Brevet FR2603828A1 — publié le 19880318

MACHINE D'AFFUTAGE DES OUTILS TRANCHANTS la présente invention concerne une machine affûtage des outils tranchants, notamment des outils de forage et de mines comportant un touret à meuler équipé d'au moins une meule rotative, un porte-outil agencé pour porter un outil ayant au moins un tranchant à affûter, ce porte-outil étant associé à un dispositif pour déplacer de façon contrôlée le tranchant à affûter par rapport à la surface de meulage de ladite meule. On connaît différentes installations entièrement automatisées et extremement coûteuses destinées à permettre l'affûtage de certains types d'outils, notamment d'outils de mines tels que des couronnes, des taillants etc.. Ces machines sont prévues pour prendre en charge les outils à affûter, les amener automatiquement au poste de travail et les reprendre après les opérations d'affûtage. La tendance a#ctuelle consiste à réaliser des machines relativement simples, de préférence universelles permettant d'affûter n'importe quel outil présentant un ou plusieurs tranchants et ne nécessitant qu'un entretien minimal. La présente invention se propose de réaliser une telle machine qui permet d'affûter pratiquement n'importe quel type d'outil adapté sur un porte-outil approprié et ayant un ou plusieurs tranchants à affûter, ces tranchants étant en acier trempé ou en carbure de tungstène etc.. Dans ce but, la machine d'affûtage selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif destiné à déplacer le tranchant à affûter comprend un premier mécanisme agencé pour engendrer un mouvement de balayage, le tranchant étant au moins momentanément maintenu en appui contre la surface de meulage de la meule et un second mécanisme agencé pour contrôler la force d'appui de ce tranchant contre ladite surface de meulage. Selon un mode de réalisation préféré, le premier mécanisme comprend un porte-outil du type tubulaire agencé pour pivoter autour d'un axe transversal monté à proximité de l'une de ses extrémités et au moins un dispositif d'actionnement couplé à ce porte-outil au voisinage de son autre extrémité, ce dispositif d'actionnement étant conçu pour faire pivoter ledit porte-outil alternativement dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe transversal. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif d'actionnement est composé de deux vérins pneumatiques à membrane, montés de part et d'autre du porte-outil tubulaire sur un support et respectivement reliés à ce porte-outil en deux points diamétralement opposés. Ledit support sur lequel sont montés les deux vérins pneumatiques à membrane est de préférence constitué par un berceau articulé pivotant autour d'un axe parallèle audit axe transversal. Le berceau articulé est avantageusement monté à l'intérieur d'un manchon et ledit axe transversal de pivotement du porte-outil tubulaire ainsi que ledit axe de pivotement du berceau articulé sont portés par ce manchon. Pour assurer un appui constant et régulier du tranchant d'un outil contre la surface de meulage de la meule, ledit manchon est pivotant selon un axe parallèle à l'axe de la meule rotative. Ledit axe de pivotement du porte-outil tubulaire et ledit axe de pivotement du berceau articulé sont au moins approximativement perpendiculaire à l'axe de la meule rotative. Pour permettre de définir la trajectoire de balayage du tranchant d'un outil à affûter, la machine comporte des moyens de blocage pour verrouiller le berceau articulé en position par rapport au manchon. Dans le but de limiter l'amplitude dudit mouvement de balayage, la machine comporte de préférence deux détecteurs de fin de course montés de part et d'autre du porte-outil tubulaire. Selon un mode de réalisation avantageux, ledit second mécanisme comporte un vérin pneumatique agencé pour pousser en permanence le tranchant de l'outil à affûter contre la surface de meulage de la meule rotative, ce vérin pneumatique étant couplé audit manchon pivotant, ainsi q'à un régulateur hydraulique également couplé à ce manchon pour en contrôler le déplacement. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'une des extrémités du régulateur hydraulique est couplé au manchon pivotant et l'autre extrémité de ce régulateur est fixée à l'une des extrémités d'un levier pivotant soumis à l'action d'un ressort, et dont l'autre extrémité est agencée pour effectuer une course maximale déterminée jusqu'à un détecteur couplé - aurégulateur hydraulique. Pour éviter que ledit premier et ledit second mécanisme montés à l'intérieur du manchon pivotant soient exposés aux poussières dégagées par l'opération d'affûtage, ce manchon est avantageusement fermé à ses deux extrémités. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel La fig. I représente une vue de face en élévation d'une machine selon l'invention, la fig. 2 représente une vue de profil en élévation de la machine représentée par la fig. 1, la fig. 3 représente une vue partielle en perspective illustrant essentiellement ledit premier mécanisme engendrant le mouvement de balayage auquel est soumis le tranchant de l'outil à affûter, et la fig. 4 représente une vue de principe illustrant le fonctionnement dudit second mécanisme agencé pour contrôler la force d'appui du tranchant contre la surface de meulage. En référence aux figures, la machine à affûter les outils telle que représentée, se compose essentiellemen#t d'un touret 10, connu en soi, équipé de deux meules 11 et 12 montées sur un axe horizontal- et entraînées par un moteur (non représenté) logé à l'intérieur de la carcasse du touret 10. Ce touret 10 est monté sur une colonne 13 associée à un carter 14 qui contient l'ensemble mécanique destiné à déplacer d'une manière prédéterminée un outil à affûter maintenu par exemple contre la meule rotative 12. Cet ensemble mécanique se compose essentiellement d'un premier mécanisme agencé pour engendrer un mouvement de balayage de l'outil à affûter, le tranchant étant au - moins momentanément maintenu en appui contre la surface de meulage de la meule et d'un second mécanisme agencé pour contrôler la force d'appui de ce tranchant contre cette surface de meulage. Le premier mécanisme comporte essentiellement un manchon tubulaire 15 fixé à sa partie inférieure à un axe horizontal de pivotement 16, parallèle à l'axe de la meule 12, monté sur deux paliers latéraux 17, fixés sur la plaque de fond 18 du carter 14.Ce manchon 15 est presque entièrement fermé à son extrémité supérieure par un couvercle 19 pourvu d'une ouverture centrale 20 permettant le passage d'un porte-outil 21 dont la tête 22 est pourvue d'un organe de serrage 23 destiné à bloquer le mandrin d'un outil à affûter en position sur le porte-outil. La tête 22 du porte-outil est en outre équipée d'un déflecteur annulaire 24 chargé de dévier les poussières engendrées lors d'une opération de meulage d'un outil à affûter. L'ouverture 20 est par ailleurs protégée par un capuchon 25 ayant par exemple la forme d'un soufflet annulaire plissé, dont le bord intérieur est lié à la tête 22 du porte-outil tubulaire et dont le bord extérieur est engagé sur un rebord 26 disposé à la périphérie de l'ouverture centrale 20 du couvercle 19. Le porte-outil tubulaire est fixé entre deux joues 27 de forme approximativement triangulaire, reliées entre elles par deux blocs de liaison 28 dans lesquels sont engagés deux tronçons d'axe 29 au moyen desquels les joues 27 et le porte-outil tubulaire 21 sont suspendus aux parois du manchon 15 ayant une section droite carrée ou rectangulaire. De ce fait, le porte-outil 21 peut effectuer un mouvement pendulaire autour de l'axe géométrique commun aux deux tronçons d'axe 29. Ce mouvement pendulaire, qui est à l'origine du mouvement de balayage que subit le tranchant de l'outil à affûter au cours d'une opération de meulage, est engendré par deux vérins à membrane 30, montés sur deux parois opposées 31 d'un berceau articulé 32 et couplés respectivement aux joues triangulaires 27. Selon que l'un ou l'autre des deux vérins à membrane est activé, le porte-outil tubulaire 21 pivote dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe géométrique des tronçons d'axe 29. L'utilisation de vérins à membrane est particulièrement avantageuse du fait de leur faible encombrement. Activés alternativement, ils induisent le mouvement de balayage de l'outil à affûter. Deux détecteurs 33, également montés sur les parois du berceau 32, définissent la fin de la course du support du porte-outil tubulaire au cours de son mouvement de pivotement, et par conséquent délimitent l'amplitude du mouvement de balayge de ce porte-outil. La position des deux détecteurs 33 est réglable, ce qui permet de régler également l'amplitude du mouvement de balayage. Pour définir l'origine et l'extrémité de la trajectoire du porte-outil et en dernier ressort de l'outil à affûter au cours de son mouvement de balayage, le berceau 32 est également suspendu à l'intérieur du manchon 15 au moyen de deux tronçons d'axe 34 dont l'axe géométrique commun est parallèle à l'axe géométrique commun des tronçons d'axe 29. Le berceau 32 comporte des moyens de blocage 35 sous la forme d'un dispositif de verrouillage comportant par exemple une vis 36 coopérant avec un écrou de blocage 37, la vis étant équipée d'un levier 38. Deux vis de réglage 39 montées sur deux faces opposées du manchon 15 permettent un réglage fin de l'inclinaison du berceau 32 autour-des tronçons d'axe 34. Un tel réglage en position qui définit avec précision le point d' origine de la trajectoire suivie par le tranchant de l'outil à affûter ainsi que son point d'extrémité, est particulièrement utile lorsque l'on souhaite pouvoir utiliser cette machine de façon universelle c'est-à-dire pour affûter n'importe quel type d'outil dont la géométrie des tranchants peut être très différente.En outre, pour éviter un échauffement trop rapide préjudiciable à la longévité de l'outil, il est utile de régler le mouvement de balayage de telle façon que le tranchant ne soit pas constamment en appui contre la surface de meulage de la meule, mais dépasse latéralement cette surface pour permettre de ménager des périodes de refroidissement constituées par les intervalles de temps pendant lesquels l'outil déborde latéralement de la surface de meulage et n'est en conséquence pas en appui contre la meule. Le second mécanisme agencé pour contrôler la force d'appui du tranchant contre la surface de meulage se compose essentiellement d'un vérin pneumatique 40 monté entre un élément 41 du châssis du carter 14 et une paroi du manchon 15. Ce vérin pneumatique a tendance à faire pivoter le manchon 15 dans le sens de la flèche M autour de l'axe 16. Ce mouvement est contrarié par un régulateur hydraulique 42 faisant office de frein fixé d'une part à un support 43 solidaire d'une des parois du manchon 15 et d'outre part à l'extrémité 44 d'un levier 45 articulé autour d'un pivot 46 et sollicité par un ressort d'appui 47. Dans la pratique, le ressort 47 est remplacé par une précontrainte d'un manchon cylindrique en élastomère solidaire de l'articulation formée par le pivot 46.L'extrémité 48 du levier 45 est agencée pour se déplacer sur une course maximale "e" et pour entrer en contact avec l'extrémité sensible d'un détecteur 49, qui peut être un interrupteur, un contact de proximité du type capacitif, magnétique etc.. Le principe de fonctionnement de ce mécanisme est décrit plus en détail ci-dessous en référence à la fig. 4. Le schéma de la fig. 4 représente d'une part le manchon 15 pivotant autour de l'axe 16, le vérin pneumatique 40 exerçant une poussée sur ce manchon, dans le sens indiqué par la flèche M et le régulateur hydraulique 42 qui retient ce manchon. Comme mentionné précédemment, le vérin pneumatique 40 exerce en permanence une poussée sur le manchon 15. Le tranchant de l'outil à affûter étant préalablement amené en contact avec la meule, la position d'affûtage du manchon et par conséquent du porte-outil et de l'outil lui-même étant alors défini par cet appui, le régulateur hydraulique 42 se bloque dans cette position. A cet effet ce régulateur se compose d'un cylindre 50 comportant une première chambre 51 et une deuxième chambre 52 ainsi qu'un circuit hydraulique 53 pourvu d'un étranglement 54 et d'une vanne d'arrêt 55 et d'un détecteur de pression 56.Au départ, lorsque le tranchant de l'outil n'est pas encore en appui contre la meule, la vanne d'arrêt 55 est ouverte, ce qui permet au fluide hydraulique de passer de la chambre 52 à la chambre 51 à travers le circuit hydraulique 53 et notamment à travers l'étranglement 54 qui a pour but de freiner ce déplacement. Dès que le tranchant de l'outil entre en contact avec la meule, le détecteur de pression 56 enregistre une surpression et agit sur la vanne de blocage 55 qui verrouille le circuit hydraulique 53. Dès lors le mouvement de balayage qui engendre un déplacement latéral du tranchant de l'outil par rapport à la# meule peut commencer.Au cours de ce déplacement, l'outil et la meule subissent une certaine usure qui aurait pour effet de diminuer la force de contact du tranchant de l'outil contre la surface de meulage si un dispositif de rattrapage du jeu n'était prévu à cet effet. Ce dispositif de rattrapage du jeu est constitué par le levier 45 articulé autour du point 46, sollicité par le ressort 47 et relié au régulateur hydraulique 42 par l'axe 44. La pression exercée par le vérin pneumatique 40 étant constante, le régulateur hydraulique 42, en position bloquée, exerce une poussée sur le levier 45 au point d'articulation 44, cette poussée étant contrariée par le ressort 47, mais ayant pour effet de déplacer l'extrémité 48 du levier 45 sur ladite course prédéterminée "e" jusqu'au détecteur 49.Ce détecteur a pour effet de détecter la fin du rattrapage de jeu au moyen du dispositif décrit ci-dessus et d'ouvrir la vanne d'arrêt 55 pour permettre à nouveau le passage du fluide hydraulique de la chambre 52 vers la chambre 51 à travers le circuit hydraulique 53 et en conséquence le déplacement de l'outil contre la surface d'affûtage. Lorsque ces deux éléments sont en contact l'un avec l'autre la vanne d'arrêt 55 se ferme comme précédemment et le levier 45 ayant repris sa position initiale, le dispositif de rattrapage du jeu peut à nouveau entrer en fonction. Il est bien entendu que cette phase de pivotement du manchon 15 destiné à amené l'outil en contact avec la meule ne peut se faire que lorsque cet outil se trouve effectivement en face de la meule. Pour détecter le contact de l'outil avec la surface de meulage, le vérin pneumatique 40 est équipé d'un capteur à chute de pression 57 qui indique une diminution de la pression dans le chambre arrière 58 de ce vérin, cette chambre se vidant de son air lorsque l'outil est en contact avec la surface de meulage. Dans la pratique, le ressort 47 peut être remplacé par un autre organe tel que par exemple un bloc en élastomère précontraint ayant la forme d'un manchon entourant#- l'axe 46. Le détecteur 49 peut être un détecteur pneumatique à micro- fuites. La forme et les dimensions des différents organes décrits ci-dessus peuvent être modifiées en fonction des besoins ou de l'utilisation prevue. Parmi les avantages essentiels du dispositif, on notera que, grâce au premier mécanisme engendrant le mouvement de balayage, et notamment à la possibilité de régler à la fois l'amplitude de balayage et la trajectoire suivie par le tranchant, n'importe quel type d'outil peut être affûté. Grâce au second mécanisme permettant de maintenir le tranchant à affûter en appui contre la surface de meulage avec une force constante, et grâce au dispositif de rattrapage du jeu associé à ce second mécanisme, l'affûtage se fait de façon régulière quel que soit l'état d'usure de l'outil et de la meule et l'angle d'affûtage est maintenu constant. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites à titre d'exemples non limitatifs, mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Machine d'affûtage des outils tranchants, notamment des outils de forage et de mines, comportant un touret à meuler équipé d'au moins une meule rotative, un porte-outil agencé pour porter un outil ayant au moins un tranchant à affûter, ce porte-outil étant associé à un dispositif pour déplacer d'une façon contrôlée le tranchant à affûter par rapport à la surface de meulage de ladite meule, caractérisée en ce que le dispositif destiné à déplacer le tranchant à affûter comprend un premier mécanisme agencé pour engendrer un mouvement de balayage, le tranchant étant au moins momentanément maintenu en appui contre la surface de meulage de la meule, et un second mécanisme agencé pour contrôler la force d'appui de ce tranchant contre ladite surface de meulage. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier mécanisme comprend un porte-outil tubulaire (21) agencé pour pivoter autour d'un axe transversal (29) monté à proximité de l'une de ses extrémités et au moins un dispositif d'actionnement (30) couplé à ce porte-outil au voisinage de son autre extrémité, ce dispositif d'actionnement étant conçu pour faire pivoter ledit porte-outil (21) alternativement dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe transversal (29). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'actionnement est composé de deux vérins pneumatiques à membranes (30) montés de part et d'autre d'un support du porte-outil tubulaire, et respectivement reliés à ce support en deux points diamétralement opposés. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit support sur lequel sont montés les deux vérins pneumatiques à membrane (30) est constitué par un berceau articulé (32) pivotant autour d'un axe (34) parallèle audit axe transversal (29). 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le berceau articulé (32) est monté à l'intérieur d'un manchon (15) et en ce que ledit axe transversal (29) de pivotement du porte-outil tubulaire (21) ainsi que ledit axe (34) de pivotement du berceau articulé (32) sont portés par ce manchon (15). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit manchon (15) est pivotant sur un axe (16) parallèle à l'axe de la meule rotative. 7. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit axe transversal (29) de pivotement du porte-outil tubulaire (21) et ledit axe de pivotement (34) du berceau articulé (32) sont perpendiculaires à l'axe de la meule rotative. 8. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de blocage (35) pour verrouiller le berceau articulé (32) en position par rapport au manchon (15). 9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux détecteurs (33) de fin de course montés de part et d'autre du porte-outil tubulaire (21), ces détecteurs étant agencés pour limiter l'amplitude dudit mouvement de balayage. 10. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second mécanisme comporte un vérin pneumatique (40) agencé pour pousser en permanence le tranchant de l'outil à affuter contre la surface de meulage de la meule rotative, ce vérin pneumatique étant couplé audit manchon pivotant (15), et un régulateur hydraulique (42) également couplé à ce manchon (15) pour en contrôler le déplacement. Il. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'une des extrémités du régulateur hydraulique est couplée au manchon pivotant (15) et l'autre extrémité de ce régulateur est fixée à une des extrémités d'un levier pivotant (45) soumis à l'action d'un ressort (47), et dont l'autre extrémité est agencée pour effectuer une course maximale déterminée jusqu'à un détecteur (49) couplé au régulateur hydraulique. 12. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le manchon pivotant (15) contenant ledit premier et ledit second mécanisme est fermé à ses deux extrémités.