Brevet FR2542232A1 — publié le 19840914

SCIE A MAIN ELECTRIQUE PORTABLE La présente invention se rapporte, d'une manière géné- rale, à une machine à couper et concerne plus particulièrement une scie à main portable à arc électrique pour couper des mé- taux par un procédé d'érosion à l'arc électrique Le gouverne- ment des Etats Unis d'Amérique a des droits sur cette inven- tion en raison du contrat N O DE-ACO 6-77 RL O 1030 entre le "U S. Department of Energy" et la société "Rockwell International". On connaît des machines ou des appareils pour couper le métal par un procéda d'érosion à l'arc électrique Bien que ces appareils connus soient utiles et servent aux fins pour les- quelles ils ont été conçus, ils présentent néanmoins certains inconvénients C'est ainsi, par exemple, que ces machines con- nues sont des dispositifs volumineux et massifs, pesant plu- sieurs dizaines de kilos et qui exigent de grands châssis vo- lumineux, à quoi s'ajoute qu'elles sont couteuses et nécessitent des mécanismes ou des systèmes de manipulations d'actionnement et de commande compliqués pour manoeuvrer la lame et pour placer celle-ci avec précision par rapport à la pièce De plus, le châssis de montage est fixe, de sorte que le pièce doit être pl'ceee à l'intérieur des limites du châssis, limitant ainsi lep dimensions et la forme de la ou des pièces pouvant etre coupées O En outre, cette pièce doit être bridée ou fixée d'une autre ma- nière pour l'empêcher de se déplacer quand elle vient au contact de la lame de la scie. En conséquence, le but principal de la présente inven- tion est de remédier aux inconvénients ci-dessus en apportant une nouvelle scie à main portable à arc électrique capable de s'approcher des pièces et de -découper des pièces ayant des di- mensions quelconques. Un autre but de l'invention est de fournir une nouvelle scie électrique qui est légère,-facile à manipuler, dont le coit est modéré, dont la construction est robuste, qui est du- rable et qui est capable de découper divers métaux et/ou di- vers combinaisons de ceux-ci Selon l'un des aspects de la pré- sente invention, la scie à main électrique portable qui en fait l'objet est caractérisée par la présence d'une lame rotative, conductrice de l'électricité, montée sur un petit châssis et pouvant venir au contact d'une pièce ayant la polarité opposée de façon à faire jaillir un arc électrique entre elle Des moyens conducteurs de l'électricité sont montés sur le châssis afin de transmettre le courant électrique à ladite lame et des moyens librement mobiles, pouvant venir au contact de laàièce sont prévus sur ledit châssis afin de faciliter le mouvement de la machine par rapport à la pièce devant être découpée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit,-en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une scie à arc électrique portable construite en accord avec l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale 9 à plus grande échelle, de la scie électrique de la figure 1; la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la figure 3; la figure 6 est une coupe horizontale, à plus grande échelle suivant la ligne 6-6 de la figure 2; et 9 la figure 7 est une vue en élévation agrandie, montrant certains d 4 tails du porte-balais. En se référant maintenant plus en détail au mode de réalisation représenté sur le dessin annexé,on voit sur la fi- gure 1 une scie à arc électrique manuelle portable, désignée en son entier par 10, construite en accord avec l'invention et qui comprend une lame circulaire 1 reliée invariablement à un arbre rotatif 12 (figure 2) qui, de son côté, est relié à une unité motrice 13 L'unité motrice 13 comprend le moteur et l'en- grenage réducteur usuels (non représentés) et est pourvue d'un arbre de sortie 15 De préférence, le moteur 15 est un moteur électrique relié par un conducteur 16 et par des moyens qui se- ront décrits par la suite, à une source d'énergie appropriée (non représentée) Toutefois, le moteur pourrait aussi être ani- mé par de l'air comprimé ou un fluide hydraulique, le cas éché- ant Dans tous les cas, moteur et réducteur sont classiques et puisqu'ils ne font pas partie, en soi, de l'invention, on a jugé superflu de les décrire davantage. L'arbre de sortie 15 est monté àmotation dans un cous- sinet 17 supporté par des membrures latérales 18 qui, de leur côté, sont reliées à des coussinets 20 fixes sur des tiges 21 faisant partie du châssis de la scie 10 Comme on le voit sur la figure 2, l'arbre 15 est fixé, par exemple, par une liaison à filetage 22, à l'une des extrémités d'un accouplement flexible 23 en caoutchouc ou en une autre matière flexible appropriée qui est un isolant électrique L'autre extrémité de l'accou- plement 23 est fixée, par une liaison à filetage 25, à l'une des faces latérales d'une bague collectrice cylindrique 26 L'autre face latérale de la bague collectrice 26 est percée d'un trou taraudé 27 destiné à recevoir l'extrémité filetée 28 de l'arbre 12 L'arbre 12 est monté à rotation dans un coussinet 20 lui- même monté dans une plaque de support allongée 31 et qui vient buter contre une partie de plus grand diamètre 32 de l'arbre 12. La lame 11 est montée sur l'arbre 12 entre deux rondelles 33 et est tenue en place par une vis 35 engagée dans l'extrémité 36 de l'arbre 12. La plaque 31 est fixée (figures 2 et 4) près de ses ex- trémités opposées à un élémentde base 37 par des moyens d'assem- blage 38 qui comprennent un isolateur composite 39 (figure 6) ayant une première partie 39 a présentant la forme d'une douille traversant l'élément 37, et une bordure de plus grand diamètre reposant contre l'une des faces de l'élément 37 L'autre partie 39 b de l'isolateur a la forme d'un disque interposé entre l'au- tre face de l'élément 37 et la plaque 31 Ces deux parties 39 a et 39 b sont percées pour recevoir une vis 40 qui traverse aussi l'élément de base 31 Un écrou 41 est vissé sur la vis 40 et est serré contre la partie 39 a de l'isolateur afin de fixer l'ensem- ble en place Les parties 39 a et 39 b peuvent être formées en une matière diélectrique appropriée quelconque, telle que l'alumine, par exemple, afin d'isoler électriquement l'élément 31 du reste- de la machine 10. L'élément de base 37, qui fait partie du châssis de la machine, est formé avec des coussinets 29 (figure 4) destinés à recevoir les extrémités des tiges 21 L'élément 37 est fixé de façon amovible aux tiges 21 par des vis-pointeaux 34 qui tra- versent les coussinets 29 et viennent buter contre les tiges 2 I. L'élément de base 37 sert aussi de support à une plaque porte- balais 42 et indirectement à une partie du capot 43 de la lame 11 La plaque de support 42, quiest fait d'une matière isolante appropriée, est maintenue espacée axialement de l'élément de base 37 par un certain nombre d'entretoises allongées 45 dansles- quelles sont enfilées les vis 46 destinées à relier l'élément 37 et la plaque 42 Dans le mode de réalisation représenté surie dessin, trois entretoises 45 et trois vis 46 sont espacées cir- conférentiellement autour de l'élément 42 et sont pourvues d'écrous appropriés 47 Comme on 1 voit sur la figure 2, l'une, au moins, des vis 46 traverse une monture 48 permettant de le fixer à l'élément 37 Le monture 48 est reliée, par un élé- ment d'assemblage ou de fixation 50, à la paroi intérieure du capot 43 afin de maintenir ce dernier en place. Le capot 43, dont la section a une forme générale en U, comprend une paroi intérieure arquée 51, une paroi extérieure arquée 52 et une anse 53 qui sont espacées respectivement des surfaces opposées et du bord périphérique de la lame 11 Ce capot 43 couvre approximativement les deux tiers de la partie supérieure de la lame 1 afin de protéger l'utilisateur des étincelles et des débris en fusion produits par l'arc électrique. La paroi intérieure 51 du capot 43 est reliée invariablement à une plaque de métal 55, par un élément d'assemblage 56, afin de -2542232 renforcer le capot 43 et pour protéger l'arrière de la lame 11. Des moyens sont prévus pour fournir un courant électri- que à la lame de scie conductrice 11, ces moyens comprenant un câble 57 dont l'une des extrémités est connectée à une source d'énergie électrique appropriée (non représentée) et dont l'au- tre extrémité comporte une cosse 58 (figures 2 et 5) reliée à une borne 60 La borne 60 comporte une partie filetée 61 destinée à recevoir un écrou 62 permettant de fixer de façon amovible la cosse 58 du câble L'autre extrémité de la borne 60 est soudée ou fixée d'une autre manière a une plaque conductrice 63 qui, de son côté, est fixée à une plaque isolante 42 par des vis allongées 46. Quatre porte-balais 65 sont montés de façon amovible sur la plaque de support, à des intervalles iniformément espacés circonférentiellement autour de la bague collectrice 26 Chaque porte-balais 65 comporte un support rectangulaire creux, ouvert à l'une de ses extrémités 66, et conçu pour contenir deux balais 67 pouvant s'appliquer contre la surface périphérique de la bague collec- trice 26 Dans le mode de réalisÉion représenté, on utilise quatre portebalais 65 et, par conséquent, huit balais 67, il est bien évident qu'il ne s'agit là que d'un exemple et que l'on pourrait tout aussi bien utiliser un plus grand ou un plus petit nombre de balais suivant le besoin, notamment, suivant l'inten- sité du courant utilisée L'extrémité intérieure de chaque porte-balais 66 com- porte des pattes 68 disposées à angle droit et dont chacune est percée d'une ouverture appropriée pour le passage d'une vie mécanique 70 faisant saillie axialement sur la plaque 63 Un écrou 71 est vissé sur l'une des vis 70 afin de fixer la patte 68 et, ainsi, le porte-balais 65 en placet L'extrémité fermée du porte-balais 66 est également pourvue d'une bordure 72 percée d'ouvertures taraudées pour-recevoir des vis 75 (figures 2 et 7) adaptées à fixer les extrémités 76 des conducteurs 77 e Les con- ducteurs 77 s'étendent dans et sont reliés invariablement aux différents balais 67, leurs extrémités se terminant par des cosses 78 Ainsi, la lame 11 est alimentée en courant électri- que par le câble 57, la borne 60, la plaque 63, les pattes 68, les supports 66, les bordures 72, les conducteurs 77, les balais 67, la bague collectrice 26 et l'arbre 12 Ce circuit électri- que est isolé du reste de la machim 10 par l'accouplement flexi- ble 23 et par les connecteurs 38. Des moyens sont prévus pour solliciter les balais 67 à s'appliquer contre le pourtour de la bague collectrice 26, ces moyens comprenant deux ressorts hélicoïdaux 79 respective- ment montés sur un support cylindrique 64 Le support 64 com- porte, à son extrémité intérieure, une ouverture taraudée per- mettant de le monter sur la vis 70 fixée à la plaque 63 Chacun de ces ressorts 78 comporte deux branches saillantes 79 et 79 b adaptées a exercer une pression respectivement contre la surface ex- térieur et contre la garai latérale de chaque porte-balais 66. La machine 10 est pourvue d'un élément de base ou d'un patin 80 ayant, en plan, un contour carré ou rectangulaire et qui présente, le long de son pourtour, une bordure verticale 81 Le patin 80 présente une fente 82 pour recevoir lt lame Il et deux autres fentes 83, de part et d'autre de le fente 82, afin de recevoir des éléments mobiles qui seront décrits plus en détail par la suite Un rail 85 est prévu sur le patin 80, le long dupourtour de la fente 82, et s'étend autour d'une partie de la lame 1 l. Des moyens sont prévus pour supporter le patin 80 sur la machine 10, ces moyens comprenant un support de forme spéciale 86 (figures 1 et 4) ayant une partie verticale arquée 87 pré- sentant une fente ailongée 88 pour recevoir un élément de fixa- tion 90 destiné à relier le support 86 à un prolongement 91 du support 48 La partie inférieure 92 du support 86 s'étend ho- rizontalement et présente une partie crochue 93 fix'e par un élément d'assemblage 95 à une patte verticale 96 formée sur le rail 85. L'extrémité opposée du patin 80 est supportée par un support 97 relié à la tige 21 et qui comporte une partie à an- gle droit 98 fixée à un support d'angle 100 soudé ou fixé d'une autre manière au patin 80 par sa base Une vis 101 traverse une fente arquée 102 formée dans le support 100 afin de fixer ce dernier au support 97 La fente 88 permet de lever et d'abais- ser la lame il par rapport au patin 80 afin d'ajuster, suivant le besoin, la mesure dans laquelle la lame Il descend sous le patin 80 La fente 102 permet de régler l'angle entre la lame et le patin entre l'orientation à 90 représentée et une orien- tation angulaire de 45 permettant de couper des chanfreins ou des biseaux Ainsi, le patin 80, qui sert comme guide pour pla- cer la machine sur la pièce, est fermement fixé -au châssis de celle-ci à ses extrémités opposées et peut être ajusté par rap- port à la lame % 1, comme il est-décrit ci-dessus. Un dispositif mobile est prévu pour faciliter le glis- sement de la machine 10 par rapport à la pièce devant être cou- pée A cette fin, deux poulies 105 et 106 (figure 3), formées d'une matière isolante appropriée, sont prévues aux deux extré- mités opposées du patin et sont mont-es sur des arbres 107 et 108 tournant dans des paliers 110 fixés à la face supérieure du patin 80 Une courroie sans fin articulée 111, rappelant une chenille de tracteur, est entraînée autour de chaque paire de poulies disposées à l'opposé 105 et 106 Les deux courroies 111 sont disposées en parallèle de part et d'autre de la lame 11 et sont montées de façon à se déplacer librement le long des trajectoires s'étendant entre les poulies correspondantes Les courroies 111 sont adaptées à s'appliquer contre et à se dé- placer le long de la pièce, en supportant le patin à une cer- taine distance au-dessus de celle-ci, et au-dessus des limailles, des paillettes et des débris normalement produits pendant la coupe Le patin et le reste de la machine sont isolés des cour- roies 111 qui sont au contact de 1 pièce conductrice au moyen des poulies 105 et 106 oui sont faites d'une matière diélectri- que Le cas échéant, les arbres 107 et 108, les paliers 110 et/ou les courroies 111 pourraient aussi être formes d'une ma- tière isolante en plus ou au lieu des poulies 105 et 106 Les poulies 111 facilitent le déplacement régulier de la machine 10 le long de la pièce et contribuent à éviter que l'arrière de la lame 11 vienne au contact de l'incision. La machine 10 est pourvue d'une poignée 112 ayant une forme générale en U, de préférence, placée au-dessus du centre de gravité de celle-ci L'extrémité inférieure de la poignée 112 comporte une patte 113 fixée à l'une des tiges 21 L'autre extrémité de la poignée 112 est fixée à un bras allongé 115 par un élément d'assemblage 116, l'extrémité inférieure du bras étant fixée, par une vis 117, à un bloc 118 relié au support 97 Un conducteur électrique 120, relié à une source d'énergie électrique appropriée (non représentée), s'étend à l'intérieur de la poignée 112 et est connecté à un circuit de commande approprié (également non représenté> monté dans la poignée 1 12. Ce circuit est activé par un actionneur 121 en forme de détente et permet, par l'intermédiaire du conducteur 16, de commander le fonctionnement du moteur dans l'unité motrice 13 et, par conséquent, de commander l fonctionnement et de régler la vi- tesse de l'arbre 12 et, ainsi, de la lame 11. En fonctionnement, l'extrémité du conducteur positif de la source d'énergie électrique est connectée à la pièce devant être découpée, pièce qui peut être grande et volumineuse, par exemple, la carrosserie d'un véhicule automobile, une boîte à gants, ou un réservoir Après avoir mis sous tension la source d'énergie électrique et après avoir appuyé sur la détente 121 pour activer la rotation, l'opérateur place la machine 10 sur la-pièce avec l'extrémité antérieure des courroies 111 s'éten- dant immédiatement en avant de la lame, au contact de la pièce. Ensuite, il -fait avancer 1 machine vers la ligne de coupe pré- vue jusqu'à ce que la lame 11 en rotation vienne au contact de la pièce en initiant la circulation du courant électrique entre la lame dont le potentiel est négatif et la pièce reliée au posi- tif Lorsque la lame touche pour le première fois la pièce, l'opérateur arrête le mouvement de la machine 10 temporairement afin de permettre au métal de s'échauffer Quand le métal de la pièce a atteint une température suffisamment élevée, il fait avancer la machine 10 afin de former, dans la piàce, une entei'- le le long-de la ligne Ce coupe voulue Le coupe du métal est accomplie par érosion par l'arc électrique Cette érosion est produite par le courant qui entretient l'arc électrique entre la lame et la pièce et qui provoque la fusion ou l'amollissement du- métal dans la région voisine du bord antérieur de la lame, en formant une entaille le long de la ligne de coupe Le métal amol- li est expulsé de l'entaille par la lame rotative L'érosion de l'arc se concentre sur la pièce, plutôt que sur la lame parce que l'arc est localisé dans la zone de coupe à une étroite région ou aire seulement-de la pièce, laquelle absorbe constam- ment de la chaleur D'autre part, la lame est constamment en mouvement de sorte qu'avant qu'une région élémentaire de celle- ci devienne très chaude, celle-ci a quitté la zone de coupe et s'est refroidie en tournant autour de l'axe de la lame. La différence de tensions électrique appliquée entre la lame et la pièce est généralement comprise entre 18 et 30 V. Le courant de coupe dépend de l'épaisseur de la pièce et de la vitesse d'avance de la machine, des intensités comprises entre et 1000 ampères ont été observées dans la pratique. La lame 10 est, de préférence, formée d'un métal ap- -proprié pouvant être traité par la chaleur, tel qu'un acier d'outillage, par exemple Pour diminuer sensiblement, sinon pour éliminer complètement, le gauchissement dû ax températures éle- vées rencontrées, une certaine tension est impartie à la lame 11. Ceci est réalisé en formant des fentes 11 ' partant du bord pé- riphérique de la lame 11 et qui sont orientées radialement vers l'axe de celle-ci De préférence, on forme quatre de ces fen- tes uniformément espacées circonférentiellement dans la lame, mais on conçoit qu'un nombre plus ou moins grand de fentes peut être utilisé-dans le cadre de l'invention. La scie électrique de l'invention s'est révélée effi- cace pour couper divers métaux ou diverses combinaisons de mé- taux ayant des formes volumineuses et irrégulières et dont l'épaisseur peut s'élever jusqu'à 12-13 mm De plus, cette ma- chine peut couper des tôles d'acier ordinaires ou inoxydables doublées de béton Bien que la machine de l'invention soit par- ticulièrement bien adaptée pour désintégrer des équipements lé- gèrement contaminés, comme des boites à gants radioactives, par exemple, elle est également utile dans diverses autres applica- tions, y compris la zdécoupe de pièces de rebut telles que des vieilles voitures, de vieux réservoirs, etc. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Scie à main ( 10) portable à arc électrique pour couper des métaux qui comprend un châssis, des moyens pour monter un arbre rotatif ( 12) sur ledit châssis, une lame conductrice de l'électrici- té reliée invariablement audit arbre et pouvant venir au contact d'une pièce ayant la polarité opposée afin de faire jaillir entre elles un arc électrique, des moyens conducteurs de l'électricité montés sur ledit châssis afin de transmettre un courant à ladite lame et comportant une bague collectrice ( 26) fixée audit arbre, un cer- tain nombre de balais ( 67) montés sur ledit châssis et dont les ex- trémités intérieures sont au contact du pourtour de ladite bague collectrice, et des moyens mobiles sur ledit châssis pouvant venir au contact de ladite pièce afin de faciliter le mouvement de ladite machine par rapport à cette dernière. 2 Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite lame ( 11) a une forme générale circulaire et présente des fentes espacées circonférentiellement s'étendant de son pourtour vers son axe. 3 Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour solliciter lesdits balais au contact de ladite bague collectrice. 4 Scie selon la revendication l, caractérisée par des moyens pour isoler électriquement lesdits moyens conducteurs de l'électricité dudit châssis. Scie selon la revendication 1, caractérisée par un élément de base monté sur ledit châssis et présentant une fente pour recevoir ladite lame, près de l'extrémité inférieure de cette dernière. 6 Scieselon la revendication 5, caractérisée par des moyens pour monter de façon réglable ledit élément de base par rapport à ladite lame afin de faire varier la mesure dans la- quelle la lame fait saillie dudit élément de base. 7 Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens mobiles comprennent deux courroies articulées ( 111) semblables à des chenilles montées à mouvement libre le long de B 8241 US/GL r-{ trajectoires fermées et faisant saillie sous ledit élément de base en vue de faciliter le mouvement de ladite machine par rapport à ladite pièce. 8 Scie selon la revendication 79 caractérisée par des moyens pour isoler électriquement lesdits moyens mobiles dudit élément de base. 9 Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la différence de tensions entre la lame et la pièce est de l'ordre de 18 à 30 volts. 10 Scie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'intensité du courant est comprise entre environ 50 et environ 1000 ampères. B 8241 US/GL