Brevet FR2525518A1 — publié le 19831028

Lorsqu'on coupe différents matériaux, teis que notamment du bois, à l'aide d'outils de coupe fonctionnant par sciage, rabotage, fraisage etc..., il est possible de faciliter le travail de coupe et d'augmenter la production en chauffant le matriau à scier. Le coût du chauffage dépend de l'augmentation de température nécessaire et, d'une façon générale, de la dimension de ia pièce à découper. Généralement, il s'agit d'une grosse pièce qui doit être chauffée afin de faciliter le découpage de la pièce par un trait de coupe unique. On conçoit qu'un tel chauffage qui est effectué par conduction et convection prenne un certain temps. Il en résulte que ce chauffage ne convient que pour des traitements spéciaux, tels que par exemple un travail de placage ou pour réaliser des lattis. Pour de telles applications, il est nécessaire de réaliser un chauffage de manière à pouvoir découper le bois et on effectue alors un chauffage total. La plus grande partie de toute la masse de bois chauffée sera ensuite découpée. Une autre application du chauffage est celle du sciage du bois gelé. Selon la présente invention on réalise un chauffage effectif de la zone intéressée, ee chauffage étant effectué à l'aide de moyens électriques. Le chauffage est réalisé momentanément sur les extrémités des lames et n'intéressant que la petite partie du matériau (c'est-à-dire du bois) à couper. Ainsi on ne gaspille pas d'énergie sur les autres parties importantes du matériau qui ne doit pas entre traité (ctest-à-dire coupé). Selon l'invention la lame de la scie ou la scie circulaire est constituée de deux parties entre lesquelles est disposé un isolant. Les lames de scie sont reliées à une source de tension électrique de manière à obtenir un champ électrique de forte intensité entre ces lames, ou entre ces lames et une troisième électrode, qui crée un chauffage local important dans la pièce de bois à couper, à l'emplacement des extrémités des lames de scie. Cette scie peut être de tout type connu avec des dents fixes ou bien elle peut comporter des lames mutuellement mobiles, comme décrit dans le brevet français 80 26 744, déposé le 17 Décembre 1980 par le présent demandeur. La présente invention peut être également mise en oeuvre sur des couteaux. Pour cette application, le couteau est divisé en plusieurs unités et on prévoit un isolant entre les différentes unités.Dans ce cas et si le déplacement des lames de couteau s'effectue de la manière décrite dans les brevets suédois nO 313 4JC et 324 326, on applique un isolant entre les couteaux. Si le matériau constituant la pièce à traiter présente une conductivit électrique levée, par exemple du métal, l'énergie calorifique est appliquée tar l'intermédiaire d'un courant dans la résistance ohmique, ce courant Doutant proeni- d'une source de tension alternative ou continue a faibie fréquence. lorsqu'zon traite un matériau présentant une faiblie conductivité, tel que par exemple du bois, des ratières plastiques etc..., l'énergie est appliquée diélectriquement à haute fréquence. La chaleur est concentrée dans la zone de coupe du matériau, partiellement en raison de la présence de bords abrupts, partiellement parce que la distance entre les dents, coopérant électriquement, est faible. Il en résulte que les zones situées à plus grande distance des bords ne sont que très peu chauffées. De même, les parties frontales des dents sont formées sensiblement de la même façon que décrit dans le brevet français 80 26 744, déà mentionné. Les lames de la scie doivent présenter un pas égal et leurs dents doivent présenter des fronts de coupe orientés de manière à ce que ces lames soient appliquées l'une contre l'autre. Ce résultat est obtenu en faisant en sorte que les dents de la lame de gauche (dans le sens du sciage), comportent des parties frontales orientées vers la droite et agissant vers la droite lors de la venue en prise sur la pièce de bois et que les dents de la lame de droite possèdent des parties frontales orientées vers la gauche et agissant vers la gauche sur la pièce de bois à découper. Les outils de coupe actifs peuvent ainsi réaliser une coupe dirigée vers la droite ou vers la gauche. Selon l'invention on peut obtenir cette orientation du trait de coupe par une distribution dirigée et commandée du chauffage de la coupe. Ce résultat est obtenu par l'introduction d'un troisième système électrique et par différentes alimentations en tension des deux lames de scie. Les forces mentionnées ci-dessus, orientées vers la droite et/ou vers la gauche, sont influencées par les alimentations en tension électrique mentionnées ci-dessus et on obtient ainsi le chauffage et la résistance de coupe variable recherchés. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers exemples dépourvus ae tout caractère limitatif. Sur les dessin : - la figure 1 illustre un grenier exemple ;;'e cise en oeuvre de l'invention, appliqué a des lames de scie - la figure 2 est une vue partielle en coupe, iliustranc un exemple de réalisation du système de dents - les figures 3, 4, 4a et 5 illustrent différentes modes de réa lisation de l'alimentation électrique, ?permettant de faire va rier le chauffage effectué sur ksîanes, la figure 3 reDresentant une scie rectiligne et les figures 4 et 5 une scie circulaire - la figure 6 illustre l'application de l'invention à une scie de rabotage, et - la figure 7 vise une application destinée à la coupe sans mission de sciure, d'un matériau. On se réfère en premier lieu à la figure 1, qui montre l'application de l'invention à des lames de scie rectilignes. Dans des lames 1 et 2, chaque seconde dent 6 et 7, est isolée l'une de l'autre par un matériau isolant approprié 5. Lorsque les extrémi- tés des dents viennent en prise avec la pièce de bois à découper, on produit un champ électrique de forte intensité entre les arêtes de coupe, c'est-à-dire le long du trait de scie. Les lignes du champ électrique trouvent leur trajet le plus court entre des dents mutuellement voisines ayant des polarités opposées. On voit en examinant la figure, que la production de chaleur, (du champ électrique) sera plus importante près des bords des lames. On a représenté sur la figure 2, un exemple d'exécution du système de dents. Sur les figures 3, 4 et 5 on a représenté plusieurs exemples de réalisation permettant de réaliser un équilibrage ou une variation mutuelle de la production de chaleur, sur deux groupes d'arêtes de dents. Le résultat est obtenu en prévoyant un troisième p8le électrique 3. Ce dernier peut être constitué, de façon appropriée, par la masse électrique du dispositif comme représenté sur la figure 3. Dans le mode d'exécution des figures 4 et 5, un troisième pôle est constitue nar une partie médiane 3, avec la couche isolante 5. Dans ces figures 4 et 5 on a représenté un ode de réaliser tion d'une scie circulaire. Ici on utilise le système trois pôles avec une tension contrôlée entre les pâles. Ce contrôle de tension est réglé Dar la variation de forces de cisaillement entre les dents de droite 6 et de gauche 7, ou en utilisant un autre programme de commande extérieur. Sur le schéma donné à la figure 4, les trois p8les mentionnés ci-dessus 1, 2 et 3, sont électriquement isolés les uns des autres par le fait que le pble 3, avec la couche isolante 5, est entouré par les piles de sciage 1 et 2. On a représenté sur la figure 5, la façon selon laquelle cette isolation est réalisée et comment est disposé le contact électrique extérieur avec les pâles. Le fonctionnement de ce dispositif sera décrit ci-après. Les lames de scie 1 et 2, sont entrarnées en synchronisme à l'aide d'un moteur 71 par l'intermédiaire d'un arbre 11, de transmission par chaîne 13 et f4 et de pignons 15-18. Au moins deux des couronnes dentées similaires sont électriquement isolées des unités de sciage 1 et 2. Cette isolation est visible sur la figure 5. Même si les lames de la scie sont entrarnées en synchronisme, on doit laisser un certain jeu interne. Ceci est obtenu en recouvrant l'une des surfaces en contact, entre les électrodes, d'une couche de graisse appropriée, afin que les forces de cisaillement des dents soient inégales dans chaque transmission par chatne. Les pignons des arbres d'entraînement 15 et 17 et leurs bottes de palier sont fixés dans l'embase de la machine à l'aide de deux détecteurs de force de traction électrique 19a et 19b. Ces détecteurs sont reliés en série et leur sensibilité est réglée de manière que les tensions des signaux de sortie soient égal8 å zéro lorsque ces forces de cisaillement sont égales.La valeur du jeu interne indiqué ci-dessus est déterminée par l'élasticité des détecteurs de force de traction et elle peut être très faible par un choix approprié de détecteurs. On se reportera naintenant à la partie inférieure de la figure 4 pour montrer la façon selon laquelle ce signal de différence de forces peut être utilisé pour ramener la différence force-tension à une valeur nulle ou proche de zéro. Gracie au montage représenté sur la figure 4, ces conditions sont remplies pour un sciage rectiligne idéal sans efforts latéraux sur les lames de scie. Le signal électrique non équilibré influence le sens de rotation d'un servo-moteur 21, par l'intermédiaire d'un relais polarisé 20. L'arbre de ce servo-moteur 21 fait tourner l'élec- trode médiane du condensateur variable double 24, qui est électriquement isolé du servo-moteur.Ce dernier est connecté à une inductance 25 dont l'autre extrémité est reliée au pôle inoermé- diaire 3 du système de lame de scie. L inductance L5 est couplée inductivenent à un générateur de puissance réglable. Comme on peut le voir ur la figure 5, les électrodes ext- rieures 22 et 23 du condensateur double, sont reliées aux unités de lames de la scie 1 et 2, par l'intermédiaire de contacts glis- sants 27 et 28. La liaison est réalisée de manière que les inégalités de tension dans le système à trois électrodes amènent à une valeur nulle le désequilibre sous l'effet du chauffage La figure 4a, qui est une coupe selon A-A de la figure 4, illustre une forme appropriée d'électrode extérieure de double condensateur. Cette figure montre également la forme de l'électrode intermédiaire et comment la capacité totale du système peut être maintenue constante lors du réglage. Avec un générateur de puissance auto-oscillant on obtient une fréquence de générateur pratiquement constante. La résistance réglable, à la masse par sa partie médiane, du système en pont électrique 26 a une influence sur la tension du relais dans le pont. La tension de pont neut également devier de la valeur 0 à une valeur arbitraire positive ou négative. Le servosystème régle automatiquement les distributions d'énergie et donc la distribution des forces de cisaillement, à une relation asymétrique désirée de manière à obtenir un sciage incurvé, une compensation de l'usure inégale des dents etc.. On se réfère maintenant à la figure 5 sur laquelle on voit le système à trois pôles 1, 2 et 3, son système de contacts électriques extérieurs 27 , 28 et 29 et les deux pignons d'entraine- ment extérieurs 16 et 18. Sur cette figure 5, on a représenté une seule partie des lames de scie avec ses dents inclinées. On pourra à cet effet se reporter au brevet français mentionné ci-dessus. De même que les lames de scie 1 et 2, les pignons 16 et 18 sont appliqués contre leurs positions axiales de travail à l'aide d'écrous 30-33. Les lames de scie se déplacent dans des cannelures appropriées 34 et 35 de manière à présenter des positions angulaires relativement stables l'une par rapport à l'autre. En position normale, les lames de scie sont appliquées l'une contre l'autre et les parties frontales des dents sont superposées (voir les parties- en traits mixtes 6 et 7). Les parties axiales externes du dispositif assurent la fixation des paliers 36 et 37. Elles sont électriquement isoles eu système par 'eq bagues isolantes 38 et 3C Ces bagues viennent -Esalement al contact des flasques de l'arbre et elles donnent u système une stabilité axiale. En rialisant de façon aperopric-e les capacités du système et en leur donnant une valeur convenable, on ne prcduit aucune tension électrique Ces landes de la scie, par rapport a ltenviron- nement, pour une position d'équilibre du pont électrique. En variante, le contact de liaison 40 de lunductance peut être mis a la masse. Grâce à cette réalisation, la puissance électrique utile du générateur peut être concentrée uniquement sur la zone de coupe. Selon une variante Lon reprsentée sur le dessin, les unités d'arbre et de lames de scie 1, 2 et 3 des figures 4 et 5, peuvent être totalement fixes les unes par rapport aux autres et être en trainées par un moteur å couplage direct 11. Les deux détecteurs de force 19a et 19b, seront alors remplacés par un détecteur 19 qui est placé de manière à mesurer une pression axiale du système d'arbre et qui est placé sur le bâti du dispositif.Le système constitué par les éléments I à 3 doit être conçu de manière à présenter un très petit jeu axial et il peut être soumis à une contrainte initiale à l'aide d'une force constante s'exerçant dans la direction de l'arbre, vers le détecteur de force 19, par exemple par l'intermédiaire d'un ressort. On peut ainsi obtenir une épaisseur de lame très petite pour une rigidité identique. La figure 6 illustre un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention dans lequel on utilise un double système de coupe pour effectuer un rabotage, un fraisage ou un placage, c'est-à-dire pour enlever de très petits volumes d'une couche de la pièce de bois. Deux parties de la lame de coupe 1 et 2 peuvent être déplacées mutuellement de manière à réaliser des effets de coupe désirés, par exemple en restituant des effets optimaux, après des perturbations dues à l'usure, à des variations de texture de la pièce de bois etc... La figure 7 illustre un exemple de réalisation d'une opération de coupe effectuétsans émission de sciure. Les moitiés d'arêtes de coupe 1 et 2 peuvent être déplacées l'une par rapport à l'autre, dans les directions du déplacement des arêtes de coupe ou dans la direction de la coupe. De même la stabilité latérale des couteaux de vibration peut être augmentée étant donné que la production de chaleur concentrée diminue le travail de coupe et par conséquent les effets des forces latérales. On n'a pas décrit ci-dessus, en référence aux figures 1 à 3 et 6 et 7, le générateur de puissance électrique utilisé, ce générateur a été représenté en 8 sur la figure- 7. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limi tée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variations. Parmi les applications de l'invention on peut citer notamment, le travail des métaux, la chirurgie médicale, le découpage de produits congelés et surgelés, le meulage de surface etc... REVENDICATIONS 1.- Système d'outils de coupe comportant deux ou plusieurs lames de coupe, caractérisé en ce que lesdites lames (1, 2) sont électriquement isolées les unes des autres et en ce qu'elles sont reliées à une source de tension électrique (8). 2.- Système d'outils de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à des lames de scies, notamment de scies circulaires et en ce que lesdites lames sont combinées de manière à isoler mutuellement les unités de lame (7, 2) des dents de scie en déplacement les unes par rapport aux autres (6,7). 3.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les unités de lame (1,2) et la source de tension électrique (8) sont isolées de la terre ou d'un troisième système électrique et en ce que la tension entre chaque lame et le troisième système électrique ou la terre, peut varier. 4.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fronts des dents des lames sont inclinés et symétriques les uns par rapport aux autres, par réflexion dans un miroir, cette inclinaison et l'usinage des lames étant effectués de manière que les unités de lame (1, 2) sont appliquées les unes sur les autres, pendant l'opération de sciage, avec des forces latérales d'amplitudes sensiblement égales. 5.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames de coupe sont réunies en une unité de coupe. 6.- Système selon l'une quelconque des revendicationstprd- cédentes, caractérisé en ce que les lames de coupe peuvent} aepla- cer dans la direction en mouvement des lames ou dans la direction de la coupe.