Brevet FR2624781A1 — publié le 19890623

Procédé de fabrication d'éléments profilés en bois, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et éléments profilés ainsi obtenus La présente invention concerne le domaine du bâtiment, en particulier des charpentes en bois, et a pour objet un procédé de fabrication d'éléments profilés en bois. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et les éléments profilés ainsi obtenus. Actuellement, les charpentes en bois sont gé- néralement réalisées, soit à partir de poutres en bois massif, soit à partir de poutres en bois lamellé.collé. Les poutres en bois massif sont débitées dans des troncs et entraînent, de ce fait, d'importantes chutes de matière, en particulier sous forme de dosses, tandis que les poutres en bois lamellé collé sont réalisées à partir de planches de bois assemblées entre elles par leurs faces préalablement rabotées et encollées, les dimensions extérieures finales étant ajustées par rabotage. Dans ce dernier mode de réalisation, les pertes de bois sous forme de chutes sont certes moins importantes, à section de poutres égale, que pour les poutres en bois massif, mais les coûts de fabrication sont très élevés du fait de la nécessité de réaliser un débitage spécial des planches de bois à assembler. En effet, pour l'obtention d'une .poutre en bois lamellé collé de dimensions données, il est nécessaire de disposer de planches dont la largeur correspond à la largeur finale de la poutre à réaliser et dont l'épaisseur correspond à un sous-multiple entier de la hauteur de ladite poutre. En outre, le bois de petit diamètre, qui est relativement abondant dans les peuplements récents de résineux, notamment épicéa et sapin de Douglas, se prête mal à l'utilisation en bois d'oeuvre, du fait de ses défauts structurels entraînant des défauts d'équarissage qui ont pour conséquence d'importantes chutes et donc un renchérissement des éléments en bois obtenus. De même, la réalisation de poutres en bois lamellé collé à partir de planches d'essences différentes, qui pourrait être d'un intérêt esthétique et décoratif, par exemple de poutres présentant une partie centrale, peu sollicitée, en un bois présentant de mauvaises caractéristiques mécaniques et des zones extérieures très sollicitées mécaniquement en un bois dur présentant de bonnes caractéristiques mécaniques,n'est généralement pas possible du fait du comportement différentiel des essences de bois sous l'effet des variations hygrométriques. En effet, les sollicitations pouvant découler de telles variations peuvent entraîner une destruction du joint entre les bois d'essences différentes, enparticu- lier dans le cas d'un. joint de grande surface. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de fabrication d'éléments profilés en bois, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à réaliser lesdits éléments par utilisation de sections standards usuelles brutes du commerce assemblées entre elles au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords et, éventuellement, aboutées. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par au moins une réserve de bois sec de sections du commerce, par un poste de sélection du bois et de purge par découpe alimentant une machine de dégauchissage, de rabotage et de profilage, les éléments obtenus à la sortie de cette dernière étant amenés par un moyen de transfert à une profileuse d'entures et, à la sortie de cette dernière, par un autre moyen de transfert, sur un poste de stocka ge intermédiaire d'alimentation d'une table d'assemblage, par des encolleuses des joints entre les éléments, par un dispositif d'aboutement multipositions amenant les éléments en cours d'assemblage à une presse continue à chenille, par un dispositif de tronçonnage des profilés à la sortie de la presse coopérant avec un moyen d'éjection des produits obtenus sur un dispositif de transfert, et par une machine de rabotage ou de ponçage final. L'invention a également pour objet des éléments profilés obtenus par application du procédé précité au moyen du dispositif précité, caractérisés en ce qu'ils sont essentiellement constitués à partir de sections standards usuelles brutes du commerce assemblées entre elles au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords et, éventuellement, aboutées, les plans de joints étant avantageusement rainurés. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en plan du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention la figure 2 est une vue en élévation latérale du dispositif d'aboutement multipositions la figure 3 est une vue en élévation frontale du dispositif suivant la figure 2 la figure 4 est une vue en perspective d'un profilé conforme à l'invention ;; les figures 5a à 5i sont des vues en coupe, respectivement d'un profilé de base conforme à l'invention et de différents profilés obtenus par découpe de ce dernier la figure 6 est une vue analogue à la figure 5a d'un autre profilé conforme à l'invention, et la figure 7 est une vue en coupe et partiellement en perspective d'une autre variante de réalisation du profilé conforme à l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le procédé de fabrication d'éléments profilés en bois, qui consiste essentiellement à réaliser lesdits éléments par utilisation de sections standards usuelles brutes du commerce assemblées entre elles, au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords et, éventuellement, aboutées, est mis en oeuvre au moyen d'un dispositif constitué par au moins une réserve 1 de bois sec de sections du commerce, par un poste 2 de sé- lection du bois et de purge par découpe qui alimente une machine 3 de dégauchissage, de rabotage et de profilage, les éléments obtenus à la sortie de cette dernière étant amenés par l'intermédiaire d'un moyen de transfert 4 à une profileuse d'entures 5 et repris à la sortie de cette dernière par un autre moyen de transfert 6.Ce dernier amène les éléments sur un poste 7 de stockage intermédiaire et d'alimentation d'une table d'assemblage 8, sur laquelle les joints entre les éléments sont encollés au moyen d'encolleuses 9. Les éléments en cours d'assemblage sont amenés ensuite par un dispositif d'aboutement multipositions 10 à une presse continue à chenille 11 à la sortie de laquelle les éléments profilés sont tronçonnés à des longueurs prédéterminées au moyen d'un dispositif 12 qui coopère avec un moyen d'éjection 13 desdits profilés sur un dispositif de transfert 14 amenant les profilés 15 à une machine 16 de rabotage ou de ponçage final. La réserve 1 est pourvue en bois préalablement séché afin de permettre le collage et présentant des sections standards du commerce. Ce bois est sélectionné au poste 2 et éventuellement tronçonné afin de réaliser une purge par élimination des défauts non tolérés et des géométries inacceptables pour l'assemblage telles que vrillage, gauche, défaut de cote, de gros noeuds, etc... A la sortie de ce poste 2, le bois sélectionné et purgé est introduit dans une machine 3 de dégauchissage, de rabotage et de profilage connue en soi, par exemple du type comportant sept à huit outils, réalisant une mise en section rectangulaire ou carrée parfaite ainsi qu'un rainurage des plans d'assemblage. A la sortie de cette machine 3, un moyen de transfert 4, constitué par un tapis transporteur et par une table à rouleaux, amène les pièces de bois prêtes à l'assemblage à une profileuse d'entures 5 qui réalise une découpe de profils d'assemblage aux extrémités de chaque pièce afin de permettre leur aboutement ultérieur, lesdites pièces étant reprises à la sortie de cette profileuse 5 par un autre moyen de transfert 6 également sous forme d'un tapis transporteur amenant lesdites pièces à un poste 7 de stockage intermédiaire et d'alimentation d'une table d'assemblage 8.Sur cette dernière, les pièces sont ordonnancées en fonction de la géométrie des éléments profiles à obtenir, après encollage de leurs joints d'assemblage préalablement rainurés au moyen des encolleuses 9. La même opération est réalisée en ce qui concerne les profils d'assemblage des extrémités des pièces unitaires. L'élément profilé, dont les pièces unitaires ont ainsi été préemboîtées axialement et latéralement, est amené ensuite à un dispositif d'aboutement multipositions 10. Comme le montrent les figures 2 et 3, le dispositif d'aboutement multipositions 10 est essentiellement constitué par un bâti à col de cygne 17 déplaçable axialement sur un chemin de roulement 18, sur lequel est montée, en outre, une table 19 de support d'assemblage des bois, par des pinces 20 de serrage des bois et par un chariot mobile 21 de support des pinces 20. Le bâti à col de cygne 17 et la table 19 sont actionnés individuellement en déplacement au moyen d'un moteur ou d'un vérin, non représenté, et le chariot mobile 21 de support des pinces 20 est monté, d'une part, avec possibilité de déplacement vertical sur le bâti 17 au moyen d'une poutre 22 actionnée par des vérins 23 et guidée dans des glissières 24 solidaires du bâti 17, et, d'autre part, avec possibilité de déplacement horizontal transversalement au bâti 17, au moyen de glissières -25 coopérant avec la poutre 22 et d'un vérin de translation 26 monté sur la poutre et agissant sur ledit chariot 21, les pinces 20 étant actionnées au moyen de vérins 27. Afin de permettre le serrage axial des aboutages de pièces, l'une des paires de pinces 20, à savoir celle tournée en direction de la table d'assemblage 8, est montée mobile en translation sur le chariot 21 en direction de l'autre paire de pinces 20 au moyen de glissières 28 et est actionnée par un vérin 29. Ainsi, les pièces préemboîtées formant l'élément profilé sont prises successivement par les pinces 20 mobiles en translation puis poussées en direction des pièces précédentes dans le sens d'un serrage axial de leur aboutement, le chariot mobile 20 étant déplacé ensuite dans l'espace afin de saisir une autre pièce en bois constitutive de l'élément final et de réaliser la même opération, la paire de pinces fixe servant à maintenir les pièces de bois correspondantes ayant déjà subi un serrage axial de leur aboutement.Le dispositif 10 permet un aboutage axial des bois, qui n'était pas possible avec les machines à abouter connues à ce jour, les couloirs d'aboutage pouvant être variés dans l'espace en fonction de la géométrie des pièces à obtenir, les paires de pinces 20 étant déplaçables en abscisse et en ordonnée dans le plan transversal à l'axe de la ligne d'assemblage des éléments profilés. De ce fait, la machine conforme à l'invention permet de réaliser l'aboutage simultanément avec l'encollage des plans de collage longitudinaux en vue d'obtenir des produits de géométrie très variés. Le dispositif 10 amène ensuite les éléments profilés préencollés, aboutés et préemboîtés dans une presse continue à chenille 11, connue en soi, qui achève l'emboîtement définitif des éléments au niveau des plans de joints sous une forte pression. La presse utilisée est avantageusement du type dans lequel les éléments profilés à serrer sont entraînés entre deux chenilles exerçant une pression entre elles. A la sortie de la presse 11, les éléments profilés sont tronçonnés à une longueur prédéterminée au moyen d'un dispositif 12. Conformément à une caractéristique de l'invention, le dispositif de tronçonnage 12 coopère avantageusement avec un moyen 13 de mesure de longueur et de commande du dispositif 12, tel qu'une butée mécanique reliée à un contacteur, une cellule optique, ou autre, ainsi qu'avec un contact de fin de course de tronçonnage, non représenté, commandant l'actionnement du moyen d'éjection 13 qui peut être constitué par des vérins, ou des bras pivotants, chaque coupe servant à la fois de fin de la mesure d'une pièce et de départ de la mesure de la pièce suivante. Le tronçonnage des éléments profilés à la sor tie de la presse 11 s'effectue avantageusement sur un dispositif de transfert 14 constitué par un tapis transporteur de support des éléments, avant et pendant le tronçonnage,et par une table à rouleaux de réception des éléments tronçonnés. Ces derniers subissent alors un traitement de finition tel qu'un rabotage ou un ponçage final, au moyen d'une machine 16. L'invention a également pour objet les éléments profilés ainsi obtenus. Ces éléments sont essentiellement constitués par des sections brutes du commerce; qui sont assemblées entre elles au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords par des plans de joints rainurés et qui sont, éventuellement, aboutées. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments profilés sont constitués par des sections d'essences différentes; Ainsi, il est possible de réaliser, par exemple, des éléments profilés dont les parties les plus sollicitées mécaniquement sont réalisées en un bois présentant de bonnes caractéristiques mécaniques, les parties moins sollicitées étant réalisées en un bois de moindre valeur. Un tel assemblage n'est possible que du fait de la prévision de plans de' joints rainurés qui sont donc constitués par un grand nombre de petites surfaces permettant d'éviter l'inconvénient des joints d'assemblage de grandes surfaces, à savoir présentant une très bonne résistance à la dilatation différentielle des bois d'essences différentes, de sorte qu'un collage fiable entre de tels plans de joints est possible.Ce mode d'assemblage permet donc également l'obtention de faces apparentes décoratives, notamment en bois précieux et/ou exotique, les parties non apparentes des éléments profilés pouvant être réalisées dans des bois d'oeuvre de moindre valeur. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, non représentée aux dessins annexés, les plans d'assemblage entre les pièces formant les éléments profilés peuvent être munis d'une couche d'interposition en un matériau de renforcement tel qu'une couche de fibres de verre, de fibres de carbone, de fils d'acier, etc.. En outre, l'invention permet, comme le montrent les figures 4 à 7, la réalisation d'éléments profilés de toutes géométries tels que, par exemple, une poutre à caissons superposés (figures 4, 5a et 6), ces poutres pouvant être découpées ensuite dans leur sens longitudinal suivant des axes de coupe -représentés par des traits d'axes fins sur les figures 5a et 6- afin d'obtenir tous types de profilés nécessaires en fonction des besoins (figures 5b à 5i et 6), ces profilés pouvant être recombinés pour l'obtention d'autres profilés (figure 7). Dans un tel cas, le dispositif conforme à l'invention fonctionne à la manière d'une filière. Le procédé conforme à l'invention permet la réalisation d'une grande variété d'éléments profilés, à partir de sections de bois standards et usuelles du commerce, tels que des poutres lamellées collées comportant des alvéoles de sections constantes ou variables, des poutres creuses à un ou plusieurs étages d'alvéoles, des bois doublés, et tous types de profils, à savoir en L, en Z, en H, en U, en tube, en tube à ailettes, etc... Dans le cas d'alvéoles, ces derniers sont, soit bouchés, avec une matière isolante, soit utilisés pour le passage de gaines. Les profilés obtenus sont mis en oeuvre par une pose en continu, alternée, ou discontinue; afin de constituer, par exemple, des parois porteuses ou des planchers. En outre, ce procédé présente l'avantage, par rapport aux procédés de fabrication de poutres en bois lamellé collé connus, de supprimer le temps d'attente de séchage de colle ou les dispositifs d'accélération de ce processus de collage du type micro-ondes ou hautes fréquences du fait de l'autoserrage des plans d'assemblage à emboîtement de rainures et languettes. Enfin, dans le cas de réalisation de profilés creux, le procédé permet également l'utilisation de bois de qualité moindre sur les faces non visibles et non en contact, de sorte qu'une utilisation de bois partiellement équarris est possible entraînant une économie certaine pouvant être répercutée directement sur le prix de revient. De même, du fait du mode d'assemblage décrit ci-dessus, l'utilisation de bois de faible longueur et de faible largeur, dans des épaisseurs courantes, pouvant donc provenir de bois de petit diamètre, est possible. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des éléments profilés en bois pour le bâtiment, en particulier utilisables en charpentes, de faible prix de revient, pouvant présenter des. faces en bois d'essences différentes pour améliorer leur finition, et permettant l'utilisation de bois dans les sections courantes du commerce. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'éléments profilés en bois, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à réaliser lesdits éléments par utilisation de sections standards usuelles brutes du commerce assemblées entre elles au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords et, éventuellement, aboutées. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par au moins une réserve (1) de bois sec de sections du commerce, par un poste (2) de sélection du bois et de purge par découpe alimentant une machine (3) de dégauchissage, de rabotage et de profilage, les éléments obtenus à la sortie de cette dernière étant amenés par un moyen de transfert (4) à une profileuse d'entures (5) et, à la sortie cette dernière, par un autre moyen de transfert (6), sur un poste (7) de stockage intermédiaire d'alimentation d'une table d'assemblage (8), par des encolleuses (9) des joints entre les éléments, par un dispositif (10) d'aboutement multipositions amenant les éléments en cours d'assemblage à une presse continue à chenille (11), par un dispositif (12) de tronçonnage des profilés à la sortie de la presse (11) coopérant avec un moyen (13) d'éjection des produits obtenus (15) sur un dispositif de transfert (14), et par une machine (16) de ra botage ou de ponçage final. 3. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'aboutement multipositions (10) est essentiellement constitué par un bâti à col de cygne (17) déplaçable axialement sur un chemin de roulement (1-8), sur lequel est montée, en outre, une table (19) de support d'assemblage des bois, par des pinces (20) de serrage des bois et par un chariot mobile (21) de support des pinces (20). 4. Dispositif, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le bâti à col de cygne (17) et la table (19) sont actionnés individuellement en déplacement au moyen d'un moteur ou d'un vérin et le chariot mobile (21) de support des pinces (20) est monté, d'une part, avec possibilité de déplacement vertical sur le bâti (17) au moyen d'une poutre (22) actionnée par des vérins (23) et guidée dans des glissières (24) solidaires du bâti (17), et, d'autre part, avec possibilité de déplacement horizontal transversalement au bâti (17), au moyen de glissières (25) coopérant avec la poutre (22) et d'un vérin de translation (26) monté sur la poutre et agissant sur ledit chariot (21), les pinces (20) étant actionnées au moyen de vérins (27). 5. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'une des paires de pinces (20), à savoir celle tournée en direction de la table d'assemblage (8), est montée mobile en translation sur le chariot (21) en direction de l'autre paire de pinces (20) au moyen de glissières (28) et est actionnée par un vérin (29). 6. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de tronçonnage (12) coopère avantageusement avec un moyen (13) de mesure de longueur et de commande du dispositif (12), tel qu'une butée mécanique reliée à un contacteur, une cellule op- tique, ou autre, ainsi qu'avec un contact de fin de course de tronçonnage, non représenté, commandant l'actionnement du moyen d'éjection (13) qui peut être constitué par des vérins, ou des bras pivotants, chaque coupe servant à la fois de fin de la mesure d'une pièce et de départ de la mesure de la pièce suivante. 7. Eléments profilés obtenus par mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, au moyen du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisés en ce qu'ils sont essentiellement constitués par des sections brutes du commerce, qui sont assemblées entre elles au niveau de leurs faces et/ou de leurs bords par des plans de joints rainurés et qui sont, éventuellement, aboutées. 8. Eléments, suivant la revendication 7; caractérisés en ce qu'ils sont réalisés par découpe d'une poutre à caissons superposés. 9. Eléments, suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisés en ce que les plans d'assemblage des sections les constituant sont à rainures et languettes multiples fractionnant les plans de collage. 10. Eléments, suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par des sections d'essences différentes. 11. Eléments, suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisés en ce que les plans d'assemblage entre les pièces formant les éléments profilés sont munis d'une couche d'interposition en un matériau de renforcement tel qu'une couche de fibres de verre, de fibres de carbone, de fils d'acier, etc..