Brevet FR2666081A1 — publié le 19920228

PROCEDE ETl DISPOSITIJX D'OBTENTION DE FEUILLES DE VERRE BOMBEES L'invention a trait aux techniques d'obtention de feuilles de verre bombées et éventuellement trempées thermiquement, notamment bombées selon des formes complexes non cylindriques Plus particulièrement l'invention con- cerne celles de ces techniques dans lesquelles les feuilles de verre sont amenées à défiler sur un lit de conformation constitué par des tiges conformatrices par exemple des20 éléments tournants disposées selon un trajet à profil courbe dans la direction de défilement des feuilles de verre L'invention s'applique par exemple à la réalisation de vitrages automobiles, par exemple du type custodes, ou vitres latérales.25 Ces techniques de bombage-trempe sont connues par exemple du brevet français 2 242 219 qui propose de pré- chauffer les feuilles de verre à température de ramollis- sement puis de les faire défiler sur un convoyeur pro- longeant sans cassure le chemin suivi par la feuille de30 verre depuis le four, ledit convoyeur formant un lit de conformation passant au travers d'une zone terminale de trempe et étant constitué par des éléments tournants dis- posés selon un trajet à profil courbe, en pratique un pro- fil circulaire avec une concavité de préférence tournée35 vers le haut Dans ce cas, la trajectoire suivie par la feuille de verre n'est donc pas plane mais cylindrique, les génératrices du cylindre étant horizontales et de préfé- rence perpendiculaires à la direction d'amenée du verre celui-ci étant amené à plat dans l'installation. Le rayon du trajet des éléments tournants correspond au rayon de courbure conféré à la feuille de verre dans la direction parallèle à la direction de défilement A cette première courbure peut venir s'ajouter une courbure secon- daire obtenue par l'utilisation d'éléments tournants non pas constitués par des tiges droites non cintrées mais par des rouleaux en forme par exemple du type guidons, rouleaux ventrus associés à des diabolos ou encore tiges contrefléchies Suivant la courbure des éléments tournants, on peut ainsi réaliser des formes de vitrage toriques de révolution dont le rayon de courbure varie entre 1 mètre et l'infini pour la courbure principale et entre 20 mètres et l'infini pour la courbure secondaire, l'infini corres- pondant à des rouleaux droits et donc à une forme cylin- drique. Ces techniques qui opèrent sur des feuilles de verre continuellement en mouvement peuvent être mises en oeuvre avec des cadences de production avantageusement très grandes, ceci en raison de la vitesse élevée de défilement, généralement pas inférieure à 10 mètres/seconde ne serait- ce que pour éviter des déformations du verre entre les rouleaux et, du fait que rien n'interdit de se faire suivre des feuilles de verre espacées les unes des autres de seulement quelques centimètres Mais cette cadence avanta- geuse s'obtient au prix d'une limitation des formes de vi- trages susceptibles d'être ainsi produites qui doivent être exclusivement toriques (cylindre ou tore de révolution mais avec un rayon de courbure secondaire le plus souvent grand par rapport au rayon de courbure principal). Si cette forme torique est en pratique la plus commu- nément répandue dans les vitrages destinés aux portes la- térales des automobiles, elle n'est pas pour autant la seule utilisée et les designers conçoivent aujourd'hui de nombreux modèles automobiles dont certains des vitrages sont de forme complexe avec notamment un rayon de courbure non constant dans une direction donnée Ces vitrages ne peuvent à ce jour être obtenus que par application contre une forme de bombage et/ou un lâcher sur un cadre de bombage, ce qui suppose bien sûr une interruption du -3- défilement des feuilles de verre et un espacement rela- tivement grand de celles-ci (lorsqu'une première feuille est en cours de bombage, l'outil de bombage est indisponi- ble pendant toute la durée du bombage alors que dans une installation telle que décrite dans le brevet français 2 242 219, le bord extérieur d'une feuille de verre peut pé- nétrer dans la zone de conformation alors que le bord pos- térieur de la feuille précédente s'y trouve encore). En dehors de cet aspect limitation des cadences de production, on est également confronté au problème de la parfaite maîtrise de la courbure effectivement conférée lors du bombage et de l'exclusion de toute déformation pa- rasite due par exemple à l'affaissement du verre sous son propre poids Ces déformations parasites se produisent gé- néralement lors du transfert de la feuille de verre de la station de bombage à la station de trempe et sont souvent d'autant plus difficiles à éviter que la courbure conférée à la feuille de verre est faible, ce qui fait que la feuille de verre a encore une propension au bombage très grande et difficilement maîtrisable; or les vitrages de forme complexe ne sont pas nécessairement des vitrages fortement bombés Les procédés de bombage-trempe sur un lit de conformation à profil courbe apportent une solution très satisfaisante à ce problème de la maîtrise de la courbure en raison du soutien permanent des feuilles de verre par les rouleaux et du fait que les feuilles de verre sont trempées directement après leur bombage sans avoir à être transférées d'un poste de bombage à un poste de trempe. L'objectif de la présente invention est d'élargir l'éventail des formes de vitrages susceptibles d'être pro- duites industriellement à partir d'une installation de bombage-trempe opérant par défilement des feuilles de verre sur un lit de conformation définissant une trajectoire à profil courbe dans le sens de défilement du verre, ceci par exemple en vue de la réalisation par ce type d'installation de la quasi totalité des vitrages montés sur les côtés et à l'arrière des véhicules automobiles. Conformément à la revendication 1, cet objectif est atteint en faisant défiler les feuilles de verre -4- préchauf fées à la température de bombage sur un lit de conformation, selon une trajectoire à profil courbe s'ap- puyant substantiellement sur un cône de révolution De préférence, cette trajectoire conique est tangente à la trajectoire plane des feuilles de verre dans le four ce qui évite les phénomènes de cassure En d'autres termes, la feuille de verre suit une trajectoire de préférence ascen- dante et inclinée de côté. Le chemin suivi par la feuille de verre est généré par un ensemble de courbes transformées les unes des autres dans des homothéties d'un même centre constituant le sommet du cône, la droite reliant deux points alignés sur une perpendiculaire à l'axe du four à leur entrée dans le poste de bombage étant constamment confondue avec une droite15 joignant un ensemble de points homothétiques De préfé- rence, ces courbes sont des ellipses ou cercles de sorte que le chemin suivi par la feuille de verre est porté par une surface conique à base ellipsoïdale ou circulaire Dans le cas d'un cône de révolution, on obtient donc un rayon de20 courbure constant longitudinalement mais variant de façon continue transversalement à la trajectoire de la feuille de verre. Par ailleurs à cette courbure principale acquise par la trajectoire longitudinale peut venir s'ajouter une courbure secondaire transversale. A la suite de cette opération de bombage, les feuilles de verre subissent un refroidissement contrôlé pour main- tenir la stabilité de la forme Ce refroidissement est par exemple du type trempe thermique s'agissant de vitrages30 destinés à équiper les panneaux latéraux ou arrières de véhicules automobiles; il peut également être procédé à un refroidissement relativement doux, pour une simple remise à basse température de la feuille de verre, en vue par exem- ple d'un assemblage par feuilletage des vitrages.35 De préférence l'entraînement de la feuille de verre est effectué d'une manière telle que les durées de trajet de tous les points de la surface de la feuille de verre sont identiques, ceci même si une trajectoire non plane, sous entend une distance à parcourir différente pour deux - points distincts pénétrant simultanément sur le lit de conformation et donc situés sur la même perpendiculaire à l'axe du four Un point intérieur à la trajectoire cen- trale, ayant une distance plus courte à parcourir, sera donc entraîné plus lentement qu'un point extérieur ayant lui une distance plus longue à parcourir De cette façon on évite les phénomènes de patinage qui tendent à affecter la qualité optique des vitrages obtenus. L'invention a également pour objet une machine de bombage de feuilles de verre comportant un lit de confor- mation substantiellement conique, qui tangente de préfé- rence le plan défini par les génératrices supérieures du convoyeur d'amenée des feuilles de verre. De préférence, cette machine est en outre munie, de manière connue, de caissons de soufflage de trempe dont les buses sont dirigées entre les dernières tiges conformatrices de sorte que la feuille de verre est simul- tanément bombée et trempée ou plus précisément sa partie arrière est bombée tandis que sa partie avant déjà bombée est trempée; encore qu'il peut être noté que l'invention n'est pas nécessairement liée à l'obtention de vitrages trempés et que ces caissons de soufflage de trempe peuvent être remplacés par des moyens de refroidissement aptes à abaisser la température de la feuille de verre en-dessous de la température de bombage en vue de figer sa forme dé- finitive. Selon que l'on souhaite ou non conférer une courbure secondaire à la feuille de verre, on utilisera des tiges conformatrices dont les lignes d'appui des feuilles de30 verre sont non rectilignes ou rectilignes pour constituer ainsi une surface substantiellement conique ou effec- tivement du type conique de révolution Dans le premier cas, on pourra employer des éléments tournants du type paraboloïde de révolution ou encore des tiges cintrées en-35 tourées de gaines mues en rotation, des éléments de ce type étant bien connus de l'homme de l'art notamment du brevet FR-B-1 476 785 A noter que des tiges courbes asymétriques peuvent être employées pour l'obtention de certaines formes spécifiques Dans le second cas, les tiges conformatrices -6- présentent une ligne d'appui rectiligne; elles seront alors de préférence constituées par des éléments tournants du type rouleau En vue d'égaliser les durées de trajet de tous les points de la surface de la feuille de verre, on utilisera de préférence des rouleaux tronconiques au moins dans la zone d'appui des feuilles de verre et ayant éventuellement des extrémités droites, ce qui simplifie leur montage et leur entraînement en rotation. Le lit de conformation étant conique avec une conca- 1 O vité de préférence tournée vers le haut, ce qui est plus particulièrement adapté au cas des feuilles de verre émaillées par exemple sur leur pourtour en vue d'une pose par collage, la friction de la feuille de verre contre les éléments tournants des tiges conformatrices peut ne pas suffire à entraîner correctement la feuille de verre, sur- tout au niveau de la zone éventuelle de soufflage de trempe o il faut vaincre en plus de la force exercée par le poids du verre, la force contraire à l'avancement due à la bar- rière formée par l'air froid soufflé perpendiculairement à20 la surface de la feuille de verre Auquel cas, la machine de bombage doit être munie d'éléments disposés au-dessus des tiges conformatrices et coopérant avec elles pour faire progresser les feuilles de verre Ces éléments supérieurs peuvent être constitués à l'identique des éléments infé- rieurs réalisant le lit de conformation. D'autres détails et caractéristiques avantageuses ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui représentent: figure 1: un schéma en vue de dessus d'une ligne de bombage avec un lit de conformation à courbure longitudi- nale cylindrique, en vue de l'obtention d'une forme de vi- trage du type schématisé à la figure 1 bis, figure 2: un schéma en vue de dessus d'une ligne de bombage avec un lit de conformation selon l'invention, en vue de l'obtention d'une forme de vitrage du type schéma- tisé à la figure 2 bis, figure 3: une vue schématique en perspective d'une machine de bombage selon l'invention, avec la partie supé- rieure soulevée, figure 4: un rouleau plus particulièrement adapté à la réalisation du lit de conformation de la machine selon l'invention. Les figures 1 et ibis permettent d'illustrer l'état de la technique connu notamment du brevet FR-B-2 242 219, seuls les éléments de convoyage ayant été représentés pour plus de clarté Selon cet art, la feuille de verre 1 tra- verse en premier lieu une zone de réchauffage 2 o elle est véhiculée par un convoyeur horizontal constitué par une10 série de rouleaux moteurs A la sortie de la zone de ré- chauffage 2, sa température étant alors supérieure ou égale à sa température de bombage, elle pénètre dans la zone de bombage 3 dans laquelle les rouleaux sont montés selon un profil cylindrique longitudinalement, avec un rayon R, Les15 rouleaux forment ainsi un lit de conformation de préférence à concavité tournée vers le haut et en cheminant (de gauche à droite sur la figure 1) sur ce lit; les feuilles de verre acquièrent ainsi une courbure cylindrique avec un rayon de courbure R 1, obtenue sous l'action combinée de la20 gravité, d'éventuels éléments supérieurs et de leur vi- tesse La zone de bombage 3 est suivie d'une zone de trempe 4 o les rouleaux sont disposés de même selon un cylindre de cercle de rayon R, Les feuilles de verre trempées sont enfin évacuées par un convoyeur plan 5, un dispositif bas-25 culant facilitant éventuellement leur sortie de la zone de trempe 4. Perpendiculairement à la courbure principale de rayon R 1, donc dans le cas exemplifié à la figure ibis, parallè- lement aux bords droits 6, on peut éventuellement conférer30 à la feuille de verre une courbure secondaire de rayon r 3, r 3 étant de préférence supérieur à 20 mètres, cette limite faisant référence à des considérations techniques relatives à la construction de rouleaux en forme Mais il doit être bien noté que cette seconde courbure est perpendiculaire à la courbure principale s'appliquant aux bords 7. Les figures 2 et 2 bis illustrent l'invention En quittant la zone de réchauffage 2, identique à la zone 2 de la figure 1, la feuille de verre 1 ' pénètre dans la zone de formage 3 ', dans laquelle des tiges conformatrices sont -8- disposées selon un profil conique de sommet O La feuille de verre 1 ' défile ainsi sur un lit de conformation du type "virage relevé", qui non seulement la déplace verticalement mais aussi lui fait subir une rotation Il en résulte une forme de vitrage conique, avec une courbure principale va- riant de façon continue le long d'une ligne 6 ' initialement perpendiculaire à l'axe du four, le bord extérieur 7 ' ayant dans cet exemple un rayon de courbure R 1 ' et le bord inté- rieur un plus petit rayon de courbure R 2 ', les termes ex- térieur et intérieur se référant ici au cône de centre O et les rayons de courbure R 1 ' et R 2 ' étant compris typiquement entre 1 mètre et l'infini. La zone de f ormage 3 ' est comme précédemment suivie d'une zone de trempe 4 ' dont les rouleaux sont disposés dans le prolongement de ceux de la zone de formage 3 ' La feuille de verre trempée 1 ' est ensuite évacuée par un convoyeur 5 ', ou de préférence deux convoyeurs, le premier réorientant la feuille de verre dans l'axe de la ligne de production, d'autres systèmes d'évacuation peuvent être20 également envisagés, par exemple du type bras à ventouse. Si les tiges conformatrices présentent une surface d'appui du verre droite, les bords 6 ' parallèles aux rou- leaux du four 2 ' ne sont pas bombés Par contre, une cour- bure secondaire transversale selon un rayon r 3 peut être conférée par l'emploi de tiges conformatrices en forme, telles par exemple des paraboloïdes de révolution. La figure 3 montre les éléments essentiels d'une ma- chine de bombage selon l'invention, figurée ici en- trebaillée en position d'entretien afin de mieux visualiser le lit de conformation Cette machine de bombage dont la largeur dépend de la taille maximale des feuilles de verre à bomber, est de préférence montée sur un chariot porté par des roues, ce qui permet de constituer un bloc autonome facilement interchangeable.35 La machine de bombage est constituée par un ensemble inférieur 8 et un ensemble supérieur 9 supporté par un bras articulé 10 permettant l'entrebâillement de la machine dans laquelle le verre chemine de gauche à droite de la figure, donc en s'élevant. 9 _ Dans le cas ici illustré, l'ensemble inférieur 8 com- porte 17 tiges conformatrices 11, les trois premières ayant été retirées La toute première de ces tiges peut en fait constituer le dernier rouleau du convoyeur, acheminant les feuilles de verre au travers du four de réchauffage, c'est-à-dire que sa génératrice sur laquelle s'appuie la feuille de verre est rigoureusement dans le plan défini par les génératrices supérieures des rouleaux du four, une telle mesure permettant d'éviter la formation d'une cassure qui constituerait par la suite un défaut optique. L'ensemble supérieur 9 comporte de même 17 tiges conformatrices 12 dont seule la première est clairement distinguable dans la figure 3 La surface générée par les tiges conformatrices 11, ou respectivement 12 est conique. Lorsque la machine est fermée, l'espace entre deux tiges opposées 11, 12 correspond substantiellement à l'épaisseur de la feuille de verre. Les 2 x 7 premiers rouleaux, comptés à partir de l'extrémité côté four, constituent la zone de formage pro- prement dite Au-delà commence la zone de trempe ou plus généralement de refroidissement Pour cela, entre les tiges conformatrices 11 et 12, on dispose des buses de soufflage 17 alimentées en air comprimé par les conduits 13, 14, 15 et 16 sur lesquels viennent se raccorder des conduites fixées à demeure dans l'usine La quantité d'air soufflé doit être propre à assurer à la feuille de verre pendant son temps de défilement une trempe thermique conforme aux normes les plus sévères de l'automobile Dans cette zone, on peut utiliser de manière connue, des tiges conformatrices plus minces et munies de bagues sur les- quelles roulent les feuilles de verre. Toutes les tiges conformatrices 11 de l'élément infé- rieur sont montées d'une manière telle que les génératrices définissant le lit de conformation de la feuille de verre35 soient concourantes Pour ce faire les paliers des tiges conformatrices sont montés sur des arceaux extérieur 18 et intérieur 19 constitués par des poutres métalliques cin- trées De la sorte, on définit un lit de conformation co- nique réalisé à partir de tiges conformatrices 11 - interchangeables car toutes concues de manière identique et d'une même longueur. De même, les tiges conformatrices 12 de l'ensemble supérieur sont montées sur des arceaux extérieur 20 et in- térieur 21. Comme on peut plus précisément le voir à la figure 4, chaque tige conformatrice 11, 12 est faite d'une âme 22 entourée par un corps tronconique 23, l'ensemble étant par exemple réalisé dans un acier inoxydable La partie tronconique sur laquelle roulent les feuilles de verre est de préférence garnie d'une gaine tubulaire faite dans un tissu 24 en fibres de silice ou autres fibres réfractaires à mailles élastiques, la gaine étant de préférence simple- ment enfilée autour du corps tronconique 23, sans être collée, et maintenue par ses extrémités Le tissu absorbe les poussières qui pourraient s'infiltrer entre la feuille de verre et le corps tronconique 23, évitant ainsi la for- mation de piqûres et de plus empêche la feuille de verre de glisser.20 L'arceau extérieur étant d'un rayon plus grand, la feuille de verre doit parcourir, côté extérieur, un chemin plus long que celui parcouru, côté arceau intérieur Il est néanmoins préférable que le temps de séjour dans l'instal- lation soit identique pour deux points y pénétrant simul-25 tanément, faute de quoi la partie intérieure du vitrage subira notamment une trempe moindre que la partie exté- rieure A l'encontre des règles générales de cet art, il y a donc ici avantage à entraîner la feuille de verre à une vitesse directement proportionnelle à la longueur à par-30 courir ou en d'autres termes selon une vitesse modulée transversalement à la direction de défilement C'est ce qui permet très exactement de réaliser un rouleau de forme tronconique dont la vitesse tangentielle est évidemment variable selon la longueur et d'autant plus grande que le35 diamètre est grand, étant entendu que le premier rouleau de la machine doit alors être monté non avec son axe de rota- tion 25 aligné sur les axes de rotation des rouleaux cy- lindriques du four, mais avec sa génératrice supérieure 26 alignée sur les génératrices supérieures des rouleaux du 1 i - four, ce qui implique bien sûr un montage avec l'axe 25 légèrement soulevé du côté intérieur de la machine Les autres tiges conformatrices sont de même montées légèrement inclinées avec leurs génératrices supérieures appuyées sur un cône coupé par des sections de rayons R 1 ' et R 21, con- vergents vers un point commun. Le montage des tiges conformatrices 11 et 12 est il- lustré à la figure 3 Une des extrémités est emboîtée dans un manchon 27 monté à l'extrémité d'un axe 28 en libre ro-10 tation Le manchon 27 est pressé sur la tige 11 par un ressort 29 L'axe 28 est par ailleurs posée sur un palier directement fixé à l'arceau 18 et est en outre munie d'une poignée 31 qui permet de rétracter le ressort 29 et de dégager rapidement la tige conformatrice pour la rem- placer A son autre extrémité, côté intérieur pour les tiges conformatrices 11 et côté extérieur pour les tiges conformatrices 12 de l'élément supérieur, chaque tige est guidée par deux roulements 32 et est emboîtée dans un man- chon 33 qui par une transmission articulée 34 transmet le mouvement de rotation d'une roue dentée 35 entraînée par une chaîne 36 mue pour sa part par une roue dentée 37 ac- tionnée, via une bielle 38, par une chaîne 39 commune à toutes les bielles 38 d'un même élément inférieur ou supé- rieur. Ce montage permet ainsi d'entraîner toutes les tiges conformatrices à une même vitesse, de manière sûre et ceci bien que leurs paliers ne soit pas coplanaires. 12 - REVENDICATIONS 1 Procédé de bombage de feuilles de verre pré- chauffées à température de bombage par défilement des feuilles de verre selon une trajectoire longitudinale sub- stantiellement conique de révolution. 2 Procédé de bombage selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ladite trajectoire substantiellement conique de révolution est tangente à la trajectoire plane des feuilles de verre dans le four de réchauffage.10 3 Procédé de bombage de feuilles de verre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on confère en outre une courbure secondaire transversale à la feuille de verre. 4 Procédé de bombage de feuilles de verre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la trajectoire des feuilles de verre est ascendante. Procédé de bombage de feuilles de verre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les feuilles de verre subissent également une trempe thermique20 lors de leur défilement, selon une trajectoire substan- tiellement conique. 6 Procédé de bombage de feuilles de verre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les feuilles de verre sont refroidies de façon douce et con-25 trôlée lors de leur défilement selon la trajectoire sub- stantiellement conique. 7 Procédé de bombage de feuilles de verre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les durées de trajet de tous les points de la feuille de verre30 sont identiques. 8 Procédé de bombage de feuilles de verre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chemin suivi par la feuille de verre est porté par une surface conique à base ellipsoïdale ou circulaire.35 9 Machine de bombage de feuilles de verre comportant un lit de conformation substantiellement conique de révo- lution. 10 Machine de bombage de feuilles de verre selon la revendication 9, wa Laciéwipee en ce que la surface définie 13 - par ledit lit de conformation tangente le plan d'amenée des feuilles de verre. 11 Machine de bombage selon la revendication 10, ca- ractérisée en ce que la concavité dudit lit de conformation est tournée vers le haut. 12 Machine de bombage selon la revendication 9 à 11, caractérisée en ce que les lignes d'appui des feuilles de verre sur lesdites tiges conformatrices sont rectilignes. 13 Machine de bombage selon la revendication 12, ca- ractérisée en ce que les lignes d'appui des feuilles de verre sur lesdites tiges conformatrices sont courbes. 14 Machine de bombage selon la revendication 13, ca- ractérisée en ce que lesdites tiges conformatrices courbes sont asymétriques.15 15 Machine de bombage selon la revendication 11 à 14, caractérisée en ce que lesdites tiges conformatrices sont des éléments tournants. 16 Machine de bombage selon la revendication 15, ca- ractérisée en ce que lesdits éléments tournants sont tronconiques au moins dans la zone d'appui des feuilles de verre. 17 Machine de bombage selon une des revendications 10 à 16, caractérisée par des éléments disposés au-dessus dudit lit de conformation, propres à aider au cheminement de la feuille de verre. 18 Machine de bombage selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée en ce que toutes les tiges conformatrices sont identiques. 19 Machine de bombage selon la revendication 18, ca- ractérisée en ce que les paliers des tiges conformatrices constituées par des rouleaux tronconiques sont portés par deux arceaux en arc de cercle. 20 Machine de bombage selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre deux caissons de soufflage de trempe dont les buses sont di- rigées entre les tiges conformatrices aval. 21 Machine de bombage selon l'une des revendications 9 à 20 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un convoyeur récepteur. 14 - 22 Machine de bombage selon l'une des revendications 9 à 21, caractérisée en ce que chaque rouleau est entraîné, par l'intermédiaire d'une transmission articulée, par une chaîne dont la rotation est commandée par une chaîne com- 5 mune à tous les rouleaux d'un même élément inférieur ou supérieur.