Brevet FR2173723A1 — publié le 19731012

La présente invention a pour objet un procédé et une machine vibrante pour la séparation en fin de traitement des composants d'un mélange comprenant des pièces à traiter, par exemple à usiner, et des corps solides de traitement, par exemple des corps abrasifs constituant l'agent de traitement, ces abrasifs étant d'une densité moindre que celle des pièces à traiter ; cette différence de densité est utilisée en obéissance aux lois naturelles dans le processus de séparation puisque cette dernière se réalise en exploitant la différence de flottabilité. Le tri, la séparation des agents abrasifs et des pièces façonnées dans les machines vibrantes de finition ont toujours été la source de difficultés et de complications mécaniques ; par exemple, il est connu d'utiliser un tamisage par bac basculant qui consiste à basculer le bac et à le vider sur une grille laissant passer les abrasifs et retenant les pièces : l'encombrement de cette disposition est son principal inconvénient. Il est également connu de trier les pièces et les abrasifs sur un tamisage extérieur, ce qui nécessite alors une deuxième machine dtun encombrement plus grand et ce qui naturellement provoque une augmentation sensible du prix de revient. La présente invention se propose de fournir une solution simple et économique aux problèmes de séparation : d'abord le tri des abrasifs et des pièces est effectué par simple fottaison et ensuite le bain dont la densité permet la séparation par différence de densité en assurant la flottaison des abrasifs plus légers que les pièces est par exemple de l'eau tout simplement ou encore tout liquide de nettoyage des pièces et des abrasifs, ce qui permet de combiner en une seule phase diverses operations de finition habituellement prati quées sur les pièces façonnées, séparées des abrasifs. Selon l'invention, un procédé de séparation des composants d'un mélange comprenant des pièces traitées et des corps solides de traitement, par exemple des corps abrasifs, d'une densité moindre que celle des pièces, par différence de flottabilité, est caractérisé en ce que l'on introduit, dans une cuve de la machine dans laquelle a eu lieu ledit traitement, un liquide de densité intermédiaire entre celles des abrasifs et des pièces, de manière que les abrasifs soient rassembles en surface et les pièces dans le fond de la cuve, puis on interpose dans le liquide sous les abrasifs flottants une grille d'une dimension de maille inférieure à celle des abrasifs, grille que l'on soulève ensuite pour récupérer les abrasifs, puis on vide la cuve du liquide pour récupérer ensuite les pièces traitées et enfin on réintroduit dans la cuve les abrasifs pré cédemment extraits pour les utiliser dans un nouveau cycle de traitement. On décrira ci-après, à titre d'exemples nullement limitatifs, diverses formes de réalisation de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels Les figures 1 à 8 sont des vues en coupe transversale d'une machine vibrante de polissage à cuve droite allongée illustrant les huit phases successives d'un premier processus de séparation des pièces et des abrasifs. Les figures 9 et 10 sont des vues en coupe transversale d'une variante de la machine vibrante des figures 1 à 8, munie d'un récipient annexe permettant la réalisation d'un second processus de séparation des pièces et des abrasifs. La figure 11 est une vue de coté schématique d'une portion de machine vibrante à cuve hélicoidale, munie dtun réservoir à trop-plein permettant la réalisation d'un troisième processus de séparation des composants du mélange. Dans toute la suite de la description, 11 exemple préférentiel d'application choisie pour illustrer l'invention dont s'agit porte sur le finissage et le polissage de pièces métalliques façonnées par des agents de traitement de finition dénommés agents abrasifs. Cependant, 11 invention s'applique bien entendu à la séparation des pièces traitées et des agents de traitement utilisés lors d'opérations d'un même genre dans une machine vibrante, ces opérations étant : le séchage, l'ébarbage, l'ébavurage, la peinture et le revêtement en général ; tout traitement mécanique, physique et chimique au cours duquel est transformé, modifié, l'aspect d'une pièce soumise à des vibrations. Le procédé et la machine vibrante de séparation selon l'invention utilise la différence de flottabilité existant entre les pièces à usiner et les corps solides abrasifs, d'une densité moindre que celle des pièces. En fin de traitement, lorsque les pièces ont atteint le degré de polissage souhaité, on remplit la cuve 1 de la machine vibrante, d'un liquide 2 d'une densité intermédiaire entre celle des abrasifs et des pièces, de telle sorte que les abrasifs ont une flottabilité positive et les pièces une flottabilité négative : les abrasifs, flottants, sont envoyés dans une partie de la machine destinée à les recevoir alors que les pièces, plus lourdes, se dirigent sur une autre partie de la machine où elles sont récupérées, éventuellement soumises à autre traitement de finition, ou encore stockées et emballées. Le bain assurant la flottaison des abrasifs peut être tout liquide de traitement ultérieur classique et de préférence de l'eau qui est utilisée pour laver les pièces : ainsi, on a d'abord un lavage énergique des pièces et des abrasifs et, d'autre part, une élimination des peaux et copeaux de traitement. La fabrication de ces abrasifs à flottabilité positive peut se faire de plusieurs manières - on incorpore dans l'abrasif lui-même des particules à faible densité, par exemple de la sciure de bois, une poudre de plastique expansé (brisure de polystyrène expansé), micro-billes de plastique expansé, morceaux de pierre ponce, - on incorpore dans l'abrasif une émulsion ou toute composition naturelle ou synthétique comportant une partie importante d'air ou autre gaz qui permet d'emprisonner dans l'abrasif des cavités qui le rendent plus léger, - on provoque au sein de l'abrasif lui-même un dégagement gazeux : du fait quten fin de traitement de polissage, les abrasifs atteignent une température beaucoup plus élevée, on incorpore lors de la coulée de l'abrasif, au moment de sa fabrication, un produit aisément volatil qui se décomposera en gaz lorsque l'abrasif aura atteint une certaine température très déterminée. - Une formule particulièrement intéressante d'abrasif consiste à combiner une résine avec des morceaux de pierre ponce : on connais les qualités des pierres ponces assurant la flottaison des corps abrasifs à liant céramique où le roule dudit liant est d'assurer la solidité mécanique de l'abrasif. Selon un premier mode de réalisation illustrée aux figures 1 à 8 la séparation des pièces 3 et des abrasifs 4 est effectuée par flottaison à l1in- térieur même de la cuve de la machine vibrante dans laquelle a eu lieu le traitement de polissage. La cuve 1, à section transversale sensiblement en U, contient en fin de traitement un mélange anarchique de pièces polies 3, de formes quelconques, et de corps solides abrasifs 4 de plus faible densité (figure 1). Lorsque les pièces 4 ont atteint le degré de poli souhaité, on remplit la cuvez du liquide 2 (eau ou nettoyant des pièces) qui assure la séparation des pièces 3 demeurant dans le fond de la cuve et des abrasifs 4 flottants (figure 2). A cet effet, la cuve comporte un orifice 5 d'arrivée ou de remplissage du liquide 2. On introduit ensuite par l'ouverture longitudinale horizontale haute6 de la cuve 1 un panier 7 à fond perforé, mobile verticalement de manière à pouvoir entre plongé dans la cuve sur une partie de sa hauteur, au moins jusqu'à un niveau inférieur à celui dans lequel se trouve situé l'abrasif flottant le plus bas. Les parois verticales 8 du panier 7 glissent le long des parois latérales verticales 9 de la cuve 1 de manière qu'aucun abrasif 4 ou pièce 3 ne se trouve coincé entre les parois 8 et 9. Le fond du panier 7 comprend des volets 10 articulés librement vers le haut en 11, de manière à être repoussés vers le haut par les abrasifs flottants (figure 4) lorsque le panier 7 est introduit dans la cuve. Lorsque le panier est enfoncé au maximum dans la cuve jusqu'à amener son rebord 12 sur le sommet 13 de ladite cuve, les volets articulés 10 ont basculé vers le bas en 14 puisque tous les abrasifs flottants ont dépassé le niveau des volets et qu'aucune poussée de bas en haut n'est exercée sur ces derniers (figure 5). Les volets 10 sont retenus rigidement en position horizontale et de ce fait ils constituent une grille de séparation entre les pièces basses 3 et les abrasifs hauts 4. Les mailles des volets perforés 10 sont choisies de manière qu'elles aient une dimension inférieure à celle des abrasifs 4 : de ce fait le panier 7 constitue un récipient rigide des abrasifs et tout va-et-vient entre les pièces et les abrasifs est désormais impossible. On peut maintenant soit vider la cuve 1 de la machine du liquide 2, soit sortir le récipient d'abrasifs 7. Le processus le plus simple consiste à vider le liquide 2 contenu dans la cuve 1 par l'orifice de décharge 15 où, simultanément, les pièces 3 se trouvent retenues (figure 6). Les abrasifs 4 descendent progressivement dans le réservoir 7 et viennent buter contre les volets 10 horizontaux tandis que les pièces 3 reposent dans le fond du bac 1. On vide ensuite la cuve des pièces po lies 3 par la porte basse la puis, pour recommencer un cyci de traitement de polissage, on débloque le système de retenue vers le bas des volets 10 qui basculent d'un même mouvement et déchargent les abrasifs 4 dans le fond de la cuve (figure 7).Le panier 7, dont les volets sont encore en position basculée vers le bas, est sorti de la cuve 1 et dès lors, on peut ajouter aux abrasifs 4 de nouvelles pièces 3 à polir afin que la machine vibrante puisse recommencer à travailler (figure 8). La phase illustrée à la figure 1 est donc celle qui suivra celle illustrée à la figure 8. Le second processus consiste à relever le panier 7 chargé d'abrasifs; le liquide 2 s'écoule- du panier dans la cuve 1 par les perforations des volets 10. Ensuite on déplace le panier de manière à libérer l'ouverture haute 6 de la cuve. On vide la cuve 1 de son liquide 2 tout en retenant les pièces, puis on sort ces dernières par le haut de la cuve et on réintroduit le panier 7 chargé d'abrasifs secs pour ensuite faire basculer vers le bas les volets 10 et reconstituer un matelas de ces abrasifs dans le fond de la cuve 1 alors prête pour une nouvelle opération de finition. Un second mode de séparation est illustré aux figures 9 et 10 : on dispose à côté de la cuve î de la machine un récipient annexe 16 communiquant dans sa partie haute avec le sommet de la cuve par un trop-plein. A la fin du traitement, on remplit en 17 la cuve du liquide 2 provoquant une flottabilité négative des pièces 3 et une flottabilité positive des abrasifs 4. Au fur et à mesure du remplissage en liquide 2 de la cuve 1, les abrasifs s'élèvent puis, par le trop-plein, passent en 18 dans le récipient annexe alors que les pièces 3 demeurent au fond de la cuve.Ensuite, sensiblement dans le même temps, on vide par l'orifice 19 de décharge le liquide contenu dans la cuve 1 et par l'orifice 20 de décharge le liquide contenu dans le récipient 16 ; des grilles ou des tamis assurent dans le même la retenue d'une part des pièces 3 dans la cuve 1 et d'autre part des abrasifs 4 dans le récipient 16 (figure 9). On vide la cuve des pièces 3 reposant sur son fond, puis on ferme l'orifice de décharge 20 et on introduit en 21 dans le récipient 16 une quantité de liquide 2, neuf ou récupéré, qui fait passer par le trop-plein en 22, les les abrasifs 3 du récipient 16 à la cuve t, Il suffit ensuite de vider la cuve en 19 de son eau pour que les abrasifs soient prêts à recommencer un cyle de travail sur des pièces à polir qui seront ultérieurement introduites dans la cuve 1. La machine vibrante représentée sur la figure il est une machine dans laquelle la cuve 23 décrit une hélice. Sous l'effet des vibrations, les pièces3 et les abrasifs 4 sont animés d'un mouvement relatif les uns par rapport aux autres dans la cuve et suivent un cheminement continu hélicoidal de la zone 24a de la spire à la zone haute 24b où, après franchissement du seuil vertical 25, ils chutent par gravité pour débuter un nouveau cycle de progression hélicolidale donc de traitement de polissage. En fin de traitement de polissage, on crée artificiellement en zone basse, légèrement en retrait du seuil 25, un réservoir à trop-plein 26, en interposant un barrage 27 d'une hauteur légèrement inférieure à celle du seuil 25 et en introduisant le liquide 2 par l'orifice d'arrivée 28. Les pièces 3 tombent au fond du réservoir 26, tandis que les abrasifs 4 surnagent puis, sous l'action du liquide en supplément évacué et sous l'action des abrasifs nouveaux arrivant soumis à une poussée de bas en haut, sont entraînés au-dessus du barrage 27 pour chuter verticalement en 29 et être séparés des pièces 3. Le liquide 2 d'entraînement de ces abrasifs triés est éliminé au fur et à mesure par le canal d'un trop-plein 32. Il suffit ensuite de vider la machine de son eau en 30 au niveau de la zone de retenue des pièces 3 et en 31 au niveau de la zone de retenue des abrasifs 4 pour récupérer les pièces polies et préparer les abrasifs à un nouveau cycle de traitement sur de nouvelles pièces à polir. Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode d'application non plus qu'au mode de réalisation qui ont été mentionnés ; on pourrait concevoir diverses variantes sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de séparation en fin de traitement des composants d'un mélange comprenant des pièces traitées et des agents de traitement d'une densité moindre que celle des pièces, par exemple des corps solides abrasifs, par différence de flottabilité, caractérisé en ce que l'on introduit dans une cuve 1 de la machine dans laquelle a eu lieu ledit traitement un liquide 2 de densité intermédiaire entre celles des agents 4 et des pièces 3, de manière que les agents soient rassemblés en surface et les pièces dans le fond de la cuve, puis on interpose dans le liquide sous les agents flottants une grille 10 d'une di mension de maille inférieure à celle desdits agents puis on vide la cuve du liquide pour récupérer ensuite les pièces traitées et enfin on réintroduit dans la cuve les agents précédemment extraits pour les utiliser dans un nouveau cycle de traitement. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on évacue les agents avant de vider la cuve de son liquide de manière à avoir un libre accès aux pièces traitées pour leur récupération. 3.- Procédé selon la revendication t caractérisé par le fait qu'après évacuation du liquide 2 de la cuve 1, on récupère les pièces par le fond de la cuve et on réintroduit les agents par retrait de la grille 10 interposée entre lesdits agents 4 et le fond de la cuve. 4.- Procédé de séparation en fin de traitement des composants d'un mélange comprenant des pièces traitées et des agents de traitement d'une densité moindre que celle des pièces, par différence de flottabilité, caractérisé en ce que l'on introduit dans une cuve de la machine dans laquelle a eu lieu ledit traitement un liquide 2, de densité intermédiaire entre celles des agents 4::et des pinces 3, de manière que les agents soient rassemblés en surface et entratnés dans un récipient annexe 16 alors que les pièces 3 demeurent dans le fond de la cuve 1, puis on vide ladite cuve du liquide résiduel débarrassé des agents passés dans le récipient annexe, on récupère les pièces traitées puis on réintroduit les agents dans la cuve en les entraînant par écoulement du trop-plein d'un liquide de densité supérieure à celle desdits agents, liquide introduit dans le récipient annexe 16, puis on vide la cuve et le récipient annexe du liquide d'entratnement des agents afin de réutiliser ces derniers dans un nouveau cycle de traitement. 5.- Machine vibrante pour le traitement par vibration de pièces fa çonnées au moyen d'agents de traitement par exemple des corps solides abrasifs d'une densité moindre de celle des pièces, comprenant une cuve et des moyens pour animer cette cuve et son contenu d'un mouvement de vibration, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens 5 pour remplir ladite cuve 1 d'un liquide 2 de densité intermédiaire entre celle des agents 4 et celle des pièces 3, un panier 7 à fond perforé mobile verticalement, de manière à pouvoir être plongé dans la cuve sur une partie de sa hauteur, au moins jusqu'à un niveau inférieur à celui des agents flottants situés les plus bas dans la cuve, le fond du panier comprenant des volets 10 articulés librement vers le haut de manière à être repoussée vers le haut par les agents flottants lorsque le panier est introduit dans la cuve, ces volets étant retenus rigidement en position horizontale lorsque l'on relève le panier pour extraire les agents ou lorsque l'on vide la cuve du liquide 2 exerçant la séparation, et des moyens 15 pour l'évacuation dudit liquide. 6.- Nachine selon la revendication 5 caractérisée par le fait que le panier 7 comporte des moyens amovibles pour faire pivoter librement les volets 10 vers le bas après évacuation des pièces 3 et du liquide 2 de la cuve 1. 7.- Machine vibrante pour le traitement par vibrations de pièces façonnées au moyen d'agents de traitement par exemple des corps solides abrasifs d'une densité moindre de celle des pièces, comprenant une cuve et des moyens pour animer cette cuve et son contenu d'un mouvement de vibration, pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend un récipient annexe 16 dont la partie haute communique par un trop-plein avec le sommet de la cuve 1, des moyens 17,21 pour introduire sélectivement un liquide de densité intermédiaire entre celle des agents 4 et des pièces 3, dans la cuve ou dans le récipient annexe pour faire passer les abrasifs 4 de la cuve au réservoir et vice-versa, des moyens 19 et 20 d'évacuation du liquide 2 respectivement de la cuve 1 et du réservoir annexe 16. 8.- Procédé de séparation en fin de traitement des composants d'un mélange comprenant des pièces traitées et des agents de traitement d'une densité moindre que celle des pièces, par différence de flottabilité, caractérisée en ce que l'on crée artificiellement, dans la cuve hélicoTdale 23 de la machine vibrante dans laquelle a eu lieu le traitement, un réservoir à trop-plein 26, puis on introduit dans ce réservoir un liquide de densité intermédiaire entre celles des agents 4 et des pièces 3 de manière que les agents soient rassemblés en surface et les pièces dans le fond du réservoir, puis on entraîne les agents par le trop-plein du réservoir, puis on vide le réservoir des liquides pour récupérer les pièces traitées et réutiliser les agents précédemment triés dans un nouveau cycle de traitement. 9.- Machine vibrante pour le traitement par vibrations de pièces façonnées, au moyen d'agents de traitement d'une densité moindre de celle des pièces, comprenant une cuve hélicoidale et des moyens pour animer cette cuve et son contenu d'un mouvement de vibration, pour la mise en oeuvre du procédé de revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend, légèrement en retrait du seuil vertical 25 de la cuve hélicoldale 23, un barrage mobile 27 d'une hauteur inférieure à celle du seuil 25 délimitant un réservoir à tropplein 26, des moyens 28 pour introduire un liquide de densité intermédiaire entre celle des agents 4 et des pièces 3 dans le réservoir 26, des moyens 30, 31, 32 d'évacuation des liquides de la cuve. 10.- agent pour le traitement de pièces façonnées caractérisé par le fait qu'il est d'une densité inférieure à celle desdites pièces et qu'il comporte des cavités internes obtenues par introduction, lors de sa fabrication, d'une émulsion ou composition comportant une partie importante de gaz. t1.- Agent pour le traitement de pièces façonnées caractris par le fait qu'il présente une densité moindre inférieure à celle desdites pièces et qu'il comporte un produit aisément volatil se décomposant en gaz, lorsque, en fin de traitement, l'agent surchauffé a atteint une température prédéterminée.