EP1543928B1

EP1543928B1 - Machine et procédé d'alignement et de coupe de buches de bois

Info

Publication number: EP1543928B1
Application number: EP04356198A
Authority: EP
Inventors: Christian Lucien Alphonse Levis; Stéphane Joseph René Levis
Original assignee: Arci Rhone Alpes Ateliers de Reparations et de Constructions Industrielles
Current assignee: Arci Rhone Alpes Ateliers de Reparations et de Constructions Industrielles
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: ATE346729T1; EP1543928A1; DE602004003458D1; FR2863926B1; FR2863926A1

Description

L'invention a trait à une machine selon le préambule de la revendication 1 et à un procédé selon le préambule de la revendication 10 de coupe de bûches de bois à l'aide d'un organe de coupe tel qu'une tronçonneuses. Un tel dispositif et un tel procédé sont connus du document US-A-3 688 818 qui est considéré comme l'état de la technique le plus proche.
Dans le domaine de l'exploitation forestière, il est connu de couper des grumes de bois à une longueur prédéterminée, notamment 50 cm ou 33 cm, afin de constituer des bûches pouvant être utilisées dans une cheminée ou un poêle à bois. La longueur des bûches est, selon la norme NF MQCERT 01 213, fixée avec une tolérance de plus ou moins 25 mm.
Actuellement, la coupe des bûches est généralement effectuée par un bûcheron qui porte une tronçonneuse, ce qui est une opération pénible et peu précise, dans la mesure où la longueur des bûches ainsi réalisée dépend essentiellement de l'appréciation du bûcheron. Il existe par ailleurs des dispositifs sur roues comprenant une tronçonneuse dont la lame pivote autour d'un axe horizontal, ce qui permet de couper les grumes d'un ballot en même temps. La mise en oeuvre d'un tel dispositif est relativement longue dans le mesure où la tronçonneuse mobile ne peut avoir qu'une puissance relativement faible. En outre, le dispositif mobile doit être déplacé par rapport aux ballots, ce qui implique que les coupes sont relativement imprécises.
Il est par ailleurs connu de US-A-3,688,818 d'équiper un véhicule à moteur avec une scie circulaire prévue pour tronçonner des grumes supportées par des fourches montées à l'avant du véhicule. Une plaque mobile en translation est utilisée pour aligner les grumes. Cette plaque doit être déplacée par un vérin hydraulique puissant pour vaincre les forces de frottement entre les grumes qui reposent les unes sur les autres. Un tel vérin est onéreux et fortement consommateur d'énergie.
US-A-3,254,686 et US-A-3,623,519 enseignent également d'utiliser des plaques mobiles en translation horizontale pour aligner des grumes, avec les mêmes inconvénients que le dispositif connu de US-A-3,688,818.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle machine de coupe qui permet un traitement rapide et précis de grumes, rassemblées en ballots ou non.
L'invention concerne une machine de coupe de bûches de bois selon la revendication 1
Grâce à l'invention, le berceau permet de réaliser un alignement des grumes sous l'effet de leur poids, ce qui facilite leur mise à la longueur ou « affranchissement ». Un tel berceau permet également d'envisager d'utiliser un organe de coupe tel qu'une tronçonneuse ayant une puissance plus importante que celle des tronçonneuses connues de l'art antérieur, dans la mesure où une telle tronçonneuse ne doit plus être déplacée par un opérateur entre chaque coupe, le berceau lui-même pouvant permettre le positionnement relatif des grumes par rapport à la lame de la tronçonneuse.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, une machine de coupe de bûches peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques mentionnées aux revendications 2 à 9, prises dans toute combinaison techniquement admissible.
L'invention concerne également un procédé de coupe de bûches selon la revendication 10.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une machine conforme à son principe et de son procédé de mise en oeuvre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 est une vue en perspective d'une machine conforme à l'invention dans une première configuration d'utilisation ;
La figure 2 est une vue d'extrémité dans le sens de la flèche II à la figure 1, de la machine de la figure 1, les grumes étant omises pour la clarté du dessin ;
La figure 3 est une vue analogue à la figure 1, alors que la machine est dans une seconde configuration d'utilisation ;
La figure 3A est une vue partielle de la machine, dans le sens de la flèche III à la figure 3, sans les grumes ;
La figure 4 est une vue analogue à la figure 1, alors que la machine est dans une troisième configuration d'utilisation ;
La figure 4A est une vue de la même partie de la machine que celle représentée à la figure 3A, dans le sens de la flèche IV à la figure 4 ;
La figure 5 est une représentation schématique de principe en vue de dessus du berceau, des chariots et du cadre qui les supporte dans une première configuration, les grumes étant omises pour la clarté du dessin ;
La figure 6 est une vue analogue à la figure 5 dans une seconde configuration ;
La figure 7 est une vue analogue à la figure 5 dans une troisième configuration et
La figure 8 est une vue analogue à la figure 5 dans une quatrième configuration.

La machine 1 représentée sur les figures comprend un châssis 2 réalisé en poutres métalliques soudées ensemble et comportant quatre pieds dont trois sont visibles sur les figures, avec les références 21, 21' et 22, et trois traverses horizontales 23, 24 et 25.
Un cadre 4 monté sur le châssis 2 est formé de quatre traverses 41, 42, 43 et 44 assemblées entre elles par soudage. Le cadre 4 est mobile, par rapport au châssis 2, en pivotement autour d'un axe A-A' globalement horizontal lorsque le châssis 2 est posé sur un sol horizontal. La double flèche F₁ représente, aux figures 1 et 4, cette possibilité de pivotement qui est commandé grâce à un vérin hydraulique 45 dont le corps est attaché de la traverse 24 et dont la tige est attachée de la traverse 42. En variante, un autre vérin peut être monté du côté de la machine 1 qui n'est pas visible à la figure 1.
Sur le cadre 4 est monté, avec possibilité de coulissement selon une direction X-X' perpendiculaire à l'axe A-A', un chariot principal 5 formé de quatre traverses métalliques soudées ensemble 51, 52, 53 et 54. La position du chariot 5 selon la direction X-X' est commandée par un vérin hydraulique 55 de course égale à environ 495 mm.
Sur le chariot 5 est monté, avec possibilité de coulissement parallèlement à la direction X-X', un chariot secondaire 6 formé de trois traverses 61, 62 et 63. La position relative des chariots 5 et 6 est commandée grâce à deux vérins hydrauliques 65a et 65b montés en opposition.
Sur le chariot 6, est installé un berceau 7 comportant deux poutres 71a et 72b s'étendant parallèlement à la direction X-X' dans la configuration de la figure 1 et reliées par trois supports 72a, 72b et 72c sur chacun desquels sont montées deux pinces 73a et 73b.
Les supports 72a et 72c sont fixés par rapport aux poutres 71a et 71b. En revanche, le support 72b est mobile entre les supports 72a et 72c.
Comme il ressort plus particulièrement aux figures 2, 3A et 4A chaque pince 73a et 73b montée sur le support 72a est articulée autour d'un axe X_a-X'_a ou X_b-X'_b parallèle à la direction X-X', ce qui permet un mouvement de pivotement représenté par les flèches F_2a et F_2b permettant une ouverture plus ou moins prononcée de la paire de pinces 73a, 73b.
Il en va de même pour les paires de pinces 73a et 73b portées par les autres supports.
La pince 73a est commandée dans son pivotement autour de l'axe X_a-X'_a par deux vérins hydrauliques 75a et 75'a qui sont montés en opposition, le vérin 75'a ayant une course relativement faible par rapport à celle du vérin 75a. De la même façon, la pince 73b est commandée par deux vérins hydrauliques 75b et 75'b, qui sont montés en opposition et dont le vérin 75'b à une course relativement faible par rapport à celle du vérin 75'a.
Les pinces 73a et 73b montées sur les autres supports 72b et 72c sont également commandées par des vérins hydrauliques et peuvent pivoter autour des axes X_a-X'_a et X_b-X'_b.
Chaque pince 73a ou 73b est pourvue, à son extrémité libre, de plusieurs doigts 74 destinés à s'imbriquer avec les doigts de la pince proposée, ce qui assure un maintien efficace des grumes G d'un ballot ou fagot F en place sur le berceau 7, y compris lorsque les pinces 73a et 73b ne sont pas complètement serrées, comme représenté aux figures 3 et 3A.
Une plaque 8 est prévue à proximité du support 72c et s'étend perpendiculairement aux directions principales des poutres 71a et 71b. La plaque 8 est rigidement liée au berceau 7 et forme avec celui-ci un sous-ensemble articulé autour d'un axe B-B' parallèle à l'axe A-A' et perpendiculaire à la direction X-X'. Des charnières 81 et 82 permettent un mouvement de pivotement réversible du sous-ensemble formé des éléments 7 et 8 entre la position représentée à la figure 1, où la plaque 8 s'étend selon un plan P₈ perpendiculaire à la direction X-X', et celle représentée à la figure 3. Ce mouvement est représenté par les flèches F₃ aux figures 1 et 3. Un vérin hydraulique 85, dont le corps est attaché au chariot 6 et dont la tige attaque la plaque 8, permet de contrôler l'orientation du sous-ensemble précité autour de l'axe B-B'.
Une tronçonneuse 9 est montée sur le châssis 2 au moyen d'un support 91. Cette tronçonneuse comprend un ensemble de motorisation 92 et un dispositif 93 de contrôle du pivotement d'un bras 94 autour d'un axe C-C' perpendiculaire aux axes A-A' et B-B' et parallèle à la direction X-X'. Sur le bras 94 est montée une lame 95 sur laquelle circule une chaîne de coupe 96.
Un guide 10 est prévu du côté opposé de la tronçonneuse 9 par rapport aux éléments 4 à 8 et est pourvu d'une fente 101 de réception de l'extrémité 95a de la lame 95, ceci afin d'éviter des mouvements parasites de cette lame et de la chaîne 96 parallèlement à la direction X-X', lors de la mise en oeuvre de la tronçonneuse 9.
Le guide 10 est susceptible de pivoter autour d'un axe D-D' parallèle à l'axe C-C'.
On note F₄ le mouvement de pivotement du bras 94 et F₅ le mouvement de pivotement du guide 10.
Ces mouvements de pivotement permettent de passer de la position représentée à la figure 1 où, les éléments 9 et 10 ne s'opposent pas à la mise en place d'un ballot F de grumes G sur le berceau 7, à la configuration de la figure 4, où le guide 10 assure un guidage de l'extrémité de la lame 95 lors d'une opération de coupe proprement dite. Le mouvement inverse est possible pour revenir à la configuration de la figure 1.
Du côté du support 72a, et au pied du châssis 2, il est prévu une goulotte 110 de récupération de sciure et de déchets de dimensions relativement faibles. Cette goulotte se déverse dans un bac 112 de récupération. A la figure 2, les flèches en S représentent le trajet de la sciure.
Par ailleurs, un bac 120 de récupération de bûches une fois celles-ci tronçonnées est installé en avant et en dessous de la goulotte 110, ce bac étant représenté uniquement à la figure 2.
Au-dessus de la goulotte 110, il est prévu une grille 111 évitant que des bûches tronçonnées ne tombent dans la goulotte.
La position du support 72b entre les support 72a et 72c peut être réglée par un vérin hydraulique 76, ce qui permet de faire passer le support 72b de la configuration de la figure 5 à celle de la figure 7, par exemple. Lorsqu'on souhaite couper des bûches de longueur égale à environ 500 mm, le support 72b est repoussé par le vérin 76 contre le support 72a. Lorsqu'on souhaite couper des bûches de longueur égale à environ 330 mm, le support 72b est disposé grâce au vérin 76, dans une position intermédiaire entre les supports 72a et 72c. Les mouvements du support 72a sont effectués avant que le berceau 7 ne soit chargé avec des grumes.
Sur les figures 5 à 8, la droite Δ en traits mixtes représente la trace de la coupe effectuée par la tronçonneuse 9 lorsque le bras 94 est abaissé vers le cadre 4, en pivotant autour de l'axe C-C'. La droite Δ est perpendiculaire à la direction X-X' et aux axes C-C' et D-D' .
Lorsque les vérins 55, 65a et 65b sont rétractés, la distance X₀ entre la face 83 de la plaque 8 orientée vers les pinces 73a et 73b et la droite Δ est égale à 990 mm environ. En abaissant la lame 95 et en faisant tourner la tronçonneuse, on procède à l'affranchissement des grumes G.
A partir de cette configuration, si l'on souhaite couper des bûches de longueur égale à 500 mm environ, il suffit d'activer le vérin 55 pour déplacer le chariot 5 et atteindre la configuration de la figure 6 ou la distance X₀ et alors réduite à 495 mm environ.
Si, au contraire, on prévoit de réaliser dans un ballot F de grumes des bûches de longueur égale à 330 mm environ, le vérin 65a est activé à partir de la configuration de la figure 5, ce qui permet d'atteindre la configuration de la figure 7 où la distance X₀ est alors égale à 660 mm environ, ce qui permet de découper une première série de bûches. Ensuite, l'autre vérin 65b est activé, ce qui permet d'atteindre la configuration de la figure 8 où la distance X₀ est portée à 330 mm, ce qui permet de couper une autre série de bûches.
Dans tous les cas, après la découpe des bûches dans la configuration de la figure 6 où dans les configurations des figures 7 et 8, les pinces 73a et 73b sont ré-ouvertes puis le vérin 45 est activé pour faire basculer le chariot 4 autour de l'axe A-A' et laisser ainsi tomber les bûches coupées dans le bac 120.
En résumé, le fonctionnement de la machine 1 est le suivant :

En fonction de la longueur des bûches que l'on souhaite réaliser, le support 72b est positionné dans la configuration de la figure 5 ou dans une zone médiane entre les supports 72a et 72b, cette seconde position étant préférée lorsqu'on souhaite réaliser des bûches de longueur égale à 330 mm environ.

Le support 72b étant correctement positionné, un ballot F est chargé sur le berceau 7 par tout moyen approprié, notamment par une grue non représentée. A la figure 1, la flèche F₆ représente cette opération de chargement du berceau 7 avec un ballot F. Lorsque le ballot F est chargé, les liens L₁ et L₂ qui maintiennent ensemble les grumes G sont sectionnés puis les vérins 75a, 75'a, 75b et 75'b des différents paires de pince 73a et 73b sont actionnés pour refermer ces pinces. Les doigts 74 des pinces sont alors fortement imbriqués les uns dans les autres.
Le vérin 85 est alors activé pour faire basculer l'ensemble formé des éléments 7 et 8 et atteindre la configuration de la figure 3 où les vérins 75'a et 75'b sont rétractés, de telle sorte que les pinces 73a et 73b sont légèrement ré-ouvertes, ce qui permet aux grumes G de glisser les unes par rapport aux autres pour venir en appui sur la surface 83 de la plaque 8 sous l'effet de leur propre poids.
Pour garantir un appui effectif de chaque grume G sur la surface 83, l'ensemble 7-8 peut être mis en vibrations ou entraîné en va-et-vient successifs sur de faibles courses par tout moyen approprié.
A partir de la configuration de la figure 3, les vérins 75'a et 75'b sont réactivés pour resserrer les grumes G ensemble, puis le vérin 85 est à nouveau activé pour ramener le berceau 7 en configuration sensiblement horizontale. On est alors dans la configuration de la figure 5 où le bras 94 est abaissé et où la tronçonneuse 9 est actionnée, le guide 10 étant déjà rabattu en direction de la lame 95, ce qui permet de procéder à un « affranchissement » ou à une mise en longueur des grumes G, la sciure et les morceaux de faibles dimensions résultant de cette opération d'affranchissement tombent dans la goulotte 110 et le bac 112 par gravité.
Le bras 94 et le guide 10 sont relevés, ce qui permet de faire passer le chariot 6 de la configuration de la figure 5 à celle des figures 4 et 6, lorsqu'on souhaite réaliser des bûches de longueur à 50 cm environ, puis le bras 94 est à nouveau abaissé et la tronçonneuse 9 est à nouveau activée pour couper les grumes dans le plan de la ligne Δ à la figure 6.
Les pinces 73a et 73b sont alors réouvertes et l'ensemble du cadre 4 et des éléments qu'il supporte est basculé autour de l'axe A-A', ce qui permet de faire tomber les bûches dans le bac 120.
On comprend que, si l'on souhaite réaliser des bûches de longueur égale à 33 cm, il suffit de réaliser deux opérations de coupes successives comme indiqué précédemment en référence aux figures 7 et 8.
Pour assurer un glissement efficace des éléments mobiles les uns par rapport aux autres, notamment du chariot 5 par rapport au cadre 4 ou du chariot 6 par rapport au chariot 5, des patins en matériau synthétique sont interposés entre ces parties. A titre d'exemple, ces patins peuvent être réalisés en PE-HMW (par exemple du CESTILENE HD 500 de la société Bay Plastics)
Les vérins de la machine 1 sont tous hydrauliques et sont avantageusement alimentés avec une huile biodégradable, par exemple de l'huile commercialisée sous la référence BIOHYDRAN VDMA 24568 TYP HEES grade 46 par la société TOTAL, ce qui évite tout risque de pollution durable en cas de fuite, étant entendu que la machine 1 peut être installée en pleine nature. En variante, une huile non biodégradable peut être utilisée.
De façon tout à fait avantageuse, chacun des vérins de la machine 1 peut être commandé en tout ou rien, de sorte que les différentes courses peuvent être obtenues sans dispositif de contrôle sophistiqué. Les différents vérins fonctionnent en boucle ouverte, ce qui facilite grandement la construction de la machine et permet de conserver un prix de revient tout à fait attractif.
En variante, les différents vérins peuvent être commandés par des électrovannes et/ou des systèmes radio, ce qui permet d'obtenir un fonctionnement sécurisé.
La machine 1 a été représentée avec un châssis 2 statique. Elle peut cependant être montée sur le plateau d'un camion ou d'un autre dispositif de transport. En variante, les pieds 21, 22 et équivalents du châssis 2 peuvent être équipés de roues, ce qui permet de déplacer la machine 1 autour d'un tas de bois à traiter. Ces roues peuvent être motorisées et directionnelles, la machine 1 étant alors auto-motrice.
La machine 1 peut être associée à un groupe d'électrogène ou à un moteur thermique pour l'alimentation des différents vérins, voire l'entraînement de la tronçonneuse.
Le contrôle du basculement du bras 94 autour de l'axe C-C' peut être effectué manuellement par l'opérateur. En variante, il peut être réalisé par un dispositif hydraulique ou électrique, auquel cas il est avantageusement automatisé.
Selon un aspect non représenté de l'invention, la tronçonneuse 9 est déplaçable parallèlement à l'axe A-A', ce qui facilite son dégagement en vue, d'une part, de la mise en place des grumes et, d'autre part, de leur déversement dans le bac 120.
Selon une autre variante non représentée de l'invention, les paires de vérins 75a et 75'a, d'une part, 75b et 75'b, d'autre part, peuvent être remplacées chacune par un vérin équipé d'une vanne de dépression côté tige qui permet de ré-ouvrir légèrement les pinces 73a et 73b avec un mouvement progressif lorsqu'on atteint la configuration de la figure 3.
L'invention a été représentée avec des grumes préalablement regroupées en ballots. Elle s'applique également au cas où les grumes sont disposées individuellement sur le berceau.
Les valeurs mentionnées dans la description pour les courses des vérins et des parties mobiles sont indicatives et peuvent être ajustées par le spécialiste, notamment en fonction des longueurs des bûches à couper. Moyennant des modifications à la portée du spécialiste, la longueur des grumes acceptées par le berceau 7 peut varier d'environ 1 mètre à plusieurs mètres, par exemple 6 mètres.
De même, certaines ou toutes les traverses constituant les éléments 4 à 6 peuvent avoir leurs plus grandes dimensions transversales disposées verticalement afin de résister au mieux au poids des grumes et aux efforts de sciage. En d'autres termes, les sections des traverses visibles à la figure 2 peuvent avoir leur plus grand axe vertical.

Claims

Machine de coupe de bûches de bois comprenant un organe de coupe, un berceau (7) de réception de grumes (G), ledit berceau étant mobile entre une position de coupe, compatible avec l'utilisation dudit organe (9) pour la coupe des bûches, et une position d'alignement en longueur desdites grumes, caractérisé en ce que ledit berceau (7) est mobile entre lesdites deux positions par basculement (F₃) autour d'un axe (B-B') sensiblement horizontal.
Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une plaque d'appui (8) jouxte ledit berceau (7) et supporte lesdites grumes (G) lorsque ledit berceau est dans la position d'alignement (figure 3).
Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit berceau (7) est équipé d'au moins un jeu de pinces (73a, 73b) de serrage desdites grumes (G), l'un au moins (72b) desdits jeux de pinces (73a, 73b) étant mobile en translation selon une direction (X-X') globalement perpendiculaire à la direction de coupe (Δ).
Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le ou chaque jeu de pinces (73a, 73b) est réglable entre trois configurations, à savoir une première configuration ouverte compatible avec la mise en place (F₆) de grumes (G) dans le berceau (7), une deuxième configuration fermée de blocage des grumes dans le berceau pour une opération de coupe et une troisième configuration intermédiaire dans laquelle les pinces sont aptes à retenir les grumes dans le berceau tout en permettant des mouvements desdites grumes les unes par rapport aux autres parallèlement à leur plus grandes dimensions respectives.
Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit berceau (7) est monté sur un chariot (6) mobile en translation selon une direction (X-X') globalement perpendiculaire à la direction de coupe (Δ).
Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit chariot (6) est mobile entre quatre positions correspondant respectivement à la mise à la longueur des grumes (G), à une première coupe de bûches de longueur égale à environ 330 mm, à une coupe de bûches de longueur égale à environ 500 mm et à une seconde coupe de bûches de longueur égale à environ 330 mm.
Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit chariot (6) est monté sur un chariot principal (5), avec possibilité de déplacement en translation selon une direction (X-X') perpendiculaire à la direction de coupe (Δ), ledit chariot principal étant lui-même mobile selon ladite direction perpendiculaire à ladite direction de coupe, lesdites positions étant atteintes par les déplacements dudit chariot principal par rapport à une base (4) et les déplacements relatifs desdits chariots (5, 6).
Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit berceau (7) est monté sur une structure (4) basculante (F₁) permettant le déversement des bûches coupées.
Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un guide (10) monté en regard dudit organe de coupe (9), du côté opposé audit organe par rapport audit berceau (7), ledit guide étant apte à basculer entre une position dégagée (figure 1), où il ne gêne pas la mise en place (F₆) des grumes (G) dans le berceau, et une position active (figure 4), où il peut guider ledit organe lors d'une coupe.
Procédé de coupe de bûches de bois au moyen d'un organe de coupe à partir de grumes, comprenant les étapes suivantes :
- déposer (F) lesdites grumes (G) sur un berceau (7) de réception ;

- amener (F₃) ledit berceau, vers une position d'alignement des grumes ;

- amener ledit berceau successivement dans une position d'affranchissement c'est à dire de mise à longueur des grumes et dans au moins une position de coupe de bûches et

- actionner ledit organe de coupe (9) pour couper les grumes dans chacunes desdites position d'affranchissement ou position de coupe.
caractérisé en ce que ledit berceau est amené vers une position d'alignement des grumes par basculement (F₃) autour d'un axe (B-B') sensiblement horizontal.