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MACHINE DE SCIAGE D'UN MATERIAU PIERREUX.
La présente invention est relative a une machine de sciage d'un materiau pierreux comprenant un cadre portelame sur lequel est étirée et encastrée au moins une lame d'armure capable d'un mouvement linéaire alternatif combiné a un mouvement d'avancement dans un sillon de sciage et une table oscillante propre à supporter un bloc de matériau pierreux et à effectuer alternativement à chacune de ses extrémités un mouvement d'oscillation dans un plan vertical.
Elle trouve sa principale application dans l'industrie de la pierre, notamment pour le débitage de roches dures telles que granits, diorites, porphyres, etc...
On connalt la demande de brevet allemand n 3 413 970, un procédé pour des blocs de matériau pierreux ou dur ainsi qu'une machine de sciage pour mettre en oeuvre ledit procédé.
Dans cette machine la lame d'armure effectue un mouvement linéaire alternatif. On a observé dans cette machine, de façon plus marquée que dans les machines de
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débitersciage connues, que l'usure des segments est plus accentuée au milieu de la lame qu'au voisinage des extrémités, quelle que soit la forme de la lame.
L'usure prématurée des segments abrasifs médians, s'explique par le fait que tous les segments travaillent par intermittence puisqu'ils sont animés d'un mouvement linéaire alternatif alors que le materiau pierreux subit un mouvement de basculement periodique selon une fonction sinusoidale, de sorte que les segments ou dents de sciage situés au voisinage du milieu du bord longitudinal ne restent que durant un intervalle de temps assez bref en contact avec le materiau pierreux.
Ils doivent donc scier le matériau pierreux plus rapidement que les segments d'extrémité de la lame de scie.
On peut estimer que le débit de sciage instantané est de 2 à 2, 5 fois plus important au milieu du bloc, qu'aux extrémités de celui-ci.
Pour remédier à cette usure plus rapide, on répartit les segments de sciage de la façon non homogène suivante : - forte concentration ou grand nombre de segments de sciage dans le milieu du bord longitudinal de la lame, et - faible concentration de segments de sciage aux extrémités du bord longitudinal de la lame.
Un second inconvénient des machines connues réside dans le fait qu'outre les phénomènes d'usure non uniformes de la lame d'armure, on observe dans les machines connues, grâce aux mesures de forces à l'aide de capteurs de pression, des pointes de pression importantes durant le sciage. Ces pointes de pression
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indiquent que les segments fixés aux extrémités de la lame travaillent differemment de ceux fixés au milieu de la lame. Elles résultent de la mise en légère flèche de la lame.
Ces pointes de pression verticale entraînent immanquablement des vibrations, des torsions et des déviations de la lame.
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La présente invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs de sciage et de débitage connus pour matériau pierreux et notamment d'éviter une usure trop rapide de certains segments de la lame et une déviation trop prononcée de celle-ci lors du sciage.
Dans ce but, l'invention propose une machine de sciage d'un matériau pierreux comprenant un cadre portelame sur lequel est étirée et encastrée au moins une lame d'armure capable d'un mouvement linéaire
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alternatif combiné à un mouvement d'avancement dans un sillon de sciage et une table oscillante propre à supporter un bloc de matériau pierreux et à effectuer à chacune de ses extrémités un mouvement d'oscillation dans un plan vertical, essentiellement caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif de coordination du mouvement de basculement de la table oscillante avec le mouvement alternatif de translation de la lame.
Suivant une particularité de l'invention, la table oscillante est entrainee par un dispositif de commande et de synchronisation comportant un réducteur et un servomoteur à courant continu piloté par un automate programmable ou par circuit à relais.
Dans une forme de realisation particulière, le servomoteur a courant continu piloté par un automate programmable est connecte en boucle fermée avec une
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dynamo tachymetrique.
L'invention concerne également un procédé de sciage d'un matériau pierreux à l'aide de la machine décrite ci-dessus. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce ou'on sychronise le mouvement de basculement de la table oscillante et le mouvement alternatif de translation de la. lame de manière a niveler les efforts de sciage des divers segments de coupe en contact sur le matériau pierreux, en ajustant Ja fréquence de basculement de la table à la fréguence de battement de la lame de manière à former entre elles un rapport entier et impair.
Suivant une particularité de l'invention, on prévoit aue le rapport entre le nombre d'oscillations de la lame d'armure et le nombre d'oscillations de la table oscillante par unité de temps, soit egal a 3,5 ou 7. Dans un mode de réalisation particulier, on realise la synchronisation de la table oscillante et de la lame d'armure par tout moyen d'accouplement électriaue ou mécanique.
Le réglage de la vitesse de basculement de la table oscillante au cours du cycle d'oscillation permet d'avoir un débit de sciage instantané constant sur toutes les zones de la lame.
L'invention offre régalement l'avantage d'obtenir une surface de sciage présentant un meilleur fini, d'assurer une usure homogène des segments abrasifs le long de la lame et de permettre une distribution uniforme des dents le long de la lame, notamment lorsoue l'invention est utilisée en combinaison avec la mise en oeuvre de moyens gui confèrent une certaine élasticité
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aux segments de sciage tels aue décrits dans la demande de brevet belge no 0/171481.
Ces particularités et details de l'invention, ainsi gue d'autres, apparaitront au cours de la description détaillée suivante faisant référence aux dessins ciannexes illustrant a titre d'exemple une forme de réalisation particuliere de l'invention.
Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue en elevation laterale d'une machine de sciage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en plan de la machine illustrée 6 la figure 1 ; - les figures 3 à 5 illustrent pour une position déterminée de l'arc de contact et différentes positions relatives de la lame d'armure, les diverses déformées de la lame ; - les figures 6 à 11 illustrent par d'autres positions intermédiaires de l'arc de contact, l'influence des positions relatives de la lame d'armure sur les déformées de la lame ; - les figures 12 à 14 sont des figures analogues aux figures 3 si 5 ;
- la figure 15 montre le schéma de principe de la regulation de vitesse du dispositif de commande et de synchronisation selon l'invention ;
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- la figure 16 montre le schéma de principe du programme mis en oeuvre par le dispositif de synchronisation ; - la figure 17 montre le schéma de fonctionnement du dispositif de commande et de synchronisation selon l'invention ; - la figure 18 représente la courbe de profil de la vitesse dc la table oscillante ; - les figures 19 et 20 illustrent les graphiques de synchronisation lorsque les fréquences de battement de la lame et de basculement du bloc de materiau pierreux se trouvent dans un rapport 3.
Dans ces figures, les memes notations de reference désignent des éléments identigues ou analogues.
Une machine de sciagc selon l'invention est illustree a la figure 1. Cette machine, désignée dans son ensemble par le signe reference 1, comprend une armure classigue constituée d'un cadre rectangulaire 2, animée par une bielle 3 d'un mouvement linéaire alternatif horizontal sous l'action d'un moteur electrique 4 et d'un mouvement descendant sous l'action de la rotation de tige filetée et une table oscillante 5, entrainée en mouvement de basculement par un dispositif de commande et de synchronisation 6. La table oscillante 5 porte un bloc de matériau pierreux 8.
Le cadre d'armure rectangulaire 2, est muni d'une lame
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de scie 7 découpée selon un profil bien rectangulaire garni de segments de coupe 9. La lame est montée tendue et avec une excentration lui conférant une "contre- flache"10.
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Les graphiques 3 à 15 illustrent pour différentes positions relatives de la lame et de l'arc de contact 11, les differentes deformees de la lame sous des efforts théoriques constants de sciage. La fréquence de basculement de la table 5 et donc du bloc est choisie bien inférieure â la fréquence de battement des lames.
On remarque dans ces graphiques que la lame de sciage fléchit aisement pour s'adapter à la trajectoire de sciage, lorsqu'elle est sollicitée en son milieu.
On en déduit notamment que la flexibilite de la lame 7 diminue au fur et à mesure que l'arc de contact 11 se rapproche d'un tirant 12 dans lequel la lame est encastree.
Les déformées 13 de la lame au niveau de l'arc de contact 11 présentent dans les figures 5 à 10 et 14, une courbe assez plate qui peut épouser parfaitement l'arc de contact 11 avec le bloc de matériaux pierreux 8 à cet endroit. La faible courbure s'explique par le fait que l'arc de contact 11 se situe au milieu du bord longitudinal de la lame 7, là OÙ la flexibilité de celle-ci est la plus élevée. Par contre, dès que la table oscillante 5 se trouve à une position extrême gauche comme illustré aux fig. 3 a 5, ou à une position extrême droite comme montre aux fig. 12 à 14, certaines configurations se montrent particulièrement critiques, en particulier les fig. 3 et 12.
Ces deux configurations theoriques presentent deux déformées de la lame, au droit de l'arc de contact 11 avec le bloc de materiau pierreux, incompatibles avec la courbe réelle de sciage sur la pierre, puisque la courbe réelle de sciage présente une courbe légèrement convexe, alors que les fig. 3 et 12 indiquent des courbes théoriques légèrement concaves pour la zone de la lame 7 en contact avec le bloc de matériau pierreux 8. L'orientation opposée des
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déformées théoriques et des courbes reelles de sciage au voisinage des positions extrêmes s'explique par le fait qutà ces endroits, la charge de sciage s'applique très près de l'extrémité semi-encastrée-et donc rigide-de la lame.
De fait, les résultats de mesure des forces de sciage indiquent des pointes de pression-jusque 200 % de la valeur moyenne-a ces instants, ces pointes de pression indiquent donc des sollicitations anormales de la lame qui se met a vibrer, se tordre et dévier.
Le principe du dispositif décrit dans l'invention consiste a prévoir des moyens pour prévenir les configurations critiques dans lesquelles la déformée de la lame et la courbe de sciage présentent une courbure de sens opposé, lors du basculement du bloc de matériau pierreux 8.
La solution préconisée selon l'invention consiste à synchroniser le mouvement du bloc avec celui de la lame, de manière à ce qu'une position extreme gauche respectivement droite de la table oscillante corresponde à un point mort gauche respectivement droit de la lame : ceci ne peut se faire que pour un rapport entier et impair entre la frequence des battements de la lame 7 et la fréquence de basculement de la table oscillante 5.
Les fréquences de battement de la lame étant habituellement de l'ordre de 60 à 120 coups/min, il est hors de question, pour des raisons évidentes d'inertie, d'avoir une fréquence de basculement de bloc 8 de cet ordre. 11 reste donc un rapport 3,5, 7, le rapport 1 etant exclu dans la pratique.
Comme l'usure n'est pas repartie uniformément sur la lame 7 car les segments disposes au voisinage du milieu du bord longitudinal doivent couper le materiau
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pierreux en un temps beaucoup plus court que les segments des extrémités et selon une particularité de l'invention, on permet aux segments medians de rester plus longtemps en contact avec la pierre pour couper celle-ci et on corrige les variations d'usure importantes le long de la lame en faisant varier la vitesse de basculement de la table, tout en gardant la synchronisation.
Selon l'invention, on regle la vitesse du mouvement linéaire de la lame d'usure en fonction du cycle de basculement de la table, en vue d'uniformiser l'usure des segments et en même temps, on effectue la synchronisation des mouvements de la lame et de la table, afin de réduire les pointes de pression dont on sait qu'elles engendrent les déviations.
L'invention consiste à prévoir une vitesse maximale de la manivelle entraînant la table chaque fois que la table occupe une position extrême et à prévoir une vitesse minimale quand la table est horizontale.
Dans ce but, le dispositif de commande 6 de la table oscillante 5 comporte un réducteur 16 et un servomoteur à courant continu 17 piloté par un automate programmable 18 qui gere les informations E, F, G et H fournies respectivement par des capteurs 19,20, 21 et 22 et qui donne une consigne de vitesse Vt de table au circuit de commande du moteur de la table.
Le principe de la regulation est schématisé à la fig. 15 : le servomoteur à courant continu 17, qui entraîne la table oscillante 5, est piloté par un circuit de commande 14 et mis en boucle fermée avec une dynamo tachymétrique 23. Le circuit de commande est lui-
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meme piloté par l'automate programmable 18 ou séquenceur câblé, afin de modifier la vitesse de basculement de la table 5 pour sychroniser le mouvement de basculement de cette table 5 avec le mouvement rectiligne alternatif de la lame d'armure 7.
Les auatre capteurs 19 à 22 donnant les informations E, P, G, H sont répartis sur la table oscillante de la manière suivante : - capteur inductif de position 19 sur la table oscillante afin de déterminer lors du flanc montant, le moment exact E où la table occupe la position extrême gauche (Figure 17d) ; E vaut 1 quand la table occupe la position extrême gauche ; - capteur inductif de position 20 sur le cadre supportant les lames afin de determiner le moment exact F du point mort gauche de la lame ;
F vaut 1 auand la lame occupe la position extreme gauche ; - capteur inductif de position 21 pour determiner l'instant G ou la table 5 est horizontale (Figure 17c) ; G est une grandeur cyclique qui vaut 1 auand la table est horizontale ; - un codeur optique 22 de 50 impulsions par tour monté sur la manivelle de commande 24 de la table oscillante, afin de determiner par comptage d'impulsions, montantes ou descendantes, la position H de la table 5 sur son cycle de basculement. (Fig. 17b).
La figure 17a représente graphiauement les consignes venant de l'automate programmable 18. Ces consignes alimentent le circuit de commande 14. La
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vitesse reelle de la table oscillante 5, mesuréc à l'aide de la dynamo tachymétrique 23, est également montrée à la figure 17a.
Le schéma de fonctionnement du dispositif de commande et de la r & gulation de vitesse est repris à la fig. 16.
Une première série d'instructions initialise la vitesse Vt de la table 5 à une valeur constante, guelconaue V1. Elle permet ainsi d'attendre l'instant precis où la table 5 est horizontale alors que la table vient d'effectuer son mouvement oscillant a partir du point mort gauche. A cet instant démarrent 2 programmes paralleles, suivant une procedure de TIME SHARING prévue par l'automate SAIA PCA14 : - un programme decompte en permanence, a chaque impulsion, montante ou descendante, de manivelle 24 (gui correspond à 1/50 de tour) un compteur appelé CI, utilisé dans l'autre programme parallèle.
- un autre programme pilote le servomoteur 17 afin de donner un profil de vitese variable à la table 5, durant une dizaine de basculements de la table (A=10).
Le profil de la vitesse est donné de la façon suivante : La vitesse de la table 5 est calculée comme étant le produit de la consigne de vitesse V, affecté d'un facteur multiplicatif Ki, durant un nombre d'impulsions Cli. En fonction de la variation dans le temps de l'angle A la manivelle, la vitesse de la table vaut :
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=V table c l l = vc x K2 durant CI2 impulsions manivelle = vc x Ki durant Cli impulsions manivelle = vc x K durant CI impulsions manivelle, Kn et CIn etant les derniers paramètres mis en mémoire pour définir le profil de la courbe de vitesse.
Ceci est illustre à la fig. 16a.
Une fois le demi-profil effectué (iusau'au K et ci), on attend J'instant OÙ 1a table est horizontale pour recommencer le cycle, et ceci jusau'au dixième cycle (A=10).
Cette façon de procéder (K et CI) a l'avantage de présenter ouelctue soit la consigne de vitesse, la même courbe de profil (fig. 18). De plus, ceci a l'avantage de garder le profil tout en pouvant modifier la vitesse consigne V, afin de parvenir à la synchronisation.
Dès aue la table fonctionne en régime profil de
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vitesse comme indian6 plus haut, trois programmes parallèles se déroulent à nouveau ensemble, suivant la procedure de time sharing prévue par l'automate : - un premier programme effectue en permanence le decomptage du compteur d'impulsions CI à chaaue flanc montant ou descendant du codeur optiaue H ;
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- un second programme effectue en permanence le calcul du temps tl écoulé entre deux positions extremes gauches de la lame (F = l) ;
- un troisième programme utilise Je regulateur PID numérique de l'automate programmable en calculant la consigne Vc du profil de vitesse de manière ä ce que le temps d'un cycle de basculement de la table soit avec unc précision de 5% egal 3 (5 ou 7) fois le temps d'un battement de lames (figure 16b).
Cette regulation par régulateur PID s'effectue en modifiant dans le temps, la valeur de consigne imposee au circuit de commande 14, donnant le profil de la vitesse de la table, en fonction des valeurs antérieures et des valeurs a atteindre.
La combinaison des 3 modes, proportionnel, integral et dérivé, offre les avantages connus des regulateurs PID, grace cl : - facteur proportionnel gui permet d'appliouer une correction proportionnelle aux écarts ; - facteur intégra1 gui permet d'annuler les écarts entre la grandeur régulée et la consigne, en état de regime ; - facteur derive gui permet d'anticiper les variations de l'écart entre la grandeur régulée et la consigne ;
L'ajustement des paramètres du PID numérique s'effectue par une "méthode" connue, par exemple celle de ZIEGLER-NICHOLS.
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Dès que la vitesse de la table est a quelques % pres de la valeur a obtenir, on effectue "l'accrochage proprement dit des points morts" (figure 16c). On mesure un intervalle de temps ts entre la position "bloc à gauche" E et la position "lame à gauche" F et en fonction de cet intervalle de temps t,, on ralentit et on accélère la table en jouant sur la valeur de consigne, afin que tl corresponde à l'intervalle de temps t2 entre deux points morts consécutifs de la lame (voir figures 17 à 20). Le programme simultané effectuant le decomptage permanent de CI en fonction des impulsions du codeur optique, est réitéré perpétuellement.
La lame de scie, suivant l'invention, permet de scier un matériau pierreux sans déviation prononcée d'obtenir une section de coupe satinée, de permettre une meilleure répartition de la pression d'enfoncement de la lame dans le matériel pierreux, de permettre une usure homogène de tous les segments abrasifs et l'utilisation de lames de scie dans lesguelles les segments abrasifs sont repartis de façon homogene le long du bord longitudinal de la lame.
11 est evident que la présente invention n'est pas limitee aux formes de realisation décrites ci-dessus et que de nombreuses modifications peuvent etre apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des é1éments intervenant dans sa réalisation, A condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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Ainsi la table oscillante 5, propre à supporter un bloc de materiau pierreux 8 peut être de construction différente. Elle peut reposer A chaque bord d'extrémité sur des arbres-manivelles actionnés dans des sens diff6 rents dans des secteurs angulaires restreints, par exemple par un système de commande unique comme décrit
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dans le brevet belge n 604 336 ou distincts, déphasés angulairement comme décrit dans le brevet belge n 898 452.
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SAWING MACHINE FOR A STONE MATERIAL.
The present invention relates to a machine for sawing a stony material comprising a blade-holder frame on which is stretched and embedded at least one armor blade capable of a linear reciprocating movement combined with a advancing movement in a groove of sawing and an oscillating table suitable for supporting a block of stony material and for performing alternately at each of its ends an oscillating movement in a vertical plane.
It finds its main application in the stone industry, in particular for the cutting of hard rocks such as granites, diorites, porphyries, etc ...
We know the German patent application No. 3,413,970, a process for blocks of stony or hard material and a sawing machine to implement said process.
In this machine the armor blade performs an alternating linear movement. We observed in this machine, more markedly than in the machines of
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known cutting, that the wear of the segments is more accentuated in the middle of the blade than in the vicinity of the ends, whatever the shape of the blade.
The premature wear of the middle abrasive segments, is explained by the fact that all the segments work intermittently since they are animated by an alternating linear movement whereas the stony material undergoes a periodic tilting movement according to a sinusoidal function, so that the sawing segments or teeth located in the vicinity of the middle of the longitudinal edge remain only for a fairly short period of time in contact with the stony material.
They therefore have to saw the stony material faster than the end segments of the saw blade.
It can be estimated that the instant sawing speed is 2 to 2.5 times greater in the middle of the block than at the ends thereof.
To remedy this faster wear, the sawing segments are distributed in the following non-homogeneous manner: - high concentration or large number of sawing segments in the middle of the longitudinal edge of the blade, and - low concentration of sawing segments at the ends of the longitudinal edge of the blade.
A second drawback of known machines lies in the fact that, in addition to non-uniform wear phenomena of the armor blade, we observe in known machines, thanks to force measurements using pressure sensors, spikes significant pressure during sawing. These pressure peaks
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indicate that the segments attached to the ends of the blade work differently from those attached to the middle of the blade. They result from the slight arrowing of the blade.
These vertical pressure peaks inevitably cause vibrations, twists and deflections of the blade.
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The present invention aims to remedy the drawbacks of known sawing and cutting devices for stony material and in particular to avoid excessively rapid wear of certain segments of the blade and too pronounced deviation thereof during sawing.
For this purpose, the invention provides a machine for sawing a stony material comprising a blade-holder frame on which is stretched and embedded at least one armor blade capable of linear movement
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alternative combined with a forward movement in a sawing groove and an oscillating table suitable for supporting a block of stony material and for performing at each of its ends an oscillating movement in a vertical plane, essentially characterized in that it includes a device for coordinating the tilting movement of the oscillating table with the reciprocating translational movement of the blade.
According to a feature of the invention, the oscillating table is driven by a control and synchronization device comprising a reduction gear and a DC servo motor controlled by a programmable controller or by relay circuit.
In a particular embodiment, the DC servo motor controlled by a programmable controller is connected in a closed loop with a
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tachometer dynamo.
The invention also relates to a method of sawing a stony material using the machine described above. This process is essentially characterized in that one synchronizes the tilting movement of the oscillating table and the reciprocating movement of translation of the. blade so as to level the sawing forces of the various cutting segments in contact with the stony material, by adjusting the tilting frequency of the table to the beat frequency of the blade so as to form an entire and odd ratio between them.
According to a feature of the invention, the ratio between the number of oscillations of the armor blade and the number of oscillations of the oscillating table per unit of time is provided, equal to 3.5 or 7. In a particular embodiment, synchronization of the oscillating table and of the armor plate is achieved by any electrical or mechanical coupling means.
By adjusting the tilting speed of the oscillating table during the oscillation cycle, there is a constant instant sawing rate on all areas of the blade.
The invention also offers the advantage of obtaining a sawing surface having a better finish, of ensuring a uniform wear of the abrasive segments along the blade and of allowing a uniform distribution of the teeth along the blade, in particular when the invention is used in combination with the use of means which give a certain elasticity
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sawing segments such as those described in Belgian patent application No. 0/171481.
These features and details of the invention, as well as others, will appear during the following detailed description referring to the accompanying drawings illustrating by way of example a particular embodiment of the invention.
In these drawings: - Figure 1 is a side elevational view of a sawing machine according to the invention; - Figure 2 is a plan view of the machine illustrated in Figure 1; - Figures 3 to 5 illustrate for a determined position of the contact arc and different relative positions of the armor plate, the various deformations of the blade; - Figures 6 to 11 illustrate by other intermediate positions of the contact arc, the influence of the relative positions of the armor plate on the deformations of the blade; - Figures 12 to 14 are figures similar to Figures 3 if 5;
- Figure 15 shows the block diagram of the speed regulation of the control and synchronization device according to the invention;
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- Figure 16 shows the block diagram of the program implemented by the synchronization device; - Figure 17 shows the operating diagram of the control and synchronization device according to the invention; - Figure 18 shows the profile curve of the speed of the oscillating table; FIGS. 19 and 20 illustrate the synchronization graphs when the frequencies of blade beat and tilting of the block of stony material are in a ratio 3.
In these figures, the same reference notations designate identical or similar elements.
A sawing machine according to the invention is illustrated in FIG. 1. This machine, generally designated by the sign reference 1, comprises a conventional armor consisting of a rectangular frame 2, animated by a connecting rod 3 of a linear movement horizontal reciprocating under the action of an electric motor 4 and a downward movement under the action of the rotation of the threaded rod and an oscillating table 5, driven in tilting movement by a control and synchronization device 6. The oscillating table 5 carries a block of stony material 8.
The rectangular armor frame 2, is provided with a blade
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of saw 7 cut according to a well rectangular profile furnished with cutting segments 9. The blade is mounted tensioned and with an eccentricity giving it a "counter-deflection" 10.
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Graphs 3 to 15 illustrate for different relative positions of the blade and the contact arc 11, the different deformities of the blade under constant theoretical sawing forces. The tilting frequency of the table 5 and therefore of the block is chosen to be much lower than the frequency of the blades beating.
Note in these graphs that the saw blade flexes easily to adapt to the saw path, when it is stressed in the middle.
We deduce in particular that the flexibility of the blade 7 decreases as the contact arc 11 approaches a tie rod 12 in which the blade is embedded.
The deformed shapes 13 of the blade at the level of the contact arc 11 have in FIGS. 5 to 10 and 14, a fairly flat curve which can perfectly match the contact arc 11 with the block of stony materials 8 at this location. The low curvature is explained by the fact that the contact arc 11 is located in the middle of the longitudinal edge of the blade 7, where the flexibility thereof is the highest. On the other hand, as soon as the oscillating table 5 is in an extreme left position as illustrated in FIGS. 3 to 5, or at an extreme right position as shown in fig. 12 to 14, certain configurations are particularly critical, in particular FIGS. 3 and 12.
These two theoretical configurations present two deformed shapes of the blade, in line with the arc of contact 11 with the block of stony material, incompatible with the real sawing curve on the stone, since the real sawing curve has a slightly convex curve, while fig. 3 and 12 indicate slightly concave theoretical curves for the region of the blade 7 in contact with the block of stony material 8. The opposite orientation of the
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theoretical distortions and real sawing curves in the vicinity of the extreme positions is explained by the fact that at these places, the sawing load is applied very close to the semi-recessed - and therefore rigid - end of the blade.
In fact, the results of measurement of sawing forces indicate pressure peaks - up to 200% of the average value - at these times, these pressure peaks therefore indicate abnormal stresses on the blade which starts to vibrate, twist and deviate.
The principle of the device described in the invention consists in providing means for preventing critical configurations in which the deformation of the blade and the sawing curve have a curvature in opposite directions, during the tilting of the block of stony material 8.
The solution recommended according to the invention consists in synchronizing the movement of the block with that of the blade, so that an extreme left respectively right position of the oscillating table corresponds to a left dead center respectively right of the blade: this does not can only be done for an integer and odd ratio between the frequency of the beating of the blade 7 and the tilting frequency of the oscillating table 5.
The beat frequencies of the blade being usually of the order of 60 to 120 strokes / min, it is out of the question, for obvious reasons of inertia, to have a block tilt frequency 8 of this order. There remains therefore a ratio 3.5, 7, the ratio 1 being excluded in practice.
As the wear is not distributed uniformly on the blade 7 because the segments arranged in the vicinity of the middle of the longitudinal edge must cut the material
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stony in a much shorter time than the end segments and according to a feature of the invention, the median segments are allowed to remain longer in contact with the stone to cut the latter and the significant variations in wear are corrected along the blade by varying the tilting speed of the table, while keeping synchronization.
According to the invention, the speed of the linear movement of the wear blade is regulated as a function of the table tilting cycle, in order to standardize the wear of the segments and at the same time, the movements of the movements are synchronized. the blade and the table, in order to reduce pressure peaks which are known to cause deviations.
The invention consists in providing a maximum speed of the crank driving the table each time the table occupies an extreme position and in providing a minimum speed when the table is horizontal.
For this purpose, the control device 6 of the oscillating table 5 comprises a reduction gear 16 and a DC servo motor 17 controlled by a programmable controller 18 which manages the information E, F, G and H supplied respectively by sensors 19,20 , 21 and 22 and which gives a table speed setting Vt to the table motor control circuit.
The principle of regulation is shown diagrammatically in FIG. 15: the direct current servomotor 17, which drives the oscillating table 5, is controlled by a control circuit 14 and put in closed loop with a tachometric dynamo 23. The control circuit is itself
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even controlled by the programmable controller 18 or wired sequencer, in order to modify the tilting speed of the table 5 to synchronize the tilting movement of this table 5 with the reciprocating rectilinear movement of the armor blade 7.
The other sensors 19 to 22 giving the information E, P, G, H are distributed on the oscillating table as follows: - inductive position sensor 19 on the oscillating table in order to determine during the rising edge, the exact moment E when the table occupies the extreme left position (Figure 17d); E is 1 when the table occupies the extreme left position; - inductive position sensor 20 on the frame supporting the blades in order to determine the exact moment F of the left dead center of the blade;
F is equal to 1 when the blade occupies the extreme left position; - inductive position sensor 21 to determine the instant G or the table 5 is horizontal (Figure 17c); G is a cyclic quantity which is equal to 1 when the table is horizontal; - An optical encoder 22 of 50 pulses per revolution mounted on the control crank 24 of the oscillating table, in order to determine by counting pulses, rising or falling, the position H of the table 5 on its tilting cycle. (Fig. 17b).
FIG. 17a graphically represents the setpoints coming from the programmable controller 18. These setpoints supply the control circuit 14. The
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real speed of the oscillating table 5, measured using the tacho dynamo 23, is also shown in FIG. 17a.
The operating diagram of the speed control and regulation device is shown in fig. 16.
A first series of instructions initializes the speed Vt of table 5 to a constant value, guelconaue V1. It thus makes it possible to wait for the precise instant when the table 5 is horizontal while the table has just effected its oscillating movement from the left dead center. At this instant, 2 parallel programs start, following a TIME SHARING procedure provided by the SAIA PCA14 automaton: - a program continuously counting down, with each pulse, up or down, crank 24 (which corresponds to 1/50 of a turn) a counter called CI, used in the other parallel program.
- another program controls the servomotor 17 in order to give a variable speed profile to the table 5, during a dozen tiltings of the table (A = 10).
The speed profile is given as follows: The speed of table 5 is calculated as being the product of the speed setpoint V, assigned a multiplying factor Ki, during a number of pulses Cli. Depending on the variation over time of the angle at the crank, the speed of the table is equal to:
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= V table c l l = vc x K2 during CI2 crank pulses = vc x Ki during Cli crank pulses = vc x K during CI crank pulses, Kn and CIn being the last parameters stored in memory to define the profile of the speed curve.
This is illustrated in fig. 16a.
Once the half-profile has been completed (iusau'au K and ci), we wait I instant WHERE the table is horizontal to restart the cycle, and this until the tenth cycle (A = 10).
This way of proceeding (K and CI) has the advantage of presenting either the speed setpoint or the same profile curve (fig. 18). In addition, this has the advantage of keeping the profile while being able to modify the target speed V, in order to achieve synchronization.
As soon as the table operates in profile mode
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speed as in Indian6 above, three parallel programs run again together, according to the time sharing procedure provided by the automaton: - a first program continuously counts down the CI pulse counter with each rising or falling edge of the encoder optiaue H;
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- a second program continuously calculates the time tl elapsed between two extreme left positions of the blade (F = l);
- a third program uses the digital PID regulator of the programmable controller by calculating the setpoint Vc of the speed profile so that the time of a table tilting cycle is with an accuracy of 5% equal to 3 (5 or 7) times the time of a beat of the blades (Figure 16b).
This regulation by PID regulator is carried out by modifying over time, the set value imposed on the control circuit 14, giving the profile of the speed of the table, as a function of the previous values and of the values to be reached.
The combination of the 3 modes, proportional, integral and derivative, offers the known advantages of PID regulators, thanks to: - proportional factor which allows to apply a proportional correction to deviations; - factor integra1 which makes it possible to cancel the differences between the regulated quantity and the setpoint, in operating state; - drift factor which makes it possible to anticipate variations in the difference between the regulated quantity and the setpoint;
The adjustment of the parameters of the digital PID is carried out by a known "method", for example that of ZIEGLER-NICHOLS.
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As soon as the speed of the table is a few% near the value to be obtained, we carry out "the actual attachment of dead centers" (Figure 16c). We measure a time interval ts between the position "block to the left" E and the position "blade to the left" F and as a function of this time interval t ,, we slow down and speed up the table by playing on the set value , so that tl corresponds to the time interval t2 between two consecutive dead centers of the blade (see Figures 17 to 20). The simultaneous program performing the permanent countdown of ICs as a function of the pulses of the optical encoder is repeated constantly.
The saw blade, according to the invention, makes it possible to saw a stony material without pronounced deviation to obtain a satin cutting section, to allow a better distribution of the pressing pressure of the blade in the stony material, to allow a homogeneous wear of all the abrasive segments and the use of saw blades in them the abrasive segments are distributed homogeneously along the longitudinal edge of the blade.
It is obvious that the present invention is not limited to the embodiments described above and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of some of the elements involved in its realization, provided that these modifications are not inconsistent with the subject of each of the following claims.
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Thus the oscillating table 5, suitable for supporting a block of stony material 8 can be of different construction. It can rest at each end edge on crank shafts actuated in different directions in restricted angular sectors, for example by a single control system as described
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in Belgian Patent No. 604,336 or separate, angularly phase shifted as described in Belgian Patent No. 898,452.