table vibrante pour la fabrication de produits en béton, en faisant alterner des phases de vibrage et des phases d'arrêt de vibrage, permettant de réduire de façon considérable la consommation en énergie -du moyen de mise en vibration et la fatigue mécanique du moteur et de la channe de transmission sans pour autant réduire l'efficacité de la mise en vibration de la table pendant les phases de fabrication, et enfin de réduire le temps de montée et de descente de régime au début et à la fin d'une phase de vibrage, pour réduire la durée totale d'une opération et, par suite, permettre dlaugmenter la cadence de fonctionnement, c'est-à-dire le rendement d'une telle machine. A cet effet, l'invention concerne un dispositif vibrant du type ci-dessus, caractérisé en ce que lamasse excentrée se compose d'une première masse solidaire de ltarbre entraîné par le moteur et dlune seconde masse libre, en rotation autour de l'arbre, les deux masses étant mobiles de façon relative entre une position de rotation par laquelle les deux masses sont diamétralement opposées et une position de rotation dans laquelle les deux masses sont au moins voisines, les masses venant dans l'une ou l'autre des deux positions suivant que la vitesse de la masse entraînée est supérieure ou inférieure à celle de la masse libre. Grâce à un simple déplacement des masses en mouvement passant d'un état déséquilibré (balourd) à un état équilibré ou inversement, qn peut passer d'une phase de vibrage, à une phase de repos ou inversement et cela de façon quasi instantanée, pratiquement sans réduction de la vitesse des organes en rotation. Le moteur tourne ainsi à vide au voisinage de sa vitesse de rotation normale ; il ne consomme pratiquement pas d'énergie, la vitesse de rotation des masses et organes tournants restant maintenue (dans cette phase d'équilibre). L'énergie cinétique accumulée n'est pas dissipée en chaleur. Lorsque l'ensen doit de nouveau vibrer, une faible accélération du moteur pour tourner à sa vitesse normale, assure la commutation ou le déséquilibre des masses en formant un balourd.Ainsi le moteur tourne pratiquement toujours à sa vitesse de rotation normale sans demande de puissance lors'des diverses phases ni dissipation inutile d'énergie en chaleur lors du freinage -(ainsi qu'au démarrage). Le passage entre les phases d'équilibre et de non équilibre se faisant sans à-coups, la fatigue mécanique des pièces et notamment, de la chaîne de transmission est très faible et n'entraine qu'une usure normale. Enfin, le passage de l'état d'équilibrage à l'état de-déséquilibrage étant instantané, cela supprime les deux phases transitoires au cours de chaque opération et augmente d'autant le rendement de la machine. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels - - La figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif vibrant, - La figure 2 est un schéma simplifié des deux masses en position de déséquilibre, - La figure 3 est un schéma' analogue à celui de la figure 2 montrant les deux masses,en position d'équilibre, - La figure 4 est un schéma analogue aux figures 2 et 3, montrant le retour des deux masses en position de déséquilibre. Selon la figure 1, le dispositif vibrant est appliqué à'une'nachine'de:préfabrication de produits en. béton dont seule la table a été représentée. Le dispositif se compose-d'une plaque '1 formant la table vibrante, munie sur sa face inférieure de blocus d'amortissement 2 servant a relier la table 1 a un châssis non représenté. Sous la face inférieure, la table I porte des flasques 3 munis de paliers 4 recevant l'arbre 5. Cet arbre 5 est relié par un accouplement schématisé par -le -rectangle -6 a un-moteur 7. En fait, une table comporte deux ensembles vibrants reliés par deux accouplements à deux moteurs. Les ensembles vibrants tournent en sens-inverse-pour créer une vibration unidirectionnelle. L'arbre 5 porte une première masse 8 par exemple en deux parties, deséquilibrée par rapport à l'axe géométrique de l'arbre 5. Cette masse 8 se fixe par exemple à la manière d'un collier par deux boulons ou ensemble de boulons sur l'arbre 5. Entre les deux parties excentrées 8, 8, se trouve un double roulement à-billes 9 portant une couronne 10 munie d'une seconde masse excentrée 11. Les masses '11 sont choisies pour que le moment mécanique exercé p & la masse 11- sur l'arbre 5 soit exactement égale au moment exercé par lesomasses 8 sur l'arbre 5. La couronne -10, munie de la masse 11, peut tourner librement autour de l'arbre 5, son mouvement étant toutefois limité entre deux positions relatives des masses 8 et 11 - une position dite "de déséquilibre" par laquelle les masses 8 et 11 sont dans des positions voisines de sorte que les moments de leurs masses s'ajoutent et forment'un balourd créant des vibrations. - une position dite "d'équilibre"par laquelle les masses 8, ll sont diamétralement opposées de sorte que leurs moments s'annulent et-n'engendrent pas de vibrations. Ces positions sont définies par des butées 12, 13 solidaires de la couronne 10. Lorsque les butées 13 viennent s'appliquer contre les premières masses 8, l'ensemble tournant, formé par les masses 8, 11, est équilibré et lorsque les butées 12 viennent s'appliquer contre les masses 8, l'ensemble tournant formé par les masses 8, il, est désequilibré. Le fonctionnement du dispositif sera décrit à l'aide des figures 2 à 4 qui sont des vues suivant l'axe 5 ne montrant que la masse 8, la masse 11 et les butées 12, 13. Pour simplifier les schéma et la description, les butees 12 sont assimilées à la masse 11 et ne sont pas représentées o la masse 11 est supposée venir directement en contact avec la masse 8. De même, la couronne 10 a été représentée par un simple organe de liaison reliant la butée 13 à la masse 11.de façon solidaire rement mobile autour de l'axe de'l'arbre 5 On supposera que le sens de rotation des organes 8, 11, 13, 10, est celui des aiguilles d'une montre. De façon générale, le passage de la position de la figure 2 à celle de la figure 3 et de la figure 4 résulte d'un changement de vitesse relative entre d'une part la masse 8 et d'autre part, l'équipage tourné formé par la masse 11, l'organe 10 et la butée 13. Selon la figure 2, la masse 8 est entraînée par l'arbre 5 de sorte qu'elle s'applique contre la masse 11- (ou la butée 12) pour la pousser (flèche 1), la butée 13 n'intervenant pas. Dans cette position relative, lteffet des deux masses 8, 11 s'ajoute et les deux masses créent des vibrations transmises à la table '1 par les paliers 4. Selon la figure 3, pour arrêter les vibrations, on ralentit légèrement le moteur et par suite l'arbre'5 et la masse 8, si bien que sous l'effet de son énergie cinétique la masse 811 tend à rattraper la masse 8. Ce mouvement est limité par la butée 13 qui décrit sensiblement un demiscercle (trajectoire relative - flèche B) et vient s'appliquer-contre la masse 8 pour "pousser" celle-ci (flèche C) Les masses 8, 11 occupent ainsi des positions relatives diamétralement opposées par rapport à l'arbre 5 ; comme leurs moments sont choisis de façon appropriée, ils s'annulent. Selon la figure 4, si partant de la position de la figure 3, on accélère légèrement, la vitesse de rotation du moteur et par suite celle de la masse 8, celle-ci tend à rattraper la masse 11 (flèche D) jusqu'à ce que' les deux masses 8, 11 soient l'une contre l'autre, la masse 8 poussant La masse 11. L'ensemble tournant se retrouve ainsi dans la position relative de la figure 2. De façon générale, le dispositif, selon l'invention, se compose de deux masses tournantes dont l'une peut être mise soit dans une position d'équilibre, soit dans une position de déséquilibre pour équilibrer ou déséquilibrer l'ensemble tournant et le tourner sans vibrations ou en engendrant des vibrations. Bien que, dans la description ci-dessus, le moyen permettant de fixer les deux positions relatives des masses tournantes soit un moyen mécanique, d'autres solutions et notamment des liaisons électromagnétiques sqnt envisageables en fonction des applications, des vitesses de fonctionnement, de la fréquence du passage entre les deux états, des masses en mouvement, 'etc.... De même, les butées 12, 13 coopèrent de préférence avec la masse 8 sans que cette solution ne soit la seule. Les butées 12, 13 peuvent coopérer avec tout organe solidaire de l'arbre 5 et qui permet leur venue dans l'une ou l-'autre, des deux positions de rotation par les masses 8, 11. De façon g'énér le,' l'économie réalisée par le dispositif est considérble tant en énergie consommée qu'en usure de matériel, puisque le moteur tourne pratiquement à sa vitesse nominale, sans'nécessiter d'accélérations et de freinages répétés. L'usure du moteur et de la chaine cinématique est également limitée puisque le moteur tourne dans des conditions de fonctionnement pratiquement normales sans d-coups brutaux. Ce dispositif est.très int,éressant car il nenécessite'aucun moyen d'embrayage particulier lui aussi susceptible d'être détérioré par une mise en oeuvre brutale fréquemment répétée.. Enfin, l'augmentation du rendement de l'installation est loin d'être négligeable puisque la commutation d'une phase de vibrage à une phase de repos ou inversement est pratiquement instantanée. Le dispositif vibrant selon l'invention s'applique de préférence à des tables vibrantes. I1 peut également s'appliquer à des installations nécessitant des démarrages et des arrêts moins fréquents tout en bénéficiant des avantages de'l'invention. R E V E N D I C A T I ,0 N S 1 ) Dispositif vibrant notamment table vibrante pour la préfabrication de produits en béton, dispositif comportant une table reliée à un bâti par des moyens d'amortissement, cette table portant des palier's recevant un arbre (5) entraîné par une liaison non rigide à un moteur d'entraînement, cet arbre g-)portant une masse excentrée pour créer des vibrations, dispositif caractérisé en ce que la masse excentrée se compose d'une première masse (6) solidaire de l'arbre (5)entraîné par le moteur et d'une seconde masse (10) libre en rotation autour de l'arbre (5), les deux masses (8, 11) étant mobiles de façon relative entre une position de rotation par laquelle les deux masses (8, 11) sont diamétralement opposées et une position de rotation dans laquelle les deux masses (8, 11) sont au moins voisines, les masses (8, 11) venant dans l'une ou l'autre des deux positions suivant que la vitesse de la masse (8) entraînée est supérieure ou inférieure à celle de la masse (11) libre. 29) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé. en ce que la-masse (11) libre comporte deux butées (12, 13) destinées à coopérer alternativement avec la masse (8) pour d8finir l'une ou l'autre des deux positions relatives des aux masses (8,11). 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les masses (8, 11) sont choisies pour que leurs moments cinématiques soient au moins voisins voire égaux en valeur absolue. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la masse (8) est subdivisée en deux masses et la masse t11) est.solidaire d'une couronne (10)portée par l'arbre (5) par l'intermédiaire de deux roulements, la couronne (10)portant'des butées (12, 13) destinées à coopérer' avec la masse (8).