Brevet FR2217135A1 — publié le 19740906

La. présente invention concerne un appareil pour le découpage de matériaux durs, notamment de blocs de pierre, à l'aide d'une lame de travail entraînée en rotation et à l'extrémité active libre de laquelle sont disposées des dents ou pièces similaires. L'invention va tre décrite dans la suite en se référant à un exemple d'application à l'usinage de pierres mais il est à noter que l'invention peut tre également utilisée d'une façon générale avec d'autres matériaux durs. Pour découper des blocs de pierre bruts, on utilise des machines qui sont basées sur des principes de construction anciens, sont par conséquent peu économiques et ne peuvent tre améliorées que d'une façon limitée. Ainsi, on utilise pour découper des blocs de pierre encore des scies à câble destronçonneuses, ou bien des scies circulaires comportant des lames d'un diamètre de 2500 à 3000 mm et mme plus. On sait que les dimensions des blocs et également la nature des matériaux varient considérablement d'une fois à l'autre. Les tronçonneuses ne peuvent accepter que des blocs qui correspondent à la dimension intérieure du bâti. On a évidemment cherché à augmenter celle-ci de façon à pouvoir découper pratiquement n'importe quel bloc. On atteint malheureusement alors des masses si importantes que les forces d'inertie résultantes dépassent les limites acceptables pour la construction du bâti et les vitesses des outils. Les scies circulaires ne peuvent opérer que sur une hauteur de bloc qui correspond à la moitié du diamètre de la lame, diminuée de la moitié du diamètre du flasque. Avec ces outils, on enregistre des frais de fabrication élevés, notamment en ce qui concerne les grandes lames de scies circulaires, des lames de diamètre supérieur à 2500 à 3000 mm n'ont été réalisées que dans les cas très rares, du fait des nombreuses difficultés rencontrées. La profondeur de coupe qui peut tre obtenue en utilisant une lame de scie circulaire de 2500 mm de diamètre est seulement d'environ 1050 mm et n'est pas en rapport avec le prix de l'outil. En outre, de nombreux problèmes sont liés à la fabrication et au transport de grosses lames de ce genre. Les scies à câble ne fournissent pas dans la plupart des cas, la précision de coupe nécessaire. On atteindrait cette préci- sion avec des machines de découpage à diamant, mais celles-ci, d'un autre coté ne permettent pas d'obtenir les vitesses de coupe correspondant à un emploi avantageux des outils diamantés : à l'heure ac- tuelle, pour les machines de découpage de pierre de types connus, des vitesses moyennes de lame supérieures à 2,5 m/s paraissent dé- jà élevées, alors qu'on considère que des vitesses de 30 à 35 m/s, et mme des valeurs de 45 m/s dans le cas de pierres tendres, seraient avantageuses. Evidemment de telles vitesses peuvent tre obtenues sans difficulté avec des scies circulaires mais on rencontre alors les inconvénients mentionnés plus haut. En résumé, on peut dire qu'il n'existe à l'heure actuelle sur le marché aucune machine d'usinage qui satisfasse d'une manière universelle aux conditions précitées qui sont considérées comme souhaitables. En particulier, on ne peut pas utiliser des à diamant du fait des conditions de travail inadaptées. L'invention a en conséquence pour but d'améliorer les appareils de découpage de type connu pour permettre d'obtenir de grandes vitesses de coupe sans faire apparattre de grosses forces d'i- nertie, et convenant pratiquement pour toutes les dimensions existantes de blocs à traiter, indépendamment de la nature des matériaux. Suivant l'invention, ce problème est résolu en utilisant un outil de travail présentant la forme d'une lame en forme de segment de cercle monté excentriquement à rotation sur un arbre et en prévoyant un mécanisme imprimant à 1'outil de travail un mouvement de rotation périodique et de va-et-vient et dans lequel la pièce peut tre mise en place avec possibilité de déplacement. L'outil de travail en forme de lame est déplacé vers l'avant et vers l'arrière périodiquement par le mécanisme d'entraînement de façon à obtenir une vitesse moyenne de coupe bien supérieure à celle qu'il est possible d'obtenir jusqu'à maintenant avec les outils de découpage connus avec mouvement linéaire de la lame. En principe, l'outil de travail de l'invention ayant la forme d'un segment de cercle est animé d'un mouvement de rotation alternative d'amplitude telle que les dents extrmes intérieure et supérieure qui pénétrent dans la pièce à chaque fois en sortent vers le haut et vers le bas. Suivant un autre mode avantageux de réalisation de l'inven- tion, la distance entre 1'arbre de la lame de travail et le sol est supérieure à la hauteur maximale envisagée pour la pièce à usiner, y compris son support mobile. De cette manière, on peut usiner aussi bien de gros blocs de pierre que de petits blocs ou bien également des blocs formés d'un autre matériau. Les blocs d'une grandeur particulière sont entraînés simplement par la machine endessous de l'arbre à l'aide d'un support mobile. Avantageusement, le support mobile de la pièce est consti tue par un chariot pourvu d'un dispositif d'entraînement non représenté, par exemple une vis mère, un vérin hydraulique, des cables, des chaînes, etc... qui le déplace vers 1'avant dans la direction de l'outil. L'invention est en outre caractérisée en ce que la surface du chariot est constituée de longerons disposés longitudinalement et écartés transversalement d'une certaine distance les uns des autres. L'outil peut s'engager entre ces longerons de sorte que le chariot n'introduit aucune limitation dans le travail de la lame de coupe. Pour pouvoir réaliser sur un mme bloc plusieurs coupes parallèles, la lame de travail est montée de façon à pouvoir etre déplacée par translation le long de l'arbre. Il est également possible, suivant l'invention, de monter plusieurs outils les uns à côté des autres dans le dispositif. On peut ainsi obtenir une marche continue avec l'appareil de l'invention en prévoyant que les dispositifs d'entraînement font avancer vers les outils plusieurs chariots chargds de blocs et placés les uns derrière les autres. On supprime ainsi dans une large mesure et d'une manière avantageuse la phase d'entaillage qui serait sinon obligatoire. Suivant un mode très avantageux de réalisation de l'inven- tion, il est prévu A l'extrémité libre de la lame de travail une pièce démontable pourvue de dents diamantées. L'utilisation de diamants pour l'usinage de blocs de pierres est évidemment connue et on sait par exemple répartir des diamants le long de la périphérie d'une lame de scie circulaire. Grâce à l'invention, on obtient, par rapport aux outils connus, l'avantage important qu'il suffit déjà d'utiliser une largeur de travail bien plus faible pour obtenir les mmes performances d'usinage qu'avec un disque de scie circulaire. Les frais d'outillage peuvent par conséquent tre maintenus à des niveaux relativement bas. En outre, il ne se pose pas de problème de transport d'outil car celui-ci a une longueur de l'ordre de à 2,5 m alors que sa largeur est Inférieure à environ 1 m. L'écartement entre les dents diamantées et le centre de rotation, c'est-à- dire l'arbre portant la lame de travail, est toujours choisi suf- fisamment grand pour qu'on obtienne, compte-tenu des forces d'iner- tie agissantes, par exemple dans le mécanisme à manivelle assurant le mouvement de rotation de l'arbre, une vitesse moyenne des dents diamantées qui, comme indiqué ci-dessus, est bien supérieure à celles qu'on obtient à 1'heure actuelle dans des tronçonneuses à mouvement linéaire de lame. Un autre avantage obtenu avec la nouvelle disposition des dents diamantées consiste en ce qu'il n'est plus nécessaire de démonter l'outil du fait qu'il est prévu un support amovible. Du fait des grandes vitesses moyennes de l'outil, l'adaptation de la fixation des dents diamantées au matériau à découper ne pose plus de problème. En ce qui concerne les frais de fabrication, le montage de dents en diamant sur une pièce portante suivant 1'invention est très avantageux et présente beaucoup moins de risques que par exemple dans le cas d'un outil circulaire. Le rapport des dépenses à engager dans les deux cas est de 1 : 10 en faveur de la pièce selon l'invention. Suivant une autre caractéristique de 1'invention, il est prévu un contrepoids sur la lame de travail, du coté opposé à 1'ex- trémité active libre. On diminue ainsi l'énergie nécessaire pour entraîner la lame dans son mouvement de va-et-vient périodique sans diminuer la production. La longueur de course des dents sur le bloc ainsi que sa position peut tre modifiée avantageusement en pratique par translation du tourillon de manivelle, lorsqu'on utilise un mécanisme d'entraînement à manivelle, de sorte qu'il est possible d'adapter l'outil à toute hauteur de bloc en évitant des courses à vide inutiles. L'invention permet d'obtenir un outil d'usinage très rentable par rapport aux appareils connus et on peut augmenter la vitesse de lame aux valeurs désirées nécessaires sans qu'il se produise des forces d'inertie Incontrôlables car l'outil, notamment la lame de travail, est relativement léger. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : Fig. 1 est une vue latérale schématique de l'outil d'usinage suivant l'invention. Fig. 2 est une vue en plan de l'outil. L'outil de travail 2 en forme de lame profilée en segment de cercle est monté à rotation autour de l'arbre 1 constituant le centre de rotation. Le mouvement de montée et de descente dans la direction de la flèche représentée s'effectue, dans le mode de réalisation particulier représenté sur les dessins, sous l'impul- sion d'un mécanisme à manivelle 5 d'une conception classique. Des dents diamantées 3 sont fixées à l'extrémité extérieure libre de la lame de travail 2. Le bloc 4, à savoir dans 1'exemple représen- te d'un bloc de pierre, est placé sur le chariot 6 et est entraîné par un mécanisme d'avance, non représenté, dans la direction de la flèche rectiligne placée en-bas. Les dents diamantées 3 sont fixées par l'intermédiaire d'une plaque porteuse étroite 7 maintenue par des vis à l'extrémité libre de la lame de travail 2. Lors des mouvements de montée et de descente de la lame, il s'établit par conséquent une ligne de coupe dont la disposition instantanée a été tracée en 9 sur la figure l. Pour l'équilibrage des masses, il est prévu un contre-poids 8 fixé sur le côté de la lame de travail 2 opposé aux dents diamantées 3 par rapport à l'arbre 1. Sur la figure 2, on a mis en évidence d'une façon schémati- que la minceur de la lame de travail par comparaison à la bride de fixation qui est réglable vers l'avant et vers l'arrière le long de 1'arbre 1. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le découpage de matériaux durs, notamment de blocs de pierre, comportant un outil de travail en forme de lame pouvant tre entraîne en rotation et li l'extrémité active libre duquel sont fixées des dents ou organes similaires, caractérisé en ce que l'outil de travail (2) est constitué d'une lame en forme de segmer. de cercle montée excentriquement à rotation sur un arbre (1), en ce qu'il est prévu un mécanisme d'entraînement (5) produisant un mouvement périodique de va-et-vient de l'outil et dans lequel la pièce à découper (4) peut tre mise e lace avec possibilité de déplacement. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur de l'arbre (1) de la lame de travail (2) au-dessus du sol est supérieure a la hauteur maximale à laquelle on peut s'attendre pour la pièce (4) à découper, y compris son support mobile (6). 3. Appareil suivant l'une des revendications 1 ou 2, carac térisé en ce que le support mobile de la pièce (4) est constitué par un chariot (6) pourvu d'un mécanisme d'avance. 4. Outil suivant la revendication), caractérisé en ce que la surface du chariot (6) est constituée de longerons disposés longitudinalement et espacés transversalement les uns des autres. 5. Outil suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractéri- sé en ce que la lame de travail (2) est montée de façon à pouvoir tre déplacée par translation le long de l'arbre (1). 6. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'extrémité active libre de la lame de travail (2), un support (7) démontable et pourvu de dents diamantées (3). 7. Outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu sur la lame de travail (2) un contrepoids (8) du côté opposé à l'extrémité active libre.