Brevet FR2330510A1 — publié le 19770603

La présente invention se rapporte aux machines à couper les corps durs, telles que des tronçonneuses par exemple. Il existe des machines à couper les corps durs qui comportent un disque abrasif entraîné en rotation,qui permettent de scier un corps dur. L'ineonvénient de ces dispositifs existants est la largeur du disque, de l'ordre du millimètre, qui provoque une perte importante de la matière à couper, ce qui, dans le cas de matériaux chers ou rares, représente une perte importante. En outre, ces dispositifs sont lents pui 'une seule pièce peut etre coupée à la fois. La présente invention a pour objet une machine à couper les corps durs qui tend à obvier aux inconvénients précités par le fait qu'elle comporte deux tambours rotatifs d'axes parallèles munis chacun d'une rainure hélicoidale sur leur surface périphérique ; des moyens d'entraînement en rotation de ces tambours ; un fil métallique abrasif enroulé autour des deux tambours de manière à créer au moins une nappe de fils parallèles ; chaque extrémité du fil étant enroulée sur une bobine débitrice, respectivement réceptrice ; et par le fait qu'elle comporte encore des moyens d'entraînement en rotation des bobines réceptrice et débitrice du fil. Le dessin annexé illutre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution de la machine à couper les corps durs selon l'invention. La figure 1 en est une vue en perspective. La figure 2 en est une vue en élévation de front. La figure 3 en est une vue en élévation de côté. Les figures 4 à 9 sont des schémas illustrant les phases successives d'une opération de coupe. La machine illustrée comporte un bat i 1, muni d'un bac 2, qui porte tous les organes fixes et mobiles de machine de coupe. Ce bâti comporte deux platines 3 dont les faces sont rectifiées et servent de support aux autres éléments de la machine. Deux moteurs 4 à faible inertie de forte puissance, par exemple du type P 815 4 pôles - 50 Hz - 220/380 V d'une puissance de 12 Kw, sont montés entre les platines 3 de manière à ce que leurs axes moteurs s'étendent horizontalement et soient situés dans un même plan horizontal. Dans une variante, ces moteurs 4 peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre dans ce plan horizontal, pour modifier l'entre-axe de leurs arbres moteurs, contre une action élastique de rappel non illustrée. Dans la forme d'exécution représentée, chaque moteur 4 présente, sur la partie supérieure de son carter,des oreilles 6 dans lesquelles sont pivotées des noix 7 présentant un perçage fileté. Un moteur pas à pas 8, solidaire du bâti 1, entraîne deux vis 9 en rotation, filetées en sens inverses l'une de l'autre, qui sont en prise avec les noix 7. Chaque moteur 4 est solidaire d'un secteur denté 10 en prise avec une crémaillère 11 portée par la ou les platines 3. Ainsi l'entre-axe des arbres des moteurs 4 peut être modifié en actionnant le moteur pas à pas 8. Chaque arbre moteur porte un tambour 5 de forme cylindrique, dont la surface périphérique présente une rainure hélicoîdale d'un pas compris entre 1/20 et 1 millimètre. Cette rainure hélicoidale peut se présenter sous la forme d'un filet de forme triangulaire ou arrondie,d'une profondeur correspondant approximativement à son pas. La machine comporte encore une bobine débitrice 12 et une bobine réceptrice 13 montées chacune sur l'arbre d'un moteur 14 monté rigidement entre les platines 3. Ces moteurs 14 sont par exemple du type P 612 et développent chacun un couple de 20 kg/cm. Les bobines 12 et 13 sont montées sur les arbres respectifs des moteurs 14 de façon à etre entraînées en rotation par ceux-ci, mais à pouvoir coulisser longitudinalement le long de ces arbres. La position de travail axiale de ces bobines 12, 13 sur ces arbres des moteurs 14 peut être fixée par un dispositif de verrouillage non illustré. Un fil métallique abrasif 16 constitué, par exemple comme décrit dans la demande de brevet suisse No. 13.987/75 déposée le 29 octobre 1975 par le même demandeur, c'est-à-dire comportant une ou plusieurs rainures hélicoidales renfermant des granulés de diamant, est fixé par une desesextrémités sur labo- bine débitrice 12, puis est enroulé autour des deux tambours 5, placé dans les rainures hélicoidales, de manière à définir au moins une nappe de fils 17. Enfin, l'autre extrémité du fil abrasif est fixée sur la bobine réceptrice 13. Cette nappe de fils supérieure 17 peut ainsi com porter jusqu'à 500 brins parallèles entre eux et formant un très leger angle avec l'axe des tambours 5. La distance séparant deux brins de cette nappe de fils 17 dépend évidennent du diamètre du fil abrasif, ainsi que du pas des rainures des tambours 5. Cette distance peut etre comprise par exemple entre 1/20 et 1 inillimètre. La machine comporte encore un dispositif de support et de guidage d'une pièce à couper, se présentant généralement sous la forme d'une baguette ou d'un cylindre allongé 18. Cette pièce à couper 18 est rendue solidaire d'un guide 19 coulissant dans un étrier 20 monté sur une ou plusieurs colonnes 21 coulissant verticalement dans un support 22 fixé dans des entailles 23 des platines 3. Ces colonnes 21 sont actionnées dans leurs déplacements verticaux par -un moteur pas à pas 24 solidaire du support 22, et une liaison à vis. La pièce à couper 18 est ainsi déplaçable verticalement en direction de la nappe de fils 17, son axe longitudinal étant perpendiculaire ou approximativement perpendiculaire aux brins de cette nappe de fils 17. Cette machine comporte enfin un dispositif d'arrosage et de lubrification comportant deux plateaux mobiles 25 permettant d'arroser un liquide sur les brins de la nappe de fils 17 à proximité de la pièce à couper 18 et un bac de récupération 26. Un circuit de circulation, de filtration et de réfrigération de ce liquide est prévu. Le fonctionnement de la machine à couper les corps durs est le suivant On fixe une pièce à couper 18 dans son support et la nappe de fils 17 ayant été placée, la largeur de eelle-ci correspondant à la longueur de la pièce à couper, on effectue les opérations suivantes (a) La machine se trouvant dans un état représenté schématiquement à la figure 4, on met en marche les moteurs 4 et 14, tous dans le meme sens ce qui provoque un défilement du fil abrasif et donc un mouvement relatif, dans le sens du fil abrasif, entre la pièce à couper et les brins de la nappe de fils 17. Un dispositif de freinage et d'inversion automa tique (non illustré) provoque le renversement du sens de défilement du fil lorsque la bobine débi trice 12 est pratiquement entièrement dévidée. On crée ainsi un déplacement pendulaire de la lon gueur du fil entre les bobines 12 et 13. (b) Le système d'arrosage est enclenché, ce qui dis tribue du liquide sur les plateaux 25 et donc sur la nappe de fils 17 > liquide qui est récupéré dans le bac 26, puis recyclé. (c) Le moteur pas à pas 24 est alimenté à une vitesse ou à un taux d'impulsions par seconde déterminée en fonction de la vitesse d'avance désirée de la pièce à couper. Ceci provoque le déplacement de la pièce à couper 18 en direction de la nappe de fils 17 et, par une liaison mécanique non il lustrée, l'éloignement des plateaux 25 l'un de l'autre. La pièce à couper 18 arrive en contact des brins de la nappe de fils abrasifs 17 comme illustré à la figure 5. Chaque brin de cette nap pe agit comme une scie circulaire et entaille la pièce à couper. (d) Le moteur pas à pas 24 continue à provoquer l'avance de la pièce à couper ; le moteur pas à pas 8 est alimenté pour provoquer un rapprochement des tambours 5, ce qui permet un enveloppement partiel de la pièce à couper par les brins de la nappe de fils et donc une plus grande longueur de contact entre ces brins et la pièce à couper. Ceci provoque un découpage de la pièce plus rapide (voir figure 6). (e) L'excitation du moteur 8 est supprimée et l'entre- axe des tambours 5 est maintenu constant pendant une partie de l'opération de tronçonnage (figure 7). La pièce à couper a atteint sa position inférieure et le moteur 24 est désexcité. Cette pièce à couper est ainsi maintenue dans sa position basse, pour la quelle elle est partiellement située dans le bac 26. (f) Le moteur 8 est à nouveau excité, mais de manière à provoquer un écartement des tambours 5. Ceci ap plique une tension sur les brins de la nappe de fils 17 et tend à déplacer ceux-ci vers le haut (figure 8). (g) La pièce 18 est entièrement tronçonnée (figure 9), les tambours 5 ont repris leur position illustrée à la figure 4 et le moteur 24 est excité de façon à remonter la pièce coupée. Cette pièce a été coupée en un nombre de rondelles égal au nombre de brins de la nappe de fils 17 en une seule opération de coupe. Ces lamelles sont ensuite séparées du sup port 19. En fin de cycle, la machine se retrouve être en position illustrée à la figure 4. I1 est évident que de nombreuses variantes peuvent être envisagées dans la réalisation mécanique de cette machine. Celle-ci présente toutefois toujours deux avantages fondamentaux par rapport aux dispositifs existants 1. Le fait de réaliser un nombre élevé, jusqu'à 500 coupes et plus en une seule opération, ce qui est un très grand gain de temps. 2. Le fait de réduire les chutes ou déchets. En effet, le dia mètre du fil coupant peut être de l'ordre de 1/10 millimètre, tandis que l'épaisseur des disques de coupe actuels ne descend pas au-dessous d'un millimètre. Des essais effectués avec une telle machine ont montré qu'on pouvait réaliser facilement les caractéristiques de fonctionnement suivants - Inversion de sens de déroulement du fil compris entre 5 et 20 secondes pour un fil d'une longueur de 50 à 200 mètres. - Vitesse linéaire de coupe de l'ordre de 8 mètres par seconde. - Pression de la pièce à couper sur la nappe de fils comprise entre 250 et 750 gramme-décimètres par fil suivant la matière à couper. - Diamètre du lingot à couper pouvant aller jusqu'à 100 mil limètres. - Longueur du lingot à couper pouvant aller jusqu'à 200 mil limètres. - Coupe simultanée jusqu'à 500 tranches. - Temps nécessaire pour une opération de coupe de l'ordre de 80 à 120 minutes selon la matière à couper. - Les tranches présentent une tolérance de planéité inférieure à 10 microns. - Les tranches présentent une tolérance de parallélisme entre leurs deux faces de moins de 20 microns. En outre, il est évident qu'on peut prévoir un dispositif d'orientation de la colonne 22, ce qui permet de placer la pièce à couper de telle façon qu'elle forme un angle avec les brins de la nappe de fil. On peut ainsi obtenir des coupes obliques en faisant varier l'angle entre 0 et 500 environ. Le bobinage du fil abrasif, par exemple lors de son remplacement, est une opération ne nécessitant qu'un temps très court par rapport à la durée de travail du fil, il n'a donc pas été motorisé. Un système de bobinage manuel simple mais efficace et rapide, effectue sans difficulté cette opération. Une manivelle porte-vis patronnée et la bobine de déroulement sont placées dans le logement taraudé avec son doigt de positionnement. Avant de commencer l'opération de bobinage, on relève le bras porte-chariot 20. Le fil sortant du guide-patronné est fixé par la pince de la bobine 12. Le moteur de cette bobine est mis sous tension et 50 à 100 mètres de fil sont bobinés sur cette bobine, et, le courant étant alors coupé, la bobine s'arrête, bloquée par son frein. L'opérateur tourne ensuite la manivelle manuellement jusqu'au bout des 200/400 mètres et le fil se place avec précision sur les stries du tambour. Arrivé à la dernière spire, l'opérateur fixe le fil sur la pince de la bobine 13 et coupe le fil. Dès ce moment, la machine est en ordre de marche, la tension du fil, préréglée étant obtenue automatiquement par les moteurs couple, dont les ressorts de compensation permettent de garder la tension même en cas de coupure de courant. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine pour couper les corps durs, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux tambours rotatifs d'axes parallèles munis chacun d'une rainure hélicoidale sur leur surface périphérique ; des moyens d'entraînement en rotation de ces tambours ; un fil métallique abrasif enroulé autour des deux tambours de manière à créer au moins une nappe de fils parallèles chaque extrémité du fil étant enroulée sur une bobine débitrice, respeetivement réceptrice ; et par le fait qu'elle comporte encore des moyens d'entralnement en rotation des bobines réceptrice et débitrice du fil. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un support destiné à recevoir une pièce à couper, actionné par un dispositif d'entralnement, déplaçable dans un plan perpendiculaire au plan de la nappe de fils. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la nappe de fils comporte 100 à 500 brins. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les tambours sont déplaçables parallèlement à leur axe de rotation en direction l'un de l'autre de manière à modifier leur entre-axe. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif de réglage de la tension du fil abrasif. 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les dispositifs d'entralnement en rotation des tambours et des bobines sont réversibles et permettent l'entraînement de ces tambours et bobines dans l'une ou l'autre direction. 7. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif d'arrosage de tout ou partie de la nappe de fils et de la pièce I couper, ainsi qu'un dispositif de récupération du liquide d'arrsage1 8. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le plan dans lequel se déplace le support de la pièce à couper est perpendiculaire aux brins de la nappe de fils. 9. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif d'orientation du support de la pièce à couper par rapport à la direction des brins de la nappe de fils. 10. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens d'actionnement du support dans ses déplacements perpendiculaires à la nappe de fil compostent un moteur pas à pas entraînant le support par une liaison vis-écrou. 11. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que chaque moteur d'entraînement des tambours comporte un secteur denté en prise avec une crémaillere portée par le bâti, ainsi que des moyens permettant de faire pivoter simultanément les deux moteurs autour de leur axe suivant des directions opposées. 12. Machine selon la revendication 11, caractérisée par le fait que ces moyens de pivotement comportent un moteur pas à pas entraînant deux vis de pas inverse engrenant chacune avec un écrou fixé sur l'un des moteurs. 13. Machine selon l'une quelconque des revendicatIons 2, 4, 5, 10 ou 11, caractérisée par le fait que le réglage de la tension du fil abrasif est obtenu par le réglage de deux moteurs pas à pas.