Brevet FR2972955A1 — publié le 20120928

La présente invention a trait à l'industrie de première transformation du bois, c'est à dire les métiers de la scierie, et plus précisément le conditionnement, après transformation, des pièces de bois en paquets avant l'envoi chez le client. Les scieries transforment les grumes, tronc abattus et ébranchés, en pièces de bois de sections diverses: madriers, bastaings, poutres, liteaux, ou planches. On distingue le sciage longitudinal permettant d'obtenir les sections voulues et le sciage transversal permettant de couper les éléments à la longueur voulue. Après transformation, les pièces de bois sont empilées pour constituer des paquets dont les sections peuvent atteindre un mètre et demi de coté et dont les longueurs peuvent atteindre six mètres. Le récent essor des constructions en bois impose désormais de nouvelles contraintes en terme de qualité. Ce besoin sera encore plus prononcé avec la mise en application des nouvelles normes BBC (Bâtiments Basse Consommation). Pour répondre à cette demande, les scieries, dont le principal métier est le sciage longitudinal, doivent intégrer à leur processus de fabrication des opérations supplémentaires telles que le rabotage, le séchage et le traitement. L'objectif est de livrer au client un produit stable, de bonne qualité et utilisable de suite. Cette démarche s'accompagne aussi d'une amélioration de la qualité de coupe transversale des extrémités des pièces de bois et du contrôle de leur longueur finale. Les scieries industrielles, dont la production est supérieure à soixante milles mètres cube de bois par an, ont pour la plupart déjà intégré des procédés de découpes transversales à leur ligne de production. Ces opérations s'effectuent entre le sciage longitudinal et la mise en paquet. Les éléments sont recoupés un par un à la longueur voulue au moyen de lames circulaires à plaquettes carbures. Les coupes des extrémités des pièces ainsi obtenues sont propres et parfaitement perpendiculaires. -2- En revanche, les petites et moyennes scieries ne choisissent souvent pas cette solution. En effet, la modification de leur ligne demande un investissement conséquent et s'accompagne souvent d'une mécanisation de l'ensemble de la ligne. Par manque de budget et parfois de place, elles se tournent vers des solutions autonomes et déportées du reste de la ligne appelées « tronçonneuses à paquets ». Ces solutions réalisent la découpe transversale de l'ensemble des éléments d'un paquet simultanément. Elles permettent de recouper les extrémités d'un paquet ou de tronçonner le paquet en deux parties ou plus. Ces solutions se classent en trois catégories, toutes basées sur le procédé de scie à chaîne. La plus simple de ces solutions, et aussi la plus couramment utilisée dans les petites scieries, est la tronçonneuse à chaîne thermique portative. Elle est retenue essentiellement pour sa simplicité, son encombrement réduit et le faible investissement qu'elle représente. Toutefois, la qualité de coupe est médiocre. La perpendicularité de la coupe est aléatoire et dépend de l'opérateur. Cette solution permet seulement d'uniformiser grossièrement la longueur des pièces de bois constituants le paquet. L'autre alternative est la tronçonneuse sur socle mobile. Dans cette solution peu encombrante, la lame s'articule autour d'un pivot horizontal monté sur un socle mobile sur roues. L'opérateur place le dispositif à coté du paquet de sorte que la lame lui soit perpendiculaire. Par action sur un levier, il fait pivoter la lame pour effectuer la découpe. L'opérateur n'a pas à supporter le poids de la tronçonneuse. La qualité de coupe dépend ici du sol. Cette solution n'est bien sûr utilisable que sur sols non accidentés. Enfin, la troisième catégorie reprend le principe ci-dessus intégré cette fois au sein de machines semi-automatisées ou automatisées. Dans cette catégorie, la perpendicularité de la coupe est assurée par la géométrie du châssis de la machine. Le procédé de scie à chaîne propre aux dispositifs ci-dessus permet le tronçonnage d'éléments de sections importantes au moyen d'une mécanique simple et peu encombrante. D'où son emploi pour le tronçonnage de paquets de bois. Cependant, il souffre de deux défauts majeurs : Le premier défaut concerne l'entretien. Les chaînes nécessitent des 35 affûtages fréquents, jusqu'à plusieurs fois par jour selon l'utilisation. Sans ces affûtages, la durée de tronçonnage s'allonge. Le second défaut est une mauvaise qualité de coupe, même avec un chaîne affûtée. On constate des éclats sur les bords des éléments tronçonnés. Ceci est dû à la largeur importante de la chaîne, dépassant le centimètre. En 40 effet, la qualité de coupe du bois dépend entre autres de la largeur de la lame. Ce paramètre est appelé « trait de scie ». La qualité de coupe est inversement proportionnelle à la valeur du trait de scie. Or, les tronçonneuses à chaîne font partie des procédés à fort trait de scie, ne permettant pas d'obtenir de bonnes qualités de coupe. Les scieurs sont désormais soumis à des contraintes d'améliorations de productivité et de qualité. Les deux défauts majeurs des tronçonneuses à paquets actuelles ne sont pas compatibles avec ces nouvelles contraintes. Ces défauts proviennent essentiellement du procédé de coupe par chaîne. La problématique première est la mise en place d'un procédé de découpe transversale de paquets de fortes sections avec un faible trait de scie et un entretien réduit. Un autre procédé de coupe utilisé dans la filière bois est la scie à ruban. La mise en oeuvre de ce type de scie nécessite une mécanique encombrante. Elle est essentiellement utilisée dans la découpe longitudinale des bois. Une adaptation de ce procédé existe déjà pour la découpe transversale des pièces d'acier de faible section. Cependant, la bande en elle même demande un entretien aussi important que les chaînes. La découpe transversale de paquets de bois par scie à ruban n'apparaît pas intéressante de par la fréquence des opérations d'affûtage et un encombrement important. Le troisième procédé de coupe déjà utilisé pour le bois est la lame de scie circulaire à plaquettes carbures. Ce type de lame est fortement employé dans les opérations de délignage pour son entretien réduit et ses performances de coupe excellentes. Elle est aussi utilisée en découpe transversale, notamment pour la découpe des grumes. Cependant, de par sa conception et l'axe traversant cette lame, l'épaisseur à découper doit être inférieure au rayon de la lame diminué du rayon de son axe. Autrement dit, tronçonner un paquet de section d'un mètre et demi de coté nécessiterai l'utilisation d'une lame de plus de trois mètres de diamètre ou de deux lames superposées de plus d'un mètre et demi. L'encombrement du dispositif serait alors bien trop important. De plus, pour des questions de rigidité, le trait de scie de ce type de lame est propositionnel à son diamètre. Ainsi, le trait de scie obtenu avec une lame de un mètre et demi est de l'ordre du centimètre. La qualité de coupe ne serait alors pas meilleure qu'avec une scie à chaîne. Pour bénéficier des avantages de la lame circulaire en conservant une qualité de coupe acceptable, c'est à dire sans éclats sur les bords, le diamètre de la lame doit être inférieur à 1 mètre. La problématique est alors la découpe transversale d'un paquet de bois au moyen d'une ou plusieurs lames circulaires dont le rayon est au moins trois fois inférieur à la section des dits paquets. 3 Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de résoudre cette problématique en tenant compte du fait que le paquet de bois est constitué de plusieurs éléments empilés. De ce fait, sa section est elle-même constituée de plusieurs couches distinctes. Une façon de réduire le diamètre de lame nécessaire est de tronçonner le paquet couche par couche. Le procédé selon l'invention se propose de tronçonner le paquet (Pl) en découpant puis en retirant une bande transversale dans chaque couche, de manière successive. Le retrait de chaque bande découpée permet la découpe de la couche suivante. En premier lieu, le sous ensemble de coupe comporte un bras horizontal (Ml) au bout duquel sont placées deux lames circulaires (M2). Les dites lames sont parallèles et disposées de part et d'autre du bras en opposition. Elles sont fixées par une de leurs faces respectives sur un même pivot (M3) solidaire du bras. Aucun élément n'est saillant à l'autre face respective des lames. Elles sont animées par un même mouvement de rotation autour de ce pivot au moyen d'une motorisation (M4) disposée à l'autre extrémité du bras. L'axe du dit pivot est lui-même horizontal et perpendiculaire à l'axe longitudinal du dit bras. Le diamètre des lames est supérieur à la section du bras. Ce sous ensemble constitue le bras de coupe. Par une liaison glissière avec un chariot (M9), lui-même lié à un portique par une liaison glissière perpendiculaire, ce bras peut effectuer indépendamment un mouvement de translation suivant son propre axe longitudinal et un autre mouvement de translation suivant un plan vertical. Le paquet de bois (Pl) est disposé perpendiculairement au bras. En retrait par rapport au paquet, le bras effectue tout d'abord un déplacement vertical pour se positionner de sorte que sa face supérieure soit tangente à la face inférieure du paquet. Animé d'un mouvement de translation suivant son axe longitudinal (X), le bras de coupe réalise, par ses deux lames, deux traits de scie parallèles (Dl) et transversaux au paquet sur sa face inférieure. Une bande est alors découpée dans les couches inférieures constituants le paquet. Après le retrait complet du bras, la bande ainsi découpée se détache du paquet sous l'effet de la gravité et tombe au droit de celui ci dans un tapis d'évacuation. L'espace ainsi obtenu dans le paquet permet au bras, par un nouveau positionnement vertical, de découper les couches suivantes. Si la bande découpée ne s'est pas détachée sous l'effet de la gravité, le bras de coupe est équipé en son extrémité d'un poussoir incliné (M7) permettant, par la translation du bras lors de la découpe de la couche suivante, le décollement de cette bande. Ce cycle se répète alors jusqu'à la découpe de la section complète du paquet d'où l'expression tronçonnage séquentiel. A noter que ce cycle peut s'effectuer en débutant par la face supérieure 2972955 -5- du paquet. Le poussoir (M7) est alors droit et non plus incliné. Sa fonction est alors de pousser la bande découpée. Les dessins annexés illustrent l'invention : - la figure 1 représente, en vue perspective, le sous ensemble « bras de coupe » - la figure 2 représente, en vue perspective en contre plongée, le bras de coupe réalisant la découpe de la couche inférieure du paquet, la flèche représentant le mouvement d'avance du bras. - la figure 3 représente, en vue perspective en contre plongée, le bras de coupe réalisant la découpe de la couche suivante, après le retrait des éléments découpés dans la couche inférieure. - la figure 4 représente la même étape en coupe de face. La flèche X indique le déplacement du bras lors de la coupe d'une couche. La flèche Y indique le déplacement après chaque étape de coupe, permettant le repositionnement du bras pour la découpe de la couche suivante. Dans un mode de réalisation particulier , le paquet (Pl) repose sur des tréteaux dont la position est réglable en fonction de la longueur du paquet. Chaque tréteau dispose d'un système de bridage permettant le maintien du paquet lors de la découpe. Le portique, supportant le dispositif de coupe, peut se déplacer de manière longitudinale au paquet pour permettre à l'opérateur de sélectionner la position de la coupe. Le paquet reste fixe. 35 Dans un autre mode de réalisation particulier, ce déplacement longitudinal relatif entre le paquet et le système de coupe est déterminée par l'avance du paquet sur un convoyeur. Le système de coupe est fixe longitudinalement. 5 10 15 20 25 30 40 Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux petites et 5 moyennes scieries pour la découpe de paquets de bois. Le dispositif permet aussi le tronçonnage de paquets constitués de plateaux empilés. L'emploi du dispositif selon l'invention peut aussi être généralisé à toute industrie où des paquets de produits doivent être tronçonnés avec une qualité de coupe nécessitant l'emploi de scies circulaires de diamètre inférieur à la 10 section des paquets. REVENDICATIONS1. Procédé de tronçonnage séquentiel de paquets de bois caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - Immobiliser un paquet de bois (P 1). - Découper une bande transversale sur la couche inférieure ou supérieure du paquet en effectuant 2 traits de scie (Dl) parallèles. - Évacuer la dite bande. - Reproduire les 2 opérations dans la couche suivante. - Répéter le cycle jusqu'à la séparation du dit paquet en 2 parties distinctes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bande découpée est immédiatement évacuée sous l'effet de la gravité ou par la translation d'un poussoir mécanique. 3. Dispositif permettant de mettre en application le procédé de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte principalement: - Un bras de coupe (Ml) équipé sur une de ses extrémités de 2 lames circulaires (M2) liées cinématiquernent par un même mouvement de rotation autour d'un même axe. - Un chariot mobile (M9) permettant au bras de coupe d'effectuer 2 mouvements de translation indépendants. - Un poussoir (M7) 30 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les 2 lames circulaires (M2), verticales et disposées de part et d'autre de la section dudit bras, voient leur face extérieure au dit bras dépourvue de tout élément saillant. 35 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bras de coupe (M1) est équipé en son extrémité d'un poussoir incliné ou droit (M7) effectuant, par la translation du dit bras lors de la découpe d'une couche, l'évacuation de la bande découpée antérieurement. 25 40