Brevet FR2858782A1 — publié le 20050218

La présente invention concerne un dispositif de nettoyage d'un filtre pour machine d'électroérosion, ainsi qu'un procédé de nettoyage utilisant un tel dispositif. Pour l'usinage de pièces métalliques complexes et/ou pour lesquelles une grande précision de découpage est nécessaire, il existe une technique appelée électroérosion. Selon cette technique, deux pièces métalliques plongées dans un liquide isolant sont raccordées à une source de courant que l'on peut alternativement connecter et déconnecter. Lorsque le courant est mis, une tension électrique est appliquée entre les deux pièces métalliques et une étincelle se crée. Là où elle frappe, le métal s'échauffe à tel point qu'il fond. Or, cette rapide succession d'innombrables étincelles finit par reproduire lentement par projection la forme souhaitée, celle de l'électrode. Pour qu'il y ait à proprement parler érosion, plusieurs centaines de milliers de ces étincelles doivent être générées chaque seconde. L'énergie électrique du réseau est transformée par des générateurs d'impulsions hautement sophistiqués. L'électroérosion s'effectue normalement dans un liquide qui est régénéré et filtré en permanence afin d'en éliminer tous les déchets métalliques. Les conditions extérieures demeurent donc inchangées pendant tout le processus, même s'il dure des heures et des jours. Les performances des installations modernes sont optimales: vitesse de coupe et capacité d'enlèvement de matière élevées, automatisation poussée à l'extrême, enchaînement et mise en mémoire des cycles d'usinage très longs et répétitifs, joints à un contrôle pratiquement à 100% de la forme et de l'état de surface définitifs des métaux à usiner. Comme expliqué ci-dessus, cette technique utilise un milieu liquide présent en permanence dans la zone de découpe. Au fur et à mesure de la découpe, de minuscules particules de métal sont détachées de la pièce en cours d'usinage, qui se retrouvent en suspension dans le fluide. Ces particules métalliques ont le plus souvent une dimension de quelques pm. Leur taille très faible et leur nature métallique conduit à la formation d'une solution extrêmement salissante, pratiquement indélébile. Les machines d'électroérosion possèdent un système interne de filtration du fluide isolant, qui comporte une pompe, un circuit de thermorégulation, et plusieurs filtres montés en série. Ces filtres sont traditionnellement de la forme d'un tube droit, de section généralement circulaire. Les deux extrémités du filtre sont en matériau dur, de type plastique, en forme de disque perforé en son centre, afin de permettre l'écoulement du fluide isolant en cours de filtrage, entre l'extérieur et l'intérieur du filtre. Entre les deux disques formant les extrémités, est disposé un cylindre de papier, le plus souvent multicouches, ou de grammage important, et dont la surface peut être ondulée, les ondulations étant alors disposées selon l'axe longitudinal du filtre. A quelques rares exceptions près, la circulation de fluide à travers le filtre, se fait de l'extérieur vers l'intérieur du filtre. Pendant la filtration, les particules métalliques en suspension se déposent sur les parois extérieures du filtre, et finissent par colmater celui-ci. Les machines d'électroérosion disposent d'un indicateur de pression différentielle en amont et en aval du groupe de filtration, ce qui permet de connaître en permanence l'état des filtres. La rapidité avec laquelle les filtres se colmatent dépend de la nature du métal formant la pièce en cours d'usinage. Typiquement, on considère qu'un filtre a une durée de vie d'environ 40 heures lorsque la pièce à usiner est en aluminium, et d'environ 120 heures lorsqu'il s'agit d'acier. Habituellement, les filtres en fin de vie doivent être remplacés par des filtres neufs. Le coût d'un filtre est important, et la maintenance du groupe de filtration d'une machine d'électroérosion rend donc ce procédé d'usinage coûteux. Jusqu'à présent, aucun dispositif de nettoyage en vue du recyclage de filtres de machines d'électroérosion n'a été proposé, hormis le dispositif décrit dans le brevet américain US 6,183,653 déposé par Takeshi Yoshida, délivré et publié le 06 février 2001. Le dispositif décrit dans ce brevet américain consiste en un support de nettoyage pour filtres cylindriques, qui comprend un moteur électrique actionnant en rotation une série de rouleaux sur lesquels le filtre est posé. Les rouleaux sont inclinés par rapport à l'horizontale, et entraînent en rotation le filtre, au cours du nettoyage, de sorte que les boues qui se détachent des parois du filtre, tombent par gravité vers un élément de récupération. Ce dispositif n'autorise, de par sa construction, qu'une vitesse de rotation limitée, et fonctionne principalement grâce à l'effet vibratoire du mouvement du filtre sur les rouleaux, le mouvement vibratoire étant obtenu grâce à une came disposée sur l'un des rouleaux. Le nettoyage obtenu est de faible qualité car peu de forces sont exercées sur les particules déposées à la surface du filtre. Surtout le filtre ainsi nettoyé est usé prématurément du fait des vibrations auxquelles ils est soumis. Ainsi, le but principal de la présente invention est de fournir des moyens économiques, silencieux, et respectant les normes de sécurité et environnementales les plus draconiennes, qui permettent le nettoyage et donc le recyclage d'un filtre colmaté utilisé dans une machine d'électroérosion, d'une manière extrêmement efficace qui autorise plusieurs cycles de nettoyage successifs d'un même filtre. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif de nettoyage d'un filtre pour machine d'électroérosion, le filtre ayant la forme générale d'un tube droit, le dispositif comprenant une enceinte close et des moyens de mise en rotation du filtre autour de son axe longitudinal. Plus spécifiquement, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de fixation du filtre à l'intérieur de l'enceinte, et en ce que les moyens de mise en rotation du filtre dans l'enceinte comprennent un moteur dont l'axe est relié auxdits moyens de fixation du filtre Le fait que l'axe moteur soit relié directement aux moyens de fixation du filtre (par exemple deux broches entre lesquelles le filtre est disposé), autorise des vitesses de rotation élevées, voire très élevées. En effet, le filtre de forme allongée, est maintenu solidaire de l'axe de rotation du moteur, de sorte que l'axe longitudinal du filtre soit parallèle audit axe de rotation du moteur. Ainsi, il n'y a pratiquement aucun jeu fonctionnel dans l'ensemble formé par le moteur, les moyens de fixation du filtre, et ce dernier. De plus, du fait que le filtre tourne autour de son axe longitudinal, la force centrifuge est appliquée quasiment uniformément sur les particules disposées à la surface du filtre. Le nettoyage de ce dernier est donc relativement uniforme, surtout dans le cas où le filtre est un cylindre donc en rotation autour de son axe de révolution . De préférence, les moyens de fixation du filtre consistent en deux broches entre lesquelles le filtre est fixé par ses extrémités, chaque broche étant au moins partiellement engagée à l'intérieur d'une extrémité correspondante du filtre. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte en outre des moyens de mise en surpression de l'intérieur du filtre par rapport à la 35 pression ambiante. La surpression est créée par un flux d'air entrant par l'une des extrémités du tube formant le filtre, l'entrée d'air étant disposée à l'intérieur des moyens de fixation du filtre. Cette surpression permet un décolmatage accru du filtre, conjointement à l'effet centrifuge. De préférence, les moyens de mise en surpression de l'intérieur du filtre comprennent une entrée d'air, en communication avec l'intérieur du filtre par au moins une extrémité de celui-ci, l'entrée d'air étant connectée à une source d'air comprimé, de sorte qu'un flux d'air comprimé circule de l'intérieur vers l'extérieur du filtre, à travers le médium filtrant (c'est-à-dire les parois du filtre). Avantageusement, les broches formant moyens de fixation sont creuses, et l'une d'entre elles au moins forme entrée d'air et est reliée à un circuit d'air sous pression, de manière à permettre la mise sous pression de l'intérieur du filtre, lesdites broches formant ainsi moyens de mise sous pression de l'intérieur du filtre. De préférence, une buse d'air sous pression est disposée dans l'enceinte, ladite buse, de forme allongée, étant disposée parallèlement à l'axe longitudinal du filtre de sorte que la lame d'air sous pression qui est créée, est expulsée en direction de la surface extérieure du filtre à nettoyer avec un angle par rapport à cette surface compris entre 0 et 90 . Cette lame d'air sous pression permet un décolmatage encore accru de la surface extérieure du filtre, conjointement à l'effet centrifuge, et éventuellement aussi à la surpression créée à l'intérieur du filtre. La longueur de la buse est de préférence au moins égale à la 25 longueur du filtre. En outre, le moteur utilisé pour la rotation du filtre est de préférence un moteur pneumatique. Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, le circuit d'air alimentant le moteur, les moyens de mise en surpression de l'intérieur du filtre, et la buse d'air, est un circuit pneumatique commun, l'air de retour du moteur pouvant permettre la mise en suspension de l'intérieur du filtre. Ainsi, l'installation du dispositif selon l'invention est grandement facilitée: il suffit de le relier à une prise d'air comprimé, pour alimenter le moteur, le circuit de mise en surpression de l'intérieur du filtre, et la lame d'air. De préférence, la vitesse de rotation du filtre est comprise entre 500 et 4500 tours/min., et plus particulièrement entre 3000 et 3500 tours/min. En outre, l'enceinte est de préférence au moins partiellement transparente, afin de permettre à l'opérateur de surveiller le bon déroulement de l'opération de nettoyage. La présente invention concerne également un procédé de 5 nettoyage d'un filtre pour machine d'électroérosion, caractérisé en ce qu'il comprend, dans l'ordre, les étapes consistant à: (i) sécher le filtre à nettoyer, (ii) entraîner le filtre en rotation autour de son axe longitudinal à une vitesse comprise entre 500 et 4500 tours/min., de préférence entre 3000 et 3500 tours/min., pendant une durée comprise entre 5 secondes et 2 minutes, (iii) retirer le filtre de l'enceinte. De préférence, le procédé selon l'invention consiste en outre en la mise en surpression de l'intérieur du filtre, simultanément à l'étape de mise en rotation de celui-ci. Avantageusement, le procédé de l'invention consiste en outre, simultanément à l'étape de mise en rotation du filtre, en l'application d'une lame d'air sous pression en direction de la surface extérieure de celui-ci, avec un angle par rapport à cette surface compris entre 0 et 90 , ladite lame étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal du filtre. Pour sa bonne compréhension, l'invention va à présent être décrite en détail, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme particulière d'exécution d'un dispositif de nettoyage de filtre pour machine d'électroérosion selon l'invention. Figure 1 en est une vue schématique de profil, en coupe partielle 25 selon I/I de Figure 2; Figure 2 en est une vue schématique de face, en coupe partielle selon II/II de Figure 1; Figure 3 en est une vue schématique de profil, dans laquelle le capot supérieur de l'enceinte est ouvert. Comme illustré aux figures 1 et 2, le dispositif 1 selon l'invention permet le nettoyage d'un filtre 2 pour machine d'électroérosion, le filtre 2 ayant la forme générale d'un cylindre droit. Ce dispositif 1 comprend une enceinte 3 close reposant sur un piétement, des moyens de mise en rotation 4 du filtre autour de son axe longitudinal, et des moyens de fixation 5 du filtre à l'intérieur de l'enceinte de sorte que celui-ci soit libre en rotation. Les moyens de mise en rotation du filtre dans l'enceinte comprennent un moteur pneumatique 4, dont l'axe est solidaire desdits moyens de fixation 5 du filtre. Comme représenté à la figure 2, les moyens de fixation du filtre 2 consistent en deux broches 5 entre lesquelles le filtre est fixé par ses extrémités 6, chaque broche 5 étant au moins partiellement engagée à l'intérieur d'une extrémité 6 correspondante du filtre 2. La distance entre les broches 5 peut être augmentée manuellement par action sur un levier 7, afin de permettre la mise en place du filtre entre ces broches. Une fois le filtre positionné, il suffit de relâcher la pression sur le levier 7 pour que l'écartement entre les broches 5 reprenne sa valeur initiale, grâce à l'action d'un ressort (non illustré). En outre, des moyens de mise en surpression (8) de l'intérieur du filtre par rapport à la pression ambiante atmosphérique sont prévus, qui comprennent une entrée 8 en communication avec l'intérieur du filtre par les extrémités 6 de celui-ci, l'entrée d'air étant connectée à une source d'air comprimé (non illustrée), de sorte qu'un flux d'air comprimé circule de l'intérieur vers l'extérieur du filtre. Comme représenté à la figure 2, les broches 5 décrites ci-dessus sont creuses. L'une d'entre elles forme entrée d'air 8 et est reliée à un circuit d'air sous pression, de manière à permettre la mise sous pression de l'intérieur du filtre. Le dispositif 1 selon l'invention comprend également une buse 10 d'air sous pression disposée dans l'enceinte 3, ladite buse, de forme allongée, étant disposée parallèlement à l'axe longitudinal du filtre 2, de sorte que la lame d'air sous pression qui est créée, est expulsée en direction de la surface extérieure 12 du filtre à nettoyer, avec un angle par rapport à cette dernière compris entre 0 et 90 . Comme illustré à la figure 2, la longueur de la buse est au moins 30 égale à la longueur du filtre. En outre, un circuit pneumatique commun alimente le moteur pneumatique 4, les moyens de mise en surpression (8) de l'intérieur du filtre, et la buse d'air 10. La distribution de l'air vers chacun de ces organes est réalisée via un réseau de tubes non illustrés au dessin. Grâce à la souplesse du moteur pneumatique, et du fait que l'axe moteur est relié directement aux moyens de fixation du filtre, la vitesse de rotation atteinte par le filtre est comprise entre 500 et 4500 tours/min., de préférence entre 3000 et 3500 tours/min. A cette vitesse, une force centrifuge importante est créée à la surface extérieure 12 du filtre 2, qui permet de décoller efficacement les particules métalliques qui s'y sont accumulées. Le nettoyage est d'autant plus efficace qu'il est combiné avec l'effet de la surpression à l'intérieur du filtre, qui créée un flux d'air à travers les parois de ce filtre, ainsi qu'avec l'effet de la lame d'air dirigée vers la surface extérieure 12, de manière à aider au décollement des particules métalliques et à leur "soufflage" vers un sac de récupération 13. II est apparu en outre que la force centrifuge permet d'augmenter la taille du maillage (c'est-à-dire des pores) du médium filtrant, par exemple la dimension inter-fibres dans le cas d'un medium filtrant fait de cellulose, ce qui facilite alors le décollement des particules métalliques de la surface du filtre. L'enceinte 3 du dispositif 1 est partiellement transparente et comprend deux parties: une partie de base 14 renfermant les éléments de nettoyage proprement dits, et un capot supérieur 15 monté pivotant autour de charnières 16. En position ouverte, le capot supérieur 15 est maintenu dans cette position grâce à un vérin pneumatique 17 situé sur le côté de l'enceinte 3, tel que représenté à la figure 3. En position fermée, le capot 15 vient se positionner sur la base 14 d'enceinte de telle sorte que l'enceinte 3 soit. La fonction de l'enceinte est obtenue avec des jeux fonctionnels très réduits entre les bords adjacents de la base 14 et du capot 15, ainsi qu'avec l'aide de joints 18 souples disposés entre les bords. Une fenêtre de contrôle 19 transparente est aménagée dans la 25 partie avant du capot supérieur 15 de l'enceinte 3. Enfin, le sac de récupération des particules 13, est enfermé dans un caisson rigide muni d'une soupape filtrante permettant de relâcher l'air comprimé introduit à l'intérieur de l'enceinte 3. Il est à noter que le rôle de la soupape 20 est accessoire, car l'essentiel des particules métalliques détachées du filtre en cours de nettoyage aura préalablement été retenu dans le sac de récupération des particules. La présente invention concerne également un procédé de nettoyage d'un filtre pour machine d'électroérosion, à l'aide d'un dispositif comme décrit ci-dessus. Ce procédé comprend, dans l'ordre, les étapes consistant à: (i) sécher le filtre (2) à nettoyer, (ii) entraîner le filtre en rotation autour de son axe longitudinal à une vitesse comprise entre 500 et 4500 tours/min., de préférence entre 3000 et 3500 tours/min., pendant une durée comprise entre 5 secondes et 2 minutes, tout en créant une surpression à l'intérieur du filtre et en dirigeant une lame d'air sous pression vers la surface extérieure de celui-ci, avec un angle par rapport à cette surface compris entre 0 et 90 , ladite lame étant orienté parallèlement à l'axe longitudinal du filtre, (iii) retirer le filtre (2) de l'enceinte (3). L'expérience a démontré l'efficacité du dispositif décrit ci-dessus. En effet, plusieurs filtres en fin de vie ont été nettoyés selon le procédé ci-dessus, à l'aide du dispositif selon l'invention. A l'issue du cycle de nettoyage, d'une durée n'excédant pas 10 minutes, les filtres ont été replacés dans le circuit de filtration d'une machine d'électroérosion. Les indicateurs de pression ans le circuit indiquaient alors une pression sensiblement équivalente à celle qui auraient été mesurée en présence de filtres neufs, indiquant par là que le nettoyage avait été complet et l'intégrité des filtres préservée. Jusqu'à présent, l'expérience a en outre démontré qu'il est possible de réaliser au moins une dizaine de cycles de nettoyage sur un même filtre, sans altérer ses propriétés physico-chimiques. Le résultat est aussi efficace à chaque nouveau cycle, c'est-à-dire que le filtre nettoyé retrouve des propriétés filtrantes équivalentes à celles d'un filtre neuf. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi, la forme et les dimensions de l'enceinte peuvent varier, et l'on peut envisager de nettoyer plusieurs filtres simultanément dans la même enceinte. De même le type de moteur utilisé peut varier (moteur électrique ou thermique). REVENDICATIONS 1 Dispositif de nettoyage (1) d'un filtre (2) pour machine d'électroérosion, le filtre ayant la forme générale d'un tube droit, le dispositif comprenant une enceinte (3) close et des moyens (4) de mise en rotation du filtre autour de son axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens (5) de fixation du filtre (2) à l'intérieur de l'enceinte (3), et en ce que les moyens de mise en rotation du filtre dans l'enceinte comprennent un moteur (4), dont l'axe est relié auxdits moyens (5) de fixation du filtre. 2 Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation du filtre (2) consistent en deux broches (5) entre lesquelles le filtre (2) est fixé par ses extrémités (6), chaque broche étant au moins partiellement engagée à l'intérieur d'une extrémité correspondante du filtre. 3 Dispositif (1) selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (8, 9) de mise en surpression de l'intérieur du filtre (2) par rapport à la pression ambiante. 4 Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en surpression de l'intérieur du filtre (2) comprennent une entrée (8) d'air en communication avec l'intérieur du filtre par les extrémités (6) de celui-ci, l'entrée d'air étant connectée à une source d'air comprimé, de sorte qu'un flux d'air comprimé circule de l'intérieur vers l'extérieur du filtre. - Dispositif (1) selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les broches (5) sont creuses, et l'une d'entre elles au moins forme entrée d'air (8) et est reliée à un circuit d'air sous pression, de manière à permettre la mise sous pression de l'intérieur du filtre (2), lesdites broches formant ainsi moyens de mise sous pression de l'intérieur du filtre. 6 Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une buse (10) d'air sous pression disposée dans l'enceinte (3), ladite buse, de forme allongée, étant disposée parallèlement à l'axe longitudinal du filtre (3), de sorte que la lame d'air sous pression ainsi créée, est expulsée en direction de la surface extérieure (12) du filtre à nettoyer, avec un angle par rapport à cette surface compris entre 0 et 90 . 7 Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la longueur de la buse (10) est au moins égale à la longueur du filtre (2). 8 Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur (4) est un moteur pneumatique. 9 Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit d'air alimentant le moteur (4), les moyens (8) de mise en surpression de l'intérieur du filtre (2), et la buse d'air (10), est un circuit pneumatique commun. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du filtre (2) est comprise entre 500 et 4500 tours/min., de préférence entre 3000 et 3500 tours/min. 20. 11 Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'enceinte (3) est au moins partiellement transparente. 12 Procédé de nettoyage d'un filtre pour machine d'électroérosion 25 par un dispositif de nettoyage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend, dans l'ordre, les étapes consistant à: (i) sécher le filtre (2) à nettoyer, (ii) entraîner le filtre en rotation autour de son axe longitudinal à une vitesse comprise entre 500 et 4500 tours/min., de préférence entre 3000 et 3500 tours/min., pendant une durée comprise entre 5 secondes et 2 minutes, (iii) retirer le filtre (2) de l'enceinte (3). 13 - Procédé de nettoyage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à réaliser la mise en surpression de l'intérieur du 35 filtre (2), simultanément à l'étape de mise en rotation de celui-ci. 14 Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il consiste en outre, simultanément à l'étape de mise en rotation du filtre (2), à appliquer une lame d'air sous pression en direction de la surface extérieure (12) de celui-ci, avec un angle par rapport à cette surface compris entre 0 et 90 , ladite lame étant orienté parallèlement à l'axe longitudinal du filtre.