Brevet FR2534838A1 — publié le 19840427

Machine ponceuse-polisseuse pour carreaux et similaires à outils diamantés L'invention concerne un appareillage pour poncer et ensuite, éventuellement, polir des carreaux, des marbres et autres pierres ou matériaux similaires. Un des buts de l'invention est de réduire les encombrements, ainsi que les coûts, des installations de ponçage et polissage. Un autre but de l'invention est de diminuer la consommation de force motrice, tout en obtenant les mêmes résultats. Un autre but de l'invention consiste encore à réduire sensiblement les temps morts nécessaires pour le remplacement des meules traditionnelles#, ou des meules en carborundum, temps qui, pour les premières têtes, ont actuellement, en moyenne, une durée de 8 heures environ, le temps pour chaque remplacement étant de l'ordre de 15 à 20 minutes. Les machines actuellement employées pour le pon çage et le polissage des carreaux sont des machines linéaires, le long desquelles les carreaux avancent sur des bandes ou semelles caoutchoutées servant à faire passer ces carreaux sous les diverses têtes, qui sont, en moyenne, au moins six. Ces têtes sont munies de meules en carbure de silicium de granulométries diverses, de manière à pouvoir réaliser avec les premières - en particulier les quatre premières - l'opération de ponçage et avec les suivantes l'opération de polissage. Des machines de ce genre ont une longueur de 7 à 8 mètres. Sur lesdites machines traditionnelles, des moteurs d'une puissance de 56 à 30 kW sont montés sur chaque tête. Sur une machine à six têtes, la puissance installée est donc d'environ 260 kW. Les ponceuses traditionnelles à meules de carbure de silicium présentent l'inconvénient important d'une durée limitée. En ce qui concerne les deux premières têtes, qui sont les plus sollicitées, c'est déjà un bon résultat que de faire durer la meule environ huit heures et de la remplacer à la fin du cycle de travail. Ceci permet de ne pas être obligé d'arrêter la ponceuse pendant le temps de production pour effectuer le remplacement des meules usées. L'arrêt pour le remplacement varie de 15 à 20 minutes et il est extrêmement préjudiciable dans le cas d'installations automatiques complètes, étant donné que la ponceuse se trouve en aval de l'installation et qu'on est donc obligé d'arrêter tout l'ensemble. Un appareillage selon l'invention, avec des outils diamantés, permet d'effectuer le remplacement seulement chaque deux ou trois mois, rendant ainsi négligeable l'impact de ce remplacement. L'emploi d'outils diamantés sur des ponceuses est un procédé déjà connu. Les deux principaux systèmes déjà utilisés sont le système à disque diamanté et le système à rouleau diamanté. Actuellement, les deux systèmes sont le plus souvent utilisés en deuxième tête (après qu'une meule en carborundum a déjà réalisé une bonne surface plane) dans le but d'augmenter l'épaisseur d'enlèvement de matière par rapport au travail des meules en carborundum. Le système à disque comprend un disque ayant un diamètre plus grand d'environ 80 mm que la dimension maximale du front de ponçage. Sur la périphérie de ce disque ont été rapportés des segments diamantés, qui travaillent tangentiellement. Ce système offre l'avantage d'être uni versel, en ce sens qu'il n'est pas nécessaire de changer le disque suivant le format à poncer. L'enlèvement de matière avec le système à disque est moins important qu'avec le système à rouleau, du fait qu'on évite les "ébrèchements" des angles du carreau en sortie de la plaquette diamantée et que, d'autre part, cet enlèvement est en rapport avec l'utilisation limitée de plaquettes. Le système à rouleau comprend une série d'anneaux qui portent, soudées sur la périphérie, les plaquettes diamantées. Ces anneaux, montés l'un à côté de l'autre, forment un rouleau d'un diamètre d'environ 200 mm. Les anneaux sont montés avec les plaquettes légèrement décalées, mais leur intervention est toujours discontinue. L'utilisation des plaquettes dans cette solution est bien plus importante que dans le système à disque et, par conséquent, l'enlèvement de matière est plus grand.Cependant, le système à rouleau présente l'inconvénient de devoir être remplacé chaque fois que le format en ponçage change ; cela est nécessaire parce que - pour éviter les ébrèchements aux bords extérieurs des carreaux pendant le fraisage - le rouleau doit fraiser environ 15 mm en moins sur chaque carreau et cela implique une mesure de longueur différente du rouleau pour chaque dimension. Un autre inconvénient du système à rouleau réside dans le fait que la tête suivante sert à 80 % environ pour enlever les bords latéraux laissés par la tête précédente ; l'enlèvement est d'environ 3 mm, en tenant compte du grand nombre de plaquettes installées.Pendant l'opération d'enlèvement, dans le cas des carreaux de grès, le grain de marbre se trouve dans des conditions sensiblement plus favorables, par rapport au système à disque, dans la mesure où la composante de la force de coupe est différente et le grain de marbre est soutenu par la partie postérieure et n'est pas sollicité pour s'arracher par la plaquette. La machine objet de l'invention permet de résou- dre les problèmes mentionnés ci-dessus grâce à une tête qui est particulièrement indiquée comme tête pour les premiers groupes de travail, mais aussi, éventuellement, pour le polissage. Selon l'invention, les outils - en particulier de ponçage - sont disposés sur une tête rotative avec axe orthogonal à la surface à poncer ; lesdits outils sont montés avec les axes de rotation respectifs dans une position sensiblement radiale par rapport à la tête, et chaque outil présente les éléments diamantés selon une disposition essentiellement hélicoidale ; des moyens pour l'alimentation en eau destinée au refroidissement et à la lubrification ont été prévus. Les moyens pour fournir l'eau peuvent comprendre un passage intérieur dans chaque outil et des orifices de diffusion entre les spires de la disposition en hélice des éléments diamantés de l'outil. Les éléments diamantés sont avantageusement montés sur une nervure hélicoidale en saillie. L'hélice peut être cylindrique ou développée avec au moins les spires ex térieures coniques. La machine peut comprendre également des têtes de polissage aptes à parachever la surface juste poncée, par exemple avec des outils à disque, qui peuvent être interchangeables avec les têtes de ponçage à rouleaux radiaux mentionnées ci-dessus. Les têtes de polissage peuvent etre réalisées avec des disques tournant selon des axes parallèles et décalés par rapport à l'axe de rotation de la tête, conformément à une demande présentée simultanément par le même titulaire. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après et au dessin ci-joint, qui représente un exemple pratique, non limitatif, de cette invention. Dans ce dessin - la figure 1 représente une machine ponceusepolisseuse traditionnelle.; - la figure 2 représente une machine ponceusepolisseuse réalisable selon les principes de l'invention ; - les figures 3 et 4 représentent une tête de travail le plus souvent apte à poncer, en une vue en coupe axiale et en une vue en plan partielle et partiellement en coupe - les figures 5 et 6 représentent une tête de travail conçue en particulier pour polir, mais également pour poncer, en une vue en coupe axiale et en une vue en plan partielle. Sur la figure 1 est représentée une machine polisseuse-ponceuse traditionnelle à six têtes, mais il en existe aussi à huit têtes. Sur la figure 2 est représentée une machine selon l'invention, à quatre têtes, les premières au moins pouvant être du type représenté sur les figures 3 et 4 et les dernières au moins pouvant être du type représenté sur les figures 5 et 6. Sur les figures 3 et 4 est représentée plus en détail une tête pour poncer avec fraises diamantées à axes radiaux. Avec la référence 21 est désignée une structure fixe, laquelle forme, en particulier, un siège central 21A et un siège latéral 21B. Dans le siège central est logé un arbre principal 23 avec un double coussinet inférieur 25 muni de garnitures adéquates. L'arbre 23 se termine par une partie en forme de bride 23A qui constitue l'accouplement pour la tête de ponçage proprement dite. Ces parties sont déjà présentes dans les appareillages de ponçage courants. En rapport avec ledit siège 21B est prévue une partie non rotative 27, supportée de la façon indiquée ciaprès et reliée audit siège au moyen d'un élément à tige 29 qui l'empêche de tourner tout en permettant son réglage axial selon l'axe vertical de l'arbre 23. A la tête 23A dudit arbre 23 est appliquée une partie en forme de bride 31 d'un mandrin tournant avec l'arbre 23 et formant une partie à arbre 33 portant deux coussinets 34, 35. Le coussinet '34 est monté sur la partie 27, laquelle porte un coussinet 36 Sur les coussinets 35 et 36 est monté un corps 37, sur lequel est fixée une plaque 37A. Sur le corps 37 sont fixés plusieurs corps radiaux 39 sensiblement cylindriques, disposés avec les axes en position radiale et régulièrement distribués autour de l'axe principal de la tête ; pour cette application, des dressages extérieurs adéquats seront prévus sur l'enveloppe cylindrique 37. Les corps 39 sont percés axialement et, dans chaque corps, à l'aide des coussinets 41, est placée la queue 43 sur laquelle est monté un outil à fraiser 45 qui se trouve à l'extérieur du corps de support 39 correspondant. La queue 43 forme un pignon denté conique interne 47. Les divers pignons coniques 47 engrènent avec une seule couronne dentée conique 49 solidaire de l'arbre 33 et donc de l'arbre 23 qui actionne ainsi en rotation les outils 45. Une partie 37B, combinée avec le coussinet 36, est solidaire du corps 37, ainsi que d'une couronne dentée 50.Cette couronne engrène avec un rochet 51 actionné par un motovariateur 52, qui fait ainsi tourner lentement le corps 37 avec les corps radiaux 39. L'arbre 23 et l'arbre 33, coaxiaux et disposés l'un dans le prolongement de l'autre, présentent un orifice axial 53 pour l'alimentation en eau. Sur l'extrémité inférieure de l'arbre 33, l'orifice 53 est fermé et de cet orifice partent des passages 55, auxquels correspondent les raccords tubulaires 57A des orifices axiaux 57 pratiqués dans chacun des outils 45 et dans leurs queues 43 ; des garnitures d'étanchéité sont prévues entre les passages 55 et les raccords tubulaires 57A qui tournent par rapport auxdits passages.Chaque outil à fraiser 45 présente une nervure hélicoïdale extérieure - le plus souvent au commencement - sur laquelle sont soudées des plaquettes diamantées 61 convenablement séparées l'une de l'autre le long du profil hélicoïdal. Dans la gorge hélicoïdale formée entre les spires de la nervure hélicoïdale 59, les orifices 63 permettent la diffusion de l'eau qui arrive d'un collecteur 65 alimenté au moyen des raccords 67 de l'orifice axial 57 correspondant ; les orifices 63 sont régulièrement distribues sur la circonférence. Sur les figures 5 et 6, on a plus particulière ment représenté une tête pour outils diamantés de polissage, ces outils étant à disques. Avec la référence 71 est indiquée une structure fixe analogue à la structure 21 et formant un siège central 71A et un siège latéral 71B. Dans le siège central 71A est logé un arbre principal 73 avec un double coussinet inférieur 75 muni de garnitures adéquates. Cet arbre 73 se termine aussi par une partie en forme de bride 73A qui constitue l'accouplement pour la tête de polissage proprement dite. Ces parties sont le plus souvent déjà présentes dans les appareillages courants. Avec la référence 77 est indiquée une partie non rotative, supportée de la façon indiquée ci-après audessous de la bride 73A ; cette partie non rotative 77 est empêchée de tourner par un élément à tige 79 porté par un organe 81 logé dans le siège 71B ; la tige 79 empêche la rotation de la partie 77, mais permet ses réglages axiaux selon l'axe de l'arbre 73. A la bride 73A est appliquée une tête à bride 83 à partir de laquelle s'étend, coaxialement à l'arbre 73, un arbre 85 portant ou formant sur son extrémité inférieure une expansion 87.Cette expansion- 87, dans les parties 87A régulièrem#ent distribuées autour de l'arbre 85, présente des sièges avec des éléments rapportés 89 B dans chacun de ces sièges sont prévus des coussinets 91, 93 pour un outil à disque diamanté de polissage ; chaque siège présente, au-dessus du coussinet 93, un élément de fermeture 95. La partie non rotative 77 est montée avec des coussinets 97 sur l'arbre 85 qui la soutient, alors que cette partie 77 est empêchée de-tourner par la tige 79, mais peut être réglée verticalement avec l'équipement rotatif 73, 85, 87. La partie non rotative 77 présente une couronne dentée 99 cylindrique, avec laquelle engrène chacun des pignons 101 appartenant à chacun des outils à disque supportés par les paires de coussinets 91, 93.Sur l'expansion 87 sont prévues des parties 87B présentant des orifices 103 sensiblement radiaux, à chacun desquels se raccorde un orifice vertical 105 correspondant ; cet orifice 105 est prolongé dans l'élément de fermeture 95 par un raccord 107 débouchant en 109 axialement vers le bas en regard du siège correspondant muni des coussinets 91, 93 ; les orifices 103 s'étendent radialement à partir d'un orifice axial 111, pratiqué dans l'arbre 73 et dans l'arbre 85 pour l'alimentation en eau de chaque outil.Chaque outil de polissage présente une queue 113 montée sur des coussinets 91, 93 et formant ledit pignon denté 101 ; sur cette queue 113 est monté le disque 115 correspondant, lequel présente, sur son périmètre, une étroite couronne circulaire de plaquettes diamantées 117 convenablement distribuées sur cette couronne ; en particulier, les plaquettes sont montées en groupes avec une certaine inclinaison, comme on le constate sur la vue en plan (figure 6).A l'intérieur de la couronne de plaquettes diamantées 117,#il a été prévu, sous le disque 115, un disque mince 119 qui - grâce à l'interposition des entretoises 121 - définit une chambre 123 pour 1'eau qui arrive à cette chambre en passant par l'orifice 11-1, par le passage correspondant formé par les orifices 103, 105, 107, 109 et par un orifice 125 pratiqué dans l'axe de la queue 113, de la sortie 109 à la chambre 123 ; l'eau débouche donc sur la périphérie du disque 119 convenablement distribuée à l'intérieur de la couronne d'outils 117. Aussi bien dans les têtes de polissage que dans celles de ponçage, il a été prévu des labyrinthes et des garnitures pour protéger les organes mécaniques contre la pénétration de l'eau et des abrasifs. Dans la tête des figures 3 et 4 - en particulier celle à poncer les fraises 45, disposées radialement par rapport à l'axe central de l'arbre 23, sont actionnées en rotation par cet arbre autour de leurs axes respectifs, ces fraises étant supportées par la boîte porte-fraises 37, 39. La boîte 37, 39 est actionnée en rotation par le motoréducteur 52 au moyen des engrenages 51 et SQ, ce-dernier étant solidaire de ladite boite 37, 39. La face de travail 45A desdites fraises est extrêmement limitée (environ 80 mm), de sorte que la vitesse périphérique d'un grain de diamant sur le diamètre le plus extérieur et celle d'un grain sur le diamètre le plus intérieur ne sont pas différenciées de façon préjudiciable. La couronne conique 49 étant solidaire de l'arbre 23 et avec cette couronne engrenant au-dessous les six pignons 47, on obtient des rotations de sens inverse entre la boite portefraises 39 et les fraises 45, et la vitesse périphérique de travail du grain extérieur est déterminée par les valeurs des vitesses imposées par l'arbre 23 et par le motoréducteur 52. On obtient de cette manière une tête qui réunit les fonctions du système à disque et du système à rouleau. Ce nouveau système d'emploi de l'outil garantit un enlèvement de matière plus grand avec une absorption de puissance moindre. Une efficacité particulière de travail est obtenue avec la forme de l'outil décrite et avec la distribution centralisée de l'eau aux diverses fraises. En soudant sur le filetage à filet carré 59 les plaquettes diamantées 61 à intervalles réguliers, on obtient un espace vide entre plaquette et plaquette, lequel sert à faire passer l'eau qui, par l'effet de la force centrifuge, tend > se diriger vers l'extérieur ; de cette façon, l'eau assume les fonctions de lubrifiant et de réfrigérant pour le diamant, et sert également à expulser le matériau enlevé. Le système d'alimentation en eau avec les orifices 63 sur l'hélice périmétrale interne (entre les spires du filetage 59) situés à des intervalles réguliers et reliés vers le centre au collecteur 65 pour la distribution de l'eau, garantit l'uniformité maximale de cette distribution, de sorte que la lubrification et la réfrigération sont garanties pour toutes les plaquettes diamantées. La distribution des plaquettes sur une hélice, par rapport au système à rouleau avec anneaux jumelés à plaquettes décalées, garantit une coupe continue du matériel (au lieu d'une coupe interrompue entre anneau et anneau, comme c'est le cas avec les systèmes à rouleau déjà connus); en outre, il n'y a pas de transmission au matériau de vibrations ou de chocs qui pourraient faciliter sa rupture. Le flux continu d'eau entre l'orifice central dans la partie 33 du mandrin, les six orifices 57 des arbres horizontaux des fraises et les collecteurs 65 est garanti par la rotation de la boîte porte-fraise 23-29 (à environ 700 tours/minute) qui provoque un "effet pompe" du conduit central 53 aux orifices 67. Le type de construction extrêmement compact de cette tête permet son montage sur des ponceuses déjà existantes, la tête pouvant entrer dans des encombrements déjà établis. Chaque tête travaille avec une feuillure à gradin réglable, avec asservissement en montée seulement dans le cas d'absorption supérieure au maximum pouvant être fourni par le moteur. Le déplacement vertical de la tête est obtenu au moyen de l'arbre 23 et est permis par le coulissement de la partie non rotative le long de la tige 29, qui empêche son déplacement angulaire. La distribution des plaquettes est effectuée de telle manière que l'outil se trouve dynamiquement équilibré. La nervure 59 peut être à hélice cylindrique ou conique sur les spires extérieures, afin de pouvoir attaquer le matériau sur plusieurs gradins. Le sens de l'hélice de la nervure 59, par rapport aux sens de rotation de la boîte et des fraises, est établi de manière à favoriser le maintien de l'eau dans la zone de travail, avec un effet centripète. La tête est universelle pour les divers formats dont le front de travail est inférieur au diamètre maximal de travail des outils à plaquette 61 extérieurs. Le remplacement des outils 45 est très rapide. En effet, on peut enlever la tête 45 en retirant le chapeau 45B par dévissage des vis de fixation sur l'arbre 43. Il est entendu que le dessin ne représente qu'un exemple donné uniquement à titre de démonstration pratique de l'invention, celle-ci pouvant varier en ce qui concerne les formes et les dispositions, à condition de ne pas sortir du cadre de principe sur lequel se fonde la présente invention. REVENDICATIONS 1. Machine ponceuse-polisseuse pour carreaux, pierres naturelles et artificielles et autres matières, avec outils diamantés, caractérisée par le fait que les outils - en particulier de ponçage - sont disposés sur une tête rotative avec axe orthogonal à la surface à poncer, lesdits outils étant distribués avec leurs axes de rotation dans une position sensiblement radiale par rapport à la tête ; et par le fait que chaque outil présente des éléments diamantés avec une disposition essentiellement hélicoïdale, la machine comportant en outre des moyens pour l'alimentation en eau destinée au refroidissement et à la lubrification. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens pour distribuer l'eau comprennent un passage interne dans chaque outil et des orifices de diffusion entre les spires de la disposition en hélice des éléments diamantés de l'outil. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les éléments diamantés sont montés sur une nervure hélicoïdale en saillie. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée- par le fait qu'elle comprend des têtes de polissage aptes à parachever la surface qui vient d'être poncée. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les têtes de polissage sont réalisées avec des disques tournant selon des axes parallèles et décalés par rapport à l'axe de rotation de la tête. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, en particulier la revendication 3, caractérisée par le fait que la nervure hélicoïdale est développée avec au moins les spires extérieures coniques. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, en particulier la revendication 5, carac térisée par le fait que les têtes de polissage et de pon çage sont interchangeables.