Brevet FR2453007A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne les machines combinées permettant le positionnement exact et l'assemblage des différents éléments constitutifs d'une ferme de charpente ou d'une poutre à treillis en bois, au moyen d'organes de liaison métallique appelés connecteurs. A la fabrication traditionnelle et artisanale des fermes de charpente consistant dans l'assemblage des éléments tels que poinçons, entraits, arbalétriers et contre-fiches, au moyen d'usinages à mi-bois avec brochage des noeuds de liaison, il est de plus en plus substitué le procédé de fabrication en série de fermes standard à partir d'une gamme d'éléments préfabriqués de section et de longueur déterminées dont l'assemblage s'effectue à plat en atelier au moyen de liaisons métalliques généralement constituées de plaques munies de crampons ou d'aiguilles, appelées Hconnecteurs" dont la pénétration dans les éléments réalise des ancrages suffisamment solides pour assurer une liaison sans risque de glissement des éléments constitutifs de la ferme.Les machines jusqu'ici utilisées comportent, montées sur un bats, des presses hydrauliques disposées aux différents noeuds de la ferme à réaliser. Leur position sur le bati est généralement réglée d'une façon définitive. Le gain de temps dd à la rapidité de la phase de pressage nécessaire à l'enfoncement des connecteurs est largement absorbé par la difficulté de mise en place des éléments constitutifs de la ferme sur la machine et par le réglage de leur positionnement relatif ainsi que par l'enlèvement de la ferme une fois assemblée. D'autre part, ces machines ne présentent pas de caractère de polyvalence de fabrication quant à la pente des arbalétriers, a' la portée des entraits, B la position des noeuds et l'épaisseur des échantillons. La machine, suivant l'invention, permet de remédier à ces inconvénients. A l'aide de celle-ci il est en effet possible de réaliser tous les types de ferme quel que soit ltangle du faitage et la position des noeuds des contrefiches avec les arbalétriers et l'entrait et cela pour une gamme étendue d'épaisseur des échantillonnages de bois utilisés avec l'obtention automatique du positionnement précis des aboutissants de chaque élément de ferme aux dits noeuds ; un autre résultat que l'invention vise à obtenir consiste dans l'ouverture automatique des tettes de presse aussitôt après l'enfoncement complet des connecteurs et dans l'éjection de la ferme au moyen d'un transporteur vers un dispositif de stockage ou empileur automatique. La machine, objet de l'invention, comporte un plateau de cadrage ou table basse constitué de plusieurs éléments comportant des rainures d'ancrage des tinées à assurer le positionnement et le blocage rapide de presses gabarits correspondant aux différents noeuds de la ferme à réaliser, lequel position nement est obtenu instantanément au moyen de verniers correspondant à la hauteur de poinçon et à la longueur d'entrait. Chaque presse gabarit est équipée d'un dispositif de basculement ou de pivotement automatique agissant en fin de course de la montée du vérin hydraulique utilisé pour l'enfoncement des connecteurs. La ferme assemblée est éjectée des presses-gabarits et acheminée au moyen d'un transporteur à un poste d'empilage automatique comportant deux ou plusieurs bras de relevage dont la mise en action est commandée après la mise en butée de la ferme en un point du transporteur.Ainsi, au fur et à mesure de leur fabrication les fermes sont stockées en position voisine de la verticale, chaque manoeuvre de relevage des bras de empileur provoquant une translation de l'ensemble des fermes précédemment empilées d'une valeur égale à l'épaisseur d'une ferme. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple un iode de réalisation de ltensemble de la machine conforme à la présente invention. Ceux-ci représentent - en figure 1, une vue schématique de dessus de la machine, - en figure 2, une vue longitudinale correspondant à la figure 1, - en figure 3, une vue en bout de empileur automatique, - en figure 4, une vuede dessus de la presse-gabarit de faîtage, - en figure 5, une vue de dessus d'une presse-gabarit d'entrait, - en figure 6, une vue de dessus d'une presse-gabarit d'arbalétrier, - en figure 7, une vue en coupe longitudinale d'une presse-gabarit de faitage ou d'entrait, - en figure 8, une vue longitudinale d'une presse-gabarit de faitage ou d'entrait, - en figure 9, une vue de face d'une presse-gabarit d'arbalétrier, - en figure 10, une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 9, - en figure il, une vue du détail du dispositif empileur en position horizontale, - en figure 12, une vue du détail du dispositif empileur en position relevée. Telle que représentée, la machine comporte un plateau de cadrage 1 ou table basse en plusieurs éléments placés en ligne comportant chacun des profilés 2 en forme de 2 disposés à plat de façon à réaliser des rainures d'ancrage permettant d'obtenir un positionnement par translation des presses-gabarits équipant la machine et leur fixation sur le plateau de cadrage. Celui-ci comporte en sa partie milieu deux rails parallèles 3 disposés perpendiculairement aux rainures ancrage 2, destinés à assurer par translation le positionnement de la presse-gabarit de faîtage.Dans le cas de fermes de grandes dimensions, la surface du plateau de cadrage peut Qtre augmentée par ladjonc tion de tables annexes la, 1b, et 1c montées sur roues et munies de moyens de fixation rapide sur le dit plateau de cadrage. Parallèlement à l'un des grands cotés du plateau est fixé un ruban ou vernier 4 gradué en miRimètres, le zéro de la graduation se situant sur l'axe du faitage, la lecture de laquelle s'effectue de part et d'autre dicelui-ci pour positionner rigoureusement les presses-gabarits aux noeuds théoriques de la ferme.De même, parallèlement à cet axe du faitage est disposé un autre vernier 5 permettant de positionner d'une façon précise la presse-gabarit de faitage par rapport à l'entrait. Le volume situé entre le plateau de cadrage et le sol est utilisé pour l'installation des circuits d'alimentation hydraulique des composants de la machine réduisant ainsi les risques de rupture par détérioration de ces circuits. Chaque presse-gabarit destinée à positionner d'une façon précise les aboutissants des éléments constitutifs de la ferme, à les maintenir dans cette position et à assurer leur liaison par enfoncement des connecteurs est disposée à chaque noeud d'assemblage. Les presses-gabarits 6 dites presses d'entrait sont disposées à chaque extrémité de l'entrait et réparties entre les différents noeuds calculés sur cet entrait ; la presse-gabarit de faitage 7 est placée à la distance calculée de l'entrait ; les presses-gabarits d'arbalétriers 8sont réparties entre les différents noeuds calculés sur ces arbalétriers.Les presses 6 et 7 sont immobilisées au moyen d'un dispositif à blocage rapide, lequel consiste en un étrier 9 portant à chacune de ses extrémités un boulon à embase 10 coulissant dans une des rainures d'ancrage 2 du plateau de cadrage, lequel blocage rapide est obtenu au moyen d'un levier 11 solidaire dune came 12 dont la rotation en appui sur le débordement de la semelle de la presse bride celle-ci sur le plateau. Les presses 8 sont montées coulissantes sur deux barres de section carrée 13 dont les faces verticales internes sont concourantes vers un axe a'articulation vertical coincidant avec le faitage de la ferme et situé dans le socle de la presse-gabarit de faitage 7.Leur immobilisation sur ces barres steffectue au moyen de vis de pression, en une position précise grave à une graduation portée par les barres. Chacune des presses-gabarits 6 ou 7 sont constituées d'un caisson deux compartiments 14 et 15. Le compartiment 14 contient le vérin hydraulique 16 d'action verticale dont l'extrémité de la tige de cylindre porte un plateau presseur 17. Le compartiment 15 contient la partie verticale 18 de la tette de presse 19 basculante autour d'un axe horizontal 20, sous l'action d'une masse contrepoids 21 soudée en sa face supérieure. Cette partie verticale peut etre immobilisée par brochage à la position désirée par rapport au compartiment 15 en fonction de l'épaisseur des pièces de bois à assembler.La tete de presse 19 est maintenue verrouillée horizontalement pour l'opération de pressage par une ttle verticale 22 sur le champ supérieur de laquelle s'appuie le talon de la tette de presse. Cette tole verticale est reliée à la face opposée de la partie verticale 18 de la tette de presse par deux ressorts de traction 23. Le déverrouillage de la tette de presse est obtenu par l'action d'une biellette 24 pivotante autour d'un axe 25 situé l'une et l'autre sur chaque face latérale du caisson, le pivotement de laquelle biellette est provoqué par la translation verticale des extrémités d'une barre horizontale 26 liée en translation avec le plateau presseur 17 au moyen d'entretoises 27.La biellette 24 en pivotant comprime un ressort 28 dans un cylindre 29 par l'intermédiaire d'un piston 30, le, quel ressort est intercalé entre le dit piston et un poussoir 31 dont l'extré- mité est en appui sur la ttle verticale 22. Une course neutre de l'ordre de deux centimètres environ est prévue afin d'éviter toute compression du ressort 28 avant que les connecteurs aient commencé à pénétrer dans le bois.En fin de cycle, par relâchement de la pression hydraulique dans le corps du vérin, le ressort 28 d'une puissance supérieure à celle des ressorts de traction 23, repousse la tôle verticale 22 vers l'arrière du caisson et libère ainsi la tette de presse qui bascule sous l'action de la masse contre-poids 21, le vérin 16 en descendant détend le ressort 28 et la tble 22 reprend sa position initiale sous l'action des ressorts de traction 23. La pièce de bois à maintenir est mise butée sur le dépassement en hauteur du compartiment 15 par rapport au compartiment 14. Le champ opposé de cette pièce de bois est soumis à l'action de dispositifs presseurs du type connu positionnés et fixés en face avant du caisson au moyen d'une rainure d'ancrage 32.Dans cette rainure se logent également les boulons à embase permettant la fixation des butées de positionnement des éléments de la ferme. La semelle de la presse-gabarit de faitage 7 comporte un secteur gradué permettant de positionner les barres 13 selon un angle de faitage désiré. Les presses-gabarits d'arbalétriers 8 se différencient des presses 6 et 7 par le fait que la tette de presse 33 est pivotante autour d'un axe 34, logé dans un des compartiments 35 du caisson, l'autre compartiment 36 contenant le vérin hydraulique porte-plateau presseur et les mécanismes de commande de pivotement de la tinte de presse 6 et 7 et comprenant la biellette 24, le ressort 28, le piston 30 et le poussoir 31, ce dernier agissant sur un crochet 37 basculant autour d'un axe 38, l'extrémité supérieure duquel crochet stengage dans une fente 39 exécutée sur le bord de la tette de presse, l'extrémité inférieure du crochet comprimant un ressort 40 en appui sur la face arrière du caisson.La prépondérance du ressort 28 sur le ressort 40 provoque le basculement du crochet dont l'extrémité supérieure sort à l'extérieur de la fente 39 libérant ainsi la tête de presse 33, laquelle est soumise à un ressort en spirale 41 fixé en tête de l'axe de pivotement 34 et dont la détente provoque la rotation angulaire de la tête de presse.Un autre crochet basculant 42 placé sur le ceté du caisson opposé au sens de pivotement de la tette et maintenu en appui sur la partie supérieure de la tête de presse par un ressort de compression 40 empêche, en conjugaison avec le crochet 37, le soulèvement de la tette de presse au cours de l'opération de pressage La position en hauteur de la tête de presse 33 en fonction de l'épaisseur des pièces de bois à assembler se règle par brochage du support par rapport au compartiment 35. La réalisation d'une ferme s'effectue par la succession des opérations suivantes.Après avoir positionné les presses-gabarits sur le plateau de cadrage par la mise en concordance d'un index gravé sur le caisson avec le vernier correspondant ; les connecteurs intéressant la face postérieure de la ferme sont disposés sur les plateaux de pressage : il est alors procédé à la mise en place des pièces de bois constituant les éléments de ferme, lesquels sont maintenus par les dispositifs presseurs : les connecteurs correspondant à la face supérieure de la ferme sont mis en place et les têtes de presse sont rabattues ou pivotées.A partir d'un pupitre de commande, l'opérateur met la pression sur les vérins hydrauliques pendant quelques secondes : en fin de cycle le relachement de cette pression provoque le basculement ou le pivotement des tettes de presse. Le pivotement des têtes de presse 33 et le basculement des tettes de presse 19 doivent être d'ampleur suffisante pour permettre l'enlèvement de la ferme ainsi assemblée, par éjection verticale au moyen de vérins pneumatiques 43 disposés en plusieurs points de la ferme jusqutà un niveau correspondant au plan de roulement d'un transporteur à rouleaux libres 44. Ce transporteur permet de libérer rapidement ltensemble de presses : il aboutit à un dispositif évacuateur constitué d'un cadre 45 monté sur pieds et sur lequel cadre reposent une succession de rouleaux entraîneurs 46 reliés entre eux par une chaine de transmission. La longueur du cadre est prévue en fonction de la longueur maximum d'entrait des fermes à traiter. Une butée d'extrémité 47 agit sur un contacteur d'approche 48 commandant l'arrêt du moteur d'entrainement des rouleaux dès que la ferme arrive en face d'un dispositif empileur automatique, en meAme temps qutil déclenche la mise en action des mécanismes constituant le mécanisme évacuateur. Ce dispositif se compose de deux ou quatre bras 49 parallèles aux rouleaux 46 et s'intercalant entre ceux-ci. Ces bras sont assortis d'un élément mobile 50 réalisé au moyen d'un profilé en LJ inversé dont l'extrémité est montée pivotante autour d'un axe 51, de façon telle qu'en position horizontale le dit profilé coiffe le bras 49. Chaque bras est solidaire d'un bras de levier 52 comportant un point de pivotement autour d'un axe 57 solidaire du cadre 45 du dispositif évacuateur : la découpe du bras de levier 52 comporte deux bordures orthogonales 54 et 55 encadrant respectivement le profilé du cadre 45 en positions horizontale et relevée des bras 49 ainsi qu'un talon 56 sur lequeg3'appuie l'entrait de la ferme en début de relevage des bras 49.Deux sabots 57 constitués par une plaque de ttle découpée en forme de secteur sensiblement elliptique sont soudés sur champ sur le profilé du cadre 45 en arrière de l'axe de pivotement 53 et légèrement en dessous du plan supérieur de ce cadre. Ces sabots constituent des rampes de guidage sur lesquelles s'appuie la partie inférieure de l'élément mobile 50 de chaque bras, provoquant son écartement par rapport au dit bras au fur et à mesure que celui-ci s'approche de la position relevée maximum légèrement supérieure à 900. La ferme se dégage petit à petit du talon d'appui 56 et est ainsi poussée en translation sur l'empileur proprement dit, de façon à ne pas se situer dans le champ de débattement des bras de levier 52 dans leur course retour.La commande de relevage des bras se fait à laide d'un moto-réducteur 58 à deux sorties d'arbre entrainant chacune un tambour 59 sur lequel s'enroule selon trois spires un filin d'acier 60 constituant une boucle fermée les deux extrémités du filin étant fixées en un point fixe 61 du bats, laquelle boucle s'enroule d'une part sur une poulie 62 située sur l'extrémité du bras de levier 52 et d'autre part sur une poulie 63 située sous le bras de relevage 49. Lorsque la ferme vient toucher la butée 47, le contacteur 48 coupe l'entrainement des rouleaux 46 et met en route le moto-réducteur 58.Ce dernier est inversé lorsque les bras de relevage 49 atteignent la position relevée maximum, par l'action de la bordure 55 sur un inverseur de marche 64 logé dans le profilé di cadre 45 et est stoppé lorsque ces bras de relevage redescendus en position horizontale sont entièrement escamotés parmi les rouleaux au moyen d'un micro conta6clogé sur le profilé opposé du cadre 45 sur lequel vient en appui l'ex- trémité du bras de relevage 49, à ce moment les rouleaux entraineurs se remettent en marche et l'empileur est pret à recevoir une autre ferme.Des accouplements élastiques sont prévus entre le moto-réducteur 58 et les tambours 59 pour amortir les à coups du démarrage et de l'arret. Une poulie est intercalée sur la boucle pour compenser le mou du cable et lui assurer une tension permanente. L'empileur consiste en deux chemins de roulement parallèles 66 montés sur pied et sur lesquels roulent deux patins 67 constitués d'un profilé en U inversé reliés entre eux par un cadre 58 légèrement incliné et Étayé sur lequel s'appuient les fermes stockées. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. Elle admet toutes les variantes possibles à condition que celles-ci ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications annexées à la présente description. La machine, objet de l'invention, peut être utilisée pour la réalisation de tous types de fermes ou de poutres à treillis constituées à partir d'éléments de bois de longueurs ou due sections indifférentes. - R VENDICATIGh-S 1.- Unité de production industrielle de fermes de charpente ou d'éléments de poutres à treillis réalisés par l'assemblage de leurs constituants au moyen d'organes de liaison métalliques dits connecteurs et constitués à cet effet d'un plateau de cadrage équipé de presses-gabarits associé, par l'intermédiaire d'un dispositif transporteur, à un dispositif évacuateur alimentant un dispositif empileur, caractérisée en ce que, d'une part, les dites presses-gabarits comportent des moyens de positionnement et de fixation rapides sur le dit plateau en des points correspondant à l position des noeuds de liaison des éléments de ferme ou de poutre, ainsi que des moyens permettant l'ouverture automatique des têtes de presse aussitôt après l'enfoncement complet des connecteurs, soit par basculement, soit par pivotement ainsi que des moyens de réglage permettant de traiter des épaisseurs variables d'éléments à assembler et en ce que d'autre part le dispositif transporteur comporte des moyens de synchronisation et de sécurité agissant sur le dispositif évacuateur, lequel comporte des moyens destinés à assurer à chaque cycle une translation du dispositif empileur d'une valeur équivalente correspondant à ltépaisseur d'un élément de ferme ou de poutre à stocker. 2.- Unité de production selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau de cadrage est constitué d'une table basse en plusieurs éléments comportant des rainures d'ancrage en forme de 8 disposé à plat ainsi que deux rails disposés perpendiculairement aux dites rainures d'ancrage, lesquels rails et rainures sont destinés à assurer par translation le positionnement rapide et précis des presses-gabarits en des points correspondant à la position des noeuds de liaison des éléments de ferme ou de poutre en référence a deux verniers disposés parallèlement aux rails et rainures. 3.- Unité de production selon les revendications 1 et 2 caractériséeen ce que les presses-gabarits équipant le plateau de cadrage sont fixées sur le plateau de cadrage au moyen d'un dispositif de blocage rapide constitué d'un étrier portant à chaque extrémité un boulon à embase coulissant dans les rails et rainures d'ancrage, lequel blocage rapide est obtenu au moyen d'un levier solidaire d'une came dont la rotation en appui sur le débordement de la semelle de la presse-gabarit bride celle-ci sur le plateau. 4.- Unité de production selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque presse-gabarit équipant le plateau de cadrage est constituée d'un caisson divisé en deux compartiments,l'un d'eux contenant un ou plusieurs vérins d'action verticale portant en extrémité de tige un plateau presseur, l'autre contenant le support dc tete de presse basculante ou pivotante, lequel support peut coulisser verticalement dans le dit caisson et Qtre immobilisé par brochage à hauteur voulue en fonction de ltépaisseur des éléments à assembler. 5.- Unité de production selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que la manoeuvre de basculement des tettes de presses gabarits est commandée au moyen d'une biellette pivotante autour d'un axe horizontal sous l'action d'une barre horizontale dont la translation verticale est liée à celle du plateau presseur, laquelle biellette comprime à l'aide d'un piston un ressort de compression logé dans un cylindre, lequel ressort soumis à une compression maximum après pénétration complète des connecteurs dans les éléments de bois à assembler repousse une tole verticale sur laquelle s'appuie le talon lesté de la plaque de tette jusqu'à la phase de basculement de celle-ci, après détente de la pression dans le corps du vérin, lequel ressort a une puissance supérieure à celle de deux ressorts de traction retenant la ttle en position verticale au cours de ltopération de pressage. 6.- Unité de production selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la manoeuvre de pivotement des têtes de presses-gabarits est commandée au moyen dune biellette pivotante autour d'un axe horizontal sous l'action d'une barre horizontale dont la translation verticale est liée à celle du plateau presseur, laquelle biellette comprime à l'aide d'un piston un ressort de compression logé dans un cylindre, lequel ressort soumis à une compression maximum après pénétration complète des connecteurs dans les éléments de bois à assembler repousse un crochet basculant autour d'un axe horizontal, lequel crochet se dégage,en fin de basculement, d'une fente exécutée sur le bord de la tête de presse, provoquant le pivotement de celle-ci autour d'un axe vertical sous l'action d'un ressort en spirale, lequel crochet est ramené en position de verrouillage après détente de la pression dans le corps du vérin, par d'un ressort de compression, situé entre l'extrémité inférieure du crochet et la paroi du caisson. 7.- Unité de production selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les presses-gabarits disposées obliquement par rapport aux rails et rainures d'ancrage sont montées coulissantes sur des barres de section prismatique concourantes en un point situé dans le socle de la presse-gabarit située au noeud correspondant à ce point de concours et immobilisée en un point précis correspondant au noeud de liaison des éléments à assembler en référence à un vernier gravé ou fixé sur ces barres de coulissement. 8.- Unité de production selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les presses-gabarits peuvent titre orientées angulairement selon un angle donné par rapport aux rails ou rainures d'ancrage au moyen S d'un vernier gravé ou imprimé porté par le socle du caisson de la presse-gabarit. 9.- Unité de production selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif transporteur du type à rouleaux entraineurs comporte une butée réglable agissant sur un contacteur d'approche commandant l'arrêt du moteur d'entrainement des rouleaux, dès qutun élément de ferme ou de poutre à treillis arrive en face du dispositif empileur automatique en me e temps qu'il déclenche la mise en action des mécanismes du dispositif évacuateur. 10.- Unité de production selon les revendications 1 et 9, caractérisée en ce que le dispositif évacuateur se compose d'au moins deux bras parallèles aux rouleaux entraîneurs et intercalant entre ceux-ci, chacun de ces bras étant assorti d'un élément mobile réalisé au moyen d'un profilé enWinversé dont l'extrémité est montée pivotante autour d'un axe situé b ltextrémité du bras proprement dit de façon telle qu'en position horizontale le dit profilé coiffe le bras, l'autre extrémité du dit bras pivotant autour d'un axe horizontal solidaire du btti du dispositif transporteur, la commande de relevage des bras s'effectuant à l'aide d'un moto-réducteur à deux sorties d'arbres entrainant chacune un tambour sur lequel s'enroule selon un certain nombre de spires un filin d'acier constituant une boucle fermée, les deux extrémités du filin étant reliées à un point fixe du bats, lequel filin s'enroule sur une poulie située sur l'extrémité du bras et sur une poulie située sous le bras de relevage, lequel moto-réducteur est mis en route au moyen du contacteur d'approche stoppantles rouleaux entraineurs du dispositif transporteur, et inversé lorsque les bras de relevage atteignent la position relevée maximum grce à un inverseur de marche logé dans le profilé du bats, lequel moto-réducteur est stoppé lorsque les bras reviennent en position horizontale en appui sur un micro-contact logé dans l'autre profilé du bati. 11.- Unité de production selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif évacuateur comporte deux sabots constitués chacun par une plaque de tole découpée en forme de secteur sensiblement elliptique soudée sur champ sur le profilé du btti du dispositif transporteur en arrière de l'axe de pivotement des bras de relevage et légèrement en-dessous du plan supérieur des rouleaux entraineurs, lesquels sabots constituent des rampes de guidage sur lesquelles s'appuie la partie inférieure de l'élément mobile de chaque bras de relevage provoquant son écartement par rapport à celui-ci au fur et à mesure que le dit bras stapproche de la position relevée maximum en dégageant progressivement l'élément de ferme ou de poutre du talon d'appui équipant le bras pour le déposer sur le dispositif empileur, lequel effectue simultanément une translation d'une valeur correspondant à ltépaisseur de l'élément stocké. 12.- TJnité de production selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif empileur est constitué de deux chemins de roulement parallèles disposés perpendiculairement au dispositif transporteur et montés sur pieds sur lesquels roulent deux patins constitués d'un profilé enlwinversé reliés entre eux par un cadre légèrement incliné et étayé sur lequel s'appuient les éléments de ferme ou de poutre stockés.