BE1016068A3 - Dispositif de manipulation de bord de r uban de verre flotte, et installation mettant en oeuvre un tel dispositif. - Google Patents

Abstract

Dispositif de manipulation de bord de ruban de verre pâteux en déplacement sur un liquide dans une chambre de flottage, comprenant une molette de bord (1), montée à une extrémité distale d'une lance de transmission (2) présentant un axe longitudinal (3) autour duquel elle est capable d'effectuer un mouvement de rotation, un canon (4) présentant une cavité axiale à travers laquelle passe la lance de transmission (2), des moyens de support (5) qui supportent le canon (4) de manière à permettre un déplacement longitudinal de celui-ci par rapport à ces moyens de support, le long de l'axe longitudinal (3) susdit de la lance, un premier moteur d'entraînement (8) qui est monté de manière à pouvoir entraîner en rotation la lance de transmission (2), et un deuxième moteur d'entraînement (18) qui est monté de manière à pouvoir entraîner le canon (4) dans son déplacement longitudinal.

Description

  "Dispositif de manipulation de bord de ruban de verre flotté, et installation mettant en oeuyre un tel dispositif
La présente invention est relative à un dispositif de manipulation de bord de ruban de verre pâteux en déplacement sur un liquide dans une chambre de flottage.
Ce dispositif est généralement installé en bordure d'un bain d'étain en fusion sur lequel du verre pâteux à environ 1000[deg.]C est déversé en continu de manière à le laisser flotter, s'étaler et obtenir l'épaisseur souhaitée avant que le ruban de verre ne subisse à la sortie du bain les traitements thermiques de l'étenderie.
Le processus est continu en ce sens que, de la sortie du four, là où se déverse le verre dans le bain d'étain, à la ligne de découpe du verre, il n'y a qu'un seul et même ruban de verre à des températures et à des états différents.
Les propriétés (température,

   viscosité, densité,...) du verre et de l'étain sont telles que, dans les conditions habituelles de production, le verre flotte et s'étale à une épaisseur d'environ 5,5 mm, appelée épaisseur naturelle. Les dispositifs de bord ont pour but de modifier les forces d'équilibre du ruban de verre flottant, afin de modifier et d'ajuster à souhait l'épaisseur de verre (voir par exemple FR-A-2581984 et JP-A8-26755).
Les dispositifs de bord sont des machines permettant de positionner dans divers axes, la molette (roue dentée) qui vient entraîner le bord du ruban de verre flottant sur l'étain en fusion.

   Ces dispositifs permettent généralement 5 mouvements de molette :
1. une rotation de la molette autour de l'axe longitudinal de la lance qui supporte la molette, à vitesse variable; 2. un mouvement de pénétration (avance-retrait) de la molette dans la chambre de flottage par déplacement longitudinal de celle-ci dans un plan parallèle à la surface du ruban de verre; 3. un mouvement d'angulation (angle dans un plan parallèle au ruban de verre), par pivotement autour d'un axe vertical; 4. un mouvement de montée/descente suivant une direction verticale; 5. un mouvement de pinçage (angle dans un plan perpendiculaire au ruban de verre) par pivotement autour d'un axe horizontal parallèle au ruban de verre, avec possibilité, dans certains cas, de dépinçage rapide (dégagement d'urgence de la molette du verre).

   Les dispositifs de bord sont placés par paire de part et d'autre du bain d'étain et leurs molettes dentées entraînent les bords du ruban flottant.
Pour du verre épais, supérieur à 5,5 mm, les vitesses de rotation sont décroissantes et les angles d'angulation sont opposés au sens du flux de verre.
Pour du verre mince, inférieur à 5,5 mm, les vitesses de rotation sont croissantes et les angles d'angulation sont dans le sens du flux de verre.
D'une manière générale, plus l'épaisseur produite s'éloigne de l'épaisseur naturelle, plus on doit adjoindre de paires de machines. Ce nombre peut atteindre par exemple 20 paires dans les lignes de production de verre extra mince (inférieur à 0,75 mm).
Les dispositifs de bord sont actuellement de deux types : au sol ou suspendus.

   Ils présentent sensiblement les mêmes fonctions si ce n'est que les dispositifs suspendus présentent l'avantage d'un encombrement réduit pour une stabilité équivalente. Les différents mouvements de ces dispositifs peuvent être entièrement motorisés et des codeurs incrémentaux permettent de connaître la position exacte des éléments mobiles de chaque dispositif. La molette est dentée, de diamètre par exemple de l'ordre de 200 mm, et elle est refroidie à l'eau. Elle est soudée ou vissée sur un axe appelé lance, qui est mis en rotation.
La lance tourne sur elle-même et est par exemple maintenue par une bague en carbone, du côté exposé au bain d'étain, et d'un roulement à l'autre extrémité. Un ensemble de tubes refroidis à l'eau, appelé canon, supporte en chacune de ses extrémités la bague en carbone d'une part et le roulement de l'autre.

   L'ensemble molette, lance, canon présente donc deux circuits de refroidissement distincts.
Les molettes d'une même paire sont entraînées soit par un servo-moteur, soit par un moteur synchrone piloté par variateur de fréquence. Suivant les cas, les molettes d'une même paire sont pilotées par un seul et même variateur de fréquence, ou par un variateur de fréquence propre à chaque molette.
Tous ces dispositifs de bord connus présentent l'inconvénient majeur de faire usage d'un chariot sur lequel sont fixés le canon, la lance et la molette, ce chariot étant agencé de manière mobile par rapport à une charpente fixe et donc par rapport à la chambre de flottage. Tous les mouvements de la molette résultent d'un mouvement correspondant d'au moins une partie du chariot mobile.

   Il en résulte un grand encombrement de la part des dispositifs de bord qui sont disposés de part et d'autre de la chambre de flottage. Les chariots de ces dispositifs sont en effet suspendus ou supportés par des charpentes qui s'étendent depuis la chambre de flottage sur une longueur correspondant sensiblement à la longueur de pénétration requise des molettes dans cette chambre entre la position de retrait et la position d'avance.

   Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention un dispositif de manipulation de bord de ruban de verre pâteux en déplacement sur un liquide dans une chambre de flottage, comprenant
- une molette de bord, montée à une extrémité distale d'une lance de transmission présentant un axe longitudinal autour duquel elle est capable d'effectuer un mouvement de rotation,
- un canon présentant une cavité axiale à travers laquelle passe la lance de transmission,
- des moyens de support qui supportent le canon de manière à permettre un déplacement longitudinal de celui-ci par rapport à ces moyens de support, le long de l'axe longitudinal susdit de la lance,
- un premier moteur d'entraînement qui est monté de manière à pouvoir entraîner en rotation la lance de transmission,

   et
- un deuxième moteur d'entraînement qui est monté de manière à pouvoir entraîner le canon dans son déplacement longitudinal.
De cette manière, pour le mouvement d'avance-retrait, il y a un déplacement longitudinal uniquement du canon muni de la lance et de sa molette et donc, pendant le fonctionnement de la chambre de flottage, en position d'avance, débordent latéralement de celle-ci uniquement les moyens de support du canon qui peuvent être d'un encombrement relativement réduit. De toutes manières les moyens de support de ces dispositifs s'étendent latéralement à partir de la chambre de flottage sur une longueur nettement inférieure à la longueur de l'ensemble canon, lance et molette en position de retrait.

   Suivant une forme de réalisation de l'invention, le deuxième moteur d'entraînement est monté de manière fixe sur lesdits moyens de support qui sont agencés de manière indéplaçable suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal susdit. Avantageusement, le deuxième moteur d'entraînement et le canon présentent des moyens d'engagement réciproque permettant ledit déplacement longitudinal du canon lors d'une mise en service du deuxième moteur d'entraînement. Ces moyens d'engagement réciproque peuvent être tout moyen approprié dans ce but. On peut par exemple prévoir que, comme moyens d'engagement réciproque, le deuxième moteur d'entraînement présente un arbre de sortie rotatif muni d'un pignon denté et le canon est pourvu en surface d'une crémaillère disposée longitudinalement.

   Suivant une variante de réalisation, comme moyens d'engagement réciproque, le deuxième moteur d'entraînement présente un arbre de sortie rotatif muni d'au moins une roue à friction et le canon présente une surface périphérique entraînable par friction par ces roues. Suivant une forme de réalisation perfectionnée de l'invention les moyens de support sont constitués d'un chariot supporté par une charpente.
Suivant une forme très avantageuse de réalisation de l'invention, le chariot est supporté sur la charpente de manière à permettre un mouvement de rotation du canon autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la lance, un mouvement de pivotement du canon autour d'un axe de pivotement vertical et un mouvement de montée-descente du canon.

   Dans cet exemple, le chariot non déplaçable suivant la direction d'avance-retrait permet au canon, et donc à la lance et à sa molette de bord, d'effectuer les mouvements requis d'angulation, de pinçage et de montée-descente tout en conservant le même encombrement réduit. En cas de retrait du canon hors ou partiellement hors de la chambre de flottage, il est même possible de prévoir de faire pivoter le canon et sa lance autour de l'axe vertical, de manière à les rabattre latéralement contre la paroi extérieure de la chambre de flottage.

   L'encombrement réduit subsiste donc dans l'installation, même dans cette position de retrait des molettes de bord.
Pour permettre un mouvement de translation horizontal de la molette, on peut avantageusement prévoir un système de synchronisation du déplacement longitudinal du canon et du mouvement de montée-descente de celui-ci, et/ou un système de synchronisation du déplacement longitudinal du canon et du mouvement de rotation du canon autour d'un axe horizontal.
D'autres formes de réalisation du dispositif suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.

   L'invention concerne en outre une installation de production de verre plat flotté, comprenant une chambre de flottage dans laquelle est contenu un liquide sur lequel du verre pâteux est amené à flotter et à s'étaler en formant un ruban, et au moins un dispositif de manipulation de bord du ruban de verre suivant l'invention.

   D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue de profil d'une forme de réalisation de dispositif de manipulation de bord de ruban de verre suivant l'invention.
La figure 2 représente une vue en coupe suivant la ligne B-B' de la figure 1.
La figure 3 représente, sous la forme d'un schéma bloc, une variante de réalisation d'un système de synchronisation suivant l'invention.
Ainsi qu'il est représenté sur les figures 1 et 2,

   le dispositif de manipulation de bord de ruban de verre pâteux en déplacement sur un liquide dans une chambre de flottage comprend une molette de bord 1 montée à l'extrémité distale d'une lance de transmission 2 présentant un axe longitudinal 3 autour duquel elle est capable d'effectuer un mouvement de rotation. Cette lance de transmission 2 passe à travers la cavité axiale d'un canon 4 qui est supporté par des moyens de support formés, dans l'exemple de réalisation illustré, par un chariot 5. Le chariot 5 supporte le canon 4 de manière à lui permettre d'effectuer par rapport à lui un mouvement d'avance ou de retrait représenté par la double flèche F.

   Dans l'exemple illustré, le canon supporte, par des éléments de suspension 6 et 7, un moteur d'entraînement rotatif 8, dont l'arbre de sortie rotatif 9 entraîne une courroie de transmission 10 qui fait tourner la lance 2. Celle-ci est supportée par le canon 4 de manière à pouvoir pivoter à l'intérieur de sa cavité et à être entraînée par celui-ci lorsqu'il effectue un mouvement d'avance et de retrait le long de l'axe longitudinal 3.
Dans l'ensemble formé par la molette 1 , la lance 2 et le canon 4 sont agencés plusieurs circuits de refroidissement destinés à permettre aux parties pénétrant dans la chambre de flottage et/ou en contact avec le ruban de verre pâteux de supporter les chaleurs très élevées auxquelles elles sont soumises.
Selon la forme de réalisation illustrée, le canon 4 est suspendu sur le chariot 5 par deux paliers 11 et 12.

   Le chariot 5 est monté sur une charpente 50, 51 de manière à pouvoir être déplacé autour d'un axe de rotation vertical 53. Dans le palier 11 , le canon 5 passe entre une paire de galets 13, 14 qui sont montés fous. Dans le palier 12, le canon 5 passe entre une paire de galets 15, 16 dont l'un est entraîné en rotation par l'arbre de sortie 17 du moteur d'entraînement rotatif 18, qui est, dans cet exemple de réalisation, supporté de manière fixe sur le palier 12 et donc sur le chariot 5. Le galet moteur 15 est pourvu d'une rainure centrale dentée 19 et forme ainsi un pignon denté qui entre en prise avec une crémaillère longitudinale 20 prévue à la surface du canon 4.

   La crémaillère sert non seulement à l'entraînement du canon, mais aussi, dans une réalisation particulière de l'invention, à son centrage dans le dispositif.
Au lieu d'un engagement mécanique entre le pignon 19 et le canon 4, tel que celui représenté sur les figures 1 et 2, on pourrait aussi prévoir un entraînement du canon par friction avec le galet moteur 15, par exemple à l'aide d'une structuration des surfaces du canon et/ou du galet de manière à favoriser un tel frottement. La surface externe du canon pourrait par exemple être avantageusement moletée.
Le chariot 5 illustré sur les figures 1 et 2 comprend une plaque de base 22 qui, à une extrémité, est montée sur le corps du chariot de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal 21 perpendiculaire à l'axe 3 dans une vue en plan.

   La plaque de base 22 est, à son autre extrémité, reliée au corps de chariot par un système à vis 23, le vissage ou dévissage de celui-ci étant obtenu par la mise en service du moteur d'entraînement 27 et provoquant un écartement ou un rapprochement entre la plaque 22 et le corps du chariot. Ce mouvement a pour effet une inclinaison plus ou moins forte du canon et de la lance, par rapport au ruban de verre flotté, et donc un pinçage ou un dépinçage de celui-ci par la molette 1.
Le corps de chariot, tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, est à son tour divisé en deux parties, une partie supérieure 24 dont la hauteur est fixe, et une partie inférieure 25 qui est agencée par rapport à la partie supérieure de manière à pouvoir coulisser dans celle-ci suivant une direction verticale.

   Cet agencement est réalisé par exemple par un système à vis 26, qui est entraîné en rotation par un moteur d'entraînement 31 et permet une montée ou une descente du canon suivant une direction verticale.
Enfin, dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, le chariot est supporté par la poutre de la charpente 50 par l'intermédiaire d'un plateau tournant 52 et par la poutre de charpente 51 par l'intermédiaire d'un plateau tournant 53. Lorsque le moteur d'entraînement 54 est mis en service, il entraîne en rotation un pignon denté 55 qui coopère avec une crémaillère prévue sur la poutre de charpente 50. Un déplacement latéral du moteur 54 entraîne une rotation du chariot autour de l'axe de pivotement du plateau tournant 52 ainsi qu'autour de l'axe de pivotement du plateau tournant 53.

   On obtient ainsi un mouvement d'angulation de la lance dans un plan horizontal. II est bien entendu que, pour obtenir les mouvements de pinçage, de montée-descente et d'angulation, d'autres systèmes, connus en soi, peuvent être prévus que ceux décrits et illustrés sur les figures 1 et 2. Au lieu d'actionnements motorisés, on peut aussi prévoir un actionnement manuel des réglages de mouvement à l'aide par exemple de volants.
A l'aide du dispositif suivant l'invention, on peut effectuer plusieurs réglages. On peut réaliser un réglage de l'avance ou du retrait du canon 4 à l'aide du moteur 18 et un codeur de position 28 communique la position d'avance du canon à une commande centrale.

   On peut ajuster l'angle de pinçage de la molette sur le ruban de verre par actionnement du moteur 27 et un codeur de position 29 communique la position angulaire du canon à la commande centrale. On peut ajuster la vitesse de rotation de la molette 1 par actionnement du moteur 8. On peut aussi ajuster la hauteur du canon par actionnement du moteur 31. Un codeur de position 30, relié à l'arbre de sortie du moteur 31 par un renvoi d'angle 32, permet de déterminer la position en hauteur de la partie inférieure 25 du chariot et communique cette information à la commande centrale.

   De même, par actionnement du moteur 54, on peut régler l'angulation de lance par rapport au ruban et un codeur de position 57 communique la position angulaire du canon à la commande centrale.
Il est grandement souhaitable de pouvoir effectuer pendant le fonctionnement de l'installation un déplacement de la molette 1 et de sa lance de transmission 2 par translation. Par exemple, lorsque la molette est avancée par-dessus le bain de métal fondu à une hauteur appropriée et que la lance est inclinée vers le bas dans une position angulaire adéquate pour pincer le ruban de verre en déplacement, il peut être avantageux de déplacer la molette plus vers l'avant ou plus en retrait selon l'épaisseur souhaitée du ruban de verre flotté.

   On doit à ce moment déplacer la molette, non plus par ajustement successif de chacun des mouvements permis par le dispositif suivant l'invention, mais effectuer un mouvement d'avance ou de retrait de la molette inclinée sans que cela occasionne une pénétration de la molette dans la pâte de verre ou un dépinçage non souhaitable du ruban.
On a prévu pour résoudre ce problème un système de synchronisation tel qu'illustré sur la figure 3. Dans ce système le moteur d'entraînement 18 est piloté par l'intermédiaire d'un variateur de fréquence 41 et peut être à l'arrêt ou fonctionner à 2 vitesses différentes, selon la position du commutateur 40. Les informations de vitesse du moteur 18 dA/dt sont transmises à la commande centrale 42.

   Pendant l'avance, le codeur d'avancement du canon 28 communique à la commande centrale 42 l'avance A du canon par l'intermédiaire d'un convertisseur de signaux binaires en données numériques 43.
L'angle de pinçage [alpha] que la lance de transmission présente par rapport à l'horizontale est déterminé.

   Le codeur de pinçage 29 transmet la valeur de cet angle à la commande centrale 42 par l'intermédiaire d'un convertisseur de signaux binaires en données numériques 44.
Sur la base des informations reçues, la commande centrale calcule, pour un angle [alpha] donné, la variation de hauteur que doit effectuer le canon et la vitesse à laquelle cette variation doit avoir lieu pour que la molette se déplace en translation en position de pinçage, pendant l'avance ou le retrait du canon.
Cette vitesse de consigne que doit atteindre le moteur d'entraînement 31 pour modifier la hauteur est transmise à celui-ci, qui est piloté par l'intermédiaire d'un variateur de fréquence 45.

   Le codeur de hauteur 30 détermine en continu la hauteur H du canon et, par l'intermédiaire d'un convertisseur de signaux binaires en données numériques 46, il transmet celle-ci à un système à boucle de régulation 47. Celui-ci compare constamment la hauteur H du canon déterminée par le codeur 30 et la hauteur de consigne calculée par la commande centrale 42. Le moteur 31 est mis en service jusqu'à ce que la hauteur H du canon soit identique à la hauteur de consigne calculée.
On peut évidemment envisager une variante de ce système de synchronisation où, la hauteur H étant prédéterminée, on peut déplacer la molette en translation en faisant varier l'avance A et l'angle d'inclinaison [alpha] de manière synchronisée.

   Le montage est similaire à celui décrit sur la figure 3, mais les éléments qui concernent l'angle [alpha] sont remplacés par ceux qui concernent la hauteur H et réciproquement.
On peut aussi envisager un système de synchronisation qui combine les deux variantes décrites ci-dessus et qui puisse, simultanément ou successivement, synchroniser les trois mouvements : le déplacement longitudinal du canon, le mouvement de rotation de celuici autour d'un axe horizontal et le mouvement de montée-descente du canon.

   II doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.
On peut par exemple prévoir pour la réalisation d'au moins certains des mouvements l'application par exemple de moteurs hydrauliques ou pneumatiques au lieu de moto-réducteurs électriques avec systèmes à vis, comme représenté sur les figures.
On peut aussi prévoir par exemple que le système de synchronisation des mouvements du canon soit un système mécanique ou électrique.
On peut aussi envisager, au lieu de convertisseurs de signaux binaires ou numériques, des convertisseurs de signaux analogiques en données numériques.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de manipulation de bord de ruban de verre pâteux en déplacement sur un liquide dans une chambre de flottage, comprenant - une molette de bord (1 ), montée à une extrémité distale d'une lance de transmission (2) présentant un axe longitudinal (3) autour duquel elle est capable d'effectuer un mouvement de rotation,

- un canon (4) présentant une cavité axiale à travers laquelle passe la lance de transmission (2), - des moyens de support (5) qui supportent le canon (4) de manière à permettre un déplacement longitudinal de celui-ci par rapport à ces moyens de support, le long de l'axe longitudinal (3) susdit de la lance,

- un premier moteur d'entraînement (8) qui est monté de manière à pouvoir entraîner en rotation la lance de transmission (2), et - un deuxième moteur d'entraînement (18) qui est monté de manière à pouvoir entraîner le canon (4) dans son déplacement longitudinal.

2. Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le deuxième moteur d'entraînement (18) est monté de manière fixe sur lesdits moyens de support (5) qui sont agencés de manière indéplaçable suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal (3) susdit.

3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le deuxième moteur d'entraînement (18) et le canon (4) présentent des moyens d'engagement réciproque (19, 20) pour ledit déplacement longitudinal du canon lors d'une mise en service du deuxième moteur d'entraînement.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, comme moyens d'engagement réciproque, le deuxième moteur d'entraînement (18) présente un arbre de sortie rotatif (17) muni d'un pignon denté (19) et le canon est pourvu en surface d'une crémaillère (20) disposée longitudinalement.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, comme moyens d'engagement réciproque, le deuxième moteur d'entraînement présente un arbre de sortie rotatif (17) muni d'au moins une roue à friction (15) et le canon (4) présente une surface périphérique entraînable par friction par ces roues.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier moteur d'entraînement (8) est supporté de manière fixe par le canon (4).

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de support sont constitués d'un chariot (5) supporté par une charpente.

8, caractérisé en ce que le chariot (5) est monté sur une charpente.

8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le chariot (5) est supporté sur la charpente de manière à permettre un mouvement de rotation du canon (4) autour d'un axe horizontal (21 ) perpendiculaire à l'axe longitudinal (3) de la lance (2), un mouvement de pivotement du canon (4) autour d'un axe de pivotement vertical et un mouvement de montée-descente du canon (4).

9. Dispositif suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le chariot (5) est suspendu à la charpente.

10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 7 et

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un système de synchronisation du déplacement longitudinal du canon et du mouvement de montéedescente de celui-ci, permettant un mouvement de translation horizontal de la molette de bord.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un système de synchronisation du déplacement longitudinal du canon et du mouvement de rotation du canon autour d'un axe horizontal, permettant un mouvement de translation horizontal de la molette de bord.

13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un système de synchronisation combiné du déplacement longitudinal du canon, du mouvement de rotation du canon autour d'un axe horizontal et du mouvement de montée-descente du canon, permettant un mouvement de translation horizontal de la molette de bord.

14. Installation de production de verre plat flotté, comprenant une chambre de flottage dans laquelle se déplace un liquide sur lequel du verre fondu pâteux est amené à flotter et à s'étaler en formant un ruban, et au moins un dispositif de manipulation de bord du ruban de verre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13.