EP0208671B1

EP0208671B1 - Outil de surfaçage à rouleaux

Info

Publication number: EP0208671B1
Application number: EP86870081A
Authority: EP
Inventors: Charles Pierre Hallez
Original assignee: Diamant Boart NV SA
Current assignee: Diamant Boart NV SA
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1989-08-16
Also published as: US4765097A; JPS6254660A; EP0208671A1; DE3665036D1

Description

La présente invention est relative à un outil de surfaçage d'un matériau pierreux présentant une face plane. L'outil comprend une plaque-support montée rotative sur une broche perpendiculaire à ladite face plane, de manière à être entraînée dans un plan parallèle à cette face et garnie inférieurement d'au moins une paire de rouleaux abrasifs cylindriques, montés sur des paliers libres rotatifs autour de leur axe propre, dans une exécution excentrée par rapport à la broche d'entraînement, de manière que les rouleaux présentent à la fois, une composante de roulement et une composante de glissement tangentiel par rapport au matériau pierreux.
Ce type d'outil est particulièrement indiqué pour équiper soit un train à polir, soit un polissoir automatique destiné au dressage, à l'adoucissage et au polissage de roches très dures, telles que le granit, afin de leur procurer un fini de surface suffisant pour recevoir le lustrage.
Il est courant d'utiliser des outils diamantés, pour les premières opérations de surfaçage de matériaux pierreux débités sous forme de plaques ou de dalles.
Ainsi, EP-A-0 067 402 décrit un outil de surfaçage pour roches dures. Cet outil comprend un arbre vertical et des rouleaux garnis de couronnes diamantées et montés rotatifs autour d'un axe horizontal, de manière à disposer la surface de travail des couronnes dans un même plan horizontal. Les rouleaux sont répartis de préférence à chacun des sommets d'un polygone régulier inscrit dans un cercle dont le centre est déterminé par l'arbre vertical. Ils sont orientés tangentiellement à un cercle concentrique de rayon choisi arbitrairement. Chaque rouleau est donc monté sur un axe propre, parallèle à la surface à traiter.
Les inconvénients majeurs de cet outil connu sont le manque de mordant, l'usure rapide des couronnes diamantées et le bruit. Il semble que ces méfaits sont dus à une rotation trop rapide de l'élément abrasif.
En modifiant l'orientation des rouleaux, on varie la surface balayée par la génératrice de contact de chaque rouleau. Cette surface est celle comprise entre les cercles déterminés par les extrémités de chaque génératrice de contact des rouleaux avec le matériau pierreux.
La surface de travail est maximale lorsque le rouleau de surfaçage est orienté tangentiellement à un cercle de rayon nul. On déplore cependant, à ce moment, une efficacité de l'outil dérisoire parce que l'action du rouleau se réduit essentiellement à un roulement, au cours duquel la vitesse périphérique des rouleaux en rotation autour de leur axe propre parallèle à la face à traiter est maximale et le glissement presque nul.
Par contre, la surface de travail du rouleau se réduit à une mince surface annulaire, lorsque le rouleau est orienté tangentiellement à un cercle de grand diamètre. La vitesse périphérique du rouleau sur lui-même est alors minimale et le glissement des rouleaux sur le matériau pierreux est maximal. L'efficacité de l'outil est meilleure mais porte sur une trop faible surface de travail.
On connaît aussi par EP-A-46 604, un outil pour dégrossir, lisser et polir des surfaces solides. Cet outil connu comprend une plaque horizontale tournante portant des rouleaux tronconiques, disposés radialement avec leur grande base dirigée vers le côté extérieur de la plaque. Ces rouleaux sont entraînés en rotation autour de leur axe propre par un pignon en prise avec une couronne dentée périphérique rendue solidaire du bâti de la machine. Le sens de rotation est choisi opposé à celui de la rotation de la plaque, de manière que les vitesses de rotation des rouleaux et de la plaque se soustraient au niveau de la génératrice de contact avec le matériau pierreux.
Le dimensionnement approprié des diamètres des rouleaux et le choix des vitesses de rotation de la plaque et des rouleaux qui doit permettre d'obtenir une répartition uniforme de l'usure des segments diamantés des rouleaux est assez complexe. Le mécanisme d'entraînement des rouleaux est compliqué car il comprend de nombreuses pièces mécaniques en mouvement et donc sujettes à l'usure.
On connaît aussi par le document US-A-4 361 987 un appareil de surfaçage comprenant un élément de montage pouvant tourner autour d'un premier axe de rotation et au moins un élément finisseur qui peut tourner librement relativement à l'élément de montage, autour d'un second axe de rotation.
Dans une des nombreuses formes de réalisation, illustrée à la figure 12 du document US-A-4 361 987, les éléments finisseurs sont constitués de rouleaux fixés rigidement aux extrémités d'un arbre, disposé d'un même côté d'un plan radial perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre et passant par l'axe de rotation de l'élément de montage.
Dans cet outil, la paire de rouleaux est soumise à des déplacements en translation de directions parallèles et de même signe. De ce fait, la paire de rouleaux a tendance à rouler sur le matériau à surfacer. La composante radiale de la vitesse de rotation devient prépondérante. En raison de l'éloignement différent de chacun des rouleaux par rapport au plan radial susdit, la composante de translation est différente pour chacun des rouleaux. Cette différence induit un effet de frottement des rouleaux sur le matériau à surfacer et donc un effet de meulage. Cet effet est cependant minime par rapport à la vitesse de roulement mise en jeu. Il en résulte des vibrations importantes et beaucoup de bruit. En outre, on observe qu'une queue de comète précède l'élément de coupe de l'outil. Le mordant de l'outil est de ce fait très faible et l'outil décrit dans l'état connu de la technique a tendance à patiner sur lui-même.
La présente invention vise à remédier à l'inconvénient susdit et propose une tête de surface de construction simple et robuste, présentant un meilleur mordant pour un niveau sonore et une consommation d'énergie moindres.
Elle est relative à un outil de surfaçage d'un matériau pierreux présentant une face plane, comprenant une plaque-support montée rotative sur une broche perpendiculaire à ladite face plane, de manière à être entraînée dans un plan parallèle à cette face et garnie inférieurement d'au moins une paire de rouleaux abrasifs cylindriques, montés sur des paliers libres rotatifs autour de leur axe propre, dans une exécution excentrée par rapport à la broche d'entraînement, de telle manière que les rouleaux présentent à la fois, une composante de roulement et une composante de glissement tangentiel par rapport au matériau, caractérisé en ce que les rouleaux sont montés deux à deux rigidement aux extrémités d'un même arbre, un des rouleaux présentant une vitesse relative au matériau pierreux, inférieure à celle de l'autre rouleau.
Suivant une particularité de l'invention, les arbres sont portés rotatifs par des paliers portés par des socles disposés entre les rouleaux.
En examinant les paires de rouleaux montés sur un même arbre, on s'aperçoit que chacun des rouleaux de la paire présente le long de la ligne de contact avec le matériau pierreux, une vitesse relative par rapport au matériau pierreux, qui est dirigée dans la même direction et le même sens que la vitesse de translation des centres de rotation de chaque paire de rouleaux et la grandeur de la vitesse d'un des rouleaux (8') de la paire (8, 8') est inférieure à celle de l'autre rouleau (8) de la paire (8, 8').
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en faisant référence aux dessins ci- annexés. Dans ces dessins:

- la figure 1 est une vue en perspective d'un outil de surfaçage à têtes à rouleaux suivant l'invention;
- la figure 2 est une vue en plan de dessous de l'outil montré à la figure 1, et

la figure 3 est une vue en élévation latérale de l'outil.
Dans ces figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Comme illustré aux figures 1 à 3, un outil de surfaçage désigné dans son ensemble par la notation de référence 1, comporte une tête rotative constituée d'une plaque-support rectangulaire 2 horizontale, montée en son centre 3 sur une broche d'entraînement verticale 4. La plaque support 2 est rectifiée sur sa face inférieure et comporte plusieurs rangées 5, 6 d'orifices 7 de fixation.
La face inférieure de la plaque 2 est équipée de rouleaux 8, 8'.
Chaque rouleau 8 ou 8' est constitué d'un corps cylindrique 9 d'environ 10 à 200 mm de rayon, sur lequel est montée une série de couronnes 10 formées d'anneaux cylindriques diamantés juxtaposés.
Les rouleaux 8, 8' sont munis avantageusement d'un revêtement abrasif réalisé sous la forme d'un ou plusieurs anneaux 10 enfilés sur un corps cylindrique 9.
Les rouleaux sont accouplés rigidement par paires 8, 8' aux extrémités d'arbres 12, portés par des paliers robustes 13, ménagés dans des socles 14.
Les paires de rouleaux 8, 8' sont montées parallèles entre elles symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la broche verticale 4. Elles sont disposées excentriquement par rapport à l'axe de rotation de la broche 4, de manière à engendrer pour chacun des rouleaux 8, 8' d'une même paire, des trajectoires courbes de rayons de courbure différents.
Par le mouvement de rotation de la plaque 2 autour d'un axe vertical 4, quelle que soit la vitesse de translation dans un plan perpendiculaire à cet axe du matériau non montré, un des rouleaux 8 présente une vitesse relative par rapport au matériau pierreux, supérieure à celle de l'autre rouleau 8'.
Il en résulte une force d'entraînement d'une paire de rouleaux 8, 8' d'un même arbre 12 dont la grandeur est égale à la différence de forces antagonistes inégales constituées des composantes de friction de signes opposés de chaque rouleau avec la surface de travail.
Cette force d'entraînement donne lieu à une vitesse angulaire Y respectivement Z pour chacune des paires de rouleaux.
On note que les rouleaux 8,8' d'un même arbre travaillent de manière différente.
Le rouleau 8 plus excentré travaille en avalant, tandis que l'autre rouleau 8' travaille en remontant.
On note également que dans la forme de réalisation illustrée aux figures 1 à 3, les vitesses angulaires Y et Z sont de signes opposés.
La vitesse de rotation de la broche 4 et la dimension du plateau et des rouleaux, ainsi que le décentrement de ceux-ci détermineront les vitesses de glissement des rouleaux sur le matériau pierreux.
Un dispositif d'arrosage central classique, non montré, amène le long de la broche d'entraînement 4 de l'outil de surfaçage, de l'eau de refroidissement et de lavage qui atteint chacun des rouleaux 8, 8'.
Dans une forme de réalisation particulière, illustrée par les figures 1 à 3, chacun des rouleaux 8 a un diamètre de 174 mm et une longueur utile de 120 mm.
Il s'agit d'une machine de construction fiable et simple. La vitesse de rotation des rouleaux autour des axes horizontaux est faible et occasionne donc peu de bruit. Le niveau sonore produit par la machine ne dépasse pas 85 Db_A. Il s'agit donc d'une machine moins bruyante que les machines de surfaçage connues.
Lorsque, comme illustré à la figure 1, la broche d'enraînement tourne dans le sens X, chaque paire d'outil 8, 8' tourne dans le sens Y, Z induit par le rouleau 8 le plus excentré.
Dans la forme de réalisation particulière illustrée par les figures 1 à 3, les forces antagonistes des rouleaux d'une même paire, sont déséquilibrées en raison du décentrement de ladite paire. Ce sens de rotation prépondérant est celui du rouleau le plus éloigné du centre.
Le même résultat peut être obtenu ou accentué en prévoyant des rouleaux de longueurs différentes. Ainsi, une paire de rouleaux accouplés rigidement et montés symétriquement par rapport à la broche 4, sera entraînée par le rouleau le plus large.
Le recouvrement abrasif d'un rouleau 8, 8' peut être constitué d'un manchon unique 10, monté sur un corps cylindrique 9.

Claims

1. Outil de surfaçage d'une face plane d'un matériau pierreux, comprenant une plaque-support (2) montée rotative, sur une broche (4) perpendiculaire à ladite face plane, de manière à être entraînée dans un plan parallèle à ladite face et garnie inférieurement d'au moins une paire de rouleaux (8, 8') qui présentent un recouvrement latéral abrasif et sont montés sur des paliers libres rotatifs autour de leur axe propre, dans une exécution excentrée par rapport à la broche d'entraînement (4), de telle manière que les rouleaux (8, 8') présentent à la fois, une composante de roulement et une composante de glissement tangentiel par rapport au matériau pierreux, caractérisé en ce que deux rouleaux (8, 8') au moins sont montés rigidement aux extrémités d'un même arbre (12), un des rouleaux (8') présentant une vitesse relative par rapport au matériau pierreux, inférieure à celle de l'autre rouleau (8).