Brevet FR2677574A1 — publié le 19921218

Dispositif de découpe à fil chaud. L'invention concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de découpe à chaud, du type à fil chaud, notamment pour la découpe de matériaux plastiques, et spécialement les matériaux d7 isolation. I1 convient, avant d'aborder les dispositions principales de l'invention, de rappeler les difficultés rencontrées à l'occasion de la mise en forme par découpe des matériaux en matière plastique tels que, entre autres matériaux, les mousses de polystyrène expansé ou extrudé. Dans de nombreux cas, et spécialement dans l'industrie du bâtiment, on est amené lors de la réalisation de travaux d'isolation, interne ou externe, à opérer des découpes dans des panneaux de dimensions normalisées, tels que les plaques formées d'un complexe plâtre-polystyrène. En effet, des découpes doivent être exécutées dans l'isolant (polystyrène) pour ajuster à des contours de formes diverses lesdites plaques. Jusqu'à ce jour on utilisait, pour effectuer ces découpes, des ou tils traditionnels du type scie égoïne, cordex de traçage et râpe "surform'. Ce mode de découpe et de mise en forme est long, imprécis et demande une grande habileté manuelle. De plus, quelle que soit l'habileté de l'exécutant, les plans de coupe présentent des stries de sciage donnant un aspect de surface irrégulier générant des alvéoles et des trous d'air qui influent défavorablement sur la qualité du pouvoir isolant desdites plaques. On est donc à la recherche d'un dispositif spécialement adapté à la découpe des plaques du type en question qui soit d'une mise en oeuvre simple et rapide sans détérioration des matériaux plastiques dont l'état de surface à la coupe garantisse le respect des normes d'isolation. L'invention a en conséquence pour but un dispositif du type en question qui permette, dans cette application spécifique, d'intégrer les différents paramètres et contraintes inhérents au découpage de telles plaques d'isolation. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de découpe permettant d'obtenir une forme complexe directement de découpe sans retouche d'ajustage et sans opération de rectification d'état de surface. Un autre but encore est de réaliser un dispositif de découpe universel adaptable aux différents standards de plaques disponibles sur le marché. L'invention concerne à cet effet un dispositif de découpe à chaud, du type à fil chaud, comprenant une armature en forme générale d'arc, équipée de préférence d'un élément de préhension pour le maniement du dispositif par l'utilisateur, et munie d'un fil de coupe tendu entre les extrémités de l'armature en forme d'arc, dispositif caractérisé en ce que les moyens de tension du fil de coupe sont constitués de deux vérins logés dans des paliers-guides disposés au voisinage des extrémités respectives d'une potence, lesdits vérins pouvant être montés soit, respectivement à déplacement libre en translation et à positions stationnaires réglables en translation à l'intérieur desdits paliers-guides, soit respectivement à déplacement libre en translation et à position stationnaire unique à l'intérieur desdits paliers-guides, l'un au moins des vérins présentant dans ce cas au moins une portion susceptible d:être entraînée en rotation. Suivant une caractéristique de l'invention, les moyens de tension du fil de coupe sont portés chacun par une potence réglable dépla çable le long du corps de l'armature en forme d'arc, afin de permettre un grand nombre de coupes quelles que soient les dimensions de l'élément à découper. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'un des vérins est un vérin mécanique à positions stationnaires réglables comprenant un axe fileté porté par un palier thermiquement isolant et non conducteur, l'autre vérin est un vérin à déplacements automatiques comprenant un axe à déplacements libres dans un palier thermiquement isolant et non conducteur, ledit axe coopérant avec un organe de rappel, chacun des axes des vérins étant susceptible d'être monté rotatif à l'intérieur desdits paliers-guides ou de la potence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit et des dessins joints, lesquels description et dessins sont donnés surtout à titre d'exemple. Dans les dessins La figure 1 représente une vue générale du disposés tif selon l'invention; la figure 2 représente en perspective, une vue de l'armature en forme d'arc du dispositif; la figure 3 représente en coupe, le moyen de réglage automatique du fil de coupe; la fi gure 4 représente en coupe, le moyen de réglage ma nuel de la tension du fil de coupe; la figure 5 re présente une vue de détail du mode d'insertion du fil de coupe sur les vérins; la figure 6 représente une schématisation des efforts exercés sur le fil de coupe du dispositif; la figure 7 représente en cou pe le vérin à déplacement automatique monté à rota tion à 11 intérieur du palier-guide; la figure 8 re présente une vue en perspective éclatée du vérin monté à pivotement sur la potence; la figure 9 re présente une vue simplifiée de l'ensemble du dispo sitif dans une position particulière où le fil de coupe est monté déporté par rapport au vérin. Se proposant de réaliser un dispositif selon l'invention, on lui fera comporter un dispositif de découpe à chaud, du type à fil chaud, comprenant une armature en forme d'arc rigide désignée par la référence générale 20 équipée d'un système de préhension 11. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, l'armature en forme d'arc 20 est constituée de deux potences 2 et 3 coulissant dans un corps 1 et pouvant être immobilisées par des vis de serrage 14. L'assemblage des éléments 1, 2 et 3 de l'arma turè forme un ensemble indéformable. Le dispositif présente ainsi les avantages d'être démontable pour son rangement éventuel et de s'adapter aux différents standards de plaque de largeur "L" disponibles sur le marché. Selon une variante possible, il pourra être avantageux de prévoir un moyen de réglage des potences 2 et 3 dans le sens transversal perpendiculaire à l'axe du fil de coupe de manière à adapter le dispositif aux différentes épaisseurs de plaque ou simplement un jeu de plusieurs potences en vue de changer celles-ci en fonction de la profondeur "h" nécessai re aux découpes à réaliser dans les matériaux plastiques. Dans une forme de réalisation simplifiée conforme à la figure 1, l'un des vérins désigné par 5 est un vérin mécanique à positions stationnaires réglables entre deux positions extrêmes de réglage, constitué par un axe fileté porté par un palier 9 thermiquement isolant et non conducteur. Cet axe comporte au voisinage de ses extrémités un épaulement et éventuellement une butée 13 de fin de course, ainsi qu'un écrou 7 de réglage de la position axiale qui permet d'obtenir l'effort continu nécessaire et suffisant pour la tension minimum du fil de coupe 10 par la compression de l'organe de rappel 6, et ce, quelles que soient les caractéristiques du fil de coupe 10 et son allongement. L'autre vérin est, par exemple, un vérin à déplacement automatique 4 coopérant avec un organe de rappel 6 exerçant une tension permanente continue réglable de manière telle que l'élongation du fil de coupe 10 soit compensée par les déplacements continus dudit vérin à déplacements automatiques 4 entre deux positions extrêmes. Ge vérin à déplacements automatiques 4 est constitué d'un axe à déplacements libres dans un palier thermiquement isolant et non conducteur 8. L'organe de rappel 6 est disposé coaxialement à cet axe entre un épaulement dudit axe et la face frontale du palier isolant 8. L'axe comporte au voisinage de l'une de ses extrémités une butée 12 de fin de course du type circlips'. Quant à l'organe de rappel 6, c'est de préférence un ressort de compression. Pour augmenter les possibilités de ce dispositif, les vérins sont de préférence montés à rotation à l'intérieur des paliers-guides ou à l'intérieur de la potence selon leur configuration. Ainsi, la figure 7 représente un exemple de réalisation d'un vérin du type décrit ci-dessus monté à rotation à l.'intérieur du palier-guide. Conformément à cette figure, lfaxe dudit vérin 4, qui en l'occurence est de nouveau un ve rin à déplacement automatique, est solidaire d'un manchon 18 équipé d'une couronne annulaire 19 de préférence dentée susceptible d'être entraînée en rotation au moyen d'un organe d'actionnement (non représenté).Cet organe d'actionnement mécanique ou électrique pourrait par exemple être constitué par un moteur électrique disposé sur ou dans la potence et act-ionné à partir d'un moyen d'alimentation continu ou temporaire disposé au voisinage du ports 1 de l'armature 20. Ledit manchon 18 est monté rotatif à l'intérieur du palier-guide 8 ou de la potence 2 au moyen par exemple d'un roulement à billes 23.Le vérin 4 est relié au manchon 18 par l'intermédiaire d'une pièce 21 telle qu'une clavette qui traverse suivant l'axe y1y un alésage de la couronne annulaire 19 du manchon 18 et pénètre dans une lumière longitudinale 22 portee par l'axe du vérin de telle sorte qu'elle solidarise en rotation le manchon 18 et le vérin tout en laissant libre le déplacement en translation du vérin par rapport au manchon 18. Bien évidemment, une configuration identique peut être envisagée avec un vérin mécanique du type décrit ci-dessus ou un vérin mécanique à position stationnaire unique, ledit vérin 5, entouré d'une gaine isolante 24, pouvant dans ce cas être directement monté à rotation sur la potence 3. De même, il est possible d'envisager une autre configuration indépendante du vérin utilisé, dans laquelle la portion du vérin susceptible d'être entraînée en rotation est constituée uniquement par la portion d'extrémité de l'axe formant vérin équipée de moyens de retenue du fil, celle-ci tournant indépendamment du reste de l'axe formant vérin. En référence aux figures 5 et 6, le fil de coupe 10 comporte à ses extrémités des éléments d'arrêt 15 et 16 qui permettent de l'installer entre les potences 2 et 3 de l'armature en forme d'arc 20 sur les vérins respectivement 4 et 5. La liaison ainsi constituée entre le fil de coupe 10 et lJélé- ment d'arrêt 15 ou 16 doit résister au moins à l'effort de tension T = Fto / 2 résultant de la force Ft de l'organe de rappel 6 à la température ambiante to. Pour éviter toute rupture intempestive de la liaison entre le fil de coupe 10 et les éléments d'arrêt 15 et 16, on impose que celle-ci doit résister à un effort de tension T égale à la force Fto exercée par l'organe de rappel 6 à la température ambiante to dans sa position de compression maximale soit - T : #.# adm. .d3 i 8.D = Fto adm. : contrainte de rupture admissible du re- sort d : diamètre d'une spire du ressort. D D : diamètre d'enroulement moyen du ressort. Fto : force de rappel du ressort dans sa posi tion de compression maximale à la tempé rature ambiante to du fil de coupe 10. D'autre part, on vérifiera la condition de tension minimum du fil de coupe 10 par la formule - f = T1.13 / 48 E.I de coupe 10 sous tension électrique. . E : module d'Young . I : moment d'inertie. . T1 : tension du fil de coupe (10) à la tempé rature t1. avec T1 = Fto - k. N (tl - to) . k : constante de raideur du ressort. . # : coefficient de dilatation linéaire = At = tl - to : variation de température du fil de coupe 10 sous tension électrique. Etc Fto : force maximale du ressort de compres sion à la température ambiante to. On comprend que cette disposition permet un réglage dynamique permanent en fonction des variations de température, qu'elles soient dues à un refroidissement par conduction avec le milieu à découper ou au réglage de l'intensité appliquée au fil de coupe. Dans un but d'interchangeabilité du fil de coupe 10, les vérins 4 et 5 comportent à une de leurs extrémités des ouvertures permettant d'engager et de retirer aisément le fil de coupe 10. Ces ouvertures sont conçues pour recevoir indifféremment les éléments d'arrêt 15 ou 16, ceux-ci pouvant être des sphères, des cylindres ou tout autre volume dans lequel est percé un orifice 17 de passage du fil de coupe 10. Ces éléments d'arrêt 15 ou 16 peuvent être articulés de manière, omnidirectionnelle à l'intérieur des ouvertures des vérins 4 et 5. De même, le fil de coupe 10 peut être monté déporté par rapport à au moins une des extrémités du vérin comme cela est représenté à la figure 9, au moyen d'un élément 26 qui dans ce cas comportera l'ouverture recevant l'élément d'arrêt 15 ou 16 défini ci-dessus. Grâce à cette forme de réalisation, il devient particulièrement aisé de découper des cônes ou toute autre forme complexe en alliant tabla fois les possibilités de rotation des vérins et de disposition du fil. il est à noter que, dans certains cas, pour éviter toute rupture intempestive du fil de coupe et l'utilisation d'un gabarit, il conviendra de monter les paliers-guides à pivotement à l'intérieur des potences conformément à la figure 8. Plusieurs formes de réalisation peuvent etre envisagées. En dtV'' nformement à la figure 8, ces paliers guides 8 ou 9 peuvent être par exemple équipés d'un pivot 25 venant se loger dans les orifices 27 portés par la potence 2 ou 3 de manière à permettre un débattement angulaire d'un angle 1.Ils peuvent également être montés à l t intérieur d'une pièce 28 comprenant un élément interne 29 mobile à I'intérieur de la pièce 28, 11 ensemble formant rotule, le débattement angulaire correspondant alors à l'angle c De même, il est possible d'envisager que les extrémités des vérins soient équipées de plusieurs fils de coupe montés déportés ou non. Enfin toute combinaison des différentes configurations décrites ci-dessus peut être envisagée. Le dispositif selon lrinvention est particulièrement destiné à la découpe des mousses de polystyrène expansé ou extrudé pour l'isolation thermique intérieure ou extérieure dans le domaine du bâtiment. Et plus globalement, tout type de matériaux plastiques découpables à chaud pour l'isolation parce qu'il permet d'obtenir une précision, une rapidité, une performance et une qualité d'exécution. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple d'application décrit et représenté ci-dessus pour lesquels on pourra prévoir d'autres applications. Ainsi, l'invention trouve d'autres utilisations dans les domaines suivants - Fabrication de planches à voile, - Fabrication de camions frigorifiques, - Isolation des coffres de volets roulants - Découpe de formes complexes pour réalisation de maquettes, de grandes dimensions. - Modelisme. REVENDICATIONS 1. Perfectionnements apportés au dispositif de découpe à chaud, du genre à fil chaud, comprenant une armature en forme générale d'arc (20), équipée de préférence d'un élément de préhension (lt) pour le maniement du dispositif par l'utilisateur, et munie d'un fil de coupe (10) tendu entre les extrémités de l'armature en forme d'arc, dispositif caractérisé en ce que les moyens de tension du fil de coupe (10) sont constitués de deux vérins logés dans des paliers-guides disposés au voisinage des extrémités respectives d'une potence (2,3), lesdits vérins pouvant être montés soit, respectivement à déplacement libre en translation et à positions stationnaires réglables en translation à l'tinté rieur desdits paliers-guides, soit respectivement à déplacement libre en translation et à position stationnaire unique à l'intérieur desdits paliers-guides, l'un au moins des vérins présentant dans ce cas au moins une portion susceptible d'être entraînée en rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion du vérin susceptible d'être entraînée en rotation est constituée par un axe fileté ou non. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe dudit vérin est solidaire d'un manchon (18) équipé d'une couronne annulaire (19) de préférence dentée susceptible d'être entraînée en rotation au moyen d'un organe d'actionnement, ledit manchon (18) étant monté rotatif à l'intérieur du palier-guide (8,9). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le vérin est relié au manchon (18) par l'intermédiaire d'une pièce (21) telle qu'une clavette qui traverse un alésage de la couronne annulaire (19) du manchon et pénètre dans une lumière longitudinale (22) portée par 11 axe du vérin de telle sorte qu'elle solidarise en rotation le manchon et le vérin tout en laissant libre le déplacement en translation du vérin par rapport au manchon. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le manchon (18) est monté mobile en rotation à l'intérieur du palier-guide au moyen d'un roulement à billes (23). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion du vérin susceptible d'être entraînée en rotation est constituée par la portion d'extrémité de l'axe formant vérin équipée de moyens de retenue du fil qui tourne indépendamment du reste de l'axe formant Vé- rin. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des vérins est un vérin mécanique réglable (5) logé dans un palier-guide (9) et organisé de manière à pouvoir occuper plusieurs positions stationnaires entre deux positions extrêmes de réglage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le vérin mécanique (5) à positions stationnaires réglables est constitué d'un axe fileté porté par un palier thermiquement isolant et non conducteur (9), cet axe comportant au voisinage de ses extrémités un épaulement et éventuellement une butée (13) de fin de course ainsi qu'un écrou (7) de réglage de la position axiale. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des vérins est un vérin à déplacement automatique (4) coopérant avec un organe de rappel (6) exerçant une tension permanente continue réglable de manière telle que l'élongation du fil de coupe (10) soit compensée par les déplacements continus dudit vérin à déplacements automatiques (4) entre deux positions extrêmes. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le vérin à déplacements automatiques (4) est constitué d'un axe à déplacements libres dans un palier thermiquement isolant et non conducteur (8), l'organe de rappel (6) étant disposé coaxialement à cet axe entre un épaulement dudit axe et la face frontale du palier isolant (8), cet axe comportant au voisinage de l'une de ses extrémités une butée (12) de fin de course du type "circlips", ledit organe de rappel (6) étant de préférence un ressort de compression. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les paliers-guides (8,9) sont montés à pivotement dans des logements (25) disposés au voisinage de l'extrémité de la potence (2,3). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les vérins (4) et (5) comportent à une de leurs extrémités une ouverture permettant de placer rapidement les éléments d'arrêt (15) et (16), ceux-ci pouvant être des sphères, des cylindres, ou tout autre volume dans lequel est percé au moins un orifice (17). 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le fil (10) estmonté déporté par rapport à au moins une des extrémités de l'un des vérins. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les extrémités des vérins sont équipéés de plusieurs fils de coupe (10). 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de tension du fil de coupe (10) sont portés chacun par une potence réglable respectivement (2) et (3) pouvant se déplacer le long du corps (1) de l'armature en forme d'arc (20) du dispositif.