Brevet FR2759937A1 — publié le 19980828

La présente invention concerne un dispositif de découpe, et en particulier un dispositif de découpe pour couper un matériau dur tel que du béton et des briques. Des équipements de découpe spécialisés ont été développés pour découper de tels matériaux. Dans le brevet américain n 5 456 011 du présent demandeur, il est décrit un outil de découpe comprenant deux éléments de coupe montés côte à côte. Cet outil de découpe est utilisable pour couper des matériaux durs. Comme les éléments de10 coupe doivent être déplacés respectivement suivant des mouvements oscillatoires simultanés dans des directions opposées, cela nécessite un système d'entraînement relativement élaboré pour les éléments de coupe. La source d'énergie destinée à entraîner les éléments de coupe doit15 également être relativement importante pour tenir compte des forces d'accélération générées par le mouvement de ces éléments de coupe. De plus, comme une paire d'éléments de coupe est nécessaire, la largeur de la découpe produite par l'outil de découpe sera relativement grande.20 Il serait donc avantageux de fournir un type différent de dispositif de découpe pour couper des matériaux durs, qui puisse être d'une taille relativement compacte et ne nécessite qu'un seul élément de coupe. Compte tenu de ces considérations, la présente invention fournit un dispositif de découpe comprenant un élément de coupe globalement circulaire, et des moyens supports pour soutenir l'élément de coupe en vue d'un mouvement orbital autour d'une zone centrale, dans lequel l'élément de coupe est entraîné selon un mouvement orbital30 roulant autour de la zone centrale pendant le fonctionnement du dispositif de découpe. L'élément de coupe se déplace donc d'une manière similaire au mouvement d'un "hula-hoop" autour de la zone centrale.35 L'élément de coupe peut avoir un bord de coupe et chaque point du bord de coupe peut être entraîné le long d'une trajectoire festonnée continuellement convexe. En variante, chaque point du bord de coupe peut être entraîné le long d'une trajectoire festonnée continuellement concave.5 Les moyens supports peuvent comprendre une section formant stator et une section formant rotor en prise avec la section formant stator en vue dudit mouvement orbital roulant autour d'elle. L'élément de coupe peut être porté par la section formant rotor.10 Selon un mode de réalisation préféré du dispositif de découpe selon la présente invention, la section formant stator peut être fixée à un corps du dispositif de découpe, la section formant stator ayant une paroi extérieure. La section formant rotor peut avoir une paroi15 intérieure. La paroi extérieure de la section formant stator et la paroi intérieure de la section formant rotor peuvent être au moins sensiblement cylindriques, le diamètre de la paroi intérieure de la section formant rotor étant supérieur au diamètre de la paroi extérieure20 de la section formant stator. Au moins une partie de la paroi extérieure de la section formant stator peut être située dans les limites de la paroi intérieure de la section formant rotor, de sorte qu'un point de contact est maintenu entre les parois intérieure et extérieure pendant25 ledit mouvement orbital de mouvement entre elles. La section formant rotor peut être portée de manière rotative par un axe. Cet axe peut être porté de manière rotative par un chariot mobile. Le chariot mobile peut lui-même être porté de manière coulissante sur un support30 à coulisse monté rotatif. Une source d'énergie peut entraîner le support à coulisse en vue d'un mouvement de rotation. L'axe de rotation du support à coulisse peut être excentré latéralement par rapport à l'axe de rotation de l'axe et donc au rotor afin de former un système d'entraînement excentré. Lorsque le support à coulisse est entrainé, le système d'entraînement excentré conduit à un mouvement orbital de l'axe porté par le chariot mobile autour de l'axe de rotation du support à coulisse. Comme la section formant rotor est portée par l'axe, la force centrifuge peut5 pousser la paroi cylindrique extérieure de la section formant stator contre la paroi cylindrique intérieure de la section formant rotor. Des moyens élastiques peuvent également être prévus pour contribuer à rapprocher les parois cylindriques intérieure et extérieure. Les moyens élastiques peuvent être par exemple de la forme d'un ressort hélicoïdal situé entre une extrémité du chariot mobile et le support à coulisse, afin de pousser la paroi cylindrique intérieure de la section formant rotor contre la paroi cylindrique extérieure de la section formant15 stator. Cet agencement conduit à un mouvement de l'élément de coupe circulaire porté par la section formant rotor selon un mouvement roulant autour de la section formant stator stationnaire. Chaque point du bord de coupe de l'élément de coupe peut donc se déplacer le long d'une trajectoire festonnée continue, chacune des parties festonnées de la trajectoire étant de forme convexe. Selon un mode de réalisation alternatif préféré du dispositif de découpe selon la présente invention, la section formant stator peut être fixée à un corps du dispositif de découpe, et la section formant stator peut avoir une paroi intérieure, la section formant rotor ayant une paroi extérieure. La paroi extérieure de la section formant rotor et la paroi intérieure de la section formant30 stator peuvent être au moins sensiblement cylindrique, le diamètre de la paroi extérieure de la section formant rotor étant inférieur au diamètre de la paroi intérieure de la section formant stator. La section formant rotor peut être portée par un chariot mobile porté lui-même de35 manière coulissante sur un support à coulisse, d'une manière similaire au système d'entraînement excentré ci-dessus. La principale différence est qu'au moins une partie de la paroi extérieure de la section formant rotor est située dans les limites de la paroi intérieure de la section formant stator. Cela permet également de maintenir5 un point de contact entre les parois intérieure et extérieure pendant ledit mouvement orbital roulant entre elles. Cette configuration conduit à une trajectoire de coupe légèrement différente de celle du premier mode de réalisation. En particulier, la trajectoire de coupe de chaque point du bord de coupe de l'élément de coupe peut être définie par une pluralité de festons concaves, au lieu de festons convexes dans le cas du premier mode de réalisation.15 Selon encore un autre mode de réalisation préféré du dispositif de découpe selon la présente invention, l'axe central de la section formant stator peut être entraîné en vue d'un mouvement suivant une trajectoire orbitale autour d'un point de rotation central et non fixe, comme dans les20 modes de réalisation précédents. La section formant stator peut donc se déplacer selon un mouvement excentrique autour du point de rotation central. La section formant rotor peut être située autour de la section formant stator. Le déplacement de la section formant rotor selon25 un mouvement orbital roulant autour de la section formant stator peut être effectué par le mouvement excentrique de la section formant stator, de sorte que la section formant stator peut "osciller" autour de la section formant stator de la même manière qu'un hula-hoop oscille autour du corps30 d'un utilisateur. La section formant stator peut comprendre un boîtier de stator ayant une gorge annulaire périphérique, et la section formant rotor peut comprendre une bague annulaire ayant une partie périphérique intérieure portée dans la35 gorge annulaire, un point de contact étant maintenu entre la base de la gorge annulaire et la partie périphérique intérieure pendant ledit mouvement orbital roulant entre elles. La section formant stator peut être entraînée en mouvement par un système d'entraînement excentré qui comprend un arbre d'entraînement, une came portée par5 l'arbre d'entraînement et ayant un axe de symétrie décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement, le boîtier de stator étant porté par la came afin de se déplacer avec elle. Cet agencement supprime la nécessité, chez le système d'entraînement du système précédent, de comprendre l'axe pour porter le rotor et le chariot mobile. Le rotor peut donc bouger autour du stator selon un mouvement roulant au moins entièrement en conséquence de la force centrifuge. Les modes de réalisation décrits ci-dessus utilisent de préférence des parois cylindriques relativement lisses pour la section formant rotor et la section formant stator. Cependant, on peut également envisager qu'il se trouve un entraînement positif entre le stator et le rotor, par exemple en prévoyant des dents d'engrenage20 coopérantes respectivement sur les parois en contact. De plus, on peut envisager que le stator et le rotor soient tenus l'un à l'autre par un système de poids excentré. Le mouvement de l'élément de coupe présente de nombreux avantages: a) Le mouvement de l'élément de coupe conduit à un mouvement oscillatoire latéral du bord de coupe de l'élément de coupe. Cela permet un degré d'impact de l'élément de coupe contre la matériau encours de coupe, ce30 qui facilite la découpe de matériaux durs et fragiles comme le béton. b) L'utilisation de ce dispositif de découpe sera beaucoup plus sûr, car l'élément de coupe ne coupera pas un matériau élastique tel que de la chair humaine, car la35 vitesse de rotation de l'élément de coupe peut être relativement faible. c) Comme l'élément de coupe se déplace dans une direction de rotation, cela permettra à l'élément de coupe de rejeter continuellement les déchets de coupe pendant le fonctionnement, ce qui évite l'obstruction de l'élément de5 coupe. Cela assure également un système d'entraînement relativement simple pour l'élément de coupe. d) La largeur d'une découpe réalisée par le dispositif de coupe sera inférieure à la largeur de la découpe produite par l'outil de coupe précédent du demandeur,10 décrit dans le brevet américain susmentionné. e) En comparaison avec l'outil de coupe précédent du demandeur, le dispositif de découpe selon la présente invention peut être d'une taille relativement compacte et pourrait être tenu dans une main. Cela est dû en partie au15 fait que l'élément de coupe n'a besoin d'être entraîné que dans une direction, et la source d'énergie pour le dispositif de découpe peut être relativement plus petite que pour l'outil de coupe précédent du demandeur. De plus, un seul élément de coupe est nécessaire.20 Il sera commode de décrire plus en détail l'invention en se référant aux croquis annexés, qui illustrent des modes de réalisation préférés de la présente invention. D'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles et, par conséquent, la particularité des croquis25 annexés ne doit pas être interprétée comme ayant priorité sur la généralité de la description qui précède de l'invention. Sur les croquis: La figure 1 est une vue en coupe latérale des moyens supports d'un premier mode de réalisation préféré du dispositif de découpe selon la présente invention; La figure 2 est une vue éclatée des moyens supports, de l'élément de coupe circulaire et des moyens d'entraînement du dispositif de découpe de la figure 1;35 La figure 3 est un schéma montrant la trajectoire de mouvement d'un point du bord de coupe de l'élément de coupe porté par les moyens supports de la figure 1; La figure 4 est une vue en coupe de côté des moyens supports d'un deuxième mode de réalisation préféré du dispositif de découpe selon la présente invention; et5 La figure 5 est une vue en coupe de côté des moyens supports d'un troisième mode de réalisation préféré du dispositif de découpe selon la présente invention. Se référant d'abord aux figures 1 et 2, il est montré un dispositif de découpe comprenant un élément de découpe 1 globalement circulaire porté par des moyens supports 2. Les moyens supports 2 comprennent un rotor 3 ayant une paroi cylindrique intérieure 4. L'élément de coupe 1 peut être fixé au rotor 3 par des moyens de fixation 5 sur une bride 6 du rotor 3. Les moyens supports 2 comprennent également un stator 7 qui est fixé à un corps principal (non représenté) du dispositif de découpe. Le stator 7 comprend une paroi cylindrique extérieure 8 et une cavité intérieure 9. Une membrure annulaire 10 est prévue sur la paroi cylindrique extérieure 8 du stator 7. La bride 6 du20 rotor 3 est adaptée pour coopérer avec un élément annulaire 11 ayant une partie d'épaulement annulaire 12. Le rotor 3 et la bague 11 peuvent être fixés l'un à l'autre par les moyens de fixation 5, de sorte que l'épaulement annulaire 12 forme une gorge 31 dans laquelle25 peut se loger la membrure annulaire 10 du stator 7. Le rotor 3 est porté de manière rotative au moyen d'un axe 13 porté par un chariot mobile 14. Un palier 15 est porté par le chariot mobile 14 pour permettre un mouvement de rotation de l'axe 13. Une clavette 16 est prévue entre30 l'axe 13 et le rotor 3 pour assurer que le rotor 3 bouge avec l'axe 13. Le chariot mobile 14 est monté de manière coulissante dans un support à coulisse 19 monté rotatif. Le chariot mobile 14 possède des rails de coulisse opposés 18 pour35 mettre en prise des gorges de coulisses coopérantes 17 dans le support à coulisse 19. Un ressort hélicoïdal 20 est prévu entre le chariot mobile 14 et le support à coulisse 19. Le ressort hélicoïdal 20 presse le chariot mobile 14 hors du support à coulisse 19. Cela agit pour presser la paroi cylindrique intérieure 4 du rotor 35 contre la paroi cylindrique extérieure 8 du stator 7. Les moyens d'entraînement destinés au dispositif de découpe comprennent un arbre d'entraînement 21 entraîné au moyen d'un entraînement à poulies et courroie trapézoïdale comprenant une poulie menée 22, une courroie trapézoïdale0 23 et une poulie meneuse 24. La poulie meneuse 24 est entraînée au moyen d'une source d'énergie 25, telle qu'un moteur électrique. L'arbre d'entraînement 21 entraîne le support à coulisse 19 en vue d'un mouvement rotatif. Le chariot mobile 14 est mobile dans une direction latérale par rapport à l'axe de rotation 27 de l'arbre d'entraînement 21. Un contrepoids 28 est fixé par des moyens de fixation 29 au support à coulisse 19. L'axe de rotation 26 de l'axe 13 portant le rotor 3 est excentré par rapport à l'axe de rotation 27 de l'axe d'entraînement 21. Cela produit un système d'entraînement excentré qui conduit à ce que le rotor 3 est pressé au moins en partie par la force centrifuge contre le stator 7. Le contrepoids 28 sur le support à coulisse 19 contrebalance au moins sensiblement25 la force centrifuge due au mouvement orbital du rotor 3 pour un mouvement roulant autour du stator 7. La figure 3 montre la trajectoire d'un point du bord de coupe 30 de l'élément de coupe 1. Du fait du mouvement orbital roulant du rotor 3 portant l'élément de coupe 1,30 le bord de coupe 30 se déplace le long d'une trajectoire "festonnée" 32, représentée schématiquement sur la figure 3. La figure 4 montre un mode de réalisation alternatif des moyens supports 2 du dispositif de découpe selon la présente invention. Pour faciliter la compréhension de ce mode de réalisation, les composants de ce mode de réalisation correspondant à des composants du mode de réalisation des figures 1 et 2 sont repérés par les mêmes numéros de référence. Le dispositif de découpe représenté sur la figure 4 fonctionne d'une manière similaire au mode de réalisation des figures 1 et 2. L'élément de coupe 1 est porté par un rotor 3. Le rotor 3 est porté de manière rotative par un axe 13 sur un chariot mobile 14 qui, à son tour, est porté de manière coulissante sur un support à coulisse 1910 rotatif. Le support à coulisse 19 est entraîné par un arbre d'entraînement 21. L'axe de rotation 26 de l'axe 13 est excentré par rapport à l'axe de rotation 27 de l'arbre d'entraînement 21, de la même manière que dans le dispositif de découpe de la figure 1.15 La principale différence est que le rotor 3 comprend un paroi cylindrique extérieure 50 et le stator possède une paroi cylindrique intérieure 51. Le diamètre de la paroi extérieure 50 du rotor est inférieur au diamètre de la paroi intérieure 51 du stator. Au moins une partie du20 rotor 3 peut donc se loger dans la cavité 9 du stator 7. Lorsque le rotor est entraîné selon son mouvement orbital roulant, la paroi extérieure 50 du rotor roule contre la paroi intérieure 51 du stator. C'est l'opposé du premier mode de réalisation des figures 1 et 2, et cela conduit le25 bord de coupe de l'élément de coupe 1 à se déplacer selon une trajectoire légèrement différente au mode de réalisation précédent. Chaque point du bord de coupe se déplace sur une trajectoire définie par une pluralité de festons convexes.30 La figure 5 montre encore un autre mode de réalisation des moyens supports 2 du dispositif de découpe selon la présente invention. Le stator de ce mode de réalisation est formé par un boîtier de stator 65 s'étendant autour d'une came 64 et porté sur la came 64 au moyen d'un palier35 67. La came 60 est montée sur un arbre d'entraînement 61 ayant un axe de rotation central 62. La came 60 possède une face support extérieure 64 au moins sensiblement cylindrique sur laquelle est monté le palier 67. L'axe de symétrie 63 de la came 60 est décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation 62 l'arbre d'entraînement, de5 sorte que la came 60 est entraînée selon un mouvement excentrique. La rotation de la came 60 conduit donc à un mouvement excentrique du boîtier 65. Le logement de stator 65 forme une gorge annulaire 68 s'étendant autour du périmètre du boîtier 65. Le rotor des moyens supports 2 du dispositif de découpe de la figure 5 est de la forme d'une bague annulaire 69 ayant une partie périphérique intérieure 70 logée dans la gorge annulaire 68 du boîtier 65. La figure 5 montre la partie périphérique intérieure 70 de la bague annulaire 69 i5 s'effilant en direction d'un bord périphérique intérieur 71. La forme de la gorge annulaire 68 correspond globalement à la forme de la partie intérieure de la bague annulaire 69, la base 73 de la gorge 68 ayant également des côtés effilés.20 Le diamètre de la bague annulaire 69 mesuré depuis son bord périphérique intérieur 71 est supérieur au diamètre le plus intérieur de la base 72 de la gorge annulaire 68, de sorte qu'un jeu 73 est formé entre ledit bord périphérique le plus intérieur 71 et la base 72 de la25 gorge annulaire 68. L'élément de coupe 1 est porté par la bague annulaire 69 et est mobile avec elle. L'axe de symétrie 66 de la bague annulaire 69 est également excentré par rapport à l'axe de rotation 62 de l'arbre d'entraînement.30 Un plateau d'équilibrage de masse 80 est fixé à l'extrémité de l'arbre d'entraînement 61. Ce plateau 80 comprend typiquement un poids d'équilibrage 81 et/ou des ouvertures 82 prévues dans le plateau d'équilibrage 80. Ce plateau 80 tourne avec l'arbre d'entraînement 61 pour35 aider à contrebalancer les forces de déséquilibre dues au mouvement excentrique de la came 60, du boîtier 65, de la plaque annulaire 69 et de l'élément de coupe 1. Comme le boîtier 65 tourne selon un mouvement excentrique autour de l'axe de rotation 62 de l'arbre d'entraînement 61 et du fait du jeu 72 présent entre la périphérie intérieure au5 niveau de la partie 70 de la bague annulaire et la base 72 de la gorge annulaire 68 du boîtier 65, cela conduit à ce que la bague annulaire 69 et, donc, l'élément de coupe 1 oscillent autour du boîtier 65 d'une manière similaire à un hula-hoop en mouvement autour des hanches d'une10 personne. La bague annulaire 69 oscille donc autour du boîtier 65 selon le mouvement orbital roulant du fait de la force centrifuge de la bague annulaire 69 et de l'élément de coupe 1. Pour faciliter le mouvement positif de la bague annulaire 69 autour du boîtier 65, une15 pluralité de dents 83 peut être prévue sur la bague annulaire 69 pour se mettre en prise avec la surface extérieure du boîtier 65. Cela donne alors un entraînement plus positif de la bague annulaire 69 et, donc, de l'élément de coupe 1.20 Le dispositif de découpe selon la présente invention est relativement peu coûteux à fabriquer, les composants des moyens supports pour l'élément de coupe étant simplement tournés sur un tour. Aucun élément moulé coûteux n'est nécessaire dans le dispositif de découpe.25 Le dispositif de découpe peut également être fabriqué sous la forme d'une unité relativement compacte qui peut être tenue dans une main et peut encore présenter la faculté de couper des matériaux durs comme le béton. Le dispositif de découpe est cependant d'une utilisation30 sûre, car l'élément de coupe ne coupera pas facilement une matière élastique comme des tissus humains, du fait de la vitesse de rotation relativement lente de l'élément de coupe. Il faut noter que des agencements alternatifs pourraient être utilisés pour entraîner l'élément de coupe suivant un mouvement orbital roulant autour d'une zone centrale. Par exemple, l'élément e coupe pourrait également être entraîné par induction, par air ou par des moyens hydraulique, ainsi que par d'autres moyens mécaniques. REVENDICATIONS 1. Dispositif de découpe comprenant un élément de coupe globalement circulaire, et des moyens supports pour soutenir l'élément de coupe en vue d'un mouvement autour d'une zone centrale, dans lequel l'élément de coupe est entraîné selon un mouvement orbital roulant autour de la zone centrale pendant le fonctionnement du dispositif de découpe.10 2. Dispositif de découpe selon la revendication 1, dans lequel l'élément de coupe a un bord de coupe, chaque point du bord de coupe étant entraîné le long d'une trajectoire festonnée continuellement convexe. 3. Dispositif de découpe selon la revendication 1, dans lequel l'élément de coupe a un bord de coupe, chaque point du bord de coupe étant entraîné le long d'une trajectoire festonnée continuellement concave. 4. Dispositif de découpe selon la revendication 1, dans lequel les moyens supports comprennent une section formant rotor et une section formant stator, la section formant rotor portant l'élément de coupe et la section formant rotor étant mobile par rapport à la section formant stator dans le mouvement orbital roulant. 5. Dispositif de découpe selon la revendication 4, dans lequel la section formant rotor comprend une paroi intérieure au moins sensiblement cylindrique, et la section formant stator comprend une paroi extérieure au moins sensiblement cylindrique, le diamètre de la paroi intérieure étant supérieur au diamètre de la paroi30 extérieure, au moins une partie de la paroi extérieure de la section formant stator étant située dans les limites de la paroi intérieure de la section formant rotor, de sorte qu'un point de contact est maintenu entre les parois intérieure et extérieure pendant ledit mouvement orbital35 roulant entre elles. 6. Dispositif de découpe selon la revendication 4, dans lequel la section formant rotor comprend une paroi extérieure au moins sensiblement cylindrique, et la section formant stator comprend une paroi intérieure au moins sensiblement cylindrique, le diamètre de la paroi5 intérieure étant supérieur au diamètre de la paroi extérieure, au moins une partie de la paroi extérieure de la section formant rotor étant située dans les limites de la paroi intérieure de la section formant stator, de sorte qu'un point de contact est maintenu entre les parois10 intérieure et extérieure pendant ledit mouvement orbital roulant entre elles. 7. Dispositif de découpe selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la section formant rotor est entraînée en mouvement par rapport à la position du stator par un système d'entraînement excentré pour ainsi entrainer la section formant rotor dans le mouvement orbital roulant par rapport à la section formant stator. 8. Dispositif de découpe selon la revendication 7, dans lequel le système d'entraînement excentré comprend un arbre d'entraînement, des moyens supports situés sur l'arbre d'entraînement et pouvant tourner avec lui, un chariot mobile porté de manière coulissante sur les moyens supports, et un axe de rotor porté de manière rotative par le chariot mobile, la section formant rotor étant portée25 par l'axe de rotor, dans lequel l'axe de rotation de l'axe de rotor est décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. 9. Dispositif de découpe selon la revendication 8, comprenant de plus des moyens élastiques entre les moyens supports et le chariot mobile pour presser la section formant rotor contre la section formant stator. 10. Dispositif de découpe selon la revendication 4, dans lequel la section formant stator est entraînée pour suivre un mouvement excentrique autour d'un point de35 rotation central, la section formant rotor étant située autour de la section formant stator et étant pressée pour se déplacer suivant le mouvement orbital roulant autour de la section formant stator par le mouvement excentrique de la section formant stator. 11. Dispositif de découpe selon la revendication 10, dans lequel la section formant stator comprend un boîtier de stator ayant une gorge annulaire périphérique, et la section formant rotor comprend une bague annulaire ayant une partie périphérique intérieure portée dans la gorge annulaire, un point de contact étant maintenu entre la10 base de la gorge annulaire et la partie périphérique intérieure pendant ledit mouvement orbital roulant entre elles. 12. Dispositif de découpe selon la revendication 11, dans lequel la section formant stator est entraînée en mouvement par un système d'entraînement excentré comprenant un arbre d'entraînement, une came portée par l'arbre d'entraînement et ayant un axe de symétrie décalé latéralement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement, le boîtier de stator étant porté sur la20 came pour se déplacer avec elle. 13. Dispositif de découpe selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, comprenant de plus des moyens d'entraînement positif entre la section formant stator et la section formant rotor.25