Brevet FR2975625A1 — publié le 20121130

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif d'écorçage comportant - un rotor ouvert monté à rotation dans un cadre, ayant une ouverture agrandie autour de son axe de rotation pour le passage d'un tronc d'arbre, le rotor étant entraîné en rotation autour du tronc d'arbre par un moyen d'entraînement, et - des couteaux écorceurs installés de manière mobile sur le rotor ou-vert et qui peuvent prendre des positions radiales différentes. Etat de la technique On utilise les dispositifs ou machines d'écorçage dans l'industrie forestière ou l'industrie du bois et on connaît différents modes de réalisation, notamment une machine automatique d'écorçage. A la fois pour des applications stationnaires ou des applications mo- biles, ces dispositifs comportent souvent un rotor ouvert de forme annulaire. Le rotor ouvert a un diamètre intérieur suffisamment grand pour permettre le passage d'un tronc d'arbre dans la direction longitudinale. Un tronc d'arbre au sens de l'invention se déplace en ligne droite le long de son axe longitudinal, généralement sans tourner sur lui- même en passant dans l'ouverture de dimension suffisante du rotor ou-vert. Le rotor ouvert, par exemple en forme d'anneau de cercle, tourne autour de son axe de rotation et ainsi autour du tronc d'arbre. Le rotor ouvert déplace des couteaux d'écorçage à la périphérie du tronc d'arbre pour en enlever l'écorce. L'avantage de ce dispositif est de pouvoir construire un rotor ouvert qui ne présente pas de balourd pour le mouvement de rotation du rotor. Toutefois, le mouvement de rotation complique la commande des outils mobiles. Ce problème est résolu de façon générale en appliquant une précontrainte aux outils ou à leur guide à l'aide d'ac- cumulateurs de force élastique. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif ou une machine d'écorçage qui s'utilise d'une manière relativement plus souple et plus efficace que les machines connues. 25 30 2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'écorçage du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - le rotor ouvert comporte des moyens de réglage hydrauliques per- mettant de régler les positions et/ou les forces d'au moins un couteau écorceur, et - des moyens de commande pour prédéfinir librement la position et/ou la force exercée par au moins un couteau écorceur pendant la rotation du rotor ouvert. io Ainsi, la position des couteaux écorceurs et/ou la force exercée par un ou les couteaux écorceurs pendant la rotation du rotor ouvert, se détermine librement, c'est-à-dire indépendamment de la géométrie du tronc d'arbre. Cela offre notamment l'avantage que pour modifier la position des couteaux écorceurs ou leur force d'application 15 contre le tronc d'arbre, il n'est pas nécessaire d'arrêter le fonctionne-ment du rotor ouvert. Ainsi le nombre d'interruptions de fonctionne-ment est relativement réduit, de sorte que le dispositif d'écorçage selon l'invention permet avantageusement de réduire le temps de travail et la consommation d'énergie. 20 Les moyens de réglage ou d'actionnement hydrauliques sont par exemple des entraînements à pistons ou à turbine. Les moyens de commande sont constitués par exemple par des soupapes, des pompes ou encore des accumulateurs de pression et des réservoirs à membrane. De façon préférentielle, les moyens de transmission d'énergie sont prévus entre le cadre et le rotor ouvert, notamment des moyens de contact électriques et d'une manière particulièrement préférentielle, des chemins de contact et des patins électriques, par exemple des balais de contact électriques. De façon avantageuse, au moins deux chemins de con-tact entourent complètement l'ouverture du rotor pour garantir ainsi une alimentation électrique sans interruption. La multiplicité des moyens de commande électriques permet d'adapter la commande hydraulique des outils d'écorçage équipant le rotor ouvert d'une manière 3 relativement simple aux différentes conditions d'utilisation, par exemple au type de tronc d'arbre. De manière préférentielle, tous les couteaux d'écorçage, mobiles, sont actionnés de manière hydraulique. Cela permet un travail plus régulier à la fois sur un même tronc d'arbre que sur une succes- sion de troncs d'arbre. Selon une autre caractéristique préférentielle, le cadre et le rotor ouvert comportent des moyens de transmission de signal pour transmettre des signaux du cadre vers le rotor ouvert ou inversement. io De manière préférentielle, les moyens de transmission de signal sont des moyens de transmission électriques et/ou électroniques. Ces moyens peuvent également être réalisés sous la forme de patins de contacts électriques ou encore par une transmission radio. Suivant une caractéristique préférentielle, les moyens 15 d'actionnement hydrauliques comportent une pompe hydraulique à en-traînement par moteur électrique. On dispose des différentes techniques d'entraînement électrique pour les différents concepts de commande et en particulier pour la régulation. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la pompe 20 hydraulique est reliée par une électrovanne au vérin d'actionnement hydraulique ce qui permet des commandes relativement rapides. Suivant une autre caractéristique préférentielle, les moyens de réglage hydrauliques comportent une installation de mesure de pression ce qui permet notamment dans le cas d'installations de me- 25 sure de pression électrique ou électronique, de réaliser une régulation électrique ou électronique sur le rotor ouvert. La commande hydraulique, notamment celle des couteaux écorceurs ou des éléments mécaniques qui les portent, permettra ainsi une automatisation meilleure tout en offrant l'avantage de disposer des données relatives à l'état de la 30 commande des couteaux écorceurs qui pourront être transmises plus facilement et être sous une forme exploitable. De façon avantageuse, les moyens de réglage hydrauliques du rotor ouvert, notamment en combinaison avec les moyens de commande constituent un système hydraulique fermé et notamment 35 indépendant. On diminue ainsi le risque de fuite au niveau des bran- 4 chements et des passages traversants lié à des problèmes d'étanchéité des transmissions entre les systèmes, par exemple entre le rotor ouvert et le cadre du dispositif. De manière avantageuse, les moyens de commande com- portent un réservoir à membrane pour recevoir une surpression relativement réduite de liquide hydraulique au cours de la phase de détente. Le réservoir à membrane a l'avantage de fournir avantageusement un volume de réception étanche à l'air et qui peut se remplir rapidement tout en fournissant une pression suffisante pour permettre par exemple io de refouler de nouveau le liquide hydraulique à l'aide d'une pompe rela- tivement petite. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la pompe hydraulique est branchée sur le segment de conduite compris entre le réservoir à membrane et le vérin d'actionnement. Cela permet grâce à la 15 pression dans le réservoir à membrane, notamment pour un niveau de remplissage relativement important, d'aider la puissance de transfert de la pompe hydraulique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la vanne ou soupape de régulation comporte notamment une soupape de limita- 20 tion de pression dans le segment de conduite compris entre le réservoir à membrane et le vérin d'actionnement. Des mouvements brusques des couteaux d'écorçage peuvent engendrer des mouvements des pistons dans les vérins d'actionnement hydrauliques, avec des augmentations brutales de pression et transfert éventuellement de quantités impor- 25 tantes de liquide hydraulique dans le système hydraulique. La soupape de régulation qui, lorsqu'on atteint une surpression donnée, permet au liquide hydraulique de s'échapper vers le réservoir à membrane, évite avantageusement des dommages qui pourraient être provoqués sur les moyens d'actionnement hydrauliques. 30 Suivant une autre caractéristique avantageuse, les accumulateurs hydrauliques de pression sont répartis régulièrement sur un cercle du rotor ouvert. En particulier, si les réservoirs de pression ont une capacité correspondante à pression égale pour le liquide hydraulique, et par le branchement sur une conduite commune, ils com- 35 muniquent de sorte que pour des pressions relativement élevées, on aura un équilibre des masses que le poids du liquide hydraulique ne perturbera pas. Suivant une autre caractéristique avantageuse, les vérins hydrauliques sont des vérins différenciels, ce qui a l'avantage que leur 5 force d'actionnement reste pratiquement constante quelle que soit la position d'actionnement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'écor- Io cage représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure la est une vue de face schématique du côté outil d'un dis- positif d'écorçage selon l'invention comportant un rotor ouvert, - la figure lb est une vue de côté schématique du bras pivotant équipé d'un vérin d'actionnement du dispositif d'écorçage, 15 - la figure 2 est une vue de côté schématique du dispositif d'écorçage, - la figure 3a est une vue en coupe horizontale du dispositif d'écorçage, - la figure 3b est une vue arrière schématique du dispositif d'écorçage, - la figure 4 est une représentation schématique du système hydrau- 20 lique. Description d'un mode de réalisation Les figures la-4 montrent un mode de réalisation d'un dispositif (ou machine) d'écorçage 1 selon l'invention. La figure la est une vue de face ou vue côté d'un outil de machine d'écorçage 1 selon 25 l'invention. Le cadre 2 comporte un rotor ouvert 3 monté à rotation. Un moteur d'entraînement 4 est installé au-dessus du cadre. Le moteur d'entraînement 4 (voir figure 2) entraîne le rotor ouvert 3 par une courroie d'entraînement non représentée, pour qu'il tourne dans la direction de la flèche A. Le rotor ouvert 3 comporte par exemple cinq bras pivo- 30 tants 5 portant des couteaux d'écorçage (qui n'apparaissent pas claire-ment dans cette figure) ; ces bras sont de préférence répartis à intervalle régulier autour de l'ouverture du rotor ; les bras sont montés par des paliers de rotation 7 et des arbres pivotants 6, de façon rotative sur le rotor ouvert 3. 6 La figure lb montre le montage d'un bras pivotant 5 comportant un vérin d'actionnement 9 ; le rotor ouvert 3 n'est pas représenté (voir figure la). Le bras pivotant 5 est fixé par une extrémité à un arbre de pivotement 6 et son extrémité opposée porte un couteau d'écorçage 14. Le bras pivotant 5 a une forme courbe de sorte que le couteau d'écorçage 14 pourra attaquer, suivant une direction relative-ment avantageuse, le tronc d'arbre 35 pour l'écorçage. L'arbre de pivotement 6 porte en position décalée axialement par rapport au bras pivotant 5, un levier pivotant 8 fixé de manière rigide. Une articulation io 13 relie le levier pivotant au piston 11 d'un vérin d'actionnement 9. Le piston coulisse dans le cylindre 10 lui-même relié par une articulation 12 au rotor ouvert 3. La mise en pression avec du liquide hydraulique commande le mouvement de rentrée et de sortie du piston 11 dans le cylindre 10, de façon que le levier pivotant 8 tourne l'arbre pivotant 6 et 15 le bras pivotant 5 portant le couteau d'écorçage 14 lorsque l'articulation 12 du cylindre 10 et l'arbre pivotant 6 sont dans des positions fixes du rotor ouvert 3. La figure 2 montre la machine ou dispositif d'écorçage 1 en vue de côté. 20 Les figures 3a, 3b montrent d'autres vues du mode de réalisation de la machine d'écorçage 1 selon l'invention. La vue en coupe schématique de la figure 3a montre le rotor ouvert 3 portant une bague de contact 16 à plusieurs pôles. Le cadre 2 comporte un patin de courant 17 à plusieurs pôles correspondants, installé de préférence de 25 manière mobile. Cette solution a l'avantage que le patin de courant 17 puisse être de temps en temps appliquée contre la bague de contact 16. Cela permet d'alimenter les moyens de commande du rotor ouvert 3 pendant les mouvements de rotation, de façon continue et/ou si besoin avec de l'énergie électrique et de transmettre des signaux, par exemple 30 pour la mesure ou la commande vers ou à partir du rotor ouvert. La transmission nécessaire de l'intensité et/ou du signal fait que la bague de contact 16 et le capteur de courant 17 sont exposés à une faible usure et génèrent de plus moins de pertes par frottement lors de l'en-traînement du rotor ouvert 3 par le moteur 4. 7 La figure 3b est une vue côté arrière de la machine du dispositif d'écorçage 1 ; le côté arrière est ouvert au niveau du capteur 17. L'insert d'écorçage permet de couvrir complètement et de protéger le capteur 17 ainsi que la bague de contact 16 par rapport aux éléments du châssis et du rotor ouvert. Le palier de rotation 15 du rotor ouvert 3 est lui-même logé dans le cadre 2. La figure 4 montre le schéma de l'installation hydraulique 22 du rotor ouvert 3. Les éléments d'actionnement hydrauliques sont cinq vérins d'actionnement 9, de préférence de même type qui sont notamment des vérins différenciels ayant chacun deux branchements. Tous les vérins d'actionnement sont branchés de la même manière et tous les branchements du côté avant du piston sont reliés à la même conduite 23a et tous les branchements du côté de la tige de piston des vérins d'actionnement 9 sont reliés à la même conduite 23b. 15 Les deux conduites 23a, 23b sont reliées à différents branchements d'un tiroir à 4/2 voies 24. La position de commutation présentée du tiroir à 4/2 voies est celle du mode d'écorçage. Les deux branchements de chaque vérin d'actionnement 9 reçoivent alors la même pression de sorte que la force d'actionnement résulte de la pres- 20 Sion active du liquide hydraulique et du rapport des surfaces opposées du piston. En particulier, si tous les vérins d'actionnement 9 ont le même rapport des surfaces, alors les couteaux écorceurs 14 reçoivent la même force par les bras pivotants 5 pour enlever l'écorce du tronc d'arbre 35 ; en d'autres termes, le tronc d'arbre est travaillé avantageu- 25 sement de la même manière sur tous les côtés. Le branchement de pression du tiroir à 4/2 voies 24 est relié par une conduite 23c à cinq accumulateurs de pression 27. En mode d'écorçage, le branchement de la sortie de pression du tiroir à 4/2 voies 24 est coupé. La pression dans les vérins d'actionnement 9 est 30 pratiquement maintenue par les cinq accumulateurs de pression 27. Si en cours d'écorçage les bras pivotants 5 débattent, les conduites de branchement communes 23a, 23b permettent aux volumes de liquide hydraulique déplacées par les différents vérins d'actionnement, de s'échanger et de se compenser entre les différents branchements des 35 vérins d'actionnement 9. Ainsi, par exemple les mouvements des bras 8 pivotants 5 qui ne sont engendrés par exemple que par un alignement non exactement concentrique d'un tronc d'arbre à écorcer par rapport à l'axe de rotation du rotor ouvert 3 pourront être compensés pratique-ment par les mouvements du liquide passant par les conduites com- munes de sorte que les variations de pression ainsi occasionnées ne se répercutent qu'en partie dans la conduite 23c. Même si les mouvements de pivotement des cinq bras pi-votants 5 et des cinq vérins d'actionnement couplés mécaniquement aux bras ne peuvent pas se compenser réciproquement, par exemple du io fait que la section du tronc d'arbre augmente, l'utilisation de vérins différentiels comme vérins d'actionnement 9 et leurs branchements aux conduites 23a et 23b, ainsi que la liaison des deux conduites 23a, 23b par l'intermédiaire du distributeur à 4/2 voies 24, permet d'équilibrer le volume et la pression entre les différentes zones de pression des con- 15 duites 23a, 23b de sorte que la pression fournie par les accumulateurs de pression 27 n'est pratiquement pas influencée dans ce cas. Comme dans la position représentée, le distributeur à tiroir à 4/2 voies 24 per-met toujours l'équilibrage de la pression entre les conduites 23a, 23b, même si tous les vérins d'actionnement 9 se déplacent dans le même 20 sens, la force d'application exercée par les couteaux écorceurs 14 reste avantageusement constante. Par exemple, pour augmenter la force d'application exercée sur les couteaux écorceurs 14, une pompe hydraulique 25 à moteur électrique 25a est reliée à la conduite 23d et à la conduite 23c et ainsi à 25 la zone haute pression de l'installation hydraulique 22. La conduite 23g relie la pompe hydraulique 25 au réservoir de liquide qui est un réservoir à membrane 28 dans lequel la pompe puise le liquide hydraulique pour augmenter la pression dans la conduite 23c. Un clapet antiretour 30 équipe la conduite 23d pour maintenir la pression dans la conduite 30 23c tout en faisant fonctionner la pompe hydraulique 25 aussi peu que possible. Le clapet antiretour 30 permet de couper notamment l'alimentation du moteur 25a de la pompe hydraulique 25, périodiquement, par exemple en coupant le patin de prise de courant 17 de l'anneau de con-tact 16. Un capteur de pression 26 installé dans la conduite 23d permet 35 de contrôler la pression dans la conduite 23c ; le capteur de pression 9 constate que la pression descend sous une pression prédéfinie et active la pompe hydraulique 25 ; il signale que la pression prédéfinie est atteinte. Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, un capteur de pression 26 est relié de préférence directement à la conduite 23c pour surveiller avantageusement la pression agissant directement sur les couteaux d'écorçage 14. L'avantage du réservoir à membrane 28 est d'une part que le réservoir 28 est à une pression relativement faible pour une quantité de liquide hydraulique relativement faible et qui peut être renforcée par la pompe hydraulique 25. Il est également avantageux que le réservoir de liquide constitué par le réservoir à membrane 28, permet d'éviter des bulles d'air dans l'installation hydraulique 22. On réduit ou on évite totalement les dommages que l'effet de cavitation pourrait produire dans l'installation hydraulique 22 pour des débits de liquide im- 15 portants. Pour éviter les surpressions dangereuses dans la con-duite 23c, cette conduite 23c est reliée par la conduite 23e au réservoir à membrane 28. La conduite 23e comporte une soupape de limitation de pression 29 qui, lorsqu'on atteint une pression prédéfinie, permet au 20 liquide hydraulique de s'échapper vers le réservoir à membrane 28. Dans le second état de commutation du distributeur à tiroir à 4/2 voies 24, les volumes des vérins d'actionnement 9 qui poussent les pistons 11 dans leur position déployée, sont reliés par une conduite 23f au réservoir à membrane 28. Ainsi, seuls les branche- 25 ments de la conduite 23b pour le mouvement de rétraction sont mis à une pression élevée dans ce second état de commutation. Le piston 11 des vérins d'actionnement 9 est soumis à une différence de pression relativement élevée de sorte que les pistons 11 se rétractent relative-ment rapidement et les couteaux d'écorçage 14 portés par les bras pivo- 30 tants 5, s'écartent relativement rapidement de la zone de travail du rotor ouvert 3. 35 i0 NOMENCLATURE 1 machine/dispositif d'écorçage 2 cadre 3 rotor ouvert 4 moteur 5 bras pivotant 6 arbre de pivotement 7 palier de rotation io 8 levier d'actionnement 9 vérin d'actionnement cylindre 11 piston 12 articulation 13 articulation 14 couteaux d'écorçage 15 palier du rotor 15a coupelle de palier 15b coupelle de palier 16 anneau de contact 17 patin de contact 22 installation hydraulique 23a-23g conduites hydrauliques 24 distributeur à tiroir à 4/2 voies 25 pompe hydraulique 25a moteur de la pompe 26 capteur de pression 27 accumulateur de pression 28 réservoir à membrane 29 soupape de régulation de pression 30 clapet antiretour tronc d'arbre 35 20 REVENDICATIONS1°) Dispositif d'écorçage (1) comportant un rotor ouvert (3) monté à rotation dans un cadre (2) et ayant une ouverture agrandie autour de l'axe de rotation du rotor (3) pour le passage d'un tronc d'arbre, le rotor étant entraîné en rotation autour du tronc d'arbre par un moyen d'entraînement (4), et - des couteaux écorceurs (14) installés de manière mobile sur le rotor ouvert (3) et qui peuvent prendre des positions radiales différentes, dispositif d'écorçage caractérisé en ce que io - le rotor ouvert (3) comporte des moyens de réglage hydrauliques (9) permettant de régler les positions et/ou les forces d'au moins un couteau écorceur (14), et - des moyens de commande (24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) pour prédéfinir librement la position et/ou la force exercée par au moins un cou- 15 teau écorceur (14) pendant la rotation du rotor ouvert (3). 2°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé par des moyens de transmission d'énergie entre le cadre et le rotor ouvert. 3°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission d'énergie sont des moyens de contact électriques (16, 17). 25 4°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contact électriques sont des chemins de contact (16) et des patins électriques (17), 30 * au moins deux chemins de contact (16) entourant complètement l'ouverture du rotor. 5°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 12 tous les couteaux écorceurs mobiles (14) sont actionnés hydraulique-ment. 6°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé par des moyens de transmission de signal prévus sur le cadre (2) et/ou le rotor ouvert (3) pour le passage de signaux entre le cadre (2) et le rotor ouvert (3) et/ou inversement. 7°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission de signal sont des moyens de transmission électriques et/ou électroniques. 8°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage hydrauliques comportent une pompe hydraulique (25) à entraînement électrique. 9°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (25) est reliée par une électrovanne (24) au vérin d'actionnement hydraulique (9). 10°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage hydrauliques comportent une installation de me-sure de pression (26). 11°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un branchement du vérin d'actionnement (9) est relié à une vanne de régulation (29). 25 13 12°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage hydrauliques comportent un réservoir à membrane (28) pour recevoir une surpression relativement réduite de liquide hydraulique lors de l'opération d'actionnement en détente. 13°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (25) est reliée à un segment de conduite (23d) entre le réservoir à membrane (28) et le vérin d'actionnement (9). 14°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne de régulation (29) est reliée à un segment de conduite (23e) entre le réservoir à membrane (28) et le vérin d'actionnement (9). 15°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé par des accumulateurs hydrauliques de pression (27) reliés au rotor (3) et répartis de manière régulière sur un cercle complet. 16°) Dispositif d'écorçage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vérins d'actionnement (9) sont des vérins différenciels. 30