Brevet FR3036057A1 — publié le 20161118

CHARIOT MOBILE D'UNE INSTALLATION DE DÉBITAGE POUR UN POSITIONNEMENT OPTIMISE DE LA GRUME La présente invention concerne un chariot mobile supportant une pièce de 5 bois dans une installation de débitage, en particulier une grume, ainsi qu'une installation de débitage équipée d'un tel chariot, et un procédé de fonctionnement de cette installation de débitage. Pour le débitage pouvant comporter différentes opérations comme du sciage ou du fraisage, de grumes formées par le tronc d'un arbre ébranché, ou 10 plus généralement de pièces de bois brutes présentant une grande longueur dans la direction longitudinale, un type d'installation connu comporte un chariot coulissant sur des rails, qui reçoit latéralement une grume disposée parallèlement à ces rails. Un quai de chargement des grumes reçoit du côté avant éloigné du 15 chariot, les grumes disposées parallèlement formant un stockage qui avance progressivement vers le côté arrière où se trouve ce chariot, au fur et à mesure de la dépose de la grume la plus en arrière sur le chariot. Le chariot comporte sur sa longueur plusieurs bornes espacées formant des supports recevant et calant chacun la grume sur des butées, avec des 20 moyens de bridage comme des griffes qui serrent le contour de la grume sur la borne. La position des bornes dans le sens longitudinal, fixe ou réglable suivant la longueur de la grume, donne une répartition de sa masse sur l'ensemble des bornes, ainsi que des bridages en différents points lui donnant une forte rigidité afin de passer aux opérations suivantes de débit. 25 En particulier chaque borne comporte deux références, un plan de dépose inférieur horizontal ou légèrement incliné vers le bas en s'éloignant du quai de chargement, permettant de porter la grume, et un second plan de référence arrière vertical ou incliné, perpendiculaire au plan de dépose, et parallèle au plan de débit comprenant le sciage et l'usinage. 30 Les deux plans perpendiculaires forment un logement équipé de moyens de plaquage permettant de maintenir la grume vers l'arrière contre le plan de 3036057 2 référence arrière, et de moyens de bridage servant à serrer la grume dans ce logement. En complément il est connu d'équiper chaque borne du chariot d'une commande motorisée de la position latérale de la référence arrière, afin de 5 régler la position transversale de la grume par rapport au plan de débit. Sur certaines installations, après le bridage de la grume sur chaque borne du chariot, on fait coulisser ce chariot longitudinalement sur ses rails pour présenter la face latérale avant de la grume devant un système de mesure et d'analyse des dimensions extérieures de cette grume, notamment pour les 10 faces avant et supérieure qui restent accessibles. On peut ainsi régler la position transversale de la référence arrière de chaque borne par rapport au plan de débit défini par le moyen de coupe afin notamment de calibrer les dimensions de produits du type planche. Le moyen de coupe se compose généralement d'une scie à bande ou une 15 scie circulaire disposée verticalement pour découper des planches, pouvant être associée à une unité de fraisage appelée aussi « slabber ». Toutefois suivant les formes de la grume, notamment pour une forme assez éloignée de la forme cylindrique, ou pour des programmes de débit particuliers, ce mode de positionnement de la grume sur le chariot peut ne pas 20 donner les meilleurs résultats en particulier en ce qui concerne l'optimisation de l'utilisation de la matière disponible, et l'amélioration de nombreux paramètres comme les temps de coupe, la consommation d'énergie de la machine ou le suivi en temps réel d'un programme de production. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de 25 la technique antérieure. Elle propose à cet effet un chariot mobile d'une installation de débitage, recevant une pièce de bois allongée suivant un axe longitudinal pour réaliser son débitage, ce chariot comprenant plusieurs bornes espacées longitudinalement, formant des supports calant chacun la pièce de bois sur un 30 plan d'appui inférieur qui peut être incliné, et sur une référence arrière de fin de course qui est réglable transversalement par une motorisation, ce chariot étant 3036057 3 remarquable en ce que le plan inférieur d'appui d'au moins certaines bornes est réglable en hauteur par un dispositif motorisé. Un avantage de ce chariot mobile est que le réglage en hauteur motorisé du plan inférieur d'appui des bornes permet facilement et rapidement à un opérateur ou à un système automatique d'ajuster la hauteur de la grume au niveau de ces différents points d'appui, afin d'obtenir une hauteur ainsi qu'une inclinaison de cette grume optimisées suivant les formes particulières de la pièce et les débits à réaliser. En particulier pour une grume globalement conique comprenant une base 10 élargie, on peut en ajustant les hauteurs des plans d'appui des différentes bornes de manière étagées, corriger ce problème en disposant horizontalement l'axe principal du tronc. De plus en utilisant un système automatisé de mesure et d'analyse du contour de la pièce de bois, couplé à un réglage automatique de la hauteur de 15 chaque plan d'appui grâce à sa motorisation, on peut en prenant en compte un grand nombre de paramètres de production optimiser le débit des pièces et améliorer les conditions économiques ainsi que la qualité du travail. Le chariot mobile, une installation équipée d'un tel chariot mobile ainsi qu'un procédé de fonctionnement de cette installation, peuvent comporter une 20 ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être combinées entre elles. En particulier, la motorisation du plan inférieur d'appui peut comporter des vérins. Ces vérins constituent des motorisations qui sont très réactives. L'invention a aussi pour objet une installation de sciage de pièces de bois 25 allongées comportant un chariot mobile déplaçant ces pièces devant différents postes de travail, ce chariot comprenant l'une des caractéristiques précédentes. Avantageusement, l'installation de débitage comporte un poste de mesure et d'analyse du contour des pièces de bois, réalisant automatiquement une 30 mesure de ce contour lors du déplacement du chariot. 3036057 4 Avantageusement, l'installation de débitage comporte des moyens définissant le positionnement optimum de la pièce de bois sur le chariot suivant deux directions à partir des mesures du poste de mesure et d'analyse. Dans ce cas, l'installation de débitage comporte avantageusement des 5 moyens de pilotage automatique des motorisations du plan d'appui inférieur et de la référence arrière, en fonction du positionnement optimum défini. On obtient alors un positionnement automatique de la pièce de bois, qui est rapide et précis. De plus, l'installation de débitage peut comporter un poste de fraisage de 10 la dosse de la pièce de bois, un poste de profilage coupant les côtés du produit fini, et un poste de débitage réalisant le sciage final du produit fini. L'installation peut ainsi directement délivrer des produits entièrement finis. Avantageusement, l'installation de débitage comporte un moyen automatique déterminant différentes zones de qualité à l'intérieur de la pièce 15 de bois. L'invention a aussi pour objet un procédé de mise en oeuvre d'une installation de débitage comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte une étape de mesure et d'analyse du contour des pièces de bois, une étape de calcul de leurs positions optimisées, et une étape 20 de positionnement automatique de ces pièces de bois. Avantageusement, le procédé comporte une étape supplémentaire de positionnement automatique des outils de découpe de la pièce de bois, et de mise en marche de ces outils en fonction du passage de la pièce. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages 25 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'une installation de débitage comportant un chariot selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face de ce chariot ; 30 - la figure 3 est une vue de côté de ce chariot supportant une grume de forme conique, avant le réglage en hauteur des plans d'appui des bornes ; 3036057 5 - la figure 4 est une vue de côté de ce chariot après le réglage en hauteur des plans d'appui des bornes ; - la figure 5 est une vue de face de ce chariot recevant une grume ; et - les couples de figures 6a, 6b à 10a, 10b sont respectivement une vue de 5 côté et une vue de face du chariot, à un poste de mesure de la grume, en cours d'adaptation de la hauteur des plans d'appui des bornes, à un poste de fraisage de la dosse de la grume, à un poste de profilage de la première planche et à un poste de débit final de cette planche. La figure 1 présente une installation de débitage comportant un chariot mobile 2 coulissant sur deux rails parallèles 4 dans la direction longitudinale « Z », qui est disposé à un poste de chargement comprenant une rangée de barres parallèles transversales 32 formant un plan de réception dont le côté arrière est incliné vers le bas, pour permettre la descente automatique d'une série de grumes 6 chargées du côté avant indiqué par la flèche « AV ». La dernière grume du côté arrière 8 est en cours de chargement sur des bornes 10 réparties longitudinalement sur le chariot 2. Les grumes 6 étant relativement courtes, seules les trois premières bornes 2 du côté gauche sont utilisées pour la supporter. L'installation de débitage comporte à gauche du poste de chargement quatre postes de travail, le fonctionnement de chacun de ces postes étant présenté par un dessin de détail disposé en-dessous, montrant une vue en coupe transversale de la grume 8 ainsi que les outils de travail s'appliquant dessus. Après le chargement de la grume 8 sur le chariot 2, ce chariot coulisse vers la gauche pour passer d'abord devant un poste de mesure et d'analyse du contour extérieur de cette grume 12, formant un scanner. Le poste de mesure et d'analyse 12 comprend trois capteurs 16 mesurant et enregistrant par rayonnement le contour des faces latérale avant, supérieure et inférieure de la grume 8, sur la longueur de cette grume au cours de son défilement. Le poste de mesure et d'analyse 12 peut utiliser en particulier pour ses capteurs 16 une technologie laser. 3036057 6 En complément le poste de mesure et d'analyse 12 peut comporter des capteurs de détection automatique de la qualité du bois de la grume 8, utilisant par exemple une technologie à rayons X ou à ultrasons, qui détecte cette qualité en même temps que la mesure du profil par le scanner. 5 Après le passage devant le poste de mesure et d'analyse 12 le chariot part complètement vers la gauche, pour revenir ensuite vers la droite avec une vitesse réduite lors du passage devant les trois postes de travail alignés 20, 24, 28, afin de réaliser automatiquement, successivement et de manière continue, les trois opérations de découpe sur la face avant de la grume 8. 10 On a d'abord un premier poste de fraisage 20 qui au moyen d'une tête de fraisage 22 couvrant une grande surface, positionnée numériquement dans la direction latérale suivant l'axe « X », assure le fraisage de la dosse et la transforme en plaquettes de bois afin de laisser une surface verticale plane sur le côté de la grume 8. 15 On a ensuite un deuxième poste de profilage 24 comprenant deux têtes de fraisage 26 positionnées numériquement et de façon indépendante en hauteur suivant l'axe « Y » et latéralement suivant l'axe « X », qui réalisent le fraisage des deux côtés de la première planche. On a enfin un troisième poste de débitage 28 comprenant une scie à 20 bande ou une scie circulaire 30, réalisant une coupe proche de la verticale suivant l'axe « Y » de la planche pour la détacher de la grume 8. On obtient ainsi en un seul passage du chariot 2, une fabrication complète de planches ou de profilés qui sont équarris sur les quatre faces de la section. La figure 2 présente le chariot 2 motorisé par un motoréducteur électrique 25 pour coulisser sur les rails 4. Chaque borne 10 réglable longitudinalement sur le chariot 2, comporte des glissières transversales formant pour l'ensemble de ces bornes, un même plan 42 dont le côté arrière est incliné vers le bas. Chaque borne 10 possède un plan d'appui 50 parallèle au plan incliné 42, pouvant coulisser perpendiculairement à ce plan dans la direction « Y » 30 sensiblement verticale, sous l'effet de vérins de réglage en hauteur 52. 3036057 7 Chaque borne 10 comporte aussi une référence arrière de fin de course 54 pouvant coulisser parallèlement au plan incliné 42, dans la direction « X » sensiblement latérale, sous l'effet d'un moteur associé à une transmission par chaîne. En variante ce réglage pourrait se faire par un vérin linéaire. 5 On obtient un calage de la grume 8 dans le creux formé par le plan d'appui 50 et la référence arrière 54, avec un blocage de cette grume par une griffe 46 actionnée par un vérin 48. En variante le plan d'appui 50 peut être horizontal, et la référence arrière 54 verticale, l'installation disposant d'un moyen motorisé venant plaquer la 10 grume vers l'arrière sur cette référence. De cette manière les outils de débit travaillent aussi dans un plan vertical. La figure 2 présente de plus une lame de scie à bande 30 s'enroulant autour d'une poulie supérieure 56, qui scie la grume 8 dans le plan proche de la verticale, donné par la direction « Y ». 15 La figure 3 présente le chariot 2 ayant reçu sur trois bornes 10 une grume 8 présentant une forme globale conique, comportant une base plus large disposée du côté gauche. Sur cette figure les plans d'appui inférieur 50 de chaque borne 10 sont à la même hauteur en formant un plan horizontal, l'axe principal A de la grume est alors incliné, son côté droit étant plus bas par 20 rapport à la direction longitudinale « Z ». Le passage de la grume 8 au deuxième poste de profilage 24 comportant les deux têtes de fraisage 26, va donner une planche coupée sur cette grume 62 présentant une faible longueur qui vers la droite ne peut pas dépasser le plan vertical 60 disposé entre les deux premières bornes 10, si on veut 25 conserver à cette planche toute la largeur prévue entre les deux têtes de fraisage. La figure 4 présente la même grume 8 après un ajustement en hauteur individuel du plan d'appui inférieur 50 de chaque borne 10, de manière à aligner l'axe principal A de cette grume sur la direction longitudinale « Z ». 30 On obtient alors pour le passage de la grume 8 au deuxième poste de profilage 24, la possibilité d'obtenir une planche coupée dont la longueur peut 3036057 8 atteindre vers la droite le plan vertical 60 disposé juste après la troisième borne 10, où la largeur de la grume rejoint celle de la planche. On a ainsi un gain de matière important, et donc des meilleures conditions économiques. Le procédé de fonctionnement de l'installation de débitage qui est 5 entièrement automatique avec un pilotage par ordinateur, est détaillé par les figures suivantes. Un logiciel assure le positionnement optimal de tous les éléments mobiles de réglage comprenant des commandes numérisées, ainsi que la synchronisation et le contrôle des mouvements. La figure 5 présente l'arrivée d'une grume 8 sur le chariot 2 qui vient se 10 caler par son poids au fond du logement formé par chaque borne 10, en venant sur le plan d'appui 50 et sur la référence arrière 54. On a ensuite pour chaque borne 10 un actionnement non représenté de la griffe 46, afin de brider la grume 8 sur le chariot 2. Pour la réception de la grume 8, le plan d'appui 50 de chaque borne 10 15 est disposé en-dessous du plan incliné 42 formé par les glissières de manière à ne pas gêner l'arrivée de cette grume. Les figures 6a et 6b présentent le passage de la grume 8 avec une vitesse constante devant le scanner de mesure du profil formé par le poste de mesure et d'analyse 12. Les différentes cellules 16 réalisent une mesure du 20 contour de cette grume sur toute sa longueur. Un logiciel particulier établit à partir de ces mesures le contour numérisé en trois dimensions de la pièce de bois. Avec la connaissance du contour exact de la grume 8, un logiciel calcule dans un temps très court la position optimale à donner à cette grume sur le 25 chariot 2 en fonction de nombreux paramètres pour optimiser sa découpe. On peut prendre en particulier les paramètres suivants, la section des pièces à produire, donnée notamment par un logiciel de gestion de production gérant les ordres de priorité pour obtenir une production fluide, le prix de vente de chaque produit, la valorisation des déchets sous forme de chaleur ou 30 d'énergie, les contraintes de production de la scierie, ou le taux d'occupation de machines périphériques autour de cette installation de débitage. 3036057 9 On peut aussi en particulier prendre comme paramètres la qualité du bois de la grume 8 indiquée par un opérateur, ou analysée automatiquement par un dispositif complémentaire utilisant par exemple une technologie à rayons X ou à ultrasons. 5 Après avoir établit la position optimale de la grume 8, le logiciel détermine l'orientation ou dégauchissement à donner à cette grume afin d'obtenir cette position. Le logiciel en déduit le déplacement pour chaque borne 10 du plan d'appui inférieur 50 et de la référence arrière 54, puis pilote ces déplacements par les vérins d'actionnement 44, 52 qui les commandent. 10 Chaque mouvement automatique est contrôlé par un capteur de position, qui permet de piloter le mouvement en boucle fermée. En particulier le déplacement latéral de l'ensemble de la grume 8 suivant la direction « X » détermine d'épaisseur du produit fini qui sera scié au poste de débitage 28. Le déplacement vertical de l'ensemble de la grume 8 suivant la 15 direction « Y » détermine la largeur du produit fini par le fraisage de ses côtés au poste de fraisage 20. Le poste de fraisage 20 peut aussi réaliser une mise à longueur du produit fini à partir d'un positionnement de la grume 8 dans la direction longitudinale « Z », et d'un déplacement vertical des têtes de fraisage 26. 20 En plus du positionnement de la grume 8 les outils des différents postes de travail sont ajustés, avec en particulier un déplacement latéral suivant la direction « X » de la tête de fraisage 22 du poste de fraisage 20, un déplacement individuel latéral suivant la direction « X » et vertical suivant la direction « Y » de chacune des deux têtes de fraisage 26 du poste de profilage 25 24, qui vont donner la largeur du produit fini, et un déplacement latéral suivant la direction « X » du poste de débitage 28 qui va donner l'épaisseur du produit fini. L'ordinateur contrôle de plus la mise en marche des outils de travail en fonction du déplacement de la grume 8, en réglant en particulier la vitesse de 30 rotation des fraises ou des scies. 3036057 10 Les figures 7a et 7b présentent sur une borne 10 la montée du plan inférieur 50 suivant une hauteur h, pour ajuster le calage en hauteur de l'appui de la grume 8 au niveau de cette borne. En réalisant cette opération individuellement sur chaque borne 10, l'axe principal A de la grume 8 est 5 redressé dans un plan horizontal. Les figures 8a et 8b présentent le passage de la grume 8 au poste de fraisage 20 réalisant un fraisage de la dosse latérale suivant l'épaisseur définie, pour en faire des plaquettes qui sont recyclées. Le poste de fraisage peut aussi effectuer avec le même outil un fraisage des extrémités de la pièce à produire, 10 afin de de réaliser de suite sa mise à longueur. Les figures 9a et 9b présentent le passage de la grume 8 au poste de profilage 24, réalisant un fraisage des deux côtés du produit fini. Les figures 10a et 10b présentent le passage de la grume 8 au poste de débitage 28, réalisant le débit final du produit fini par la scie à bande 30 pour le 15 détacher de cette grume. On obtient ainsi une orientation dans l'espace de la grume, appelée aussi dégauchissement, qui peut tourner suivant deux axes avec une rotation suivant l'axe sensiblement transversal X par une montée ou descente de chaque plan d'appui 50, et une rotation suivant l'axe sensiblement vertical Y par un 20 décalage latéral de chaque référence arrière 54. Ces orientations se font en particulier par rapport au plan de travail des outils de coupe. On a de manière simple et rapide la meilleure optimisation du débit des grumes en fonction de nombreux paramètres relatifs à cette grume, à la production à réaliser et aux contraintes des machines et de l'environnement, 25 qu'un opérateur seul ne peut pas réaliser avec le mode opératoire manuel suivant l'art antérieur. On notera que l'on peut plus facilement éviter des défauts dans les débits des pièces découpées dans la grume, qui n'entreraient pas entièrement dans le contour de cette grume dans le cas d'un positionnement manuel pas 30 suffisamment précis. On peut aussi réduire la marge de sécurité sur le contour de cette grume ce qui fait gagner de la matière. On réduit ainsi les temps 3036057 11 d'intervention de l'opérateur et la consommation d'énergie, tout en améliorant la qualité et les coûts de production. REVENDICATIONS1 - Chariot mobile d'une installation de débitage, recevant une pièce de bois (8) allongée suivant un axe longitudinal pour réaliser son débitage. ce 5 chariot comprenant plusieurs bornes (10) espacées longitudinalement, formant des supports calant chacun la pièce de bois sur un plan d'appui inférieur (50) qui peut être incliné, et sur une référence arrière de fin de course (54) qui est réglable transversalement par une motorisation (40), caractérisé en ce que le plan inférieur d'appui d'au moins certaines bornes (50) est réglable en hauteur 10 par un dispositif motorisé (52). 2 - Chariot mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la motorisation du plan inférieur d'appui (50) comporte des vérins (52). 3 - Installation de débitage de pièces de bois allongées (8) comportant un chariot mobile (2) déplaçant ces pièces devant différents postes de travail (20, 15 24, 28), caractérisée en ce que ce chariot est réalisé selon la revendication 1 ou 2. 4 - Installation de débitage selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de mesure et d'analyse (12) du contour des pièces de bois (8), réalisant automatiquement une mesure de ce contour lors du 20 déplacement du chariot (2). - Installation de débitage selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens définissant le positionnement optimum de la pièce de bois (8) sur le chariot suivant deux directions à partir des mesures du poste de mesure et d'analyse (12). 25 6 - Installation de débitage selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de pilotage automatique des motorisations (40, 52) du plan d'appui inférieur (50) et de la référence arrière (54), en fonction du positionnement optimum défini. 7 - Installation de débitage selon l'une quelconque des revendications 3 à 30 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de fraisage (20) de la dosse de la pièce de bois (8), un poste de profilage (24) coupant les côtés du produit fini, et un poste de débitage (28) réalisant le sciage final du produit fini. 3036057 13 8 - Installation de débitage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen automatique déterminant différentes zones de qualité à l'intérieur de la pièce de bois. 9 - Procédé de mise en oeuvre d'une installation de débitage selon l'une 5 quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure et d'analyse du contour des pièces de bois (8), une étape de calcul de leurs positions optimisées, et une étape de positionnement automatique de ces pièces de bois. - Procédé de mise en oeuvre selon la revendication 9, caractérisé en 10 ce qu'il comporte une étape supplémentaire de positionnement automatique des outils de découpe de la pièce de bois (22, 26, 30), et de mise en marche de ces outils en fonction du passage de la pièce.