Brevet FR2692760A1 — publié le 19931231

PROCEDE ET DISPOSITIF D'OBTENTION D'UNE PIECE EN MATERIAU TENDRE PROPRE A ETRE USINEE PAR TOURNAGE La présente invention concerne un procédé d'obtention d'une pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage, de même qu'un dispositif utile, notamment, pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention vise, également, la pièce (ou le corps) obtenue par ce procédé, qui donne accès à l'usinage par tournage de matériaux tendres. Le domaine de l'invention est celui du façonnage d'objets à caractère ornementa, décoratif et commercial, à partir d'une matière première constituée d'un matériau tendre à température ambiante. Par matériau tendre, on désigne, au sens de la présente invention, toutes matières présentant un caractère compact et cohésif à température ambiante, mais ayant une faible dureté. n s'agit généralement, mais non limitativement, de matières ayant une tempéature de fusion peu élevée telles que les matières grasses animales (beurre) ou végétales, le chocolat, les crèmes glacées et sorbets, les sucres, entre autres, pour ce qui concerne l'alimentaire, et auxquelles on peut rajouter les matières telles que les savons ou les cires. Dans le secteur industriel, les articles préparés à partir de tels matériaux tendres sont fabriqués en grande série par moulage. Dans le secteur artisanal, ces techniques de moulage sont beaucoup moins adaptées. En revanche, le tournage, connu notamment dans l'industrie du bois et des métaux, serait susceptible de permettre la réalisation d'objets à caractère décoratif et ornemental unique ou d'objets obtenus par recopie de gabarits, comme cela est également d'usage dans cette technique. Les problèmes inhérents à la nature tendre des matériaux du type chocolat, dans l'usinage par tournage, sont aisément imaginables. On peut citer, notamment, celui de la résistance aux efforts et aux contraintes imposés, d'une part, par le montage de la pièce à usiner entre la poupée d'entraînement et la contre poupée du tour et, d'autre part, par la rotation de la pièce à usiner lors du tournage. Les problèmes d'échauffement dus au contact de l'outil avec la pièce à usiner doivent également être pris en considération pour les matériaux tendres. L'un des objectifs essentiel de la présente invention est de surmonter les difficultés propres au tournage de matériaux tendres en proposant un procédé et un dispositif d'obtention d'une pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage, c'est-à-dire apte à résister aux contraintes et aux efforts imposés par cette technique d'usinage. Un autre objectif de l'invention est que ce procédé et ce dispositif soient de mise en oeuvre commode, rapide et économique. Ces objectifs et d'autres sont atteints par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé en ce qu'il consiste à mouler la pièce en matériau tendre sous la forme d'un solide de révolution en noyant, au moins partiellement, à l'intérieur de celui-ci, une ossature de tournage conçue de telle sorte qu'elle soit prise et immobilisée solidairement dans la masse de la pièce en matériau tendre. Parmi les dispositifs utiles, notamment pour la mise en oeuvre du susdit procédé, on préfère celui caractérisé en ce qu'il comprend - un moule conformé de telle sorte qu'il permette le façonnage d'un solide de révolution, - une ossature de tournage prévue pour être insérée à l'intérieur dudit moule de façon sensiblement coaxiale, - et des moyens de centrage de l'ossature de tournage dans le moule. Ce procédé et ce dispositif donnent accès à une pièce en matériau tendre, notament en chocolat, propre à être usinée par tournage, dont l'originalité est sa constitution par un solide de révolution, dans la masse duquel une ossature de tournage est noyée et prise solidairement, ladite ossature étant destinée à reprendre les efforts induits sur la pièce à tourner par le montage sur le tour et par le tournage en lui-même, et comportant au moins un élément de liaison avec le tour et au moins un moyen de solidarisation en rotation et en translation avec le solide de révolution en matériau tendre. De manière tout à fait avantageuse, il est ainsi possible de mettre en oeuvre un procédé de tournage consistant à monter la susdite pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, entre la poupée d'entraînement et la contre poupée du tour ou en cantilever sur la poupée d'entraînement du tour, à mettre en rotation ladite pièce et à l'usiner suivant la forme voulue à l'aide d'un outil approprié. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La Fig.1 est une vue schématique en perspective d'une première forme de réalisation de la pièce à tourner en matériau tendre suivant l'invention. La Fig. 2 est une vue en coupe suivant un plan parallèle au plan diamètral d'une forme de réalisation du dispositif selon l'invention d'obtention d'une pièce à tourner en matériau tendre. La Fig. 3 est une perspective schématique mettant en évidence un organe de centrage du dispositif de la Fig. 2. La Fig. 4 est une vue schématique de dessus d'un tour portant la première forme de réalisation de la pièce en matériau tendre à tourner selon l'invention. La Fig. 5 est une vue schématique en coupe transversale droite, selon la ligne V-V de la Flg. 4. La Fig. 6 est une vue schématique partielle de dessus d'une variante de réalisation d'un tour portant la deuxième forme de réalisation de la pièce en matériau tendre conforme à l'invention. La Fig. 7 est une vue schématique en perspective montrant le détail d'un exemple d'accouplement entre la poupée d'entraînement du tour et l'ossature de tournage de la pièce en matériau tendre à tourner. La Fig. 1 montre une première forme de réalisation d'une pièce 1 en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage. I1 s'agit d'un solide de révolution, plus précisément un cylindre 2, dans la masse duquel est noyée en partie une ossature de tournage 3 constituée par une tige centrale 4, de préférence en métal, présentant, dans cet exemple, une forme circulaire en section droite transversale. Cette tige 4 est coaxiale au cylindre 2 et comporte au moins un moyen de solidarisation et de contact de l'ossature de tournage 3 avec le cylindre 2, constitué, en l'espèce, par deus flasques 5, 6 se présentant sous la forme de deux plaques rectangulaires, alésées en leur centre, et de dimensions telles que leurs diagonales soient, de préférence, de longueur inférieure au diamètre du cylindre 2. Ces flasques 5 et 6, montrés également à la Fig. 2, sont emmanchés par leur alésage médian sur la tige centrale 4 de l'ossature de tournage 3. En référence à la Fig. 2, l'un des flasques 5 est disposé sur la moitié supérieure de la tige 4, de préférence sur la partie d'extrémité de ladite tige 4, tandis que l'autre 6 est situé dans la moitié inférieure de la tige 4, de préférence au voisinage de la zone d'extrémité de ladite tige 4. Les flasques 5, 6 sont bloqués, relativement à la tige 4, en position axiale et angulaire, à l'aide de tous moyens appropriés et connus en soi non représentés sur le dessin, tels qu'une vis pointeau. Les flasques 5, 6 sont donc réversiblement immobilisés en position axiale et angulaire par rapport à la tige 4, de sorte que tout réglage soit rendu possible. Suivant une disposition avantageuse de la présente invention, au moins l'une des faces diamètrales, d'au moins l'un des flasques 5, 6, formant surface de contact et de solidarisation avec le matériau tendre constituant le cylindre 2, est pourvue de dents 7, aptes à améliorer la cohésion et la solidarisation axiale et en rotation entre l'ossature de tournage 3 et le cylindre en matériau tendre 2. Comme cela apparaît sur la réalisation préférentielle montrée à la Fig. 2, ce sont les faces en regard des flasques 5, 6 qui comportent des dents 7. Comme cela ressort des Fig. 1 et 2, la tige centrale 4 de l'ossature de tournage 3 comporte deux extrémités 8, 9 respectivement supérieure et inférieure en référence à la Fig. 2, destinées à faire fonction d'éléments d'accouplement avec la poupée d'entraînement du tour, pour ce qui concerne l'extrémité supérieure 8et avec la contre poupée du tour, pour ce qui concerne l'extrémité inférieure 9. Dans cet exemple, l'extrémité supérieure 8 est saillante par rapport à la face diamètrale correspondante du cylindre 2 et présente une conformation d'accouplement avec le tour du type mâle. L'extrémité inférieure 9 est affleurante avec la face diamètrale correspondante du cylindre 2 et présente une conformation d'accouplement avec le tour du type femelle. Il va de soi qu'une telle disposition structurelle pour les éléments d'accouplement ou extrémités 8 et 9 de l'ossature de tournage 3 n'est nullement limitative. Toutes les variantes sont possibles. La Fig. 2 montre le dispositif 10 conforme à l'invention, d'obtention d'une pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage. Ce dispositif 10 comprend un moule 11, l'ossature de tournage 3, décrite ci-dessus, et des moyens 12 de centrage de l'ossature de tournage 3 dans le moule 11. Le moule 11 est constitué par un corps cylindrique formé d'une paroi latérale 13, d'un fond 14 se présentant ici sous la forme d'une platine dans laquelle vient se loger, de façon amovible, la paroi latérale 13 par l'intermédiaire de ses bords inférieurs, et d'une face supérieure ouverte 15 délimitée par les bords supérieurs de la paroi 13. Les faces internes de la paroi latérale 13 et du fond 14 sont de préférence revêtues d'un film 16 prévu pour faciliter le démoulage de la pièce à tourner 1. Ce revêtement de démoulage peut, par exemple, être constitué par tous films à base de polymère thermoplastique, du type polychlorure de vynile, polypropylène, polystyrène ... Comme cela ressort de la Fig. 2, l'ossature de tournage 3 est disposée à l'intérieur du moule 11 dans une position telle que la tige 4 soit coaxiale au moule 11. Le centrage et le maintien de l'ossature 3 dans une telle position sont assurés par les moyens 12. Ceux-ci sont constitués, d'une part, par un ergot 17 localisé dans la partie inférieure du moule 11 et par un élément de centrage ajouré 18, localisé dans la partie supérieure dudit moule 11. L'ergot 17 est disposé dans l'axe du moule 11 et au centre de la face interne du fond 14. Il est conçu de telle sorte qu'il puisse s'encastrer dans un logement de forme complémentaire, non référencé, ménagé à l'extrémité correspondante 9 de la tige centrale 4 de l'ossature de tournage 3. L'élément de centrage ajouré 18, représenté en détail à la Fig. 3, est conçu pour pouvoir être emmanché de façon amovible, autour de la tige centrale 4 entre le flasque supérieur 5 et l'extrémité supérieure 8 de ladite tige 4, et pour coopérer avec les bords supérieurs de la paroi latérale 13 du moule 11 délimitant la face supérieure ouverte 14, de manière à assurer la coaxialité du moule et de la tige au cours du moulage. Dans l'exemple représenté aux Fig. 2 et 3, cet élément de centrage ajouré est constitué par une étoile de centrage 18 à moins deux branches, en l'espèce trois branches 19, ayant chacune une longueur sensiblement égale au rayon de la face supérieure ouverte 14, lesdites branches 19 étant réunies au niveau de leurs extrémités centrales par une couronne 20 pourvue d'un alésage permettant l'emmanchage de l'étoile 18 sur l'extrémité supérieure 8 de la tige 4. Une fois l'ossature de tournage 2 introduite à l'intérieur du moule 11 et centrée au niveau de sa partie inférieure par l'intermédiaire des moyens de centrage 12, 15, le moyen ou l'étoile de centrage 18 est engagée sur l'extrémité supérieure 8 de la tige 4, en saillie vers l'extérieur par rapport à la face ouverte 14 et les extrémités périphériques 19a des branches 19 se logent dans une mortaise annulaire 21 ménagée à l'intérieur des bords supérieurs de la paroi latérale 13. L'ossature de tournage 3 est ainsi placée et maintenue en position coaxiale au moule pendant toute la durée du moulage. Suivant une variante, les branches 19 peuvent éventuellement être reliées entre elles au niveau de leurs extrémités périphériques 20, par un cerclage. Le procédé d'obtention d'une pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usiné par tournage peut être mis en oeuvre à l'aide du dispositif décrit ci-dessus. n consiste à: - éventuellement, habiller les faces internes de la (ou des) paroi(s) et du fond d'un moule avec un revêtementdestiné à faciliter le démoulage, - disposer l'ossature de tournage à l'intérieur du moule en mettant en oeuvre des moyens de centrage, de manière à disposer ladite ossature coaxialement au moule, - à verser un fondu de matériau tendre dans le moule , en quantité telle que l'ossature soit en partie immergée, - éventuellement, à agiter le moule rempli de fondu, de façon à assurer une répartition homogène de celui-ci à l'intérieur du moule, - à laisser refroidir jusqu'à solidification, - et à démouler le solide de révolution, emprisonnant et solidarisé à l'ossature de tournage. La pièce 1 en matériau tendre obtenue peut alors être montée sur le tour 22, comme représenté aux Fig. 4 et 5, puis être soumise à un usinage par tournage. Le tour 22 est d'un type connu en soi et couramment employé. I1 comprend un bâti ou châssis 23, de forme générale rectangulaire, supportant un bloc 24 d'entraînement en rotation disposé à l'une de ses extrémités et un ensemble de contre pointe 25 situé à l'autre extrémité du bâti ou châssis 23. L'un des bords longitudinaux (non référencé) dudit châssis 23 est solidaire de deux rails 26, parallèles entre eux et montés orthogonalement par rapport audit bord longitudinal. Ces deux rails 26 supportent un porte-outils 27, parallèle au bord longitudinal considéré du châssis 23 et monté coulissant sur les rails 26, de façon à permettre le réglage de sa position relative par rapport à l'axe du tour 22. Le porte-outils 27 peut être bloqué dans une position donnée à l'aide de deux colliers 28 ou mâchoires manoeuvrables par des mollettes à vis non référencées, et coopérant chacun avec un rail 26. n est prévu également une plaque de protection 29, monté parallèle au châssis 23, sur chacune des extrémités des rails 26 opposés au bâti 23. Le bloc d'entraînement en rotation 24 comprend un organe moteur 30 entraînant une poupée 31, prévue pour être accouplée avec la pièce en matériau tendre 1 à usiner, par l'intermédiaire de l'élément d'accouplement 8 de l'ossature de tournage 3. L'ensemble de contre pointe 25 comprend une contre poupée 32 déplaçable en translation axiale d'un système de manettes à vis 33. La contre poupée 32 est prévue pour coopérer avec l'extrémité 9 de la tige 4 de l'ossature de tournage 3, de façon à assurer l'étreinte de la pièce 1 en matériau tendre à usiner entre le bloc d'entraînement 24 et l'ensemble de contre pointe 25, ainsi que la solidarisation en rotation de ladite pièce 1 avec la poupée d'entraînement 31. La contre poupée est en butée contre l'ossature de tournage 3, et n' est pas solidaire de celle-ci. Grâce aux dispositions suivant l'invention, la pièce en matériau tendre à usiner 1 peut ainsi être aisément montée sur le tour 22 et les efforts imposés par l'étreinte poupée d'entraînement 31-contre poupée 32 et par la mise en rotation. Les inconvénients relatifs à la nature tendre du matériau à usiner sont donc supprimés. Le procédé de tournage, constituant également l'un des objets de la présente invention, consiste à monter la pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, entre la poupée d'entraînement 31 et la contre poupée 32 du tour 22, puis à mettre en rotation ladite pièce 1 et, enfin, à l'usiner selon la forme voulue à l'aide d'un outil approprié, et en prenant appui sur le porte-outils 27. Les Fig. 6 et 7 font référence à une deuxième forme de réalisation de l'objet de l'invention. Par souci de clarté, les mêmes références que précédemment seront utilisées pour désigner les mêmes éléments. La pièce 1 en matériau tendre propre à être usinée par tournage, se présente sous la forme d'un cylindre 2 dans lequel est noyée une ossature de tournage 3 comprenant une tige centrale 4 dont l'une des extrémités 8 constitue l'élément de liaison ou d'accouplement avec la poupée d'entraînement 31 appartenant au bloc moteur 24 du tour 22, et dont l'autre extrémité 9 prise dans la masse du cylindre 2 présente un moyen de solidarisation et de contact entre l'ossature 3 et le cylindre 2 constitué par un flasque 5 pourvu de dents 7 sur l'une de ses faces. Dans ce cas de figure, l'élément de liaison 8 ou extrémité de la tige 4 présente une conformation d'accouplement du type mâle. I1 est destiné à être introduit dans les mors 32 d'un mandrin constituant la poupée d'entraînement 31. Après verrouillage dudit mandrin, l'ossature de tournage 3 est rendue solidaire en rotation et en translation de la poupée d'entraînement 31 (Fig. 7). Dans cette disposition particulière, le tour 22 est équipé d'un support porte-outils 34 constitué par un poteau 35 monté sur le châssis 23 suivant une direction verticale et dont l'extrémité supérieure est conformée de manière pouvoir guider en translation une plaque ajourée 36, rendue solidaire à l'une de ses extrémités d'un plateau porte-outils 37. La plaque ajourée 36 est susceptible d'être déplacé en rotation autour de l'axe du poteau 35 et en translation par rapport au poteau 33 dans les limites imposées par sa fenêtre 38. Ce support porte-outils 34 est disposé entre la face diamètrale de la pièce cylindrique 1 à usiner et la poupée d'entraînement 31. fi permet de procéder à l'usinage de ladite face diamètrale à l'aide d'un outil approprié. Le dispositif et le procédé d'obtention de cette pièce en matériau tendre 1, conformes à la deuxième forme de réalisation de l'invention, sont identiques à ceux décrits précédemment. L'invention se révèle être particulièrement bien adaptée au tournage de solides de révolution en chocolat. Dans ce cas, on choisira de préférence, une vitesse de rotation du tour comprise entre 20 et 400 tours par minute. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Procédé d'obtention d'une pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage, caractérisé en ce qu'il consiste à mouler la pièce sous la forme d'un solide de révolution en noyant au moins partiellement, à l'intérieur de celui-ci, une ossature de tournage, conçue de telle sorte qu'elle soit prise et immobilisée solidairement dans la masse de la pièce en matériau tendre. 2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que: - éventuellement, on habille les faces internes de la (ou des) paroi(s) (13) et du fond (14) d'un moule (11) avec un revêtement (16) destiné à faciliter le démoulage, - on dispose l'ossature de tournage (3) à l'intérieur du moule (11) en mettant en oeuvre des moyens de centrage (12), de manière à disposer ladite ossature coaxialement au moule (11), - on verse un fondu de matériau tendre dans le moule (11), en quantité telle que l'ossature (3) soit au moins en partie immergée, - éventuellement, on agite le moule (11) rempli de fondu, de façon à assurer une répartition homogène de celui-ci à l'intérieur du moule, - on laisse refroidir jusqu'à solidification, - et on démoule le solide de révolution (2), emprisonnant et solidarisé à l'ossature de tournage (3), 3 - Dispositif utile notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend: - un moule (11) conformé de telle sorte qu'il permette le façonnage d'un solide de révolution (2), - une ossature de tournage (3) prévue pour être insérée à l'intérieur dudit moule (11), de façon sensiblement coaxiale, - et des moyens de centrage (12) de l'ossature de tournage (3) dans le moule (11). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moule (11) est constitué par un corps creux, de préférence cylindrique, comportant au moins une paroi latérale (13) et un fond (14) dont les faces internes sont, de préférence, pourvues d'un revêtement de démoulage, et une face supérieure ouverte (15), caractérisé en ce que l'ossature de tournage (3) comprend une tige centrale (4) équipée d'au moins un flasque (5, 6) présentant des surfaces de contact et de solidarisation avec le matériau tendre formant la pièce à tourner, ladite tige (4) étant apte à coopérer avec les moyens de centrage (12) disposés, d'une part, au voisinage du fond du moule et, d'autre part, au voisinage de la face supérieure ouverte (15), les deux extrémités (8, 9) de la tige (4) étant prévues pour assurer la fonction d'élément mâle ou femelle d'accouplement avec le tour. 5 - Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le flasque (5, 6) est une plaque emmanchée par son alésage sur la tige centrale (4) et dont la position axiale et angulaire par rapport à ladite tige (4) est, de préférence, réglable. 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux flasques (5, 6) , l'un étant disposé sur la moitié inférieure et l'autre sur la moitié supérieure de la tige (4). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens de centrage (12) de l'ossature de tournage (3) comprennent: - un ergot (17) disposé dans l'axe du moule (11) et au centre de la face interne du fond (14), et prévu pour s'encastrer dans un logement de forme complémentaire ménagé à l'extrémité correspondante (9) de la tige centrale (4), - et un élément de centrage (18) ajouré monté sur la tige centrale (4) entre le flasque supérieur (5) et l'extrémité supérieure (8) de ladite tige (4), et prévu pour coopérer avec les bords de la paroi (13) du moule (11) délimitant la face supérieure ouverte (15), de manière à assurer la coaxialité du moule (11) et de la tige (4) au cours du moulage, ledit élément (18) étant, de préférence, constitué par une étoile de centrage à au moins deux branches (19) réunies ou non entre elles à leur périphérie et de longueur sensiblement égale au rayon de la face supérieure ouverte (15). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le (ou les) flasque(s) (5, 6) est pourvu, sur au moins l'une de ses faces, d'au moins une dent (7) apte à améliorer la cohésion entre l'ossature de tournage (3) et le matériau tendre. 9 - Pièce en matériau tendre, notamment en chocolat, propre à être usinée par tournage, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un solide de révolution (2) dans la masse duquel une ossature de tournage (3) est noyée et prise solidairement, ladite ossature (3) étant destinée à reprendre les efforts induits sur la pièce (1) à tourner par le montage sur le tour et par le tournage en lui-même et comportant au moins un élément de liaison (8, 9) avec le tour et au moins un moyen (5, 6) de solidarisation en rotation et en translation avec le solide de révolution (2) en matériau tendre. 10 - Procédé de tournage caractérisé en ce qu'il consiste à monter la pièce (1) en matériau tendre, notamment en chocolat, obtenue par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, notamment à l'aide du dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, entre la poupée d'entraînement (31) et la contre poupée (32) du tour (22) ou en cantilever sur la poupée d'entraînement (31), à mettre en rotation ladite pièce (1) et à l'usiner suivant la forme voulue à l'aide d'un outil approprié. 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour du chocolat et en ce que la vitesse de rotation est choisie entre 20 et 400 tours/minute.