Brevet FR2853266A1 — publié le 20041008

Outil de coupe pour machine de taille, et son procédé de fabrication. La présente invention concerne un outil de coupe pour machine de taille d'arbres et arbustes et, plus particulièrement, pour le prétaillage de la vigne. Elle couvre également le procédé original de fabrication de cet outil de coupe. Pour effectuer le prétaillage des vignes palissées, la Déposante a créé un outil de coupe permettant une mécanisation de cette opération, en respectant l'intégrité des fils et des piquets du palissage. Cet outil de coupe a notamment été décrit dans les Brevets Européens N0 0. 147.344 et 0.312.126, et dans le Brevet français N0 2.730.378. Il comprend: - d'une part, une partie rotative apte à tourner autour d'un axe de rotation et comportant l'un des deux organes participant à l'action de coupe, et, - d'autre part, une partie fixe comprenant l'autre organe participant à l'action de coupe. L'organe participant à l'action de coupe intégré à la partie rotative de l'outil se présente sous la forme d'un disque plat échancré avec ses échancrures ou ouvertures périphériques s'étendant en direction de l'axe de rotation et séparées par des dents ou doigts, ledit organe participant à l'action de coupe étant disposé dans une cage solidaire en rotation dudit organe et constituée de barreaux 20 radiaux entourant lesdites dents en direction radiale, l'ensemble tournant constitué de la cage et de l'organe participant à l'action de coupe étant fixé sur un moyeu agencé pour pouvoir être calé sur un arbre d'entraînement. Le deuxième organe participant à l'action de coupe est logé dans ladite cage tournante et constitué d'une ou plusieurs lames s'étendant radialement en direction de la 25 périphérie de cette dernière et fixées sur un support de lames fixe, lesdites dents et ledit organe intérieur coopérant pour couper les rameaux ou les sarments s'introduisant dans les ouvertures du disque échancré et entraînés par celui-ci. Les machines équipées de tels outils de prétaillage ont permis de réduire de plus de 50 % le temps consacré à l'opération de taille dans les vignobles. Afin de réaliser un sectionnement des bois de taille en petits morceaux de quelques centimètres, permettant d'éliminer totalement l'opération longue, pénible et extrêmement coûteuse que représente le tirage des bois de taille pour les détacher des fils du palissage auxquels ils sont accrochés, les machines de 5 prétaillage sont équipées d'au moins un ensemble de coupe et, de préférence, de deux ensembles de coupe constituées, chacun, d'une pluralité d'outils de taille réalisés de la manière précédemment décrite, les outils de taille de cet ensemble ou de chaque ensemble ou tambour de coupe étant superposés et empilés autour d'un axe commun. Jusqu'à présent, les ensembles tournants cage-organe participant à l'action de coupe des outils de taille du genre décrit dans les documents précités, étaient réalisés au moyen d'aciers pré-traités soudable à moyenne limite élastique. Les différents composants de cet ensemble étaient donc découpés au laser dans des tôles pré-traitées d'acier à moyenne limite élastique, puis assemblés entre eux 15 par soudure. Ce mode de construction ne permet pas l'utilisation d'acier ayant une limite élastique supérieure à 50 daN/mm2. En effet, au-delà de cette limite, les aciers sont plus difficilement soudables et, d'autre part, le fait qu'ils soient prétraités n'engage pas le fabricant de tôles d'acier à assurer une planéité parfaite. Or la cage doit avoir une construction géométrique quasiment parfaite pour la 20 collaboration des lames avec cette cage pour la réalisation de la coupe. Il faut signaler aussi que ces aciers pré-traités soudables sont de prix relativement importants. Les outils de coupe réalisés de la sorte sont donc relativement lourds et chaque empilage d'outils représente un poids assez considérable. Pour l'exécution des opérations de prétaillage, les machines équipées de ces ensembles de coupe, sont suspendues et travaillent sur le côté des tracteurs interligne, de sorte qu'en raison de leur poids important, elles ont tendance à compromettre la stabilité et l'équilibre des tracteurs, ce qui peut conduire à des accidents. Un objectif de la présente invention est donc de réduire le plus possible le poids des outils de taille, tout en améliorant leurs performances et leur maintenance. D'autre part, l'assemblage des composants de l'ensemble tournant cage5 organe participant à l'action de coupe, nécessite de nombreuses soudures, de sorte que la durée de fabrication consacrée à cet ensemble est très importante, ce travail devant s'effectuer, par ailleurs dans le respect de règles de sécurité rigoureuses. Un autre objet de la présente invention est donc de permettre une 10 réduction importante du temps de montage des outils de taille et de simplifier ce montage. De manière plus générale, l'invention s'applique aux outils de taille du genre comprenant une cage tournante pourvue d'ouvertures périphériques séparées par des parties saillantes, cette cage tournante étant agencée de 15 manière à constituer un premier organe coopérant à l'action de coupe et renfermant un deuxième organe fixe ou rotatif collaborant avec le premier pour effectuer la coupe des branches ou sarments. Le premier des objectifs ci-dessus est principalement réalisé grâce à la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication des pièces composant la cage 20 tournante de l'outil et notamment de l'organe participant à l'action de coupe, solidaire de ladite cage, suivant lequel ces pièces sont réalisées à partir de tôles d'acier à haute limite élastique telles que par exemple, des tôles d'acier au bore ou équivalent, soudable après trempe, et sont, après chauffage, trempées sous presse, c'est-à-dire trempées par passage dans une presse froide dont les 25 matrices sont refroidies par une circulation de fluide de refroidissement, avant ou après découpage desdites pièces. Ce procédé dont deux exemples sont décrits ci-après et font l'objet de revendications dépendantes procure des avantages très intéressants, notamment: - un important allégement, de l'ordre de 35 %, du poids de la cage ou partie tournante de l'outil, par rapport à la construction précédente; - la suppression des déformations des pièces constitutives de ladite partie tournante, lors de leur fabrication, ce qui répond à la nécessité 5 d'une construction géométrique quasiment parfaite pour la coopération des organes de réalisation de la coupe; plus précisément; avec la mise en oeuvre de ce procédé, l'élément rotatif participant à l'action de coupe et qui constitue, de préférence, le système de contre-lame de l'outil, peut être réalisé avec une planéité rigoureuse, assurant une 10 coopération parfaite de ce système de contre-lame avec les lames fixes ou mobiles de l'outil permettant d'obtenir une coupe de bonne qualité. Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, le moyeu de la partie tournante de l'outil est constitué par une pièce démontable de fonderie, de préférence en alliage d'aluminium ou de magnésium, et l'ensemble rotatif 15 constitué de l'organe participant à l'action de coupe et de la cage est fixé sur ce moyeu par boulonnage. Grâce à cette construction, on obtient: - un allégement supplémentaire de la partie tournante de l'outil; - une réduction du temps de montage, notamment en raison de la 20 suppression de l'opération de soudure de l'ensemble cage - contrelame sur le moyeu; - un montage amovible dudit ensemble sur ledit moyeu. Selon une autre disposition caractéristique, certaines liaisons entre les éléments constitutifs de la partie tournante de l'outil, sont réalisées par 25 encastrement d'un élément dans un autre. Grâce à cette disposition, il est possible de supprimer un nombre important de soudures, ce qui permet de diminuer le temps consacré à cette opération, cette diminution du temps de soudure étant de l'ordre de 70 %. La conjugaison des dispositions caractéristiques susmentionnées permet de simplifier notablement la construction des outils de taille et de diminuer très sensiblement leur prix de revient. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore 5 ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un outil de coupe réalisé selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective de cet outil. La figure 3 est une vue en coupe axiale de ce dernier. La figure 4 est une vue en perspective de l'ensemble tournant constitué par la contre-lame et la cage dans laquelle est logée celle-ci. La figure 5 est une vue en perpective du moyeu de cet ensemble tournant. La figure 6 est une vue en perspective du support des lames fixes et du toc 15 d'arrêt s'opposant à la rotation de la partie fixe de l'outil. Les figures 7 et 8 sont des vues en perspective illustrant deux formes d'exécution du toc d'arrêt. Les figures 9 et 10 sont des vues partielles, en perspective, illustrant les liaisons par encastrement de certains éléments constitutifs de l'ensemble 20 tournant de l'outil. Les figures 11 et 12 sont des vues synoptiques illustrant deux modes d'exécution du procédé selon l'invention. On se reporte auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants, bien que nullement limitatifs, de mise en oeuvre. du procédé et de réalisation de l'outil 25 selon l'invention. Bien qu'on décrit ci-après un mode d'exécution très avantageux de l'invention, on souligne que celle-ci s'applique à tout outil de coupe pour machine de taille, du genre comprenant une cage tournante 1-2 pourvue d'ouvertures périphériques (12) s'étendant en direction de l'axe de rotation et séparées par 5 des parties saillantes (13), cette cage tournante étant agencée de manière à constituer un premier organe coopérant à l'action de coupe (généralement une contre-lame) et renfermant un deuxième organe fixe ou rotatif (lames ou scie) coopérant avec ledit premier organe pour effectuer la coupe des bois de taille (branches ou sarments). Selon le mode d'exécution illustré, l'outil de taille est du genre comportant une partie tournante et une partie fixe constituant un système de lame et de contre-lame. La partie tournante ou cage rotative est constituée par un ensemble comprenant: - une contre-lame 1 réalisée sous forme de disque échancré; la cage proprement dite constituée de barreaux radiaux 2 comprenant, chacun, un élément supérieur 2a disposé au-dessus de la contre-lame et un élément inférieur 2b disposé au-dessous et à distance de ladite contrelame 1, ces éléments étant rattachés par leurs extrémités 20 externes; une monture cylindrique supérieure 3 disposée au-dessus de la contrelame 1 et sur laquelle sont fixées les extrémités internes des éléments supérieurs 2a des barreaux; - un cerceau de raidissement inférieur 4 disposé au-dessous et à 25 distance de la contre-lame et sur lequel sont fixées les extrémités internes des éléments inférieurs 2b desdits barreaux; et, - un moyeu 5 permettant le montage et le calage de l'ensemble tournant sur un arbre d'entraînement (non représenté). La partie fixe de l'outil comprend un support de lames 6 de forme générale circulaire et dont la périphérie est agencée pour recevoir des lames 7, de préférence constituées par un ou plusieurs secteurs dentés, par exemple fixés par boulonnage sur ladite périphérie. Toutefois, ce support de lames et, par conséquent, les lames 7, sont montés autour de l'arbre d'entraînement de la partie tournante de l'outil, avec une aptitude de mouvement angulaire d'amplitude limitée. Un toc d'arrêt 8 orienté radialement est fixé, de préférence par boulonnage, sur le support de lames 6, afin de limiter l'amplitude du mouvement angulaire de ce dernier. La partie inférieure du moyeu 5 est engagée dans l'ouverture centrale du support de lame 6 et un coussinet 9, par exemple constitué par un roulement à billes, est interposé entre ledit moyeu et ledit support de lame. Selon l'invention, les pièces composant la cage tournante 1-2-3-4 de l'outil et notamment l'organe coopérant à l'action de coupe (tel que par exemple la 15 contre-lame 1, selon le mode d'exécution illustré), sont réalisées à partir de tôles d'acier à haute limite élastique, de préférence à partir de tôles d'acier au bore ou équivalent, soudable après trempe, lesquelles présentent, après traitement, une limite élastique d'environ 130 daN/mm2. Selon le procédé de l'invention, ces tôles d'acier au bore sont, après 20 chauffage, trempées sous presse, c'est-à-dire trempées par passage dans une presse dont les mors ou matrices sont refroidis par une circulation interne de fluide de refroidissement, par exemple par une circulation d'eau froide. Selon ce procédé, l'opération de refroidissement brutale de trempe des tôles d'acier, avant ou après découpage de celles-ci, n'est pas effectuée en présence d'un liquide de 25 refroidissement (eau ou huile); ce sont les mors de la presse refroidis par une circulation interne de liquide de refroidissement qui, au contact des pièces chauffées, viennent refroidir ces dernières, de sorte à réaliser l'opération de trempe. L'invention concerne aussi l'outil de taille nouveau dont la partie tournante 30 est réalisée par l'assemblage de composants obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé. Un avantage de cette opération de trempe sous presse, est qu'elle évite totalement les déformations des pièces trempées. En effet, au moment o elles sont refroidies, les pièces se trouvent sous presse et ne peuvent donc se déformer. Les pièces ainsi obtenues présentent une planéité rigoureuse et ont 5 une limite élastique très élevée qui dépasse les 130 daN/mm2. L'acier au bore à faible teneur en carbone est, par définition un acier soudable après trempe. Les pièces trempées peuvent donc être assemblées en mécano-soudure. On décrit ci-après deux modes de mise en oeuvre intéressant du procédé de l'invention. Suivant le mode d'exécution illustré à la figure 11, le procédé de l'invention comprend les opérations successives suivantes: A) Approvisionnement de l'acier à très haute limite élastique, tel que, par exemple, acier au bore, soit sous forme de tôle qui sont cisaillées au format adapté à l'outil de découpe, soit sous forme de bobine ayant une 15 largeur adaptée à l'outil de découpe. B) Découpe des marguerites destinées à constituer la contre-lame 1 soit au laser, soit avec un outil de découpe sous presse. C) Passage des pièces au four pour la mise en température avant trempe. D) Trempe des pièces sous presse; les matrices de la presse sont 20 refroidies par une circulation d'eau froide. E) Passage des pièces au four pour la mise en température et le maintien durant le temps nécessaire au revenu. F) Assemblage de la contre-lame avec les autres composants de la partie tournante de l'outil. G) Soudure de ladite partie tournante. Suivant le mode d'exécution illustré à la figure 12, le procédé de l'invention comprend les opérations successives ci-après: A') Approvisionnement de l'acier au bore soit sous forme de tôles soit sous forme de bobine cisaillée(s) au format adapté à l'outil de trempe. B') Passage des tôles au four pour la mise en température avant trempe. C') Trempe des tôles sous presse; les matrices de la presse sont refroidies par une circulation d'eau. D') Passage des tôles au four pour la mise en température et le maintien durant le temps nécessaire au revenu. E') Découpe des contre-lames au laser. F') Assemblage de la contre-lame avec les autres composants de la partie 10 tournante de l'outil. G') Soudure de ladite partie tournante. Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, le moyeu 5 de l'outil est constitué par une pièce démontable de fonderie, de préférence réalisée en alliage d'aluminium ou de magnésium. La pièce de fonderie est ensuite usinée 15 pour la phase de finition. La rainure de clavetage 5d est brute de fonderie, ce qui réduit considérablement le prix de la pièce en évitant cette opération d'usinage. L'ensemble constitué par la contre-lame 1 et la cage 2-3-4 est fixée sur ce moyeu au moyen de vis ou de boulons 10 traversant des trous la, 5a, respectivement, ménagés, dans l'épaisseur de ladite contre-lame et dans l'épaisseur d'une 20 collerette 5b que présente ledit moyeu dans sa portion intermédiaire. Cette collerette 5b présente sur une portion de sa hauteur, une surepaisseur 5c ayant un contour particulier, non circulaire, permettant son encastrement, sans jeu notable, dans l'ouverture centrale 1 b de forme complémentaire de la contre-lame, de sorte à réaliser une liaison en rotation 25 comparable à un assemblage prismatique. Avec ce montage, les efforts générés par l'entraînement en rotation de l'ensemble tournant 1-2-3-4, ne sont pas uniquement supportés par les tiges des boulons de fixation 10, mais également et surtout, par la liaison en rotation réalisée entre la surépaisseur 5c du moyeu et - 10 le bord de l'ouverture centrale lb de la contre-lame, ce qui confère une grande résistance aux efforts de cisaillement. Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, certaines liaisons entre les éléments constitutifs de la partie tournante de l'outil sont réalisées par 5 encastrement d'un élément dans un autre. Cette particularité constructive est illustrée aux figures 9 et 10. Sur la figure 9, on voit un barreau 2 constitué d'une seule pièce et formé d'un élément supérieur 2a et d'un élément inférieur 2b se raccordant par leur extrémité extérieure 2c, ce barreau étant montré avant son assemblage avec une 10 dent 1c de la contre-lame 1. Les dents 1 c de la contre-lame 1 et les barreaux 2 de la cage, sont pourvus d'entailles Id et 2d, respectivement, autorisant leur assemblage, dans des plans perpendiculaires, par encastrement réciproque. La figure 10 montre quelques barreaux 2 fixés radialement sur les dents 1 c 15 de la contre-lame, mais avant fixation de l'extrémité interne des éléments supérieurs 2a des barreaux 2 sur la monture cylindrique supérieure 3 et des éléments inférieurs 2b de ces derniers sur le cerceau inférieur 4. Les extrémités internes des éléments supérieurs 2a des barreaux 2 sont pourvues de fentes verticales 2e, tandis que la base de la monture cylindrique 3 20 est munie de fentes verticales 3a. Ces fentes permettent la fixation, par encastrement réciproque, des barreaux supérieurs de la cage sur la monture cylindrique. D'autre part, les extrémités internes des éléments inférieurs 2b des barreaux 2 sont munies d'un ergot 2f, tandis que le cerceau inférieur est pourvu 25 de trous dans lesquels sont encastrés les ergots 2f. Il suffit de quelques soudures pour assurer la solidarisation des différents composants 1, 2, 3 et 4 de la partie tournante et la rigidité de l'ensemble tournant ainsi réalisé. Ce mode d'assemblage des composants de l'ensemble tournant permet de supprimer un nombre très important de soudures, par rapport aux constructions précédentes. Le support de dents 6 peut être constitué par une pièce de fonderie 5 réalisée en alliage d'aluminium ou de magnésium, comme auparavant. Dans ce cas, sa conformation a été réétudiée de façon à obtenir son allégement. D'autre part, le coussinet qui assurait précédemment le centrage et le guidage en rotation relative du support de dents avec le moyeu d'entraînement, est remplacé par le roulement à billes 9, ce qui présente l'avantage d'obtenir un guidage en Io rotation beaucoup plus précis et d'éviter les problèmes d'usure. Le support de dents 6 présente, à sa périphérie, une cavité ou enfonçure 6a conformée pour permettre l'encastrement de l'extrémité de fixation d'un toc d'arrêt 8. Au moins deux trous 6b sont prévus dans le fond de cette enfonçure pour permettre la fixation amovible du toc d'arrêt 8, au moyen de deux boulons 11, ce qui facilite le 15 montage et le démontage du toc et évite l'exécution de taraudages dans le support de lames. Selon une autre disposition caractéristique, les tocs d'arrêt 12 sont réalisés par le procédé de fabrication en acier au bore avec trempe sous presse, précédemment décrit. Ces tocs d'arrêt sont ainsi constitués par une pièce allongée et plate comportant une tête de fixation 8a conformée pour pouvoir être encastrée et fixée dans l'enfonçure 6a du support de lame 6 et une extrémité en forme de U 8b destinée à coopérer avec un élément fixe (non représenté) du châssis de la machine pour empêcher la rotation du support de lame. Les tocs d'arrêts ainsi réalisés sont interchangeables et peuvent être de différentes formes, pour s'adapter à différentes formes de châssis des machines, ce qui permet de résoudre à la fois les problèmes du poids, du prix et de l'interchangeabilité entre les différentes formes de tocs d'arrêt. - 12 REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication d'outils de coupe pour machine de taille, du genre comportant, une cage tournante (1-2) pourvue d'ouvertures ou échancrures périphériques (12) s'étendant en direction de l'axe de rotation et séparées par 5 des parties saillantes (13), cette cage tournante étant agencée de manière à constituer un premier organe (1) coopérant à l'action de coupe et renfermant un deuxième organe (7), fixe ou rotatif, coopérant avec ledit premier organe (1) pour effectuer la coupe, caractérisé en ce que les pièces constituant ladite cage tournante (1-2), et plus particulièrement l'organe coopérant à l'action de 10 coupe (1), sont réalisées à partir de tôles d'acier à haute limite élastique telles que, par exemple, des tôles d'acier au bore ou équivalent, soudable après trempe, et qui, après chauffage, sont trempées sous presse, c'est-à-dire trempées par passage dans une presse froide dont les matrices sont refroidies par une circulation de fluide de refroidissement, avant ou après 15 découpage desdites pièces. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la succession d'opérations ci-après: A) Approvisionnement de l'acier au bore soit sous forme de tôle cisaillées 20 au format adapté à l'outil de découpe, soit sous forme de bobine ayant une largeur adaptée à l'outil de découpe. B) Découpe des contre-lames soit au laser, soit avec un outil de découpe sous presse. C) Passage des pièces au four pour la mise en température avant trempe. D) Trempe des pièces sous presse; les matrices de la presse sont refroidies par une circulation de fluide de refroidissement. E) Passage des pièces au four pour la mise en température et le maintien durant le temps nécessaire au revenu. - 13 F) Assemblage de la contre-lame avec les autres composants de la cage G) Soudure de la cage. 3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par la succession d'opérations ci-après: A') Approvisionnement de l'acier au bore soit sous forme de tôles soit sous forme de bobine cisaillée au format adapté à l'outil de trempe. B') Passage des tôles au four pour la mise en température avant trempe. C') Trempe des tôles sous presse; les matrices de la presse sont refroidies 10 par une circulation d'eau. D') Passage des tôles au four pour la mise en température et le maintien durant le temps nécessaire au revenu. E') Découpe des contre-lames au laser. F') Assemblage de la contre-lame avec les autres composants de la cage. G') Soudure de la cage. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour la fabrication d'un outil de coupe dont la partie fixe est munie d'un toc d'arrêt (8), caractérisé en ce que ce dernier est également obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. 5. - Outil de coupe pour machine de taille, du genre comportant une cage tournante (1-2) pourvue d'ouvertures ou échancrures périphériques (12) s'étendant en direction de l'axe de rotation et séparées par des parties saillantes (13), cette cage tournante (1-2) étant agencée de manière à constituer un 25 premier organe (1) coopérant à l'action de coupe et renfermant un deuxième - 14 organe (7), fixe ou rotatif, coopérant avec ledit premier organe (1) pour effectuer la coupe, caractérisé en ce qu'au moins ledit premier organe coopérant à l'action de coupe (1) est réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 6. - Outil de coupe suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble des pièces (1, 2, 3, 4) constituant la cage tournante, sont réalisées par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 1o 7. - Outil de coupe, selon l'une des revendications 5 ou 6, dont la partie tournante comprend un moyeu (5) permettant le montage et le calage de la cage rotative (1-2-3-4) sur un arbre d'entraînement, caractérisé en ce que ce moyeu est constitué par une pièce démontable de fonderie, de préférence en alliage d'aluminium ou de magnésium, et l'ensemble rotatif constitué de l'organe 15 participant à l'action de coupe (1) et de la cage (2-3-4) est fixé sur ce moyeu par boulonnage. 8. - Outil de coupe suivant la revendication 7, dont le moyeu (5) traverse une ouverture centrale (1b) de la contre-lame (1), caractérisé en ce que ladite 20 ouverture centrale (1b) et une portion de la hauteur (5c) dudit moyeu engagée dans cette ouverture, présentent une forme complémentaire permettant de réaliser une liaison en rotation entre le moyeu et ladite contre-lame. 9. - Outil de coupe suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, 25 caractérisé en ce que certaines liaisons entre les éléments constitutifs de la partie tournante (1-2-3-4) sont réalisées par encastrement d'un élément dans un autre. - 15 10. - Outil de coupe selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites liaisons par encastrement comprennent: - l'assemblage des extrémités des dents (1c) de la contre-lame (1) et des extrémités externes (2c) des barreaux (2); - la fixation des extrémités internes des éléments supérieurs (2a) des barreaux (2) sur la monture supérieure cylindrique (3); - la fixation des extrémités internes des éléments inférieurs (2b) des barreaux (2) sur le cerceau de raidissement inférieur (4).