Brevet FR3042142A1 — publié le 20170414

Brevet pour un poste de polissage de la lame de couteau sur une roue textile en rotation. Nous réalisons une machine entièrement automatique d'affûtage de couteaux utilisés dans l'industrie agroalimentaire. Nous avons des entreprises importantes qui utilisent beaucoup de couteaux qui nécessitent alors un affûtage régulier. Les opérateurs utilisent des moyens mécaniques comme le fusil ou autre pendule afin de maintenir le fil de la lame tranchante durant une journée seulement de production, mais il faut réaffûter avec d'autres outils comme le meulage pour refaire une bonne base de coupe. Ces opérations sont faites actuellement manuellement par des opérateurs affûteurs De nombreuses solutions manuelles existent mais demandent du temps et engendrent de la pénibilité ainsi que des coûts d'exploitation. L'objectif est de pouvoir affûter tous les couteaux neufs et usés, longs 20 et courts, épais et minces avec une seule machine automatique sans intervention d'un opérateur. Le projet global comporte trois brevets, dont deux sur les outils spécifiques (polissage et meulage) d'affûtage et un sur la conception ergonomique et cinématique de la machine. 25 L'innovation ici développée concerne l'outil de polissage. Il faut polir des couteaux de tailles différentes ayant des degrés 30 d'usure variables de lame neuve à lame usée, voir endommagée. Une machine automatique doit remplacer l'homme qui apporte son jugement sur chaque couteau qu'il affûte. Dès lors l'innovation permet de maitriser le procédé et de le rendre automatisable. 35 L'innovation porte sur la retenue des efforts engendrés par le contact du coton sur une lame et par le contrôle du procédé de polissage. Intérêt (économique) 40 L'innovation participe au projet de réalisation d'une machine automatique d'affûtage pour proposer aux industriels une solution afin d'améliorer leur compétitivité. 3042142 -2 5 Ce qui existe ou a existé Le polissage, dernière opération d'affûtage, est réalisé manuellement à l'aide de roues de coton. Les opérateurs affûteurs réalisent cette opération en tenant d'une main 10 le manche et appuient la lame contre la roue de coton avec les doigts de l'autre main. En effet, face à l'effort du coton, la lame tend à se courber et ne plus assez frotter pour être polie. Les tentatives de robotisation n'ont pas apporté de solution à ce 15 problème pour les couteaux à lames les plus minces qui sont les plus flexibles et qui sont pourtant les plus utilisés. Il existe une solution intéressante (fig 9) qui utilise un principe connu dans des machines à meules hélicoïdales ou parallèles. Il s'agit d'utiliser des disques coton de faibles largeurs qui s'imbriquent et qui sont en opposition afin de générer des efforts opposés. Néanmoins, ce procédé génère des vibrations de la lame et nécessite une mécanique de fixation du manche du couteau très robuste et nous ne pouvons pas polir le début de la lame du coté ou le disque est décalé ce qui correspond à 20 mn. Les objectifs de l'innovation sont 1° polir à l'aide d'une mécanique légère avec une petite pince retenant le manche du couteau 2° pouvoir polir des lames minces et souples 3° contrôler et compenser l'usure des cotons pour garder un effet identique de polissage sans intervention d'un opérateur. 4° le système de contrôle ne doit pas détruire le fil du tranchant en cours de polissage. 5° Proposer une solution très compacte pour être intégrée dans le projet de machine automatisée. 6° Le polissage des deux faces soit fait avec des déplacements numériques (X, Z et R) du couteau identiques et cela dans un plan vertical du fait qu'il y a une cinématique particulière de la machine. 7° et évidement : ne pas détériorer le fil coupant de la lame 3042142 -3 Présentation des plans et des rep 5 Fig. 1 (figure pour l'abrégé) Rep (2) roue en coton Rep (3) section de la lame de couteau qui et en contact sur la roue coton (2) qui se déforme par l'effort de contact (6) et de frottement 10 Rep (4) effort verticale faite par le frottement Rep (5) galet d'appui pour retenir la lame et éviter sa flexion sous l'effort de poussée (6) Rep (6) effort de poussée fait par la déformation du coton Rep (7) ressort qui réagit à l'effort de poussée (6) 15 Rep (8) contact électrique pour détecter un micro déplacement du galet (5) Rep (9) cavité qui constitue la principale innovation pour éviter le contact du fil du tranchant de la lame en cours de polissage 20 Fig. 2 ( vue plus détaillée) Rep (1) sens de rotation de la roue coton Rep (2) roue en coton Rep (3) section de la lame de couteau qui et en contact sur la roue coton (2) qui se déforme par l'effort de contact (6) et de frottement 25 (4) Rep (4) effort vertical faite par le frottement Rep (5) galet d'appui pour retenir la lame et éviter sa flexion sous l'effort de poussée (6) Rep (6) effort de poussée fait par la déformation du coton 30 Rep (7) ressort qui réagit à l'effort de poussée (6) Rep (8) contact électrique pour détecter un micro déplacement du galet (5) Rep (9) cavité qui constitue la principale innovation pour éviter le contact du fil du tranchant de la lame en cours de polissage 35 Rep (21) axe de soutien, de rotation et de translation de galet (5) Fig. 3 (représentation de la réalisation des galets avec l'innovation de la cavité) Rep (5a et 5b) demie pièce avec comme axe un taraudage 40 La pente et la cavité sont faites par tournage Rep (20) est le jeu « E » résultant de l'assemblage de deux demi- pièces, il est en pratique de 0.2à 0.8 mn Rep (12) la vis d'assemble des pièces avec blocage sans jeu. 3042142 -4 Fig. 4_ (vue de côté de la_ représentation du couteau au 5 commencement du polissage) Rep (14) pince qui serre le couteau par son manche Rep (15) partie du manche qui oblige à escamoter le galet (5) vers le bas pour éviter la collision. Rep (18) barre de soutient et de guidage en translation du galet (5) 10 Rep (16) roue de coton Rep (17) le fil de la lame qui est à polir Fig. 5 (vue de face de la_ représentation de deux roues coton (16a et 16 b) qui ne doivent pas se toucher et avec les galets escamotés) 15 Rep (16b) roue de droite avec sa rotation (+) Rep (16a) roue de gauche avec sa rotation (-) Rep (17a) déformation du coton l'ors du polissage de la lame du coté gauche Rep (17b) déformation du coton l'ors du polissage de la lame du coté 20 droit Rep (18) barre identique pour les deux galets (5) droit et gauche encore escamotée Fig. 6 (vue de coté au moment ou le galet entre en action) 25 Rep (18) le support se lève et se verrouille sous la lame Rep (17) le fil de la lame qui est poli est protégé dans la cavité (9) fig 1 Fig. 7 (vue de face au moment ou le galet entre en action) 30 Rep (18) le support du galet droit est en action sous la lame Fig. 8 (vue de coté au moment ou le galet arrive à la limite d'action) Rep (17) le fil de la lame est toujours protégé 35 Rep (18) la pointe ne doit pas passer dans le galet du fait que son épaisseur est trop faible avec le risque de toucher la pointe (18) au fond de la cavité (9), les courbes de déplacement s'arrêteront à cette limite. 40 Fig. 9 (vue de coté d'une solution existante avec les disques minces de coton alternés et parallèles) Rep (16) l'ensemble des roues coton est constitué de disques avec alternance droite et gauche (16a et 16b) 3042142 - 5- Fig. 10 (vue de face de la solution existante qui n'utilisera pas de galet support) 5 Rep (6) les efforts de poussées (6a et 6b) s'annulent Rep (4) les efforts de frottement (4a et 4b) s'ajoutent (il faut une pince puissante pour retenir les efforts de frottement) Fig. 11 (vue de coté et de face de la méthode manuelle) 10 Rep (14) le manche est retenu par une main Rep (18) avec l'autre main on exerce un effort de pression sur la lame pour compenser sa flexion Fig. 12 (représentation du mécanisme des doubles galets) 15 Rep (A/B) chemin de stabilité des pièces avec la poussée du ressort (7) Rep (7) ressort Rep (10) roulement pour laisser les galets libres en rotation pendant le défilement de la lame 20 Rep (12) axe qui fixe et guide les galets qui seront aussi la butée de contact avec le détecteur électrique (8) Rep (8) capteur électrique sans contact Fig. 13 (représentation du mécanisme des doubles galets en 25 action sous l'effort du coton) Rep (A/B) chemin de stabilité des pièces avec la poussée du ressort (7) perturbé par l'effort « F » (6) Rep (12) le déplacement de l'axe qui coupera le contact (8) qui prouvera que l'effort était satisfaisant par rapport à l'étalonnage du 30 ressort) Description du fonctionnement Nous avons un appui mécanique qui retient les efforts sur la lame Les efforts sont : 35 1) un effort de poussée (6) généré par la déformation du coton Il est retenu par l'épaisseur de la lame dans le « v » à l'endroit du passage « E » de la cavité (20) Le fil tranchant de la lame sera dans la cavité avec aucun contact pour être parfaitement protégé. 40 2) un effort (4) vers le bas généré par le frottement du coton sur la lame Il est aussi retenu par le « v » à l'endroit de restriction « E » Ces efforts seront repris par la barre (18) solidaire du bâti. 3042142 - 6 - Les efforts peuvent être importants, ce point d'appui supplémentaire permet d'avoir une pince de serrage du couteau de taille raisonnable 5 avec une mécanique de mouvement simple légère donc économique. La détection du recul du galet (5) est étalonnée par le ressort (7) pour enregistrer un effort de référence sur le couteau. Le coton s'use normalement et nous aurons de moins en moins d'effort, jusqu'au moment où on constatera qu'il n'y a plus assez de 10 confirmation de contact donc qu'il faut avancer un peu le coton. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un capteur en contact avec la roue coton qui subirait une usure rapide. L'utilisation de la lame du couteau poli comme capteur, toujours renouvelée, constitue une innovation. 15 La gestion par l'effort de contact est indispensable pour maitriser la fonction de polissage dans une machine automatique. La forme du galet (5) par la forme en vé et la cavité (9) permet d'éviter tout contact entre le fil tranchant de la lame et la mécanique, 20 protégeant ainsi l'affûtage du couteau. Ceci constitue une innovation. Nous expliquons que la numérisation du mouvement devra éviter que la pointe traverse l'appui car la pointe est trop fine et passera à travers la cote « E » pour buter un fond de la cavité 25 Explication du fonctionnement du cycle de polissage On présente le couteau sur la roue avec l'appui escamoté Le polissage se comporte bien car la lame est suffisamment rigide au début du manche. 30 Dés que la place est suffisante, on monte le galet d'appui sous la lame La cote de passage de la cavité, bloque la lame et elle ne descend plus Le fil du tranchant affûté est dans la zone de cavité (9), il est ainsi protégé. Le couteau recule pour faire défiler la surface sur le coton 35 L'appui est juste à la limite du bord de la roue de coton. La distance de flexion est constante et reste faible. L'effort de polissage est maitrisé même pour des lames minces. On sort le couteau vers le haut avant qu'il s'échappe du galet d'appui pour éviter que la pointe passe à travers cet écartement (E) des demi- 40 guides. Pendant le temps de polissage, le ressort de compression doit être comprimé prouvant ainsi que l'effort a été suffisant. 3042142 - 7 - L'automate analyse sur une période de une heure si le contact à été suffisamment sollicité. Si ce n'est pas le cas, la roue coton est avancée 5 pour améliorer son contact avec les lames. Le galet d'appui est escamotable pour pouvoir polir la lame tout près du manche, dès que l'espace argumente on fait intervenir le galet. Durant ce temps, sans galet, la lame est très rigide et le problème de flexion ne se pose pas. 10 La lame se bloque dans le « v » du galet et elle l'entraîne en rotation en fonction du déplacement du couteau, il y a roulement d'une pièce l'une sur l'autre. Ainsi il n'y a pas d'usure des surfaces de galet qui est en rotation libre. 15 On rappel les détails suivants le galet est guidé en translation sur son axe (21) contre un ressort (7) étalonné pour détecter l'effort de poussée (6) de polissage qui est appliqué directement sur la lame (fig 1) qui actionne le capteur (8). 20 le galet d'appui est en rotation libre sous le déplacement de la lame et qu'il est escamotable au début du cycle. le galet d'appui est réalisé en deux demi-coquilles (5a et 5b) 25 taraudées ou lisses avec un assemblage par vis (12). * 30 Réalisation On propose la solution de construction le galet d'appui en deux pièces accolées pour permettre une réalisation simple par tournage afin 35 d'obtenir la cavité par rapprochement des 2 pièces. Les deux pièces sont identiques et taraudées afin que sur une vis on puisse serrer les deux pièces l'une contre l'autre. 40 REVENDICATIONS1) Dispositif pour une machine automatique d'affûtage de couteaux sur le poste de polissage où nous avons un galet (5) comme appui qui guide et soutient la lame (3) du couteau des efforts (4 et 6) de frottement de la roue (2) de polissage. caractérisé en ce qu'il comprend un galet constitué en deux parties (5a et 5b), une vis (12) qui assemble les deux parties qui sert aussi d'axe de rotation avec les deux roulements (10), les deux roulements avec le galet (5) peuvent se déplacer dans l'axe ( 21), un ressort (7) , un capteur (8) , et une barre (18) escamotable et en ce que : - les deux parties assemblées (5a et 5b) génèrent une cavité (9) avec un jeu (20) qui bloc la lame (3) et qui évite de toucher son fil tranchant (17) 2) Dispositif selon la revendication 1, en ce que le galet est guidé en translation sur son axe (21) contre un ressort (7) étalonné pour détecter l'effort de poussée (6) de polissage qui est appliqué directement sur la lame (fig 1) qui actionne le capteur (8). 3) Dispositif selon la revendication fou 2, caractérisé en ce que le galet d'appui est en rotation libre sous le déplacement de la lame et qu'il est escamotable au début du cycle. 4) Dispositif selon la revendication lou 2 ou 3, caractérisé en ce que le galet d'appui est réalisé en deux demi-coquilles (5a et 5b) taraudées ou lisses avec un assemblage par vis (12). 40