EP2147779B1 - Presse vibrante pour la production d'éléments de construction et procédé de production d'éléments de construction - Google Patents

Presse vibrante pour la production d'éléments de construction et procédé de production d'éléments de construction Download PDF

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EP2147779B1
EP2147779B1 EP09164162.1A EP09164162A EP2147779B1 EP 2147779 B1 EP2147779 B1 EP 2147779B1 EP 09164162 A EP09164162 A EP 09164162A EP 2147779 B1 EP2147779 B1 EP 2147779B1
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EP
European Patent Office
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mold
rotation
shafts
orientation
lines
Prior art date
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Active
Application number
EP09164162.1A
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English (en)
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EP2147779A1 (fr
Inventor
Daniel Ancrenaz
Jean Marie Lemaire
Fabrice Pellet
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Quadra 1 SAS
Original Assignee
Quadra 1 SAS
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Publication date
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Publication of EP2147779A1 publication Critical patent/EP2147779A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/022—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space whereby the material is subjected to vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/08—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting
    • B28B1/087—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould
    • B28B1/0873—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould the mould being placed on vibrating or jolting supports, e.g. moulding tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/02—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles
    • B28B13/0215—Feeding the moulding material in measured quantities from a container or silo
    • B28B13/023—Feeding the moulding material in measured quantities from a container or silo by using a feed box transferring the moulding material from a hopper to the moulding cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B17/00—Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
    • B28B17/0063—Control arrangements
    • B28B17/0081—Process control

Definitions

  • the present invention relates to a vibrating press for the production of building elements.
  • Vibrating presses are high-speed machines used in automatic production lines and in series of molded building elements such as blocks, pavers, interjoists, slabs, blocks, or curbs.
  • the invention finds particular application in the production of building elements based on cement or concrete, and can be applied to other areas where we find the same problems of molding elements.
  • a vibrating press of this type is known in particular from the document EP 0 382 653 A1 .
  • the vibrating table conventionally comprises a thick metal plate under which are reported the lines of vibrators capable of generating a vibration force.
  • the mold is shaped to form the walls of the element to be molded, with means for holding the mold in abutment against a removable molding plate attached to the metal plate of the vibrating table.
  • the mold whose bottom or bottom is open, is placed directly on the molding plate.
  • the mold whose top is also open, is filled from above by the dispensing means.
  • the dispensing means generally consists of a drawer that moves linearly between a first position where a hopper drops fresh product into the drawer, and a second position above the mold where the product flows into the mold at as the drawer moves forward over the mold.
  • the translation direction of the slide generally corresponds to the longitudinal direction of the vibrating press.
  • the vibrating press also incorporates a compaction presser or pestle, vertically movable and optionally having a grid, being inserted into the interstices of the mold to form the hollow parts of the element to be molded.
  • the fresh product to be molded is preferably "dry" concrete, that is to say concrete in a pasty state and having sufficient rigidity to maintain a given shape after removal of the mold and when the freshly formed element rests only on the molding plate.
  • the application of a vibration to the concrete during the filling and compacting phases makes it possible to satisfy quality criteria of the construction elements thus produced.
  • the elements must be of constant height, have a uniform and uniform compactness of the concrete, as well as a mechanical strength and a certain aspect.
  • the vibration mainly unidirectional vertically and from below upwards, is transmitted by the vibrating table to the molding plate by means in particular of the vibrator lines and abutments of the bridge type known in particular from the document EP 1 875 996 A1 .
  • the lines of vibrators consist of rotary vibrators feeder, formed of rotating shafts on which are mounted eccentric said weighted or unbalanced.
  • the rotating shafts are aligned along horizontal axes and parallel to the direction of movement of the spool valve.
  • the weights are arranged at appropriate angles so that, when the vibrators are rotated in opposite directions of rotation and synchronously, they produce a substantially vertical unidirectional vibration force.
  • a vibration is a fast movement back and forth from a material point around its equilibrium position.
  • the vibratory movements originate from the centrifugal excitation forces created by the rotation of the flyweights.
  • the direction of the vibration ensuring optimum efficiency is of the unidirectional and vertical type, it is necessary to analyze the projection of the vibratory force of each line of vibrators on both a vertical axis and a horizontal axis.
  • the sum of the vertical projections will create the overall vibration motion.
  • the sum of the horizontal projections should ideally vanish to prevent the movement of the vibrating table in the horizontal plane.
  • the resulting force is variable with time, it is sinusoidal.
  • the vibrating table therefore allows a vibration of given amplitude around a position of equilibrium.
  • the latter moves over the mold between a rear portion and a front portion of the mold, before starting its recoil phase.
  • the rear part of the mold begins to fill by gravity while the front part will be only a few moments later.
  • the drawer first covers the rear portion of the mold and, progressively during its advance, moves the fresh product to the front part.
  • the rear portion has been in a filling situation for a longer period of time than the front part.
  • the structural elements exiting the mold have a higher rearward density.
  • the shape of the mold favors filling at the front, the reverse effect can also occur with a higher density towards the front of the building element.
  • the present invention proposes a vibrating press for the production of building elements having the characteristics of claim 1.
  • the present invention therefore proposes to act on the vibration, and therefore on its lines of vibrators and on their control, to optimize the filling of the mold and avoid density dispersions.
  • the press according to the invention makes it possible to obtain a different force and vibration effect between the rear and the front of the mold (or between the rear and the front of the vibrating table on which the mold rests) only during the filling phase of the mold, and only if necessary.
  • the vibrator lines are transversely aligned relative to the direction of movement of the dispensing means (corresponding to the direction of filling of the mold), certain so-called rear lines extend mainly under the rear part of the mold, while certain other lines say before extend mainly under the front part.
  • the lines of vibrators each comprise a rotary shaft on which is mounted at least one eccentric of the unbalanced or flyweight type.
  • This type of vibrator line is also known as unbalanced vibrators.
  • control means are designed to control the phase shift in the rotation of the rotary shafts, and corresponding eccentrics, in order to vary the vibrating force between the rear part and the front part of the mold.
  • the control means play on the phase shift of the eccentric rotation, between the rear lines and the front lines, to ensure a different vibration force between the rear and the rear. 'before the mold.
  • the invention makes it possible to give priority to the vibration at the rear or the front of the mold in order to compensate for the filling defects inherent in the feed means by a displacement at above the mold.
  • Such a press may nevertheless lead to the existence of a horizontal vibratory component, or horizontal component of the force centrifugal, which is still low intensity and therefore no adverse effect on the entire press and on the building elements.
  • control means are adapted to also allow the vibration movement transmitted by the vibrator lines to said mold to be identical between the rear part and the front part of the mold.
  • the press is adapted to print an identical vibration force between the back and the front of the mold.
  • the rotary shafts support several eccentric oriented in the same direction and the same direction.
  • the dispensing means is movable in translation along a longitudinal axis of the press, and the vibrator lines extend along a transverse axis of the press substantially normal to said longitudinal axis.
  • the press is of the type comprising a single vibrating table.
  • the particular orientation of the vibrator lines under this single vibrating table makes it possible to control and make the vibrating force between the front and the rear of this table to obtain amplitudes, speeds and accelerations applied to this different table between the front and back.
  • This makes it possible to correct or compensate, if necessary, the filling in fresh product to be molded between the front and the back and thus obtain a homogeneous filling.
  • the present invention also relates to a method for producing building elements comprising the steps of claim 13.
  • the vibrator lines each comprise a rotary shaft on which is mounted at least one eccentric of the unbalance type or flyweight
  • the press comprises at least two pairs of vibrator lines, including a rear pair disposed under the rear portion of the mold and including first and second rotary shafts, and a front pair disposed under the front portion of the mold and comprising a third and a fourth rotary shafts.
  • the method comprises a step of compacting the product to be molded with a step of controlling the rotation drive of the vibrator lines adapted to allow the vibration movement transmitted by the vibrator lines to said mold to be identical between the part back and the front part of the mold during compaction.
  • the axis X indicates the longitudinal direction of the press
  • the axis Y indicates the transverse direction of the press, where the two axes X and Y are perpendicular. and horizontal.
  • the Z axis it indicates the vertical direction, from bottom to top, of the press.
  • the frame 1 consists of a fixed frame anchored to the ground and comprising in particular horizontal and transverse beams 10 on which the vibrating table 2 rests, via elastic suspension studs 21, and vertical beams 11 fixed in the ground.
  • the frame 1 further comprises horizontal and longitudinal beams 12 extending under the distribution slide 4, and intended to support conveying means of the molding plates 30.
  • the vertical support walls also called wear plates or candles, comprise at least one removable portion so that it can be replaced when worn.
  • the vibrating table 2 thus has an upper bearing surface, on which is intended to be placed the molding plate 30 forming support of the mold 3 and the associated eccentric building element.
  • the press comprises bridges (not shown) integral with the frame, constituting an abutment limiting the downward movement of the molding plate 30 placed on the vibrating table 2 under the action of a pressure exerted on the mold 3.
  • a trigger guard otherwise referred to as a fixed lower abutment, is generally in the form of a horizontal bar extending across the vibrating table 2, above the plate 20, and between the abutment walls.
  • this bridge bar is fixed on vertical uprights, especially by means of shims whose thickness to adjust the relative position of the upper surface of the bridges relative to the upper bearing surface of the 2.
  • the vertical uprights typically rest on a rigid frame located under the horizontal and transverse beams 10 of the frame 1.
  • the present application refers in particular to the EP 1 875 996 A1 and EP 0 382 653 A1 for additional details; the subject of the present application relates more specifically to the lines of vibrators 5 and their rotational drives.
  • the retaining plate 14 is a horizontal plate extending to the rear rim 31 of the mold 3; the rear of the mold 3 being defined as the portion of the mold 3 upstream relative to the direction of movement of the slide 4 from the first to the second position, corresponding to the right portion on the figures 1 and 2 .
  • the drawer 4 does not empty until it has passed the retaining plate 14. Then, once the drawer 4 exceeds the retaining plate 14, the concrete 3 begins to flow into the mold 3 , and more particularly at the rear of the mold 3, until the drawer 4 reaches the second position where it covers at least completely the top of the mold 3, and in particular the front of the mold 3, and completely fills said mold 3.
  • the mold 3 is shaped to form the walls of the element to be molded.
  • the mold 3, whose bottom or bottom is open, is placed directly on the molding plate 30.
  • the mold 3, whose top is also open, is filled from above, as already described, by the dispensing spool 4.
  • the mold 3 has a rear portion 32 and a front portion 33.
  • the vibrator lines 5 extend in the transverse direction Y, perpendicular to the longitudinal direction X corresponding to the direction of movement of the drawer 4 , and comprise lines arranged under the rear portion 32, dedicated mainly to the vibration of this rear portion 32, and lines disposed under the front portion 33, dedicated primarily to the vibration of this front portion 33.
  • the lines of vibrators 5 are parallel to each other, all the shafts 51 to 54 all extending parallel to the transverse axis Y.
  • the eccentrics 55 of the different shafts are all identical, of the same mass and of the same shape.
  • the lines of vibrators 5 are identical to each other and are regularly offset relative to each other in the longitudinal direction X.
  • On the same shaft, all the eccentrics 55 are oriented in the same direction and the same direction; the eccentrics 55 being integral in rotation with their respective shafts, these eccentrics will remain similarly aligned on their shafts during all phases of life of the vibrating press.
  • each shaft is associated with a motor 56 for driving in rotation.
  • the motors 56 are arranged along a horizontal and longitudinal beam 12 in which are provided passage zones for traversing the shafts 51 to 54.
  • the shafts 51 to 54 are supported by bearings 57 consisting of two longitudinal housings comprising bearings lubricated by bubbling in an oil bath and fixed rigidly under the plate 20 of the vibrating table 2, in particular by means of fixing screws.
  • the shafts 51 to 54 comprise several sections interconnected by transmissions 58, in particular a cardan joint disposed linking two shaft sections between the two bearings 57.
  • transmissions 58 in particular a cardan joint disposed linking two shaft sections between the two bearings 57.
  • the invention is not limited to the shape of the shafts. rotary, nor those of the bearings 57 or transmissions 58 in case of cut-off tree.
  • Intermediate housings 60 may each receive two independent shafts mounted on bearings lubricated by an oil bath; the role of these intermediate boxes 60 is to create intermediate bearings receiving jerks retransmitted by the transmissions driving the shafts of vibrators.
  • Each shaft 51 to 54 is further connected to a motor 56 by means of transmissions 59 sliding with universal joints connecting the outgoing shaft sections of these housings 60 to the shaft sections located under the vibrating table 2.
  • the four motors 56 are electric and each equipped with an electronic system for angular position control, in particular of the resolver or encoder type.
  • Each motor 56 is powered by a frequency converter equipped with an electronic positioning card.
  • the frequency converter makes it possible to choose the speed of rotation of the motor 56 and thus of the lines 5 or of the shafts 51 to 54 carrying the eccentrics 55.
  • the positioning cards are associated with a main control member of the press according to the invention. and, in particular through a specially adapted program, will manage and control the angular position of each of the motors 56 and therefore of each of the lines 5 or shafts 51 to 54.Each motor 56 being angularly managed independently, it will it is possible to combine them differently to allow a distinct vibration movement between the back and the front of the mold 3.
  • the rear pair of vibrator lines 5, consisting of the first 51 and second 52 trees, is supposed to act mainly on the rear portion 32 of the mold 3, while the front pair of vibratory lines 5, consisting of the third 53 and fourth 54 shafts, is supposed to act mainly on the front portion 33 of the mold 3.
  • the eccentrics of the first shaft 51 are opposed to the eccentrics of the second shaft 52, that is to say that they are all aligned in the same vertical direction Z but in opposite directions; the eccentrics of the first shaft 51 pointing upwards while the eccentrics of the second shaft 52 point downwards.
  • the eccentrics of the third shaft 53 are opposed to the eccentrics of the fourth shaft 54, that is to say that they are all aligned in the same vertical direction Z but in opposite directions; the eccentrics of the third shaft 53 pointing downwards while the eccentrics of the fourth shaft 54 point upwards.
  • the shafts 51 to 54 are all rotated at the same speed ⁇ and synchronously in opposite directions within each pair of vibrator lines (as already mentioned), so that the different centrifugal forces F1 to F4 from the rotation of the respective shafts 51 to 54 cancel each other out.
  • the maximum vertical vibratory force Fz is for example between 20000 and 30000 daN, following the rotation of the four shaft lines 51 to 54, and can be of the order of 24720 daN at a frequency of 70 Hz or 4200 tr / min.
  • the shafts 51 to 54 are out of phase with respect to the vertical axis Z at a non-zero angle.
  • the introduction of a phase shift, with respect to a starting position of the eccentrics ensuring a zero vertical force makes it possible to control the vibration forces between the rear and the front of the mold 3.
  • the rear vibratory force Fzar is different from the vibratory force before Fzav, thus allowing to have a different vibratory movement between the back and the front of the mold. It is thus possible to obtain a greater force on a portion of the vibratory table then giving different amplitudes to this part of table, hence a different behavior of the mold and concrete.
  • a horizontal resultant force Fh will also be generated but, of low value, it will have no harmful impact on the mechanical systems or the quality of the products manufactured.
  • the vibrating press according to the invention thus makes it possible to differentiate the rear vibratory force from the front vibratory force for a single vibrating table, which makes it possible to compensate for the filling defects related to the advance of the distribution drawer above the mold.
  • the rear vibratory force Fzar is equal to the vibratory force before Fzav, thus allowing identical vibratory movement between the rear and the front of the mold.
  • Such uniform vibratory movement is desirable especially during the compaction phase following the filling phase of the mold.
  • the resulting horizontal force Fh is zero.
  • the phase during which it is useful to have a different force between the front and the back of the mold is the filling phase.
  • each of the engines rotates at the same speed, including when there is a different force between the front and the back of the mold.
  • the vibratory force should not shake the mold too much and it is usually between 11000 and 15000 daN for the table.
  • each pair of tree lines develops between 5500 and 7500 daN.
  • the permissible difference between the force before Fzav and the rear force Fzar is for example 1000 daN maximum.
  • the horizontal force Fh generated is between 400 and 700 daN.

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Description

  • La présente invention se rapporte à une presse vibrante pour la production d'éléments de construction.
  • Les presses vibrantes sont des machines à grande cadence utilisées dans des chaînes de production automatique et en série d'éléments de construction moulés tels que des blocs, pavés, entrevous, dalles, parpaings, ou bordures. L'invention trouve particulièrement son application dans la production d'éléments de construction à base de ciment ou de béton, et pourra s'appliquer à d'autres domaines où l'on retrouvera les mêmes problématiques de moulage d'éléments.
  • Dans une réalisation connue, une presse vibrante pour la production d'éléments de construction comporte :
    • une table vibrante équipée de plusieurs lignes de vibrateurs espacées les unes des autres et de moyens de contrôle de l'entraînement desdites lignes de vibrateurs,
    • un moule disposé sur ladite table vibrante de sorte que les lignes de vibrateurs transmettent un mouvement de vibration audit moule, et
    • un moyen de distribution qui permet d'alimenter le moule en produit frais à mouler, ledit moyen de distribution étant déplaçable au-dessus du moule entre une partie arrière et une partie avant du moule,
  • Une presse vibrante de ce type est connue notamment du document EP 0 382 653 A1 .
  • La table vibrante comprend classiquement une plaque métallique épaisse sous laquelle sont rapportées les lignes de vibrateurs aptes à générer une force de vibration.
  • Le moule est conformé pour former les parois de l'élément à mouler, avec des moyens pour tenir le moule en appui contre une plaque de moulage amovible rapportée sur la plaque métallique de la table vibrante. Le moule, dont le bas ou fond est ouvert, est posé directement sur la plaque de moulage. Le moule, dont le haut est également ouvert, est rempli par le haut par le moyen de distribution.
  • Le moyen de distribution est généralement constitué d'un tiroir qui se déplace linéairement entre une première position où une trémie laisse tomber du produit frais dans le tiroir, et une deuxième position au-dessus du moule où le produit s'écoule dans le moule au fur et à mesure de l'avancée du tiroir au-dessus du moule. La direction de translation du tiroir correspond généralement à la direction longitudinale de la presse vibrante.
  • Pour compacter le produit frais dans le moule, la presse vibrante intègre également un presseur ou pilon de compaction, mobile verticalement et présentant éventuellement une grille, venant s'insérer dans des interstices du moule pour former les parties creuses de l'élément à mouler.
  • Il est également connu d'employer des presses vibrantes, dites presses doubles, comprenant deux tables vibrantes, c'est-à-dire deux tables indépendantes pourvues de leurs propres lignes de vibrateurs. De telles presses doubles présentent de nombreux inconvéneients dont le principal est que la partie centrale du moule se situe à cheval entre les deux tables et subit des vibrations difficiles à maîtriser. Dans la partie centrale du moule correspondant à la zone de proximité des deux tables, il se produit un généralement un basculement désordonné, c'est-à-dire un pivotement des tables, qui entraîne une vibration non homogène sur toute la surface du moule entraînant ainsi des variations de remplissage sur la partie centrale du moule qui sont nuisibles à la qualité finale du produit moulé.
  • La production d'éléments de construction mettant en oeuvre une presse vibrante comprend :
    • une phase de remplissage en produit frais du tiroir d'alimentation par une trémie ;
    • une phase d'avancée du tiroir qui vient se déplacer linéairement au-dessus du moule afin de remplir ce dernier en produit frais, avec la table vibrante et ses lignes de vibrateurs qui entraînent en vibration la plaque de moulage pendant le remplissage du moule ;
    • une phase de recul du tiroir qui retourne dans sa position de départ sous la trémie ;
    • une phase de compactage par le presseur, avec la table vibrante et ses lignes de vibrateurs qui entraînent en vibration la plaque de moulage pendant le compactage ;
    • une phase de démoulage de l'élément de construction sur la plaque de moulage en levant le moule, l'élément de construction étant maintenu sur la plaque de moulage notamment par le presseur ;
    • phase d'évacuation de l'élément de construction, notamment à l'aide d'un convoyeur.
  • En fin de moulage, avant la phase de démoulage, il est recommandé de supprimer l'effet de vibration avant de retirer le moule afin d'éviter que l'élément fraîchement moulé se désagrège à cause des vibrations.
  • Le produit frais à mouler est de préférence du béton « sec », c'est-à-dire du béton dans un état pâteux et présentant une rigidité suffisante pour conserver une forme donnée après le retrait du moule et lorsque l'élément fraîchement formé repose seul sur la plaque de moulage.
  • L'application d'une vibration au béton pendant les phases de remplissage et de compactage permet de satisfaire des critères de qualité des éléments de construction ainsi fabriqués. En particulier, les éléments doivent être de hauteur constante, présenter une compacité régulière et homogène du béton, ainsi qu'une résistance mécanique et un aspect déterminés.
  • La vibration, principalement unidirectionnelle verticale et de bas en haut, est transmise par la table vibrante à la plaque de moulage au moyen notamment des lignes de vibrateurs et de butées du type pontet connus notamment du document EP 1 875 996 A1 .
  • Il est d'usage, ainsi qu'illustré dans le document EP 0 382 653 A1 , que les lignes de vibrateurs soient constituées de vibrateurs rotatifs à masselotte, formés d'arbres rotatifs sur lesquels sont montés des excentriques dits masselottes ou balourds. Les arbres rotatifs sont alignés selon des axes horizontaux et parallèles à la direction de déplacement du tiroir de distribution.
  • Les masselottes sont disposées selon des angles appropriés de façon que, lorsque les vibrateurs sont entraînés en rotation selon des sens de rotation opposés et de façon synchrone, elles produisent une force de vibration sensiblement verticale unidirectionnelle.
  • Pour rappel, une vibration est un mouvement rapide de va et vient d'un point matériel autour de sa position d'équilibre. Dans le cas des vibrateurs rotatifs à masselotte, les mouvements vibratoires ont pour origine des forces d'excitation centrifuges crées par la rotation des masselottes.
  • L'équation donnant la valeur de la force centrifuge est la suivante : F = m.ω2.R où
    • F est exprimée en N,
    • m est la masse de la masselotte en kg,
    • ω est la vitesse angulaire de la masselotte exprimée en rad/s, et
    • R est la distance du centre de gravité de la masselotte par rapport à son axe de rotation exprimée en m.
  • On constate que pour une masselotte donnée ayant une forme définie, sa masse et la position de son centre de gravité sont figées. Seule la variation de la vitesse de rotation fera varier la force centrifuge.
  • Ainsi, pour obtenir des forces vibratoires variables ayant des directions et des intensités maîtrisées, il faut assurer une combinaison de plusieurs lignes de masselottes sur une même table vibrante, avec des orientations diverses des masselottes.
  • Or, la direction de la vibration assurant une efficacité optimum est du type unidirectionnel et vertical, il est nécessaire d'analyser la projection de la force vibratoire de chaque ligne de vibrateurs à la fois sur un axe vertical et un axe horizontal. La somme des projections verticales va créer le mouvement de vibration globale. La somme des projections horizontales devrait idéalement s'annuler pour empêcher le mouvement de la table vibrante dans le plan horizontal.
  • S'agissant d'arbres rotatifs, la force résultante est variable en fonction du temps, elle est de forme sinusoïdale. La table vibrante permet donc une vibration d'amplitude donnée autour d'une position d'équilibre.
  • Dans la phase de remplissage du moule et dans la phase de compactage, de nombreux paramètres vont influencer le comportement du produit frais et donc rendre plus ou moins efficace la vibration. Ces paramètres sont entre autres le poids du moule, les dimensions et la forme des éléments à mouler, le type d'élément à mouler faisant appel à un type de béton approprié, la quantité de béton nécessaire,les agrégats utilisés dans le produit frais.
  • Lors de la phase d'avancée du tiroir d'alimentation, ce dernier se déplace au-dessus du moule entre une partie arrière et une partie avant du moule, avant d'entamer sa phase de recul. Ainsi, la partie arrière du moule commence à se remplir par gravité alors que la partie avant ne le sera que quelques instants plus tard. En effet, le tiroir recouvre d'abord la partie arrière du moule et, progressivement lors de son avancée, déplace le produit frais vers la partie avant. Ainsi, la partie arrière a été en situation de remplissage pendant un laps de temps plus important que la partie avant.
  • De ce fait, les éléments de construction sortis du moule présentent une densité supérieure vers l'arrière. Suivant si la forme du moule favorise le remplissage à l'avant, l'effet inverse peut également se produire avec une densité supérieure vers l'avant de l'élément de construction.
  • Ce phénomène d'inhomogénéité est particulièrement présent sur les presses à double capacité pour lesquelles la longueur des moules est très importante dans la direction d'avancée du tiroir d'alimentation. Plus le moule est long dans la direction longitudinale de la presse (correspondant à la direction de déplacement du tiroir) et plus la distribution de produit frais est décalée entre l'arrière et l'avant du moule, et moins la densité de l'élément moulé est homogène selon la direction longitudinale. Le document EP 1 842 640 A divulgue une presse vibrante selon le préambule de la revendication 1 et un procédé selon le préambule de la revendication 13. La présente invention a notamment pour but de résoudre cet inconvénient avec une presse vibrante adaptée pour favoriser ou freiner le remplissage du moule en produit frais sur une partie arrière ou avant du moule.
  • A cet effet, elle propose une presse vibrante pour la production d'éléments de construction ayant les caractéristiques de la revendication 1. La présente invention se propose donc d'agir sur la vibration, et donc sur ses lignes de vibrateurs et sur leur contrôle, pour optimiser le remplissage du moule et éviter les dispersions de densité.
  • Ainsi, la presse selon l'invention permet d'obtenir une force et un effet de vibration différents entre l'arrière et l'avant du moule (ou entre l'arrière et l'avant de la table vibrante sur laquelle repose le moule), et ce uniquement pendant la phase de remplissage du moule, et uniquement si nécessaire.
  • Les lignes de vibrateurs étant alignées de façon transversale relativement à la direction de déplacement du moyen de distribution (correspondant à la direction de remplissage du moule), certaines lignes dites arrière s'étendent principalement sous la partie arrière du moule, tandis que certaines autres lignes dites avant s'étendent principalement sous la partie avant. En contrôlant l'entraînement des lignes arrière relativement à l'entraînement des lignes avant, la presse permet de contrôler la vibration entre l'arrière et l'avant du moule de façon simple et aisée.
  • Selon l'invention, les lignes de vibrateurs comprennent chacune un arbre rotatif sur lequel est monté au moins un excentrique du type balourd ou masselotte.
  • Ce type de lignes de vibrateurs est également connu sous le nom de vibrateurs à balourd.
  • Avantageusement, les moyens de contrôle sont conçus pour contrôler le déphasage dans la rotation des arbres rotatifs, et des excentriques correspondants, afin de faire varier la force vibrante entre la partie arrière et la partie avant du moule.
  • Ainsi, du fait de l'orientation transversale des lignes de vibrateurs, les moyens de contrôle jouent sur le déphasage de la rotation des excentriques, entre les lignes arrière et les lignes avant, pour assurer une force de vibration différente entre l'arrière et l'avant du moule.
  • Selon une caractéristique, la presse comprend au moins deux paires de lignes de vibrateurs, dont :
    • une paire arrière disposée sous la partie arrière du moule et comprenant un premier et un deuxième arbres rotatifs, et
    • une paire avant disposée sous la partie avant du moule et comprenant un troisième et un quatrième arbres rotatifs.
  • Les moyens de contrôle peuvent ainsi être conçus pour contrôler :
    • le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres, et
    • le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des premier et deuxième arbres soit distincte de la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des troisième et quatrième arbres.
  • Ainsi, en jouant sur les différents paramètres de rotation des quatre arbres, l'invention permet de privilégier la vibration à l'arrière ou à l'avant du moule afin de compenser les défauts de remplissage inhérents au moyen d'alimentation par un déplacement au-dessus du moule.
  • Une telle presse peut néanmoins conduire à l'existence d'une composante horizontale vibratoire, ou composante horizontale de la force centrifuge, qui reste tout de même de faible intensité et donc sans effet néfaste sur l'ensemble de la presse et sur les éléments de construction.
  • Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de contrôle sont conçus pour :
    • orienter le ou les excentriques du premier arbre selon une direction principale (par exemple la direction verticale) et dans un premier sens (par exemple vers le haut), et orienter le ou les excentriques du deuxième arbre selon la même direction principale et dans un deuxième sens (par exemple vers le bas) opposé au premier sens,
    • orienter le ou les excentriques du troisième arbre selon la même direction principale et dans le deuxième sens, et orienter le ou les excentriques du quatrième arbre selon la même direction principale et dans le premier sens,
    • déphaser le premier arbre d'un premier angle dans un premier sens de rotation (par exemple le sens antihoraire) et déphaser le deuxième arbre du même premier angle dans le même premier sens de rotation,
    • déphaser le troisième arbre d'un deuxième angle, distinct du premier angle, dans un deuxième sens de rotation (par exemple le sens horaire) opposé au premier sens de rotation, et déphaser le quatrième arbre du même deuxième angle dans le même deuxième sens de rotation, et ensuite
    • permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    • assurer que les premier et troisième arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    • assurer que les deuxième et quatrième arbres tournent selon le premier sens de rotation,
    afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs au moule soit distinct entre la partie arrière et la partie avant du moule.
  • En outre, les moyens de contrôle sont adaptés pour permettre également que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs audit moule soit identique entre la partie arrière et la partie avant du moule.
  • Ainsi, dans le cas d'un remplissage où ne se pose aucun problème de distribution du produit frais (du fait de la forme du moule ou du produit frais lui-même), ou dans le cas de la phase de compactage qui suit la phase de remplissage du moule, la presse est adaptée pour imprimer une force de vibration identique entre l'arrière et l'avant du moule.
  • Dans ce cas, les moyens de contrôle sont également conçus pour contrôler :
    • le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres définis ci-dessus, et
    • le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des premier et deuxième arbres soit égale à la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des troisième et quatrième arbres.
  • Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de contrôle sont conçus pour :
    • orienter le ou les excentriques des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres selon une même direction principale et dans un même sens,
    et ensuite
    • permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    • assurer que les premier et troisième arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    • assurer que les deuxième et quatrième arbres tournent selon le premier sens de rotation opposé au deuxième sens de rotation.
    afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs au moule soit identique entre la partie arrière et la partie avant du moule.
  • Selon une caractéristique, les arbres rotatifs supportent plusieurs excentriques orientés selon une même direction et un même sens.
  • Selon une caractéristique, le moyen de distribution est mobile en translation selon un axe longitudinal de la presse, et les lignes de vibrateurs s'étendent selon un axe transversal de la presse sensiblement normal audit axe longitudinal.
  • De façon préférentielle, la presse est du type comprenant une unique table vibrante. Ainsi, l'orientation particulière des lignes de vibrateurs sous cette unique table vibrante permet de contrôler et faire la force vibrante entre l'avant et l'arrière de cette table pour obtenir des amplitudes, vitesses et accélérations appliquées à cette table différentes entre l'avant et l'arrière. Ceci permet ainsi de corriger ou de compenser si nécessaire le remplissage en produit frais à mouler entre l'avant et l'arrière et obtenir ainsi un remplissage homogène.
  • La présente invention concerne également un procédé de production d'éléments de construction comportant les étapes de la revendication 13. Pour la suite, les lignes de vibrateurs comprennent chacune un arbre rotatif sur lequel est monté au moins un excentrique du type balourd ou masselotte, et la presse comprend au moins deux paires de lignes de vibrateurs, dont une paire arrière disposée sous la partie arrière du moule et comprenant un premier et un deuxième arbres rotatifs, et une paire avant disposée sous la partie avant du moule et comprenant un troisième et un quatrième arbres rotatifs.
  • Dans ce cas, le contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs peut consister à contrôler :
    • le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres, et
    • le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des premier et deuxième arbres soit distincte de la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des troisième et quatrième arbres.
  • Afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs au moule soit distinct entre la partie arrière et la partie avant du moule, le contrôle de l'entraînement en rotation peut comprendre les étapes suivantes :
    • orienter le ou les excentriques du premier arbre selon une direction principale et dans un premier sens, et orienter le ou les excentriques du deuxième arbre selon la même direction principale et dans un deuxième sens opposé au premier sens,
    • orienter le ou les excentriques du troisième arbre selon la même direction principale et dans le deuxième sens, et orienter le ou les excentriques du quatrième arbre selon la même direction principale et dans le premier sens,
    • déphaser le premier arbre d'un premier angle dans un premier sens de rotation et déphaser le deuxième arbre du même premier angle dans le même premier sens de rotation,
    • déphaser le troisième arbre d'un deuxième angle, distinct du premier angle, dans un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation, et déphaser le quatrième arbre du même deuxième angle dans le même deuxième sens de rotation,
    et ensuite
    • permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    • assurer que les premier et troisième arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    • assurer que les deuxième et quatrième arbres tournent selon le premier sens de rotation.
  • En outre, le procédé comprend une étape de compactage du produit à mouler avec une étape de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs adaptée pour permettre que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs audit moule soit identique entre la partie arrière et la partie avant du moule pendant le compactage.
  • Pendant l'étape de compactage, le contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs peut consister à contrôler :
    • le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres définis ci-dessus, et
    • le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des premier et deuxième arbres soit égale à la composante verticale de la force centrifuge résultant de la rotation des troisième et quatrième arbres.
  • Afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs au moule soit identique entre la partie arrière et la partie avant du moule pendant l'étape de compactage, le contrôle de l'entraînement en rotation peut comprendre les étapes suivantes :
    • orienter le ou les excentriques des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres selon une même direction principale et dans un même sens,
    et ensuite
    • permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    • assurer que les premier et troisième arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    • assurer que les deuxième et quatrième arbres tournent selon le premier sens de rotation opposé au premier sens de rotation.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
    • la figure 1 est une vue de côté d'une partie d'une presse vibrante conforme à l'invention, dans une phase de remplissage en produit frais d'un tiroir d'alimentation ;
    • la figure 2 est une vue de côté d'une partie de la presse vibrante illustrée en figure 1, dans une phase de remplissage en produit frais d'un moule au moyen du tiroir d'alimentation ;
    • la figure 3 est une vue en perspective de la presse vibrante illustrée aux figures 1 et 2, montrant plus particulièrement les lignes de vibrateurs ;
    • la figure 4 est une vue schématisée de côté des lignes de vibrateurs illustrant deux étapes d'un premier cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs ;
    • la figure 5 est une vue schématisée de côté des lignes de vibrateurs illustrant deux étapes d'un deuxième cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs ;
    • la figure 6 est une vue schématisée de côté des lignes de vibrateurs illustrant trois étapes d'un troisième cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs ;
  • Selon un mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, une presse vibrante selon l'invention pour la production d'éléments de construction comporte :
    • un châssis 1 ;
    • une table vibrante 2 unique comportant une plaque 20 sous laquelle sont fixés des lignes de vibrateurs 5 ;
    • un moule 3 posé sur la table vibrante 2 par l'intermédiaire d'une plaque de moulage 30 ;
    • un tiroir de distribution 4 pour remplir le moule 3 en produit frais à mouler ; et
    • un presseur ou pilon non représenté sur les figures et destiné à compacter le produit frais dans le moule et à pénétrer dans le moule 3 pour permettre d'en extraire les éléments de construction formés sur la plaque de moulage 30.
  • Dans le repère (X, Y, Z), illustré sur différentes figures, l'axe X indique la direction longitudinale de la presse, et l'axe Y indique la direction transversale de la presse, où les deux axes X et Y sont perpendiculaires et horizontaux. Quant à l'axe Z, il indique la direction verticale, de bas en haut, de la presse.
  • En outre, le produit frais considéré dans la suite de la demande est du béton, bien que l'emploi d'autres produits frais soit clairement envisageable pour une presse selon l'invention.
  • Le châssis 1 est constitué d'un bâti fixe ancré sur le sol et comportant notamment des poutres horizontales et transversales 10 sur lesquelles repose la table vibrante 2, via des plots de suspension élastique 21, et des poutres verticales 11 fixés dans le sol. Le châssis 1 comporte en outre des poutres horizontales et longitudinales 12 s'étendant sous le tiroir de distribution 4, et destinées à supporter des moyens de convoyage des plaques de moulage 30.
  • La table vibrante 2 comportant :
    • la plaque 20, formée d'une tôle épaisse en acier, et reposant sur les poutres horizontales et transversales 10 du châssis 1 par l'intermédiaire des plots de suspension élastique 21,
    • des lignes de vibrateurs 5 du type vibrateur à balourd, comportant des arbres rotatifs 51, 52, 53, 54 sur lesquels sont montés des excentriques 55 générant une force centrifuge, du type balourd ou masselotte, et des moteurs 56 d'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs 5 autrement dit des arbres 51, 52, 53, 54 ;
    • un ensemble de parois d'appui verticales (non illustrées) parallèles fixées au dessus de la plaque 20, le bord supérieur de ces parois définissant la surface d'appui supérieure de la table vibrante 2.
  • Les parois d'appui verticales, également appelées plats d'usure ou chandelles, comprennent au moins une partie démontable de façon à pouvoir être remplacée lorsqu'elle est usée.
  • La table vibrante 2 présente ainsi une surface d'appui supérieure, sur laquelle est destinée à être posé la plaque de moulage 30 formant support du moule 3 et de l'élément de construction associé excentriques.
  • La presse comprend des pontets (non représentés) solidaires du châssis, constituant une butée limitant le mouvement vers le bas de la plaque de moulage 30 posée sur la table vibrante 2 sous l'action d'une pression exercée sur le moule 3. Un pontet, autrement appelée butée inférieure fixe, est généralement réalisé sous la forme d'une barre horizontale s'étendant en travers de la table vibrante 2, au dessus de la plaque 20, et entre les parois d'appui verticales. A ces deux extrémités, cette barre formant pontet est fixée sur des montants verticaux, par l'intermédiaire notamment de cales dont l'épaisseur permettant de régler la position relative de la surface supérieure des pontets par rapport à la surface d'appui supérieure de la table vibrante 2. Les montants verticaux reposent classiquement sur un cadre rigide située sous les poutres horizontales et transversales 10 du châssis 1.
  • Concernant les parois d'appui verticales et les pontets, la présente demande renvoie notamment aux documents EP 1 875 996 A1 et EP 0 382 653 A1 pour des précisions supplémentaires ; l'objet de la présente demande ayant trait plus spécifiquement aux lignes de vibrateurs 5 et à leurs entraînements en rotation.
  • Le tiroir de distribution 4 forme un caisson, ouvert en haut et en bas, délimitée par une cloison verticale. Ce tiroir 4 se déplace longitudinalement, c'est-à-dire selon la direction X, pour amener du béton frais à l'intérieur du moule 3 à partir d'un silo de réserve ; le déplacement du tiroir 4 étant illustré par la flèche D aux figures 1 et 3. Pour cela, le tiroir de distribution 4 est mobile entre :
    • une première position, illustrée en figure 1, où le tiroir 4 est disposé sous une trémie (non représentée) qui laisse tomber du béton frais dans le tiroir 4, et où le tiroir 4 est disposé sur une plaque de retenue 14 solidaire du châssis 1, ladite plaque de retenue s'étendant horizontalement jusqu'au rebord arrière du moule 3 afin de retenir le béton dans le tiroir 4, et
    • une deuxième position, illustrée en figure 2, où le tiroir 4 est disposée au-dessus du moule 3, à la vertical de ce dernier, afin que le béton s'écoule par gravité dans le moule 3.
  • La plaque de retenue 14 est une plaque horizontale s'étendant jusqu'au rebord arrière 31 du moule 3; l'arrière du moule 3 étant définie comme la partie du moule 3 en amont relativement au sens de déplacement du tiroir 4 de la première à la deuxième position, correspondant à la partie droite sur les figures 1 et 2.
  • Lors de son avancée pour remplir le moule 3, vers la gauche sur les figures 1 et 2, le tiroir 4 ne se vide pas tant qu'il n'a pas dépassé la plaque de retenue 14. Puis, une fois que le tiroir 4 dépasse la plaque de retenue 14, le béton 3 commence à s'écouler dans le moule 3, et plus particulièrement à l'arrière du moule 3, jusqu'à ce que le tiroir 4 atteigne la deuxième position où il recouvre au moins complètement le dessus du moule 3, et en particulier l'avant du moule 3, et remplisse complètement ledit moule 3.
  • Le moule 3 est conformé pour former les parois de l'élément à mouler. Le moule 3, dont le bas ou fond est ouvert, est posé directement sur la plaque de moulage 30. Le moule 3, dont le haut est également ouvert, est rempli par le haut, comme déjà décrit, par le tiroir de distribution 4. Le moule 3 présente une partie arrière 32 et une partie avant 33.
  • Pour avoir un mouvement de vibration différent entre la partie arrière 32 et la partie avant 33 du moule 3, les lignes de vibrateurs 5 s'étendent selon la direction transversale Y, perpendiculaire à la direction longitudinale X correspondant à la direction de déplacement du tiroir 4, et comprennent des lignes disposées sous la partie arrière 32, dédiées principalement à la mise en vibration de cette partie arrière 32, et des lignes disposées sous la partie avant 33, dédiées principalement à la mise en vibration de cette partie avant 33.
  • En particulier, les lignes de vibrateurs 5 sont au nombre de quatre, avec deux paires de lignes de vibrateurs 5, dont :
    • une paire arrière disposée sous la partie arrière 32 du moule 3 et comprenant un premier 51 et un deuxième 52 arbres rotatifs, et
    • une paire avant disposée sous la partie avant 33 du moule et comprenant un troisième 53 et un quatrième 54 arbres rotatifs.
  • Les lignes de vibrateurs 5 sont parallèles entre elles, tous les arbres 51 à 54 s'étendant tous parallèlement à l'axe transversale Y. Les excentriques 55 des différents arbres sont tous identiques, de même masse et de même forme. Les lignes de vibrateurs 5 sont identiques entre elles et sont régulièrement décalées l'une par rapport à l'autre dans la direction longitudinale X. Sur un même arbre, tous les excentriques 55 sont orientés dans la même direction et le même sens ; les excentriques 55 étant solidaires en rotation de leurs arbres respectifs, ces excentriques resteront pareillement alignés sur leurs arbres pendant toutes les phases de vie de la presse vibrante.
  • Comme illustré en figure 3, à chaque arbre est associé un moteur 56 d'entraînement en rotation. Les moteurs 56 sont disposés le long d'une poutre horizontale et longitudinale 12 dans laquelle sont prévus de zones de passage pour la traversée des arbres 51 à 54.
  • Les arbres 51 à 54 sont supportés par des paliers 57 constitués de deux carters longitudinaux comportant des roulements lubrifiés par barbotage dans un bain d'huile et fixés rigidement sous la plaque 20 de la table vibrante 2, notamment au moyen de vis de fixation.
  • Les arbres 51 à 54 comportent plusieurs tronçons reliés entre eux par des transmissions 58, notamment un joint de cardan disposées liant deux tronçons d'arbre entre les deux paliers 57. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme des arbres rotatifs, ni à celles des paliers 57 ou des transmissions 58 en cas d'arbre tronçonné.
  • Des boîtiers intermédiaires 60 peuvent recevoir chacun deux arbres indépendants montés sur roulements lubrifiés par bain d'huile ; le rôle de ces boîtiers intermédiaires 60 étant de créer des paliers intermédiaires recevant les à-coups retransmis par les transmissions entraînant les arbres de vibrateurs.
  • Chaque arbre 51 à 54 est en outre relié à un moteur 56 par l'intermédiaire de transmissions 59 coulissantes à joints de cardan reliant les tronçons d'arbre sortants de ces boîtiers 60 aux tronçons d'arbre situés sous la table vibrante 2.
  • Les quatre moteurs 56 sont électriques et équipés chacun d'un système électronique de contrôle angulaire de position, notamment du type résolveur ou codeur. Chaque moteur 56 est alimenté par un variateur de fréquence équipé d'une carte électronique de positionnement. Le variateur de fréquence permet de choisir la vitesse de rotation du moteur 56 et donc des lignes 5 ou des arbres 51 à 54 portant les excentriques 55. Les cartes de positionnement sont associées à un organe de contrôle principal de la presse conforme à l'invention et, par le biais notamment d'un programme spécialement adapté, vont gérer et contrôler la position angulaire de chacun des moteurs 56 et donc de chacune des lignes 5 ou arbres 51 à 54.Chaque moteur 56 étant géré angulairement de façon indépendante, il va être possible de les combiner différemment pour permettre d'obtenir un mouvement de vibration distinct entre l'arrière et l'avant du moule 3.
  • Avec une presse vibrante selon l'invention, plusieurs mouvements de vibration sont possibles en jouant sur le déphasage ou non des différéents arbres 51 à 54.
  • Pour la suite de la description et bien qu'il s'agisse d'une table vibrante 2 unique, la paire arrière de lignes de vibrateurs 5, constituée des premier 51 et deuxième 52 arbres, est supposée agir principalement sur la partie arrière 32 du moule 3, tandis que la paire avant de lignes de vibrateurs 5, constituée des troisième 53 et quatrième 54 arbres, est supposée agir principalement sur la partie avant 33 du moule 3.
  • A l'intérieur de chaque paire de lignes de vibrateur, respectivement arrière et avant, les arbres tournent dans des sens opposés, en l'occurrence :
    • le premier arbre 51 tourne dans le sens positif (correspondant au sens horaire sur les figures 4 à 6) tandis que le deuxième arbre 52 tourne dans le sens négatif (correspondant au sens antihoraire sur les figures 4 à 6) ; et
    • le troisième arbre 53 tourne dans le sens positif tandis que le quatrième arbre 54 tourne dans le sens négatif.
  • Sur la figure 4 est représenté un premier cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs 5, où les arbres d'une même paire de lignes de vibrateur, respectivement arrière et avant, sont dans un premier temps t=0 opposés l'un à l'autre.
  • Autrement dit, à l'instant t=0 initial du premier cycle, les excentriques du premier arbre 51 sont opposés aux excentriques du deuxième arbre 52, c'est-à-dire qu'ils sont tous alignés selon une même direction verticale Z mais dans des sens opposés ; les excentriques du premier arbre 51 pointant vers le haut tandis que les excentriques du deuxième arbre 52 pointent vers le bas. De même, à l'instant t=0 initial du premier cycle, les excentriques du troisième arbre 53 sont opposés aux excentriques du quatrième arbre 54, c'est-à-dire qu'ils sont tous alignés selon une même direction verticale Z mais dans des sens opposés ; les excentriques du troisième arbre 53 pointant vers le bas tandis que les excentriques du quatrième arbre 54 pointent vers le haut.
  • Ensuite, les arbres 51 à 54 sont tous entraînés en rotation, à la même vitesse ω et de façon synchrone, dans des sens opposés à l'intérieur de chaque paire de lignes de vibrateurs (ainsi que déjà mentionné), de sorte que les différentes forces centrifuges F1 à F4 issues de la rotation des arbres 51 à 54 respectifs s'annulent.
  • En conclusion, lors de ce premier cycle, lorsque les excentriques sont par paire opposées aux deux autres, qu'ils tournent à la même vitesse, quelque soit cette vitesse de rotation, les projections verticales des composantes de la force vibratoire F1 à F4 de chaque ligne d'arbre 51 à 54 s'opposent. Au final, on obtient une force résultante nulle et donc aucun mouvement de vibration au niveau de la table vibrante 2.
  • Sur la figure 5 est représenté un deuxième cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs 5, où tous les arbres sont dans un premier temps t=0 alignés dans une même direction et dans un même sens. Autrement dit, à l'instant t=0 initial du deuxième cycle, les excentriques des arbres 51 à 54 sont tous alignés selon une même direction verticale Z et un même sens ; les excentriques des arbres 51 à 54 pointent tous vers le haut sur la figure 5 à l'instant t=0.
  • Ensuite, les arbres 51 à 54 sont tous entraînés en rotation, à la même vitesse ω et de façon synchrone, dans des sens opposés à l'intérieur de chaque paire de lignes de vibrateurs (ainsi que déjà mentionné), de sorte que :
    • les composantes verticales, en Z, des forces centrifuges F1 à F4 issues de la rotation des arbres 51 à 54 respectifs sont égales avec
      • F1z = F2z = F3z = F4z = F.cos (ωt) où pour rappel F = m.ω2.R pour les arbres 51 à 54 dont les excentriques sont tous identiques ; et
    • les composantes horizontales, en X, de ces mêmes forces centrifuges F1 à F4 s'annulent avec F 1 x = − F 2 x = F 3 x = − F 4 x .
      Figure imgb0001
  • Ainsi, les composantes verticales s'additionnent pour ensemble constituer une force verticale résultante Fz=4.F.cos (ωt).
  • La force verticale vibratoire maximale Fz est par exemple comprise entre 20000 et 30000 daN, suite à la rotation des quatre lignes d'arbre 51 à 54, et peut être de l'ordre de 24720 daN à une fréquence de 70 Hz soit 4200 tr/mn.
  • En conclusion, lors de ce deuxième cycle, lorsque les excentriques sont tous orientés dans la même direction et le même sens, les composantes verticales s'ajoutent et on obtient, au final, une force résultante de vibration maximale. A chaque fréquence donnée par le variateur correspond un effort différent du fait de la relation F = m.ω2.R.
  • Sur la figure 6 est représenté un troisième cycle de contrôle de l'entraînement en rotation des lignes de vibrateurs 5, où les arbres d'une même paire de lignes de vibrateur, respectivement arrière et avant, sont dans un premier temps t=0 opposés l'un à l'autre, comme dans le cas du premier cycle illustré en figure 4 et associé à une force globale de vibration nulle.
  • Dans un deuxième temps t1, les arbres 51 à 54 sont déphasés par rapport à l'axe vertical Z selon un angle non nul. Comme décrit ci-dessous, l'introduction d'un déphasage, relativement à une position de départ des excentriques assurant une force verticale nulle, permet de contrôler les forces de vibration entre l'arrière et l'avant du moule 3.
  • Les déphasages introduits à l'instant t1 sont les suivants :
    • le premier arbre 51 est déphasé d'un angle δ1 dans le sens négatif, opposé à son sens de rotation ultérieur ;
    • le deuxième arbre 52 est déphasé d'un angle δ1 également dans le sens négatif, correspondant à son sens de rotation ultérieur ;
    • le troisième arbre 53 est déphasé d'un angle δ2 dans le sens positif, correspondant à son sens de rotation ultérieur ;
    • le quatrième arbre 54 est déphasé d'un angle δ2 dans le sens positif, opposé à son sens de rotation ultérieur.
  • Ensuite, les arbres 51 à 54 sont tous entraînés en rotation, à la même vitesse ω et de façon synchrone, dans des sens opposés à l'intérieur de chaque paire (ainsi que déjà mentionné), de sorte que :
    • les composantes verticales, en Z, des différentes forces centrifuges F1 à F4 sont respectivement F 1 z = F . cos δ 1 − ωt pour le premier arbre 51,
      Figure imgb0002
       F 2 z = F . cos δ 1 + ωt pour le deuxième arbre 52,
      Figure imgb0003
       F 3 z = F . cos δ 2 + ωt pour le troisième arbre 53,
      Figure imgb0004
      et F 4 z = F . cos δ 2 − ωt pour le quatrième arbre 54,
      Figure imgb0005
    • les composantes horizontales, en X, des différentes forces centrifuges F1 à F4 sont respectivement F 1 x = F . sin δ 1 − ωt pour le premier arbre 51,
      Figure imgb0006
       F 2 x = F . sin δ 1 + ωt pour le deuxième arbre 52,
      Figure imgb0007
       F 3 x = F . sin δ 2 + ωt pour le troisième arbre 53,
      Figure imgb0008
       et F 4 x = F . sin δ 2 − ωt pour le quatrième arbre 54,
      Figure imgb0009
  • La force verticale résultante de la rotation des premier 51 et deuxième 52 arbres, dite force vibratoire arrière Fzar, agissant principalement sur la partie arrière du moule, présente la relation suivante : Fzar = F 1 z + F 2 z = 2. F . sin δ 1 . sin ωt .
    Figure imgb0010
  • La force verticale résultante de la rotation des troisième 53 et quatrième 54 arbres, dite force vibratoire avant Fzav, agissant principalement sur la partie avant du moule, présente la relation suivante : Fzav = F 3 z + F 4 z = 2. F . sin δ2 . sin ωt .
    Figure imgb0011
  • La force horizontale globale Fh résultante de la rotation des arbres 51 à 54 présente la relation suivante : Fh = F 1 x + F 2 x + F 3 x + F 4 x = 2. F . sin ωt . cos δ 1 − cos δ 2 .
    Figure imgb0012
  • Si les angles de déphasage δ1 et δ2 sont différents, alors la force vibratoire arrière Fzar est différente de la force vibratoire avant Fzav, permettant ainsi d'avoir un mouvement vibratoire différent entre l'arrière et l'avant du moule. Il est ainsi possible d'obtenir une force plus importante sur une partie de la table vibratoire donnant alors des amplitudes différentes à cette partie de table, d'où un comportement différent du moule et du béton. Par contre, une force résultante horizontale Fh va aussi être générée mais, de faible valeur, elle n'aura pas d'incidence néfaste ni sur les systèmes mécaniques ni sur la qualité des produits fabriqués.
  • La presse vibrante selon l'invention permet ainsi de différencier la force vibratoire arrière de la force vibratoire avant pour une seule table vibrante, ce qui permet de compenser les défauts de remplissage liés à l'avancée du tiroir de distribution au-dessus du moule.
  • Si les angles de déphasage δ1 et δ2 sont égaux, alors la force vibratoire arrière Fzar est égale à la force vibratoire avant Fzav, permettant ainsi d'avoir un mouvement vibratoire identique entre l'arrière et l'avant du moule. Un tel mouvement vibratoire uniforme est souhaitable notamment lors de la phase de compactage qui suit la phase de remplissage du moule. En outre, dans ce cas la force résultante horizontale Fh est nulle.
  • Il est à noter que la phase au cours de laquelle il est utile de disposer d'une force différente entre l'avant et l'arrière du moule est la phase de remplissage. Pour obtenir un mouvement de vibration efficace du moule, il faut créer une amplitude de mouvement sur le moule via la table sans avoir une fréquence trop importante : à titre d'exemple, il est souhaitable d'obtenir une fréquence de l'ordre de 50 à 60 Hz pour une plaque de moulage en bois et 60 à 65 Hz pour une plaque de moulage métallique. Pour rappel, quelle que soit la phase, chacun des moteurs tourne à la même vitesse, y compris lorsqu' on a une force différente entre l'avant et l'arrière du moule.
  • La force vibratoire ne doit pas trop secouer le moule et on se situe habituellement entre 11000 et 15000 daN pour la table.
  • Ainsi, chaque paire de lignes d'arbre développe donc entre 5500 et 7500 daN. La différence admissible entre la force avant Fzav et la force arrière Fzar est par exemple de 1000 daN au maximum. Dans ces conditions, la force horizontale Fh générée se situe entre 400 et 700 daN.
  • Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés à la presse vibrante selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où par exemple d'autres formes d'excentriques peuvent être réalisées, où le nombre de lignes de vibrateurs peut être augmenté afin de tenir compte de la longueur du moule en intégrant plusieurs paires de lignes de vibrateurs et en jouant sur les déphasages entre ces paires de lignes, où le moyen de distribution peut être distinct du tiroir mobile tout en créant le même phénomène d'inhomogénéité dans le remplissage du moule.

Claims (13)

  1. Presse vibrante pour la production d'éléments de construction comportant :
    - une table vibrante (2) équipée de plusieurs lignes de vibrateurs (5) espacées les unes des autres et de moyens de contrôle de l'entraînement desdites lignes de vibrateurs (5), les lignes de vibrateurs (5) comprenant chacune un arbre rotatif (51 ; 52 ; 53 ; 54) sur lequel est monté au moins un excentrique (55) du type balourd ou masselotte,
    - un moule (3) disposé sur ladite table vibrante (2) de sorte que les lignes de vibrateurs (5) transmettent un mouvement de vibration audit moule (3), et
    - un moyen de distribution (4) qui permet d'alimenter le moule (3) en produit frais à mouler, ledit moyen de distribution (4) étant déplaçable en translation au-dessus du moule (3) selon une direction (X) de déplacement et entre une partie arrière (32) et une partie avant (33) du moule,
    caractérisée en ce que les axes des arbres rotatifs des lignes de vibrateurs (5) s'étendent dans le plan horizontal (X, Y) et sensiblement perpendiculairement à la direction (X) de déplacement du moyen de distribution (4), les axes des arbres rotatifs des lignes de vibrateurs (5) étant également parallèles, et en ce que les moyens de contrôle sont adaptés pour permettre que le mouvement de vibration transmis par lesdites lignes de vibrateurs (5) audit moule soit distinct entre la partie arrière (32) et la partie avant (33) du moule (3).
  2. Presse selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de contrôle sont conçus pour contrôler le déphasage dans la rotation des arbres rotatifs (51, 52, 53, 54), et des excentriques (55) correspondants, afin de faire varier la force vibrante entre la partie arrière (32) et la partie avant (33) du moule (3).
  3. Presse selon les revendications 1 ou 2, comprenant au moins deux paires de lignes de vibrateurs (5), dont :
    - une paire arrière disposée sous la partie arrière (32) du moule (3) et comprenant un premier (51) et un deuxième (52) arbres rotatifs, et
    - une paire avant disposée sous la partie avant (33) du moule (3) et comprenant un troisième (53) et un quatrième (54) arbres rotatifs.
  4. Presse selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de contrôle sont conçus pour contrôler :
    - le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres (51, 52, 53, 54), et
    - le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques (55) desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge (Fzar) résultant de la rotation des premier (51) et deuxième (52) arbres soit distincte de la composante verticale de la force centrifuge (Fzav) résultant de la rotation des troisième (53) et quatrième (54) arbres.
  5. Presse selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de contrôle sont conçus pour :
    - orienter le ou les excentriques du premier arbre (51) selon une direction principale (Z) et dans un premier sens, et orienter le ou les excentriques du deuxième arbre (52) selon la même direction principale et dans un deuxième sens opposé au premier sens,
    - orienter le ou les excentriques du troisième arbre (53) selon la même direction principale (Z) et dans le deuxième sens, et orienter le ou les excentriques du quatrième arbre (54) selon la même direction principale et dans le premier sens,
    - déphaser le premier arbre (51) d'un premier angle (δ1) dans un premier sens de rotation et déphaser le deuxième arbre (52) du même premier angle (δ1) dans le même premier sens de rotation,
    - déphaser le troisième arbre (53) d'un deuxième angle (δ2), distinct du premier angle (δ1), dans un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation, et déphaser le quatrième arbre (54) du même deuxième angle (δ2) dans le même deuxième sens de rotation,
    et ensuite
    - permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    - assurer que les premier (51) et troisième (53) arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    - assurer que les deuxième (52) et quatrième (54) arbres tournent selon le premier sens de rotation,
    afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs (5) au moule (3) soit distinct entre la partie arrière (32) et la partie avant (33) du moule (3).
  6. Presse selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de contrôle sont adaptés pour permettre également que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs (5) audit moule (3) soit identique entre la partie arrière (32) et la partie avant (33) du moule (3).
  7. Presse selon la revendication 6 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle les moyens de contrôle sont également conçus pour contrôler :
    - le sens et la vitesse de rotation des quatre arbres (51, 52, 53, 54), et
    - le déphasage relatif dans la rotation de chacun desdits quatre arbres, équivalent à l'inclinaison respective du ou des excentriques desdits arbres relativement à une direction principale,
    afin que la composante verticale de la force centrifuge (Fzar) résultant de la rotation des premier (51) et deuxième (52) arbres soit égale à la composante verticale de la force centrifuge (Fzav) résultant de la rotation des troisième (53) et quatrième (54) arbres.
  8. Presse selon la revendication 7, dans laquelle les moyens de contrôle sont conçus pour :
    - orienter le ou les excentriques des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres selon une même direction principale (Z) et dans un même sens,
    et ensuite
    - permettre la rotation des premier, deuxième, troisième et quatrième arbres à la même vitesse et de façon synchrone,
    - assurer que les premier (51) et troisième (53) arbres tournent selon le deuxième sens de rotation,
    - assurer que les deuxième (52) et quatrième (54) arbres tournent selon le premier sens de rotation opposé au deuxième sens de rotation.
    afin que le mouvement de vibration transmis par les lignes de vibrateurs (5) au moule soit identique entre la partie arrière (32) et la partie avant (33) du moule (3).
  9. Presse selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans laquelle les arbres rotatifs (51, 52, 53, 54) supportent plusieurs excentriques orientés selon une même direction et un même sens.
  10. Presse selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de distribution (4) est mobile en translation selon un axe longitudinal (X) de la presse, et les lignes de vibrateurs (5) s'étendent selon un axe transversal (Y) de la presse sensiblement normal audit axe longitudinal (X).
  11. Presse selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les excentriques (55) sont tous identiques en forme et en masse.
  12. Presse selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la presse est du type comprenant une unique table vibrante (2).
  13. Procédé de production d'éléments de construction comportant les étapes suivantes :
    - fournir un moule (3) pour les éléments de construction,
    - remplir le moule (3) en produit frais à mouler en utilisant un moyen de distribution (4) déplaçable en translation au-dessus du moule (3) selon une direction (X) de déplacement et entre une partie arrière (32) et une partie avant (33) du moule (3),
    - transmettre un mouvement de vibration audit moule (3) au moyen d'une table de vibration (2) équipée de plusieurs lignes de vibrateurs (5) espacées les unes des autres, les lignes de vibrateurs (5) comprenant chacune un arbre rotatif (51 ; 52 ; 53 ; 54) sur lequel est monté au moins un excentrique (55) du type balourd ou masselotte,
    caractérisé en ce que, pendant le remplissage du moule, l'étape de transmission du mouvement de vibration comprend les étapes suivantes :
    - entraînement en rotation des arbres rotatifs des lignes de vibrateurs (5) selon des axes respectifs s'étendant dans le plan horizontal (X, Y) et sensiblement perpendiculaires à la direction (X) de déplacement du moyen de distribution (4), les axes des arbres rotatifs des lignes de vibrateurs (5) étant également parallèles, et
    - contrôle de l'entraînement en rotation desdits arbres rotatifs desdites lignes de vibrateurs (5) pour permettre que le mouvement de vibration transmis par lesdites lignes de vibrateurs (5) audit moule (3) soit distinct entre la partie arrière (32) et la partie avant du moule (33).
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