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La présente invention se rapporte d'une manière générale au doucissage et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil perfectionnés pour le doucissage de surfaces à l'aide de vibrations à haute fréquence.
Bien que la présente invention ne soit pas limitée au doucissage d'un,produit ou d'un type de surface particulier quelconques, elle se prête tout particulièrement à l'exécution de l'opération difficile que représente le doucissage des sur- faces de feuilles de verre planes et sera décrite ici à pro- pos de ce travail.
Dans la fabrication industrielle courante de verre à glaces, les ébauches brutes des lames de verre sont ordinai- rement enchâssées, sur des tables de surfaçage dans une couche de plâtre de moulage ou d'une matière analogue, et sont en- suite amenées à passer au-dessous de disques de doucissage ho- rizontaux qui sont entraînés en rotationen présence de sable
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et d'eau, en vue d'obtenir l'effet, de doucissage voulu.
Etant donné la pression que les disques de doucissage exercent sur les feuilles ou lames de verre dans les procédés connus à ce jour, ces lames sont soumises à une action d'écrasement lorsque les disques repoussent les particules de l'abrasif dans la surface en voie de doucissage. Par conséquent, les lames de verre présentent souvent de petites fêlures ou fissu- res, qui altèrent les qualités optiques du verre et qui, lorsqu'elles sont,suffisamment nombreuses, amènent un fendil- lement des lames de verre.
Il est bien entendu que tout fen- dillement des lames de verre exerce un effet préjudiciable non seulement sur le rendement de la production, mais aussi sur.les disques de polissage recouverts de feutre et utilisés dans les opérations de polissage qui suivent, ces disque. étant aisément déchirés par les arêtes vives du verre et par les éclats.
Les procédés de doucissage employés actuellement dans l'industrie présentent encore d'antres inconvénients, en ce sens qu'il est nécessaire de faire appel à un matériel lourd compliqué et précis afin de maintenir les disques de dou- cissage dans une position exactement horizontale par rapport aux lames qui passent au-dessous de ces disques, de façon à obtenir une surface doucie d'une manière uniforme. En outre,, les grandes quantités d'eau et les différentes variétés de sable, qui sont nécessaires pour obtenir l'effet de doucissa- ge voulu, font que l'aire de doucissage est humide, dange- reuse et d'un. aspect déplaisant, ce qui entraîne une augmen- tation du coût de l'entretien et des frais pour la prévention d'accidents.
Selon la présente invention, et afin d'éliminer les in- convénients mentionnée ci-dessus et qui étaient propres aux procédés de doucissage connus à ce jour) on applique des
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fréquences vibratoires, de préférence supérieures à 100 cycles par seconde, aux surfaces 'des lames de verre, par l'entremise d'un milieu approprié contenant un composé abrasif ou de dou- cissage. Ces fréquences vibratoires sont transmises sous la forme d'ondes sonores de vibrations mécaniques, la disposition étant telle que, lorsque les ondes sonores se propagent à travers le milieu, qui est de préférence un liquide, le mouve- ment des particules abrasives dans ce milieu est en relation avec les caractéristiques des ondes sonores elles-mêmes.
De cette manière, les ondes sonores créent un effet de cavita- tion dans le milieu liquide, la cavitation étant le phénomène qui consiste en un développement et un aplatissement alterna.- tifs d'ampoules de gaz et de cavités. Cet aplatissement des cavités -crée un effet d'agitation d'une intensité suffisais pour amener les particules abrasives à produire alternative- ment.un bombardement de la surface des lames de verre et une érosion ou un doucissage de cette surface, a mesure que ces lames se déplacent en regard de l'aire de cavitation.
Partant de ce qui précède, le principal objet de la pré- sente invention consiste à prévoir, dans un procédé pour le traitement d'une surface, les opérations qui consistent : à disposer cette surface à une certaine distance par rapport à un systéme générateur de vibrations; à prévoir un film d'un milieu conducteur d'énergie et contenant un abrasif, entre la surface précitée et le système générateur de vibrations sus- dit ; et, à transmettre des vibrations élastiques au milieu conducteur d'énergie ci-dessus, à partir du système générateur de vibrations précité.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un appa- reil pour le traitement des surfaces, cet appareil comportant un système générateur de vibrations; des organes pour suppor- ter une surface appelée à être traitée, de façon qu'elle se
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situe à proximité immédiate du dit système générateur de vi- brations; des organes pour-déposer sur la surface susdite un milieu capable de transmettre de l'énergie et contenant un, abrasif; et, des moyens pour produire des .déplacements rela- tifs de la surface précitée et du système générateur de vibra- tions susdit.
Un autre objet de la présente invention consiste à établir un dispositif relativement simple et peu pesant, capable de doucir des corps à,surface plane d'une manière rapide et effi- cace, grâce a l'emploi de vibrations sonores et ultrasonores.
Un autre objet de l'invention consiste à établir des moyens dans lesquels une série, d'éléments générateurs de vi- brations peuvent être montés au-dessus du trajet suivi par un système de transport, de telle façon que les faces émettrices dé ces éléments générateurs s'étendent d'un côté à l'autre de la voie suivie par les produits supportés par le système de transport, pendant que ces produits passent au-dessous des éléments générateurs de vibrations précités.
Un autre objet de l'invention consiste à établir des moyens à l'aide desquels un mince film d'un milieu de trans- mission liquide, dans lequel est contenue une matière àbrasive ou de doùcissage, peut être confiné à une zone très réduite et localisée, sur la surface en cours de doucissage.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un procé- dé pour le doucissage des produits qui se présentent sous la forme de feuilles ou de lames, procédé dans lequel il est nécessaire d'employer un nombre relativement réduit de variétés de matière de doucissage ou abrasives pour obtenir une surfa- ce relativement lisse.
Un autre objet de la présente invention consiste à éta- blir un procédé et un appareil pour le doucissage des lames de verre, procédé qui laisse un nombre relativement réduit de fissures ou de fêlures dans les lames susdites.
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Dans les dessins annexés
La fige 1 est une vue partielle en plan d'un mode de réa- lisatior de l'appareil de doucissage; construit selon la présen- te invention.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale et verticale d'une chaîne de finissage de verre, cette figure montrant l'ap- pareil selon l'invention monté au-dessus de cette chaîne.
La fig. 3 est une vue perspective d'une forme'de réalisa- tion d'un élément générateur de vibrations, qui peut être uti- lisé dans la présente invention.
La fig. 4 est une vue en coupe prise sensiblement en sui- vant la ligne 4-4 de la fig. 3.
. La fig. 5 est une vue partielle en coupe verticale, prise en suivant la ligne 5-5 de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue partielle d'élévation latérale montrant un système pour le montage des éléments générateurs de vibrations.
La fig. 7 est une vue en coupe prise sensiblement en suivant la ligne 7-7 de la fig. 6.
Dans les dessins annexés, et plus particulièrement dans les fig. 1 et 2, on a représenté une section d'une chaîne de doucissage et de polissage continue, constituée par une série de tables de surfaçage ou éléments de transport 10 disposés bout à bout et appelés à être déplacés le long de rails 11 montés sur une base de support appropriée 12.
Les organes de transport 10 se déplacent le long d'un trajet sensiblement horizontal, de façon que les lames de verre montées sur ces organes soient transportées au-dessous d'une série de systèmes de doucissage et ensuite au-dessous d'une série de systèmes de polissage non représentés.
Selon la présente invention, les lames de verre t'S" appelées à être surfacées, sont fixées sur le dessus des
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tables 10 à l'aide d'une couche de plâtre relativement mince et sont amenées à passer au-dessous d'éléments générateurs de vibrations 13, Comme montré dans les fig. l/et 2, les éléments générateurs de vibrations sont montés sur deux pou- tres transversales de support identiques 14 et 15 animées d'un mouvement alternatif et disposées, au-dessus des tables, sur les montants 16.
Plus particulièrement, les poutres transversales de sup- port 14 et 15 sont munies à leurs extrémités de bras 17 orien- tés vers le bas, et montées dans des plaques-coulisseaux 18 à l'aide de boulons 19. Les plaques-coulisseaux 18 sont mon- tées dans des glissières de guidage désignées généralement par'20 (fig. 1 et 6), formées entre es blocs de guidage 21 qui sont fixés de façon appropriée aux montants 16.
Les déplacements des poutres transversales 14 et 15 l'une par rapport à l'autre sont effectués a l'aide de mécanismes de commande 22 identiques entre eux* Plus particulièrement, les mécanismes de commande 22 comprennent un arbre d'entrai- nement 23 sur lequel est monté un pignon conique 24, cet ar- bre étant lui-même monté à rotation dans un palier 25. Un arbre 29 s'étend dans un sens pratiquement vertical et est convenablement monté à rotation, à l'aide d'un palier 26, dans la plaque supérieure 27 du bâti de support 28. A l'ex- trémité inférieure de l'arbre 29 est réuni un pignon conique 30 qui engrène avec le pignon conique 24 prévu sur l'arbre de commande 23 et est entraîné par ce dernier pignon.
Sur l'ex" trémité supérieure de l'arbre 29 est monté un excentrique ou une manivelle 31 munie d'un bras de commande 32 réuni - à pivotement à cette manivell e .. Comme montré dans la fig. 6, le bras de commande précité 32 est d'autre part réuni à pivotement à une des plaques-coulisseaux 18 au moyen d'une cheville 33 qui s'ajuste dans' un orifice approprié 34, prévu
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dans cette plaque. Ainsi, et cela,dans un but qui sera décrit dans la suite, la rotation de l'arbre de commande 23 a pour effet la rotation de l'arbre 29 et de la manivelle 31, ce qui amène le bras de'commande 32 à déplacer en va-et-vient dans les glissières de guidage 20, la poutre' transversale réunie à ce bras.
En d'autres termes, les poutres transversales 14 et 15 sont réunies respectivement à des mécanismes de commande in- dividuels identiques 22, capables d'imprimer à ces poutres transversales un mouvement alternatif, soit en synchronisme, soit aa phases décalées ou opposées les unes par rapport aux autres.
A chaque extrémité des poutre transversales 14 et 15, au voisinage des jambes 17 de celles-ci, sont prévues des ailes verticales 35 et des ailes horizontales 36, qui déterminent entre elles des ouvertures rectangulaires 37, à l'extrémité de là poutre. Dans chacune des ouvertures 37 est monté à dépla- cement vertical par coulissement un dispositif de serrage ou- vert 38, du type à cadre. Des profilés 39 et 40 en U, de forme spéciale, munis de rainures 41, sont montés dans les dispositifs de serrage 38 et chevauchent les tables 10.
Le profilé 39 en U est fixé à un côté de chacun des dispositifs de serrage 38 à l'aide de vis 42, tandis que le profilé 40 est monté à coulissement dans une rainure 43 présentant une surface intérieure finie, cette dernière rainure étant formée dans le côté opposé des dispositifs de serrage 38, le profilé 40 étant retenu dans la rainure 43 à l'aide d'une vis de réglage 34.
Les transducteurs ou transmetteurs 13, qui sont de pré- férence du type à magnétostriction comportant un noyau feuil- leté 45 et des enroulements de bobinage électriques 46 (fig. 3 et 4), sont supportés par les profilés 39 et 40 en U 6¯l'aide de nervures' nodales 47 prévues sur les noyaux 45,
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ces nervures s'ajustant dans les rainures 41 des profilés 39 et 40 en U. Les nervures nodales 47 sont situées en un point de vibration zéro du système vibratoire du transducteur, de sorte que le système de support ne se voit communiquer qu'une énergie vibratoire minimum, ce qui permet d'appliquer une quantité d'énergie maximum a la surface appelée à être doucie.
Des patins ou plaques de protection supérieures et inférieures
49 et 50 sont fixées respectivement aux extrémités vibratoires de tous les noyaux 45 des transducteurs, au moyen de vis ap- propriées 48. Ici, le patin inférieur 50 sert comme face ac- tive du transducteur et empoche que le produit abrasif de doucissage ne vienne éroder le noyau 45 du transducteur, avec ceci que lorsque le patin 50 susdit devient fortement usé ou érodé, il peut être remplacé en enlevant simplement les tis 48.
Lorsque tous les transducteurs 13 sont convenablement sup- portés le long des profilés 39 et 40 en U, toute la rampe de transducteurs peut être ajustée dans le sens vertical, de manière que les surfaces ou faces actives 50 des transduc- teurs se trouvent à la hauteur voulue au-dessus de la surface à doucir, cet ajustement se faisant à l'aide de vis de régla- ge opposées 51 maintenues en place par des écrous de blocage
52 et supportées par les ailes horizontales 36 des poutres transversales.14 et 15.
Ces vis de réglage agissent sur les dispositifs de serrage 38 et constituent un moyen grâce auquel ces dispositifs de serrage 38 peuvent être élevés ou abai dans l'ouverture 37 déterminée par les ailes 35 et 36, ce qui amène les profilés 39 et 40 en U à élever ou à abaisser les transducteurs 13, de manière à les placer dans la posi- tion appropriée par rapport à la surface des lames "S" supportées par les tables 10. Les dispositifs de serrage
38 sont maintenus en alignement par rapport aux ailes verti- cales 35 au moyen de clavettes 53 montées à l'intérieur des
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ailes 35 et engagées dans des rainures de clavettes 54, for- mées dans les côtés des mordaches de serrage.
Ainsi, lorsque les dispositifs de serrage se déplacent vers le haut et vers le bas, les clavettes 53 sont engagées dans les rainures 54 et font en sorte que ces dispositifs de serrage et les profi- lés 39 et 40 en U, qui coopèrent avec ceux-ci, ne peuvent se déplacer que dans un sens vertical.
Selon la présente invention, et comme il a été indiqué plus haut, une quantité de milieu liquide transmetteur d'éner- gie, contenant un produit abrasif ou de doucissage, est main- tenue entre les surfaces actives 50 des transducteurs, d'une part et la surface appelée à être doucie, d'autre part, de sorte qu'un effet de cavitation peut être produit dans le milieu liquide, à la suite de quoi les particules abragives contenues dans ce milieu sont amenées à bombarder et à éroder où à doucir la surface des lames. Ce milieu transmetteur d'énergie peut être amené entre les surfaces de travail 50 des transducteurs et les lames "S" à travers un tube 55 qui passe par la partie centrale de chaque transducteur 13.
Plus particulièrement, le tube 55 est de préférence formé en un produit souple à base de fibres ou en caoutchouc et est maintenu en place dans des orifices 56 formés dans le noyau 46 du transducteur à l'aide de tubulures filetées appropriées 57. Ces dernières tubulures sont munies d'orifices 58 qui se raccordent a des orifices évasés 59, prévus dans les patins protecteurs 49 et 50.
Le milieu transmetteur d'énergie peut être amené à cha- cun des transducteurs 14 au moyen de tuyaux souples 60 en' caoutchouc dont l'extrémité inférieure s'ajuste intimement dans la tubulure supérieure 57 du noyau du transducteur, tandis que leur extrémité supérieure peut être réunie, à l'aide d'un raccord appropria 61, à des tronçons de tube
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individuels 62 disposés au-dessus de chacun de ces transduc- teurs. D'autre part, chacun des tronçons de tube 62 est relié à un tube de distribution principal 63 s'étendant sur toute la longueur de chacune des poutres de support 14 et 15.
Grâce à l'utilisation des conduits de communication flexibles 60 et des tubes flexibles 55 dans les transducteurs, ces derniers peuvent vibrer librement, sans être soumis à des effets d'a- mortissement quelconques de la part des conduits ou tubes pré- cités, et peuvent donc communiquer une quantité d'énergie maxi- mum au milieu contenant l'abrasif.
On conçoit que, lorsque le liquide contenant l'abrasif s'écoule sous pression à travers le tube 55 prévu dans le noyau du transducteur, il parvient dans l'orifice évasé 59, prévu dans le patin protecteur inférieur 50, et se répand sur la surface de la lame "S", en quittant cet orifice. De cette façon, on peut établir et maintenir un film de liquide sur une zone étroite de la surface en cours de doucissage. Bien que ce film.ou cette pellicule de liquide conducteur d'énergie soit extrêmement mincé et qu'elle ne soit pas délimitée dans le sens vertical, elle remplit néanmoins complètement l'es- pace compris entre les faces de travail 50 du transducteur et la surface de la lame, ce qui est dû, du moins dans une certaine mesure, aux effets de la tension superficielle et de l'attraction capillaire.
Ces effets agissent de manière à maintenir le milieu conducteur d'énergie au-dessous des faces des transducteurs, à un niveau sensiblement plus élevé que celui du film de liquide non délimité qui s'écoule à partir des transducteurs vers la partie restante de la lame.
D'autre.part, pour certaines applications, il peut être avantageux de faire.en sorte que les faces actives 50 des transducteurs se trouvent en un léger contact de pression avec les lames, de manière à assurer un meilleur contact
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vibratoire avec les particules d'abrasif. Même dans ce cas, , le mince film de liquide contenant l'abrasif peut encore être refoulé entre les dites faces de travail et les lames en court de doucissage, cela de la même manière que celle décrite plus . haut.
Il est cependant évident que, dans tous les cas, le milieu liquide, bien que n'occupant pas un espace délimité, peut être maintenu en une couche mince mais efficace au-dessus de l'étroite bande requise de la surface en cours de doucissa. ge, ce maintien étant assuré par les moyens décrits ci-dessus$ que ce qui élimine la nécessité de prévoir des réservoirs ou au- tres réceptacles propres à contenir le liquide sous un volume suffisant pour couvrir les faces génératrices de vibrations du transducteur.
Afin d'obtenir les meilleure résultats, la distante entre les faces de travail 50 du transducteur et la surface à doucir peut être modifiée à l'aide du système d'ajustement décrit , ci-dessus, cette distance entre les faces 60 et la surface à doucir pouvant être adaptée aux caractéristiques de tension de surface et d'attraction capillaire du liquide transmetteur d'énergie dont il est fait usage. Par exemple, dans le cas de liquides caractérisée par une plus grande tension super- ficielle et une attraction capillaire plus élevée, les trans- ducteurs peuvent être maintenue à une plus grande distance de la surface en voie de doucissage, étant donné que, dans ce cas, la tension superficielle ne sera pas aisément surmontée, de façon que le liquide puisse se détacher des surfaces de travail 50.
La position du transducteur étant ainsi déterminée, le milieu conducteur est appliqué au-dessous de celui-ci, sur une bande étroite de la surface appelée à être doucie, où ce liquide remplira sensiblement l'espace étroit entre les faces génératrices 50 du transducteur et la dite surface et sera maintenu entre les surfaces 50 et la face de la lame par
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les forces naturelles mentionnées ci-dessus. Les transduc- teurs sont ensuite excités par un courant alternatif appliqué aux bobines 46 de ces transducteurs, ce qui donne lieu à des vibrations extrêmement rapides dans la zone des surfaces de travail 50.
Etant donné que les surfaces génératrices 50 sont en contact direct avec le milieu liquide, il se crée ainsi des fronts de pression alternativement positifs et négatifs, qui se déplacent directement depuis les surfaces ou faces vi- bratoires jusqu'à la surface à doucir, suivant un trajet nor- mal aux surfaces vibratoires et à la surface à doucir.
Ces fronts de pression variables font en sorte qu'un pénomène de cavitation ou de production d'ampoules a lieu dans le milieu, ce qui, à son tour, a pour effet que les particules abrasives sont tour à tour accélérées en direction de la sur- face à doucir et retirées de celle-ci en direction des élé- mènts générateurs de vibrations lorsque les ampoules s'apla- tissent et créent une zone de pression négative. De cette manière, et grâce à l'accélération élevée des particules abra- sives en direction de la surface à doucir, cette dernière surface est soumise à un effet de doucissage et de lissage à mesure que les lames se déplacent par rapport aux faces émettrices 50.
Afin de favoriser une répartition uniforme de l'action de doucissage des particules d'abrasif sur la surface entiè- re des lames, à mesure que celles-ci sont déplacées en re- gard des transducteurs par les tables 10, les poutres de support respectives 14 et 15 sont entraînées en va-et-vient à une vitesse relativement élevée l'une par rapport à l'au- tre par les mécanismes de commande 21, de sorte que les surfaces des lames sont balayées par l'action érosive de ces particules. En d'autres termes, les transducteurs sont déplacés dans le sens transversal par rapport à la voie suivie par les lames qui passent au-dessous de ces trans-
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ducteurs, de sorte que l'on obtient un type de doucissage uni- forme sur toute la surface' des lames.
Bien que, pour les besoins de la démonstration, on ait montré seulement deux rampes de transducteurs montéea au-des- sus de la voie suivie par les tables 10, il est bien entendu que l'on peut utiliser n'importe quel nombre de telles rampes, de même que diverses variétés d'abrasif, en vue d'obtenir l'effet de douciasage et de lissage voulu. Certains des abra- sifs qui peuvent être employés comprennent du sable, de l'oxy de bore, deti'oxyde d'aluminium, le rouge à polir, ainsi que d'autres produits, qui peuvent être employés seuls ou en com- binaison, en vue d'assurer l'effet de doucissage voulu.
Toutefois, quel que soit le type d'abrasif employé, il est évident que les lames peuvent être doucies,par l'appareil se- lon l'invention, sans donner lieu à l'effet d'écrasement qui seproduit généralement dans le cas de grands disques métalli- ques employés dans les procédés courants et qui, comme indiqué plus haut, ont tendance à produ.ire un grand nombre de fêlures et de fissures dans les lames de verre.
Bien qu'il soit avantageux dans de nombreux cas d'utili- ser l'eau en tant que milieu de transmission d'énergie, il est recommandé, dans d'autres cas d'utiliser, comme milieu de transmission, un milieu détersif, de façon que la crasse et d'autres particules indésirables puissent être enlevées lors de l'opération de doucissage. A titre de variante, on peut pratiquer d'autres méthodes visant à ébranler la structure moléculaire de la surface en cours de doucissage, tout en utilisant des éléments générateurs de vibrations d'un type analogue. Par exemple, si les lames sont susceptibles de réactions chimiques, on peut employer un acide ou un milieu d'un autre type, conjointement avec un abrasif, en vue d'en- lever les souillures et de doucir les surfaces des lames.
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En outre et alors que, d'une part, les générateurs de vi- brations employés pour produire l'effet de cavitation dans un milieu liquide peuvent fonctionner de façon continue, sans in- terruption, il a été constaté, d'autre part, que ces générateurs se surchauffent et ont tendance à perdre leur efficacité lors- qu'ils fonctionnent de manière continue pendant de longues périodes de temps. Afin de compenser cet inconvénient, on prévoit, selon la présente invention, des moyens de refroidis- sèment qui comprennent un tube 64 monté le long des poutres 14 et 15, au-dessus des transducteurs 17.
Le tube 64 est muni d'orifices de projection 65, qui agissent de manière à diriger l'eau, ou d'autres fluides de.refroidissement appropriés, sur les transducteurs, de manière à produire sur ceux-ci un effet de refroidissement et de permettre de cette façon aux tran duc- teurs de fonctionner avec un rendement de pointe.
Toutefois, il y a lieu de souligner que l'on peut aussi bien employer d'autres moyens de refroidissement, par exemple des tubes réfrigérants qui produisent le refroidissement par absorption de chaleur, ou encore, des jets d'air, etc.
Lorsqu'on désire enlever un quelconque des transducteurs des poutres de support 14 et 15, ceci peut être réalisé en re- lâchant les vis de réglage 44, de façon que les profilés 40 en U puissent glisser dans leurs rainures, en relâchant ainsi les nervures nodales 47. Après que le profilé 40 en U a été séparé d'avec les nervures 47 des transducteurs, n'importe quel de ces derniers peut être enlevé, après quee l'on aura préalablement retiré le tube en caoutchouc 60 de la tubulure 57 correspondante et déconnecté l'amenée de courant 66 et-la fiche 67 de la botte de jonction 68 montée sur la face supé- rieure des poutres de support transversales.
Il est également bien entendu que, bien que l'appareil de doucissage exposé dans la présente ait été décrit à
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propos du doucissage de lames de verre,il peut égafement être utilisé pour le doucissage d'autres produits en forme de feuilles ou de lames, telles que des plaques d'acier ou de matière plastique, et que les transducteurs peuvent se dépla- cer, alors que l'objet en cours,de doucissage demeure sensible- ment immobile ou se déplace par rapport à ceux-ci.
En outre, et bien que, dans les dessins annexés, on a montré que le milieu abrasif est déposé sur les lames à travers un conduit qui traverse les transducteurs, il est bien entendu que ce milieu peut aussi bien être déposé sur les lames à l'aide de tubes externes qui peuvent répandre le milieu en question en- tre les faces de travail des transducteurs, d'une part et la surface des lames, d'autre part.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour traiter une surface, comprenant les opé- rations qui consistent : à disposer cette surface à une cer- taine distance par rapport à un système générateur de vibra- tions; à établir un film d'un milieu conducteur d'énergie et contenant de l'abrasif, entre la surface précitée et le système générateur de vibrations susdit; et, à transmettre des vibrations élastiques au milieu conducteur d'énergie sus- dit à partir du système générateur de vibrations précité.
2. Procédé pour traiter une surface selon la revendica- tion 1, comportant la particularité supplémentaire qui con- siste à imprimer des déplacements relatifs à la surface sus- dite et au système générateur de vibrations précité.
3. Procédé pour traiter une surface selon la revendica- tion 1 ou 2, dans lequel le milieu conducteur d'énergie pré- cité est appliqué sur la surface susdite sous la forme d'une couche non délimitée d'un liquide conducteur d'énergie.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates generally to smoothing and more particularly relates to an improved method and apparatus for smoothing surfaces using high frequency vibrations.
Although the present invention is not limited to the smoothing of any particular product or type of surface, it lends itself particularly well to performing the difficult operation of smoothing sheet surfaces. of plane glass and will be described here in connection with this work.
In the current industrial manufacture of ice-glass, the rough blanks of the glass slides are ordinarily set, on surfacing tables in a layer of molding plaster or the like, and are subsequently passed through. below horizontal grinding discs which are rotated in the presence of sand
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and water, in order to obtain the desired smoothing effect.
Given the pressure that the grinding discs exert on the sheets or blades of glass in the methods known to date, these blades are subjected to a crushing action when the discs push the particles of the abrasive back into the surface in the process. smoothing. Consequently, the glass slides often exhibit small cracks or cracks, which alter the optical qualities of the glass and which, when there are enough of them, cause the glass slides to crack.
It is understood that any cracking of the glass slides has a detrimental effect not only on the production efficiency, but also on the polishing discs covered with felt and used in the polishing operations which follow, these discs. being easily torn by the sharp edges of the glass and by shards.
The grinding processes currently employed in the industry still have other drawbacks, in that it is necessary to use complicated and precise heavy equipment in order to keep the grinding discs in an exactly horizontal position by compared to the blades which pass below these discs, so as to obtain a smooth surface in a uniform manner. In addition, the large amounts of water and the different varieties of sand, which are necessary to achieve the desired smoothing effect, make the smoothing area damp, dangerous and unhealthy. unpleasant appearance, which leads to an increase in the cost of maintenance and costs for the prevention of accidents.
According to the present invention, and in order to eliminate the drawbacks mentioned above and which were specific to the softening processes known to date),
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vibrational frequencies, preferably greater than 100 cycles per second, to the surfaces of the glass slides, through a suitable medium containing an abrasive or grinding compound. These vibratory frequencies are transmitted in the form of sound waves of mechanical vibrations, the arrangement being such that, when the sound waves propagate through the medium, which is preferably a liquid, the movement of the abrasive particles in this medium is related to the characteristics of the sound waves themselves.
In this way, the sound waves create an effect of cavitation in the liquid medium, cavitation being the phenomenon of the alternating development and flattening of gas bulbs and cavities. This flattening of the cavities -created a stirring effect of sufficient intensity to cause the abrasive particles to alternately produce bombardment of the surface of the glass slides and erosion or smoothness of this surface, as these blades move opposite the cavitation area.
On the basis of the foregoing, the main object of the present invention consists in providing, in a method for the treatment of a surface, the operations which consist: in placing this surface at a certain distance with respect to a system generating vibrations; providing a film of an energy conducting medium and containing an abrasive, between the aforesaid surface and the aforesaid vibration generating system; and, in transmitting elastic vibrations to the above energy conducting medium, from the above vibration generating system.
Another object of the invention consists in establishing an apparatus for the treatment of surfaces, this apparatus comprising a system for generating vibrations; organs to support a surface to be treated, so that it becomes
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located in the immediate vicinity of said vibration generating system; members for depositing on the aforesaid surface a medium capable of transmitting energy and containing an abrasive; and, means for producing relative displacements of the aforesaid surface and of the aforesaid vibration generating system.
Another object of the present invention is to provide a relatively simple and light device capable of smoothing flat surface bodies in a rapid and efficient manner by the use of sonic and ultrasonic vibrations.
Another object of the invention is to establish means in which a series of vibration-generating elements can be mounted above the path followed by a transport system, such that the emitting faces of these elements generators extend from one side to the other of the path followed by the products supported by the transport system, while these products pass below the aforementioned vibration generating elements.
Another object of the invention is to provide means by which a thin film of a liquid transmission medium, in which there is contained a abrasive or grinding material, can be confined to a very small area and localized, on the surface being smoothed.
Another object of the invention is to provide a process for the softening of products which are in the form of sheets or blades, in which process it is necessary to employ a relatively small number of varieties of the softening material. or abrasive to obtain a relatively smooth surface.
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for the smoothing of glass slides, which method leaves a relatively small number of cracks or cracks in said slides.
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In the accompanying drawings
Fig. 1 is a partial plan view of an embodiment of the smoothing apparatus; constructed according to the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional and vertical view of a glass finishing line, this figure showing the apparatus according to the invention mounted above this line.
Fig. 3 is a perspective view of one embodiment of a vibration generating element which may be used in the present invention.
Fig. 4 is a sectional view taken substantially along line 4-4 of FIG. 3.
. Fig. 5 is a partial vertical sectional view, taken along line 5-5 of FIG. 1.
Fig. 6 is a partial side elevational view showing a system for mounting the vibration generating elements.
Fig. 7 is a sectional view taken substantially along line 7-7 of FIG. 6.
In the accompanying drawings, and more particularly in FIGS. 1 and 2, there is shown a section of a continuous grinding and polishing chain, consisting of a series of surfacing tables or transport elements 10 arranged end to end and called to be moved along rails 11 mounted on a suitable support base 12.
The transport members 10 move along a substantially horizontal path, so that the glass slides mounted on these members are transported below a series of smoothing systems and then below a series of. polishing systems not shown.
According to the present invention, the glass plates t'S "called to be surfaced, are fixed on the top of the
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tables 10 using a relatively thin plaster layer and are made to pass under vibration generating elements 13, As shown in figs. 1 / and 2, the vibration-generating elements are mounted on two identical transverse support beams 14 and 15 which move in a reciprocating fashion and are arranged above the tables on the uprights 16.
More particularly, the transverse support beams 14 and 15 are provided at their ends with arms 17 oriented downwards, and mounted in the slide plates 18 by means of bolts 19. The slide plates 18 are mounted in guide rails generally designated by '20 (Figs. 1 and 6), formed between guide blocks 21 which are suitably attached to the uprights 16.
The movements of the transverse beams 14 and 15 relative to each other are effected with the aid of control mechanisms 22 which are identical to each other. More particularly, the control mechanisms 22 comprise a drive shaft 23 on each other. which is mounted a bevel gear 24, this shaft itself being mounted for rotation in a bearing 25. A shaft 29 extends in a substantially vertical direction and is suitably mounted for rotation, by means of a bearing 26, in the upper plate 27 of the support frame 28. At the lower end of the shaft 29 is joined a bevel gear 30 which meshes with the bevel gear 24 provided on the drive shaft 23 and is driven by this last pinion.
On the upper end of the shaft 29 is mounted an eccentric or a crank 31 provided with a control arm 32 joined to pivot with this crank. As shown in fig. 6, the control arm aforementioned 32 is on the other hand pivotally joined to one of the slide plates 18 by means of a pin 33 which fits into a suitable hole 34, provided
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in this plate. Thus, and this, for a purpose which will be described in the following, the rotation of the control shaft 23 has the effect of the rotation of the shaft 29 and of the crank 31, which brings the control arm 32 to moving back and forth in the guide slides 20, the transverse beam joined to this arm.
In other words, the transverse beams 14 and 15 are joined respectively to identical individual control mechanisms 22, capable of imparting to these transverse beams a reciprocating movement, either in synchronism or in a phase shifted or opposed to each other. compared to others.
At each end of the transverse beams 14 and 15, in the vicinity of the legs 17 thereof, there are provided vertical wings 35 and horizontal wings 36, which between them determine rectangular openings 37, at the end of the beam. In each of the openings 37 is mounted for vertical displacement by sliding an open clamping device 38, of the frame type. U-shaped profiles 39 and 40, of special shape, provided with grooves 41, are mounted in the clamping devices 38 and overlap the tables 10.
The U-profile 39 is fixed to one side of each of the clamps 38 by means of screws 42, while the profile 40 is slidably mounted in a groove 43 having a finished inner surface, the latter groove being formed in the opposite side of the clamping devices 38, the profile 40 being retained in the groove 43 by means of an adjusting screw 34.
The transducers or transmitters 13, which are preferably of the magnetostriction type comprising a laminated core 45 and electrical windings 46 (fig. 3 and 4), are supported by the U-shaped sections 39 and 40 6¯ using ribs' nodal 47 provided on the cores 45,
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these ribs fit into the grooves 41 of the U-shaped sections 39 and 40. The nodal ribs 47 are located at a point of zero vibration of the vibratory system of the transducer, so that the support system receives only energy minimum vibration, which allows a maximum amount of energy to be applied to the surface to be softened.
Upper and lower skids or protective plates
49 and 50 are respectively fixed to the vibratory ends of all the cores 45 of the transducers, by means of suitable screws 48. Here, the lower pad 50 serves as the active face of the transducer and keeps the abrasive product from coming in. erode the core 45 of the transducer, with this that when the aforesaid pad 50 becomes badly worn or eroded, it can be replaced by simply removing the wires 48.
When all of the transducers 13 are properly supported along the U-sections 39 and 40, the entire transducer ramp can be adjusted vertically, so that the active surfaces or faces 50 of the transducers are at the side. desired height above the surface to be smoothed, this adjustment being made by means of opposing adjusting screws 51 held in place by locking nuts
52 and supported by the horizontal flanges 36 of the transverse beams. 14 and 15.
These adjusting screws act on the clamping devices 38 and constitute a means by which these clamping devices 38 can be raised or lowered in the opening 37 determined by the wings 35 and 36, which brings the profiles 39 and 40 in U in raising or lowering the transducers 13, so as to place them in the appropriate position with respect to the surface of the blades "S" supported by the tables 10. The clamping devices
38 are kept in alignment with the vertical wings 35 by means of keys 53 mounted inside the
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wings 35 and engaged in keyways 54, formed in the sides of the clamping jaws.
Thus, when the clamps move up and down, the keys 53 are engaged in the grooves 54 and cause these clamps and the U-profiles 39 and 40, which cooperate with those. here, can only move in a vertical direction.
According to the present invention, and as indicated above, a quantity of energy-transmitting liquid medium, containing an abrasive or smoothing product, is held between the active surfaces 50 of the transducers, on the one hand. and the surface called to be softened, on the other hand, so that a cavitation effect can be produced in the liquid medium, as a result of which the abrasive particles contained in this medium are caused to bombard and erode or to smooth the surface of the boards. This energy transmitting medium can be brought between the working surfaces 50 of the transducers and the blades "S" through a tube 55 which passes through the central part of each transducer 13.
More particularly, the tube 55 is preferably formed of a flexible product based on fibers or rubber and is held in place in orifices 56 formed in the core 46 of the transducer by means of suitable threaded tubes 57. The latter tubes are provided with orifices 58 which connect to flared orifices 59, provided in the protective pads 49 and 50.
The energy-transmitting medium can be supplied to each of the transducers 14 by means of flexible rubber hoses 60 the lower end of which fits intimately into the upper tubing 57 of the transducer core, while their upper end can be joined, using a suitable fitting 61, to pipe sections
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individual 62 disposed above each of these transducers. On the other hand, each of the tube sections 62 is connected to a main distribution tube 63 extending over the entire length of each of the support beams 14 and 15.
By virtue of the use of the flexible communication conduits 60 and the flexible tubes 55 in the transducers, the latter can vibrate freely, without being subjected to any deadening effects from the aforementioned conduits or tubes, and can therefore impart a maximum amount of energy to the medium containing the abrasive.
It will be appreciated that, when the liquid containing the abrasive flows under pressure through the tube 55 provided in the core of the transducer, it reaches the flared orifice 59, provided in the lower protective pad 50, and spreads over the blade surface "S", leaving this orifice. In this way, a film of liquid can be established and maintained over a narrow area of the surface being smoothed. Although this film or film of energy conducting liquid is extremely thin and is not delimited in the vertical direction, it nevertheless completely fills the space between the working faces 50 of the transducer and the blade surface, which is due, at least to some extent, to the effects of surface tension and capillary attraction.
These effects work to maintain the energetically conductive medium below the faces of the transducers, at a level significantly higher than that of the unbounded film of liquid flowing from the transducers to the remaining portion of the slide. .
On the other hand, for certain applications, it may be advantageous to ensure that the active faces 50 of the transducers are in slight pressure contact with the blades, so as to ensure better contact.
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vibration with the abrasive particles. Even in this case, the thin film of liquid containing the abrasive can still be forced back between said working faces and the blades in the process of grinding, this in the same way as that described above. high.
It is evident, however, that in all cases the liquid medium, although not occupying a delimited space, can be maintained in a thin but effective layer above the required narrow strip of the surface being smoothed. . ge, this retention being ensured by the means described above $ which eliminates the need to provide reservoirs or other receptacles suitable for containing the liquid in a volume sufficient to cover the vibration-generating faces of the transducer.
In order to obtain the best results, the distance between the working faces 50 of the transducer and the surface to be smoothed can be modified using the adjustment system described above, this distance between the faces 60 and the surface to be softened which can be adapted to the characteristics of surface tension and of capillary attraction of the liquid transmitting energy of which it is made use. For example, in the case of liquids characterized by a greater surface tension and a higher capillary attraction, the transducers can be kept at a greater distance from the surface being smoothed, since in this In this case, the surface tension will not be easily overcome, so that the liquid can detach from the work surfaces 50.
The position of the transducer being thus determined, the conductive medium is applied below it, on a narrow strip of the surface called to be smoothed, where this liquid will substantially fill the narrow space between the generating faces 50 of the transducer and said surface and will be maintained between the surfaces 50 and the face of the blade by
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the natural forces mentioned above. The transducers are then energized by an alternating current applied to the coils 46 of these transducers, resulting in extremely rapid vibrations in the area of the working surfaces 50.
Since the generating surfaces 50 are in direct contact with the liquid medium, alternately positive and negative pressure fronts are thus created which move directly from the vibratory surfaces or faces to the surface to be smoothed, depending on a path normal to vibratory surfaces and to the surface to be smoothed.
These varying pressure fronts cause a cavitation or bulb-producing penomenon to take place in the medium, which in turn causes the abrasive particles to be alternately accelerated towards the surge. - face to be softened and withdrawn from it in the direction of the vibration-generating elements when the bulbs flatten out and create a negative pressure zone. In this way, and thanks to the high acceleration of the abrasive particles towards the surface to be smoothed, this latter surface is subjected to a grinding and smoothing effect as the blades move relative to the emitting faces 50 .
In order to promote a uniform distribution of the grinding action of the abrasive particles over the entire surface of the blades, as these are moved towards the transducers by the tables 10, the respective support beams 14 and 15 are reciprocated at a relatively high speed with respect to each other by the control mechanisms 21, so that the surfaces of the blades are swept by the erosive action of these. particles. In other words, the transducers are moved transversely to the path followed by the blades which pass below these trans-
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ductors, so that a uniform type of smoothing is obtained over the entire surface of the blades.
Although for demonstration purposes only two ramps of transducers have been shown mounted above the path followed by tables 10, it is understood that any number of such ramps can be used. ramps, as well as various varieties of abrasive, in order to obtain the desired smoothing and smoothing effect. Some of the abrasives which can be employed include sand, oxy of boron, aluminum oxide, polishing red, as well as other products, which can be used singly or in combination. in order to ensure the desired smoothing effect.
However, whatever the type of abrasive employed, it is obvious that the blades can be smoothed, by the apparatus according to the invention, without giving rise to the crushing effect which generally occurs in the case of large metal discs used in common processes and which, as noted above, tend to produce a large number of cracks and cracks in the glass slides.
Although it is advantageous in many cases to use water as the energy transmission medium, in other cases it is recommended to use a detergent medium as the transmission medium. so that dirt and other unwanted particles can be removed during the grinding operation. Alternatively, other methods may be practiced aimed at disturbing the molecular structure of the surface being smoothed, while using vibration generating elements of a similar type. For example, if the blades are susceptible to chemical reactions, an acid or some other type of medium can be employed, together with an abrasive, to remove soils and to smooth the surfaces of the blades.
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In addition and while, on the one hand, the vibration generators employed to produce the effect of cavitation in a liquid medium can operate continuously, without interruption, it has been observed, on the other hand, that these generators overheat and tend to lose efficiency when operated continuously for long periods of time. In order to compensate for this drawback, there is provided, according to the present invention, cooling means which comprise a tube 64 mounted along the beams 14 and 15, above the transducers 17.
The tube 64 is provided with projection orifices 65, which act to direct water, or other suitable cooling fluids, to the transducers, so as to produce thereon a cooling and cooling effect. in this way allow the converters to operate at peak efficiency.
However, it should be emphasized that it is also possible to use other cooling means, for example refrigeration tubes which produce cooling by absorption of heat, or even air jets, etc.
When it is desired to remove any of the transducers from the support beams 14 and 15, this can be done by releasing the set screws 44, so that the U-sections 40 can slide into their grooves, thereby releasing the ribs. nodals 47. After the U-profile 40 has been separated from the ribs 47 of the transducers, any of the latter can be removed, after the rubber tube 60 has been previously removed from the tubing 57. corresponding and disconnected the current supply 66 and the plug 67 of the junction boot 68 mounted on the upper face of the transverse support beams.
It is also of course understood that, although the smoothing apparatus disclosed herein has been described in
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About the smoothing of glass slides, it can also be used for the smoothing of other products in the form of sheets or blades, such as steel or plastic plates, and the transducers can move, while the object being smoothed remains substantially stationary or moves relative to them.
Furthermore, and although it has been shown in the accompanying drawings that the abrasive medium is deposited on the blades through a conduit which passes through the transducers, it is understood that this medium may as well be deposited on the blades at the same time. using external tubes which can spread the medium in question between the working faces of the transducers, on the one hand, and the surface of the blades, on the other hand.
CLAIMS
1. A method for treating a surface, comprising the operations of: arranging this surface at a certain distance from a vibration generator system; in establishing a film of an energy conducting medium and containing abrasive, between the aforementioned surface and the aforesaid vibration generating system; and, in transmitting elastic vibrations to the aforesaid energy-conducting medium from the aforementioned vibration-generating system.
2. A method for treating a surface according to claim 1, comprising the additional feature which consists in imparting relative movements to the aforementioned surface and to the aforementioned vibration generating system.
3. A method for treating a surface according to claim 1 or 2, wherein the aforesaid energy conductive medium is applied to the said surface in the form of an unbounded layer of an energy conductive liquid. .
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