Brevet FR2720317A1 — publié le 19951201

PROCEDE DE SCIAGE, MACHINE PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE ET TIGE ABRASIVE UTILISÉE DANS UNE TELLE MACHINE La présente invention a trait aux techniques de sciage d'une matière dure et plus particulièrement de substrats de roche qui seront conventionnellement appelés "matériaux" dans le contexte de la présente invention. Actuellement, le sciage de matériaux durs tels que le granit est réalisé selon différents modes de procédés de travail. L'un de ceux-ci, technique traditionnelle encore la plus employée dans des machines dites "à fil", met en oeuvre un câble tendu audessus d'un bloc de matériau à scier entre des poulies de renvoi dont l'une est motrice. Dans un premier cas, ce câble est constitué d'un fil métallique hélicoïdal qui entraîne de la matière abrasive comme du carbure de silicium, liée par de l'eau. Dans un deuxième cas, ce câble est composé d'anneaux diamantés qui permettent un sciage plus rapide, plus propre et plus facile de mise en oeuvre. Cependant, un tel câble est d'un prix de revient élevé car les anneaux diamantés, dépourvus d'un mouvement rotatif, ont une usure irrégulière sur leur périphérie et subissent par frottement unilatéral, un arrachement prématuré des grains de diamant. Un autre d'entre eux, utilisé dans une machine plus connue conventionnellement sous l'appellation de "débiteuse", met en oeuvre un disque monté rotatif sur un bras et/ou un chariot assurant sa mobilité. Un tel disque est souvent limite en diamètre de sorte que la profondeur de sciage ou de débitage est considérablement restreinte. Des tentatives d'utilisation de disques sous la forme d'anneaux de l'ordre de cinq mètres de diamètre sont actuellement à l'étude, mais aboutissent aux mêmes problèmes que les machines à fil susévoquées, à savoir leur encombrement, leur poids, le coût d'entretien des disques, etc... Un autre d'entre eux, utilisé dans une machine plus connue conventionnellement sous l'appellation de machine dite "châssis à lames mobiles", met en oeuvre une série de lames tranchantes parallèles suspendues à un cadre animé d'un mouvement de va et vient le long d'un axe parallèle à celui desdites lames et conjugué à un mouvement de descente progressive vers un bloc de matériau installé au-dessous. Une telle machine est davantage destinée à la découpe en tranches d'un bloc pour l'obtention de plaques minces. n existe aussi des châssis monolame-diamant horizontaux ou verticaux mais leur avantage sur le fil à scier ou sur la débiteuse est loin d'être évident. Un autre d'entre eux, utilisé dans une machine plus connue conventionnellement sous l'appellation de machine dite "à bande", met en oeuvre une lame sans fin qui, entrae autour de deux poulies de renvoi, est pourvue extérieurement d'organes tranchants. Un autre d'entre eux, utilisé dans une machine plus connue conventionnellement sous l'appellation de "tronçonneuse", met en oeuvre une chaîne qui, préfonnée extérieurement de maillons tranchants, est entravée autour d'un guide soutenu à une de ses extrémités dans un bâti-support intégrant un groupe moteur actionnant la rotation de la chaîne autour de son guide. Un tel bâti-support peut être monté sur un bras et/ou un chariot mobile, ou encore pourvu d'un organe de préhension pour être portative. Une telle machine appelée "tronçonneuse" pour le sciage du bois "haveuse" pour le sciage de roches tendres ou demi-dures ,n'a pas encore été utilisée sur des matériaux durs tels que le granit Le principal problème lié aux différents modes de sciage ci-dessus énumérés résulte de l'effort que doit fournir l'organe tranchants La puissance de cet effort tient à la force qui est normalement nécessaire pour faire pénétrer le fil, la bande, le disque, la chaîne ou les lames dans un matériau. Cette puissance est donc en adéquation avec la vitesse de sciage et le coefficient de dureté du matériau du bloc à débiter.Cependant les problèmes liés aux évolutions des techniques de travail décrites dans chacune des machines existant sur le marché restent donc ceux liés à fournir à la machine la puissance nécessaire de pénétration de l'organe tranchant dans le matériau. L'objectif recherché dans le procédé de sciage de l'invention imaginé par les demandeurs est d'obvier aux problèmes des modes de travail antérieurs qui engendrent une mise en oeuvre encombrante, un investissement lourd, une infrastructure imposante, des temps de sciage importants, une usure irrégulière et donc prématurée de l'organe tranchant, etc... Pour respecter leurs objectifs, les demandeurs ont donc imaginé un procédé de sciage à partir d'une tige abrasive, dans lequel l'effort nécessaire à la pénétration de la tige abrasive dans le matériau est principalement développé par la conjugaison de deux mouvements appliqués à ladite lame, étant entendu que les mouvements de positionnement proprement dits de cette dernière assurant son guidage du profil de découpe ne sont pas à prendre en compte. Suivant l'invention, le procédé de sciage du type de celui utilisant une tige abrasive, est remarquable en ce qu'il consiste à appliquer à ladite lame, simultanément: - d'une part, un mouvement axial rectiligne alternatif, - et d'autre part, un mouvement rotatif autour de son axe. Le principal avantage d'un tel mode de sciage est de donner à la tige abrasive deux mouvements assurant tous deux l'usure du matériau à scier de sorte que la puissance nécessaire pour assurer la pénétration de la lame dans le matériau puisse être moindre assurant ainsi une usure régulière de/et sur toute la longueur de la lame. ll en résulte donc des temps de sciage plus courts, une usure plus régulière et donc plus lente de l'outil et par conséquent un prix de revient moindre pour un rendement supérieur. Les demandeurs ont également imaginé un mode original de réalisation d'une machine respectant les concepts fondamentaux de ce procédé de sciage. Suivant l'invention, une telle machine comprend dans sa configuration générale, agencés sur un bâti-support: - une tige abrasive destinée à venir en contact avec le matériau à scier, - une structure porteuse de la susdite tige abrasive permettant d'assurer les mouvements de sciage de ladite lame, indépendamment du bâti-support, - et un groupe moteur permettant d'animer la susdite tige abrasive d'un mouvement alternatif de translation axiale conjugué à un mouvement rotatif autour de son axe. Grâce à la machine de l'invention mettant en oeuvre les deux mouvements conjugués de sciage, il est donc possible à une tige abrasive de pénétrer dans un bloc de matériau dur et ce, avec un rendement élevé de travail pour une puissance donnée moindre. En outre, le fait de disposer d'une capacité de sciage plus importante par la multiplicité des mouvements appliqués directement à la tige, permet, à partir de la configuration générale venant d'être évoquée et comme on le verra plus en détails ciaprès, de matérialiser différentes formes de réalisations de machines dans les domaines d'application les plus divers.En effet, l'effort de sciage étant principalement axé sur la duplicité des mouvements de la tige, il en résulte une conséquence immédiate sur l'allégement considérable du bâti-support de la machine dont le rôle primordial est d'assurer la structure logique des organes nécessaires au fonctionnement de la tige. Aussi, selon la dureté du matériau à scier, plusieurs types de machines peuvent être imaginés. Les raalisations qui vont être ci-après décrites le sont dans leur forme la plus élémentaire afin d'imager, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, les différentes catégories de machines qui peuvent être échafaudées sur la base du procédé de sciage de l'invention. Selon une première forme de réalisation de la machine de l'invention, la structure porteuse de la tige abrasive est montée mobile par rapport au bâti-support de manière à ce que ladite structure porteuse assure les déplacements de la tige par rapport au matériau à scier. Cette configuration plus particulièrement adaptée pour le sciage de blocs en matériau dur est destinée aux machines dont la structure porteuse est installée indépendamment du bâti-support Les déplacements de la structure porteuse par rapport au bâti-support ont alors pour objet de guider la tige dans son tracé de sciage. Selon une deuxième forme de réalisation de la machine de l'invention, la structure porteuse de la tige abrasive est montée fixe par rapport au bâti-support de telle sorte que les déplacements de la tige par rapport au matériau à scier sont assurés par la mobilité de l'ensemble du bâti-support. Cette configuration est plus particulièrement destinée aux machines portables lorsque le bâti-support est aménagé d'organes de préhension (du type de ceux équipant les tronçonneuses) ou montées sur un bras etlou un chariot dotées d'un mécanisme assurant leur mobilité. Les déplacements de l'ensemble du bâti-support ont alors pour objet de guider la tige dans son tracé de sciage. De telles machines sont souvent employées pour le sciage de blocs moins volumineux et de préférence en matériau tendre ou demi dur. Une adaptation peut être apportée à cette deuxième forme de réalisation pour assurer la pénétration de la tige dans le matériau et le tracé particulier de sciage en installant ledit matériau sur une table-porteuse dotée d'un mécanisme assurant sa mobilité par rapport à l'ensemble du bâti-support. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention adaptable de préférence aux machines selon le deuxième cas à des fins de sciage de matériau tendre ou demi dur, la susdite tige abrasive peut être supportée dans la structure porteuse à une seule de ses extrémités sur laquelle est accouplé le groupe moteur assurant à ladite tige, l'opération de sciage selon un mouvement axial rectiligne alternatif conjugué avec un mouvement rotatif. Une telle machine trouve une application immédiate pour le havage dans des carrières. En outre, lorsqu'elle sera conçue pour être portative, elle sera d'un maniement incontestable. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention adaptable aux machines selon le premier ou le deuxième cas à des fins de sciage de matériau plus dur, la susdite tige abrasive est d'une part, supportée dans la structure porteuse par ses deux extrémités et d'autre part, est accouplée au groupe moteur assurant à ladite lame, l'opération de sciage selon un mouvement axial rectiligne alternatif conjugué à un mouvement rotatif. L'invention concerne également des tiges abrasives originales qui, pouvant être utilisées dans les machines mettant en oeuvre le procédé original de sciage, offrent les caractéristiques de réalisation ci-après. Selon un premier objet de l'invention, la tige abrasive est montée interchangeable dans sa structure porteuse, par rapport au groupe moteur. Cette interchangeabilité permet de remplacer une tige usée ou d'installer dans la machine des tiges abrasives de granulométrie différentes en fonction du matériau à scier ou en fonction du niveau de finition souhaité. Ainsi, des tiges abrasives à grains de plus en plus fins peuvent se succéder dans le même trait de sciage de façon à polir simultanément les deux faces du matériau à scier. Selon un autre objet de l'invention, la tige abrasive est entièrement ou partiellement recouverte sur sa périphérie de concrétions abrasives qui, en fonction de l'utilisation ou de la dureté du matériau, peuvent être soit collées, soit fixées par dépôt électrolytique, soit brasées dans le cas de segments de diamant fritté, soit comprises dans un liant souple pour permettre l'adaptation de tiges successives à la largeur du premier trait de sciage. Selon un autre objet de l'invention, la susdite tige abrasive est tubulaire et montée mobile suivant les deux mouvements de sciage (alternatif et rotatif) alors que la partie centrale faisant office de broche reste fixe et soutient le tube abrasif sur toute sa longueur même s'il n'est supporté dans la structure porteuse qu'à une seule de ses extrémités. On comprend que le procédé, les machines et les tiges destinés au sciage de matériau dur, demi dur ou tendre, qui viennent d'être ci-dessus décrits dans leur principe général, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés aux exemples cidessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. REVENDICATIONS 1. Procédé de sciage à partir d'une tige abrasive, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à animer la susdite tige abrasive au contact avec le matériau à scier de deux mouvements simultanés à savoir: - d'une part, un mouvement axial rectiligne alternatif, - et d'autre part, un mouvement rotatif autour de son axe. 2. Machine permettant de mettre en oeuvre le procédé de sciage selon la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle comprend installés dans un bâti-support: - au moins une tige abrasive destinée à être en contact progressif avec le matériau à scier, - une structure porteuse de la susdite tige abrasive permettant d'assurer les mouvements de sciage de ladite tige, indépendamment du bâti-support, - et un groupe moteur permettant d'animer la susdite tige abrasive d'un mouvement alternatif de translation axiale conjugué à un mouvement rotatif autour de son axe. 3. Machine selon la revendication 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite structure porteuse de la tige abrasive est montée mobile par rapport au bâti-support de manière à ce qu'elle assure les déplacements de la tige par rapport au matériau à scier. 4. Machine selon la revendication 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite structure porteuse de la tige abrasive est montée fixe par rapport au bâti-support de telle sorte que les déplacements de la tige par rapport au matériau à scier sont assurés par la mobilité de l'ensemble du bâti-support. 5. Machine selon la revendication 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite structure porteuse de la tige abrasive est montée fixe par rapport au bâti-support de telle sorte que les déplacements de la tige par rapport au matériau à scier sont assurés par la mobilité de ce dernier installé sur une table-porteuse mobile. 6. Machine selon la revendication 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite tige abrasive est supportée dans la structure porteuse à une seule de ses extrémités sur laquelle est accouplé le groupe moteur assurant à ladite tige, l'opération de sciage selon un mouvement axial rectiligne alternatif conjugué avec un mouvement rotatif. 7. Machine selon la revendication 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite tige abrasive est supportée dans la structure porteuse par ses deux extrémités et est accouplée au groupe moteur assurant à ladite tige, l'opération de sciage selon un mouvement axial rectiligne alternatif conjugué avec un mouvement rotatif. 8. Tige abrasive utilisée dans la machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle est montée interchangeable dans sa structure porteuse et par rapport au groupe moteur. 9. Tige abrasive selon la revendication 8, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle est entièrement ou partiellement recouverte sur sa périphérie de concrétions abrasives aux profils particuliers d'user selon un mouvement de rotation d'une part et selon un mouvement axial rectiligne alternatif d'autre part, est destinée à être accouplée à une au moins de ses extrémités au susdit groupe moteur de la machine. 10. Tige abrasive selon la revendication 9, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite tige recouverte de concrétions abrasives est tubulaire et mobile suivant les deux mouvements dudit procédé de sciage alors que la partie centrale fait office de broche.