Brevet FR2556270A1 — publié le 19850614

Machines pour usiner la pierre, le bois ou d'autres matériaux de meme dureté. a La présente invention a pour objet des machines pour usiner la pierre, le bois ou d'autres matériaux de même dureté. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction mécanique. L'objectif de la présente invention est de procurer des machines permettant d'usiner dans la pierre ou le bois ou d'autres matériaux de même dureté, des pièces telles que des balustres, des po WauNdes linteaux ou des encadrements de cheminée ou d'ouvertures, des colonnes, des pièces présentant en surface, des moulures, des canelures, des rainures et généralement des surfaces de révolution ou des surfaces présentant une double courbure longitudinale et transversale. Cet objectif est atteint au moyen de machines qui comportent, en combinaison - un chariot déplaçable en#ranslation sur un chemin de roulement; - un outil d'usinage transversal audit chariot, qui est placé au-dessus de celui-ci, qui s étend sur toute la largeur des pièces à usiner et qui est entraîné en rotation, lequel outil est monté articulé autour d'un axe transversal audit chariot, de sorte qu'il peut être éloigné ou rapproché dudit chariot; - et un support rotatif sur lequel une pièce à usiner est montée entre deux pointes qui définissent un axe de rotation parallèlèle à l'axe dudit outil. Selon un mode de réalisation préférentiel, une machine selon l'invention comporte, en outre, un ou plusieurs vérins qui commandent les déplacements de l'outil d'usinage, et un palpeur mécanique qui suit le contour d'un gabarit, qui est entraîné en rotation en synchronisme avec la pièce à usiner et qui commande un distributeur hydraulique qui contrale ledit vérin. L'invention a pour résultat une nouvelle machine qui permet d'usiner la pierre, le bois et tous autres matériaux de dureté équivalente, pour fabriquer des pièces d'architecture ou ornementales. Une machine selon l'invention est une combinaison d'un tour et d'une fraiseuse. Le tour permet d'usiner des surfaces de révolution. Grâce au déplacement vertical de l'outil, il permet également de réaliser des surfaces qui présentent une symétrie par rapport à un axe longitudinal. Lorsque la pièce à usiner est montée sur le chariot au lieu d'être placée entre pointes; l'outil permet de réaliser des surfaces planes ou ondulées transversalement. De plus, le déplacement vertical permet d'obtenir des ondulations longitudinales. La combinaison de toutes ces possibilités permet d'usiner sur la meme machine des pièces de forme très diverses englobant la plupart des formes que l'on rencontre habituellement dans les constructions en pierre naturelle ou artificielle ou dans les pièces en bois d'architecture ou d'ameublement. Les machines selon l'invention permettent de fabriquer avec un meme outil des séries de pièces identiques beaucoup plus rapidement qu'avec les tours ou les fraiseuses connues et pour un prix beaucoup plus réduit. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'une machine selon l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'une machine selon l'invention. La figure 2 est une coupe transversale de l'outil d'usinage. La figure 3 est une coupe axiale d'une pièce de révolution et de l'outil qui permet de la réaliser. La figure 4 est une vue en perspective d'un balustre. La figure 5 est une coupe transversale d'un balustre. La figure 6 est un schéma d'un dispositif de recopiage automatique d'un profil transversal présentant une symétrie à 900 par rapport à un axe. La figure I représente une machine pour usiner des blocs en pierre naturelle ou artificielle afin de réaliser toutes sortes de pièces d'architecture ou de décoration telles que des balustres, des éléments de rembardes, des linteaux, des-encadrements d'ouvertures ou de cheminées, des colonnes etc.... La machine selon la figure I permet de réaliser des pièces délimitées par des faces planes ou par des faces ondulées longitudinalement. Elle permet de réaliser des moulures, des rainures, des canelures etc. Elle permet de réaliser des pièces de révolution autour d'un axe ou des pièces présentant une symétrie axiale. La machine selon l'invention permet d'usiner des pièces en pierre mais également des pièces en bois ou en tout autre matériau dont la dureté est analogue à celle de la pierre. La machine selon la figure 1 comporte un chariot 1, qui peut être déplacé en translation sur un chemin de roulement 2. Par exemple le chariot 1 est équipé de roues ou de galets 3 qui roulent sur deux rails 2a, 2b. Le chariot 1 est fixé sur un câble ou une chaîne sans fin 4 qui est situé entre les deux rails 2a, 2b et qui passe sur une poulie motrice 5 et sur une poulie de renvoi 6. La poulie motrice 5 est entraînée par un groupe motoréducteur 7. Le chariot 1 colporte une plateforme horizontale sur laquelle sont posés des blocs parallélépipédiques 8 destinés à être usinés. Les blocs 8 sont disposes transversalement aux rails 2a, 2b, c'est-à-dire que leur axe longitudinal est perpendiculaire è la direction de déplacement du chariot. Les blocs 8 sont par exemple des blocs de pierre taillés équarris ou des blocs de pierre ou de bois sciés ayant une section carl-ee ou rectangulaire. La machine selon la figure 1 comporte.ufl outil d'usinage 9 qui est de révolution auLour d'un axe 10. L'axe 10 est monté d'une part, sur un cône de centrage 11 et, d'autre part, sur un mandrin 12 qui est entraîné en rotation par un groupe motoréducteur 13, de sorte que l'outil 9 est entraîné en rotation autour de l'axe 10. L'axe 10 est perpendiculaire aux rails 2a, 2b et placé au-dessus de ceux-ci. La figure 2 est une coupe transversale selon Il-Il de la figure 1. On voit sur celle-ci que l'outil 9 est une fraise qui comporte une matrice cylindrique 14, qui est montée sur un axe 10 et dans laquelle sont noyés des couteaux 15, par exemple des plaquettes en carbure de tungstène pour travailler des pierres dures ou des plaquettes en tout autre matériau dont la dureté est supérieure a celle du matériau à travailler. Dans le cas où l'on travaille du bois ou des pierres tendres, les couteaux 14 peuvent être en acier dur. Le profil longitudinal de l'outil 9 épouse la forme inversée du profil longitudinal des pièces à réaliser. La figure 3 représente', à titre d'exemple, un balustre en pierre 16 comportant une ortie centrale 16a de révolution autour d'un axe x xi comprise entre deux chapiteaux 16b et 16c, de section carrée. Elle représente la forme de l'outil 9 permettant de réaliser par tournage la partie 16a de révolution. On voit que le contour de l'outil 9 correspond à celui de la pièce à tourner I6a et l'outil 9 s'étend sur toute la largeur de la pièce à usiner à la différence des tours à bois, dans lesquels on déplace l'outil longitudinalement le long de la pièce à réaliser. La figure 3 représente les couteaux 15 située dans le plan de la figure. Les couteaux situés dans les plans radiaux successifs sont décalés d'un plan à un autre plan, de telle sorte que toute la surface de la pièce à usiner soit atteinte par les couteaux dans le mouvement relatif de rotation de l'outil par rapport~ la piece à usiner qui est déplacée en rotation ou en translation. Le cône de centrage 11 et le mandrin 12 sont montés sur deux supports 17 et 18, qui sont fixés sur une poutre transversale rigide 19 placée au-dessus du chemin de roulement 2a, 2b et per pendiculaire à celui-ci. La poutre 19 est montée articulée autour d'un axe horizontal y yl qui est perpendiculaire aux. rails 2a, 2b. Par exemple, la poutre 19 est supportée par deux flasques 20 et 21, qui sont articulés chacun sur un montant 22 et 23 fixé au châssis de la machine. La rotation de la poutre 19 autour de l'axe y yl permet d'abaisser ou de relever l'outil 9 et de faire varier la profondeur d'usinage. Une machine selon l'invention comporte, en outre, un support rotatif 24 qui est composé de deux pointes 25 et 26, qui définissent un axe transversal x xl. Les pièces à usiner sont montées entre les pointes 25 et 26. Une des pointes 25 est entraînée en rotation par un groupe motoréducteur 28. L'autre pointe 26 est montée sur une tige filetée 29 munie d'une poignée 30 qui permet dedéplacer ladite pointe transversalement pour bloquer la pièce à usiner entre pointes. Une machine selon l'invention comporte, en outre, un ou deux vérins hydrauliques ou pneumatiques 31, qui sont articulés, d'une part, au bâti de la machine et, d'autre part, sur un levier 32 fixé à la poutre 9, de sorte qu'ils commandent le pivotement de la poutre 19 autour de l'axe y yl et donc la hauteur de l'outil par rapport à l'axe z zl ou par rapport à la plateforme du chariot 1. Une machine selon la figure 1 permet de réaliser très rapidement des pièces ornementales en pierre naturelle ou artificielle ou en bois présentant diverses formes. Elle permet de réaliser d'abord des pièces telles que le balustre 33 selon la figure 4, dont toutes les sections sont rectangulaires et dont toutes les faces sont des surfaces cylindriques ondulées dans le sens de la hauteur. Pour usiner une telle pièce, on monte sur la machine un outil 9 dont le profil longitudinal reproduit le profil d'une face du balustre et on entraîne cet outil en rotation dans le sens indiqué par la flèche. On place côte à côte sur la plateforme du chariot 1 des blocs parallélépipédiques dont la longueur est égale à la hauteur des balustres à réaliser et dont le coté est égal ou légèrement supérieur au coté des chapiteaux carrés 34a, 34b, situés en haut et en bas du balustre. On déplace le chariot 1 en translation dans le sens de la flèche, de telle sorte que les faces-supérieures de tous les blocs passent successivement sous l'outil tournant 9 et sont surfacées par celui-ci au profil voulu.Après quoi on tourne tous les blocs 8 d'un quart de tour et on déplace le chariot 1 en sens inverse pour surfacer une deuxième face de tous les blocs et ainsi de suite, en quatre déplacements du chariot, on usine simultanément plusieurs balustres identiques. La vitesse de translation du chariot 1 est par exemple de l'ordre de 8 cm/minute et l'outil 9 tourne à une vitesse de tordre de 100 à 120 tours/minute. Une machine selon l'invention permet d'usiner des pièces de révolution autour d'un axe. Dans ce cas, chaque bloc parallélépipédique dans lesquels on doit usiner une des pièces est monté successivement entre les pointes 25 et 26 et il est entraîné en rotation, dans le meme sens que l'outil 9, à une vitesse plus lente, par exemple une vitesse de l'ordre de 1 à 5 tours/minute. Lorsque le bloc a fait un tour complet, il est usine. Grâce aux possibilités de déplacement vertical de l'outil 9, une machine selon la figure 1 permet d'usiner également des surfaces complexes présentant une double courbure à la fois longitudinale et transversale. Elle permet de réaliser par exemple des balustres tels que celui de la figure 4, dont les sections horizontales seraient des figures présentant une symétrie par rapport à l'axe telles que celle de la figure 5, c'est-à-dire des balustres dont les faces latérales sont ondulées dans le sens vertical et présentent en même temps une courbure convexe dans le sens horizontal. Pour réaliser de telles surfaces, on monte le bloc à usiner entre les pointes 25 et 26 et on utilise un outil qui épouse la forme des ondulations longitudinales. Pour obtenir la courbure transversale, on on fait varier la hauteur de l'outil 9 pendant que le bloc à usiner tourne. Cette variation de hauteur peut être commandée automatiquement au moyen d'un dispositif tel que celui qui est représenté schématiquement sur la figure 6 et qui est analogue à celui que l'on utilise sur les tours mécaniques à recopier qui comportent un palpeur mecani- que qui suit le contour de la pièce à recopier et- qui fait varier automatiquement la distance de l'outil a l'axe. La figure 6 représente un gabarit 33 qui reproduit le profil transversal type de la pièce à usiner. Ce gabarit est monté sur un axe qui l'entraîne en rotation en synchronisme avec la pièce à usiner. Un palpeur mécanique 34 est maintenu appuyé contre le gabarit 33, de sorte qu'il est plus ou moins repoussé en fonction de la courbure transversale du gabarit. Le palpeur 34 commande un distributeur hydraulique 35 à deux voies qui sont connectées respectivement sur chacune des chambre du ou des vérins à double effet 31, qui commandent la rotation de la poutre 19 autour de l'axe y yl par l'intermédiaire du levier 32. Ainsi, les déplacements du palpeur 34 commandent automatiquement les déplacements verticaux de l'outil 9 porté par la poutre 19. L'exemple illustré est celui d'une pièce qui présente une symétrie par rotation à 900 autour de l'axe. Une machine selon l'invention permet également de réaliser des pièces présentant des symétries par rapport à l'axe par rotation de 600, de 450 etc.... Une machine selon l'invention permet également d'usiner une surface présentant une double courbure par exemple le dessus d'une pierre tombale. Dans ce cas, outil 9 présente un profil qui épouse celui de la courbure transversale de la surface à réaliser. On monte la pierre sur le chariot 1 et pendant qu'on déplace celui-ci en translation, on fait varier la hauteur de l'outil pour produire la courbure ou les ondulations longitudinales. Une machine selon l'invention permet de réaliser très rapidement des pièces en pierre. Par exemple les balustres en pierre tendre peuvent être usinés à la cadence d'un balustre toutes les cinq minutes avec une très bonne finition de la surface REVENDICATIONS 1. Machine pour usiner la pierre, le bois ou d'autres matériaux de même dureté, permettant de réaliser des moulures, des canelures, des surfaces planes, ondulées, de révolution ou présentant une symétrie axiale, caractérisée en ce qu'elle comporte, en combinaison - un chariot (1) déplaçable en translation sur un chemin de roulement (2a, 2b); - un outil d'usinage (9) transversal audit chariot, qui est placé au-dessus de celui-ci, qui s'étend sur toute la largeur des pièces à usiner et qui est entraîné en rotation, lequel outil est monté articulé autour d'un axe transversal (y yl) audit chariot, de sorte qu'il peut être éloigné ou rapproché dudit chariot;; - et un support rotatif sur lequel une pièce à usiner (27) est montée entre deux pointes (25, 26) qui définissent un axe de rotation Cx xi) parallèle à l'axe dudit outil. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un ou plusieurs vérins (31) qui commandent les déplacements de l'outil d'usinage, et un palpeur mécanique (34) qui suit le contour d'un gabarit (33) qui est entraîné en rotation en synchronisme avec la pièce à usiner et qui commande un distributeur hp- draulique (35) qui contrôle ledit vérin. 3. Machine selon l'une quelconque des revendications i et 2, caractériséeence que ledit outil (9) est une fraise comportant des couteaux (15) noyés dans une matrice (14j de révolution autour d'un axe, dont la longueur est égale à la longueur de la pièce à usiner. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit chariot comporte une plateforme (1) sur laquelle les blocs à usiner (8) sont disposés côte à côte, transversalement au sens de déplacement du chariot. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit outil (9) est monté entre un cône de centrage (11) et un mandrin rotatif (12) qui sont portés par une poutre (19) située au-dessus du chemin de roulement (2a, 2b) dudit chariot, perpendiculairement à celui-ci, laquelle poutre est articulée autour d'un axe (y y1), perpendiculaire au chemin de roulement dudit chariot.