Brevet FR2738765A1 — publié le 19970321

DISPOSITIF POUR LA MISE EN FORME D'UNE PIECE DE BOIS ET PROCEDE DE STABILISATION ASSOCIE La présente invention a pour objet un dispositif de conformation de pièces de bois malléable et un procédé de stabilisation des pièces de bois ainsi conformées. On connaît des traitements mécaniques du bois qui permettent de le rendre malléable. Un traitement consiste notamment en une compression longitudinale et en un éventuel étuvage. Des pièces de bois, de section donnée, doivent être conformées pour certaines applications comme l'ameublement, la menuiserie, les jeux, la décoration. Ces conformations sont de toutes natures, c'est à dire avec des rayons de courbure variés, des courbures multiples, voire alternativement inversées et même avec des rayons de courbure doubles en un point conduisant à une déformation en trois dimensions. Antérieurement, certaines pièces étaient obtenues par aboutement de plusieurs morceaux obtenus chacun par usinage d'un débit de bois. On comprend dès lors les problèmes de coût engendrés par une telle méthode puisque d'une part l'usinage est complexe, généralement précédé d'une étude sur papier du programme d'usinage pour définir la gamme et d'autre part, les chutes sont très importantes, ce qui augmente le prix du produit fini. D'autres techniques existent pour la mise en forme du bois sans usinage. On connaît ainsi le pressage du bois entre deux matrices de formage, le pressage par poussage d'une barre de bois sur un gabarit de formage grâce à des leviers articulés ou le roulage d'une barre de bois sur un gabarit de formage. On peut noter que dans le cas d'un recours à des gabarits, ceux-ci sont utilisés et donc immobilisés jusqu'à ce que le séchage par voie traditionnelle soit obtenu. On comprend que dans le cas d'une production industrielle, le nombre de gabarits est très important et l'investissement correspondant est très élevé. De plus les faces en contact avec les gabarits ont un pouvoir de séchage diminué par le fait que les échanges sont grandement affaiblis, ce qui crée une hétérogénéité dans la répartition de l'hygrométrie, source de défauts ultérieurs. On remarque ainsi que la stabilisation de la pièce de bois dans la forme voulue est un problème. En effet la lignine, après mise en forme, doit être ramollie pour provoquer une détente des contraintes, assimilables à un revenu dans l'industrie de la métallurgie. On note aussi que les pièces de bois doivent être à section carrée ou rectangulaire mais que la présence de moulures est interdite car les écrasements, résultant des glissements radiaux lors des déformations mécaniques ou simplement sous la pression exercée, détruiraient au moins partiellement ces moulures. La présente invention vise à remédier à ces différents problèmes et les procédé et dispositif proposés permettent de conformer des bois d'essence courante, avec des formes courbes très prononcées et très variées, y compris en trois dimensions, ceci avec un minimum d'équipement immobilisé et en tous cas, en libérant le module de mise en forme. De plus, l'invention permet de mettre en forme des pièces de bois moulurées et surtout la stabilisation des pièces ainsi mises en forme peut être effectuée en nombre ce qui autorise la réalisation industrielle de telles pièces de bois en forme. A cet effet, selon l'invention, le dispositif pour la mise en forme d'une pièce de bois rendu malléable par des procédés mécanique, chimique, ou thermique, se caractérise en ce qu'il comprend des moyens de maintien de la pièce du bois, des moyens de bridage de ces moyens de maintien, un outil de mise en forme dynamique et un module de mise en forme statique, susceptible de recevoir, de façon amovible, les moyens de maintien. Selon un mode de réalisation, les moyens de maintien de la pièce de bois comprennent notamment des étriers de butée et des étriers de parcours. Les étriers de parcours comprennent, par exemple, un logement avec des moyens de serrage et des moyens de fixation avec les brides. Les étriers de butée peuvent comprendre de plus une plaque obturant le fond du logement. Selon une variante, les moyens de maintien comprennent des frettes et des étriers avec blocage de frette, lesdits étriers comportant des moyens de serrage de l'extrémité de la frette et des moyens de traction. Suivant un mode de mise en oeuvre, l'outil de mise en forme dynamique est conforme au profil de la section de la pièce de bois et roule sur la face conjuguée à ce profil, en plaquant l'autre sur le module de mise en forme. Avantageusement, les moyens de bridage comprennent des brides équipées de moyens de fixation sur les moyens de maintien d'une part et sur le châssis ou une autre bride d'autre part. Les brides sont, par exemple, reliées entre elles par un montage à la cardan. L'invention concerne également un procédé de stabilisation d'une pièce de bois conformée à l'aide du dispositif ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste à sortir la pièce de bois bloquée par les moyens de maintien, eux même immobilisés par les moyens de bridage hors du gabarit de mise en forme, puis à tremper dans un bain d'eau chaude ou de vapeur saturée, l'ensemble de la pièce de bois des moyens de maintien et de bridage en sorte notamment de ramollir la lignine et favoriser le relâchement des contraintes engendrées par la mise en forme. Suivant un mode de mise en oeuvre, la pièce portant les moyens de maintien et de bridage est séchée dans un tunnel à air chaud porté sensiblement à la même température que le bain d'eau ou de vapeur. Sur les dessins annexés, on se reporte à un dispositif préférentiel mais non limitatif, conforme à la présente invention, et qui va être décrit en détail ci-après en regard des figures annexées qui représentent - figure 1, une vue en perspective du dispositif selon l'invention, pour une réalisation d'une double courbe plane, - figure 2, une vue de détail en perspective d'un étrier segmentaire, - figure 3, une vue de détail en perspective d'un étrier de parcours, - figure 4, une vue de détail en perspective d'un étrier de butée avec tendeur de frette, - figure 5, une vue de détail en perspective d'un étrier de butée simple, - figure 6, une vue en perspective d'un outillage et d'un gabarit en cours de mise en forme, - figure 7, une vue d'un outil de mise en forme appliqué au bois mouluré, - figure 8, une vue en coupe d'une variante d'outil appliquée au bois mouluré avec un module de mise en forme, figure 9, une vue d'une bride d'assemblage d'étriers, - figure 10, une vue d'une bride d'assemblage d'étriers, à cardan pour les mises en forme tridimensionnelles, figure 11, une vue d'une pièce en bois avec des étriers et des brides d'assemblage de ces étriers, après retrait du gabarit et prêt pour la stabilisation, - figure 12, une vue en perspective du dispositif selon l'invention, pour une réalisation d'une double courbe plane en trois dimensions, - figure 13, une vue en perspective d'une variante de réalisation d'un étrier de parcours ou de butée avec tendeur de frette, et - figure 14, une vue en perspective d'une potence de maintien de pièces de bois empilées. Le dispositif selon la présente invention consiste en un ensemble d'éléments de mise en forme d'une pièce de bois rendu malléable. A cet effet, par un traitement mécanique, notamment par compression longitudinale, ou par tout autre traitement, le bois est rendu malléable, c'est-à-dire apte à subir une déformation plastique ample sans rupture. Les essences de bois seront de nature courante. Sur la figure 1, on a représenté une plaque support 10, métallique sur laquelle sont rapportés deux modules de mise en forme 12A et 12B. Une pièce de bois malléable, initialement rectiligne, est disposée entre ces modules comme cela sera indiqué ciaprès, elle est symbolisée par le trait mixte 14. En partie médiane, au droit du point d'inflexion 16 de la pièce de bois en S à obtenir, il est prévu une cage 18 avec blocage de frette, prévue pour recevoir un étrier segmentaire 19, représenté en détail sur la figure 2. On appelle frette une ceinture métallique 20 que l'on retrouve détaillée sur la figure 6 et qui se place sur toute la périphérie convexe de la pièce de bois 14. Les vis 22A et 22B de la cage 18 servent à bloquer, tel un étau, l'une des extrémités de chacune des frettes associées à chacun des modules. L'étrier segmentaire de la figure 2 comprend un passage 24, deux vis 26 de réglage et de serrage de la pièce de bois 14, deux pattes de fixation 28 sur des brides ainsi que cela sera expliqué ultérieurement avec un crochet 30 en U, un étau 32 fixe, soudé sur lesdites pattes de fixation et un étau amovible 34 prévu pour être introduit dans le crochet 30 en U. Chaque étau comprend une platine 36 soudée ou amovible et un mors 38 solidaire de ladite platine. Sur cette figure 2, on a représenté l'extrémité d'une frette 20 et, en trait discontinu, la pièce de bois 14. Sur la figure 3, on a représenté un étrier de parcours 39 avec un passage 40, des pattes de fixation 42 sur des brides ainsi que cela sera expliqué ultérieurement avec deux crochets 44 en U, deux vis 46 de réglage et de serrage de la pièce de bois 14, ainsi qu'un goujon amovible 48, formant entretoise. Sur la figure 5, on a représenté un étrier de parcours 49 sensiblement identique à celui représenté sur la figure 3 mais avec une entretoise 50 soudée donc par la même non amovible. Sur la figure 4, on a représenté un étrier de parcours 39 tel que montré sur la figure 3, transformé en étrier d'extrémité 51 avec un tendeur de frette 52. Ce tendeur de frette comprend une platine 54 et un mors 56. La platine est prévue pour se loger dans chaque crochet 44 en U, perpendiculairement à l'axe longitudinal 16 de la pièce en bois 14. Sur la figure 4, l'un des crochets a subi un arrachement partiel pour une meilleure compréhension. De plus la platine a une forme lui permettant de coopérer avec les bords supérieur et inférieur de l'étrier. Cette platine comprend de plus une fente 58 autorisant le passage de la frette 20 et des empreintes 60 pour recevoir les extrémités de vis 62 portées par le mors 56. Ce mors comporte deux mâchoires 64 serrées l'une contre l'autre par des vis 66. On se reporte maintenant à la figure 6 pour comprendre la mise en forme de la pièce de bois sur l'un des gabarits 12A ou 12B. Un outil tournant 68 avec un axe perpendiculaire au plan du module permet de plaquer la pièce de bois 14 contre le module 12A ou 12B. Avantageusement, cet outil a son déplacement guidé par un automate, plus particulièrement par une commande numérique, afin de suivre le profil du module. Sur la figure 6, on remarque que l'outil est composé d'un empilement de disques 70 sur toute la hauteur, pour former un cylindre. Par contre, sur la figure 7, les disques 72 ont leur périphérie au profil d'une moulure 74, préalablement usinée ou rapportée sur la pièce de bois 14. On peut aussi envisager le montage d'une chemise particulière dont le profil extérieur est conjugué à celui de la moulure ainsi qu'un premier cylindre complémentaire 76 à axe horizontal, roulant sur le dessus de la moulure et éventuellement un second cylindre (non représenté) roulant sur le dessous de cette même moulure. Dans le cas représenté sur la figure 8, on a imaginé une variante selon laquelle l'outil est cylindrique, mais c'est le chant du module de mise en forme 12A ou 12B qui a un profil conjugué avec celui de la moulure. Ainsi, avec le dispositif selon l'invention, il est possible de mettre en forme une pièce de bois grâce à un module, et des moyens de maintien comprenant des étriers de parcours et de butée ainsi qu'éventuellement au moins une frette avec les étriers porte-frette associés et un outil dynamique de mise en forme de ladite pièce de bois sur ledit module qui est statique. Le dispositif comprend également des moyens de bridage 77 qui assurent l'immobilisation de la pièce de bois dans la forme qui lui a été donnée, ou plus exactement qui assurent l'immobilisation des éléments de maintien. Ces moyens de bridage comprennent notamment, ainsi que montré sur la figure 9 : il s'agit d'une bride d'assemblage 78 ayant d'une part une tête 80 susceptible d'être fixée sur une autre bride ou sur un châssis grâce à une vis 82 et d'autre part un bras 84 avec une lumière 86 et une vis 88 utilisable pour l'immobilisation des différents étriers. Sur la figure 10, on a représenté une bride d'assemblage à cardan 90 qui comprend deux brides d'assemblage 78 simples telles qu'elles viennent d'être décrites et un bloc d'articulation 92 à la cardan. On comprend que la mise en oeuvre du procédé est intéressante. En effet, la pièce est mise en forme sur le module grâce à ses caractéristiques de malléabilité et les différents éléments de maintien, prévus pour s'intégrer au module, sont disposés aux endroits nécessaires en fonction de la forme donnée à la pièce. Ensuite l'outil dynamique une fois retiré, l'opérateur procède à la mise en place des brides qui immobilisent les différents éléments de maintien les uns par rapport aux autres, dans l'espace, en sorte que la pièce portant ses éléments de maintien bridés puisse être retirée et stabilisée, une telle pièce se présentant comme illustré sur la figure 11. On remarque à ce stade que le module est libre pour recevoir une nouvelle pièce à mettre en forme. Le traitement de stabilisation peut recourir à différentes techniques mais le procédé selon la présente invention consiste à porter en température la pièce bridée dans un bain d'eau chaude ou de vapeur saturée. La mise en température permet d'annihiler les contraintes mécaniques et d'équilibrer les tensions internes. La lignine, principal composant et liant de la matière fibreuse du bois, se ramollit. Cette immersion dans un bain ou dans de la vapeur saturée présente également l'avantage d'homogénéiser les gradients d'humidité relative au sein de la matière. De façon préférentielle, selon le présent procédé, la pièce de bois bridée en sortie de bain est ensuite placée dans un tunnel de séchage dit "à passage", à contre-courant d'un flux d'air à vitesse régulée et à température équivalente à celle du bain. L'humidité est ainsi évacuée sans risques d'effondrements moléculaires dûs à des pressions capillaires engendrées par des gradients d'humidité trop importants. On a ainsi pu obtenir un séchage de matière à 8 % sur matière sèche en moins de 60 heures et à 10 % en moins de 50 heures. On remarque aussi que les éléments de maintien et de bridage laissent la matière nue sur trois faces, voire quatre, lorsque les frettes ne sont pas utilisées. Bien entendu, les représentations schématiques faites l'ont été dans un but de description et de simplification mais les étriers peuvent être à logements multiples décalés en hauteur afin de permettre la mise en forme de plusieurs pièces en même temps ou dans le plan horizontal afin de permettre la réalisation de mises en forme en enroulement concentrique ou hélicoïdal. Sur la figure 13, on a représenté une vue éclatée d'une variante de réalisation d'un étrier empilable et réglable, utilisable en tant qu'étrier de parcours ou de butée. Cet étrier comprend une semelle 94 avec des lumières 96 dans lesquelles coulissent des pattes de fixations, l'une fixe 98 et l'autre mobile 99, en sorte de permettre un réglage de l'écartement desdites pattes. Chaque patte comprend latéralement des taraudages 100 prévus pour recevoir des vis 102 de blocage de mors 104 qui solidarisent d'un côté ou de l'autre la frette 20. Cet étrier comprend en plus une platine 106, amovible, qui se loge dans une rainure 108 de la platine et de l'une des pattes. Des vis 110 de traction sont montées vissées dans chaque mors et de grande longueur, semblables aux vis 62 de l'étrier de la figure 4. L'étrier est complété par un étau 112 en U avec une vis 113, ce qui le rend réglable en bloquant les deux pattes fixe 98 et mobile 99. Cet étrier est plus particulièrement conçu pour coopérer avec une potence telle que représentée sur la figure 14. Sur cette figure, on a supprimé l'étrier pour ne laisser subsister que l'étau 112 en U. On comprend que cet étau se bloque dans une lumière verticale 114, ménagée dans la potence proprement dite qui n'est autre qu'un tube à section rectangulaire, la lumière verticale étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal de ce tube. Sur la figure 12, on a représenté un gabarit complet de type tridimensionnel avec un noyau et trois modules de mise en forme 120, 122 et 123 ainsi que certains éléments de maintien comme des étriers de parcours. On peut ainsi faire varier le profil des modules qui sont propres à chaque fabrication tout en conservant une même base. Le recours à des moyens de Conception Assistée par Ordinateur peut être un plus pour réaliser les modules de mise en forme d'une part et pour le pilotage de l'outil de mise en forme d'autre part, afin de garantir la régularité des cotes tout au long de la chaîne de mise en forme. I1 y a dès lors des possibilités de reproductibilité et de mémorisation des parcours et des localisations des moyens de maintien et de bridage. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut aussi prévoir des châssis tubulaires du type en aluminium extrudé qui peuvent être fixés entre eux par des vis solidaires d'un profilé dont la tête se loge dans les rainures de l'autre profilé. Ces types de châssis trouvent ici tout leur intérêt car les modules peuvent à leur tour être fixés sur ces châssis tubulaires avec grande facilité et grande précision. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mise en forme d'une pièce de bois rendu malléable par des procédés mécanique, chimique, ou thermique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de maintien de la pièce de bois (18, 19, 20), des moyens de bridage (77) de ces moyens de maintien, un outil de mise en forme dynamique (68) et un module de mise en forme statique (12A, 12B), susceptible de recevoir, de façon amovible, les moyens de maintien. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien de la pièce de bois comprennent notamment des étriers de butée (51) et des étriers de parcours (19, 39). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étriers de parcours (19, 39 ) comprennent un logement (24, 40) avec des moyens de serrage (26, 46) et des moyens de fixation (28, 42) avec les moyens de bridage (77). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les étriers de butée (51) comprennent de plus une plaque (54) obturant le fond du logement. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de maintien comprennent des frettes (20) et des étriers (51) avec blocage de frette, lesdits étriers comportant un tendeur de frette (52) avec des moyens de serrage (64, 66) de l'extrémité de la frette et des moyens de traction (60, 62). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'outil (68) de mise en forme dynamique est conforme au profil de la section de la pièce de bois et roule sur la face conjuguée à ce profil, en plaquant l'autre sur le module de mise en forme. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de bridage (77) comprennent des brides (78) équipées de moyens de fixation (82, 88) sur les moyens de maintien d'une part et sur le châssis ou une autre bride d'autre part. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les brides (78) sont reliées entre elles par un montage à la cardan (92). 9. Procédé de stabilisation d'une pièce de bois conformée à l'aide du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à sortir la pièce de bois maintenue par les moyens de maintien, eux même immobilisés par les moyens de bridage hors du module de mise en forme, puis à tremper dans un bain d'eau chaude ou de vapeur saturée, l'ensemble de la pièce de bois des moyens de maintien et de bridage en sorte notamment de ramollir la lignine et favoriser le relâchement des contraintes engendrées par la mise en forme. 10. Procédé de stabilisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce portant les moyens de maintien et de bridage est séchée dans un tunnel à air chaud porté sensiblement à la même température que le bain d'eau ou de vapeur.