Brevet FR2865678A1 — publié le 20050805

L'invention concerne un porte-outil pour machine à bois de type mortaiseuse, plus particulièrement un porte-outil imprimant un mouvement d'oscillation à l'outil qu'il supporte. Cet outil, par ce mouvement d'oscillation, attaque le matériau de 5 manière à y creuser des mortaises ou des formes similaires. Dans ce cadre d'application, il est bien connu d'utiliser une gamme d'outils dont les caractéristiques sont adaptées aux travaux spécifiques à réaliser. Ces outils doivent donc être interchangeables de façon aisée. II sont T0 assujettis provisoirement au porte-outil par tout moyens classiques appropriés: vis-écrous, etc. Il est également nécessaire que ces outils soient interchangeables pour pouvoir assurer des opérations de maintenance: remplacement en cas d'usure, de détérioration, etc. De ce qui précède, on peut en déduire qu'il est souhaitable, sinon nécessaire, que le prix de revient de ces outils soit le plus bas possible, notamment en ce qui concerne le coût de fabrication, puisqu'une gamme relativement importante d'outils différents doit généralement être disponible pour accommoder les divers travaux précités. Les différences principales entre outils concernent essentiellement leurs extrémité actives, c'est-à-dire l'extrémité, que l'on appellera arbitrairement "inférieure", qui attaque le matériau: formes de dents spécifiques, etc. L'autre extrémité, ou "extrémité supérieure", destinée à assujettir l'outil au porte-outil, peut être standardisée sans problèmes majeurs. Ces outils comportent généralement une paroi latérale munie de dents et une paroi latérale sensiblement lisse. Un autre besoin qui se fait sentir pour ce type d'application concerne l'évacuation des copeaux générés lors de l'attaque du matériau. Lors qu'il s'agit d'une attaque en surface, l'évacuation des copeaux peut s'effectuer plus ou moins naturellement, puisqu'il n'existe pas d'obstacles majeurs à cette évacuation. Par contre, dans le cas de trous borgnes du type mortaises, les copeaux ont une tendance naturelle à s'accumuler au fond du trou. 2865678 2 Aussi, pour résoudre ce problème; on a proposé dans l'art connu de prévoir un dispositif d'aide à l'évacuation des copeaux par soufflage. Pour ce faire, on a doté le corps des outils d'un canal longitudinal interne débouchant, d'une part, dans une zone inférieure de l'outil, plus précisément sur la paroi de fond, d'autre part dans une zone supérieure du corps, plus précisément sur une paroi principale. La figure 1, placée en fin de la présente description, illustre un ensemble "porte-outil 2 outil 1" de ce type. Sur cette figure, le porte-outil 2, lui même assujetti à une machineoutil 8, symbolisée par un simple rectangle en traits pointillés. On a également représenté un cercle illustrant le mouvement d'oscillation, d'amplitude angulaire a, imprimé à l'outil 1 autour d'un axe de rotation A orthogonal à la paroi principale 10 de l'outil 1. l'outil 1 est assujetti au porte-outil 2 par des moyens classiques (non représentés) . De même, ce dernier est assujetti à la machine-outil 8. On a percé le corps de l'outil 1 d'un canal longitudinal interne 11 débouchant directement, sur une première extrémité (orifice 111), sur la paroi de fond 12 de l'outil 1, d'une part, et, sur une deuxième extrémité, sur une zone supérieure de la paroi 10, par l'intermédiaire d'un orifice 110, orthogonal à cette paroi 10. Par ce dernier orifice 110, on injecte de l'air sous pression à l'aide d'un dispositif symbolisé par une simple flèche f. L'air sort du canal 11 par l'orifice 111 et est éjecté sous l'outil (paroi de fond 12) et se divise en deux flux principaux, à droite, A,, et à gauche, A2, sur la figure 1. On a représenté sur la figure 1 les deux positions extrêmes prises par l'outil 1, position I en trait pleins: amplitude angulaire +a/2 par rapport à un axe Av, que l'on supposera arbitrairement vertical, et position II en pointillés: amplitude angulaire -a/2, par rapport à ce même axe. Par le fait du mouvement d'oscillation, d'amplitude angulaire a, imprimé par la machine-outil 8 via le porte-outil 2, l'outil 1 s'enfonce et creuse une mortaise M dans le bois B. 2865678 3 Grâce aux flux d'air, les copeaux C sont évacués du fond de la mortaise M. On pourrait donc penser que le problème de l'évacuation des copeaux C est résolu par cette méthode de l'art connu et les outils permettant 5 sa mise en oeuvre. Cependant celle-ci, n'est pas exempte d'inconvénients. En premier lieu, la direction du flux d'air en sortie du canal, 11 ou 11', n'est pas préférentielle. On a indiqué ci-dessus que l'air se divisait en deux flux, sensiblement égaux, A, et A2 (position I de l'outil 1) ; ou A', et A'2 (position II de l'outil 1). Si on suppose que l'outil 1 comporte trois dents inférieures, 120 à 122, il s'ensuit que, pour l'essentiel, seule la première dent 120 est dégagée des copeaux C (position I de l'outil 1) par le flux d'air A,, ou la dernière dent 122 (position II de l'outil 1) par le flux d'air A'2. L' efficacité de ce procédé n'est donc pas optimale. D'autre part, le canal 11 dans le corps de l'outil 1 est percé avant traitement thermique (trempe) de celui-ci habituellement par électroérosion. Ce procédé de fabrication est, à la fois, lent et très cher. En outre, il est nécessaire de brancher le dispositif d'injection d'air 20 (flèche t) directement sur l'outil 1. La réalisation de l'orifice 110 implique un taraudage de celui-ci. Il est enfin nécessaire de prévoir un raccord d'interface entre l'outil 1 et un tuyau d'arrivée d'air comprimé (non représenté). On réalise aisément que le perçage du canal 11, le taraudage de 25 l'orifice 110, ainsi l'implantation d'un raccord doivent être effectués pour chaque outil. Ces caractéristiques rendent les outils onéreux. L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés. L'invention se fixe pour but un porte-outil permettant d'obtenir une évacuation efficace des copeaux tout en autorisant l'utilisation d'outils standard. Pour ce faire, selon une première caractéristique importante, c'est le porte-outil qui comprend un dispositif d'injection de fluide sous pression, avantageusement d'air comprimé. Selon une autre caractéristique importante, le flux d'air n'est plus véhiculé par un canal percé dans l'outil mais le long d'une des parois latérales, en l'occurrence la paroi que l'on appellera arbitrairement "externe", c'est-à-dire la paroi qui ne comporte pas de dents. Plus précisément, le flux d'air est véhiculé par effet de surface. Ces dispositions propres à l'invention présentent de nombreux o avantages. En tout premier lieu, les outils sont tout à fait standards, en ce sens qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un canal interne guidant le flux d'air entre le dispositif d'injection et la partie inférieure de l'outil, ni d'interface pour chacun des outils. On peut donc utiliser des outils du commerce sans modification. Le coût des outils en est réduit d'autant, typiquement de 30 %. Un seul dispositif d'injection de fluide sous pression est nécessaire, quel que soit le type d'outil utilisé. En outre, et contrairement au procédé selon l'art connu qui vient d'être rappelé par référence à la figure 1, le flux de fluide est guidé entre une paroi verticale de la mortaise et la paroi externe précitée et, dans une zone de travail inférieure, entre la paroi de fond de la mortaise et la paroi de fond en vis-à-vis de l'outil. II s'ensuit que le flux de fluide est forcé suivant une direction unique, ce qui optimise son action. L'invention a donc pour objet principal un porte-outil pour machine à bois, notamment de type mortaiseuse ou similaire, ledit porte-outil comportant des moyens de fixation dudit outil dans une zone dite supérieure et lui imprimant des mouvement d'oscillation de part et d'autre d'un premier axe déterminé, de manière à pouvoir travailler ledit bois et y creuser un orifice du type mortaise ou similaire, dans une zone dite inférieure, ledit outil comprenant au moins une première paroi latérale sensiblement lisse, caractérisé en ce que ledit porte-outil est muni d'un dispositif d'injection d'un flux de fluide sous pression entre ladite paroi latérale sensiblement lisse et une première paroi 2865678 5 dudit orifice, en ce que ledit dispositif d'injection projette ledit fluide sous pression sur ladite paroi latérale sensiblement lisse suivant un angle déterminé, de manière à ce que, par effet dit de surface, il s'écoule le long de la surface de ladite paroi latérale sensiblement lisse et soit forcé de circuler, suivant un sens unique, sous ladite extrémité inférieure dudit outil et à remonter entre la seconde paroi latérale de cet outil et une deuxième paroi du dit orifice, et entraîne des copeaux de bois produit par ledit travail hors de cet orifice. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un porte-outil et de l'outil qui lui est assujetti selon un mode de réalisation de l'art connu; - la figure 2 illustre schématiquement un porte-outil et l'outil qui lui est assujetti selon un mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 3 est un exemple de réalisation pratique d'un porte-outil selon la figure 2, en vue de face; et - la figure 4 est un exemple de réalisation pratique d'un porte-outil selon la figure 2, en coupe et en vue de côté. Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire dans le cas d'un porte-outil destiné à supporter un outil de mortaisage de bois. La figure 2 illustre schématiquement un porte-outil, désormais référencé 3 et de l'outil, désormais référencé 4, qui lui est assujetti selon un mode de réalisation préféré de l'invention. En réalité, à l'exception d'une modification mineure du porte-outil 4, qui va être explicitée ci-après, ce dernier peut être tout à fait similaire à un porte-outil de l'art connu, ce qui constitue un avantage supplémentaire. L'outil lui-même, 3, peut être un outil de l'art connu, car il ne nécessite, a priori, aucune modification. II n'est plus nécessaire de prévoir un canal interne débouchant sur sa paroi principale 30 (figure 1: 11) et guidant le flux 2865678 6 d'air vers le bas. L'outil 3 peut cependant être optimisé pour tirer un meilleur profit des caractéristiques de l'invention, comme il le sera explicité ci-après. On a supposé, comme précédemment, que l'outil 3 était muni, sur la paroi inférieure, 32, de trois dents, 320 à 322. Les interstices compris entre ces dents (deux dans l'exemple de la figure 2) portent la référence unique 323. L'outil 3 est assujetti au porte-outil 4 par tous moyens classiques appropriés, sous la référence générale 7. Le porte-outil 4 est lui-même assujetti à une machine-outil 8, symbolisée par un rectangle en traits pointillés, par des organes classiques de fixation, sous la référence générale 40. Cette machine- outil 8, a priori, ne diffère en rien d'une machine-outil de l'art connu. Elle imprime à l'outil 3, via le porte-outil 4, un mouvement d'oscillation d'amplitude angulaire totale a, c'est-à-dire a12 par rapport à un axe Av, supposé vertical: positions I (en traits pleins) et II (en pointillés), respectivement. Sur le figure 2, pour ne pas compliquer le dessins de façon excessive, 15 seul l'outil 3 a été représenté en position II (en traits pointillés), ce qui est suffisant pour expliciter les caractéristiques propres à l'invention. Selon une première caractéristique importante de l'invention, le dispositif, 5, d'injection de fluide comprimé, avantageusement de l'air comprimé, est assujetti directement au porte-outil 4, dans une zone latérale. L'extrémité 60 d'un tube 6 est fixée au dispositif 5 de façon à être dirigée vers la paroi latérale externe 31 de l'outil 3, c'est-à-dire la paroi non munie de dents. Cette paroi 31 est généralement, non seulement sensiblement lisse, mais aussi incurvée dans des zones supérieure et inférieure, la zone intermédiaire étant sensiblement plane. L'air comprimé, ou de façon plus général tout fluide sous pression, est généré par des moyens classiques, tel un compresseur 9. En sortie du tube 6, si l'orientation de la zone d'extrémité, 60, de celui-ci est correctement orientée, par construction ou par réglage, le flux d'air sous pression, référencé A (A' en position II) est projeté sur la paroi 31 et, par un effet dit de surface, bien connu en soi en fluidique, suit la surface de cette paroi. Le flux A est forcé entre la paroi M, de la mortaise M en vis-à-vis de la paroi latérale 31 et cette dernière, passe sous la paroi inférieure 32 de l'outil 3 2865678 7 et les dents inférieures, 320 à 322, et ressort entre la paroi opposée M2 de la mortaise et la paroi latérale 33 munie de dents de l'outil 3. Par ce mouvement, le flux d'air A évacue les copeaux, désormais référencés C" vers l'extérieur. On peut remarquer, sur la figure 2, que le flux d'air A est bien unique (un seul sens de circulation, quelle que soit la position, I ou II, de l'outil 3), d'une part, et, d'autre part, du fait de la présence d'interstices, 323, entre les dents, 320 à 322, il se créé, au passage du flux d'air, A,,, des zones de dépression. Ces deux caractéristiques contribuent à optimiser l'évacuation des copeaux C". Le sens d'évacuation est toujours le même (de la gauche vers la droite dans l'exemple décrit sur la figure 2) et toutes les dents, 320 à 322, sont concernées, et non plus seulement, comme dans l'art connu (voir figure 1), les seules première ou dernière dents, selon la position atteinte, I ou II, respectivement, par l'outil 3. La dépression créée dans les interstices 323 aspire les copeaux coincés entre les dents. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 5 est réglable. Son corps 50 comprend des moyens de fixation 500 de l'extrémité 60 du tube 6. et des moyens de fixation 501 au porte-outil 4, permettant d'orienter l'extrémité 60 du tube 6, par rotation autour d'un axe AH, supposé horizontal. Cette possibilité de réglage peut être obtenue simplement en utilisant un organe de fixation de type vis-écrou ou similaire. Comme il a été indiqué, les outils de l'art connu conviennent parfaitement sans qu'il soit nécessaire de les modifier. On peut cependant encore augmenter, si besoin est, l'effet de surface en dotant la paroi lisse 31, que l'on a appelée externe, d'un profil optimisé. La détermination d'un tel profil est à la portée de l'Homme de Métier, expert dans le domaine de la fluidique. Pour fixer les idées, la figure 3 illustre, en vue de face, un exemple de réalisation pratique d'un porte-outil 4 et de l'outil 3 qui lui est assujetti. De même la figure 4 illustre cet ensemble en coupe et en vue de côté. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références que sur la figure 2 et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin. Sur ces figures, la machine-outil 8 à laquelle est fixé le porte-outil 4, via des orifices 40 et des organes complémentaires (vis-écrous, etc., non 2865678 8 représentés), est symbolisée par de simples traits en pointillés. Comme il a été indiqué, une telle machine-outil 8 peut être une machine-outil de l'art connu. Il est donc inutile de la décrire plus avant. L'outil 3 est représenté de façon fragmentaire: seule son extrémité supérieure est illustré sur les figures 3 et 4. On doit rappeler que l'outil 3 peut être un outil conforme à l'art connu et ne nécessite, a priori, aucune modification pour être utilisé dans le cadre de l'invention. L'organe de fixation 7 au porte-outil 4 est également classique: en l'occurrence un système vis 71, écrou 70 et rondelle de serrage 72. Comme il a été indiqué, le seul élément entièrement spécifique à l'invention est constitué par le dispositif 5 d'injection de fluide sous pression (figure 2: AU). Le corps 50 de ce dernier comporte un canal 500 enserrant l'extrémité 60 du tube 6 d'injection du fluide sous pression. De façon préférentielle, le corps 50 du dispositif 5 est assujetti au corps 41 du porte- outil 4 par des moyens de fixation 501 autorisant son orientation autour de l'axe AH, de manière à obtenir une orientation correcte de la direction du flux de fluide en sortie du tube 6 et sa projection vers la paroi latérale externe 31, pour qu'il la frappe sous un angle optimisé pour bénéficier de l'effet de surface. Ce régalage permet d'accommoder au mieux le type d'outil utilisé. A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés. Elle présente de nombreux avantages, et notamment, la possibilité de mettre en oeuvre une machine-outil et des outils standards, c'est-à-dire conformes à l'art connu, ce sans modification. Le porte-outil, pour sa part, ne nécessite qu'une modification mineure, soit au moment de sa fabrication, soit a posteriori, par simple perçage d'un trou, par exemple, pour pouvoir fixer le dispositif d'injection de fluide sous pression. Ce dispositif est unique, et, dans un mode de réalisation préféré est muni de moyens de fixation au porte-outil orientables. Cette disposition permet de s'adapter simplement et efficacement au type d'outil utilisé, sans augmentation notable de coût, ni de complexité. 2865678 9 Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 2 à 4. Le type d'outil n'est pas limité à celui implicitement décrit en regard des figures 1 et 2 (nombre de dents, etc.). Le sens d'oscillation imposé par la machine-outil (généralement tournant dans le sens des aiguilles d'une montre) peut être inverse de celui décrit sur ces figures, c'est-àdire de gauche à droite, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, les exemples numériques n'ont été fournis que pour mieux fixer o les idées et ne sauraient constituer une quelconque limitation de la portée de l'invention. Ils procèdent d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier. REVENDICATIONS, 1. Porte-outil pour machine à bois, notamment de type mortaiseuse ou similaire, ledit porte-outil comportant des moyens de fixation dudit outil dans une zone dite supérieure et lui imprimant des mouvement d'oscillation de part et d'autre d'un premier axe déterminé, de manière à pouvoir travailler ledit bois et y creuser un orifice du type mortaise ou similaire, dans une zone dite inférieure, ledit outil comprenant au moins une première paroi latérale sensiblement lisse, caractérisé en ce que ledit porte-outil (4) est muni d'un dispositif d'injection (5) d'un flux (Au) de fluide sous pression entre ladite paroi latérale sensiblement lisse (31) et une première paroi dudit orifice (M,), en ce que ledit dispositif d'injection (5) projette ledit fluide sous pression (Au) sur ladite paroi latérale sensiblement lisse (31) suivant un angle déterminé, de manière à ce que, par effet dit de surface, il s'écoule le long de la surface de ladite paroi latérale sensiblement lisse (31) et soit forcé de circuler, suivant un sens unique, sous ladite extrémité inférieure (32) dudit outil (3) et à remonter entre la seconde paroi latérale de cet outil (3) et une deuxième paroi (M2) du dit orifice (M), et entraîne des copeaux de bois produit par ledit travail hors de cet orifice. 2. Porte-outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit outil (3) comportant des dents (320-322) permettant ledit travail, au moins dans ladite zone inférieure (32), lesdites dents (320-322) étant séparées par des interstices (323), ledit flux de fluide sous pression (Au) créé des dépressions dans lesdits interstices (323), de manière à aspirer des copeaux hors de ces interstices (323). 3. Porte-outil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif d'injection (5) d'un flux de fluide sous pression (Au) comporte un corps (50) assujetti au dit porte- outil (4) et un organe de fixation (500) d'un tube (6) véhiculant ledit fluide sous pression (Au), de manière à diriger l'extrémité (60) de ce tube (6) vers ladite paroi latérale sensiblement lisse (31) suivant ledit angle déterminé. 4. Porte-outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'injection (5) d'un flux de fluide sous pression (Au) est assujetti au dit porte- outil (4) par des moyens fixation (501) autorisant un réglage de l'orientation de l'extrémité dudit tube (6) par rotation autour d'un deuxième axe déterminé (AH), de manière à ce que ledit angle déterminé produise un effet de surface optimum pour ledit écoulement dudit flux de fluide sous pression (Au) le long de ladite surface de paroi latérale sensiblement lisse (31). 5. Porte-outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit fluide sous pression (Au) est de l'air comprimé généré par un compresseur (9).