EP0930129B1 - Machine de façonnage de bords de plaques de verre ou analogue - Google Patents
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- B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor
- B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground
- B24B9/06—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
- B24B9/08—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain of glass
- B24B9/10—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain of glass of plate glass
Definitions
- the present invention relates generally shaping the edges of plates of materials such as glass and the like (see for example US-A-4,434,582).
- the glass plates are cut by rupture along a privileged fracture line.
- the first operation following this breaking consists in shaping the broken edges, on the one hand to make the plate manipulable, and on the other hand if necessary for him give a particular profile and / or appearance.
- the grinding wheels are generally driven at a rotational speed such as their peripheral speed working time is around 30 m / s, which is the case typically with a 200 mm diameter grinding wheel driven at 3000 rpm.
- the power used by the motor is in this case of the order of 2 to 2.5 kW, and we can then realize, typically in glass thicknesses of 8 mm and more, pass depths of the order of 0.5 to 1 mm with progression speeds of the order of 2 to 5 m / min.
- pass depths typically in glass thicknesses of 8 mm and more, pass depths of the order of 0.5 to 1 mm with progression speeds of the order of 2 to 5 m / min.
- edge of the plate when in addition we want to give the edge of the plate during this same passes a profile particular, such as a flat joint with knocked down edges or no, a shaped joint, in particular rounded, as well as a transparent surface finish, then it can be necessary to use up to 11 to 15 cascading wheels.
- the present invention provides a machine for shaping, in particular of profiling, of the edges of plates of glass and the like, comprising at least one grinding wheel circumferential or radial work surface, a wheel drive motor in rotation, and means for effecting a relative movement between a edge of the plate and the grinding wheel, characterized in that the grinding wheel is rotated at a speed tangential of the work surface equal or greater at around 110 m / s, in that the depth of the pass grinding wheel is about 0.2 to 3 mm, and in that the speed linear of the relative displacement between the edge of the plate and the grinding wheel is greater than about 8 m / min and chosen according to the depth of the pass.
- the coefficient Ap used is an average value, or still the result of the calculation consisting in dividing the area of the cross section of the removed material, expressed in mm 2 , by the thickness Ev of the plate expressed in mm.
- the invention operate with a tangential speed of the working surface greater than or equal to approximately 130 m / s, and in particular of the order of 140 m / s, and with a linear speed of relative movement between the plate and the grinding wheel which can exceed 10 m / min, and reach up to 20 m / min and even more.
- This micro-spraying is carried out in a way optimal with air previously refrigerated, at a temperature typically between -20 and -40 ° C.
- the first wheel is driven to an equal tangential speed of its working surface or more than about 110 m / s with an engine whose power is close to said theoretical power, while the other grinding stones, operating on depths less important, can have speeds weaker.
- the invention proposes a method of selecting an engine for training a wheel with a circumferential working surface or radial in a shaping machine, in particular of profiling, edges of glass plates and the like comprising means for carrying out a movement relative between an edge of the plate and the grinding wheel, characterized in that it consists in selecting an engine whose power is close to a theoretical power responding to the above relationships, with depth varying between 0.2 to 3 mm, a speed of movement relative between plate and grinding wheel equal to or greater than 8 m / min, and a tangential speed of the surface of work equal to or greater than about 110 m / s.
- the training means will make them scroll plates (or grindstones, as appropriate) at a speed linear of 10 m / min or more.
- a "bushel” wheel is a wheel whose work surface is an annular surface oriented radially with respect to its axis of rotation, and preferably located near the periphery of the wheel.
- the roughing wheel with a grain of 126 ⁇ m has been put used with a cutting speed (i.e. the speed tangential of its working surface) of 140 m / s and a pass depth of 1 mm.
- the roughing wheel had a grain of 91 ⁇ m and a cutting speed of 140 m / s, and operated with a pass depth of 1 mm. Engine power of 2.6 kW proved to be satisfactory.
- the operating parameters of the roughing wheel being the same as for 5 mm plates, a 2.2 kW motor power has been found to be sufficient.
- Such a machine operating at a speed of scrolling of 10 m / min or more, had two grinding wheels with peripheral working surface, i.e. formed by the circumferential edge of the grinding wheel, know a roughing wheel and a finishing wheel.
- the finishing wheel had a grain of 46 ⁇ m, operated at the same cutting speed and over a depth 0.1 mm pass. Appropriate engine power was also 1.5 kW.
- the invention makes it possible to work on cutting speeds and moving speeds of high plate, cutting speeds typically be between 110 and 180 m / s, the quality of finish being at least identical, and engine power not encumbering the cost of the machine.
- the invention applies not only to glass work, but more generally the work of any similar material posing the same problems as those presented above.
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Description
La présente invention concerne d'une façon générale
le façonnage des bords de plaques de matériaux tels que
du verre et similaires (voir par example US-A-4 434 582).
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, entraínée 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 oeuvre 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'entraíne.
Les meules sont généralement entraínées 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
entraínée 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,
typiquement dans des épaisseurs de verre de 8 mm et plus,
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. Par
exemple, dans du verre de 19 mm d'épaisseur, on peut
obtenir une profondeur de passe de 0,8 mm avec une
vitesse de progression d'environ 3,5 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 accroítre 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 surcroít 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 11 à 15 meules en cascade.
Ceci pose de nombreux problèmes.
Tout d'abord, une proportion importante de
l'énergie développée par le ou les moteurs d'entraínement
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 et de pollution.
Ensuite, il est bien entendu que les machines
équipées d'un tel nombre de meules sont beaucoup plus
coûteuses et complexes.
Le fait d'accroítre la vitesse périphérique des
meules pourrait permettre 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'accroítre la vitesse de
déplacement relatif entre la plaque et la meule, et donc
la productivité de la machine.
L'homme du métier s'attendra toutefois à ce que ces
avantages soient contrebalancés par une puissance des
moteurs d'entraínement des meules qui devrait alors
nécessairement être très sensiblement accrue, ce qui
accroítrait significativement le coût de la machine et
surtout créerait au niveau de chaque meule un surcroít
d'échauffement inacceptable en pratique.
Or des essais effectués par le Demandeur ont permis
de découvrir que sous certaines conditions,
l'accroissement de la vitesse de rotation d'une meule
pour travailler à des profondeurs de passe plus
importantes conduisait à un surcroít de puissance requis
au niveau de son moteur d'entraínement qui était bien
plus faible que ce à quoi on aurait pu normalement
s'attendre, et les échauffements constatés restaient
acceptables.
Ainsi la présente invention propose une machine de
façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques
de verre et similaires, comprenant au moins une meule à
surface de travail circonférentielle ou radiale, un
moteur d'entraínement 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 entraínée en rotation à une vitesse
tangentielle de la surface de travail égale ou supérieure
à environ 110 m/s, en ce que la profondeur de passe de la
meule est d'environ 0,2 à 3 mm, et en ce que la vitesse
linéaire du déplacement relatif entre le bord de la
plaque et la meule est supérieure à environ 8 m/mn et
choisie en fonction de la profondeur de passe.
Par exemple, pour reprendre l'exemple cité d'un
verre de 19 mm avec une profondeur de passe de 0,8 mm, on
peut atteindre grâce à la présente invention (avec une
meule de même grain) une vitesse de déplacement relatif
égale ou supérieure à 10 m/mn.
Plus généralement, on a constaté que grâce à la
présente invention, on pouvait multiplier par trois ou
même davantage la vitesse de défilement, pour un grain de
meule, une épaisseur de verre et une profondeur de passe
données.
Partant de ceci, des 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 de préférence la meule est entraínée en
rotation avec un moteur dont la puissance est voisine de
la puissance théorique donnée par les relations
suivantes :
- 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 µm ;
- 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.
Grâce à cet aspect de 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 :
On observera ici que, dans le cas où 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 supérieure ou égale à environ 130 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 et même encore davantage.
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 entraínée 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'entraínement
d'une meule à surface de travail circonférentielle ou
radiale dans une machine de façonnage, notamment de
profilage, des bords de plaques de verre 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 0,2 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 110 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'accroítre sensiblement la vitesse de défilement des plaques, et donc la productivité de la machine ; typiquement, comme on l'a indiqué plus haut, cette vitesse de défilement peut être multipliée par trois ou même davantage par rapport aux conditions de travail classiques ;
- 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 où 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.
Les moyens d'entraínement vont les faire défiler
les plaques (ou les meules, selon les cas) à une vitesse
linéaire de 10 m/mn ou plus.
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 126 µm ;
- une meule dite meule de finition de grain Tg égal à 46 µm ;
- 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.
La meule d'ébauche d'un grain de 126 µm 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 entraínée avec un moteur d'une puissance
utile de 4,75 kW sans que ne se posent de problèmes de
défaut de puissance.
La meule de finition d'un grain de 46 µm, opérant à
la même vitesse de coupe mais sur une profondeur de passe
de 0,15 mm, était entraínée de façon satisfaisante avec
un moteur d'une puissance utile de 4 kW, avec une vitesse
de défilement qui peut être supérieure à 10 m/mn.
On a finalement obtenu un bord de plaque avec une
qualité « poli industriel » à partir duquel, en une seule
passe à vitesse de défilement plus faible, on peut alors
obtenir avec une meule au cérium la qualité « poli
brillant ».
La meule d'ébauche possédait un grain de 91 µm 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.
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.
Une telle machine, opérant à une vitesse de
défilement de 10 m/mn voire davantage, comportait 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 µm 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 µm,
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.
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 180 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 entraínées par moteur électrique qu'à des meules
entraínées 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 similaire posant les mêmes problèmes que
ceux présentés plus haut.
Claims (12)
- Machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre et similaires, comprenant au moins une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale, un moteur d'entraínement 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 entraínée en rotation à une vitesse tangentielle de la surface de travail égale ou supérieure à environ 110 m/s, en ce que la profondeur de passe de la meule est d'environ 0,2 à 3 mm, et en ce que la vitesse linéaire du déplacement relatif entre le bord de la plaque et la meule est supérieure à environ 8 m/mn et choisie en fonction de la profondeur de passe.
- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la meule est entraínée en rotation avec un moteur dont la puissance est voisine de la puissance théorique donnée par les relations suivantes :oùa) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau :b) cas d'une meule à surface de travail périphérique :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 µm ;Ev est l'épaisseur de la plaque en mm ; etVe est la vitesse tangentielle de la surface de travail de la meule en m/s.
- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites relations sont les suivantes :a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau :b) cas d'une meule à surface de travail périphérique :
- Machine selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la puissance du moteur d'entraínement est égale à une puissance standard immédiatement supérieure à la puissance théorique.
- Machine selon l'une des revendications 2 à 4, 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 entraínée à une vitesse périphérique égale ou supérieure à environ 110 m/s avec un moteur dont la puissance est voisine de ladite puissance théorique.
- Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la vitesse tangentielle de la surface de travail est supérieure ou égale à environ 130 m/s, en particulier de l'ordre de 140 m/s.
- Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la vitesse de déplacement relatif entre le bord de la plaque et la meule est supérieure à environ 10 m/mn.
- Machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement de la zone façonnée comprenant des moyens de micropulvérisation d'un fluide de refroidissement.
- Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que le fluide de refroidissement est de l'air réfrigéré.
- Procédé de sélection d'un moteur pour l'entraínement d'une meule à surface de travail circonférentielle ou radiale dans une machine de façonnage, notamment de profilage, des bords de plaques de verre 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 :oùa) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau :b) cas d'une meule à surface de travail périphérique :PT est la puissance théorique exprimée en kW ;Ap est la profondeur de passe en mm, ladite profondeur étant d'environ 0,2 à 3 mm ;Vf est la vitesse d'avance de la plaque en m/mn, ladite vitesse étant supérieure à 8 m/mn ;Tg est la taille du grain de la meule en µm ;Ev est l'épaisseur de la plaque en mm ; etVe 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.
- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites relations sont les suivantes :a) cas d'une meule à surface de travail radiale dite meule boisseau :b) cas d'une meule à surface de travail périphérique :
- Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, 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.
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