Brevet FR2700290A1 — publié le 19940713

Le domaine technique de l'invention est celui des machines agissant sur les matériaux par enlèvement mécanique de la matière afin de leur donner la forme requise pour leur utilisation. Dlune manière restrictive, non limitative du domaine d'application de l'invention, le premier domaine pratique de l'invention est celui du taillage des lauzes, pierres plates et ardoises épaisses ou minces. Dans l'état antérieur de la technique les pierres plates sont taillées par choc au marteau à la main ou par sciage au fil diamanté ou au disque de carbure. La taille manuelle traditionnelle est fastidieuse en travail continu et sa productivité dépend des matériaux de base. Le taux de rebut ou de casse varie de 1 à à plus de 9 $ selon le type du schiste ou de la pierre. Certains schistes durs, ardoises épaisses sont réputés intaillables et ne peuvent être utilisés dans des ensembles ordonnés tels qu'une couverture malgré leurs qualités intrinsèques. Le sciage ne donne que des coupes droites et planes, avec des surfaces de coupe trop régulières et trop marquées à la fois, ce qui nuit beaucoup à l'esthétique traditionnelle de la lauze. L'absence de taille en arrondi ou en écusson oblige à reprendre les lauzes et ardoises sciées par taille manuelle avec des risques de casse plus ou moins importants selon les matériaux. Par analogie à la sculpture et au travail des pierres de taille, des essais de taille de lauzes au burin pneumatique ont été entrepris et se sont soldés par des résultats décevants. L'invention mécanise le choc sans rebond sur la lauze du marteau du couvreur-tailleur de lauzes. L'énergie cinétique absorbée lors du choc est prélevée sur l'énergie cinétique de rotation d'un disque relativement lourd porteur à sa périphérie d'organes de frappe. Les caractéristiques de l'invention résident dans la constitution et ia:liàison des organes de frappe sur le disque, dans les systèmes de présentation de la lauze et dans l'agencement des divers éléments de base-- et des auxiliaires - les organes de frappe ont une pointe de frappe en matériau extra dur, tel le carbure de tungstène, inserrée dans un matériau résistant. Ces organes doivent pouvoir tourner librement dans leur logement pour équilibrer leur usure, sans flottement.Ceci est obtenu par la combinaison d'un centrage cylindrique de maintien d'une surface conique d'appui reprenant la réaction du choc et de goupilles élastiques; la forme des pointes ou des dents permet la spécificité de leur emploi à la taille grossière, à la finition, au chanfreinage et aux matériaux (dureté et épaisseur) - le disque en alliage métallique ou en acier à haute résistance mécanique porte en périphérie les logements des organes de frappe; il est fixé sur l'arbre par un couplage à serrage conique pour une meilleure répartition des contraintes sur l'arbre et sur le disque lors de chaque choc - le support de la lauze est règlable en position angulaire pour adapter l'angle de frappe au matériau et à l'opération en cours (taille grossière, chanfreinage...) - la machine est équipée avantageusement d'un plateau coulissant facilitant le déplacement des lauzes sur le plan de travail; certaines pesant une dizaine de kilogrammes - la machine~est entrainée par une motorisation à vitesse règlable et/ou variable - la machine permet également grâce à des auxiliaires (brosse circulaire, perceuse-perforatrice) le perçage de la lauze et son brossage pour enlever des éclats de taille ou les mousses lors d'une rénovation de toiture. Les figures 1 à 11 présentées dans les 6 planches mettent en évidence les spécificités de réalisations selon l'invention. - La figure 1 schématise la frappe d'un'marteau sur une pierre plate. --La figure 2 schématise une frappe d'un organe fixé en périphérie d'un disque. - Les figures 3a et 3b présentent un organe de frappe à symétrie axiale situé en périphérie d'un disque. - Les figures 4a et 4b schématisent un organe de frappe situé sur la face d'un disque sur la couronne extérieure. - Les figures 5a - 5b et 5c - 6a - 6b présentent des logements d'organe de frappe en positions obliques diverses, situés vers l'extérieur d'un disque. - Les figures 7a et 7b schématisent un disque équipé de 2 paires d'organes de frappe, une paire en périphérie et l'autre paire sur la face du disque, en extérieur. - La figure 8 détaille un organe de frappe et sa fixation dans son logement. - La figure 9 est une présentation générale d'une machine réalisée selon l'invention - La figure 10 présente l'implantation de deux auxiliaires de perçage et de brossage. - La figure il présente l'adaptation d'un disque selon les figures 7a et 7b. La figure 1 schématise une lauze ou ardoise 3, matériau en feuilles adhérentes obtenues par clivage lors de l'extraction en carrière, la dite lauze 3 est posée, maintenue sur support 1 rigide, pour recevoir le choc du marteau 2' selon la direction 7 (ou flèches ). La cassure va s'effectuer dans la zone des traits interrompus 31. Lc. 2' de la figure l est remplacé dans les figures 2 et 3a par un organe de frappe 2 en matériau très dur et très résistant au choc, de forme plate, figure 2, ou en pointe conique, fig; 3a , - L'organe de frappe est fixé rigidement sur un logement 21, excroissance en périphérie d'un disque 4 d'axe 5. Le disque est entrainé en rotation autour de l'axe 5 et à chaque passage de l'organe 2 au droit du support t, il y a un enlèvement de matière d'une lauze 3 posée avec débordement sur le support 1. Cette t15 ze est maintenue à la main à plat sur le support 1. Elle est déplacée manuellement en glissant sur le support pour un enlèvement successif de matière et assurer ainsi la taille. Le mouvement de la lauze pendant la taille est sensiblement parallèle à l'axe 5 pour une taille droite. Les figures 3a et 3b présentent le cas d'une réalisation avec un logement 22, en périphérie du disque 4, tel que l'organe de frappe 2 puisse tourner autour d'un axe 8 perpendiculaire à l'axe 5. L'axe tourne si- l'écrou de fixation est immobilisé en rotation sur la partie filetée par un dispositif connu de l'homme de l'art, l'immobilisation assurant un jeu axial et la tige de l'organe de frappe ayant un jeu radial dans son logement 22. La frappe sur la lauze avancée d'un pas après chaque frappe, ne se produit pas d'une façon symétrique sur la pointe arrondie 2. Sans rotation de l'organe de frappe, il y aurait une usure prépondérante sur la partie la plus éloignée de l'axe 5 et la plus proche du support 1. La rotation de l'organe de frappe 2 est assuré par les vibrations dues aux chocs et par la force d'inertie de rotation. Les figures 4a et 4b présentent le cas d'une réalisation où le logement 23 de l'organe de frappe 2 est disposé sur la face du disque 6, vers sa périphérie. Le support 1 est alors parallèle au disque et le mouvement de la lauze lors de sa taille est perpendiculaire à l'axe 5 pour une taille droite. Les figures 5a b etSc présentent le cas de réalisations où l'axe 8 de l'organe de frappe dans son logement 24 est oblique. Ce sont des variantes du dispositif selon les figures 3a et 3b à logements en périphérie du disque. La pointe 2 de l'organe de frappe est mieux sollicitée lors du choc, ce qui améliore l'efficacité et réduit l'usure. Les figures 6a et 6b présentent le cas de réalisation où l'axe 8 est également oblique par rapport à l'axe 5. C'est une variante du dispositif. selon les figures 4a et 4b, avec les mêmes avantages relatif à l'organe de frappe que dans les cas des figures 5a b etc. Les figures 7a et 7b présentent un disque 4 équipé d'une part de 2 organes de frappe selon les figures 3a et 3b pour la fixation tournante et selon la figure 2 pour la forme de la pointe ou de la dent en matériau extra dur, les dits 2 organes sont dans les logements 22 en position opposée en périphérie du disque, et d'autre part de 2 organes de frappe selon les figures 6a - 6b , fixés dans les logements 23 tout en restant libres en rotation autour de leur axe 8, les dits logements 23 traversant le disque 4 et sortant sur la même face extérieure du disque. La figure 8 présente une réalisation détaillée de la fixation d'un organe de frappe 2 sur le disque 4 au niveau du logement périphérique 22. L'organe de frappe est constitué d'une pointe en matériau extra-dur tel le carbure de tungstène, la dite pointe 2 est emmanchée à force dans un corps 26 à symétrie axiale d'axe 8. Le corps 26 est centréssdans le logement 22, axialement avec jeu radial, et par la surface d'appui conique 27 qui centre les pièces de façon précise et surtout qui transmet les efforts et les contraintes à chaque choc. Le corps 26 est retenu par 2 goupilles 28 fendues axialement, la fente des goupilles étant dirigée vers l'axe 5 comme laVfigure de façon qu'elles puissent réagir également comme des ressorts de compression lors d'une sollicitation dans la direction de l'axe 8. Les goupilles sont montées légèrement serrées dans le logement 22. Il y a un jeu axial de l'ordre de 0,5 à t mm entre les goupilles et la collerette arrière du corps 26.Ce jeu et le jeu radial permettent une libre rotation sous l'action des vibrations et des chocs et sous l'action manuelle de l'opérateur qui en fin de journée, à l'arrêt, fait jouer le corps 26 dans le logement 22 de façon à éliminer las poussière de pierre accumulées à l'intérieur et qui pourraient bloquer la rotation de l'organe de frappe. Les flèches 7 indiquent la direction du mouvement de la pointe 2 de l'organe de frappe lors du mouvement de rotation du disque. Le support de la lauze peut être fixe 1 et lié au bati de la machine ou etre règlable en inclinaison 10 avant d'être fixé au bati. Les 2 positions mettent en évidence la possibilité de frapper la lauze selon un angle obtus 1 ou aigu 10. Ces deux angles et leurs intermédiaires permettent d'adapter la machine à différents matériaux (schistes, pierres calcaires) (basalte, granit prédécoupé en plaques, ardoises...) et à diffe'rents types de taille. La figure 9 présente en perspective une machine réalisée selon des caractéris -tiques de l'invention, les constituants internes principaux étant sortis en éclaté . La plaque support t est fixée soudée sur le bati 15 de la machine. Le support 1 a un évidement entre les 2 butées 11 pour permettre le libre passage de l'organe de frappe 2. Le disque 4 tourne dans un logement délimite': par un carter 12, en tole de forte épaisseur pouvant résister au bris accidentel d'un organe de frappe ou de son logement 22, les morceaux étant projetés violemment contre le carter. La protection de l'opérateur similaire à celle utilisée sur les tourets à vneuler n'est pas représentée sur la figure. La machine est équipée d'un plateau 16 coulissant sur des rails 17 grace à des roulettes 18.Certaines lauze épaisses (40 mm) et de-grande taille pèsent une dizaine de kilogrammes, ce qui rend l'utilisation du chariot indispensable. L'éclaté présente sortis de la machine le disque 4 équipé en périphérie de 2 logements 22 supportants 2 organes de frappe 2. L'axe 5 symbolisé par son trait d'axe estrelié au bati 15 par 2 paliers 51. L'entrainement du disque est assuré par un moteur électrique 52 portant une poulie53 conjuguée à l'aide d'une courroie à la poulie 54 fixée sur l'arbre 5. Le changement des poulies et de leur rapport de réduction lié à un changement éventuel de courroie et à un glissement du moteur sur une semelle de fixation classique pour ajuster la tension de la courroie, permettent d'obtenir différentes vitesses de rotation à partir d'un moteur à vitesse fixe. Les vitesses finales les mieux adaptées aux differentes lauzes, ardoises et pierres plates varient entre 600 t/minute et 2000 t/minute. L'utilisation de courroie simple ou multiple dans le système de transmission est important car il absorbe par glissement une grande partie de la variation instantanée de la vitesse de rotation au moment du choc, protégeant le moteur et ses roulements internes. Le carter épais 12 a sa partie supérieure 13 sensiblement horizontale équipée de fixations destinées au montage d'un ensemble plateau-colonne à coulissement pour perforateur pneumatique ou perçeuse. Le carter 11 est équipé de 2 lumières 14 pour la fixation du support incliné 10 de la figure 8 La figure 10 présente un plateau-colonne 9 , fixé sur le plan 13, le perforateur du commerce étant rapporté sur l'ensemble, le perforateur est utilisé pour percer la lauze ou l'ardoise pour permettre sa fixation. Cette figure 10 présente un équipement optionnel indispensable en rénovation de ccuverture, à savoir une brosse 19, protégée par un carter 19' amovible, la dite brosse 19 étant fixée en bout de l'arbre 5.Dans une réalisation privilégiée de l'invention le carter 19' est escamoté en appuyant sur une pédale, positionnée sur le coté de la machine de façon telle qu'en maintenant le pied sur la pédale l'opérateur ne peut en même temps être devant le disque pour la taille. Un ressort de rappel ramène le carter 19' à sa position fermée. Dans une autre réalisation le carter 19' est lié à un écran mobile placé devant le disque 2 au niveau de la fenêtre Il de façon telle que l'ouverture de 19' entraine l'interposition de l'écran devant la fenêtre et que la fermeture de 19' autorise l'escamotage de l'écran. La machine selon la figure 10 et la figure 11 est conçue pour être équipée d'un disque à double paire d'organe de frappe semblable à celui des figures 7a et 7b. Le supprt des lauzes en forme de L comprend 2 parties, l'urne 1 face à la périphérie du disque et l'autre 1' face au plan du disque vers l'extérieur de la machine. Dans le cas de cette réalisation le support 1 ; 1' est très légèrement en-dessous du niveau de l'axe 5 de façon que la lauze d'épaisseur moyenne ait sa surface supérieure sensiblement au niveau de l'axe 5. Les machines réalisées selon les caractéristiques de l'invention sont équipées d'auxiliaires ou d'accessoires imposés par la sécurité pour la protection des travailleurs (écrans, coup de poing d'arrêt électrique) ou pour faciliter l'emploi de la machine (roulettes et poignées, dispositifs d'immobilisation au sol, amortisseurs de chocs sur les fixations générales et sur les fixations du moteur, évacuateur des débris de taille avec dispositif anti-poussières...) Des machines ont été réalisées avec un système de transmission comprenant un variateur de vitesse - soit électronique, pilotant la fréquence - soit mécanique à courroie et à poulies à flasques mobiles - soit mécanique à disques de friction. Dans tous les cas le système de transmission comprend un étage à transmission par courroie pour atténuer par glissement los variations de vitessedu disque dues aux chocs de la taille. Le disque porteur des organes de frappe selon les caractéristiques de l'invention est avantageusement équilibré ; pour cela, pour un type donné d'organe de frappe le disque comprend 2 ou plusieurs organes identiques régulièrement répartis Les domaines industriels interressés pour l'utilisation de machine selon l'inver.- tion sont d'abord ceux des carrières de pierres plates, lauzes, ardoises et de pierres décoapées ou sciées en plaques. L'utilisation des machines en carrières ou en usine permet de fournir des lauzes, des ardoises et des éléments calibrés en dimensions et en formes. Un domaine complémentaire est celui des couvreurs poseurs d'ardoises et de lauzes. Les machines selon l'invention, se différentiant par la gamme de vitesse de rotation la dimension du disque, la forme des organes de frappe sont utilisables dans d'autres applications industrielles de taillage par enlèvement de matière par chocs pour les pavages, les pavés, les parements en pierresJen céramiques, en grès, en matériaux frittés, en agglomérés.... REVENDICATIONS 1) Machine à tailler les pierres plates caractérisée en ce qu'elle comporte a un bati 15 sur lequel est mintenu un équipage mobile en rotation constitué d'un disque4,6 porteur d'organes de frappe 2 répartis sur sa partie extérieure, le dit équipage étant entrainé par un moteur 52 par l'intermédiaire d'une transmission à courroie 53 , 54 , le dit bati comportant un support 1,1' d'appui des éléments à tailler 2) Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de frappe 2 sont libres en rotation autour d'un axe 8 dans leur logement 22 , 23 sont en appui sur le logement par la surface conique 27 et sont retenus par une ou plusieuraeXgoupilles élastiques 28 3) Machine selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce que le disque 4,6 porte à la fois une famille d'organes de frappe répartis sur la périphérie du disque dans des logements 22 et une autre famille d'organes de frappe répartis sur le plan du disque dans sa couronne extérieure dans des logements 23 extérieurs au disque ou traversant le disque. 4 ) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comporte un variateur de vitesse. 5) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comporte à l'autre extrémité de l'arbre 5 porteur du disque, une brosse 19 protégée par un certer 19' 6) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle comporte un carter 12 de protection épais et résistant équipé d'une plaque de fixation 13 et-untplateaû-à::colonne 9 pour supporter une perforatrice ou une perceuse 7 ) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que le support 13/est inclinable et règlable. 8) Machine selon l'une quelconque des revendications t à 7 caractérisée en ce qu'elle comporte un plateau mobile 16 coulissant sur des rails