Brevet FR3121138A1 — publié le 20220930

Dispositif de pressage pour déplacer un outil de formage (18) dans un article en verre malléable, comprenant : un vérin frontal (1), avec un premier piston (31) et une tige (16) sur laquelle est monté l’outil de formage, le vérin frontal comprenant une première chambre (41) et une deuxième chambre (42), la première chambre étant agencée, par rapport au piston, du côté de la tige et la deuxième chambre étant à l’opposé, une enceinte de transfert (2), comprenant une troisième chambre (43) et une quatrième chambre (44), les deuxième et troisième chambres étant des volumes hydrauliques, contenant ensemble un volume prédéfini de fluide non compressible, reliées entre elles par un dispositif de liaison hydraulique (7) comprenant un limiteur de débit (71), les première et quatrième chambres étant des volumes pneumatiques, chacune pouvant être reliée à un orifice d’un distributeur pneumatique de commande. Figure pour l’abrégé : figure 3 ACTIONNEUR DE COMMANDE DE POINCON POUR FORMER UN ARTICLE EN VERRE L'invention se rapporte à un équipement et un procédé de fabrication d'un article en verre. On s’intéresse particulièrement aux articles du type flacon ou pot, notamment ceux destinés à contenir des produits cosmétiques ou des produits de parfumerie. On inclut aussi la fabrication de bouchons en verre dans le périmètre d’intérêt considéré ici. Contexte et Art Antérieur Dans les usines verrières, il est connu les machines dites « IS », dénommées d’après certains de leurs inventeurs « Ingle & Smith ». Une telle machine IS comprend un côté ébaucheur et un côté finisseur avec un bras manipulateur qui permet de transférer les ébauches d’article en verre par retournement depuis le côté ébauche vers le côté finisseur. Sur le premier poste (ébauche) on agit par le dessous, pour retourner ensuite l’article et souffler depuis le haut. Habituellement, on utilise soit un procédé dit « Blow – blow » soit un procédé dit « Press – Blow ». Dans le procédé dit « Blow – blow » on forme l’ébauche par soufflage, alors que dans le procédé dit « Press – blow » on forme l’ébauche par montée d’un poinçon de formage dans l’article à former. Le poinçon est déplacé par un vérin pneumatique. Par ailleurs, toutes les commandes de la machine IS étant usuellement de type pneumatique, et pour certains mouvements de pressage, notamment la montée du poinçon précité, il s’avère difficile de trouver un réglage optimum de débit pour obtenir la vitesse de mouvement souhaitée. La répétabilité correcte du formage du verre dépend des conditions de température et de vitesse de pressage. La commande par vérin pneumatique présente des dispersions et sensibilité à divers paramètres (température, pression de distribution d’air, dispersions sur les limiteurs). Il est donc apparu un besoin proposer une solution pour mieux maîtriser la vitesse de déplacement du poinçon de pressage dans les machines de formage des articles en verre. A cet effet, il est proposé un dispositif de pressage pour déplacer un outil de formage dans un article en verre dans un état malléable, comprenant : - un vérin frontal (1), avec un premier piston et une tige sur laquelle est monté l’outil de formage, le vérin frontal comprenant une première chambre (i.e. un volume intérieur délimité par des parois dont au moins l’une est mobile) et une deuxième chambre, la première chambre étant agencée, par rapport au piston, du côté de la tige et la deuxième chambre étant agencée à l’opposé par rapport au premier piston, - une enceinte de transfert (dite de compensation), comprenant une troisième chambre et une quatrième chambre, - les deuxième et troisième chambres étant des volumes hydrauliques, à savoir contenant ensemble un volume prédéfini de fluide non compressible (i.e. un liquide ou un fluide substantiellement incompressible), et reliées fluidiquement entre elles par dispositif de liaison hydraulique (7), le dispositif de liaison hydraulique comprenant un limiteur de débit (71), - les première et quatrième chambres étant des volumes pneumatiques, à savoir contenant de l’air, chacune des chambres étant reliée fluidiquement à un orifice d’un distributeur pneumatique de commande. On note que le fluide non compressible peut être de l’huile ou de l’eau savonneuse, sans exclure d’autres liquides. On note que l’outil de formage peut être un poinçon de matriçage, un outil de pressage, ou généralement tout outil venant en contact avec le verre malléable. L’outil de formage peut avoir une forme mâle ou femelle ou bien même avoir des parties concaves et convexes. Grâce aux dispositions énoncées, avantageusement on maitrise la vitesse d’avance de l’outil de formage dans l’article en verre, c’est en effet le limiteur de débit hydraulique qui fixe la vitesse d’avance de l’outil de formage de matriçage. En pratique, le premier vérin ainsi que l’enceinte de transfert comprennent chacun du liquide et de l’air de part et d’autre de leur piston. On note que l’enceinte de transfert peut être équipée d’un piston ou non (auquel cas nous avons un piston virtuel formé par la limite entre le liquide et l’air dans l’enceinte de transfert), le terme ‘chambre’ doit être pris ainsi au sens large. Pour faire sortir l’outil de formage de matriçage, on applique une source de pression d’air à la quatrième chambre (celle-ci est pneumatique) dont le volume augmente, et corrélativement le volume de la troisième chambre diminue. Le volume de liquide qui est chassé de la troisième chambre et rentre, via le limiteur, dans la deuxième chambre située dans le vérin frontal. L’augmentation du volume de liquide dans la deuxième chambre pousse le piston de manière à faire sortir la tige ainsi que l’outil de formage. Corrélativement on autorise l’échappement de l’air de la première chambre vers le distributeur pneumatique. Pour la manœuvre inverse, on relie la quatrième chambre à l’échappement et on applique une source de pression d’air à la première chambre. Les phénomènes inverses se produisent. Ceci provoque la rentrée de l’outil de formage. Dans le contexte d’une machine IS, on peut utiliser ce dispositif : - coté ébauche en pressant par le dessus - coté ébauche en pressant par le dessous - coté finition. Dans divers modes de réalisation de l’invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes, prises isolément ou en combinaison. Selon un aspect, pour faire sortir l’outil de formage, on applique une source de pression d’air à la quatrième chambre et on relie la première chambre à l’échappement, et inversement pour faire rentrer l’outil de formage, on relie la quatrième chambre à l’échappement et on applique une source de pression d’air à la première chambre. Ceci forme une commande simple et qui s’intègre très facilement dans le cadre d’un machine IS où les commandes sont majoritairement pneumatiques. Selon un aspect, on prévoit un clapet de roue libre (72) agencé en parallèle du limiteur de débit. Moyennant quoi on obtient une rentrée du piston rapide. Le clapet de roue libre bloque le liquide depuis la troisième chambre vers la deuxième chambre, mais laisse passer le liquide depuis la deuxième chambre vers la troisième chambre La rentrée de l’outil de formage, est plus rapide que la sortie de l’outil de formage pour laquelle le limiteur agit. En effet dans le sens de la rentrée, le clapet de roue libre bypasse le limiteur. Par exemple la rentrée de l’outil de formage est au moins deux fois plus rapide que la sortie. Selon un aspect, on prévoit que le limiteur de débit est un limiteur réglable. On peut avoir ainsi un ajustement en fonction de la campagne de production et/ou de l’article à former. La vitesse plafonnée peut être ajustée en fonction de la mise au point de la production. Selon un aspect, le vérin frontal comprend un premier orifice (11) en communication avec une extrémité avant de la première chambre du vérin frontal, et un deuxième orifice (12) en communication avec une extrémité arrière de la deuxième chambre du vérin frontal. On dispose ainsi d’une course maximum pour le premier piston, par rapport à l’encombrement longitudinal du vérin. Selon un aspect, il est prévu pour l’enceinte de transfert, un premier port (21) agencé à une extrémité coté pneumatique un deuxième port (22) agencé à une extrémité coté hydraulique. Ainsi on optimise de l’encombrement du dispositif pour une course donnée. Selon un aspect, le dispositif de liaison hydraulique relie le deuxième orifice (12) au deuxième port (22). Selon un aspect, le dispositif peut comprendre en outre un distributeur, et de préférence le distributeur est pneumatique de type inverseur 5/2. Il s’agit d’un composant courant, fiable et bon marché. Selon un aspect, le distributeur est électropneumatique. Ceci permet une commande automatique du procédé de pressage. Selon un aspect, le vérin frontal et l’enceinte de transfert peuvent être disposés coté-à-coté. Selon un aspect, le vérin frontal peut être disposé au-dessus d’un moule dans lequel est formé l’article à former. Selon un aspect, le vérin frontal peut être disposé au-dessous d’un moule dans lequel est formé l’article à former. Selon un aspect, le vérin frontal peut être cylindrique et présenter un premier diamètre utile (D1), et l’enceinte de transfert peut être cylindrique et présenter un deuxième diamètre utile (D2). Selon un aspect, on peut avoir des diamètres identiques autrement dit D1 = D2. Selon un aspect alternatif, on peut avoir le premier diamètre D1 différent du deuxième diamètre D2. Ceci permet un effet d’amplification de course ou bien de réduction de course avec amplification d’effort. Selon un aspect le vérin frontal et possiblement l’enceinte de transfert sont montés sur un bras déplaçable, au moins en rotation et possiblement en translation verticale. Selon un aspect, dans l’enceinte de transfert il est prévu un deuxième piston (32) qui sépare la troisième chambre (43) de la quatrième chambre (44). Selon un aspect, la liaison hydraulique (7) peut comprendre un boitier unique incluant le limiteur de débit et le clapet anti-retour. Selon un aspect, il est prévu une conduite hydraulique reliant le deuxième orifice (12) au boitier contenant le limiteur et une autre conduite hydraulique reliant le boitier contenant le limiteur au deuxième port (22). Selon un aspect, le vérin frontal et l’enceinte de transfert peuvent être disposés coté-à-coté mais avec une répartition hydraulique/pneumatique inversée, et la liaison hydraulique (7) étant alors agencée en diagonale entre le deuxième orifice et le deuxième port. Selon une autre solution proposée, alternative à celle présentée précédemment, il est considéré un vérin électrique. Le vérin électrique permet aussi de contrôler précisément la vitesse de sortie de l’outil de formage. Selon un aspect, il est prévu de commander, à partir d’une unité de commande configurée pour commander le vérin électrique, un profil de vitesse prédéterminée et une course prédéfinie pour la sortie contrôlée de l’outil de formage. Selon un aspect, le vérin électrique peut être monté sur un bras déplaçable, au moins en rotation et possiblement en translation verticale, afin d’être amené dans l’axe du moule et au plus près de la paraison à former. Selon un aspect, le vérin électrique peut être disposé au-dessus d’un moule dans lequel est formé l’article à former. Selon un aspect, le vérin électrique peut être disposé au-dessous d’un moule dans lequel est formé l’article à former. Description des figures D’autres aspects, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation de l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif. L’invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la représente schématiquement un exemple d’actionneur de commande pour déplacer un poinçon de formage dans un article en verre, dans une configuration de retrait du poinçon. - la est analogue à la et représente schématiquement le même exemple d’actionneur mais ici dans une configuration de sortie du poinçon. - la est analogue à la et représente schématiquement le même exemple d’actionneur dans une configuration de position intermédiaire du poinçon. - la représente schématiquement un autre exemple d’actionneur, dans lequel l’enceinte de transfert est située au-dessus et dans le même axe que le vérin frontal, avec de plus une variante sans piston physique dans l’enceinte de transfert. - la représente schématiquement un autre mode de réalisation concernant l’agencement spatial. - la représente schématiquement un autre mode de réalisation d’un actionneur sous forme d’un vérin électrique. - la représente schématiquement un autre exemple d’actionneur, qui illustre des variantes comme la sortie du poinçon de matriçage vers le haut (au lieu de vers le bas dans les exemples précédents), ainsi que la variante d’une section différente pour le vérin frontal par rapport celle de l’enceinte de transfert. - la représente schématiquement en vue de dessus le vérin frontal et l’enceinte de transfert monté sur un bras rotatif au-dessus d’un moule ébaucheur. - la représente un chronogramme illustrant un cycle de pressage par sortie du poinçon de formage dans un article en verre. - la représente un logigramme illustrant les étapes impliquées dans une configuration du type de celle que l’on trouve sur une machine IS côté moule ébaucheur. - la représente schématiquement le schéma pneumatique avec un distributeur pneumatique de type 5/2. - la représente un exemple de réalisation d’un limiteur/réducteur de débit unidirectionnel. 1 . Dispositif de pressage pour déplacer un outil de formage (18) dans un article en verre dans un état malléable, comprenant : - un vérin frontal (1), avec un premier piston (31) et une tige (16) sur laquelle est monté l’outil de formage (18), le vérin frontal comprenant une première chambre (41) et une deuxième chambre (42), la première chambre (41) étant agencée, par rapport au piston, du coté de la tige et la deuxième chambre (42) étant agencée à l’opposé par rapport au piston, - une enceinte de transfert (2), comprenant une troisième chambre (43) et une quatrième chambre (44), - les deuxième et troisième chambres (42,43) étant des volumes hydrauliques, contenant ensemble un volume prédéfini de fluide non compressible, et reliées fluidiquement entre elles par dispositif de liaison hydraulique (7), le dispositif de liaison hydraulique comprenant un limiteur de débit (71), - les première et quatrième chambres (41,44) étant des volumes pneumatiques, chacune pouvant être reliée à un orifice d’un distributeur pneumatique de commande (14). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel pour faire sortir l’outil de formage de matriçage, on applique une source de pression d’air à la quatrième chambre et on relie la première chambre à l’échappement, et inversement pour faire rentrer l’outil de formage, on relie la quatrième chambre à l’échappement et on applique une source de pression d’air à la première chambre. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel il est prévu un clapet de roue libre (72) agencé en parallèle du limiteur de débit, pour obtenir une rentrée du piston rapide. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le limiteur de débit (71) est un limiteur réglable. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le vérin frontal (1) comprend un premier orifice (11) en communication avec une extrémité avant de la première chambre du vérin frontal, et un deuxième orifice (12) en communication avec une extrémité arrière de la deuxième chambre du vérin frontal. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel il est prévu pour l’enceinte de transfert (2), un premier port (21) agencé à une extrémité coté pneumatique un deuxième port (22) agencé à une extrémité coté hydraulique, et le dispositif de liaison hydraulique (7) relie le deuxième orifice (12) au deuxième port (22). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un distributeur et dans lequel le distributeur est pneumatique et de type inverseur. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le vérin frontal (1) et l’enceinte de transfert (2) sont disposés coté-à-coté. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le vérin frontal (1) est cylindrique et présente un premier diamètre utile (D1), et l’enceinte de transfert (2) est cylindrique et présente un deuxième diamètre utile (D2). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le vérin frontal (1) et possiblement l’enceinte de transfert (2) sont montés sur un bras déplaçable, au moins en rotation et possiblement en translation verticale. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel dans l’enceinte de transfert (2) il est prévu un deuxième piston (32) qui sépare la troisième chambre (43) de la quatrième chambre (44). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel la liaison hydraulique (7) comprend un boitier unique incluant le limiteur de débit (71) et le clapet anti-retour (72).