Brevet FR2773507A1 — publié le 19990716

La présente invention concerne d'une façon générale le façonnage des bords de plaques de matériaux tels que du verre, des matériaux réfractaires et analogues. Habituellement, les plaques de verre se coupent par rompage selon une ligne de fracture privilégiée. La première opération suivant ce rompage consiste à façonner les bords rompus, d'une part pour rendre la plaque manipulable, et d'autre part le cas échéant pour lui donner un profil et/ou un aspect particulier. Dans ce but, il est classique de procéder à un meulage dans lequel la plaque est déplacée en translation dans une direction parallèle au bord à ouvrer, de telle sorte que ce dernier subisse l'action d'une meule, typiquement une meule diamantée, entraînée en rotation à l'aide d'un moteur électrique. Dans d'autres machines, la plaque est fixe et la meule est déplacée le long de son bord à ouvrer. On parlera ainsi à chaque fois de mouvement relatif entre la meule et la plaque. Des machines de meulage effectuant ces opérations possèdent différents degrés de perfectionnement, tels que le travail sur plusieurs bords simultanément, le travail sur un même bord avec plusieurs meules opérant l'une après l'autre mais en une seule passe, etc. Toutefois, la mise en ouvre de ces machines présente traditionnellement certaines contraintes en ce que la vitesse de déplacement relatif entre la plaque et la meule, la quantité de matière à enlever, etc., sont régies par certaines limites à ne pas dépasser, qui sont fonction notamment de la nature de la meule et de la puissance du moteur qui l'entraîne. Les meules sont généralement entraînées à une vitesse de rotation telle que leur vitesse périphérique de travail est de l'ordre de 30 m/s, ce qui est le cas typiquement avec une meule de 200 mm de diamètre entraînée à 3000 tours/minute. La puissance utilisée par le moteur est dans ce cas de l'ordre de 2 à 2,5 kW, et l'on peut alors réaliser, par exemple dans du verre de 8 mm d'épaisseur, des profondeurs de passe de l'ordre de 0,5 à 1 mm avec des vitesses de progression de l'ordre de 2 à 5 m/mn. En revanche, lorsque l'on souhaite travailler à des vitesses semblables sur des plaques de verre plus épaisses, ou encore lorsque l'on souhaite accroître la vitesse de progression des plaques, il est alors nécessaire de recourir à une succession de meules diamantées opérant en cascade au cours de la même passe et prenant chacune en charge une partie de la profondeur de verre à enlever, et l'on profite en général de la présence de cette succession de meules pour travailler avec des granulométries de meules de plus en plus fines, pour aboutir en fin de passe à un poli de surface satisfaisant. lorsque de surcroit on souhaite donner au bord de la plaque au cours de cette même passe un profil particulier, tel qu'un joint plat à arêtes abattues ou non, un joint de forme, notamment arrondi, ainsi qu'un état de surface transparent, alors il peut être nécessaire d'utiliser jusqu'à 15 à 18 meules en cascade. Ceci pose de nombreux problèmes. Tout d'abord, une proportion importante de l'énergie développée par le ou les moteurs d'entraînement se retrouve sous forme de chaleur, qu'il est nécessaire d'évacuer. Ceci est réalisé typiquement avec un important flux d'eau de refroidissement. Au cours du balayage des surfaces à refroidir, ce flux se charge de poussières de silice et de diamant, ce qui pose d'importants problèmes de recyclage. Ensuite, il est bien entendu que les machines équipées d'un tel nombre de meules sont beaucoup plus coûteuses et complexes. Une solution consistant à accroître la vitesse périphérique des meules permettrait a priori, en augmentant la quantité de matière enlevée par chaque meule, de réduire le nombre de meules et donc d'atténuer les problèmes précités. Elle pourrait permettre également, pour des profondeurs de passe données, d'accroître la vitesse de déplacement relatif entre la plaque et la meule, et donc la productivité de la machine. L'homme du métier s'attend toutefois à ce que ces avantages soient contrebalancés par une puissance des moteurs d'entraînement des meules qui devrait alors nécessairement être très sensiblement accrue, ce qui accroîtrait significativement le coût de la machine et créerait un surcroît d'échauffement au niveau de chaque meule. Or des essais effectués par le Demandeur ont permis de découvrir qu'en accroissant la vitesse de rotation d'une meule pour travailler à des profondeurs de passe plus importantes, le surcroît de puissance requis au niveau de son moteur d'entraînement était bien plus faible que ce à quoi on aurait pu normalement s'attendre. Ceci étant constaté, de travaux supplémentaires ont permis d'établir des règles permettant, pour des conditions opératoires données d'une meule, de déterminer la puissance motrice utile nécessaire pour cette meule. Ainsi la présente invention propose une machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre, de matériaux réfractaires et similaires, comprenant au moins une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale, un moteur d'entraînement de la meule en rotation, et des moyens pour effectuer un déplacement relatif entre un bord de la plaque et la meule, caractérisée en ce que la meule est entraînée en rotation à une vitesse tangentielle de la surface de travail égale ou supérieure à environ 110 m/s, en ce que la vitesse linéaire du déplacement relatif entre le bord de la plaque et la meule est égale ou supérieure à environ 8 m/mn, en ce que la profondeur de passe de la meule est d'environ 0,5 à 3 mm, et en ce que la meule est entraînée en rotation avec un moteur dont la puissance est voisine de la puissance théorique donnée par les relations suivantes: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,23.Vf - 0,006.Tg + 0,19.Ev b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0,76.Ap + 0,14.Vf - 0,02.Tg + 0,35.Ev + 0,003.Ve o PT est la puissance théorique exprimée en kW; Ap est la profondeur de passe en mm; Vf est la vitesse d'avance de la plaque en m/mn; Tg est la taille du grain de la meule en m; Ev est l'épaisseur de la plaque en mm; et Ve est la vitesse tangentielle de la surface de travail de la meule en m/s. Ainsi, grâce à la présente invention, on détermine la puissance du ou des moteurs à utiliser au plus juste, sans avoir à recourir à des marges de sécurité superflues, qui n'ont pour résultat que de grever le coût de revient de la machine. De façon préférée, lesdites relations sont les suivantes: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,014.Ap + 0,231.Vf - 0,006.Tg + 0,192.Ev - 0,001.Ve b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0,762.Ap + 0,145.Vf - 0,02.Tg + 0,353.Ev + 0,003.Ve. On observera ici que, dans le cas o la profondeur de la matière enlevée n'est pas uniforme sur l'épaisseur de la plaque (notamment lorsque l'on réalise un joint de forme), le coefficient Ap utilisé est une valeur moyenne, ou encore le résultat du calcul consistant à diviser l'aire de la section transversale de la matière enlevée, exprimée en mm2, par l'épaisseur Ev de la plaque exprimée en mm. Dans la pratique, face à un catalogue d'un fournisseur de moteurs de puissances standard données, on choisit le moteur dont la puissance est immédiatement supérieure à la puissance théorique calculée, en tenant compte en particulier de l'épaisseur maximale des plaques que doit traiter la machine. Dans la pratique également, on peut selon l'invention opérer avec une vitesse tangentielle de la surface de travail de l'ordre de 130 à 150 m/s, et en particulier de l'ordre de 140 m/s, et avec une vitesse linéaire de déplacement relatif entre la plaque et la meule pouvant dépasser 10 m/mn, et atteindre jusqu'à 20 m/mn. Etant donné la réduction de la puissance dissipée au cours des opérations de meulage, due à la réduction de la puissance des moteurs, on peut avantageusement prévoir des moyens de refroidissement de la zone façonnée constitués par des moyens de micropulvérisation de fluide de refroidissement, qui diminuent sensiblement les problèmes de recyclage rencontrés dans le cas d'un jet de liquide. Cette micropulvérisation s'effectue de façon optimale avec de l'air préalablement réfrigéré, à une température typiquement comprise entre -20 et -40 C. Par ailleurs, dans le cas d'un machine comportant une série de meules agissant en succession au cours d'une même passe, au moins la première meule est entraînée à une vitesse tangentielle de sa surface de travail égale ou supérieure à environ 110 m/s avec un moteur dont la puissance est voisine de ladite puissance théorique, tandis que les autres meules, opérant sur des profondeurs de passe moins importantes, peuvent avoir des vitesses plus faibles. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de sélection d'un moteur pour l'entraînement d'une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale dans une machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre, de matériaux réfractaires et similaires comprenant des moyens pour effectuer un déplacement relatif entre un bord de la plaque et la meule, caractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner un moteur dont la puissance est voisine d'une puissance théorique répondant aux relations précitées, avec une profondeur variant entre 0,5 à 3 mm, une vitesse de déplacement relatif entre plaque et meule égale ou supérieure à 8 m/mn, et une vitesse tangentielle de la surface de travail égale ou supérieure à environ m/s. Grâce à de telles caractéristiques, l'invention permet, par rapport aux machines de l'art antérieur: - de diminuer sensiblement le nombre de meules en cascade, et donc le nombre de broches dont la machine doit être équipée; - d'accroitre sensiblement la vitesse de défilement des plaques, et donc la productivité de la machine; - grâce à l'accroissement de la vitesse de rotation de la meule, d'améliorer sensiblement, pour une même granulométrie de meule, l'état de surface obtenu; - d'avoir malgré tout un prix de revient de la machine qui reste comparable à celui des machines traditionnelles, dans la mesure o la puissance des moteurs n'est pas démesurément augmentée comme on aurait pu s'y attendre. On va maintenant donner quelques exemples de machines réalisées conformément à la présente invention. A) Machine verticale destinée à réaliser des joints plats à arêtes abattues Les moyens d'entraînement vont les faire défiler les plaques (ou les meules, selon les cas) à une vitesse linéaire de 10 m/mn. Il est prévu quatre meules boisseau opérant en cascade au cours de la même passe, à savoir: - une meule d'ébauche de grain Tg égal à 181 m; - une meule dite meule résine de polissage de grain Tg égal à 20 ou 30pm; - deux meules pour les arêtes. On rappellera ici que, de façon bien connue de l'homme du métier, une meule " boisseau " est une meule dont la surface de travail est une surface annulaire orientée radialement par rapport à son axe de rotation, et située de préférence à proximité de la périphérie de la meule. On a traité avec cette machine des plaques de verre de différentes épaisseurs. 1) plaques de 19 mm La meule d'ébauche a été mise en oeuvre avec une vitesse de coupe (à savoir la vitesse tangentielle de sa surface de travail) de 140 m/s et une profondeur de passe de 1 mm. Elle a été entraînée avec un moteur d'une puissance utile de 4,75 kW sans que ne se posent de problèmes de défaut de puissance. La meule résine de polissage, opérant à la même vitesse de coupe mais sur une profondeur de passe de 0,15 mm, était entraînée de façon satisfaisante avec un moteur d'une puissance utile de 4 kW. On a finalement obtenu un bord de plaque avec une qualité " poli industriel ", et une seule passe avec une meule au cérium permet alors d'obtenir la qualité " poli brillant ". 2) Plaques de 5 mmr La meule d'ébauche possédait un grain de 91 im et une vitesse de coupe de 140 m/s, et opérait avec une profondeur de passe de 1 mm. Une puissance de moteur de 2,6 kW s'est avérée satisfaisante. 3) Plaques de 3 mm Les paramètres opératoires de la meule d'ébauche étant les mêmes que pour des plaques de 5 mm, une puissance de moteur de 2,2 kW s'est avérée suffisante. Naturellement, les choix de paramètres ci-dessus s'appliquent mutatis mutandis lorsque la machine est une machine bilatérale, c'est-à-dire opérant simultanément sur deux bords parallèles opposés de la plaque. B) Machine verticale (ou bilatérale) destinée à réaliser des joints ronds ou d'autres profils Une telle machine, opérant à une vitesse de plaque de 10 m/mn voire davantage, comporte deux meules à surface de travail périphérique, c'est-à-dire constituée par le bord circonférentiel de la meule, à savoir une meule d'ébauche et une meule de finition. Avec du verre de 5 mm d'épaisseur, on a utilisé une meule d'ébauche d'un grain de 126 uim opérant à une vitesse de coupe de 140 m/s et avec une profondeur de passe de 0,5 mm (valeur moyenne). Une puissance de moteur de 1,5 kW s'est trouvée satisfaisante. La meule de finition possédait un grain de 46 im, opérait à la même vitesse de coupe et sur une profondeur de passe de 0,1 mm. La puissance appropriée du moteur était de 1,5 kW également. C) Machine à biseauter, centre d'usinage pour joints de forme Ici encore, l'invention permet de travailler à des vitesses de coupe et des vitesses de déplacement de plaque élevées, les vitesses de coupe pouvant typiquement être comprises entre 110 et 150 m/s, la qualité de finition étant au moins identique, et la puissance moteur ne grevant pas le coût de revient de la machine. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus, et l'homme du métier saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. En particulier, elle s'applique aussi bien à des meules entrainées par moteur électrique qu'à des meules entraînées par toute autre forme d'énergie notamment hydraulique. En outre, l'invention s'applique non seulement au travail du verre, mais plus généralement au travail de tout matériau réfractaire ou similaire posant les mêmes problèmes que ceux présentés plus haut. il REVENDICATIONS 1. Machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre, de matériaux réfractaires et similaires, comprenant au moins une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale, un moteur d'entraînement de la meule en rotation, et des moyens pour effectuer un déplacement relatif entre un bord de la plaque et la meule, caractérisée en ce que la meule est entraînée en rotation à une vitesse tangentielle de la surface de travail égale ou supérieure à environ 110 m/s, en ce que la vitesse linéaire du déplacement relatif entre le bord de la plaque et la meule est égale ou supérieure à environ 8 m/mn, en ce que la profondeur de passe de la meule est d'environ 0,5 à 3 mm, et en ce que la meule est entraînée en rotation avec un moteur dont la puissance est voisine de la puissance théorique donnée par les relations suivantes: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,23.Vf - 0,006.Tg + 0,19.Ev b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0, 76.Ap + 0,14.Vf - 0,02.Tg + 0,35.Ev + 0,003.Ve o PT est la puissance théorique exprimée en kW; Ap est la profondeur de passe en mm; Vf est la vitesse d'avance de la plaque en m/mn; Tg est la taille du grain de la meule en unm; Ev est l'épaisseur de la plaque en mm; et Ve est la vitesse tangentielle de la surface de travail de la meule en m/s. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites relations sont les suivantes: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,014.Ap + 0,231. Vf - 0,006.Tg + 0,192.Ev - 0,001l.Ve b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0,762.Ap + 0,145.Vf - 0,02.Tg + 0,353.Ev + 0,003.Ve. 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la puissance du moteur d'entraînement est égale à une puissance standard immédiatement supérieure à la puissance théorique. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la vitesse tangentielle de la surface de travail est de l'ordre de 130 à 150 m/s, en particulier de l'ordre de 140 m/s. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la vitesse de déplacement relatif entre le bord de la plaque et la meule est de l'ordre de à 20 m/mn. 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement de la zone façonnée comprenant des moyens de micropulvérisation d'un fluide de refroidissement. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le fluide de refroidissement est de l'air réfrigéré. 8. Machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de meules agissant en succession au cours d'une même passe, et en ce qu'au moins la première meule est entraînée à une vitesse périphérique égale ou supérieure à environ 110 m/s avec un moteur dont la puissance est voisine de ladite puissance théorique. 9. Procédé de sélection d'un moteur pour l'entraînement d'une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale dans une machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre, de matériaux réfractaires et similaires comprenant des moyens pour effectuer un déplacement linéaire relatif du bord de la plaque et de la meule, caractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner un moteur dont la puissance est voisine d'une puissance théorique répondant à la relation suivante: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,23.Vf - 0, 006.Tg + 0,19.Ev b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0,76.Ap + 0,14.Vf - 0,02.Tg + 0,35.Ev + 0,003.Ve o PT est la puissance théorique exprimée en kW; Ap est la profondeur de passe en mm, ladite profondeur étant d'environ 0,5 à 3 mm; Vf est la vitesse d'avance de la plaque en m/mn, ladite vitesse étant égale ou supérieure à 8 m/mn; Tg est la taille du grain de la meule en pm; Ev est l'épaisseur de la plaque en mm; et Ve est la vitesse tangentielle de la surface de travail de la meule en m/s, ladite vitesse étant égale ou supérieure à environ 110 m/s. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites relations sont les suivantes: a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau: PT = 0,014.Ap + 0,231.Vf - 0,006.Tg + 0,192. Ev - 0,001.Ve b) cas d'une meule à surface de travail périphérique: PT = 0,762.Ap + 0,145.Vf - 0,02.Tg + 0,353.Ev + 0,003.Ve. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et , caractérisé en ce qu'on choisit, parmi un ensemble de moteurs de puissance imposée, le moteur dont la puissance est immédiatement supérieure à la puissance théorique.