Brevet FR2511628A1 — publié le 19830225

La présente invention concerne un dispositif pour la maintenance d'une installation de tribofinition, et notamment de son lit d'éléments abrasifs. La tribofinition est une technique connue de finissage et de parachèvement de pièces diverses, par exemple de pièces métalliques, en bois, en matière plastique ... etc. Cette technique consiste à immerger les pièces à finir dans un lit d'éléments abrasifs, c'est-à-dire de grains abrasifs, en matériau métallique , minéral ou organique , généralement plus dur que le matériau constituant les pièces. Ce lit abrasif et les pièces à finir qui y sont immergées sont généralement placés dans une cuve à laquelle sont associés des moyens pour produire des mouvements relatifs entre les pièces et les éléments abrasifs, ces mouvements relatifs pouvant avoir des caractéristiques cinématiques diverses et titre produits par des moyens divers, tels que la mise en vibration de la cuve mentionnée. Bien que le principe de cette technique connue repose sur une usure superficielle des pièces à finir par la friction des grains abrasifs, ces derniers subissent eux-m#mes, a la longue, une certaine usure, certains pouvant mEme titre brisés par impact contre les pièces à finir ou les parois de la cuve. Par suite, la mise en oeuvre des installations de tribofinition utilisées jusqu'à présent s'est heurtée aux deux graves problèmes suivants 10) L'usure progressive des éléments abrasifs se traduit par un tassement plus compact des éléments abrasifs et des pièces à finir dans la cuve, c'est-à- dire par un abaissement du niveau du lit abrasif dans ladite cuve; par suite de cet abaissement, certaines des pièces à finir peuvent notre plus totalement immergées dans le lit abrasif, si bien que leur tribofinition risque de ne plus entre complète; 20) les dimensions des différents grains abrasifs devant titre adaptées aux formes et aux dîmen- sions des pièces à finir, la tribofinition cesse d'8tre satisfaisante lorsqu'une proportion importante des grains abrasifs présente des dimensions inférieures aux dimensions les plus favorables, en raison de l'usure mentionnée. On a déjà tenté de résoudre les deux problèmes qui viennent d'8tre indiqués en recourant à une maintenance manuelle des éléments abrasifs contenus dans la cuve d'une installation de tribofinition; cette méthode, purement manuelle, nécessite d'extraire périodiquement une quantité déterminée de grains abrasifs hors de la cuve, pour les remplacer le plus rapidement possible par des grains abrasifs neufs,ayant les dimensions appropriées; non seulement cette méthode purement manuelle occupe en permanence des ouvriers qualifiés, puisque, dans l'intervalle entre les opérations manuelles successives de maintenance, qui ont été indiquées, lesdits ouvriers doivent tamiser les grains abrasifs prélevés dans la cuve de l'installation, afin de. pouvoir récupérer ceux de ces grains dont le calibre est encore acceptable, afin de les réemployer au cours desopérations ultérieures de maintenance. Mais en outre, dans l'intervalle entre deux opérations successives de maintenance, le niveau du lit abrasif dans la cuve peut descendre en-dessous de la valeur critique, ce qui risque de nuire à la qualité de la tribofinition. La présente invention permet de résoudre les deux problèmes précédemment indiqués en rendant automatique, et de préférence aussi continue, la maintenance d'une installation de tribofinition, et notamment de son lit d'éléments abrasifs. Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens automatisés pour dériver, pendant le fonctionnement de l'installation, une fraction du lit d'éléments abrasifs,contenu dans la cuve de l'installation, pour tamiser la fraction dérivée afin d'en éliminer les éléments abrasifs, usés ou cassés, pour envoyer dans la cuve, d'une part, les éléments abrasifs qui n'ont pas été éliminés par le tamisage, et, d'autre part, des éléments abrasifs neufs, ainsi que pour réguler le niveau du lit abrasif dans la cuve en contrôlant les moyens pour y envoyer des éléments abrasifs. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif selon la présente invention, les différents moyens, précédemment énumérés, sont en activité de façon continue, pendant toute la durée de fonctionnement de l'installation. Ceci permet d'obtenir notamment le maintien du lit abrasif à un niveau toujours constant, ce qui est souhaitable , comme on l'a indiqué précédemment, pour conférer une qualité uniformément satisfaisante aux pièces qui ont été soumises à la tribofinition.Cette forme de réalisation préférée de l'invention comporte en outre, de préférence, un réceptacle pour le stockage des éléments abrasifs, non éliminés par le tamisage, et des éléments abrasifs neufs, ainsi que des moyens pour contrtler, en fonction du niveau du lit abrasif, le débit des éléments abrasifs sortant du réceptacle de stockage pour autre envoyés dans la cuve.Cette dernière disposition permet de simplifier avantageusement le dispositif selon la présente invention en prévoyant de contrôler seulement le débit des éléments abrasifs destinés à compléter le lit abrasif dans la cuve, pour le maintenir à un niveau constant, sans qu'il soit ainsi nécessaire de prévoir des moyens indépendants pour contrer, d'une part, le retour dans la cuve des éléments abrasifs qui n'ont pas été éliminés par le tamisage, et, d'autre part, la quantité des éléments abrasifs neufs qui sont nécessaires pour compenser ceux qui ont été éliminés par le tamisage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de dérivation d'une fraction du lit abrasif peuvent comporter au moins un orifice de vidage, aménagé dans la partie inférieure de la cuve, et, contrôlé, par exemple, par un registre. Ce registre permet d'ajuster le rapport des masses respectives du lit abrasif et de la fraction qui en est dérivée; comme le temps nécessaire à la maintenance de la masse totale du lit abrasif est sensiblement égal au quotient de cette masse, par celle de la fraction dérivée par unité de temps (débit des éléments abrasifs sortant de la cuve), cette dernière disposition permet de régler la vitesse de la maintenance automatique du lit abrasif pour l'adapter notamment à la vitesse d'usure des éléments abrasifs qui le constituent; on conçoit, en effet, que cette vitesse d'usure peut être très variable, notamment en fonction des duretés relatives des éléments abrasifs et des pièces à finir, de l'énergie de leurs mouvements relatifs, c'est-àdire par exemple de l'amplitude et de la fréquence des mouvements vibratoires correspondants ... etc. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif selon la présente invention, on prévoit un détecteur de niveau du lit abrasif dans la cuve, ainsi qu'un distributeur, notamment à vibrations, qui est aménagé de façon à contrôler, en fonction du signal dudit capteur de niveau, le débit des éléments abrasifs sortant du réceptacle de stockage. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation préférée du dispositif selon la présente invention, appliquée à une installation de tribofinition comportant une cuve vibrante. Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en élévation et en plan de cette forme de réalisation de l'invention. La figure 3 est un schéma illustrant le fonctionnement de cette forme de réalisation. Sur les figures 1 à 3 du dessin annexé, X désigne une fondation rigide sur laquelle prend appui un générateur de vibrations, 2, d'un type connu, qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire en détail. Comme on l'a schématisé sur la figure 3, la cuve, 3, d'une installation de tribofinition repose sur le plateau supérieur du générateur de vibrations 2, par l'intermédiaire de ressorts 2a. Dans la cuve 2 se trouve un lit 4 formé par des éléments abrasifs dont le matériau constitutif, les dimensions et les formes sont adaptés aux caractéristiques correspondantes des pièces à finir (non représentées), qui doivent être entièrement immergées dans ce lit abrasif 4.Il n'est pas nécessaire de préciser les conditions de fonctionnement d'une telle installation de tribofinition à vibrations; en effet, ses caractéristiques de fonctionnement, notamment l'amplitude et la fréquence des mouvements vibratoires communiqués par le générateur 2 à la cuve 1,doivent titre adaptées, de façon connue en soi, aux caractéristiques du lit abrasif et des pièces à finir, toutes ces particularités de la technique de la tribu finition étant bien connues.Il suffit de préciser que, lorsque ces caractéristiques de fonctionnement de l'installation de tribofinition, adaptées à la finition de pièces présentant elles-memes des caractéristiques bien définies, ont été déterminées, le niveau du lit abrasif dans la cuve 3 doit betre maintenu à une hauteur critique h pour que les pièces qui ont été soumises à la tribofinition présente tent, uniformément, les qualités superficielles requises. Selon la présente invention, au moins un orifice de vidage, 3a, est aménagé dans la partie inférieure de la cuve 3, et un registre 3b est monté coulissant, de préférence sur l'une des parois latérales de ladite cuve 3, de façon à contrtler l'orifice de vidage 3a; ce contre peut avoir lieu, de préférence, de façon manuelle, mais il peut autre également télécommandé, ou même automatisé en fonction de certains paramètres de l'installation de tribofinition (notamment tous ses paramètres, tels que les duretés relatives des pièces et des éléments abrasifs, dont dépend la vitesse d'usure desdits éléments abrasifs). Les éléments abrasifs du lit 4, qui s'échappent de la partie inférieure de la cuve 3, à travers la fraction de l'orifice de vidage- 3a, dégagée par le registre 3b, par suite des vibrations que la cuve 3 communique au lit abrasif 4, tombent, comme indiqué par la flèche 5 f, dans un crible/,équipé d'une grille de tamisage 5a,dont les mailles sont adaptées au calibre critique desdits éléments abrasifs; comme on l'a déjà indiqué, ce calibre critique correspond à la plus grande dimension de chacun des grains abrasifs, en-dessous de laquelle ces derniers ne sont pas susceptibles d'assurer une tribofinition correcte des pièces immergées dans le lit 4. Par suite, les éléments abrasifs,qui ont traversé la grille de tamisage 5, sont évacués, par exemple par un tapis transporteur 6, sur lequel lesdits éléments tombent par l'orifice inférieur 5b d'un réceptacle en forme d'entonnoir 5c, disposé en-dessous de la grille de tamisage 5a4 Les éléments abrasifs qui n'ont pas traversé la grille de tamisage 5, sont alors recueillis sur celleci par un dispositif élévateur, 7, qui est par exemple du type connu, à couloir hélicoidal vibrant, et qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire en détail. L'élévateur 7 déverse ensuite les grains abrasifs, parvenus à son extrémité supérieure, dans un réceptacle ou une trémie de stockage 8, dont l'extrémité supérieure est ouverte , tandis que sa partie inférieure comporte 8a un orifice de sortie/aboutissant dans un dispositif distributeur 9; ce dernier est aménagé de manière à envoyer, de façon contrôlée, les grains abrasifs, sortant de l'orifice inférieur 8a de la trémie 8, dans la cuve 3; ce distributeur fonctionne, par exemple, par vibrations, c'est-à-dire qu'il comporte, comme visible sur les figures 1 et 2, une goulotte vibrante 9a ,débouchant au-dessus des bords de la cuve 3. D'autre part, comme visible sur la figure 3, un réservoir, 10, d'éléments abrasifs 11, est disposé audessus de l'ouverture supérieure de la trémie de stockage 8; le réservoir 10 est muni à sa partie inférieure d'un orifice ou d'un conduit de sortie, 10a, dont la section peut être contrée par un dispositif automatique 12. Enfin, un capteur de niveau 13 est placé dans la cuve 3, en un endroit approprié, pour détecter le niveau du lit abrasif 4. La présente invention n'est pas limitée à un type particulier de capteur de niveau 13; on utilise, de préférence, cependant, un capteur ou un détecteur produisant un signal de sortie électrique ou fluidique, qui est transmis à un circuit de régulation 14; ce dernier transmet un signal de sortie approprié à un dispositif de réglage automatique, 15, du distributeur 9; le circuit de régulation 14 et le dispositif de réglage 9 sont aménagés de façon à réguler le niveau du lit abrasif 4 à sa hauteur critique h en fonction des caractéristiques de l'installation de tribofinition et des pièces qui y sont traitées. Il n'est pas nécessaire de décrire en détail les dispositifs 14 et 15, dont il existe de nombreuses réalisations connues, électromagnétiques, électroniques ou fluidiques. D'autre part, le circuit de régulation 14 transmet un autre signal de sortie au dispositif automatique 12 qui règle la section de sortie du réservoir 10 d'éléments abrasifs neufs , de façon à envoyer, dans la trémie de stockage 8, des quantités suffisantes d'éléments abrasifs neufs, 11, pour que celle-ci soit toujours en mesure d'alimenter le distributeur 9 et la cuve 3 conformément au signal que reçoit le dispositif de réglage 15. L'installation de tribofinition, équipée du dispositif de maintenance automatique de son lit abrasif selon la présente invention, qui vient d'être décrite, fonctionne de la façon. suivante Lorsque les pièces à finir ont été entièrement immergées dans le lit abrasif 4, contenu dans la cuve 3, et que le générateur de vibrations 2 est mis en marche, ce dernier communique à ladite cuve des vibrations d'amplitude et de fréquence appropriées, d'öù résulte des mouvements relatifs déterminés entre, d'une part, les éléments abrasifs du lit 4 et, d'autre part, les pièces qui y sont immergées.Comme ces dernières ont des dimensions généralement très supérieures aux dimensions maximales des grains abrasifs, seule une partie de ces derniers, c'est-à-dire,une fraction du lit abrasif, peut sortir de la cuve 3 par son orifice inférieur de vidage, 3a, en raison des mouvements relatifs entre les éléments abrasifs et les parois de la cuve 3; en supposant que le registre 3b soit maintenu dans une position fixe pendant toute la durée du traitement par tribofinition, la fraction du lit abrasif, qui s'échappe ainsi de la cuve 3 par unité de temps, représente un pourcentage fixe de la masse totale du lit abrasif 4, ce pourcentage n'étant fixé que par la position du registre 3. Les éléments abrasifs qui se sont ainsi échappés de la cuve 3 sont tamisés par la grille 5a; ceux dont les dimensions maximales sont inférieures au calibre des mailles de la grille 5a tombent dans le réceptacle 5c, puis, de là, sur le tapis transporteur 6, qui les évacue; les éléments abrasifs qui ont cependant conservé un calibre supérieur à celui des mailles de la grille 5a, s'accumulent sur la face supérieure de celle-ci, où ils sont prélevés par le dispositif élévateur 7, qui les décharge au-dessus de la face supérieure, ouverte, de la trémie de stockage 8. Ils s'y mélangent avec des éléments abra sifs neufs qui tombent dans la trémie 8 en provenance du réservoir 10 lorsque le dispositif 12 commande l'ouverture de son conduit de sortie 10a.Le signal de sortie que le circuit régulateur transmet au dispositif de réglage 15 du distributeur 9 commande le déchargement, par ce dernier, par dessus les bords supérieurs de la cuve 3, d'éléments abrasifs, en quantité, par unité de temps, suffisante pour maintenir le niveau du lit 4, détecté par le capteur de niveau 13, à sa valeur critique h. Quant au dispositif de sortie 10a du réservoir d'éléments abrasifs neufs, le contre automatique de sa section par le dispositif 12 est commandé par un autre signal, élaboré par le circuit régulateur 14, en fonction du signal de sortie du capteur de niveau 13, de façon que, pendant toute la durée du fonctionnement, le niveau de remplissage de la trémie 8 soit suffisant, ce niveau de remplissage pouvant #tre, par exemple, régulé, de la façon qui vient d'8tre indiquée, à une hauteur déterminée. il est aussi possible, pour parvenir sensiblement au m#me résultat, d'ouvrir périodiquement la section totale du connu duit de sortie îOa,a' chaque fois pendant une durée déterminée. Dans une forme de réalisation plus simple, la sortie du distributeur 9 n'est pas contrôlée par un signal de sortie du circuit régulateur 14, mais entièrement libre, tandis que c'est la section# du conduit de sortie, 10a, du réservoir, 10, d'éléments abrasifs neufs, qui est contrtlée par un signal de softie# La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite; elle englobe toutes ses variantes. Comme on l'a vu, l'emploi d'un réceptacle de stockage, tel que 8, est facultatif. Lorsqu'un tel réceptacle de stockage est utilisé, sa position, dans le circuit parcouru par les éléments abrasifs recyclés1 est matière à option ; dans l'exemple de réalisation précédemment décrit, la trémie de stockage pourrait être placée, pax exemple, entre l'orifice de vidage 3a de la cuve, d'une part, et le dispositif de tamisage 5, d'autre part.Bien entendu, le réservoir 10 d'éléments abrasifs neufs peut soit titre associé à la trémie de stockage 8, quelle que soit sa position, soit avoir son conduit de sortie 10a placé directement au-dessus soit de la grille de tamisage 5a, soit de l'extrémité supérieure de l'élévateur 7, soit encore du distributeur 9. L'élévateur 7 peut titre d'un type quelconque, adapté au transport de matières granuleuses dans la direction verticale ascendante. Le réservoir d!élémentsabrasifs neufs pourrait aussi être disposé directement au-dessus de la cuve 3. Les moyens pour dériver une fraction du lit abrasif 4 sont susceptibles de réalisations diverses, différentes de celle précédemment décrite. Ils peuvent comporter n'importe quel type de transporteur adapté pour dériver, hors de la cuve de tribofinition, une fraction déterminée de son lit abrasif. La réalisation du dispositif de tamisage 5 est également matière à option . De mime, des transporteurs de types quelconques pourraient titre utilisés pour envoyer, par dessus les bords de la cuve 3, les éléments abrasifs qui n'ont pas été éliminés par le tamisage ainsi que des éléments abrasifs neufs, et cela en utilisant soit oyes moyens transporteurs indépendants, soit un moyen trans porteur unique. Avec ces dernières réalisations, le contrôle des débits respectifs d'éléments abrasifs récupérés et d'éléments abrasifs neufs peut avoir lieu en amont des moyens transporteurs. La présente invention est applicable aux installations de tribofinition de tous les types connus, quels que soient notamment les moyens qu'elles comportent pour produire des mouvements relatifs entre les éléments abrasifs et les pièces à finir (mouvements vibratoires, rotatifs, résultant de déplacements de certaines parties de la cuve ou des pièces à finir en translation ou en rotation.. etc..), quel que soit le matériau constituant les pièces à finir (métaux, alliages, bois, matière plastique etc..), les formes et dimensions et le matériau. constituant les éléments abrasifs (métaux, minéraux, matières organiques ..etc). La présente invention est applicable aussi bien aux installations de tribofinition dans lesquelles les pièces immergées dans le lit abrasif sont fixes par rapport aux parois de la cuve, ou libres par rapport auxdites parois.Enfin, les installations de tribofinition auxquelles la présente invention est applicable peuvent être destinées à effectuer des traitements très divers sur les pièces à finir, tels que des opérations d'ébavurage, d'ébarbage, de décalaminage, de meulage, de polissage, d'essuyage.. etc ., ou des combinaisons de plusieurs de ces opérations. Pour certaines applications, le dispositif pour la maintenance du lit abrasif d'une installation de tribofinition peut aussi fonctionner d'une façon discontinue, de préférence à des instants périodiques et pendant des durées prédéterminées, les périodes d'intervention du dispositif de maintenance devant cependant autre suffisamment rapprochées pour que le niveau du lit abrasif dans la cuve, de l'installation reste compris entre deux limites assez rapprochées pendant toute la durée de fonctionnement de ladite installation. REVERDI CATIONS 1. Dispositif pour la maintenance d'une installation de tribofinition, et notamment de son lit d'éléments abrasifs (4), caractérisé en ce qu'il. comporte des moyens automatisés (3a-3b) pour dériver, pendant le fonctionnement de l'installation, une fraction du lit d'éléments abrasifs (4), contenu dans la cuve (3) de l'installation, (5) pour tamiser la fraction dérivée afin d'en éliminer les éléments abrasifs, usés ou cassés, (7, 8, 9) pour envoyer dans la cuve (3), d'une part, les éléments abrasifs qui n'ont pas été éliminés par le tamisage (5), et, d'autre part, des éléments abrasifs neufs (11),ainsi que (13, 14, 15) pour réguler le niveau (h) du lit abrasif (4) dans la cuve (3) en contrôlant les moyens (9) pour y envoyer des éléments abrasifs. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses différents moyens (3a-3b5-7-8-9-13-14-15) sont en activité de façon continue, pendant toute la durée du fonctionnement de l1instal- lation. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un réceptacle (8) pour le stockage des éléments abrasifs non éliminés par le tamisage (5) et des éléments abrasifs neufs (11), ainsi que des moyens (15) pour contrôler, en fonction du niveau (h) du lit abrasif (4), le débit des éléments abrasifs sortant du réceptacle de stockage (8), pour être envoyés dans la cuve (3). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de dérivation comportent au moins un orifice de vidage (3a), aménagé dans la partie inférieure de la cuve (3) et contralé par exemple par un registre (3b). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de dérivation (3a) débouchent au-dessus d'une grille de tamisage (5a), surmontée par un élévateur (7) aboutissant à une trémie de stockage (8), placée à un niveau supérieur à celui des bords de la cuve (3) de linstallation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élévateur (7) est d'un type connu, à couloir hélicoldal vibrant. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce qu'i)comporte un capteur (13) du niveau (h) du lit abrasif (4) dans la cuve (3) et un distributeur (9), notamment à vibrations,aménagé de façon à controler, en fonction du signal dudit capteur de niveau (13), le débit des éléments abrasifs sortant du réceptacle de stockage (8).