Brevet FR3071416A1 — publié le 20190329

- 1 - Machine abrasive à parallélogramme déformable Domaine technique : La présente invention concerne un dispositif pour l'usinage d'un objet ou d'une pièce mécanique par passage sur la surface, en appliquant une pression. Cette machine, destinée à ôter les parties excédantes et superflues sur une pièce, peut aussi effectuer les opérations de meulage, ponçage, ébarbage, ébavurage, polissage, brossage ou encore, d'affûtage lorsqu'elle régénère une surface de coupe. La machine, objet de l'invention est préférentiellement destinée à l'affûtage des faces latérales des arêtes inférieures métalliques d'une planche de glisse sur neige. Techniques antérieures : Une planche de glisse sur neige telle qu'un ski, utilisé en paire, ou une planche 15 large désignée sous le nom anglais de snowboard, est bordée, dans sa partie inférieure, de chaque côté de la semelle, de bandes métalliques formant les arêtes de la planche. Ces arêtes, appelées carres, sont nécessaires à l'accrochage et au guidage de la planche (que l'on nommera ski pour la suite de ce document), surtout sur une neige très dure ou sur la glace. 20 II est important que chaque arête soit parfaitement affûtée afin de couper la neige avec le minimum de dérapage pour garantir la précision de guidage et la vitesse du ski. Ainsi, on peut tailler un arc de cercle sur des surfaces de neige dure ou glacée sans glissement latéral. Les skis proposés dans le commerce étant destinés a des utilisateurs de tous niveaux, ils sortent d'usine avec un affûtage de carres standard, c'est à dire moyennement agressif afin de 25 donner plus de tolérance, donc de plaisir, à des skieurs de niveau technique ou de condition physique moyens. Cet affûtage d'usine peut devenir insuffisant car : - 2 - -D'une part, il va se détériorer à l'usage puisque, en skiant, l'usure due à l'abrasion de la glace et surtout, le passage sur des obstacles dur indésirables tels que des pierres ou rochers affleurants vont détruire la qualité de l'arête de la carre. -D'autre part, pour de très bons skieurs, voire des skieurs de compétition, ils peuvent 5 envisager de modifier l'angle formé par les bords latéraux et la base de la carre en fonction des caractéristiques de la neige ou des spécificités de la course. Cet angle peut varier de. 80° à 90°. La plupart du temps, un affûtage peut être effectué par du personnel qualifié dans des magasins spécialisés, au pied des pistes de ski. Toutefois, un skieur chevronné peut affûter, 10 lui-même, manuellement ses propres skis avec une lime mais avec très peu de précision. Il peut aussi utiliser un dispositif de guidage tel que celui décrit par le brevet US 4,721,020 ou encore utiliser des outils spéciaux tels ceux protégés par les brevet US 5,400,679, US 4,850,252 ou celui du brevet US 4,060,013. Ces dispositifs sommaires donnent une qualité d'usinage médiocre car peu régulière. D'autres solutions, protégées par les brevets US 6,702,656, US 5,136,816, FR 2516004 ou DE 4413935 sont apportées par des petites machines d'affûtage portables, comportant un moteur faisant tourner un outil abrasif de types bande ou meule. Ces dispositifs possèdent un châssis équipé de moyens de positionnement sur le ski, matérialisés par des appuis dans deux directions perpendiculaires, sur le chant et sur le plat du ski et un outil 20 abrasif actionné par un moteur. Dans cette famille de machines, on peut dire qu'il existe deux principes : - Les dispositifs à « prise de passe fixe » : Pour ces machines, à l'instar d'un rabot utilisé pour le travail du bois, la profondeur de passe d'usinage est fixée par un écart fixe entre la surface d'appui de la carre et la surface 25 d'usinage de l'outil abrasif. On sait que le fait de travailler en prise de passe fixe génère des ondulations et des irrégularités sur les carres des skis. - Les dispositifs à « pression de travail » Pour pallier les différents inconvénients du concept précédent, des solutions plus sophistiquées proposent un déplacement du bloc moteur, donc de l'outil abrasif, à l'aide de 30 glissières, pour l'amener au contact de la surface du chant à usiner. Les machines utilisant le dispositif à « pression de travail » sont actuellement - 3 - commercialisées par différentes marques notamment par la société SnowglideR ou encore, se retrouve dans les brevets FR 2 927 260, US 5 136 816 ou EP 1530988. L'utilisation de glissières dans ces machines impose des ajustements serrés pour limiter les jeux, donc les vibrations, mais nécessite une lubrification pour ne pas trop freiner le déplacement de la 5 meule. En plus, lors du nettoyage, des poussières métalliques peuvent pénétrer dans ce système de guidage et s'amalgamer au lubrifiant. Dans le brevet EP 0058983 le bloc moteur est pendu et articulé autour d'un axe ce qui a pour conséquence de faire varier l'angle de la carre le long du ski. De plus, l'usinage est réalisé « en roulant » donc propice à la formation d'ondulations sur la surface usinée. 10 Exposé de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients. Un des objets de la présente invention est de fournir un dispositif configuré de telle façon qu'il permette une pression minimum et contrôlée de l'outil abrasif sur la surface à usiner 15 tout en restant suffisamment stables pour éviter les vibrations. Ce dispositif est éventuellement portable, notamment pour l'affûtage des skis car il est léger et compact. Un autre objet de la présente invention est de concevoir un dispositif qui garantit la précision de la position de la face d'usinage de la meule par rapport à la face à usiner. Lorsqu'il s'agit de la carre d'un ski, il doit permettre de modifier, au besoin, l'angle d'affûtage 20 de l'arête de la carre. Pour obtenir une bonne qualité d'affûtage, il faut que la pression de contact de l'outil abrasif sur la surface à usiner soit constante. Pour cela, l'invention propose de fournir un mayen qui limite les frottements et les « points durs » parasites. Ce dispositif, en supprimant les glissières, supprime les inclusions de poussières d'usinage (abrasives et colmatant les 25 surfaces de contact). Le nettoyage du dispositif selon l'invention est facilité. La réponse mécanique utilisée pour corriger ces différents inconvénients est l'utilisation d'un parallélogramme déformable car l'invention va mettre à profit deux caractéristiques essentielles : 30 - D'une part, une propriété, connue en mathématiques, du parallélogramme : - 4 - Un parallélogramme étant un quadrilatère non croisé dont les côtés opposés ont la même longueur ; Si l'on déforme ce parallélogramme, les angles vont varier, mais les côtés opposés resteront toujours parallèles. Ce parallélogramme déformé, en conservant le parallélisme de ses côtés opposés, permettra à l'axe de « profondeur d'usinage » de l'outil 5 abrasif d'être toujours parallèle à la face de référence ou face d'appui du dispositif sur la semelle du ski. - D'autre part une propriété mécanique du pendule. Un système pendulaire permettant une décomposition de la force matérialisant la masse du bloc moteur en force d'appui de la meule sur la carre. La machine pour l'usinage d'un objet 10 ou d'une pièce mécanique réalisée selon l'invention comporte un guidage du déplacement relatif entre l'outil abrasif et la surface à usiner, obtenu par l'intermédiaire d'un système à parallélogramme déformable. Dans un mode de réalisation cette machine possède : 15 - Un châssis sur lequel est fixé le bloc moteur comportant l'outil abrasif. - Une platine équipée de moyens de positionnement et de fixation de l'objet à usiner. - Un système de guidage du déplacement de la platine vers le bloc moteur, notamment vers l'outil abrasif. Elle est caractérisée en ce que la platine est reliée au châssis par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme composé de deux bras de même longueur, pivotants en rotation autour de deux axes distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes distants d'une même largeur (L) situés sur la platine. Dans un autre mode de réalisation cette machine possède : - Un châssis équipé de moyens de positionnement de l'objet à usiner - Un bloc moteur comportant l'outil abrasif. - Un système de guidage du déplacement du bloc moteur, notamment de l'outil, par rapport à la pièce à usiner. Elle est caractérisée en ce que le bloc moteur est relié au châssis par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme composé de deux bras de même longueur, pivotant en rotation - 5 - autour de deux axes distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes distants d'une même largeur (L) situés sur un longeron sur lequel est fixé le bloc moteur. Dans un mode de réalisation préférentiel, la machine est un dispositif portable lorsqu'il est 5 destiné à l'affûtage des faces latérales des carres d'une planche de glisse sur neige. Cette machine possède : - Un châssis équipé de moyens de positionnement sur le ski, matérialisés par des appuis dans deux directions perpendiculaires, sur le chant et sur la semelle du ski. 10 - Un bloc moteur comportant l'outil abrasif. - Et un système de guidage du déplacement du bloc moteur, notamment de l'outil, par rapport à la carre du ski à usiner. Dans l'invention, le système de guidage du déplacement du bloc moteur est caractérisé par le fait qu'il utilise le principe du parallélogramme déformable car le bloc moteur est relié au 15 châssis par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme composé de deux bras de même longueur, pivotant en rotation autour de deux axes distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes distants d'une même largeur (L) situés sur un longeron sur lequel est fixé le bloc moteur. Autrement dit, le bloc moteur est suspendu à chaque bras formant le parallélogramme par 20 l'intermédiaire d'un longeron, prolongement d'un des coté du parallélogramme. L'angle d'arête de carre pouvant varier en fonction de l'utilisation du ski de 80° à 90°, au moins un des longerons peut être équipé d'un dispositif de réglage en orientation du bloc moteur. 25 L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple, non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques suivants : . Figure 1 est une représentation simplifiée d'une machine selon l'invention . Figure 2 est une autre représentation simplifiée d'une machine selon l'invention 30 . Figure 3 est une vue éclatée du dispositif d'affûtage des carres de ski. -6- Figure 4 est une vue de dessus du dispositif en position d'affûtage du ski. . Figure 5 est une vue latérale du dispositif en position d'affûtage du ski. . Figure 6 est une section selon l'axe )0C de la figure 4. . Figure 7 est une visualisation des forces statiques intervenant sur le parallélogramme 5 déformable. Figure 8 permet de calculer la force latérale Fi ou Pression de la meule sur la carre Dans la figure 1 on a représenté, de façon simplifiée, une machine selon l'invention comportant un châssis (1) sur lequel est fixé le bloc moteur (2) comprenant un outil abrasif 10 (13). La pièce à usiner (40) est placée sur une platine (41) et fixée par un ensemble de brides (42). Le guidage du rapprochement de la pièce (40) vers l'outil abrasif (13) est réalisé par un système à parallélogramme déformable (2) composé de, au moins, deux bras de même longueur (14,15), pivotants en rotation autour de deux axes A et B, distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes C et D distants d'une même largeur (L) situés sur 15 la platine (41). La figure 2 représente, de façon simplifiée, une autre machine selon l'invention comportant un châssis (1) sur lequel est fixé la pièce à usiner (40) à l'aide d'un ensemble de brides (42). Le bloc moteur (2), est relié au châssis f1.) par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme composé de deux bras (14,15) de même longueur, pivotant en rotation 20 autour de deux axes A et B distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes C et D distants d'une même largeur (L) situés sur le bloc moteur. La figure 3 représente, en vue éclatée, un mode de réalisation du dispositif d'affûtage décomposé en trois zones le châssis a), le bloc moteur (2) et le système de guidage (2) du déplacement du bloc moteur (2) qui utilise le principe du parallélogramme 25 déformable. Le châssis (1) est composé de deux joues (4 et 5), maintenues par des entretoises (6,7 et 8), comportant chacune, une partie inférieure (27) prenant appui sur la semelle (25) du ski (21) et un galet (9 et 10) servant de moyen d'appui du ski en position d'usinage. Le bloc moteur (2) comprend un corps (12) dans lequel est fixé un moteur (11) faisant tourner une meule (13) et deux longerons (18 et 19) venant actionner le 30 parallélogramme. Le système de guidage (a) est assuré par un dispositif situé à l'intérieur de chacune des joues (4 et 5), formant deux parallélogrammes et composé de quatre bras - 7 - articulés (14, 15 et 16, 17) et de deux longerons (18 etl 9) dont l'un permet une orientation angulaire (20) du bloc moteur). La La figure 4 est une vue de dessus de la machine objet de l'invention en cours d'utilisation. Le ski (21) est placé, semelle (25) et carres métalliques (22 et 23) vers le haut. 5 La machine est positionnée sur la semelle (25), les deux galets (9 et 10) en appui sur la face latérale (24) de la carre (22). Le bloc moteur L2), est suspendu par les bras (14,15 et16,17) par l'intermédiaire des longerons (18 et 19), ce qui permet d'amener la face d'usinage (26) de la meule (13) au contact de la face (24) à usiner. La figure 5 est une vue latérale du dispositif en position d'usinage représentant 10 sommairement une section du ski (21) avec de part et d'autre les carres métalliques (22 et 23). La machine est positionnée avec la face inférieure (27) des joues (4 et 5) sur la semelle (25) du ski (21) et les galets (9 et 10) en appui sur la face (24) de la carre (22) à usiner. Tout en maintenant ces appuis, la machine est déplacée longitudinalement le long du ski pour permettre à l'outil abrasif d'affûter la face (24) de la carre (22) sur toute sa longueur. 15 La figure 6 est une section selon l'axe XX de la figure 3 dans laquelle la carre (22) du ski (21) est usinée par la face (26) de la meule (13). Cette figure permet de voir les bras (14 et 15) d'un des parallélogrammes, pivotants autour des axes (28 et 29) en A et B et articulés en (30 et 31) sur le longeron (18) supportant le bloc moteur 0. Le parallélogramme ABCD ayant pour sommets respectifs les axes (28,29,30 et 31) se déforme 20 lors du pivotement des bras (14 et 15) autour des axes (28 et 29) en générant un déplacement du bloc moteur selon l'axe de « profondeur d'usinage » (32) de l'outil abrasif. Les bras (14 et 15) restent toujours parallèles de même que l'axe (32) de « profondeur d'usinage » de l'outil abrasif reste toujours parallèle à l'axe (33) d'alignement des deux axes (28 et 29), ainsi qu'a la face de référence (27), base d'appui de la joue (5) sur la semelle (25) 25 du ski. Autrement dit : AB reste toujours parallèle à CD revient à dire que l'axe (33) reste toujours parallèle à l'axe (32), La figure 7 est une visualisation des forces statiques intervenant sur le parallélogramme déformable ABCD. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la longueur AB c'est à dire la distance 30 entre les axes (28 et 29) est de 50 mm De plus, pour obtenir une force de pression Fi idéale de l'outil abrasif (13) sur la carre (22), et le bon angle 8, les bras (14,15) et (16 et 17) ont une longueur déterminée. - 8 - Plus ils seront longs plus il sera facile de gérer la pression de l'outil abrasif (13) sur la carre (22) et moins il y aura de déplacement vertical h ; donc la meule travaillera en bonne position. La meule (13) étant une meule boisseau travaillant « en bout », son cordon (35) doit 5 toujours être en dessous de la face à usiner. Cette force de pression Fi est orientée selon l'axe (32) de « profondeur d'usinage » ou de « prise de passe » de l'outil abrasif. Enfin, il est prévu de limiter les angles d'inclinaison 0 dans une plage de 0/=20° à 02=35° pour obtenir une pression Fl suffisante et un déplacement vertical h peu important. 10 Dans cette figure, la masse du bloc moteur (2) est représentée par la force Fp La figure 8 permet de visualiser le calcul de la force latérale Fl assurant la pression de la meule sur la carre. Dans cette figure, pour simplifier le raisonnement, seul le bras (15) est représenté ; Le système de forces s'appliquant à l'ensemble du parallélogramme. Le bras (15) étant rigide, la masse Fp du bloc moteur génère, en fonction de l'angle 0, une 15 force latérale Fl nécessaire à l'usinage de la carre. Dans le triangle CPM : CM = cos 01x Fp Dans le triangle CML : Fl = sin Oi x CM D'où Fl = sin 01 (cos 01x Fp) Dans le mode de réalisation préféré, Fp=400g, 01=20° et 02=35° 20 Donc : avec 01=20° avec 02=35° Fl = 0,3420 (0,9397 x 400) ----- 128.55g Fl= 0,5736 (0,8192 x 400) = 187.96g 25 Comme on le voit, cette force Fl , obtenue par transformation de la masse Fp du bloc moteur Q) par le dispositif à parallélogramme déformable, permet une pression faible de la meule sur la carre . Cette faible pression permet une moindre usure des carres et de la meule ainsi qu'un échauffement minimum du métal évitant ainsi la transformation de la structure de l'acier. 30 Enfin, le guidage du déplacement de la meule par rapport à la carre étant uniquement assuré par les axes de rotation (28,29,30 et 31), pour chacun des parallélogrammes, les surfaces de -9- contact ainsi que les déplacements étant faibles il y a peu de risques de grippage ou de freinage intempestifs pouvant générer des défauts sur la qualité d'affûtage. Dans cette configuration, le parallélogramme, en se déformant, produit un léger déplacement vertical de l'axe (32) de « prise de passe » de l'outil abrasif (13). Ce 5 déplacement, d'environ 1 mm n'est pas préjudiciable à la qualité du meulage. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle peut être appliquée à d'autres types de machine nécessitant un usinage par 10 application d'une pression ou par frottement. De même, on ne sort pas du cadre de l'invention si le bloc moteur est fixe et si c'est le châssis maintenant la pièce à usiner qui est mobile par l'intermédiaire REVENDICATIONS1 - Machine pour l'usinage d'un objet ou d'une pièce mécanique caractérisée en ce qu'elle comporte un guidage du déplacement relatif entre l'outil abrasif (13) et la surface à usiner 5 (24) réalisé par un système à parallélogramme déformable (3). 2 - Machine selon la revendication 1 possédant : -Un châssis Lü sur lequel est fixé le bloc moteur al comportant l'outil abrasif (13). -Une platine (41) équipée de moyens de positionnement et de fixation (42) de l'objet à 10 usiner. - Un système de guidage al du déplacement de la platine (41) vers le bloc moteur (2), notamment vers l'outil abrasif (13). Caractérisée en ce que la platine (41) est reliée au châssis (1) par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme (.3..) composé de deux bras de même longueur (14,15), pivotant en 15 rotation autour de deux axes A et B, distants d'une largeur (L) situés sur le châssis a) et de deux autres axes C et D, distants d'une même largeur (L) situés sur la platine (41). 3 - Machine selon la revendication 1 possédant : -Un châssis,(].) équipé de moyens de positionnement de la pièce à usiner (40). 20 -Un bloc moteur Q) comportant l'outil abrasif. -Un système de guidage (2) du déplacement du bloc moteur, notamment de l'outil (13), par rapport à la pièce à usiner (40). Caractérisée en ce que le bloc moteur (2,) est relié au châssis a) par l'intermédiaire d'au moins un parallélogramme composé de deux bras (14,15) de même longueur, pivotant en 25 rotation autour de deux axes A et B distants d'une largeur (L) situés sur le châssis et de deux autres axes C et D distants d'une même largeur (L) situés sur le bloc moteur. 4 - Machine selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'elle est portative et conçue pour l'affutage des carres d'une planche de glisse sur neige 30 - Machine selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc moteur Q) est suspendu à chaque paire de bras (14,15 et 16,17) formant le parallélogramme par l'intermédiaire d'un longeron (18,19). 6 - Machine selon la revendication 5, caractérisé en ce que, au moins un longeron (18,19) est équipé d'un dispositif (20) de réglage en orientation du bloc moteur.