Brevet FR2955280A1 — publié le 20110722

Méthode de diamantage d'une meule destinée à l'usinage d'une semelle pour une planche de glisse sur neige. DESCRIPTION Pour la pratique de la glisse sur neige on utilise une planche plus ou moins large selon qu'il s'agit d'une pratique du ski de fond, du ski de piste, du ski hors piste ou du surf. La surface de contact avec la neige de ces planches se trouve sur la face inférieure de la semelle. Elle est en un matériau plastique tel que polyéthylène ou en Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS). Pour obtenir une bonne glisse d'une planche de glisse sur neige il est important que la surface de la semelle de la planche en contact avec la neige ne soit pas parfaitement lisse mais qu'elle soit, au contraire, structurée selon un certain relief. En effet, lorsque le ski glisse sur la neige, les cristaux de neige situés sous la base de la semelle, comprimée par le poids du skieur, se transforment et forment un film d'eau qui, si la semelle est parfaitement lisse crée un effet de ventouse ralentissant le déplacement du ski. Un relief adapté va permettre de détruire cette pellicule d'eau, donc d'éliminer cet effet de freinage. On appelle structuration semelle ou relief de la surface de glisse un faisceau de stries pouvant s'entrecroiser réalisé sur la partie de la semelle en contact avec la neige. On peut obtenir ces reliefs par déformation ou par estampage de la semelle en utilisant par exemple des outils tournants ou des poinçons tels que développés dans le brevet WO 03045510 On peut aussi obtenir ces reliefs en usinant la semelle par sablage ou par ponçage. Dans ce cas, les micro reliefs obtenus sont très aléatoires. Ces reliefs réalisés sur la surface de la semelle permettent d'améliorer la vitesse de glisse de la planche sur la neige, mais ils ont aussi une incidence sur le comportement latéral de la planche. Il est donc important de pouvoir maitriser la forme des reliefs c'est-à-dire la structuration de la surface de la semelle. On peut obtenir une structuration contrôlée de la semelle par meulage en utilisant une meule cylindrique dont la surface d'usinage, c'est-à-dire la surface circonférentielle, comporte des reliefs destinés à réaliser une structuration de la semelle. Cette surface d'usinage de la meule est préparée par diamantage. Cette opération utilise des outils en diamant (qu'on appellera « diamant » dans la suite du texte) qui, étant plus durs que les grains de la meule, vont tracer sur la génératrice de 1 celle-ci un relief soit par enlèvement soit par usure des grains et de l'adhésif fixant ces grains . Les brevets FR 2314739, DE 1108599, US 3378274 ou FR 2638371 protègent 5 des structurations en formes de stries longitudinales de différentes dimensions réalisées sur la semelle de ski. Le brevet US 6416383 montre un dispositif de diamantage d'une meule permettant de réaliser des profils précis, par déplacement aller retour d'un jeu de diamants sur la surface circonférentielle d'une meule destinée à usiner la surface 10 de glisse d'un ski. Il faut savoir qu'une excroissance sur la surface d'usinage de la meule va réaliser un creux dans la semelle de la planche et qu'un creusement de la meule correspondra à une excroissance sur la semelle. Toutefois, la structure usinée 15 sur la génératrice de la meule donnera un profil différent sur la surface de glisse de la planche en fonction de la vitesse circonférentielle de la meule, et de la vitesse de défilement de la planche sous la meule. De plus, le matériau constituant la semelle étant un plastique de faible dureté, il s'écrase sous la pression de la meule ce qui génère des refus de coupe 20 provoquant des modifications du résultat d'usinage sur la semelle de la planche. D'autres paramètres viennent encore modifier le résultat final. - Lorsque les grains de la meule sont usés, la coupe n'étant pas nette, la semelle va s'échauffer, pouvant même fondre localement. - La meule, en usinant la semelle des skis, va user ses grains, en perdre 25 d'autres, donc modifier sa surface d'usinage. Lorsque les particules de matière plastique constituant la semelle sont arrachées par les grains de la meule, ils viennent se colmater entre d'autres grains et encrasser la meule ce qui modifie les caractéristiques de coupe. 30 Il faut donc régénérer très souvent la surface d'usinage de la meule pour continuer à reproduire fidèlement la structuration souhaitée sur les planches de glisse. (Environ toutes les 30 paires de skis) Cette opération de régénération, appelée diamantage, consiste d'abord en un effacement de tout relief présent sur la surface circonférentielle de la meule (un 35 lissage) suivi d'un rétablissement du relief d'origine. Au cours de cette opération, il faudra tenir compte de l'usure des diamants afin de rétablir fidèlement le relief de la meule pour ne pas modifier le profil des striures réalisées sur la planche de glisse. 40 La forme des structures à réaliser sur la surface de glisse de la semelle est variable en fonction des critères de construction suivants: - Type de ski : ski de fond classique, ski de fond skating, ski alpin de descente, ski alpin de slalom, ski polyvalent, ou surf de neige. 2 - Nature de la semelle : matériau plus ou moins dur, plus ou moins résistant à l'abrasion - Caractéristiques de raideurs de la planche Les planches de glisse sont commercialisées avec des structurations semelles correspondant à leur positionnement dans la gamme, c'est-à-dire qu'un ski pour la pratique du slalom n'aura pas la même structuration qu'un ski pour la descente. D'autre part, les semelles s'usant avec l'abrasion due aux cristaux de neige, pour conserver le niveau de performance du produit, il est recommandé de faire régénérer leurs états de surface par des professionnels équipés de l'outillage adéquat. Pour un usage encore plus performant de ces planches de glisse, le jour d'une compétition, le préparateur tiendra compte d'autres critères tels que : - Type de course : descente ou slalom - Style du skieur (agressivité des appuis sur la neige) - Qualité de la neige : neige damée ou neige poudreuse, neige froide ou neige transformée La structuration d'une semelle faisant partie intégrante de la qualité finale du 20 produit. Cette opération doit donc être parfaitement maitrisée afin d'être reproductible. L'invention porte sur la structuration d'usinage des semelles et sur les moyens permettant de réaliser cette géométrie de surface particulière. 25 La structure finale sur la semelle est directement liée à l'usinage de la meule. Le déplacement du diamant sur la génératrice de la meule réalise un filetage dont le pas (P) est la longueur du déplacement latéral du diamant pour un tour de meule. La profondeur du filet (PF) correspond à la plongée maximale du diamant dans la meule. 30 Pour comprendre l'invention, il est important de définir les différents critères : - Plat porteur : Sur une section de semelle, largeur (L) du plat supérieur sur un pas (P) du filetage. Surface portante : Surface des parties les plus hautes de la semelle 35 correspondant à l'ensemble des plats porteurs. - Fond de filet : Sur une section de filet, partie de la semelle de moindre épaisseur sur un pas (P) de filetage. - Pente de filet : Sur une section de filet, partie de la semelle reliant l'extrémité d'un plat porteur à l'extrémité d'un fond de filet sur un pas (P) 40 de filetage. - Surface des stries : Surface creusée de la semelle correspondant à la surface totale de la semelle moins la surface portante. 3 L'acheteur d'une planche de glisse sur neige, le skieur, va sélectionner sa planche en fonction de son besoin et de ses caractéristiques propres. (Sexe û âge û morphologie û condition physique) C'est pourquoi les fabricants proposent une gamme de produits. Dans cette gamme, les produits sont plus ou moins performants. La gamme met à la disposition des utilisateurs des skis très techniques, très précis, rapides mais relativement difficiles à guider pour un skieur moyen ; et des skis très tolérants, très faciles à diriger, même pour un skieur débutant. On peut positionner ces critères de performance sur une échelle d'agressivité. - Un ski très technique aura une agressivité de 10 - Un ski très tolérant aura lui une agressivité de 1 On a constaté qu'on obtenait un ski très performant, c'est-à-dire très bien guidé, donc très rapide en faisant des rainures étroites dans la meule (plat porteur étroit) ce qui génère peu de surfaces portantes sur la surface de glisse de la planche et d'importantes stries limitant les dérapages intempestifs. A contrario, on obtient un ski moins performant, c'est-à-dire moins rapide car plus dérapant en faisant des rainures plus larges dans la meule (plat porteur large) ce qui génère des surfaces portantes plus importantes sur la surface de glisse de la planche et moins de stries. Pour faire varier la largeur des rainures, on utilise actuellement différentes 25 méthodes : - Soit on utilise des diamants de largeurs différentes - Soit on use des diamants larges pour en casser les bords - Soit de façon encore plus empirique, on use la meule après son diamantage, avec un matériau dur. 30 Donc, actuellement, le fabricant de planches de glisse sait que, pour changer de type de ski, comme par exemple, pour passer d'un ski tolérant à un ski plus précis, il devra : - Effacer la forme réalisée sur la meule en la lissant - Puis, soit utiliser des diamants de largeurs différentes, soit les user pour en 35 modifier leur profil, soit user la meule après diamantage pour en faire varier ses reliefs. Ces opérations sont aléatoires, longues, (car si le résultat obtenu ne correspond pas à l'agressivité recherchée, il faut recommencer ce cycle au début) et créent une usure rapide de la meule du fait des opérations d'effacement. 40 L'invention propose une méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique destinée à l'usinage des semelles de planches de glisse 4 sur neige permettant de mieux maitriser les critères d'agressivité sur la planche de glisse. Cette méthode permettra aussi de gagner du temps de fabrication et d'économiser les meules en réduisant le nombre d'opérations d'effacement au 5 moment des changements de types de skis. Cette méthode consiste, pour rendre plus ou moins performant le comportement de la planche sur la neige, à : - Utiliser des diamants de faible largeur (E) pour réaliser des filets sur la génératrice de la meule 10 - Modifier la largeur du fond de filet par un déplacement latéral (D) plus petit que (E) pour obtenir un filet chevauchant décalé Pour la préparation de la surface circonférentielle de la meule les filets peuvent former une hélice autour de cette surface d'usinage de la meule cylindrique. 15 Ils peuvent aussi, selon les cas, tracer des sillons parallèles autour de cette surface. Il a été constaté que, lorsque l'on veut obtenir une planche de glisse sur neige très performante, d'agressivité 5 à 10, il faut réaliser sur la surface 20 circonférentielle de la meule des fonds de filets ayant une largeur comprise entre 10% et 35% de la longueur du pas (P). Alors que, lorsque l'on veut obtenir une planche sur neige plus tolérante, d'agressivité 1 à 5, il faut réaliser des fonds de filets dont la largeur est comprise entre 50% et 90 % de la longueur du pas (P). 25 Cette méthode de préparation de la surface circonférentielle de la meule cylindrique propose l'utilisation de diamants de largeurs nettement inférieures à celles utilisées actuellement : 0,2 mm au lieu de 0,4 à 0,6 mm, puis de réaliser un profil sur la meule en réalisant plusieurs passages dans les mêmes filets, mais 30 décalés d'une distance (D), pour en modifier leur largeur. Il est intéressant, pour obtenir un profil trapézoïdal du filet, de modifier la profondeur de passe (PP) du diamant pour chaque déplacement latéral (D) 35 La planche de glisse sur neige usinée avec une meule préparée selon l'invention, peut comporter une semelle ayant des stries longitudinales parallèles et des plats porteurs longitudinaux ou, si elle est usinée avec une meule préparée selon l'invention, comportant des stries en hélice, avoir une semelle comportant des plats porteurs et des cavités en forme de parallélogrammes plus ou moins 40 allongés et plus ou moins inclinés en fonction des paramètres de diamantage (vitesse circonférentielle de la meule, vitesse de défilement du diamant sous la meule à l'aller et au retour) 2955280 L'invention sera mieux comprise au regard des dessins annexés. 5 La figure 1 est une représentation simplifiée d'un dispositif de meulage d'une planche de glisse sur neige. La figure 2 montre la section A-A du dispositif représenté en figure 1 La figure 3 représente une section fortement agrandie d'un filet réalisé sur la meule lors de l'opération de diamantage. La figure 4 représente une section fortement agrandie de la base de la semelle d'une planche de glisse usinée par la meule diamantée en figure 1 La figure 5 représente la structuration de la surface circonférentielle d'une meule, en section agrandie, diamantée pour réaliser des planches de glisse correspondant à un niveau d'agressivité fort (entre 5 et 10). 20 La figure 6 représente la structuration de la surface circonférentielle d'une meule, en section agrandie, diamantée pour réaliser des planches de glisse correspondant à un niveau d'agressivité faible (entre 1 et 5). La figure 7 représente la structuration de la semelle, en vue de dessus fortement 25 agrandie, usinée avec une meule diamantée pour réaliser des planches de glisse correspondant à un niveau d'agressivité fort (entre 5 et 10). La figure 8 représente la structuration de la semelle, en vue de dessus fortement agrandie, usinée avec une meule diamantée pour réaliser des planches de glisse 30 correspondant à un niveau d'agressivité faible (entre 1 et 5). Le dispositif représenté en fig1 montre un ski 1 en cours de meulage sur une 35 meuleuse 8. Le ski 1 est plaqué sur la meule 3 et entrainé en déplacement par le galet entraineur 7. La semelle 2 du ski 1 est ainsi usinée par la surface circonférentielle 4 de la meule 3. Cette meuleuse comporte un dispositif de régénération de la surface 40 circonférentielle 4 de la meule 3 lorsque cette meule est usée ou encrassée. Le dispositif de régénération de la meule est composé de diamants 6 montés sur des porte diamants 5 et d'un système de déplacement en profondeur (profondeur 6 de passe) et de déplacement latéral sur la génératrice de la meule extrêmement précis, non représenté sur la figure. La figure 2 montre une section A-A du dispositif de la figure 1 où l'on voit le 5 ski 1 pris en sandwich entre le galet entraineur 7 et la meule 3. La figure 3 montre une section fortement agrandie de la surface circonférentielle 4 d'une meule 3 au cours de l'opération de diamantage. Pour réaliser cette structuration, l'outil diamant 6, d'une largeur (E) plonge dans 10 la meule d'une profondeur (PP 1). Il parcourt toute la largeur de la meule en réalisant un filet de pas (P). Le pas correspond au déplacement latéral de l'outil pour un tour de la meule. Puis, il revient au départ en se décalant d'une largeur (D) avec une profondeur (PP2). Il traverse à nouveau la largeur de la meule en réalisant le même filet de pas (P) mais décalé de (D). Puis, il revient encore une 15 fois au départ en se décalant encore d'une largeur (D) avec une profondeur finale (PF). Il traverse à nouveau la largeur de la meule en réalisant le même filet de pas (P) mais décalé de (D) et ainsi de suite jusqu'à l'obtention de la forme désirée. Le filet ainsi obtenu peut être assimilé à un filet trapézoïdal de petite base 12 20 correspondant à la largeur du fond de filet, avec ses deux cotés inclinés 10 et la grande base correspondant à la largeur totale du filet. La figure 4 représente une section fortement agrandie de la base de la semelle 2 d'une planche de glisse 1, usinée par la meule 3 diamantée comme expliqué 25 pour la figure 1. Dans la mesure où une excroissance sur la surface d'usinage de la meule réalise un creux dans la semelle de la planche et où un creux de la meule correspond à une excroissance sur la semelle, le fond de filet 12 réalisé dans la meule 3 va usiner la partie extérieure 11 de la semelle 2. Cette largeur (L) est appelée 30 largeur du plat porteur. Toutefois, le matériau constituant la semelle étant un plastique de faible dureté, il se déforme sous la pression de la meule, il s'échauffe jusqu'à fondre localement et il génère des refus de coupe ce qui induit des modifications du résultat d'usinage sur la semelle de la planche. C'est pourquoi les pentes de filet 35 10 réalisées en escalier sur la meule 3 se traduisent par des pentes 13 sur la semelle 2. Les surfaces extérieures 4 de la meule 3 vont créer les fonds de filets 14 sur la semelle 2. D'autres paramètres viennent encore modifier le résultat final sur la semelle usinée par la meule 3. 40 Pour qu'il y ait usinage, c'est-à-dire enlèvement de matière, il est impératif que la vitesse circonférentielle de la meule soit différente de la vitesse de défilement de la planche de glisse sous la meule. 7 D'autre part, il est fréquent d'usiner (de diamanter) la meule avec un diamant travaillant à l'aller avec un pas (P) et au retour avec un pas différent (P1). Dans ce cas les filets réalisés à l'aller sur la meule sont interrompus par l'usinage retour. Les figures 5 et 6 illustrent un mode de réalisation de l'invention permettant de caractériser le comportement des planches de glisse en fonction de leur performance et de leur facilité d'utilisation. 10 La figure 5 représente la structuration de la surface circonférentielle d'une meule 3, en section agrandie, diamantée pour réaliser des planches de glisse correspondant à un niveau d'agressivité fort (entre 5 et 10). Sur cette meule, les fonds de filets 12 sont relativement étroits. On a constaté que lorsqu'ils ont une largeur proche de 20% de la longueur du pas (P), le ski est très agressif. Lorsque 15 la largeur se rapproche de 35% du pas, l'agressivité du ski diminue tout en restant précis et performant. La figure 6 représente la structuration de la surface circonférentielle d'une meule 3, en section agrandie, diamantée pour réaliser des planches de glisse 20 correspondant à un niveau d'agressivité faible (entre 1 et 5). Sur cette meule, les fonds de filets 12 sont relativement larges. On a constaté que lorsqu'ils ont une largeur proche de 80% de la longueur du pas (P), le ski est très tolérant. Lorsque la largeur se rapproche de 50% du pas le ski perd en tolérance en devenant de plus en plus précis. 25 La figure 7 représente la structuration de la semelle, en vue de dessus fortement agrandie, usinée avec une meule diamantée conformément à celle représentée en fig 5. Cette semelle est usinée de telle façon qu'elle comporte peu de plats porteurs 11 et d'importantes cavités 15 en forme de parallélogrammes. 30 Ces cavités, tout en supprimant l'effet ventouse, permettent au ski de rester stable latéralement ce qui le rend très précis et très rapide. Ce type de ski correspond à un niveau d'agressivité fort (entre 5 et 10). Pour cette plage d'agressivité, la longueur (C 1) de la grande diagonale est comprise entre 1 lmm et 14 mm. 35 La figure 8 représente la structuration de la semelle, en vue de dessus fortement agrandie, usinée avec une meule diamantée conformément à celle représentée en fig. 6. Cette semelle est usinée de telle façon qu'elle comporte une large surface portante correspondant à de larges plats porteurs l 1 et de petites cavités 15 40 formant de petits parallélogrammes. Les cavités étant peu importantes, le ski peu facilement déraper latéralement, ne permettant pas une grande précision de trajectoire. Ce type de ski correspond à un niveau d'agressivité faible (entre 1 et 5). 8 Pour cette plage d'agressivité, la longueur (C2) de la grande diagonale est comprise e n t r e 7 mm et 1 l mm . Les figures représentées sont fortement agrandies. Pour avoir une idée des dimensions réelles, voila, pour un mode de réalisation les valeurs de réglage : - largeur (E) de l'outil diamant : 0,2mm Pas (P) du filet à l'aller de l'outil : 0,8mm - Pas (P) du filet au retour de l'outil : 0,9mm - Profondeur (PF) de la cavité : 0,04mm - Vitesse de déplacement du ski : 22mm par tour de meule Pour un ski d'agressivité 10, la meule devra être structurée en six passes aller, et six passes retour, avec des profondeurs de passes outil (PP) entre 0,012mm et 15 0,015mm. Et une largeur de fond de rainure (12) de 0,2mm Dans ce cas, la longueur (Cl) de la longue diagonale des parallélogrammes est de 14.235mm Pour un ski d'agressivité 1, la meule devra être structurée en trois passes aller, et trois passes retour, avec des profondeurs de passes outil (PP)égales à (PF), et 20 une largeur de fond de rainure (12) de 0,6mm. Dans ce cas, la longueur (C2) de la longue diagonale des parallélogrammes est de 7.765mm Bien entendu, l'invention ne se limite pas à ces conditions de réglage, mais à 25 toutes autres possibilités dans la mesure où les structurations de la meule sont réalisées par plusieurs passages successifs dans les mêmes filets, avec un outil diamant de faible largeur. 9 Revendications1) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 destinée à l'usinage des semelles 2 de planches de glisse sur neige 1, caractérisée en ce que, pour rendre plus ou moins performant le comportement de la planche sur la neige : - On utilise des diamants 6 de faible largeur (E) pour réaliser des filets sur la génératrice 4 de la meule. - On modifie la largeur du fond de filet 12 par un déplacement latéral (D) plus petit que (E) pour obtenir un filet chevauchant décalé. 2) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 selon la revendication 1 caractérisée en ce que les filets forment une hélice autour de la surface circonférentielle 4 de la meule cylindrique 3. 3) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 selon la revendication 1 caractérisée en ce que les filets sont parallèles autour de la surface circonférentielle 4 de la meule cylindrique. 4) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 selon la revendication 1 caractérisée en ce que la largeur (E) de l'outil diamant 6 est inférieure à 0,3mm. 25 5) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le fond de filet 12 a une largeur comprise entre 10% et 35% du pas (P) lorsque l'on veut obtenir une planche sur neige très agressive et entre 50% et 90 % du pas (P) lorsque l'on veut obtenir une planche sur neige moins 30 agressive. 6) Méthode de préparation de la surface circonférentielle d'une meule cylindrique 3 selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour chaque déplacement latéral (D), on modifie la profondeur de 35 passe (PP) du diamant 6. 7) Planche de glisse sur neige 1 obtenue avec une meule 3 préparée selon la revendication 3 caractérisée en ce que la semelle 2 comporte des plats porteurs 11 et des stries longitudinales 40 1 8) Planche de glisse sur neige 1 obtenue avec une meule 3 préparée selon la revendication 2 caractérisée en ce que la semelle 2 comporte des plats porteurs 11 et des cavités 15 en forme de parallélogrammes. 2