Brevet FR2567443A1 — publié le 19860117

La présente invention concerne un dispositif à lame tranchante permettant de fendre des billes de buis, coupe de longueur, fabrication de piquets ainsi que la réalisation de leurs appointages. Les bûches de bois de toute essence destinées à produire de l'énergie thermique sont issues des grumes. Des impératifs tels que la manutention, la capacité dimensionnelle des foyers thermiques et le rendement énergétique demandent une réduction des dimensions des billes en longueur et en section. Le bois destiné à la trituration ou pâte à papier exige pour sa commercialisation une section de forme quelconque mais s'inscrivant dans un cercle d'un diamètre maximal de 300 mm. Les pieux ou piquets sont réalisés dans le sens longitudinal de la bille de bois - ou sens des fibres - afin d'avoir une bonne résistance mécanique, ainsi que de garder ses qualités dans le temps. L'appoin- tage des piquets facilite leur utilisation. Une ou plusieurs faces latéu rales sensiblement planes permettent la réalisation rapide et esthétique d'ensembles tels que barrières, cloisons. Traditionnellement et de façon empirique 9 les opérations de fendage, de mise en longueur et d'appointage des billes de bois sont exécutées à l'aide de haches, coins à fendre, scies manuelles ou mécaniques. Ces méthodes demandent outre un effort physique important9 un temps diexé- cution très long. Elles sont peu à peu abandonnées au profit de deux dispo- sitifs : le système à coin et le système à vis. Le dispositif à coin provoque l'éclatement des billes de bois par pénétration d'un coin à fendre. Ce système demande une puissance élevée lorsque il y a un noeud près de la :.suTface d'attaque du coin. Le fendage de la bille s'effectue alors brusquement après accumulation d'énergie et provoque souvent la projection de bûches comme sous l'effet dsun ressort. La séparation des quartiers de bois n'est généralement pas totale, de9 fibres de bois maintiennent les morceaux, il est donc nécéssaire de terminer le travail manuellement. La surface des quartiers fendus présente de nombreuses écailles ou échardes ; les noeuds sont cassés et forment des brisures en forme d'aiguille. Ces défauts rendent la manipulation des bûches délicate et causent de nombreuses blessures. Le dispositif à vis conique, entrainée en rotation, provoque également l'éclatement des billes de bois par effet de coin grâce à sa forme conique. La pénétration est assurée par des filets hélicoldaux usinés sur son pourtour. Les défauts de finition de surfaces fendues et de mauvaise séparation des quartiers inhérents au système à coin sont aussi constatés. La projection des billes ou bûches de bois cause de nombreux accidents et provient de la difficulté de concilier par un dispositif l'immobilité totale de la bille et la facilité d'emploi. D'autre part, lorsque la bille à fendre présente une tare par exemple pourriture ( ce qui est fréquent dans les bois destinés à la pAte à papier ) ou présence d'un noeud, quand la veine du bois est très serrée, la vis agit comme un foret ou une fraise et perd son efficacité. La présente invention se donne pour but de proposer une machine effectuant le fendage des billes de bois à l'aide d'une ou plusieurs lames effilées de faibles épaisseurs, et de façon non simultanée, la coupe transversalle des bûches ou rondins de bois, ainsi que l'appointage des pieux. La mise en oeuvre du dispositif selon l'invention permet de palier à tous les inconvénients constatés sur les systèmes actuels. Alliant à la sécurité, la productivité, la régularité et qualité de travail, ce dispositif abaisse considérablement le coût de la transformation du bois d'oeuvre. En outre il peut être appliqué soit sur du matériel destiné au grand public, soit inclus dans une chaîne de production automatique industrielle. Le dispositif selon l'invention permet le fendage ou la coupe à l'aide d'une lame fine et effilée (1) positionnée verticalement à l'extré- mité d'un bâti (3) ou cadre métallique. Ce bâti (3) sert à l'opposé de la lame de support à un ensemble de poussée (28) de la bille à fendre. La bille repose donc sur le bâti (3) entre la lame (1) et l'organe de poussée (28) Son axe longitudinal passe approximativement par le fil de la lame (1). La mise en mouvement longitudinale du système de poussée oblige la bille à se fendre sous la pénétration de la lame (1).Il est apparu aux cours d'essais antérieurs que la réalisation du fendage de billes de bois à l'aide d'une lame fine fixée rigidement au bâti ayant une longueur de tranchant égale ou supérieure à celle du diamètre de la bille à fendre demandait une énergie inférieure à celle nécéssaire aux systèmes de fendage existants. Mais les tensions latérales et les effets de torsion imposés par les veines et les noeuds du bois conduisaient au voilage, pliage puis rupture de la lame. Selon la présente invention, la lame fine et plane (1) est de préférence en forme de triangle rectangle, le grand c6té (10) est effilé en forme de. tranchant, le petit côté (37) sert d'embase et est fixé rigidement sur un support (2). L'ensemble est réuni au bâti de telle sorte que le plan médian de la lame passant par le fil (10) du tranchant soit approximativement confondu au plan vertical médian suivant l'axe longitudinal du bti (3).La fixation de l'ensemble lame (d) et support de lame (2) sur le bâti (3) se fait de façon préférentielle à l'aide d'un axe (4) horizontal dont le centre est situé en avant du tranchant de la lame (1) et sur un plan horizontal passant à proximité de l'embase (37) de la lame (1).Le dit axe passe par un alésage réalisé transversallement au bâti (3), vers son extré- mité et sur sa partie supérieure. La lame (1) peut donc effectuer une rota- tion suivant la plan médian vertical et longitudinal da bâti (3). Sa posi- tion de travail est telle que le fil (10) du tranchant soit approximati- vement perpendiculaire à l'axe longitudinal du b & i (3), ce-qui impose une butée (6) sous le socle (2) support de lame (1). Cette butée (6) venant en appui sur l'extrémité du bâti (3), en partie inférieure, laisse à la lame (1) la liberté de se rétracter par pivotement dans le bâti (3) et ainsi d'assurer une sécurité passive. Le dispositif selon invention est caractérisé par un montage de lame (1) fine et tranchante, en porte à faux par rapport au bAti ('3)9 réalisé à l'aide d'un axe (4) situé en avant du tranchant de cotte lame. Ce montage semble à l'origine de la bonne tenue mécanique de la lame et permet le fendage par lame. Une caractéristique du dispositif selon invention est que l'axe (4) suivant lequel est fixée la lame (i) peut entre situé horizontalement et perpendiculairement à la lame, ou combinaison d'un axe vertical (5) et d'un axe horizontal (4') formant un croisillon, ces axes sont situés dans un plan en avant du tranchant (10) perpendiculaire au plan de symétrie de la lame (1). Selon une caractéristique importante l'angle du tranchant diminue de la base (37) de la lame (1) vers son extrémité (8), ainsi les forces nécéssaires au fendage des billes décroissent avec leurs distances d'application et réduisent les efforts sur l'axe de fixation (4). Une variante est caractérisée par l'utilisation de deux lames verticales ( 1' et 1") réunies par un support (2') fixé au b & i suivant un dispositif selon invention. Ces lames (1' et 1") symétriques par rapport à l'axe (4) de la machine comportent un tranchant exécuté sur une seule face, situé vers l'extérieur des lames. Les plans des faces intérieures des lames convergent légèrement vers le corps de la machine. Conjointement à la lame (1), le système de poussée de la bille à fendre exerce une force appliquée sur une extrémité de la bille suivant un axe approximativement perpendiculaire au fil (10 de tranchant de la lame (1) et dans son plan de symétrie. Un organe de guidage tel que chariot (24), glissière, coulisseau, se déplace dans le sens longitudinal du bâti (3). Il supporte rigidement-un bt s de poissée (27) monté verticalement et lui laisse comme seule possibilité de mouvement le déplacement longitudinal. La force de poussée peut être assurée par un moyen hydraulique (14), mécanique, tel que vis-écrou, teuil à double sens de rotation équipé de cable ou channe sans fin, ou pneumatique. Elle est appliquée indifféremment, suivant conception pratique de l'ensemble, sur l'organe de guidage (24) ou sur le bras de poussée (27). Cependant si la réalisation du fendage au moyen d'une lame donne une qualité de travail bien supérieure aux résultats obtenus avec les différents systèmes existants, tant en aspect de surface qu'en planéité, le fait d'introduire une lame Si fine soit elle, dans le sens longitudinal d'un rondin de bois, provoque inévitablement un éclatement minime, mais existant. Ce léger éclatement du bois n'affecte pas la coupe nette et lisse des noeuds, mais laisse parfois subsister un léger défibrage sur la tranche des bûches, défaut variant avec les essences et qualités du bois. Entre la face avant du bras de poussée (27) et la lame (1) on monte un plateau (28) de préférence de forme circulaire. Ce plateau a un diamètre non négligeable par rapport au diamètre des billes à fendre. Il est placé de telle sorte que son bord inférieur soit à peu de distance du bbti (3). Ce plateau (28) est lié au bras de poussée (27) par une articulation à rotule (29) lui permettant d'être en contact presque parfait avec le bout du rondin à fendre. Une butée (32) condamne sa rotation par rapport au bras de poussée (2?). La face de contact (35) est crenelée ou munies de pointes, et assure par sa pénétration dans le bois le maintien efficace de la bille à fendre.Cette même face (35) comporte une creusure borgne (36) executée suivant la surface délimitée par les projections longitudinales de la section de la lame (t) sur ce plateau (28) suivant toutes ses positions. Ainsi conçu, ce plateau (28) assure la répartition de la poussée sur deux surfaces égales symétriques par rapport à la section projetée de la lame (1). Ces forces symétriques provoquent, sous l'effet de réaction de la lame (1) et grâce à l'élasticité du bois, un effet de serrage par les quartiers fendus, sur les deux faces latéralles de la lame (1). Ces forces latéralles sont de même intensité mais de sens contraire et contribuent ainsi au maintien de la planéité de la lame (1). L'éclatement du bois est supprimé. Les forces supportées par la lame (t) sont alors dans son plan de plus grande résistance.La lame (1) effectue uniquement une fonction de coupe. Lorsqu'on arrive en fin de fendage, la face crenelée (35) du plateau (28) qui assurait le maintien latéral et vertical de la bille9 empêche le bois d'éclater, et permet'd'obtenir des qualités d'exécutions constantes durant toute la durée du fendage Le dispositif selon invention est caractérisé par un plateau oscillant (28), lié en rotation et translatant suivant un axe horizontal passant en son centre. Ce plateau (28) est caractérisé par une creusure borgne (36) pratiquée suivant la projection longitudinale, sursa face avant (35), de la section de la lame (1). Ainsi conçu il assure la répartition de la pous- sée sur deux surfaces symétriques par rapport à la lame. Selon une variante du dispositif mis en oeuvre selon invention utilisant un montage de deux lames (1' et 1"), le plateau (2S) est caracté- risé par deux creusures borgnes (36' et 36i') situées en regard de ces deux lames (1' et 1"). Les forces de poussée sont appliquées symétriquement à chacune de ces lames (1' et i"). Une caractéristique importante de la face avant (35) du plateau (28) est qu'elle comporte des formes saillantes qui pénétrent dans le bout du bois. Elles assurent le maintien total de la bille pendant le fendage, et elles limitent l'éclatement du bois en fin de travail La réalisation de l'opération de coupe transversale des bûches de bois se caractérise par un dispositif de maintien à serrage automatique * la course du plateau (28) est limitée, la position du vérin (14) en déploi@- ment maximum est conserve, mais une rallonge de butée (45) est montée sur la face arrière du plateau (28) et limite sa course de retour.Deux bras latéraux (46 et 46') passent de chaque coté du plateau de poussée (28). Cn deux bras (46 et 46') sont articulés à l'aide d'un axe (42) fixé sur le bâti, en arrière du bras de poussée (27). Leurs plans de rotation sont verticaux et symétriques par rapport à la lame (1). On monte un deuxième axe (40), dit axe additionnel, entre le plateau (28) et le bras de pousse (27). Le dit axe (40) est horizontal et transversal. Vers le bas du plateau@ (28) et dans sa creusure (36) passe un boulon (41) qui est vissé dans le bras de poussée~(27). Ce boulon (41) traverse aussi l'axe additionnel (40), donc l'immobilise par rapport au bras de poussée (27).La partie inférieure de chaque bras (46 et 46') comporte une forme de rampe (47 et 47') inclinée qui vient reposer sur l'extrémité de l'axe additionnel (40) du plateau (28), de telle façon que le retour en position arrière de celui-ci implique la relevée des deux bras (46 et 46') de maintien de la bûche à couper. Ces deux bras (46 et 46') reposent sur la bûche à couper. Deux ressorts (49 et 49') travaillent en extension, ils sont fixés d'une part aux extrémités de l'axe additionnel (40) en position de retour maximum du plateau (28). Le déplacement de travail du plateau (28) assure la tension des ressorts (49 et 49') et ainsi l'appui des bras latéraux (46 et 46') sur la bûche.Les extrémités de ces bras (46 et 46') , situées latéralement à la lame (1) , sont recourbées et carénées par une tôle (50 et 50') , ainsi ils suppriment les risques de projection, le maintien de la bûche est total, indépendament de sa forme. Ces deux bras (46 et 46') sont indépendants, l'un de ces bras (46) maintient le morceau de bois coupé, l'autre bras (46') la bûche à couper. Un de ces bras (46) supporte vers ltextérieur de la machine un axe horizontal (51) sur lequel coulisse une palette (52) verticale bloquée par une vis à ailettes(54) et qui sert de bûtée de longueur aux morceaux coupés. Le dispositif de coupe transversale du bois au moyen d'une lame fine et tranchante (1) , mise en oeuvre selon invention est caractérisé par deux bras latéraux (46 et 46') pivotants et indépendants l'un de l'autre, ils assurent sous la traction exércée par deux ressorts (49 et 49') attachés au plateau (28), le maintien de façon continue et automatique des bûches à couper, et de parleurs extrémités recourbées la sécurité de l'opérateur pendant la durée du travail. L'appointage de pieu ou de piquet s'opéré gracie à un dispositif reproduisant mécaniquement les gestes:effectués pour l'opération de taille manuelle d'un crayon au moyen d'une. lame tranchante. Un axe (55) est monté en arriére du plateau de poussée (28) il est fixé de la même manière que l'axe additionnel (40) du dispositif de coupe transversale mis en oeuvre selon invention; Un manchon (56) coulisse sur cettaxe (55), sa rotation est arrétée par une butée- (57) située au dessus de son pourtour et venant en appui sur la face arrière du plateau (28). Ledit manchon (56) est solidaire d'un bras horizon@al (58) situe latéralement à la lame de coupe (1). A l'extrémité de ce bras (58) sont soudées deux barres de métal coudées en forme de V (59 et 59'). Leurs angles d'ouverture sont dirigés vers la lame (1), et chaque plan formé par les deux axes longitudinaux des branches de ces organes (59 et 59') est vertical et transversal au bras support (58). Ces deux organes (59 et 59') déterminent la position du piquet par rapport à la lame (1), par suite l'angle d'appointage. Ce bras (58) est articulé en son milieu suivant un axe vertical (60), en l'oc curacance un boulon qui condamne cette articulation après réglage, grâce à un écrou. Un ergot (61) pénétrant dans des trou réalisés parallélement et à même distance de l'axe d'articulation (60), détermine les positions de réglage de l'angle d'appointage. Un, étrier (62) est placé de façon que ces branches soient. sensiblement parallèles au bras support (58) et de part et d'autre dea extrémités des supports en forme de V (59 et 59'). Ces deux branches sont réunies par une piéce de forme rectangulaire (63) passant entre les deux supports (59 et 59').Cet étrier (62) est articulé en porte à faux inttrieur sur le bras support de pieu (58). L'axe d'articulation (64) est vert- ical et dans un plan en avant du plateau (28). Le pieu se place dans les org- anes supports en V (59 et 59'), un ressort de traction (65)- fixé d'une part sur une des branches de l'étrier (62), et d'autre part sur le bras support (a) assure par l'intermédiaire de le; la pièce triangulaire (63) son maintien et son positionnement longitudinal. La base do l'étrier (62) comporte sur la face opposée à son articulation une butée (66) en forme de coin. 'cette butée (66) est positionnée de tel façon que la rotation de l'ensemble support de pieu l'améne en contact à proximité de l'axe de symétrie horizontal de la face (35) du plateau (28). Sa forme do coin s'imbrique dans l'une dos crénelures du plateau (28) et immobilise la translation du support (58).Lafforce de réaction de la lame (1) durant la réalisation de l'appointage tend à faire pivoter l'ensemble support de pieu autour de l'axe (55) de fixation de cet ensem ble, la butéen(66) en contact sur le plateau (28) exerce par réaction le res- serrage des mâchoires préhensiles du piquet (59,59' et 63). L'appointage est ainsi réalisé avec présision, le diamêtre des piquets n'affecte pas la régul@ arité de l'angle d'appointage. La détermination par essais et calculs des dimensions de positionnement de chaque élèment du dispositif assure l'efficacité de serrage des piéces de bois à appointer. La présente invention sera mieux comprise et des détails on rel- evant apparattront à la description qui va être faite an relation avec les figures des planches annexées, d'un exemple de forme particulière de réalis- ation, planches annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une illustration schématique en perspective des organes essentiels d'un dispositif de l'invention, les déplacements possible des divers élèments sont indiqués par des fléches. - la figure 2 est une vue latérale d'une forme de réalisation de la machine, le btti est vu en coupe longitudinal. - la figure 3 est une vue on coupe de la machine suivant l'axe A de la figure 2 - la figure 4 est une vue de dessus de la machine, les dispositifs hydrauliques ne sont pas représentés. L - la figure 5 est une (1) vue en perspective d'une variante de réalisation de la fixation de la Lame suivant deux axes perpendiculaires(4') et (5) - la figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif de fixation à axe (4) unique transversal et d'un montage de deux lames (1' et 1 " ) - la figure 7 est une vue de dessus schématisée du plateau (28') permettant de réaliser le fendage à l'aide de deux lames(t') et ( 1'') selon figure 8 - la figure 8 montre la disposition particulière de deux lames (1' et 1'') et de leures tranchants. - la figure 9 est une vue d'une forme de lame (1) avec différentes sections rabattues montrant la variation du tranchant. - la figure 10 est une vue avec sections rabattues de la variation du tranchant dans un montage à deux lames. - la figure 11 est une vue en coupe suivant AÂ de la figure 12 . - la figure 12 est une vue de face du plateau (28) et du chassis (24) du chariot. @ la figure 13 est une vue schématique en perppect- ive du dispositif préhensile de coupe transversale des bûches de bois. - la figure 14 est une vue schématique en perspective du dispositif d'appointage de piqueta - la figure 15 est une vue ds face du dispositif de la figure 14. - la figure 16 est une vue de dessus de la figure 15 avec coupe partielle AA. - la figure 17 est une vue en coupe suivant BB de la figure 15. L'énumération avec indication de leurs fonctions des différents élèments référencés sur les différents dessins, des différents dispositifs selon invention suffit à permettre une forme de réalisation de la machine: - la poignée (9) permet d'assurer la manipulation de la lame (1) et assure la protection de la pointe (8) de ladite lame. -Les traverses (11) et l'ensemble (12) de fixation du vérin(14) par l'axe (13) assure la rigidité du bâti (3). - le distributeur (20) permet la répartition de la pression hydraulique fournie par la pompe(t5), elle même entrainée@par un cardan (16) reliédans cette forme de réalisation'à la prise de force d'un tracteur agr icole. Au repos, la commande (21) du distributeur (20) est en position assurant le retour du plateau (28), le levier (22) actionné par la butée (23) détermine la position d'arrêt du retour du systéme de poussée - le boulon (31y assure par l'intermédiaire du ressort (30) le maintien du plateau (28) sur le bras (27) du chariot (24). Les roues (25) montées libres sur les axes (33) guident l'ensemble d'application des forces de poussée. - les douilles (34 et 34') sont néscessaires au montage de l'axe (4') suivant dispositif selon invention. Cette machine peut être autoportée sur un tracteur agricole par systéme de relevage sur trois points suivant les axes 17 et 18, mais également montée sur roues, ou encore utilisée en position fixe incluse dans une channe automatique. Un cycle complet de travail, aller et retour du plateau de poussée, est déclenché par l'introduction de la bille à fendre ou par la bûche à couper. PaIrsa polyvalence, sa fiabilité et la qualité de son travail cette machine et d'une rentabilité nettement supérieure aux différents rapp orts des systémes actuellement utilisés. Les facilités d'emplois des différ- ents dispositifs selon invention, associés à la grande sécurité relative à ces emplois rendent le travail agréable. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné au fendage, coupe transversale, appointage de rondins au moyen d'un système de poussée longitudinale de la bille de bois contre une lame fine et effilée(1) caractérisé, en ce que ladite lame (1) est fixée en porto à faux à l'extrémité du bâti (3) opposée au système de poussée (28) par un axe (4) transversal situé perpendiculairement et en avant du fil (10) du tranchant de la lame (t), dont la rotation est limitée par une bûtée (6) venant en appui sur la partie inférieure (7) du bâti (3) 2) Dispositif suivant revendication 1 caractérisé en ce que la lame (1) est fixée par un axe vertical (5) perpendiculaire à l'axehhorizontal (4'), le plan formé par ces deux axes ( 5 et 4') est perpendiculaire au plan biseoteur du tranchant de la lame (1) et est situé en avant du fil (10) de ladite lame. 3) Dispositif selon revendication I et 2 caractérisé en ce qu'il comporte deux lames ( 1 et 1't) verticales ayant leur plan de symétrie cumun à celui du bsti (3), chacune desdites lames ayant un tranchant formé par sa face intérieure et une facette réalisée sur l'autre face, les plans intérieurs de ces lames (1' et 1 1'') formant un angle aïgu situé en avant de cee lames. 4) Dispositif selon revendication 1 et 3 caractérisé en ce que l'angle du tranchant est une fonction décroiesante de la hauteur de coupe. 5) Dispositif selon revendication 1 et 3 caractérisé en ce que la forme de la plus grande surface de la lame (1), déterminée pour permettre la résistance -de la dite lame aux forces exercée par la bille à fendre suivant le porte à faux et l'accumulation de ces forces vers le plan de l'embase (37) de la lame (1), est un triangle rectangle. 6) Dispositif selon revendication 1 comportant un plateau de poussée (28) se déplaçant longitudinalement monté oscillant, caractérisé en ce que la face avant du dit plateau (28) comporte des formes saillant (359 préhensiles du bois, le plateau (28) comportant une creusure borgne (36) suivant une surface délimitée par les projections longitudinales du fil (10) de lame (19 sur le dit pineau (28) et suivant toutes ses positions. 7) Dispositif selon revendication 1, 2 et 3 comportant un plateau -(28) de poussée oscillant, caractérisé en ce que la face (35) de ce plateau 628) comporte deux creusures borgnes (36' et 368') réalisées suivant les deux surfaces délimitées par les projections des deux fils (10' et tO") des lames (1'etl ") sur ce plateau et suivaat toutes ses positions. 8) Dispositif Belon revendication î et 6 comportant pour la coupe transversale deuz bras latéraux ( 46 et 462) pivotants indépendament l'un de l'autre, caractérisés en ce que l'appui des dits bras est assuré par l'- intermédiaire de deux ressorts de tractions ( 49, 492) reliés au plateau de poussée (28) et en ce que ces deux bras comportent deux rampes de rel- evée ( 47?, 47' ). 9) Dispositif selon les revendications 1,2,3 et6 permettant l'appointage de pieux caractérisé en ce qu'il comporte une butée (66) solidaire d2un êtrier (62) supportant une mâchoire (63) opposée à deux supports réglables (59 et 59'), la dite butee (66) venant, lors de l'avance du plateau (28), s insérer dans les saillies de la face (35) du dit plateau (28), assurer simultanéement par son appui, la force de réaction de la lame (1) et le serrage des mâchoires (59, 59'et 63) support du pieu, et le maintien du réglage transversal de l'ensemble du dispositif d'appointage sur l'axe (55).