Brevet FR2649929A1 — publié le 19910125

Poutre en caisson creuse en granite La présente invention concerne concerne des poutres en roche ignée. On sait depuis longtemps que les roches ignées sont extrêmement stables. Par exemple, le granite présente un coefficient de dilatation thermique très faible, et une résistance à la traction très élevée. En tant que tel, le granite et autres roches ignées ont été largement acceptés dans les domaines de la construction et de l'industrie o on a besoin d'un matériau de grande stabilité. En particulier, on a utilisé des poutres en granite pour fabriquer les surfaces de guidage de précision pour divers instruments dé précision tels que des machines de mesure de coordonnées et des machines de percage de plaquettes à circuits imprimés. Mais jusqu'ici, le granite ne s'est pas révélé comme étant un matériau totalement satisfaisant pour des telles utilisations, surtout en raison de son poids. Le granite est très dense et une poutre en granite pleine d'une dimension donnée est donc beaucoup plus lourde qu'une poutre creuse analogue en acier, en aluminium ou en céramique coulée. Les fabricants d'instruments de précision ont utilisé de plus en plus ces matériaux à la place du granite en raison des coûts de transport, des tolérances de contraintes et autres facteurs liés au poids qui sont-plus faibles. Cependant, ces matériaux se sont également révélés comme n'étant pas satisfaisants. Par exemple, les céramiques coulées présentent des propriétés de résistance à la traction et de dilatation thermique qui sont similaires à celles d'une roche ignée, mais elles sont en général beaucoup plus coûteuses. Par ailleurs, l'acier et l'aluminium possèdent des coefficients de dilatation thermique plus élevés. Une poutre en caisson creuse en roche ignée comprend deux blocs composants, dont le matériau en roche ignée de l'un au moins a été éliminé pour former une cavité intérieure. Quand la cavité est formée, les deux blocs composants sont collés l'un à l'autre de manière que la cavité intérieure se transforme en une cavité fermée dans ladite poutre en caisson, formant ainsi une poutre en caisson creuse. -2- Le procédé pour construire cette poutre en caisson comprend la formation d'au moins une surface plane sur chacun des deux blocs composants, chacune de ces surfaces planes présentant des dimensions identiques en vue de leur assemblage et de leur collage ultérieurs. Le matériau en roche ignée est alors éliminé de la surface plane de l'un ou de ces deux blocs composants de manière à y former au moins une cavité ouverte. L'épaisseur de la paroi de la cavité est déterminée par la quantité de matériau retirée du bloc composant. Ainsi, l'opérateur qui retire le matériau détermine l'épaisseur de la cavité au moment de la réalisation, cette épaisseur n'étant pas nécessairement uniforme - mais pouvant cependant l'être. Les deux blocs composants sont alors assemblés et collés l'un à l'autre le long des portions restantes non éliminées des surfaces planes, formant ainsi la poutre en caisson. Selon un autre aspect de l'invention, les deux blocs composants sont formés en subdivisant un unique bloc parent allongé dans une direction parallèle à l'axe longitudinal de ce bloc. Les surfaces planes dont on a besoin sont ainsi créées par la subdivision du bloc parent permettant d'obtenir les deux blocs composants. Selon un autre aspect encore de l'invention, la surface plane de l'un au moins des deux blocs composants est meulée de manière que subsiste une portion non éliminée, constituant une paroi ou gousset d'assemblage, disposée dans la cavité de manière à pouvoir être appliquée contre l'autre bloc composant lors du collage. Ce gousset d'assemblage augmente la résistance d'ensemble de la poutre en caisson quand elle a été collée. Selon un autre aspect encore de l'invention, on réalise plusieurs poutres en caisson à partir des deux blocs composants. Ce résnltat est atteint en éliminant le matériau en roche ignée de l'un au moins des blocs composants de manière à y constituer plusieurs cavités intérieures, chacune de ces cavités intérieures étant délimitée par des portions de séparation non éliminées présentant une épaisseur supérieure à celle de l'épaisseur prédéterminée des parois des cavités. Lorsque le matériau en roche ignée a été retiré, les blocs composants sont séparés en poutres en caisson respectives en les subdivisant longitudinalement approximativement au centre des portions de -3subdivision non éliminées pour former les premières sections de chacune d'une série de poutres en caisson. L'autre bloc composant est alors subdivisé longitudinalement de manière à former les secondes sections de la série de poutres en caisson. Les dimensions de chaque surface interfaciale des secondes sections sont alors sensiblement identiques à celles de la première section correspondante. Quand les blocs composants ont été subdivisés, les première et seconde sections respectives de la série de poutres en-caisson sont collées les unes aux autres le long de leurs surfaces interfaciales respectives. Un gousset d'assemblage peut être également prévu dans ce mode de réalisation de l'invention. Le système de fabrication de la poutre en caisson en roche ignée décrit ici permet d'obtenir des poutres de coût relativement bas et présentant ung stabilité intrinsèque et un poids réduits, comparables à ceux de poutres en céramique ou en métal. L'invention va maintenant être décrite plus en détail et de façon non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective montrant les composants d'une poutre en caisson en granite construite selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en perspective montrant une variante de la poutre en caisson de la figure 1, comprenant un gousset d'assemblage central; la figure 3 est une vue schématique montrant une manière pour former les ébauches du corps et de la partie supérieure des blocs composants de la figure 2; la figure 4 représente schématiquement l'opération de meulage pour former le corps du bloc à gousset d'assemblage de la figure 2; la figure 5 est une représentation schématique en perspective montrant la poutre en caisson en granite creuse terminée du mode de réalisation de la figure 2; et la figure 6 est une vue schématique en perspective montrant un système pour réaliser plusieurs poutres en caisson similaires à celle de la figure 2 à partir de blocs d'un seul tenant. Les techniques de fabrication décrites ci-dessous sont conçues spécifiquement pour être utilisées pour la fabrication de poutres en -4caisson en granite creuses prévues pour constituer les bras horizontaux de machines de mesure de coordonnées par exemple, en remplacement de la traverse en granite pleine de la machine de mesure de coordonnées Starrett RMS 1620-12 du catalogue Starrett No 28, pages 443-444, 2me édition, incorporé ici à titre de référence. Toutefois, le système est applicable à la fabrication de poutres en caisson destinées à d'autres applications. La figure I montre deux blocs allongés 1 et 2 en granite ou autre roche ignée. Le granite a été éliminé du centre du bloc composant 1 par meulage par exemple, ce qui permet de former une cavité centrale 3 entourée par des parois limites 4, 5 et 6 présentant chacune une épaisseur prédéterminée mais non nécessairement uniforme. Les portions non éliminées des surfaces planes 7, 8 du premier bloc composant dont soumises à un meulage de précision, ainsi que le c8té inférieur coopérant du second composant 2. Les régions de meulage de précision sont alors soumises à un sablage léger pour glacer les surfaces. Les deux surfaces sont ensuite collées en utilisant de l'époxy de forte résistance à la traction tel que le Plast No 67-A-83 disponible chez Fibre Plast Development Corporation. Les blocs composants 1, 2 peuvent provenir soit de blocs de granite séparés, soit d'un unique bloc parent. Dans ce dernier cas, le bloc parent doit être subdivisé, de préférence par une unique coupe à la scie, pour déterminer les surfaces planes des deux blocs composants. Le mode de réalisation préféré de la figure 2 diffère de celui décrit cidessus du fait qu'on laisse subsister dans la région centrale de la cavité intérieure du premier bloc composant 17 une région non meulée 20. La portion non meulée constitue un gousset d'assemblage ou paroi de renfort qui est soumise à un meulage de précision et à un sablage - comme les portions non meulées extérieures 21, 22 - et elle doit être coplanaire avec les portions non meulées extérieures 21, 22, c'est-à-dire dans le même plan de manière que lorsque le second bloc composant 18 est collé au premier 17, la paroi 20 soit collée par de l'époxy au second bloc composant 18 comme le sont les portions extérieures non éliminées par meulage 21, 22. Comme montré à la figure 3, un unique bloc parent d'un seul tenant -5 16 est subdivisé en une dalle plate 18 et en un corps 17 par découpe au moyen d'une lame de scie diamantée 30 (rotative ou rectiligne) sur une table de travail 34. Les cavités du bloc 17 formant le corps sont alors obtenues par une scie rotative diamantée ou une meule 36 comme montré à la figure 4. Le plan de rotation de la meule est parallèle à la longueur du bloc et aux parois limites et du gousset d'assemblage qui sont formées. Le bloc 17 est creusé en canal sur toute sa longueur d'une extrémité à l'autre en déplaçant la meule 36 sur la longueur du bloc mais en décalant le bloc latéralement vers une position o la coupe suivante par la meule reproduit la coupe précédente. Finalement, les surfaces coopérantes du bloc 17 et de la dalle 18 sont soumises à un meulage à plat de précision et sablées le long de leur interface d'origine. Le bloc 17 et la dalle 18 sont alors collés l'un à l'autre le long de leur interface d'origine pour former la poutre en caisson creuse en granite et à gousset d'assemblage 37 qui est montrée à la figure 5, des trous de montage 37a étant de préférence percés avant les étapes des figures 3 et 4 pour la fixation d'autres équipements destinés à une machine de mesure de coordonnées par exemple. Cependant, les trous peuvent être percés par la suite si on le désire. Lorsque la poutre a été traitée thermiquement, l'ensemble de cette poutre est soumis à un meulage de précision de surface et assemblé avec précision. Les dimensions du bloc de granite creux typique formé selon l'invention pour être utilisé dans la machine de mesure de coordonnées précédemment indiquée sont les suivantes: longueur 1 95,25 cm (37 1/2 pouces) largeur w 27,94 cm (11 pouces) hauteur h 8,02 cm (3 5/32 pouces) épaisseur de paroi 1,90 cm (0,75 pouce) épaisseur de la dalle 18 1,90 cm (0,75 pouce) Les parois et le gousset d'assemblage meulés du bloc 17 sont de préférence de même épaisseur que la dalle 18. Dans un autre mode de réalisation qui est illustré à la figure 6, on prépare plusieurs poutres en caisson, dans ce cas au nombre de trois, 41, 42, 43, à partir d'un unique bloc composant 38. Le granite - 6 - est éliminé des cavités centrales du bloc composant comme dans les modes de réalisation décrits précédemment, sauf que les portions de subdivision non éliminées 44 et 45 sont constituées par des portions non meulées de plus grande largeur que celle des autres portions non meulées (les goussets d'assemblage). Par exemple, si les goussets d'assemblage ont une épaisseur de 1,90 cm (0,75 pouce), les portions de subdivision ont une épaisseur de 3,81 cm (1,50 pouce) plus la saignée de la scie. Comme dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, toutes les surfaces interfaciales 46-52 sont soumises à un meulage de précision de manière à être coplanaires, puis sont ensuite sablées. Sur le second bloc composant 32, le côté inférieur (non montré) est également soumis à un meulage de précision à plat et sablé en vue de son collage. Les diverses poutres en caisson sont alors séparées par sciage approximativement dans le plan médian des portions de subdivision non éliminées. Voir les lignes en tiretés sur le bloc composant 38. De même, le second bloc composant 39 est subdivisé en secondes sections destinées aux poutres en caisson finales le long des lignes en tiretés montrées sur le bloc composant 39, les dimensions des secondes sections correspondant à l'identique à celles des premières sections respectives de l'ensemble de poutres en caisson. -7- REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser au moins une poutre en caisson (37) à partir d'au moins deux blocs composants allongés (2, 3; 17, 18) en roche ignée comprenant les étapes consistant à: former au moins une surface plane sur chacun desdits deux blocs composants au moins, lesdites au moins deux surfaces planes ayant-des dimensions identiques; éliminer le matériau en roche ignée de la surface plane de l'un au moins (3, 17) desdits composants de manière à former au moins une cavité ouverte dans ledit bloc composant, ladite cavité présentant des parois limites (4, 5, 6) d'épaisseur prédéterminée; et coller ensemble lesdits deux blocs composants le long des portions restantes non éliminées desdites surfaces planes de manière à former ladite poutre en caisson. 2. Procédé selon, la revendication 1, dans lequel lesdits deux blocs composants allongés sont formés en subdivisant un unique bloc parent allongé (16) parallèlement à un axe longitudinal dudit bloc parent de manière à former lesdits deux blocs composants (17, 18). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdites surfaces planes sont formées par la subdivision dudit bloc parent. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le bloc parent est de section uniforme. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit bloc parent est un bloc rectangulaire. 6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le bloc parent est subdivisé.en les deux blocs composants par sciage. 7. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le bloc parent est subdivisé en les deux blocs composants par une unique découpe à la scie. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau en roche ignée est éliminé de l'un seulement desdits deux blocs composants pour déterminer ladite cavité ouverte, ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à: éliminer ledit matériau en roche ignée de ladite surface plane dudit bloc composant (17) de manière que subsiste, en un endroit - 8 - quelconque de ladite cavité, une portion non éliminée constituant un gousset d'assemblage formant un support additionnel pour ledit autre bloc composant (18) après le collage, ce qui améliore la résistance d'ensemble de ladite poutre en caisson après le collage. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau en roche ignée est éliminé desdits deux blocs composants pour obtenir lesdites cavités ouvertes, ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à: éliminer ledit matériau en roche ignée desdites surfaces planes desdits deux blocs composants de manière que subsiste dans lesdites deux cavités des portions non éliminées constituant des parois ou goussets d'assemblage disposés dans lesdites cavités de manière à venir en contact le long de leur interface d'origine après le collage, augmentant ainsi la résistance d'ensemble de ladite poutre en caisson après le collage. 10. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape additionnelle consistant à percer des trous de montage (37a) soit dans le bloc soit dans la poutre en caisson finie pour en faciliter la fixation sur un autre objet. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élimination du matériau en roche ignée s'effectue sur une profondeur sensiblement uniforme. 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau en roche ignée est éliminé sur sensiblement la totalité de la longueur du bloc. 13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les surfaces planes desdits au moins deux blocs composants sont constituées par sciage. 14. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les surfaces planes desdits au moins deux blocs composants sont formées par d'uniques découpes à la scie. 15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élimination du matériau en roche ignée est effectuée par meulage. 16. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élimination du matériau en roche ignée est effectuée par une. meule (36) dont le plan 9- de rotation est parallèle audit axe longitudinal dudit bloc composant. 17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élimination du matériau en roche ignée est effectuée par une série de découpes successives à la meule. 18. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élimination du matériau en roche ignée est effectuée par meulage au moyen d'une meule sur une profondeur désirée, en déplaçant ledit bloc composant par rapport à ladite meule transversalement jusqu'à une position décalée et en répétant l'opération jusqu'à ce que ladite cavité soit complètement formée. 19. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'étape de meulage de précision et de sablage avant le collage desdites portions restantes du matériau en roche ignée non éliminées. 20. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits deux blocs composants sont des blocs rectangulaires. 21. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur prédéterminée desdites parois limites de ladite cavité est sensiblement uniforme. 22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel ladite épaisseur sensiblement uniforme des parois limites est d'environ 6,35 mm. 23. Procédé selon la revendication 1, dans lequel plusieurs poutres en caisson sont réalisées à partir desdits deux blocs composants (38, 39), procédé dans lequel l'étape consistant à: éliminer ledit matériau en roche ignée de l'un au moins desdits blocs composants (38) est réalisée de manière à constituer dans chacun desdits blocs composants plusieurs cavités intérieures séparées par des portions de subdivision (44, 45) non éliminées ayant une largeur supérieure à ladite épaisseur prédéterminée; et comprenant en-outre les étapes consistant à: subdiviser un premier bloc composant (38) longitudinalement approximativement au centre des portions de subdivision non éliminées (44, 45) pour former des premières sections de chacune d'une série de poutres en caisson; subdiviser un second bloc composant (39) longitudinalement de - 10 - manière à former les secondes sections de chacune de la série de poutres en caisson, les dimensions de chaque surface interfaciale desdites secondes sections étant sensiblement identiques à celles de ladite première section correspondante; et ladite étape de collage comprend le collage desdites première et seconde sections de chacune desdites poutres en caisson le long de leurs surfaces interfaciales respectives. 24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel le matériau en roche ignée n'est éliminé que de l'un desdits blocs composants pour constituer lesdites cavités ouvertes, ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à: éliminer ledit matériau en roche ignée de ladite surface plane dudit bloc composant de manière que subsiste en un endroit quelcoique desdites cavités une portion additionnelle constituant une paroi ou gousset d'assemblage (41, 42, 43) formant un support additionnel pour ladite seconde section de chaque poutre en caisson après le collage, améliorant ainsi la résistance d'ensemble de chaque poutre après collage. 25. Procédé selon la revendication 23, dans lequel le matériau en roche ignée est éliminé desdits deux blocs composants pour y déterminer des cavités ouvertes, ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à: éliminer ledit matériau en roche ignée desdites surfaces planes desdits deux blocs composants de manière qu'il subsiste dans leurs cavités des portions additionnelles constituant des parois ou goussets d'assemblage disposés, dans lesdites cavités desdits deux blocs composants, le long desdites surfaces interfaciales respectives après collage, augmentant ainsi la résistance d'ensemble de chacune desdites poutres en caisson résultantes après le collage. 26. Poutre en caisson en roche ignée, comprenant: deux blocs composants (2, 3) en roche ignée, la roche étant éliminée de l'un au moins (3) desdits blocs pour former une cavité et lesdits blocs comprenant des surfaces planes coopérantes formant une interface plane; et des moyens de collage pour faire adhérer les deux blocs composants - 11 - le long de ladite interface de manière à recouvrir ladite cavité pour former ladite poutre en caisson. 27. Poutre en caisson selon la revendication 26, dans laquelle lesdits deux blocs composants sont réalisés en subdivisant un unique bloc parent. 28. Poutre en caisson selon la revendication 27, dans laquelle le bloc parent est de section uniforme. 29. Poutre en caisson selon la revendication 26, dans laquelle des trous de montage (37a) y sont formés pour en faciliter la fixation sur un autre objet. 30. Poutre en caisson selon la revendication 26, dans laquelle lesdits deux blocs composants sont des blocs rectangulaires. 31. Poutre en caisson selon la revendication 26, dans laquelle l'épaisseur prédéterminée desdites parois limites de ladite cavité est sensiblement uniforme. 32. Poutre en caisson, comprenant un bloc d'un seul tenant de roche ignée de forme rectangulaire généralement allongée et comprenant deux canalisations rectangulaires ouvertes et courant sur la longueur dudit bloc subdivisé par une paroi ou gousset d'assemblage (20), et relié par des parois externes (21, 22) parallèles et de dimensions sensiblement identiques à celles de ladite paroi formant gousset d'assemblage, lesdites parois externes et les parois formant goussets d'assemblage comprenant des surfaces supérieures sensiblement coplanaires, une dalle rectangulaire allongée en roche ignée (18) étant collée auxdites surfaces supérieures des parois pour recouvrir lesdites canalisations. 33. Poutre selon la revendication 32, dans laquelle ledit bloc et ladite dalle sont de même largeur. 34. Poutre selon la revendication 32, dans laquelle ladite dalle et lesdites;parois sont de mêmes épaisseurs. 35. Poutre selon la revendication 34, dans laquelle l'épaisseur de fond formée par lesdites canalisations est la même que celle desdites parois et de ladite dalle.