Brevet FR2290995A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne un perfectionnement applicable aux installations de polissage de matériaux durs tels que dalles de pierre, de granit, etc. Ces installations de polissage comportent généralement un outil rotatif de polissage qui travaille dans un plan perpendiculaire à son axe de rotation (face abrasive d'un disque tournant par exemple) et qui est animé d'un mouvement de va-etvient le long de la surface à polir tout en demeurant perpendiculairement appliqué contre cette dernière. Dans la plupart des installations, ledit outil et ladite surface à polir sont respectivement aménagés en regard, l'un sur un équipage mobile, - susceptible d'etre écarté et rapproché d'un socle fixe grâce à des moyens de guidage appropriés - et l'autre sur ledit socle fixe. L'obtention de surfaces convenablement polies est fonction de trois facteurs a - il convient tout d'abord que la poussée perpendiculairement appliquée sur l'outil rotatif soit parfaitement constante, ceci afin d'éviter la for mation sur la surface polie d'accidents courbes dits "virgules", corres pondant au contour circulaire de la meule et qui se produisent à la moindre variation de pression. b - Lorsque la surface à polir présente des bosses, celles-ci doivent être "grignotées" en empêchant le recul de l'outil rotatif et, au besoin, soit en augmentant la poussée exercée sur l'outil, (mais ce qui risque de trop creuser la surface après la bosse), soit en ralentissant l'avance de ce dernier au cours de son mouvement de va-et-vient (ce qui serait préférable mais n'est pas facilement pratiquable dans les installations manuelles). c - Afin d'éviter enfin la formation d'un accident courbe ou "virgule" en fin de travail, il est impératif que l'arret de la rotation de la meule de polissage ne s'effectue qu'après un recul très progressif de l'outil par rapport à la surface en cours de finition. Dans les installations les plus simples, l'équipage mobile - supportant par exemple l'outil rotatif - est pressé contre la dalle à polir, alors supportée par le socle, grace à un volant de manoeuvre controlé à la main par un opérateur. Il appartient à ce dernier, qui doit donc posséder un tour de main très subtil, d'exercer une poussée constante et de maintenir fortement cette dernière (au besoin en serrant un frein approprié) lorsque l'outil rotatif rencontre une bosse; à cet effet, un ampèremètre monté sur le circuit d'alimentation de l'outil rotatif alerte l'opérateur sur la présence des bosses puisque l'intensité d'alimentation du moteur d'entrainement de l'outil en rotation subit un accroissement d'autant plus élevé que la bosse est importante; il suffit, par ailleurs, à l'opérateur de relâcher progressivement sa poussée sur le volant et de reculer l'outil lorsqu'il doit arreter le polissage. Indépendamment de l'immobilisation de l'opérateur, ces installations présentent plusieurs inconvénients - d'une part, il est rare que l'opérateur puisse maintenir une poussée ri goureusement constante sur son volant pendant toute la longueur de la passe, - d'autre part, lorsque celui-ci bloque le frein de son volant afin d'éviter le recul de l'outil lorsqu'apparait une bosse, celle-ci est certes."gri gnotée" par l'outil mais ce dernier s'use également, de sorte que les bosses ultérieurement rencontrées lors de la meme passe seront de moins en moins "perçues" et attaquées tandis que le polissage deviendra de moins en moins effectif en fin de passe. Afin de pallier ces inconvénients, on a tenté de remplacer la poussée manuel- le par une poussée mécanique. Les dispositifs correspondants sont de deux sortes - soit, d'une part, un ressort qui sollicite l'équipage mobile (sur lequel est montée la dalle à polir) contre l'outil rotatif qui est fixe sous réserve de ses mouvements de rotation et de va-et-vient, - soit, d'autre part, un dispositif de poussée à contrepoids, monté sur une série de leviers et qui sollicite l'équipage mobile vers le socle fixe. Dans les deux cas, la poussée exercée n'est pas constante tant en raison de la variation de puissance du ressort en fonction de son élongation qu'en raison des orientations relatives des leviers du contrepoids par rapport à la verticale. Par ailleurs, il n'est pas possible dans ces systèmes de réaliser, sans contrôler une contrepoussée antagoniste plus importante, un renversement progressif de la poussée en fin de passe pour écarter l'outil. Afin d'éviter ces inconvénients, on a proposé de solliciter itéquipage mobile vers le socle fixe au moyen de vérins hydrauliques. Néanmoins, cette solution n'est pas apparue satisfaisante et ceci pour plusieurs raisons. Tout d'abord, l'équipement hydraulique est tellement encombrant et onéreux qu'il ne peut être envisagé que pour des machines très importantes. Par ailleurs, deux catégories d'inconvénients apparaissent en ce qui concerne l'élimination des bosses - d'une part, lorsque l'outil tend à reculer devant une bosse, il se produit a l'intérieur du circuit hydraulique une surpression qui est plus ou moins absorbée par l'élasticité des transmissions flexibles et qui met un certain temps avant de déclencher le fonctionnement du clapet de surpression : de la sorte, il se produit des variations de poussée qui déterminent l'appari tion répétée des accidents courbes ou virgules déjà signalés ; - d'autre part, lorsque la surpression est évacuée par le clapet de sécurité, l'outil rotatif continue à etre pressé contre la bosse avec la même poussée que précédemment : par suite, loin d'effacer la bosse, l'outil se borne à en suivre le contour de sorte que celle-ci subsiste après chaque passe et est très longue à éliminer. L'invention a pour objet de pallier l'ensemble de ces inconvénients. A cet effet, l'équipage mobile est sollicité vers le socle fixe, grace aux moyens de guidage traditionnels mais par une transmission appropriée, au moyen d'un moteur électromagnétique à champ de forces constant. Dans ces conditions, la poussée exercée sur l'outil rotatif est constante; tout recul de l'outil, déterminé par une éventuelle bosse, détermine un surcroit d'alimentation du moteur a champ de forces constant et se trouve donc contrarié par la puissance antagoniste développée par le moteur. Par ailleurs, en réglant à volonté la tension d'alimentation du moteur à champ de forces constant, on peut règler à volonté la poussée exercée sur l'outil rotatif et la moduler en fonction du grain des meules utilisées. Enfin, à la fin du travail, l'inversion des phases d'alimentation permet de ramener l'outil en arrière, au besoin après réduction progressive de la poussée exercée sur ce dernier. Dans le cas où le moteur est rotatif et à couple constant, la mise en oeuvre du procédé sur les installations traditionnelles à volant manuel est d'une extrême sim plicité : il suffit de monter ce moteur sur l'équipage mobile, par exemple sur une plateforme, et d'en relier l'induit à l'arbre du volant au moyen d'une simple courroie associée à deux poulies. On peut enfin aider le moteur à s'opposer au recul de l'outil en prévoyant sur l'arbre de moteur un dispositif anti-retour (cliquet) qui fonctionne un peu comme le frein trnditionnel du volant manuel; cependant, dans le cas de l'invention, le moteur qui entretient en permanence# une poussée constante assure lui-même automatiquement le rattrapage du leu de l'usure de l'outil rotatif. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la description qui suit, en référence aux dessins annexés, lesquels description et dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue de dessus d'un banc de polissage comportant les équl- piments conformes à l'invention, - la figure 2 est une vue latérale, avec arrachements partiels, de ce banc, - la figure 3 est une vue en coupe illustrant les conditions d'usure d'une bosse se trouvant sur la surface à polir dans le cas d'installations traditionnelles et dans le cas de l'installation conforme à l'invention, Le banc de polissage représenté aux figures 1 et 2 comporte deux chemins de roulement surélevés reposant sur des poteaux I. Chaque chemin de roulement est constitué par une paire de cornières 2 accolées le long de l'une de leurs ailes et emprisonnant entre elles une crémaillère surbaissée 3 (figure 2). Les ailes horizontales des cornières constituent ainsi un chemin horizontal sur lequel peuvent circuler des chariots 4 supportant une traverse 5. L'ensemble constitue, donc, un pont roulant qui est entraîné par des pignons 6 (figure 2) engrènant avec les crémaillères 3 et montés sur un arbre 7 tourillonnant dans les carters des chariots 4. Ces derniers sont garnis à leur partie inférieure de galets 8 montés sur des axes 9 qui assurent le cheminement de l'ensemble sur les voies de roulement 2. Bien entendu, les galets 8 sont suffisamment écartés pour que le pont roulant soit parfaitement stable et ne bascule pas sous l'effet du couple de renversement développé par la pression exercée sur la masse à polir qui sera définie ci-après. Sur l'arbre 7 est, par ailleurs, monté un volant de manoeuvre 10 que peut contrôler l'opérateur pour déplacer le pont roulant sur les chemins- de roulement surélevés. Sur la poutre 5 peut coulisser, dans un mouvement de va-et-vient et selon les flèches Fi et F2, un chariot il qui est entraîné le long d'une crémaillère non représentée par un moteur également non représenté. Le chariot il comporte à sa partie inférieure une plateforme 12 qui supporte un moteur 13 d'entraînement d'une meule 14 par l'intermédiaire d'un arbre rotatif 15. Pour simplifier le dessin, la meule de polissage a été représentée sous la forme d'un simple disque à face abrasive alors que, dans les machines de ce genre, la meule comporte une tete à plusieurs satellites radiaux coniques, tangents au plan transversal de polissage et entrainés en rotation par un planétaire pendant la rotation de l'arbre de meule, de sorte que le polissage s'effectue le long de segments radiaux en étoile qui tournent autour de l'arbre de meule 15. La masse à polir 16 repose sur un socle 17 au moyen de cales en coin 18 de telle sorte que la face 19 soit convenablement verticale et parallèle à la -poutre 5. Le banc de polissage qui vient d'être décrit correspond à une installation traditionnelle qui fonctionne de la façon suivante En faisant tourner le volant 10 dans le sens de la flèche F3 (figure 2), l'opérateur déplace le pont roulant dans le sens de la flèche F4 et ceci jusqu'à ce que la meule 14 vienne s'appliquer contre la surface 19, le chariot 11 ayant préalablement été déplacé de telle sorte que l'arbre 15 se trouve en face de l'une des extrémités (figure 1) de la surface 19. A ce moment, l'opérateur actionne la commande de va-et-vient du chariot 11 selon les flèches F1 et F2 et il entretient une pression constante de la meule sur la surface 19 en exerçant un couple sur le volant 10. A la fin de chaque passe, c'est-à-dire lorsque l'axe de l'outil arrive à l'autre bord de la surface t9, l'opérateur tourne un peu plus le volant en exerçant une pression plus importante et répète ses passes autant de fois que nécessaire pour obtenir un polissage correct de la surface 19. Comme on l'a dajà décrit ci-dessus, l'opérateur veille à maintenir une pression constante et lorsque la meule comporte une bosse sur la surface 19, un ampèremètre 20 branché sur le circuit d'alimentation du moteur 13 voit son aiguille traduire l'augmentation de l'ampèrage d'alimentation. A ce moment, l'opérateur doit tenir fermement le volant 10 pour effacer la bosse, ceci éventuellement en utilisant un frein - non représenté qui immobilise le volant dans sa position et prévient ainsi le recul du pont roulant. On va maintenant décrire l'équipement qui, conformément à l'invention, permet de libérer l'opérateur pendant le travail de polissage d'une meule et d'effacer convenablement les bosses sur la surface 19. Une plateforme 21 est fixée sur la poutre 5 derrière le volant 10 au moyen de boulons 22. Sur cette plateforme est logé un moteur rotatif à couple constant 23 alimenté en courant triphasé par un conducteur souple 24 dans le circuit duquel est interposé un alternostat 25 qui permet de faire varier, à partir de zéro, la tension de l'alimentation. Le moteur 23 n'est pas décrit plus en détail puisqu'il est bien connu en lui-même; il suffit que ses circuits soient suffisamment dimensionnés pour éviter un échauffement lorsqu'il développe son couple à l'arret. L'arbre du moteur comporte une poulie 26 et, en regard, sur l'arbre 7 est prévue une autre poulie 27. Les deux poulies sont réunies par une courroie 28. Le fonctionnement de l'installation est le suivant Lorsqu'on alimente le moteur 23, celui-ci entraîne la poulie 26 dans le sens de la flèche F5 et, par suite, la poulie 27 dans le sens de la flèche F6. Le pont roulant se déplace dans le sens de la flèche F4 jusqu'à ce que la meule 14 préalablement disposée en regard de l'une des extrémités de la surface 19 vienne heurter cette dernière. A ce moment, le moteur 23 continue à être alimenté et "presse" la meule 14 contre la surface 19 avec une force qui dépend de la tension d'a I imentation. Celle-ci peut etre réglée à volonté selon que l'on utilise, notamment en premier cycle, une meule à gros grain exigeant une force de pression de l'ordre de 20 Kgs ou selon que l'on utilise en second ou troisième cycle une meule à grain mince n'exigeant qu'une force de pression de 5 ou 10 Kgs. Le mouvement de va-et-vient F1, F2 du chariot est alors mis en route (de meme que l'éventuel mouvement alternatif vertical qui l'accompagne pour que la meule 14 couvre bien la totalité de la surface verticale 19 et qui, bien connu, n'a pas été rappelé plus haut) ; I 'opération de polissage peut alors se conduire automatiquement puisque le moteur 23 assume, pendant toute la passe et contre la surface 19 l'effort de pression jusque là confié à l'opérateur. En fin de passe, on inverse automatiquement le sens de rotation du moteur assurant le mouvement Fl, F2 et la machine est relancée pour une nouvelle passe automatique en sens inverse. En fin de travail, il suffit à l'opérateur d'inverser le sens de rotation du moteur 23 et de passer au cycle de meulage suivant. Au besoin et si l'opérateur désire "décoller" avec une très grande douceur la meule de sa surface de travail, il peut réduire progressivement la poussée en manoeuvrant l'alternostat 25 puis inverser l'alimentation du moteur 23 (c'est- & dire reculer l'équipage mobile et la meule) une fois que cette poussée a été ramenée à zéro. On voit donc qu'au prix d'une modification minime et peu onéreuse de l'installation, chaque cycle de polissage peut être rendu automatique. Il est par ailleurs clair que, le moteur exerçant un couple constant, la pression de la meule sur la surface 19 est rigoureusement constante. Néanmoins, on va maintenant expliquer en détail le comportement de l'équipement dans le cas où la meule 14 rencontrerait des bosses sur la surface 19. En se reportant à la figure 3, on voit une bosse 29 représentée à grande échelle. Lorsque la meule circule dans le sens de la flèche F1 et commence à rencontrer la bosse, cette dernière tend à faire reculer la meule et donc tout l'équipage du pont roulant. Mais à ce moment, le moteur à couple constant qui est toujours alimenté voit augmenter l'ampérage du courant qui le traverse, de la sorte, le moteur résiste au recul, l'équipage tend à refuser de reculer et la meule "usine" la bosse en meme temps qu'elle assure sa fonction de polissage. Il en résulte qu'après passage de la meule, la bosse 29 a pris le profil 29' L'enlèvement de matière est évidemment fonction de la hauteur de la bosse. . Plus celle-ci est importante et plus l'enlèvement est important, car plus est important le travail à effectuer contre l'action du couple du moteur. En effet, comme le moteur ne restitue pas de courant au réseau, il fournit le travail correspondant à son recul. L'expérience a montré qu'un moteur de 0,2 cheval alimenté entre 220 et 380 volts est tout à fait suffisant pour faire convenablement travailler, avec une poussée. de 15 Kgs, une meule de 350mm de diamètre. Afin d'augmenter l'efficacité de l'équipement contre les bosses, on peut également prévoir sur la poulie 26 un dispositif anti-retour 26' matérialisé par un coin sensiblement tangentiel (figure 2) coopérant avec les bords obliques de la poulie 26 (figure 1) et sollicité par un ressort 26" Un tel coin permet à la poulie de tourner dans le sens F5 mais lui interdit une rotation dans le sens contraire. Dans ces conditions, on peut parvenir à effacer la bosse selon le profil 30 ce qui permet d'obtenir une élimination des bosses pratiquement dès la première passe. On se rend également compte qu'avec l'équipement de l'invention, il n'est plus nécessaire de se préoccuper. de l'usure de la meule lorsqu'entre en action le dispositif anti-retour 26' 26,' puisque le jeu éventuel est immédiatement rattrapé par le moteur qui tend toujours à tourner dans le sens F5 pour appliquer la meule contre la surface 19. A toutes fins utiles et à titre de comparaison, on a représenté en 31 (figure 3) le profil résultant du passage d'une meule poussée par des moyens hydrauliques. Dès l'amorce de la bosse en Fl, il se produit dans le circuit une surpression qui commence par etre absorbée par les canalisations flexibles; la meule tend donc à avancer dans son plan après son amorce de recul; mais dès que la pression atteint le seuil de déclenchement du clapet de retour à la boche, la surpression disparait et la meule recule au fur et à mesure que la bosse augmente, - c'est-à-dire que la surpression est évacuée par à-coups, - ce qui détermine les irrégularités de surfaces représentées ; lorsque le profil de la bosse redescend la pression remonte, par à-coups, dans les memes conditions et l'on comprend qu'à chaque à-coup la meule laisse l'empreinte de son contour circulaire ce qui détermine les "virgules~" en série signalées plus haut. On se rend également compte, sur la figure 3, que la correction strictement manuelle des bosses est tout à fait aléatoire car, si l'opérateur appuie trop sur son volant lorsque l'ampèremètre 20 signale la bosse, il ne sait pas exactement quand il doit cesser son action correctrice et risque de trop creuser la surface après passage de la bosse. Dans l'exemple décrit et représenté, on a choisi de recourir à un moteur rotatif à couple constant car, on l'a vu, ce type d'équipement peut. etre monté très facilement et moyennant un très faible cout sur des installations traditionnelles à commande manuelle par volant. Néanmoins, il est clair que l'on pourrait aussi - surtout sur des installotions à livrer comportant application de l'invention - recourir à un moteur linéaire incorporé lors de la fabrication. Il suffirait alors de monter les inducteurs sous les chariots 4 du pont roulant, en regard des longerons 2 servant de chemins de roulement, et d'utiliser ces derniers comme induits linéaires comme dans les installations de véhicules sur rails à moteur linéaire. On bénéficierait des memes avantages qu'avec un moteur rotatif puisque l'é- quipage serait entraîné vers le socle fixé dès la mise du moteur sous alimentation et puisque la poussée exercée sur cet équipage, et donc sur l'outil de polissage, demeurerait constante lors du travail (avec règlage de cette dernière ou moyen de la tension d'alimentation). Un système de cliquet monté sur les chariots et associé à une crémaillère montée sur les longerons per mettrait, de même, d'empêcher le recul de I l'équipage devant une bosse de la surface à polir. Dans tous les cas, on remarquera qu'une simple inversion de l'alimentation du moteur - rotatif ou linéaire - (analogue à une inversion d'alimentation d'un vérin hydraulique) permet de faire revenir en arrière l'équipage en fin de travail sans qu'il soit nécessaire de prévoir une source antagoniste d'énergie comme celà serait le cas pour une installation où la poussée serait développée à partir d'un ressort ou d'un contrepoids. Par rapport à ce dernier type d'installation on utilise à lo fois, pour la poussée et le recul, le moteur qui y serait, de toute façon, nécessaire pour assurer le recul et vaincre la poussée du ressort ou du contrepoids avec, en plus, la progressivité de recul signalée ci-dessus. Par rapport aux systèmes hydrauliques, on remarquera que l'invention permet d'éviter les "à-coups" dus à l'élasticité des flexibles et à l'inertie, puisque le moteur électrique développe un couple régulier et puisque chaque surcharge due à une bosse détermine, instantanément et sans réactions mécaniques, une réaction électrique qui tend à empecher le recul de l'outil rotatif. De plus, les bosses sont convenablement effacées dès la première passe, sans qu'il soit besoin de répéter des passes à meules à gros grain requérant une forte poussée, de sorte que l'on peut dès la seconde ou troisième passe travailler avec des meules fines et à pression très faible ce qui permet un polissage d'une qualité remarquable. Bien entendu, il importe peu que la meule de polissage soit montée sur l'équipage mobile ou sur le socle fixe selon le type d'installation choisie, l'essentiel étant que l'équipage mobile soit sollicité vers le socle fixe en vue d'appliquer la meule contre la surface à polir quelle que soit la répar tition de l'une et de I l'autre sur l'équipage mobile et sur le socle fixe. Il est clair que l'on pourrait encore accélérer l'effacement des bosses en prolongeant le polissage dans les zones correspondantes ; à cet effet, il suffirait de prévoir un ralentissement de la vitesse d'avance du mouvement de va-et-vient FI, F2 de la meule devant les bosses, ledit ralentissement étant directement asservi à l'augmentation d'intensité enregistrée sur le circuit d'alimentation de la meule chaque fois que se présente une bosse. On préférera, comme on l'a indiqué plus haut, ralentir l'avance dans le sens F1, -F2 plutôt que d'augmenter le travail du moteur 23 par règlage de Itolternostot 25 car on évitera ainsi de creuser la surface derrière les bosses, inconvénient caractérisant précisément la correction manuelle qui procède plutôt de cette seconde méthode. Enfin, on peut rendre débrayable, par exemple par simpl-e pivotement, le dispositif anti-retour 26L26"; de la sorte, on peut réaliser le premier cycle - dégrossissant et mettant en oeuvre une meule à gros grain sous forte pression - avec utilisation du dispositif anti-retour en vue d'une véritable "rectification" de la surface et débrayer ensuite le dispositif anti-retour pour le ou les cycles de "finition". L'invention ayant maintenant été exposée et son intéret justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour développer une poussée constante et substantiellement irré versible (néanmoins susceptible d'etre renversée à volonté sur commande sans équipement complexe) - sur un équipage mobile, susceptible d'etre écarté et rapproché d'un socle fixe grâce à des moyens de guidage appropriés, - en vue d'appliquer perpendiculairement contre une surface à polir un outil rotatif de polissage, animé d'un mouvement de va-et-vient le long de ladite surface, ledit outil et ladite surface étant respectivement amé nagés en regard, l'un sur ledit équipage mobile et l'autre sur ledit socle fixe, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à raccorder respec tivement, par des transmissions appropriées, le socle fixe et l'équipage à l'inducteur et à l'induit d'un moteur électromagnétique à champ de forces constant. 2 - Procédé selon la revendication 1 pour développer une poussée constante sur un équipage mobile constitué par un pont roulant, circulant sur deux chemins de roulement, caractérisé en ce qu'il consiste - à fixer sur le pont roulant le stator d'un moteur rotatif à couple constant - et à raccorder le rotor aux organes rotatifs d'entraînement du pont 3 - Equipement pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un moteur à champ de forces constant et des transmissions appropriées permettant d'en raccorder respectivement l'inducteur et l'induit au bâti fixe et à l'équipage mobile. 4 - Equipement pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte un moteur rotatif à couple constant et une courroie, associée à des poulies, pour en raccorder l'induit à l'arbre d'entraînement du pont roulant. 5 - Equipement selon les revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le mo teur à champ de forces constant est complété par un alternostat. 6 - Equipement selon les revendications 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il com porte également une plate-forme, à monter sur le pont roulant en vue de supporter le moteur rotatif à couple constant. 7 - Equipement selon les revendications 4, 5 et 6 caractérisé en ce que des moyens débrayables, notamment un cliquet anti-retour, sont prévus pour empecher l'induit du moteur de tourner dans le sens correspondant à l'écartement de l'équipage mobile par rapport ou socle fixe. 8 - Equipement selon les revendications 3 à 7 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour augmenter la tension d'alimentation du moteur à champ constant lorsqu'augmente l'intensité d'alimentation de l'outil rotatif de polissage. 9 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 et comportant les équipements selon les revendications 3 à 8.