Brevet FR2824505A1 — publié le 20021115

- 11 mai 2001 - 13/14 La présente invention concerne un dispositif pour grainer la surface d'une pièce en matériau thermoplastique. On conna^'t plusieurs systèmes pour grainer la surface de pièces en matériau thermoplastique, c'est-à-dire pour former sur cette surface un relief ou grain lui donnant l'aspect souhaité, imitant par exemple les veines du bois. Dans le cas de pièces en matière piastique injectée, on forme des reliefs di rectement sur la pa roi du moule d'injection de tel le sorte que ces reliefs apparaissent en négatif sur la surface de la pièce. Ce système présente l'inconvénient de ne pas permettre de varier facilement le relief formé sur les pièces puisqu'un changement de ce relief impose une modification au moins partielle de la paroi du moule. De plus, il ne s'applique qu'au grainage de pièces moulées. Pour les pièces plates et extrudées, telles que des profilés, il est connu de réaliser le grainage en utilisant un cylindre tournant qui est appliqué sur les pièces en sortie de la filière d'extrusion. La surface de ce cylindre est elle-même pourvue de reliefs et les pièces sont grainées sous l'effet de la pression exercée par ce cylindre. Ainsi, cette technique nécessite une adaptation de la filière d'extrusion spécifique. La présence du cylindre et de ses moyens de commande augmente l'encombrement de ces filières et diminue les cadences de production. Pour que le grainage puisse être réalisé sans qu'il soit nécessaire d'appliquer le cylindre avec une pression trop forte sur la surface des pièces à grainer, il est réalisé directement en sortie de la filière d 'extrusion, sur la matière encore relativement mol le et à relativement haute température. Par conséquent, en aval du cylindre de grainage, les pièces extrudées doivent être refroidies pour être stabilisées. Pour ce faire, il est connu d'utiliser un conformateur ayant des plaques réfrigérées contre lesquelles les pièces sont appliquées par aspiration. Lorsque la surface des pièces est grainée, les reliefs peuvent occasionner des fuites d'air, de sorte que l'aspiration conduit plus difficilement à un placage correct de ces pièces contre les parois du conformateur. Cette technique n'est pas compatible avec l'obtention de grainages de profondeur relativement importante ou ayant des reliefs d'amplitude relativement marquée. Par ailleurs, les pièces glissent contre ces parois, ce qui provoque parfois un effet de lissage du grainage. Il faut encore relever que le motif du grainage se répète à l'identique à des intervalles de longueur correspondant à la développée du cylindre. En outre, pour modifier le grainage, il est obligatoire de modifier la surface du cylindre ou de changer son revêtement, ce qui est relativement long et coûteux. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, en proposant un dispositif de grainage qui soit simple à utiliser, sans ralentir notablement les cadences de production, et qui permette une modification aisée de l'aspect du grainage. Ce but est atteint grâce au fait que le dispositif selon l'invention comprend une feuille ayant une surface rugueuse, des moyens pour maintenir cette feuille en regard de la surface à grainer et à distance de ladite surface, au moins un organe presseur disposé du côté de la face arrière de la feuille opposée à la pièce, des moyens pour appuyer l'organe presseur sur ladite face arrière de manière à provoquer un contact local entre la feuille et la pièce et des moyens pour déplacer l'organe presseur par rapport à la pièce de manière à exercer ce contact local en différentes zones de ia pièce. La feuille est normalement tendue au-dessus de la surface à grainer et elle est relativement souple de sorte qu'elle peut être déformée élastiquement pour venir au contact de cette surface lorsque l'organe presseur appuie sur sa face arrière et pour retrouver sa position initiale écartée de cette surface lorsque cet appui cesse. Le grainage n'est pas obtenu par un gravage direct de l'organe presseur sur la surface à grainer, mais il est réalisé par l'intermédiaire de la feuille ayant sa surface rugueuse. Il en résulte que le grainage obtenu a un aspect davantage continu et progressif, en particulier la profondeur des creux de ce grainage peut varier de manière progressive en fonction du niveau de pression de l'organe presseur sur la face arrière de la feuille ou, plus précisément, en fonction de l'amplitude du déplacement de l'organe presseur perpendiculairement à la surface à grainer. De plus, la pièce d'usure est constituée par la feuille et pas par l'organe presseur, et cette feuille peut être remplacée facilement. L'aspect du grainage obtenu dépend de la pression d'appui de l'organe presseur sur la face arrière de la feuille et des déplacements de cet organe par rapport à la pièce. En d'autres termes, en modifiant les paramètres que sont cette pression et ces déplacements par rapport à la pièce, on modifie à volonté l'aspect du grainage. De préférence, I'organe presseur a une extrémité libre de section réduite, comprise entre 7 et 20 mm, par exemple de l'ordre de 12 mm. En particulier, I'organe presseur peut être formé par un doigt presseur sensiblement cylindrique dont le diamètre est compris entre 3 et 5 mm. La section de l'extrémité libre de l'organe presseur qui appuie contre la face arrière de la feuille influe évidemment sur la finesse du grain obtenu et on la choisira en fonction du résultat souhaité. De même, la finesse du grain dépend de la rugosité et de la granulométrie de la surface rugueuse de la feuille. Ainsi, selon le résuitat souhaité, on choisira une rugosité plus ou moins grossière. Avantageusement, la surface rugueuse de la feuille porte des grains abrasifs. La granulométrie de ces grains abrasifs, qui conditionne la rugosité de la feuille, sera choisie en fonction des résultats souhaités. La nature des grains abrasifs sera elle-même choisie en fonction du type de surface thermoplastique devant être grainée. En particulier, lorsque cette surface est celle de profilés extrudés en PVC, on pourra choisir des grains de corindon ou analogues. Avantageusement, le dispositif comporte, en outre, des moyens pour déplacer la feuille et la pièce l'une par rapport à l'autre. Il en résulte un effet de défilement de ia feuille de la pièce l'une par rapport à l'autre, et le grainage s'apparente à un ponçage local de la surface de la pièce sous l'effet de la pression exercée par le doigt presseur. De plus, la feuille étant déplacée par rapport à la pièce, on peut facilement s'assurer que ce ne soient pas toujours les mêmes régions de la feuille qui soient affectées par la pression exercée par l'organe presseur, de manière à éviter une usure prématurée de zones trop souvent sollicitées. Selon un mode de réalisation avantageux, la feuille est une bande continue et le dispositif comprend des moyens d'entranement de cette bande comprenant au moins deux arbres d'entranement entre lesquels lad,te bande est tendue. Selon une variante avantageuse, le dispositif comprend des premiers moyens d'entranement aptes à entraner la pièce dans un premier sens et des deuxièmes moyens d'entranement aptes à entraner la feuille dans un deuxième sens, opposé au premier. Ainsi, la vitesse de déplacement relative de la pièce par rapport à la feu il le est i m porta nte, même si les vitesses de déplacement de la pi èce et de la feu i l le sont en el les-mêmes peu élevées. Avantageusement, I'organe presseur est monté sur un support mobile selon trois degrés de liberté et les moyens pour déplacer l'organe presseur par rapport à la pièce comprennent un système de pilotage numérique dudit support dans ces trois degrés de liberté. Le système de pilotage numérique peut être programmé facilement en fonction de l'aspect de grainage souhaité. Les trois degrés de liberté sont de préférence déterminés par un axe vertical, perpendiculaire à la surface de la pièce à grainer, et par deux axes horizontaux parallèles au plan de cette surface. L'invention concerne également un procédé pour grainer la surface d'une pièce en matériau thermoplastique. Comme indiqué précédemment, il est connu, pour des pièces moulées par injection, d'obtenir un effet de grainage à l'aide d'un moule dont la paroi est elle-même grainée. Par ailleurs, pour des pièces telles que des profilés extrudés, il est connu de faire rouler sur la surface de cette pièce un cylindre portant des reliefs. Avec ces procédés, il est difficile de modifier l'aspect du grain, car cela nécessite une modification importante de la paroi du moule ou de la surface du cylindre. Concernant le grainage de pièces extrudées, comme indiqué précédemment, I'emploi d'un cylindre de grainage en amont de la station de conformation des profilés rend délicates les opérations de conformation. L' invention a pour but de proposer un procédé sensiblement exempt des inconvénients précités. Ce but est atteint grâce au fait que, selon le procédé de I'invention, on fournit une feuille ayant une surface rugueuse, on maintient cette feuille en regard de la surface à grainer et à distance de ladite surface, et on exerce des pressions sur la face arrière de la feuille opposée à la pièce de manière à provoquer un contact local entre la feuille et la pièce dans différentes zones de cette dernière. Ce procédé extrêmement simple à mettre en oeuvre permet de modifier sans difficultés l'aspect du grainage obtenu, en choisissant les zones de la pièce qui sont affectées par le contact local. Il peut être aisément mis en oeuvre sur des pièces telles que des pièces moulées par injection ou des pièces extrudées. La feuille est portée au-dessus de la surface à grainer de manière à définir une surface parallèle à ladite surface à grainer. Ceci est particulièrement simple lorsque cette surface est plane, par exemple lorsqu'il s'agit de la surface de pièces extrudées. Dans ce cas, le procédé peut être mis en oeuvre en sortie d 'extrusion, ou alors en reprise. De préférence, lorsqu ' il est mis en oeuvre en sortie d'extrusion, on réalise le procédé après une étape préalable de refroidissement au moins partielle des pièces extrudées pour que le grainage affecte une surface non collante et relativement stabilisée. Ainsi, de préférence, on applique le procédé de grainage sur des pièces dont la température de la surface est redescendue à une température comprise entre 20 C et 40 C. Avantageusement, on fait défiler la pièce sur des moyens d'entranement audessus desquels est située la feuille. Lorsque le procédé est réalisé en sortie d'extrusion, la vitesse d'avancement de la pièce est conditionnée par la vitesse d'extrusion. En reprise, la pièce peut être disposée sur des moyens d'entranement connus en eux mêmes, tels qu'un convoyeur à bande ou à rouleau, au-dessus duquel est située la feuille. Avantageusement, on déplace la feuille et la pièce l'une par rapport à l'autre. En particulier, lorsque l'on réalise le procédé sur une pièce entranée par des moyens d'entranement, la feuille peut rester fixe ou être entranée, de préférence en sens contraire du sens d'entrane ment de la pièce. Avantageusement, on utilise au moins un organe presseur qu'on déplace par rapport à la pèce, sensiblement parallèlement et sensiblement perpendiculairement à la surface de cette pièce. Le déplacement de l'organe presseur sensiblement perpendiculaire à la surface de la pièce conditionne la profondeur des reliefs du grainage obtenu. Son déplacement parallèlement à cette surface conditionne la largeur et la longueur de ces reliefs, et également leurs positions sur ladite surface. Avantageusement, on pilote numériquement le déplacement de l'organe presseur par rapport à la pièce. Avec l' invention, on peut limiter la répétitivité des motifs d u grainage, en déplaçant l'organe presseur de manière quasi-aléatoire, ou bien en choisissant que le cycle de déplacement se répète à intervalles importants, tels que 20 m ou davantage. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réTère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe selon la ligne 11-ll de la figure 1; et la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un exemple de réalisation, montrant l'organisation générale du dispositif et des moyens de commande du déplacement du ou des organes presseurs. Le dispositif des figures 1 et 2 comprend une feuille 10 qui, en l'espèce, est formée par une bande continue. La surface extérieure 10A de cette feuille est tournée vers la surface 12A d'une pièce 12 devant être grainée. Dans l'exemple représenté, la feuille formant une bande, elle est maintenue par au moins deux rouleaux 14 et 16 qui la tendent en regard de la surface 12A en maintenant sa surface 10A à une distance D de ladite surface 12A. En l'espèce, la bande est entranée à une vitesse de déplacement V2, par rapport au sol, par les rouleaux 14 et 16 qui constituent deux arbres d'entranement. L'écartement de ces rouleaux peut être réglable pour ajuster la tension de la bande. Ils peuvent également être réglables en hauteur pour ajuster la distance D. Dans toute la suite, on considérera par convention que la feuille est placée au-dessus de la surface à grainer, qui est horizontale. Ainsi, I'organe presseur 20 décrit ci-après se déplace verticalement pour pousser localement la feuille contre la surface à grainer. La feuille étant une bande continue, la surface rugueuse 10A utile à un moment donné pour le grainage est la surface extérieure (tournée vers le bas) de la portion inférieure de la bande. Comme on le voit sur la figure 2, la surface 10A de la bande est rugueuse. Elle porte même avantageusement des grains abrasifs tels que des grains de corindon, avec une densité comprise entre 30 et grains au cm, par exemple de l'ordre de 60 grains au cm. La pièce 12 est par exemple constituée par un tronçon de profilé extrudé, posé sur un support, au-dessus duquel est disposée la feuille 10. Avantageusement, ce support comprend des moyens d'entranement par exemple constitués par des rouleaux d'entrane ment 18 qui déplacent la pièce 12 à une vitesse V1 par rapport au sol. Les vitesses V1 et V2 sont toutes deux horizontales, et elles sont opposées l'une à l'autre. Par exemple, ces vitesses V1 et V2 sont de l'ordre de, respectivement, 10 à 30 m/min et 15 à 25 mis, avantageuse ment 18 m/s. Ainsi, les moyens d'entranement 18 servent principale ment à convoyer la pièce 12 à travers le dispositif de l'invention, tandis que les arbres d'entranement 14 et 16 servant à animer la feuille d'une vitesse importante par rapport à ces pièces. L'organe presseur 20 est disposé du côté de la face arrière de la feuille 10, c'est-à-dire, s'agissant d'une bande continue, du côté de sa face intérieure 10B. Comme on le voit sur la figure 2, cet organe presseur peut être appuyé contre cette face arrière 1 OB, pour provoquer un contact local dans la zone C entre la surface 10A de la feuille 10 et la surface 12A de la pièce 12. La feuille est déformée élastiquement par l'appui de l'organe presseur 20, c'est-à-dire que, lorsque cet appui cesse, la feuille se repositionne de telle sorte que I'écartement D soit à nouveau constaté entre les faces en regard 10A et 12A. De plus, cette feuille est relativement souple, de sorte que la superficie de la zone C correspond sensiblement à la section de l'extrémité libre 20A de l'organe presseur 20 contre la face 10B de la feuille. L'organe presseur a par exemple la forme d'un doigt presseur, de section réduite, comme on l'a indiqué précédemment. L'organe presseur 20 est. d'une part, déplaçable sensiblement perpendiculairement à la surface 12A, dans la direction verticale Z. pour pouvoir exercer ou non l'appui précité sur la face 10B de la feuille 10. Par ailleurs, I'organe presseur 20 et la pièce 12 sont déplagables l'un par rapport à l'autre pour que cet appui s'exerce en différentes zones de la pièce. Dans l'exemple représenté, la pièce 12 étant entranée 'a vitesse V pi-ecitee dans la direction longitudinale Y. on pourrait réaliser un dispositif conforme à l'invention en disposant plusieurs organes presseurs 20 les uns à la suite des autres dans la direction horizontale X perpendiculaire à la direction Y. et ne le déplacer que dans la direction Z. Ceci limiterait toutefois la variabilité des motifs de grainage, de sorte qu'il est préférable de pouvoir également déplacer le ou les organes presseurs dans ia direction X transversale à la longueur de la pièce. C'est d'ailleurs ce que montre la figure 3, sur laquelle on voit que deux organes presseurs 20 et 120 sont disposés l'un à côté de l'autre, en pouvant être déplacés tous les deux dans, au moins, les directions Z et X. Ceci permet d'obtenir les motifs de gravage G1 et G2, ondulés dans la direction X. On peut toutefois souhaiter que le ou les organes presseurs se dépiacent par rapport à la pièce à une vitesse supérieure à la vitesse V1 d'avancement de cette dernière, c'est pourquoi le ou lesdits organes presseurs sont également dotés d'un degré de liberté dans la direction longitudinale Y. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens pour limiter les forces de frottement entre l'organe presseur et la face arrière 10B de la feuille 10. Ainsi, I'extrémité libre 20A de l'organe presseur peut être formée dans un matériau apte à limiter les forces de frottement ou revêtue d'un tel matériau. Il s'agit par exemple de téflon ou de graphite. On peut également prévoir que l'extrémité libre de l'organe presseur ait des moyens de roulement aptes à rouler sur la face arrière de la feuille. Il s'agit par exemple d'une bille reliée à l'organe presseur par une liaison rotule de manière à lui permettre de rouler dans toutes les directions. La nature de la face arrière de la bande peut également être choisie de manière à limiter les forces de frottement. En particulier, cette face arrière peut être en toile ou en papier et peut éventuelle ment étre huilée ou revêtue de manière adéquate. Comme on le voit sur la figure 2, on évite que l'extrémité libre 20A de l'organe presseur présente des angles vifs, et on la réalise plutôt de manière légèrement arrondie. L'épaisseur E de la feuille est par exemple de l'ordre de 1 mm. Le diamètre D20 de l'extrémité libre de l'organe presseur est avantageusement compris entre 3 et 5 mm, par exemple de l'ordre de 4 mm. La figure 3 montre deux organes presseurs 20 et 120 qui peuvent être déplacés à l'aide d'un système de pilotage. Avantageuse ment, il s'agit d'un système de pilotage numérique pour déplacer chaque organe presseur dans les trois degrés de liberté du support mobile sur lequel il est monté. Par exemple, le support de l'organe presseur 20 comprend un bras horizontal 30 déplaçable dans ia direction longitudinale Y par rapport à une poutre longitudinale de support 32. Le support comprend également un bras vertical 34 qui est monté sur le bras 30 en étant déplaçable par rapport à lui dans la direction transversale X. Enfin, I'organe presseur 20 est lui-même monté sur le bras vertical 34 en étant déplagable par rapport à lui dans la direction verticale Z. Un système de moteur, respectivement 30', 34' et 20', commande les déplacements relatifs respectifs des bras 30 et 34 et de l'organe presseur 20 dans les directions précitées. De même, le support de l'organe presseur 120 comprend des bras 130 et 134 respectivement analogues aux bras 30 et 34, tandis qu'un système de moteur 130', 134' et 120' qui commande les déplacements relatifs respectifs des bras 130 et 134 et de l'organe presseur 120. Ces moteurs sont commandés par des moyens de pilotage, respectivement 36 pour l'organe presseur 20 et 136 pour l'organe presseur 120.11 s'agit par exemple de robots dits à trois axes, connus en eux-mêmes. Les moteurs sont par exemple des moteurs électriques sans balais dits "brushiess". Les moyens de pilotage 36 et 136 sont commandés par une unité centrale UC. Les données M relatives au déplacement nécessaire pour obtenir un grainage ayant un motif déterminé sont entrées dans i'unité centrale, elles peuvent par exemple étre stockées dans une mémoire et plusieurs programmes correspondant à des motifs différents peuvent être stockés. L'unité centrale reçoit également des informations relatives à la vitesse d'avancement de la feuille 10, captées par un capteur CF et à la vitesse d'avancement de la pièce 12, détectées par un capteur CP. Il peut s'agir de codeurs, respectivement reliés à l'un des arbres d'entranement 14 et 16 de la feuille 10 et à l'un des rouleaux 18. Les capteurs CF et CP peuvent être remplacés par des moyens de commande de l'entranement des arbres 14 ou 16 et des rouleaux 18. Dans ce cas, I'unité centrale UC gère elle-même les vitesses de dépla cement V1 et V2 et, en fonction de ces vitesses et des données M relatives au motif du grainage à réaliser, elles commandent les robots 36 et 136. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour grainer la surface (12A) d'une pièce (12) en matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille (10) ayant une surface rugueuse (10A), des moyens (14, 16) pour maintenir cette feuille en regard de la surface à grainer (12A) et à distance (D) de ladite surface, au moins un organe presseur (20, 120) disposé du côté de la face arrière (10B) de la feuille (10) opposée à la pièce (12), des moyens (20', 120') pour appuyer l'organe presseur sur ladite face arrière (10B) de manière à provoquer un contact local (C) entre la feuille (10) et la pièce (12) et des moyens (30', 34', 20', 130', 134', 120') pour déplacer l'organe presseur (20, 120) par rapport à la pièce de manière à exercer ce contact local en différentes zones de la plece. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (14, 16, 18) pour déplacer la feuille (10) et la pièce (12) I'une par rapport à l'autre. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface rugueuse (10A) de la feuille (10) porte des grains abrasifs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la feuille (10) est une bande continue et en ce qu'il comprend des moyens d'entranement de cette bande comprenant au moins deux arbres d'entranement (14, 16) entre lesquels ladite bande est tendue. 5. Dispositif selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens d'entranement (18) aptes à entraner la pièce (12) dans un premier sens et des deuxièmes moyens d'entranement (14, 16) aptes à entraner la feuille (10) dans un deuxième sens, opposé au premier. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour limiter les forces de frottement entre l'organe presseur (20, 120) et la face arrière (10B) de la feuille (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que I'organe presseur (20, 120) présente une extrémité libre (20A) formée dans un matAriau apte [mer les forces de froitement ou revAtue d'un tel matAriau. 8. D6posKif selon la revendlcatlon 6 ou 7, cara6rLA en ce que Porgane presseur (ZO, 120) prAsente une extrAmhA libre ayant des moyens de roulement aptes rouler sur la face ardAre de la feuiDe. 9. Dh sen [une quelnque d ndlions 1 caractArG en ce que l'organe presseur (20, 120) est montd sur un suppo (30, 34, 20; 130, 134, 120) mobUe selon tro degrAs de llbeA (X, Y. Z) et les moyens pour dAplacer l'organe presseur (20, 120) par rappo pice (12) comprennent un systAme de pHotage numAdque (UC, 36, 136) dud suppo dans ces troL degrAs de libe. 10. ProcAdA pour grainer la surface d'une plAce (12) en matAriau thermoplasque, caractArhA en ce qu'on fourni une feuiMe Uo) ayant une surface rugueuse OOA), on maintient cette feuiDe en regard de la surface grainer (12A) et distance (D) de ladite surface, et on exerce des presons sur la face ardAre (1OB) de la feuiNe (10) oppose la plAce (12) de manibre provoquer un contact local (C) entre la feuiMe et la pice dans dfArentes zones de cee dernlre. 11. ProcAdA selon la revenUlcation 10, caractArLA en ce qu'on dAplace la feulUe (10) et la pice (12) I'une par rappo Lautre. 12. ProcAdA selon la revendication 10 ou 11, caractArLA en ce qu'on utUbe au moins un organe presseur (20, 120) qu'on dAplace par rapport la plAce (12), senslblement paraU6lement (X, Y) et sensiblement perpendlculairement (Z) la surface (12A) de cette pice. 13. ProcAdA selon la revendication 12, caractArbd en ce qu'on pHote numAriquement le dAplacement de Corgane presseur (20, 120)