Brevet FR2876310A1 — publié le 20060414

DESCRIPTION L'invention concerne un moule de type à poinçon entrant, comprenant au moins une cavité dont la section correspond au contour du carreau à réaliser, au moins un tampon inférieur situé à l'intérieur de la cavité et ayant la forme de l'une des faces du carreau à réaliser, et des moyens pour régler la position du ou des tampons inférieurs dans leurs cavités respectives. De tels moules sont couramment utilisés par l'industrie de la céramique pour fabriquer des carreaux céramiques. Ces carreaux se caractérisent par la forme de leur contour, en général carrée, rectangulaire ou autre, et par leur épaisseur. Leur fabrication se fait dans des presses hydrauliques. Un moule est constitué en général d'une ou plusieurs cavités, par exemple trois alignées ou quatre disposées en carrée, au fond desquelles sont placés des tampons inférieurs. Tous les tampons d'un même moule sont solidaires d'un dispositif d'éjection qui peut être réglé pour ajuster la hauteur des tampons. Ces cavités sont remplies d'une poudre, puis des poinçons présentant sensiblement la forme de la cavité sont introduits sous pression dans les cavités pour comprimer la poudre. Lorsque le carreau de compose de deux couches de poudres différentes, la première couche de poudre est préparée, les poinçons font une première tombée, la seconde couche de poudre est préparée, les poinçons font une seconde retombée, puis la compression est effectuée. Les carreaux sont ensuite extraits des moules en poussant les tampons inférieurs vers le haut à l'aide du dispositif d'éjection. La position des tampons inférieurs dans les cavités dépend notamment de l'épaisseur du carreau à fabriquer. À chaque changement de tampons inférieurs, il faut arrêter la presse, descendre dans une fosse située en dessous de la presse et du moule pour ajuster la position des tampons en équilibrant l'ensemble pour que le poids et donc l'épaisseur de tous les carreaux soit conforme aux tolérances. Ce réglage se fait en contrôlant également l'horizontalité des tampons inférieurs. Il n'est pas rare qu'il faille plusieurs réglages successifs avant d'obtenir le réglage souhaité pour tous les tampons, la presse devant être remise en marche puis arrêtée entre chaque intervention. Ces divers essais de réglage nécessitent donc de nombreuses préséries qui génèrent des déchets importants qui vont au rebus. Du fait que les tampons sont solidaires les uns des autres, le réglage n'est pas toujours d'une grande précision. Les systèmes d'extraction des presses traditionnelles entraînent des vibrations importantes sur la mécanique. Ceci est dû aux fortes pressions exercées pour compresser la matière première. Les cadences importantes génèrent une usure des bougies d'extraction et des guides. II s'en suit une dégradation de l'efficacité du moule dans le temps. Le système traditionnel est très rigide dans la mesure où d'éventuels mouvements non contrôlés des axes de moulage peuvent compromettre la qualité des carreaux qui peuvent s'ébrécher dans les angles et les coins les plus fragiles durant la phase d'extraction. Par ailleurs, la compression se fait à des pressions très importantes pouvant atteindre 500 bars. La chute des tampons et la pression provoquent une détérioration rapide du socle inférieur du moule. Cette détérioration impose que le socle inférieur soit changé régulièrement, en général après environ un million de pressées, soit en temps normal après environ deux mois d'exploitation. Les socles inférieurs usés doivent être rectifiés ou régénérés, ce qui entraîne des coûts d'exploitation importants. À cela s'ajoute le temps d'arrêt de la machine. L'objectif de l'invention est d'améliorer le dispositif de réglage pour que ce réglage en hauteur des tampons soit plus facile, plus rapide et plus précis. Un autre objectif de l'invention est de protéger le socle inférieur d'une usure rapide pour augmenter la durée d'utilisation. Enfin, le moule de l'invention devra permettre une extraction des carreaux où les risques de détérioration soient diminués. L'objectif principal est atteint conformément à l'invention par le fait que chaque tampon inférieur est muni de ses propres moyens pour régler sa position, ces moyens pouvant être actionnés indépendamment les uns des autres de sorte que la hauteur de chaque tampon inférieur peut être réglée indépendamment de celle des autres tampons inférieurs. En munissant chaque tampon de ses propres moyens de réglage en hauteur, on garantit une plus grande précision du réglage de chacun des tampons qui ne sont plus solidaires d'un unique dispositif de réglage. II est notamment possible ainsi de choisir des hauteurs différentes pour les tampons d'un même moule, donc des épaisseurs différentes pour chaque carreau. Chaque tampon étant muni de ses propres moyens de réglage, il n'y a pas un réglage central de l'ensemble des tampons, comme dans l'état de la technique, mais un réglage individuel beaucoup plus simple et plus précis. Par ailleurs, en cas d'usure prématurée d'un des tampons seul celui-ci doit être réglé en hauteur ou changé. Ces mêmes moyens pour régler la hauteur du tampon inférieur peuvent également servir à pousser le tampon inférieur lors de l'extraction du carreau fini. Lorsque les carreaux sont finis, il suffit de pousser les tampons inférieurs à l'aide de leurs moyens de réglage respectifs jusqu'à ce que les carreaux soient extraits des moules. Les tampons n'étant plus solidaires d'un unique dispositif d'extraction, on diminue le risque d'endommagement des carreaux lors de l'extraction. Il est préférable qu'un tampon inférieur au moins ait un piston comme moyens pour régler sa hauteur, ledit piston étant placé de préférence entre le fond de la cavité et le tampon inférieur. Ainsi, chaque tampon inférieur est muni d'un piston qui réglera sa position exacte lors de la compression. Il est possible en réglant la pression hydraulique appliquée sur le piston de régler facilement la position exacte du tampon en fonction de l'épaisseur du carreau à réaliser. Lorsque le moule comporte plusieurs cavités munies d'un piston chacune, il est préférable que chaque piston soit commandé indépendamment des autres. Pour faciliter le retour du ou des pistons dans leurs différentes positions de travail, il est préférable d'utiliser des pistons à double effet. Ainsi en réglant la pression hydraulique de part et d'autre du piston, on permet une position très précise du piston et donc du tampon inférieur dans la cavité. Afin de protéger le socle inférieur d'une dégradation trop rapide due aux cycles répétés de compression à une grande pression et à la chute des tampons, il est préférable d'interposer un lit d'huile entre le tampon inférieur et le fond de la cavité. Ce lit d'huile évite le contact direct entre le tampon et le fond de la cavité. La durée de vie du socle inférieur est ainsi considérablement prolongée et peut atteindre plusieurs années au lieu des deux mois évoqués précédemment. Les coûts d'exploitation en sont diminués d'autant. Ce lit d'huile peut être constitué par l'huile servant à commander le piston. Dans ce cas, l'huile sera interposée entre le piston porteur du tampon inférieur et le fond de la cavité. Ce lit d'huile aura donc non seulement la fonction de protéger le socle inférieur, mais également celle de positionner et déplacer le piston et donc le tampon inférieur. Grâce au lit d'huile, on obtient en outre une meilleure répartition de la pression. On 5 parvient ainsi à un compactage uniforme des diverses surfaces du carreau, ce qui améliore la répartition de la pression sur la poudre formant le carreau. Les pistons ayant en général une forme circulaire, il est préférable de munir chaque piston de moyens de guidage pour empêcher un mouvement de rotation autour de son axe o de déplacement. En effet, une légère rotation du piston entraînerait une rotation identique du tampon inférieur qui alors ne pourrait plus coulisser correctement dans la cavité, ce qui provoquerait un blocage du système, voire même une détérioration du tampon ou d'une autre pièce du moule. De plus, le tampon n'étant plus exactement orienté, ses moulures éventuelles ne seraient plus positionnées correctement, et les carreaux produits ne seraient plus conformes. Afin de commander le positionnement et le déplacement des tampons inférieurs dans les cavités, il est prévu une unité de commande qui permet un réglage individuel ou groupé des moyens pour régler la position des tampons, par exemple des cylindres. Pour permettre de régler la position du ou des tampons, il est préférable de prévoir des moyens pour déterminer la position d'un ou plusieurs tampons et/ou cylindres dans les cavités correspondantes. Ces moyens pour déterminer la position du tampon ou du cylindre peuvent être constitués par un capteur numérique ou analogique, par exemple une règle électronique. II est préférable que la commande de chaque cylindre soit centralisée dans une unité de commande. Celle-ci pourra être programmée pour que le cylindre, et donc le tampon, soient déplacés vers le haut lors du retour du chariot de chargement en poudre. En effet, le chariot de chargement en poudre passe une première fois au-dessus de la cavité pour la remplir, puis il revient dans sa position de départ. Lors de ce retour, il est courant qu'il perde encore de la poudre de sorte que la première partie du moule est souvent plus remplie que la seconde. Pour éviter cet effet, il est possible de soulever le tampon pour que le chariot racle le tropplein lors de sa course de retour. La montée du tampon peut se faire de façon variable durant toute la course de retour. Le début de la remontée peut dépendre de l'effet de tassement recherché. L'invention est présentée ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation en référence 5 aux figures suivantes qui montrent: Figure 1: un schéma de principe du moule conforme à l'invention; Figure 2: une vue en coupe verticale à travers une cavité d'un moule conforme à l'invention; Figure 3: une vue de dessus d'un moule présentant trois cavités selon la figure 2; Le moule (1) est muni d'une ou plusieurs cavités (2) dont la section correspond au contour du carreau à fabriquer. Dans le cas de la figure 3, le moule est muni de trois cavités carrées alignées. Un tampon inférieur (3) coulisse verticalement dans la cavité (2). Ce tampon sert à former l'une des deux faces du carreau, par exemple la face inférieure. De sa position dans la cavité (2) lors du moulage dépend l'épaisseur finale du carreau. Un piston à double effet (4) à section circulaire est prévu pour déplacer et positionner ce tampon (3). La partie inférieure de la cavité dans laquelle se déplace le piston est cylindrique. La position du piston (4) dans le cylindre est contrôlée par la pression hydraulique régnant de part et d'autre du piston (4). Le tampon (3) est fixé au cylindre (4) par voie magnétique. Pour cela, une ou plusieurs bobines sont placées dans la ou les gorges circulaires (5) réalisées sur la face supérieure du piston (4). Quand un courant circule dans ces bobines, il se forme un champ magnétique qui attire le tampon (3) en le plaquant contre la face supérieure du piston (4). Le piston (4) étant circulaire, il est indispensable de l'empêcher de pivoter autour de son axe de déplacement pour que le tampon (3) ne pivote pas non plus, au risque de coincer le système ou de détériorer des pièces. Pour cela, deux guides verticaux (6) sont prévus de part et d'autre de l'axe central du piston (4). Ces guides verticaux (6) sont fixés au fond de la cavité (2). Le piston (4) présente des alésages (7) correspondants qui coulissent sur les guides verticaux (6) lorsque le piston (4) se déplace. Ces guides (6) pourront être réalisés en Permaglide et polytétrafluoréthylène chargé de bronze et auront par exemple une surface chromée afin d'assurer le mouvement parfait du piston (4). Afin de limiter l'encombrement, il a été choisi de placer ces guides (6) coaxiaux au piston (4) à l'intérieur de celui-ci. Cependant, d'autres solutions seraient possibles. L'ensemble qui guide le piston sera de préférence conçu pour offrir la plus grande résistance latérale aux poussées engendrées pendant le pressage. Les coussins de glissement seront de préférence choisis dans un matériau à haut coefficient de chargement pour garantir la fiabilité dans les applications plus lourdes. La section du piston sera calculée sur la base de la plus grande pression demandée pour réaliser un carreau. Un capteur de position (8) est associé à chaque tampon (3) ou à chaque piston (4) pour déterminer la position actuelle du tampon (3) et du piston (4). Ce capteur (8) peut être conçu pour qu'il détecte éventuellement l'usure du tampon (3), de sorte qu'il soit possible de corriger cette usure par une position légèrement plus élevée du piston (4) . Dans l'exemple présenté à la figure 1, il s'agit d'une règle électronique. Le piston est dimensionné de telle sorte qu'en position d'utilisation pour le pressage, il y ait toujours un lit d'huile (9) entre la face inférieure du piston (4) et le fond de la cavité (2). Ce lit d'huile permet une meilleure répartition des forces de compactage. Par ailleurs, le tampon (3) n'appuie plus directement sur le fond de la cavité (2) comme dans les moules de l'état de la technique. Le socle inférieur est donc beaucoup moins sollicité et se dégrade beaucoup moins rapidement que dans les dispositifs connus. Sa durée de vie en est considérablement allongée. Un dispositif de commande (10) centralise la commande individuelle ou groupée de l'ensemble des pistons du moule. La hauteur de chaque tampon dans sa cavité est fixée en fonction de l'épaisseur du carreau à réaliser. En fonction de ces données, le dispositif de contrôle déplace chaque tampon en agissant sur la pression hydraulique s'exerçant de part et d'autre du piston à double effet (4) correspondant. Le capteur de position (8) contrôle la position du piston (4) et donc du tampon (3). L'introduction de l'huile hydraulique dans le fond du cylindre s'effectue de préférence à travers un ou plusieurs trous coaxiaux aux guides verticaux (6). Cela permet un bon équilibre d'écoulement de l'huile même en fin de course. Toutes les sections des canalisations d'amenée de l'huile hydraulique seront dimensionnées pour limiter autant que possible les pertes de charge et permettre aux électrovannes proportionnelles de commander les séquences sans inertie additionnelle. On améliore ainsi les temps de réponse et la précision du système. L'huile hydraulique nécessaire pour le déplacement du piston (4) portetampon (3) est fournie par une centrale hydraulique (12) de la presse, commandée par le dispositif de commande (10). Le système de contrôle de pression est de préférence de type feedback électrique avec une valve/soupape proportionnelle. Le système de contrôle est géré par une informatique programmable intégrée au dispositif de commande (10) et permet de régler la position et la vitesse de déplacement des tampons (3) avec une grande précision. La mesure réalisée par le capteur de position (8) est transformée en signal analogique ou numérique proportionnel à la position du tampon (3) ou du cylindre (4). Ce signal permet au dispositif de commande (10) de régler la hauteur du cylindre (4) et donc du tampon (3) par l'intermédiaire de l'électrovanne proportionnelle. Les joints d'étanchéité peuvent être par exemple réalisés en Viton résistant aux hautes températures et aux hautes pressions. Les surfaces métalliques sont rectifiées dans des tolérances très précises. Elles garantissent la tenue de l'étanchéité même lors des pics de pression élevés qui apparaissent durant la phase de pressage. L'étanchéité hydraulique peut être assurée par des racleurs antipoussière qui garantissent l'étanchéité des surfaces en contact avec les particules de poussière / d'argile. Un soufflet (11) en vrai cuir, par exemple à trois plis, pourra assurer une protection supplémentaire contre la poussière. II est possible d'exercer une surpression de 0,2 bar à l'intérieur du soufflet de façon à garantir la propreté des parties critiques du moule. Le moule conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Les tampons (3) sont mis en position de compactage à la position adaptée à l'épaisseur du carreau à réaliser. Pour cela, le dispositif de commande (10) agit sur chacun des pistons (4) par l'intermédiaire des électrovalves proportionnelles, jusqu'à ce que les capteurs cle position (8) indiquent que la position souhaitée pour chacun des tampons (4) est atteinte. La poudre est versée dans la cavité par un chariot qui circule au-dessus du moule (1). Un poinçon déplacé par une presse hydraulique, non représentés, pénètre dans la cavité (2) en exerçant une pression pouvant atteindre 500 bars, voir plus. Il est parfois nécessaire de réaliser le carreau en compactant plusieurs couches successives à base de poudres différentes, par exemple une première couche d'une poudre relativement grossière suivie d'une seconde couche d'une poudre plus fine. Dans ce cas, le tampon est tout d'abord positionné en fonction de l'épaisseur de la première couche, la première poudre est versée et la première retombée est effectuée. Le tampon (3) est ensuite o abaissé en fonction de l'épaisseur de la seconde couche, la deuxième poudre est versée, puis la deuxième retombée est réalisée avant le compactage en lui-même. Une fois que le carreau est prêt, il est démoulé. Pour cela, l'unité de commande provoque le déplacement vers le haut du piston (4) et donc du tampon (3) jusqu'à ce que le carreau soit extrait. Dans cette étape aussi, le capteur de position (8) peut aider à commander la course du tampon (3) dans la cavité (2). L'unité de commande est programmable de telle sorte que toutes les positions possibles entre deux positions extrêmes puissent être choisies, aussi bien pour la position du tampon lors de la compression (donc pour le contrôle de l'épaisseur du carreau) que pour l'extraction du carreau fini. De même, il est possible de régler la vitesse du mouvement des tampons (3) en fonction du type de matériaux utilisé. Notamment, il est possible de régler la vitesse d'extraction de chaque carreau en fonction des besoins. On évite ainsi les tensions internes et la formation de microfissures sur les angles qui sont la cause principale des défauts des produits. Le moule conforme à l'invention résout une série de problèmes techniques intrinsèques liés à la phase de moulage et à la phase de démoulage des carreaux. Le nouveau moule permet d'éliminer le dispositif d'extraction qui était mécanique sous forme d'un bloc éjecteur. En effet, les cylindres peuvent remplir cette fonction. On élimine ainsi le coût élevé d'entretien des composants sujets à usure comme les guides et bougies ainsi que le système de fin de course qui demande un entretien régulier de la part des opérateurs. En outre, il n'est plus nécessaire de prévoir une fosse d'entretien sous la presse dans laquelle le personnel effectuait le réglage de la position des tampons. Le réglage de la hauteur des tampons est beaucoup plus précis et se fait pour chaque 5 tampon individuellement. Ce réglage est beaucoup plus rapide et ne nécessite pas l'arrêt de la presse. Il permet de diminuer les risques d'accident. Le moule de l'invention permet une gestion de tous les paramètres de chargement et la réalisation de tous les calculs nécessaires au bon fonctionnement de la presse grâce au 10 système de contrôle informatique mis en place. Les tampons bougent grâce aux cylindres hydrauliques parfaitement guidés. Ceci garantit le parfait chargement de la matière, un excellent moulage des carreaux et une bonne extraction de ceux-ci. Grâce au contrôle permanent des mouvements de toutes les pièces, les carreaux sont pressés uniformément. II en résulte une disparition des tensions internes et des microfissures sur les angles de carreaux qui sont la cause des défauts des produits. En cas d'usure précoce d'un tampon, il est possible de rie changer que celui-ci. De même, l'utilisation du lit d'huile diminue la vitesse de dégradation du socle inférieur qui peut servir beaucoup plus longtemps que dans les moules traditionnels. On peut ainsi réaliser de substantielles économies. Avec le nouveau système, on peut contrôler totalement la géométrie et l'épaisseur de 25 chaque carreau. Les moules peuvent ainsi être confiés aux mêmes moulistes qui pourront les reconditionner après leur période normale d'usage. Liste des références: 1 Moule 2 Cavité 3 Tampon inférieur 4 Piston à double effet Encoche pour bobine 6 Guide vertical 7 Alésage pour guide vertical 8 Capteur de position 9 Lit d'huile Dispositif de commande 5 11 Soufflet 12 Centrale hydraulique Revendications 1. Moule (1) de type à poinçon entrant, comprenant au rnoins une cavité (2) dont la section correspond au contour du carreau à réaliser, au moins un tampon inférieur (3) situé à l'intérieur de la cavité (2) et ayant la forme de l'une des faces du carreau à réaliser, et des moyens pour régler la position du ou des tampons inférieurs (3) dans leurs cavités (2) respectives, caractérisé en ce que chaque tampon inférieur (3) est muni de ses propres moyens (4) pour régler sa position, ces moyens (4) pouvant être actionnés indépendamment o les uns des autres de sorte que la position de chaque tampon inférieur (3) peut être réglée indépendamment de celle des autres tampons inférieurs (3). 2. Moule (1) de type à poinçon entrant selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un tampon inférieur (3) au moins a un piston (4) comme moyens pour régler sa position, ledit piston (4) étant placé de préférence entre le fond de la cavité (2) et le tampon inférieur (3). 3. Moule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les pistons (4) sont des pistons à double effet. 4. Moule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un lit d'huile (9) est interposé entre le tampon inférieur (3) et le fond de la cavité (2), de préférence entre la face inférieure du piston (4) et le fond de la cavité (2). 5. Moule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le lit d'huile (9) est constitué par l'huile servant à actionner le piston (4), appliquée du côté inférieur du piston (4). 6. Moule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 30 chaque piston (4) est muni de moyens de guidage (6, 7) pour empêcher un mouvement de rotation autour de son axe de déplacement. 7. Moule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens (8) sont prévus pour déterminer la position d'un ou plusieurs tampons (3) et/ou cylindres (4) dans les cavités (2) correspondantes. 8. Moule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité de commande (10) pour actionner individuellement ou par groupes les moyens pour régler la hauteur (4) d'un ou plusieurs tampons inférieurs (4). 9. Moule (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de o commande (10) est conçue pour déplacer vers le haut les moyens (4) pour régler la hauteur d'un ou plusieurs tampons inférieurs (3) lors du retour du chariot de chargement en poudre. 10. Moyens (4) pour régler la position d'un tampon inférieur (3) dans la cavité (2) d'un moule de type à poinçon entrant (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par un piston (4) de 'préférence conçu pour être placé entre le fond de la cavité (2) et le tampon inférieur (3).