Brevet FR2545625A1 — publié le 19841109

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux machines de coupe comme des scies à ruban, des scies alternatives, des scies circulaires et des tronçonneuses à la meule; plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un appareil de commande de machines de coupe. La technique antérieure à laquelle se rapporte l'invention peut être décrite à titre d'exemple en regard de ce qui est appelé une scie à ruban horizontale, bien que l'invention puisse s'appliquer à diverses machines de coupe comme des scies alternatives, des scies circulaire et des tronçonneuses à la meule. Il est bien connu que les scies à ruban hori- zontales comportent une base sur laquelle une ou plusieurs pièces à couper sont placées et bridées et une tête de coupe dans laquelle une lame sans fin flexible de scie à ruban est entraînée autour de deux roues ou poulies, dont l'une est mise en rotation pour entrainer la lame de scie Dans la tête de coupe, la lame de scie à ruban est maintenue pour coulisser et elle est guidée avec son bord de coupe dirigé perpendiculairement vers le bas par deux guides dans la zone de coupe dans laquelle la coupe est effectuée sur la pièce à couper La tête de coupe est agencée pour pouvoir être relevée et abaissée par rapport à la base par tout moyen approprié, comme un moteur hydraulique, autour d'un axe d'articulation ou le long d'un ou plusieurs guides verticaux Ainsi, dans chaque cycle de coupe, la tête de coupe est d'abord rele- vée, puis abaissée vers la base afin de permettre que la lame de scie soit entrainée autour des poulies pour couper la pièce qui a été placée et bridée sur la base. Dans les scies à ruban horizontales du type décrit ci-dessus, il est souhaitable que la lame de scie avance de façon réglable dans la pièce à couper à une vitesse d'avance plus ou moins élevée et qu'elle puisse être entrainée de façon réglable à une vitesse plus ou moins élevée en fonction de la nature et des dimensions de la pièce Plus particulièrement, il est 12 2545625 nécessaire que la lame de scie fonctionne avec une avance et une vitesse de coupe inférieures pour des pièces difficiles à couper qui sont généralement dures et tenaces Il est également nécessaire que la lame de scie fonctionne avec une avance et une vitesse-de coupe plus élevées pour des pièces normales faciles à couper qui sont généralement tendres et cassantes, pour obtenir la vitesse de coupe voulue En outre, il est nécessaire que la lame de scie à ruban fonctionne à une vitesse d'avance inférieure pour couper des longueurs de forte section de la pièce et fonctionne à une vitesse d'avance supérieure pour couper des longueurs de faible section de la pièce, même si ces dernières pièces sont d'une matière de même nature ou de même type. Si la vitesse d'avance et la vitesse de coupe de la lame de scie à ruban ne sont pas correctement réglées en fonction de la nature et des dimensions des pièces à couper, le taux de coupe peut être réduit et la longévité de la lame de scie peut être raccourcie La lame de scie à ruban est souvent déformée ou déviée par rapport à son trajet normal de course lorsqu'elle avance dans la pièce à couper avec une vitesse d'avance exces- sive De même, la lame de scie à ruban peut être prématu- rément usée et émoussée lorsqu'elle avance dans la pièce à couper avec une vitesse de coupe excessive Par ailleurs, le taux de coupe peut etre réduit si la lame de scie avance dans la pièce à couper à de trop faibles vitesses d'avance et de coupe Egalement, quand la lame de scie ne fonctionne pas avec les vitesses correctes d'avance ou de coupe, en coupant des pièces difficiles à couper qui sont généralement dures et tenaces et fréquemment sujettes à un durcissement d'usinage, elle est incapable de couper la pièce et glisse sur elle, seulement en la rayant sans remplir sa fonction de coupe, ce dont il résulte qu'une couche dure peut être produite dans des entailles de la pièce en raison du durcissage à l'usinage. Pour effectuer des opérations de coupe avec un débit plus élevé, et avec une plus grande longévité de la lame de scie à ruban, il est nécessaire d'avancer cette dernière de façon réglable dans la pièce à des vitesses d'avance et de coupe qui conviennent en fonction de la nature et de la section de la pièce Mais dans les scies à ruban traditionnelles, il est courant que les vitesses d'avance et de coupe de la lame de scie soient réglées manuellement par l'opérateur en fonction de conditions de coupes prescrites et recommandées et en fonction de son expérience Par conséquent, il était jusqu'ici très long et difficile de sélectionner et de régler les vitesses d'avance et de coupe de la lame de scie à ruban pour des opérations optimales de coupe. Un objet de l'invention est donc de proposer un procédé et un appareil de commande de la vitesse de coupe dans des machines de coupe, en fonction de la nature des pièces à couper. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un appareil de commande automatiques de machines de coupe de manière qu'une action de coupe puisse être démarrée après qu'une vitesse de coupe optimale a été automatiquement réglée en fonction de la nature de la pièce à couper. Un autre objet encore de l'invention est de proposer un appareil de commande automatique de Lavitesse de coupe en fonction de la nature ou du type de la matière des pièces à couper, et également de commande automatique de la vitesse d'avance en fonction de la dimension des pièces dans des machines de coupe. Pour atteindre ces objets, une machine de coupe selon l'invention est agencée de manière qu'un dispositif de changement de vitesse modifie de façon continue la vitesse de coupe en fonction de la facilité d'usinage des pièces à couper qui ont été classées en plusieurs groupes La machine de coupe est également agencée de * 35 manière à être sûr qu'un cycle de coupe ne commande qu'après que la vitesse de coupe a été déterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue de face d'une scie à ruban horizontale selon l'invention, La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, et La figure 4 est un schéma simplifié d'une scie à ruban horizontale réalisée selon l'invention. L'invention sera maintenant décrite dans son application à une scie à ruban horizontale désignée globalement par la référence 1 sur la figure 1 Mais il faut noter que l'invention peut s'appliquer à d'autres types appropriés de machines de coupe, comme des scies alternatives ou des scies circulaires. La scie à ruban horizontale 1 comporte une base 3 en forme de boite et une tête de coupe 5 qui est montée pivotante sur la base 3 au moyen d'un axe d'articu- lation 7, de manière à pouvoir être élevée et abaissée par rapport à la base La base 3 comporte à sa partie supérieure un plateau porte-pièces 9 sur lequel une pièce W à couper peut être placée et le plateau 9 est muni d'un étau 11 avec une mâchoire fixe 11 f et une mâchoire mobile 11 m pour serrer entre elle la pièce W. La tête de coupe 5 comporte des sections de carter 13 et 15 espacées, reliées entre elles par une traverse 17 et avec au-dessus-un boitier de commande 19 Dans la tête de coupe 5, une roue motrice 21 et une roue menée 23, comportant des arbres 25 et 27 sont enfermées dans les sections de carter 13 et 15 respectivement et une lame de scie à ruban 9 sans fin et flexible est entrainée autour de ces roues de sorte qu'elle peut exercer une action de coupe quand la roue motrice 21 est mise en rotation La lame de scie à ruban 29 est maintenue ou guidée en coulissant, avec son bord de coupe dirigé perpendiculairement vers le bas, au moyen d'un guide fixe 31 et d'un guide mobile 33, de manière qu'une partie de coupe soit formée entre eux dans la zone de coupe de la scie à ruban horizontale 1 Le guide fixe et le guide mobile 31 et 33 sont montés sur une glissière 35 fixée sur la traverse 17, et de manière qu'ils soient parallèles entre eux Le guide fixe 31 est monté de façon fixe sur la glissière 35 tandis que le guide mobile 33 est monté de manière qu'en fonctionnement il soit fixé sur la glissière 35 mais qu'il puisse être déplacé dans un sens et dans l'autre par rapport au guide fixe 31 pour régler la partie de coupe de la lame de scie 29 en fonction de la dimension de la pièce W à couper. En outre, la tête de coupe 5 du mode de réalisation décrit est agencée de manière à pouvoir pivoter vers le haut et vers le bas autour de l'axe d'articulation 7, au moyen d'un moteur hydraulique 37 du type à vérin comprenant une tige de piston 39 qui avance et ramène la lame de scie 29 par rapport à la pièce W à couper Ainsi, la tête de coupe 5 est relevée quand le moteur hydraulique 37 reçoit du fluide hydraulique et elle est abaissée par son propre poids quand le fluide hydraulique est purgé du moteur hydraulique 37. Comme le montre la figure 1, un pignon 41 est monté solidairement sur l'arbre moteur 25 de la roue motrice 21 et une vis sans fin 43 peut tourner librement à l'arrière de la section de carter 13 dans la tête de coupe 5, en engrenant avec le pignon 41 Ainsi, quand la vis sans fin 43 est entrainée de la manière qui sera décrite ci-après, le pignon 41 est mis en rotation pour faire tourner l'arbre moteur 25 et permettre que la roue motrice 21 entraine la lame de scie à ruban 29. La vis sans fin 43 est accouplée à l'une de ses extrémités, avec une poulie à cône menée 45 qui est montée à l'arrière de la tête de coupe 5 et la poulie à cône 45 est accouplée par une courroie trapézoidale 47 avec une poulie motrice à c 6 ne 49 qui est fixée sur l'arbre de sortie 51 S d'un moteur électrique 51 comme le montrent les figures 1 et 3 Comme le montre la figure 3, la poulie motrice à cône 49 comprend un cône fixe 49 f et un cône mobile 49 m de la manière habituelle, tandis que la poulie menée à cône 45 est réalisée de la même manière, bien que cela ne soit pas représenté en détail De la manière habituelle, les poulies à cône 45 et 49 sont disposées de manière à changer de façon continue la vitesse de rotation de la vis sans fin 43 afin que la roue motrice 21 entraîne la lame de scie 29 à vitesse variable En outre, le moteur électrique 51 est monté à l'arrière de la tête de coupe 5, par rapport à la poulie motrice à cône 49 Ainsi, quand le moteur électrique 51 tourne, la vis sans fin 43 tourne à vitesse variable, grâce aux poulies à cône 49 et 45, permettant à la roue motrice 21 d'entrainer la lame de scie 29 à vitesse variable par l'intermédiaire du pignon 41. Comme le montrent également les figures 1 et 2, la vis sans fin 43 est accouplée par son extrémité opposée à la poulie à cône 45 avec une pompe à plongeur 53 qui est montée à l'arrière de la tête de coupe 5. La pompe à plongeur 53 est réalisée de manière à purger de façon variable le fluide hydraulique du moteur hydrau- lique 37, en fonction de la rotationde la vis sans fin 43, pour abaisser de façon variable la tête de coupe 5 depuis sa position relevée, et permettre ainsi que la lame de scie 29 coupe la pièce W La pompe à plongeur 53 peut être d'un type courant à déplacement variable, et une pompe qui convient à cet effet a été décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 754. 490 Ainsi, la vitesse d'avance à laquelle la lame de scie 29 est abaissée avec la tête de coupe 5 pour pénétrer dans la pièce W à couper, peut être contrôlée par la purge de fluide hydraulique du moteur hydraulique 37, tout en changeant la vitesse de coupe de la lame de scie 29. Dans le but de modifier le déplacement de la pompe à plongeur 53, une came 55 peut tourner à l'arrière de la tête de coupe 5, en contact avec la pompe 53 comme le montrent les figures 1 et 2 La came est agencée pour modifier la course du plongeur de la pompe 53 lorsqu'elle est mise en rotation pour changer ou contrôler son déplacement et par conséquent la purge de fluide hydraulique du moteur hydraulique 37. Il apparaît ainsi que la vitesse d'avance de la lame de scie 29 peut être contrôlée en faisant tourner la came 55 pour modifier le déplacement de la pompe à plongeur 53 et par conséquent, pour contrôler la descente de la tête de coupe 5. Comme le montrent également les figures 1 et 2, pour faire tourner de façon réglable la came 55, une roue dentée 57 avec un arbre 59 et une autre roue dentée 61 avec un arbre 63 peuvent tourner librement à l'arrière de la traverse 17, à ses extrémités opposées De plus, une chaîne sans fin 65 passe autour des roues dentées 67 et 51 et elle est accouplée avec une équerre 67 prévue à l'arrière du guide mobile 33 La chaîne 65 est maintenue tendue par un galet de tension 69 qui tourne librement à l'arrière de la traverse 17 L'arbre 59 de la roue dentée 57 est accouplée par un joint universel 71 avec un arbre d'accouplement 73 accouplé lui-même avec la came 65 pour la faire tourner avec lui Ainsi, quand le guide 33 se déplace le long de la glissière 35, en fonction de la dimension de la pièce W àdcouper, la roue dentée 57 est mise en rotation avec l'arbre 59 de la chaîne 65 pour faire tourner la came 55 par l'intermédiaire du joint universel 71 et de l'arbre d'accouplement 73. Selon cette disposition, le déplacement de la pompe à plongeur 53 peut être modifié ou changé par la came 55 quand le guide mobile 33 se déplace sur la glissière 35 en fonction de la dimension de la pièce W à couper, en faisant tourner la came 55 Il apparaît ainsi que la vitesse d'avance de la lame de scie 29 peut être réglée ou contrôlée automatiquement en fonction de la dimension de la pièce W à couper quand le guide mobile 33 est réglé sur la glissière 35 avant de démarrer une opération de coupe. 8 2545625 Comme le montre la figure 3, le cône fixe 49 f de la poulie motrice 49 autour de laquelle passe la courroie trapézoidale 47, est fixé sur l'arbre de sortie 51 S du moteur électrique 51 et elle comporte un bossage cylindrique 49 fb sur lequel-est fixée une clavette 75 Le cône mobile 49 m de la poulie à cône 49 comporte également un bossage cylindrique 49 mb qui comporte une mortaise 49 mg, et qui peut coulisser sur le bossage cylindrique 49 fb du cône fixe 49 f de manière que la clavette 75 sur le cône fixe 49 f soit engagée dans la mortaise 49 mg La disposition est telle que le cône mobile 49 m ne peut tourner en raison de la clavette , sur le bossage cylindrique 49 fb du cône fixe 49, mais en pouvant coulisser horizontalement dans un sens ou dans l'autre par rapport au cône fixe 49 f Il apparaît ainsi que la vitesse de rotation de la vis sans fin 43 est modifiée quand le cône mobile 49 m coulisse sur le bossage cylindrique 49 fb du cône fixe 49 f pour s'ap- procher et s'éloigner de ce dernier. Pour déplacer le cône mobile 49 m de la poulie motrice 49, dans un sens et dans l'autre, par rapport au cône fice 49 f, une tige filetée 77 est assemblée par un palier 79 avec le bossage cylindrique 49 fb, en alignement axial avec lui Par ailleurs, un écrou 81 est vissé sur la tige filetée 77 et il est accouplé par un palier 83 avec le bossage cylindrique 49 mb du cône mobile 49 m de manière à permettre que ce dernier tourne avec le cône fixe 49 f, pour entraîner la courroie trapézoïdale 47 Pour empêcher l'écrou de tourner avec la tige filetée 77, une butée 85 en forme de L est fixée sur l'écrou 81, parallèlement à la tige filetée 77, au moyen d'une fente 87 S formée dans un carter 87 monté à l'arrière de la tête de coupe 5. Ainsi, quand la tige filetée 77 tourne, le cône mobile * 35 49 m est déplacé par cette tige filetée 77 au moyen de l'écrou 81, dans un sens et dans l'autre par rapport au cône fixe 49 f pour changer de façon continue la vitesse de rotation de la vis sans fin 43 et la vitesse de coupe 9 2545625 qui en résulte de la lame de scie à ruban 29. Comme le montre également la figure 3, une roue dentée 89 est fixée à proximité de l'extrémité de la tige filetée 77 et elle est accouplée par une chaîne 91 avec une autre roue dentée 93 fixée sur l'arbre de sortie d'un moteur 95, comme un servomoteur qui est lonté sur le carter 85 De plus, un dispositif de détection 97, comme un potentiomètre, est monté sur l'extrémité de la tige filetée 97 par un dispositif d'accouplement 99, et il est maintenu par un support 101 fixé sur le carter 87 Le dispositif de détection 97 est agencé de manière à produire une tension propor- tionnelle à la rotation de la tige filetée 77, afin de détecter la position du cône mobile 49 m de la poulie motrice 49 par rapport au cône fixe 49 f Il apparaît que la tige filetée 77 peut être mise en rotation par le moteur 95 par l'intermédiaire de la roue dentée 93,- de la chaîne 91 et de la roue dentée 89 quand le moteur tourne. Selon la disposition décrite ci-dessus, le cône mobile 49 m de la poulie à cône 49 est déplacé dans un sens ou dans l'autre par rapport au cône fixe 49 f pour commander de façon continue la vitesse de coupe de la lame de scie 29 quand le moteur 95 est commandé pour faire tourner la tige filetée 77 En outre, la position du cône mobile 49 m par rapport au cône fixe 49 f peut être détectée en fonction de la sortie du dispositif de détection 97 et par conséquent, la vitesse de coupe de la lame de scie 29 peut aussi être détectée par le dispositif de détection 97. Pour en revenir à la figure 1, le boitier de commande 19 comporte plusieurs commutateurs 103 A, 103 B, 103 C et 103 D pour différents groupes de natures ou de types de matières des pièces à couper Chacun des commutateurs 103 A, 103 B, 103 C et 103 D correspond à l'un des groupes dans lesquels les pièces à couper de diverses natures ont été classées en fonction de leur facilité d'usinage Par exemple, le commutateur 103 A correspond 2545625 à un groupe de pièces faciles à couper, comme des aciers à faible teneur en carbone et des aciers à coupe franche, tandis que le commutateur 103 D correspond à des pièces difficiles à couper, comme en acier ino- xydable, en alliages métalliques et aciers résistants à la chaleur et également les commutateurs 103 B et 103 C correspondent à des pièces de qualité intermédiaire. Ainsi, dans les opérations de coupe, l'un ou l'autre des commutateurs, 103 A, 103 B, 103 C et 103 D est sélectionné et manoeuvré en fonction des facilités d'usinage de la pièce W à couper. Comme le montre la figure 4, les commutateurs 103 A, 103 B, 103 C et 103 D sont connectés respectivement à des dispositifs de sortie à tension constante 105 A, 105 B, 105 C et 105 D qui sont reliés eux-mêmes à un comparateur 107 auquel est connecté le dispositif de détection 97 Le comparateur 107 est connecté à un circuit 109 de commande de moteur reliée au moteur 95 et reliée également à un dispositif 111 de commande de coupe Le comparateur 107 est agencé pour comparer les sorties de dispositifs de sortie à tension constante 105 A, B, 105 C, 105 D avec la sortie du dispositif de détection 97 Si les sorties ne sont pas égales, le comparateur 107 est déclenché et émet des signaux de sortie vers le circuit 109 de commande de moteur afin de commander le moteur 95 jusqu'à ce que les tensions soient égales. Par ailleurs, quand les sorties sont égales, le comparateur 107 émet un signal vers le dispositif-111 de commande de coupe pour abaisser la tête de coupe 5 et permettre ainsi à la lame de scie 29 de commencer un cycle de coupe Dans la disposition décrite ci-dessus, lorsque l'un des commutateurs 103 A, 103 B, 103 C et 103 D correspondant à des groupes de pièces à couper en fonction de leur facilité d'usinage est manoeuvré, la sortie de l'un correspondant des dispositifs de sortie de tension constante 105 A, 105 B, 105 C, 105 D est comparée par le comparateur 107 avec la sortie du dispositif de détection 97 En fonction du résultat de la comparaison des sorties, le moteur 95 déplace le c 8 ne mobile 49 m de la poulie motrice 49 pour obtenir la vitesse de coupe optimale de la lame de scie 29, en fonction de la nature ou de la facilité d'usinage de la pièce W à couper Egalement, le comparateur 107 émet un signal de sortie vers le dispositif 111 de commande de coupe pour commencer une opération de coupe après que la vitesse de coupe optimale a été obtenue, afin d'égaliser les sorties du dispositif de détection 97 et des dispositifs de sortie à tension constante 105 A, 105 B, 105 C et 105 D. Comme cela a été décrit ci-dessus, une vitesse de coupe optimale de la lame de scie à ruban 29 peut être obtenue automatiquement selon l'invention, simple- ment en sélectionnant et en manoeuvrant l'un des commu- tateurs 103 A, 103 B, 103 C et 103 D correspondant au groupe de facilité d'usinage dans lequel la pièce W à couper est classée par conséquent, la vitesse de coupe de la lame de scie 29 peut être facilement déterminée et les opérations de coupe peuvent être effectuées de façon efficace sans raccourcir inutilement la longévité de la lame 29. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisa- tion décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 2545625 1 Procédé de commande de la vitesse de coupe dans des machines de coupe, procédé caractérisé en ce que diverses matières à couper par une machine de coupe sont préalablement classées en plusieurs groupes en fonction des facilités d'usinage, une vitesse de coupe est prédéterminée pour-chacune desdits groupes, une sortie ( 103 A, 103 B, 103 C, 103 D) correspondant à la vitesse de coupe pour l'un desdits groupes qui est sélectionné: est comparée ( 107 > avec une sortie correspondant à une position d'un dispositif ( 45,49) à cônes mobiles dans un dispositif de changement de vitesse continu de la machine de coupe, ledit dispositif à cônes étant déplacé pour changer la vitesse de coupe afin d'égaliser lesdites sorties et une opération de coupe étant commencée quand lesdites sorties sont égales. 2 Appareil de commande de la vitesse de coupe dans des machines de coupe, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 103 A, 103 B, 103 C, 103 D) de sélection de matière pour prédéterminer la vitesse de coupe en fonction des facilités d'usinage de diverses matières à couper par une matière de coupe, un disposi- tif de changement de vitesse continu ( 45,49) pour changer de façon continue la vitesse de coupe d'un outil de coupe ( 29) dans la machine de coupe, un dispositif de détection ( 97) pour détecter une position d'un cône mobile ( 49 m) dans ledit dispositif de changement continu de vitesse, un dispositif de comparaison ( 107) destiné à comparer une sortie correspondant à la vitesse de coupe pour l'une des facilités d'usinage choisiespar ledit dispositif de sélection de matière avec une sortie dudit dispositif de détection, un dispositif de mise en mouvement ( 95) pour déplacer ledit cône mobile dudit dispositif de changement continu de vitesse en fonction d'un signal de sortie émis par ledit dispositif de comparaison. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de comparaison ( 107) est agencé pour émettre un signal pour commencer 13 2545625 une opération de coupe quand la sortie dudit dispositif de détection ( 97) qui détecte la position dudit cône mobile ( 49 m) est égale à la sortie du dispositif de coupe pour la facilité d'usinage choisie. 4 Appareil de commande de la vitesse de coupe dans des machines de coupe, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 103 A, 103 B, 103 C, 103 D) de sélection de matière pour prédéterminer des vitesses de coupe en fonction des facilités d'usinage de diverses matières à couper par une machine de coupe, un dispositif de changement continu de vitesse ( 45,49) destiné à changer de façon continue la vitesse de coupe d'un outil de coupe ( 29) dans la machine de coupe, un dispositif ( 53, ) de commande de vitesse d'avance qui commande la vitesse d'avance à laquelle l'outil de coupe avance dans les pièces à couper, un-dispositif de comparaison ( 107) qui compare une sortie de dispositif de détection ( 97) qui détecte la position d'un cône mobile ( 49 m) dans ledit dispositif de changement continu de vitesse avec une sortie pour la vitesse de coupe, pour l'une des facilités d'usinage sélection-nées par ledit dispositif de sélection de matière, un dispositif ( 95) de mise en mouvement qui commande la position dudit cône mobile en fonction d'un signal de sortie émis par ledit dispositif de comparaison et un dispositif d'accouplement relié audit dispositif de commande de vitesse d'avance, un dispositif d'entrai- nement ( 41,43) pour l'outil de coupe ( 49) et un dispositif de guidage ( 31,33) qui guide l'outil de coupe.