Brevet FR2948041A1 — publié le 20110121

DEMANDE DE BREVET B 09-2093 FR - ODE/cec Association régie par la loi 1901 dite : Institut National de Recherche et de Sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles (I.N.R.S.) Dispositif de récupération de particules et de débris éjectés par usinage et machine à usinage correspondante Invention de : Inventeurs Dispositif de récupération de particules et de débris éjectés par usinage et machine à usinage correspondante L'invention concerne un dispositif de récupération de particules ou de débris éjectés, notamment destiné à une utilisation sur les machines à usinage telle que les centres d'usinage pour l'industrie du bois. Une directive européenne en date du 29 Avril 1999, concernant la protection des travailleurs contre les risques liés à l'exposition à des agents cancérigènes au travail, considère que la carcinogénicité des poussières de chêne et de hêtre a été confirmée dans des études épidémiologiques portant sur des travailleurs exposés. Ce risque est considéré comme hautement probable pour d'autres types de poussières de bois. En effet, outre les risques d'incendie et d'explosion, les poussières de bois peuvent induire un certain nombre de pathologies, dont les cancers des voies respiratoires supérieures (cancer ethmoïdonasal) et pathologies de type allergique. Ainsi, il est essentiel de munir les machines d'usinage d'un dispositif de récupération des particules et des débris de bois issus de l'usinage d'une pièce. Les dispositifs de récupération pour défonceuse à commande numérique peuvent être fixes ou rotatifs autour de la broche d'usinage. La liaison avec le dispositif d'aspiration des particules ou débris s'effectue au niveau de la partie supérieure du carter du dispositif de récupération, pour des raisons d'ordre mécanique mais aussi d'encombrement. Les défonceuses n'étant pas équipées à l'origine de dispositifs de récupération adaptés, les utilisateurs les conçoivent et les mettent en place pour améliorer l'efficacité de récupération. Un exemple de réalisation d'un dispositif de récupération de particules ou de débris conventionnel est illustré sur la figure 1. Le dispositif de récupération 10 comporte essentiellement un carter 12 globalement concave dressé à partir d'une plaque d'extrémité 14 pourvue d'un raccord 16 pour le raccordement à un dispositif d'aspiration non représenté. Le carter 12 comporte intérieurement un ensemble de parois radiales 17 sensiblement perpendiculaires à la surface intérieure du carter 12 et orientées sensiblement parallèlement à la direction d'aspiration orientée par le raccord d'aspiration 16 de manière à créer un obstacle qui stoppe les particules et débris éjectés horizontalement pour ainsi optimiser leur aspiration. Cependant, selon cet exemple de réalisation, la hauteur du carter du dispositif de récupération est de l'ordre de 160 mm et telle que la vitesse d'aspiration n'est pas suffisamment homogène pour être efficace. En effet, il a été constaté que si la vitesse de l'air, au niveau de la partie supérieure du dispositif de récupération au voisinage du raccord 16, est de 30 m/s, elle n'est plus que de 9 m/s à 100 mm et diminue encore au fur et à mesure que l'on s'éloigne vers la partie inférieure du carter. Un but de l'invention est donc de remédier aux inconvénients précités et d'obtenir une vitesse d'aspiration uniforme sur toute la hauteur de dispositif de récupération de manière à optimiser l'aspiration des particules et débris. Plus précisément, l'invention se rapporte à un dispositif de récupération de particules ou de débris pour machine d'usinage, comprenant un carter comprenant un raccord pour le raccordement du dispositif à un dispositif d'aspiration. Selon une caractéristique générale de ce dispositif, le carter comprend intérieurement des moyens aptes à contrôler le flux d'air et de particules aspirées par le dispositif d'aspiration lors du fonctionnement de la machine d'usinage. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des conduits orientés sensiblement parallèlement à la direction générale d'aspiration du dispositif d'aspiration. Les conduits peuvent être formés par des premières cloisons axiales sensiblement perpendiculaires à la surface interne du carter de récupération, et des deuxièmes cloisons axiales sensiblement parallèles par rapport à ladite surface, lesdites deuxièmes cloisons s'étendant entre lesdites premières cloisons pour former lesdits conduits. Avantageusement, les conduits orientés sensiblement parallèlement à la direction d'aspiration peuvent être de hauteurs variables. Selon un second mode de réalisation, les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des conduits orientés sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'aspiration du dispositif d'aspiration. De préférence, les conduits sont formés par une structure alvéolaire. Ces conduits permettent d'orienter le flux d'air vertical, engendré par le dispositif d'aspiration, en un flux horizontal. Selon un dernier mode de réalisation de l'invention, les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des tuyaux d'injection d'air comprimés débouchant dans la partie inférieure du carter de récupération et comportant des prolongements orientés vers l'intérieur dudit carter. Les particules et débris peuvent ainsi être poussés par phénomène Venturi vers le raccord à l'aspiration. Selon ce mode de réalisation, au moins la partie inférieure de la surface interne du carter peut comporter des portions concaves de guidage disposées côte à côte. Ces portions de guidage sont destinées à guider les particules ou les débris de bois horizontalement lors de leur entrée dans la partie inférieure du carter. Les tuyaux d'injection d'air comprimé peuvent être intégrés à l'épaisseur du carter de récupération, Par exemple, l'extrémité de chaque du tuyau d'injection d'air comprimé peut être mobile en rotation autour d'un axe s'étendant sensiblement parallèlement à la direction d'admission des particules ou débris dans le carter. L'extrémité de chaque tuyau d'injection d'air peut enfin être dotée d'une buse de mises en forme du flux d'air émis par le tuyau. L'invention concerne également une machine d'usinage comprenant un tel dispositif de récupération. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 dont il a déjà été fait mention, représente une vue en perspective d'un dispositif de récupération de particules selon l'art antérieur ; - la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de récupération selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente une coupe longitudinale en perspective du dispositif de récupération selon la figure 2 ; - la figure 4 est une coupe transversale en perspective du dispositif de récupération selon la figure 2 ; - la figure 5 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de récupération selon un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue du carter du dispositif de la figure 5 ; - la figure 7 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de récupération selon un troisième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 8 représente une vue de dessus en perspective du dispositif de récupération selon la figure 7. Sur la figure 2, on a représenté un premier mode de réalisation d'un dispositif 16 de récupération de particules d'une machine d'usinage (non représentée) dans une position supposée verticale correspondant à la position d'utilisation. Dans l'exemple de réalisation envisagé, ce dispositif est destiné à être couplé à une défonceuse à commande numérique. A titre informatif, une défonceuse à commande numérique est une machine de plus en plus utilisée dans les ateliers de la seconde transformation du bois. Equipée d'outils variés, elle permet de réaliser à grande vitesse des usinages très précis et très divers. La machine peut comporter : des unités de sciage, ponçage, etc., un support de pièce fixe ou mobile, un bridage mécanique, hydraulique ou à dépression de pièces, et une possibilité de changement automatique des outils. Lors de l'usinage d'une pièce, des particules ou des débris de bois sont éjectés et la tête d'usinage est équipée du dispositif de récupération 16 afin de limiter le domaine d'aspiration et freiner les jets de particules de bois. Le dispositif représenté sur la figure 2 comprend un carter 18 comprenant une extrémité supérieur dotée d'un raccord 20 pour le raccordement du dispositif à un dispositif d'aspiration (non représenté), une face antérieure ouverte servant à la collecte des débris ou particules générées lors du fonctionnement de la machine d'usinage et une face postérieure fermée contre lesquelles les particules viennent buter. Le carter 18 possède une surface plane 19 dans sa partie supérieure apte à coopérer avec une surface plane 21 du raccord 20 présente dans sa partie inférieure. La liaison s'effectue, par exemple, par vissage à travers des orifices 23 prévus à cet effet. Selon un premier mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 2 à 4, le carter de récupération 18 comprend un réseau de conduits 25 orientés sensiblement parallèlement à la direction d'aspiration du dispositif d'aspiration. Plus précisément, les conduits sont formés par un premier ensemble de cloisons axiales 22, 24, 26, 28, 30 sensiblement perpendiculaires à la surface interne 32 de fond du carter de récupération 18, et par un deuxième ensemble de cloisons axiales 34, 36, 38, 40 sensiblement parallèles au fond 32. Comme on le voit, les cloisons du deuxième ensemble de cloisons s'étendent entre les cloisons du premier ensemble de cloisons pour former les conduits 25. En outre, entre deux cloisons du premier ensemble, le dispositif peut comporter une ou plusieurs cloisons. Tel qu'illustré sur la figure 4, l'orifice 27 du raccord à l'aspiration 20 possède une forme oblongue adaptée à la forme de la partie supérieure du carter 18. Les cloisons axiales du premier ensemble de cloisons 22, 24, 26, 28, 30 définissent la profondeur du carter de récupération 18 et les cloisons axiales parallèles 34, 36, 38, 40 du deuxième ensemble ont des hauteurs variables et sont disposées graduellement suivant la profondeur du carter. Tel que représenté sur les figures 2 et 4, la cloison 34 s'étend entre les cloisons 22 et 24, deux cloisons 36 s'étendent entre les cloisons 24 et 28, deux cloisons 38 s'étendent entre les cloisons 24 et 28, une cloison 40 s'étend entre les cloisons 28 et 30. La cloison axiale 26 se situe sensiblement dans un plan de symétrie du carter. Par conséquent, les deux cloisons 34 et 40 se trouvent sensiblement à la même hauteur et à la même profondeur. Tel qu'illustré sur la figure 2, la profondeur des cloisons axiales 22, 24, 26, 28, 30 est plus étroite à la base qu'en partie supérieure de manière à avoir un réseau plus important de conduits 25 en partie supérieure du carter 18 La variation de hauteur des cloisons axiales parallèles 34, 36, 38, 40 permettant de conserver, à l'entrée des conduits, la vitesse d'aspiration initiale à l'endroit de l'orifice 27 et donc d'uniformiser la vitesse d'aspiration à l'intérieur du carter 18 et sur sa hauteur. Par ailleurs, au niveau de l'extrémité inférieure, le carter 18 comporte un rebord 29 sensiblement perpendiculaire à la direction du flux d'aspiration afin de guider les particules ou les débris de bois horizontalement lorsqu'ils pénètrent dans la partie inférieure du carter 18 avant des les aspirer verticalement dans les conduits 25. Ainsi, lors du fonctionnement de la machine d'usinage, les particules de bois heurtent les cloisons et sont aspirées vers le haut verticalement dans les conduits 25, permettant ainsi de contrôler ou contraindre le flux d'aspiration et de modifier positivement le gradient de vitesse sur la hauteur du carter. I1 a été constaté que cet agencement permet d'obtenir une vitesse d'aspiration de l'ordre de 20 à 30m/s en sortie du raccord, et une vitesse d'aspiration comprise entre environ 10 et 22m/s au niveau des orifices distaux d'admission des particules dans les conduits. Les gradients de vitesse à l'intérieur du carter sont donc grandement réduits par rapport aux agencements selon l'état de la technique. Un tel mode de fonctionnement convient particulièrement à l'aspiration de poussières et de particules de petites tailles à grande vitesse de déplacement et est adapté pour être placé dans un faible encombrement. Selon un second mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, le carter de récupération 18 comprend un réseau de conduits 31 orientés sensiblement perpendiculairement à la direction d'aspiration imposé par le raccord à l'aspiration 20. Plus précisément, le carter 18 possède une forme partiellement cylindrique. Comme dans l'exemple précédant, il comporte une ouverture 44 frontale et un fond. En partie frontale, le carter est pourvu d'un réseau de conduits 31 formés par une structure alvéolaire 42 disposé en amont de l'orifice 27 du raccord à l'aspiration 20 de manière à orienter le flux d'air sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'aspiration. I1 s'agit, en d'autres termes, de provoquer, en entrée du carter, une aspiration selon une direction globalement horizontale coïncidant à celle de l'éjection des particules. Par ailleurs, au niveau de l'extrémité inférieure, le carter 18 comporte une cloison 46 sensiblement perpendiculaire à la direction du flux d'aspiration apte à guider les particules ou les débris de bois horizontalement en pénétrant dans la partie inférieure de la structure 42. Lors du fonctionnement de la machine d'usinage, les particules de bois sont aspirés dans les conduits 31 de la structure alvéolaire 42 et sont aspirées horizontalement, permettant ainsi de modifier le flux d'aspiration et, en outre, de modifier le gradient de vitesse sur la hauteur du carter 18 Selon un troisième mode de réalisation illustré sur les figures 7 et 8, le carter de récupération 18 comprend des buses 58 d'injection d'air comprimé orientées sensiblement horizontalement par rapport à la direction générale d'aspiration imposée par le raccord 20. Ces buses sont montées aux extrémités de conduits d'air comprimé 52. Plus concrètement, le carter 18 présente une forme partiellement cylindrique définissant une ouverture 48 apte à recevoir les particules ou les débris de bois. Au niveau de l'extrémité inférieure, le carter 18 comporte une paroi ondulée concave apte à guider les particules ou les débris de bois pénétrant horizontalement dans la partie inférieure du carter 18. Ces ondulations forment un ensemble de portions concaves 50 de guidage disposées côte à côte. Comme on le voit ces portions sont concaves tant horizontalement que verticalement. Dans le mode de réalisation représenté, les tuyaux d'air comprimé 52 sont implantés sur le raccord à l'aspiration 20 et sont alimentés par le réseau d'air comprimé de la machine d'usinage. Ils sont dissimulés dans l'épaisseur du carter 18 et longent la zone de jonction 54 formée entre les portions concaves de guidage de manière à ce qu'ils débouchent au niveau de l'ouverture 48 perpendiculairement au flux général d'aspiration. Grâce à la présence des buses qui débouchent dans la zone d'amission des particules dans le carter, ces particules sont poussées et aspirées par phénomène de Venturi, de sorte que la vitesse du flux d'aspiration dans la partie inférieure du carter est grandement améliorée. On notera que les buses peuvent être orientable autour d'un axe s'étendant parallèlement à la direction d'admission des particules dans le carter afin de régler l'aspiration dans cette zone. On notera enfin qu'il est également prévu de pouvoir donner une forme différente à chaque buse afin d'obtenir une forme de jet d'air approprié au besoin spécifique de l'utilisateur. Lors du fonctionnement de la machine d'usinage, aussi bien les particules de bois que les débris de grosses tailles peuvent être aspirés par perturbation de flux d'air en partie basse de l'intérieur du carter 18 grâce aux tuyaux d'air comprimé 52. REVENDICATIONS1. Dispositif de récupération (16) de particules ou de débris pour machine d'usinage comprenant un carter (18) comprenant un raccord (20) pour le raccordement du dispositif à un dispositif d'aspiration, caractérisé en ce que le carter (18) comprend intérieurement des moyens (25, 31, 52, 58) aptes à contrôler le flux d'air et de particules ou de débris aspirés par le dispositif d'aspiration lors du fonctionnement d'une machine d'usinage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des conduits (25) orientés sensiblement parallèlement à la direction générale d'aspiration du dispositif d'aspiration. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les conduits (25) sont formés par des premières cloisons axiales (22, 24, 26, 28, 30) sensiblement perpendiculaires à la surface interne (32) du carter de récupération (18), et par des deuxièmes cloisons axiales sensiblement parallèles (34, 36, 38, 40) par rapport à ladite surface (32), lesdites deuxièmes cloisons s'étendant entre lesdites premières cloisons pour former lesdits conduits. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conduits (25) orientés sensiblement parallèlement à la direction d'aspiration sont de hauteurs variables. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des conduits (31) orientés sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'aspiration du dispositif d'aspiration. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conduits (31) sont formés par une structure alvéolaire (42). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à contrôler le flux d'air comprennent des tuyaux d'air comprimés (52) débouchant dans la partie inférieure du carter derécupération (18) et comportant des prolongements (58) orientés vers l'intérieur dudit carter. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins la partie inférieure du carter de récupération (18) comporte des portions concaves de guidage disposées côte à côte, lesdites portions de guidage étant destinées à guider les particules ou les débris de bois horizontalement lors de leur entrée dans la partie inférieure du carter. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les tuyaux d'air comprimé (52) sont intégrés à l'épaisseur du carter de récupération (18). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque du tuyau d'injection d'air comprimé est mobile en rotation autour d'un axe s'étendant sensiblement parallèlement à la direction d'admission des particules ou débris dans le carter. 11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque tuyau d'injection est dotée d'une buse de mises en forme du flux d'air émis par le tuyau. 12. Machine d'usinage comprenant un dispositif de récupération (16) selon les revendications 1 à 1l.